DE1269221B - Verfahren zum Herstellen kunststoffisolierter Kupferlitzen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

HOIb

Deutsche Kl.: 21c-7/02

P 12 69 221.6-34
20. Februar 1961
30. Mai 1968

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen kunststoffisolierter Kupferlitzen, die aus einer Anzahl einzelner Drähte zusammengesetzt sind, bei dem die einzelnen Drähte in einer Verseilmaschine verseilt werden und danach die Kupferlitze mit einem Kunststoff umspritzt wird.

Eine äußerst wichtige Verfahrensstufe bei der Herstellung von Kupferdrähten ist das Weichglühen des Kupfers. Durch das Weichglühen werden Strukturänderungen im Kupfer rückgängig gemacht, die bei der Kaltverarbeitung, z. B. beim Ziehen des Drahtes, aufgetreten sind. Das Weichglühen des Drahtes wird entweder durch Erwärmen in einem Ofen oder durch kontinuierliche Widerstandserwärmung durchgeführt. Jeder einzelne Kupferdraht, der ein Drahtziehwerk verläßt und je nach Ofentyp entweder in Form von Drahtspulen oder auf Spulenkörper aufgewickelt ist, wird in der Regel geglüht. Er wird beispielsweise in einem Ofen ζ. B. elektrisch auf eine geeignete Temperatur gebracht und dann während einer bestimmten Zeitspanne abgekühlt (Ofenmethode). Bei dem Verfahren der Widerstandserwärmung läuft der Draht von einer Verseilmaschine über zwei Elektrodenrollen, die mit einer elektrischen Stromquelle verbunden sind, so daß der sich zwischen den Rollen befindende Teil des Drahtes Strom führt. Dabei wird der Draht durch den elektrischen Strom fortwährend erwärmt, wenn er zwischen den stromführenden Rollen durchläuft.

Die Ofenmethode ist wegen der langen Erwärmungszeit und der noch längeren Abkühlungszeit sehr zeitraubend. Es müssen dabei mehrere zusätzliche Arbeitsgänge durchgeführt werden, beispielsweise die Rückwicklung des Drahtes und die Aufwicklung auf eine Kabeltrommel. Außerdem sind mehrere Transporte zwischen den verschiedenen Maschinen erforderlich.

Bei dem Verfahren der Widerstandserwärmung treten sehr leicht Lichtbogenflecke, sogenannte Markierungen, auf der Oberfläche des Drahtes in Erscheinung. Mitunter ist es auch sehr schwierig, den Draht gründlich zu trocknen, so daß er leicht oxydieren kann. Wird der elektrische Strom durch die Lager der Elektrodenrollen in den Draht geleitet, dann zeigt sich an den Elektrodenrollen eine erhebliche Abnutzung. Im übrigen erfordert das Verfahren der Widerstandserwärmung sehr viel Platz.

Soll der Draht mit einer Kunststoffisolierung überzogen werden, dann erhöhen sich die an den Draht zu stellenden Anforderungen insofern, als er weich und absolut oxydfrei sein muß. Da nun jeder Kunststoff das Bestreben hat, kalt zu fließen, wenn er bei-Verfahren zum Herstellen kunststoffisolierter
Kupferlitzen

Anmelder:

Telefonaktiebolaget LM Ericsson, Stockholm

Vertreter:

Dr.-Ing. H. Ruschke, Patentanwalt,

8000 München 27, Pienzenauer Str. 2

Als Erfinder benannt:

Nils Folke Persson, Sundbyberg (Schweden)

Beanspruchte Priorität:

Schweden vom 23. Februar 1960 (1827)

spielsweise im Fall eines Kunststoffkabels beim Laufen über eine Kante auf einem harten Gegenstand aufliegt, muß der Kupferdraht seinerseits eine gewisse Weichheit und Formbarkeit (Duktilität) besitzen. Ist der Draht nicht genügend weich und duktil, dann kann der Kunststoff nach einer gewissen Zeit in so starkem Umfang ausfließen, daß zwischen dem Draht und dem betreffenden Gegenstand ein Kurzschluß auftreten kann. Soll der Kupferdraht mit einer Kunststoffisolierung versehen werden, dann muß er eine Temperatur haben, die zum Aufbringen des Kunststoffes geeignet ist. Infolgedessen muß dem Draht vor dem Einsetzen in die Kunststoffumspritzmaschine eine gewisse Vorwärmung, ζ. Β. durch Erwärmen mit Gasflammen, gegeben werden.

