Die automatisierte Inline-Viskositätsmessung und -regelung ist entscheidend für die Kontrolle der Beschichtungsformulierung und der Anwendungsviskosität im Drahtbeschichtungsprozess. Um eine gleichbleibend hochwertige und gleichmäßige Beschichtung zu gewährleisten, wird die Viskositätsänderung im gesamten Prozessablauf in Echtzeit überwacht. Dabei werden Messungen ausgehend von einem Basiswert durchgeführt, anstatt nur absolute Werte zu messen.
Was ist Kabelummantelung?
Kabelbeschichtung bezeichnet das Aufbringen einer Schutz- oder Isolierschicht auf Drähte und Kabel, um deren Haltbarkeit, elektrische Leistung und Widerstandsfähigkeit gegen Umwelteinflüsse zu verbessern. Dabei handelt es sich um eine Lackbeschichtung, bei der eine dünne Schicht Isoliermaterial, beispielsweise Lack auf Polymerbasis, auf leitfähige Drähte aus Kupfer oder Aluminium aufgetragen wird, um Kurzschlüsse zu verhindern und vor Feuchtigkeit, Abrieb und Chemikalien zu schützen. Die Qualität der Beschichtungsviskosität ist entscheidend für eine gleichmäßige Beschichtungsdicke und gewährleistet so eine konsistente Isolierung und allgemeine Produktzuverlässigkeit in Anwendungen von Elektromotoren bis hin zur Telekommunikation.
Zweck des Beschichtungsprozesses
Der Kabelbeschichtungsprozess erfüllt mehrere wichtige Funktionen, vor allem die elektrische Isolierung und den mechanischen Schutz von Drähten und Kabeln. Er schützt die optimalen Eigenschaften der hergestellten Drähte vor Umwelteinflüssen wie Feuchtigkeit, Hitze, Chemikalien und Abrieb, verbessert die Lebensdauer und gewährleistet einen sicheren Betrieb in verschiedenen Branchen.
Dazu gehört der Schutz der Wicklungen vor Feuchtigkeitsaufnahme und zerstörerischen Einflüssen wie Öl, Säuren, Chemikalien, Hitze und Schimmelbildung. Gleichzeitig werden Drähte und Isolierung zu einer festen, zusammenhängenden Masse verbunden, die Stößen, Vibrationen und mechanischer Belastung standhält. Darüber hinaus verbessert es die elektrischen Eigenschaften von Isolatoren und erhält ihre Leistung auch bei Hitze- und Kältezyklen. Das Verfahren verhindert Kurzschlüsse, mechanische Schäden und Umwelteinflüsse und erleichtert die Identifizierung durch Farben oder Markierungen. Insgesamt verbessert es Haltbarkeit, Flexibilität und Beständigkeit gegen Abrieb, extreme Temperaturen und Chemikalien für Anwendungen in Motoren, Transformatoren und Hochspannungskabeln.
Wie funktioniert der Kabelbeschichtungsprozess?
Der Kabelbeschichtungsprozess umfasst mehrere Schritte, um eine gleichmäßige Isolierschicht aufzutragen. Dabei spielt die Viskosität der Beschichtung eine entscheidende Rolle für die Kontrolle von Fließfähigkeit und Haftung. Üblicherweise wird blanker Draht gereinigt, mit Emaille oder Polymer beschichtet, ausgehärtet und geprüft. Der Prozess beginnt mit der Vorbereitung und Reinigung. Dabei werden die Drähte gereinigt, um Verunreinigungen zu entfernen und so eine optimale Haftung zu gewährleisten.
Anschließend folgt der Materialauftrag. Der Draht wird dabei durch ein Emaillebad oder eine Extrusionsdüse geführt, an der das geschmolzene Material haftet. Eine Inline-Viskositätsmessung überwacht den Durchfluss, um eine gleichmäßige Beschichtungsdicke zu gewährleisten. Anschließend erfolgt die Aushärtung. Der beschichtete Draht wird in einem Ofen erhitzt, um Lösungsmittel zu verdampfen und die Schicht zu verfestigen. Dies wird oft in mehreren Durchgängen wiederholt, um eine dickere Isolierung zu erzielen. Anschließend erfolgt das Abkühlen und Aufwickeln. Dabei wird der Draht abgekühlt, um die Beschichtung zu stabilisieren, bevor er auf Spulen gewickelt wird. Abschließend erfolgt eine Qualitätskontrolle. Inline-Viskosimeter passen die Parameter in Echtzeit an, um eine gleichmäßige Emaille-Drahtbeschichtung zu gewährleisten.