Einen mit Kunststoff zu umspritzenden elektrischen Leiter vor seinem Einlauf in die Kunststoffumspritzmaschine auf eine geeignete Temperatur durch indirekte Erwärmung zu bringen, ist durch die deutsche Auslegeschrift 1 017 235 bekanntgeworden. Bei der Herstellung von Kunststoffüberzügen auf Kabeln hat man auch schon Hochfrequenzwärme angewendet.

In der deutschen Patentschrift 482 718 ist eine Heizvorrichtung beschrieben, deren Heizwicklung aus einer gewundenen Kupferröhre besteht. Diese Heizwicklung umschließt ein Rohr aus dielektrischem Material. Der Wicklung wird ein hochfrequenter Strom zugeführt. Das Werkstück aus Metall, welches erwärmt werden soll, wird durch das dielektrische Rohr hindurchgeführt. In dem Werkstück werden dann

809 557334

J 4

Wirbelströme erzeugt, die das Werkstück auf die halten und auf Spulenkörper B aufgewickelt. Die Spu-Weichglühungstemperatur erwärmen. Schließlich ist lenkörper werden in eine Verseilmaschine C gebracht noch aus der USA.-Patentschrift 2 767 290 ein Ver- und in dieser angeordnet, wobei in dieser Maschine fahren bekannt, mit dessen Hilfe Kupferlitzen mittels eine geeignete Anzahl einzelner Drähte zu einer Litze Hochfrequenzerwärmung so weit erhitzt werden, daß 5 oder Draht verseilt und der Draht zusammengepreßt diese an ihrer Verbindungsstelle verschmelzen. wird. Aus der Verseilmaschine C verläuft der Draht Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ver- durch eine Hochfrequenzglüheinrichtung D, wo er fahren zum Herstellen kunststoffisolierter Kupfer- weichgeglüht und allmählich auf eine Temperatur ablitzen, die aus einer Anzahl einzelner Drähte zusam- gekühlt wird, die zum Aufbringen der Isolationsmengesetzt sind, zu schaffen, bei dem die einzelnen io schicht auf dem verseilten Draht oder auf der Litze Drähte in einer Verseilmaschine verseilt werden und geeignet ist. Dies erfolgt in einer Kunststoffumspritzdanach die Kupferlitze mit einem Kunststoff um- maschine E, die der Draht oder die Litze unmittelbar spritzt wird. hinter der Glüheinrichtung D durchläuft. Nach dem Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- Durchlaufen der Kunststoffumspritzmaschine E wird löst, daß der aus ungeglühten einzelnen Kupferdräh- 15 der isolierte Kupferdraht auf eine Auflaufrolle F auften bestehende Draht nach dem Verseilen ein Vor- gewickelt. Der Draht verläuft somit ohne Unterwärmungs- und Reinigungsbad, danach eine an sich brechung von einer Verseilmaschine durch eine bekannte Hochfrequenzeinrichtung zwecks Weich- Weichglüh- und Kunststoffumspritzeinrichtung zu glühung, anschließend ein Abkühlbad und Trock- einer Auflaufrolle. Die Hochfrequenzglüheinrichnungsvorrichtungen durchläuft und dabei so ab- 20 tungD besteht hauptsächlich aus einem Vorerwärgekühlt wird, daß er zur Kunststoffisolierung geeig- mungsbad, einer Hochfrequenzspule oder -schlange, net ist. einem Kühlwasserbad, einer Trocknungsanordnung Vorzugsweise wird das Verfahren nach der Erfin- und einem kombinierten Kühl- und Ziehrad. Diese dung so geleitet, daß in einem Verfahrensschritt der Einrichtung ist in F i g. 2 schematisch dargestellt, geglühte Draht in Vorrichtungen vorgetrocknet, dann 25 Wenn der Draht oder die Litze 1 die Verseilin einer weiteren Vorrichtung vakuumgetrocknet und maschine C verlassen hat, wird er bzw. sie mittels über ein Zieh- und Kühlrad geführt wird, wobei der zweier Führungsrollen 2 und 3 in ein Wasserbad 4 Draht das Ziehrad mit einer oder mehreren Windun- eingetaucht, in das die Führungsrolle 3 teilweise eingen umschließt und mittels Wasser oder Luft auf eine getaucht ist. In diesem Bad erhält die Litze eine beTemperatur so abgekühlt wird, daß er zur Kunst- 30 stimmte Vorerwärmung und wird durch Waschen von stoffumspritzung geeignet ist. möglicherweise anhaftenden Kupferspänen befreit Der wesentlichste Vorteil des neuen Verfahrens be- und erhält dort eine Temperatur von etwa 90 bis steht in seiner außerordentlichen Wirtschaftlichkeit 100° C. Mittels einer weiteren Führungsrolle 5 wird bei sehr gutem Wirkungsgrad. Es ist gefunden wor- der Draht in eine Hochfrequenzspule oder -schlange 6 den, daß die Wirkung der Hochfrequenzerwärmung 35 gebracht. Die Spule 6 ist mit ihren Zubehörteilen so bei dem neuen Verfahren nach der Erfindung z. B. angeordnet, wie im einzelnen aus F i g. 3 hervorgeht, bei einem aus η einzelnen Kupferdrähten bestehen- Die Spule oder Schlange 6 besteht aus einer wasserden Kupferseil ]/n-mal größer ist als bei einem massi- gekühlten Hochfrequenzschlange, die über Anven Leiter mit der gleichen Querschnittsfläche, wie Schlüsse 7 mit Energie von einem Hochfrequenzgenesie das Seil aufweist, und zwar bei unverändertem 40 rator gespeist wird. Kühlwasser wird an die Spule Strom und unveränderter Frequenz in der Hoch- oder Schlange durch Rohre 33 zugeführt. Wegen des frequenzspule. Spannungsabfalls in der Spule ist der Potentialunter-Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Wirbel- schied zwischen der Spule und der Litze an dem Einströme vorzugsweise in der Oberflächenschicht jedes trittsende der Spule größer als der Potentialuntereinzelnen Leiters auftreten, die in sehr kurzer Zeit 45 schied an dem Austrittsende der Spule, so daß die auf die für die Erwärmung erforderliche Temperatur größte Gefahr für einen Kurzschluß zwischen der erhitzt wird. Die Dicke der erwärmten Oberflächen- Spule und der Litze an dem Eintrittsende der Spule schicht hängt von der Frequenz des Stromes ab. Eine besteht. Die Spule oder Schlange ist aus diesem zum Erwärmen von Drähten geeignete Frequenz ist Grund kegelförmig ausgebildet, d. h., der Durchmesbeispielsweise 400 000 Hertz. Beim Glühen tritt dann 50 ser der Spule nimmt bei jeder Windung in Beder erwähnte Vorteil auf, daß die erforderliche wegungsrichtung der Litze ab. Innerhalb der Spule Wärmewirkung proportional der Quadratwurzel aus befindet sich ein Rohr 9, durch das die Litze verder Anzahl von Drähten ist. läuft. Das Rohr besteht aus nichtmetallischem Matein der nun folgenden Beschreibung soll die Erfin- rial, ζ. B. aus keramischem Material. Das Rohr 9 dung unter Bezugnahme auf die Zeichnung im ein- 55 wird an seinem Platz durch zwei Klemmelemente 31 zelnen näher erläutert werden. In der Zeichnung ist und 32 gehalten, die ebenfalls aus nichtmetallischem F i g. 1 eine schematische Darstellung der Auf ein- Material, z.B. keramischem Material, hergestellt anderfolge der einzelnen Verfahrensstufen zur Durch- sind. In jedem Klemmelement ist ein Nippel 8 zum führung des Verfahrens nach der Erfindung, Zentrieren der Litze vorhanden, wenn diese durch das F i g. 2 eine schematische Darstellung, teilweise im ⁶° Rohr 9 verläuft. Die Nippel bestehen aus Verschleiß-Schnitt und teilweise in Seitenansicht, der Ausglüh- festem, nichtmetallischem Material, z. B. aus gesinvorrichtung in der Fertigungsstrecke und tertem keramischem Material. Mit dem Klemmelement F i g. 3 die Ansicht eines Längsschnitts durch die 32, das in dem Austrittsende des Rohres 9 befestigt Hochfrequenzeinrichtung für die Weichglühung. ist, ist ein Kupferrohr 10 verbunden. Das andere Ende F i g. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine 6g des Kupferrohres 10 ist in ein Kühlwasserbad 12 Strecke zur Herstellung isolierter Kupferlitze oder von (F i g. 2) eingetaucht. Dampf wird in das Kupferrohr isoliertem Kupferdraht. Aus einem Drahtziehwerk A durch den Anschluß 11 eingeführt und strömt durch werden einzelne Kupferdrähte in bekannter Weise er- das Kupferrohr 10, das keramische Rohr 9 und her-

aus zu den umgebenden Elementen durch den Nippel 8 in dem Klemmelement 31. Dichtungen 34 (F i g. 3) sind in die Klemmelemente 31 und 32 eingefügt, so daß an diesen kein Dampf austritt. Der Dampf wird als Schutzgas verwendet, um Oxydation der geglühten Litze in der Spule oder Schlange zu verhindern. Die Klemmelemente 31 und 32 sind so ausgebildet, daß das Rohr 9 leicht zwecks Reinigung von möglicherweise vorhandenen Kupferspänen gelöst werden kann, die sich beim Hindurchlaufen der Litze in dem Rohr ansammeln können. Die geglühte Litze 1 wird in das Schutzgas durch das Kupferrohr 10 hindurch in ein Kühlwasserbad 12 mittels einer Führungsrolle 15 gebracht, die teilweise in das Wasser eingetaucht ist. Die Litze hat eine Temperatur von etwa 300 bis 450° C, wenn sie die Spule verläßt. Die Temperatur des Kühlwassers beträgt ungefähr 90 bis 100° C und wird so konstant wie möglich durch kontinuierlichen Austausch des Wassers in der Weise gehalten, daß Wasser durch das Rohr 16 zugeführt und durch das Rohr 17 abgeleitet wird. Dieses Kühlwasser wird auch für das zuvor erwähnte Vorerwärmen des Drahtes in dem Bad 4 verwendet, bevor die Litze in die Hochfrequenzspule gebracht wird. Eine Umwälzpumpe 14 und Verbindungsrohre 13 zwischen den Bändern 4 und 12 bewirken, daß das Bad 4 Wasser mit einer Temperatur von etwa 90 bis 100° C enthält. Auf diese Weise wird die Leistung, welche die Spule oder Schlange 6 zum Erwärmen des Drahtes ermöglicht, beträchtlich vermindert.

Wenn die Litze 1 in dem Bad 12 abgekühlt wird, hat sie eine Temperatur von gut 100° C, und während sie noch warm ist, erfolgt das Trocknen der Litze. Zuerst durchläuft sie eine mechanische Trocknungsvorrichtung 18, von der äußere Wasserteilchen abgewischt werden. Dann wird die Litze durch ein ringförmiges Rohr 19 bewegt, dessen Innenumfang mit einer Anzahl Löcher versehen ist, durch die Luft auf die Litze geblasen wird. Durch eine Führungsrolle 20 gelangt dann die Litze weiter in ein Rohr 21, das in jedem Ende mit einem Nippel 22, der beispielsweise aus gesintertem keramischem Material besteht, zum Führen der Litze versehen ist. Das Rohr 21 steht durch ein Rohr 23 mit einer Vakuumpumpe in Verbindung. Mit dieser Anordnung wird mög- !icherweise in der Litze zurückgebliebene Feuchtigkeit beseitigt. Von dem Rohr 21 aus läuft die Litze mit einer oder mehreren Windungen um ein kombiniertes Zieh- und Kühlrad 24 zwecks weiterer Abkühlung. Das Rad besteht aus einem Material mit guten Wärmeleitungseigenschaften und hat einen verhältnismäßig großen Durchmesser und wird mit Luft oder Wasser gekühlt. Die Kühlung erfolgt in der Weise, daß die Litze eine Temperatur erhält, die zum Aufbringen der Isolierung geeignet ist, und dies geschieht in der Maschine E, in die die Litze von dem Rad 24 aus gelangt.

Bei Anwendung des oben beschriebenen Verfahrens zum Erzeugen von kunststoffisolierter Kupferlitze oder verseiltem Kupferdraht werden mehrere Vorteile erhalten. Der Herstellungsvorgang wird kontinuierlich ohne irgendwelche Unterbrechungen durch Transportvorgänge zwischen verschiedenen Maschinen durchgeführt. Die erforderliche Einrichtung für dieses Herstellungsverfahren benötigt weniger Raum als die bisher benutzten Anordnungen. Durch die Vorerwärmung der Litze oder des Drahtes vor dem Durchgang durch die Hochfrequenzspule kann die abgegebene Leistung des Hochfrequenzgenerators beträchtlich vermindert werden. Es ist kein zusätzliches Vorerwärmen notwendig, bevor die Litze in die Kunststoffumspritzmaschine eingeführt wird. Die Energie, die in der Litze zum Erzielen der notwendigen Erwärmung der Litze erzeugt werden muß, ist bei diesem Verfahren beträchtlich kleiner als bei den bekannten Verfahren, d. h., der Wirkungsgrad dieses Verfahrens ist besser als bei dem bekannten Verfahren. Der größte Vorteil des Verfahrens nach der Erfindung besteht jedoch darin, daß ein weicher und trockener Kupferdraht oder -litze erhalten wird, der bzw. die soweit wie möglich absolut oxydfrei ist.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen kunststoff isolierter Kupferlitzen, die aus einer Anzahl einzelner Drähte zusammengesetzt sind, bei dem die einzelnen Drähte in einer Verseilmaschine verseilt werden und danach die Kupferlitze mit einem Kunststoff umspritzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der aus ungeglühten einzelnen Kupferdrähten bestehende Draht (1) nach dem Verseilen ein Vorerwärmungs- und Reinigungsbad (4), danach eine an sich bekannte Hochfrequenzeinrichtung (6, 9) zwecks Weichglühung, anschließend ein Abkühlungsbad (12) und Trocknungsvorrichtungen (18,19, 21) durchläuft und dabei so abgekühlt wird, daß er zur Kunststoffisolierung geeignet ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Verfahrensschritt der geglühte Draht in Vorrichtungen (18,19) vorgetrocknet, dann in einer weiteren Vorrichtung (21) vakuumgetrocknet und über ein Zieh- und Kühlrad (24) geführt wird, wobei der Draht das Ziehrad mit einer oder mehreren Windungen umschließt und mittels Wasser oder Luft auf eine Temperatur so abgekühlt wird, daß er zur Kunststoffumspritzung (E) geeignet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 441 361, 482 718,
976;

deutsche Auslegeschrift Nr. 1 017 235;
britische Patentschrift Nr. 620 857.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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