Welche Materialien werden für die Kabelummantelung verwendet?
Für die Kabelummantelung werden unterschiedliche Materialien ausgewählt, die den jeweiligen Anwendungsanforderungen entsprechen, wie z. B. elektrischer Isolierung, Flexibilität und Umweltbeständigkeit. Zu den gängigen Materialien zählen Polymere und Emaille mit einem Feststoffgehalt von 8 % bis 60 % und einer Viskosität zwischen 30 und 60.000 mPas.
Zu den wichtigsten Optionen gehört Polyethylen (PE), das eine hohe Durchschlagfestigkeit sowie Feuchtigkeits- und Chemikalienbeständigkeit bietet, einschließlich Varianten wie LDPE für Flexibilität und HDPE für Langlebigkeit.
Polyvinylchlorid (PVC) ist kostengünstig, flammhemmend und flexibel und eignet sich daher ideal für Allzweckkabel. Vernetztes Polyethylen (XLPE) ist duroplastisch und bietet hervorragende Hitze-, Abrieb- und Chemikalienbeständigkeit für Hochspannungsanwendungen.
Polyurethan (PUR) bietet Abriebfestigkeit für raue Umgebungen und gute Lötbarkeit. Polyesterimid (PEI) und THEIC-modifizierter Polyester (TPE) sind hitzebeständige Lacke, die häufig in Grundbeschichtungen für Magnetdrähte verwendet werden.
Polyamidimid (PAI) bietet eine hohe thermische Stabilität und wird als Deckschicht zur mechanischen und chemischen Verbesserung eingesetzt. Silikonkautschuk ist hitzebeständig und stabil für Hochtemperaturkabel. Andere Lacke wie Polyvinylformal (PVF) und selbstklebende Typen, beispielsweise auf Epoxidbasis, erfüllen spezielle Klebeanforderungen.
Messpunkte im Drahtbeschichtungsprozess
Messpunkte sind für die Überwachung der Beschichtungsviskosität entscheidend, um eine gleichmäßige Beschichtungsdicke zu gewährleisten. Dazu gehören der Emaille-Mischbehälter oder das Emaille-Bad, in dem die Rohstoffe gemischt werden undInline-ViskosimeterDie Anfangsviskosität wird ermittelt. Anschließend folgt die Zuleitung zum Applikator, die Anpassungen der Zufuhrkonsistenz vor der Matrize oder dem Bad ermöglicht. Die Nachauftragsphasen dienen der Qualitätsprüfung von Dicke und Haftung nach dem Aushärten. Während des gesamten Prozesses erfasst die kontinuierliche Inline-Viskositätsmessung Änderungen durch Temperatur oder Scherung in Echtzeit.
Aktuelle Probleme der Viskositätskontrolle
Die Viskositätskontrolle bei der Kabelbeschichtung ist mit zahlreichen Herausforderungen verbunden, die häufig zu einer uneinheitlichen Lackbeschichtung der Drähte führen. Die Abhängigkeit von Offline-Tests ist ein großes Problem, da Laborproben Verzögerungen und Ungenauigkeiten verursachen, da die Viskosität offline mit Temperatur und Scherung variiert.
Umweltfaktoren wie Lösungsmittelverdunstung, Feuchtigkeit und Temperaturschwankungen verändern die Viskosität einer Beschichtung unvorhersehbar. Das nicht-newtonsche Verhalten von Emaille-Beschichtungen erschwert die Sache zusätzlich, da sich ihre Viskosität unter Scherkräften ändert. Messungen mit herkömmlichen Werkzeugen wie Efflux-Cups sind daher ungenau und nicht wiederholbar.
Auch die Gerätebeschränkungen spielen eine Rolle: Paddelviskosimeter weisen Verdampfungsfehler auf und manuelle Methoden können dynamische Änderungen nicht erfassen, was zu längeren Ausfallzeiten und einem höheren Wartungsbedarf führt.
Negative Auswirkungen durch inkonsistente Viskosität
Eine inkonsistente Beschichtungsviskosität führt zu Defekten, die die Kabelleistung beeinträchtigen und die Kosten erhöhen. Dies führt zu einer ungleichmäßigen Isolierung, die Nadellöcher, Blasen oder eine übermäßige Dicke verursacht, die wiederum Kurzschlüsse und Ausfälle zur Folge haben.
Auch Qualitätseinbußen treten auf, wenn die Beschichtungen aufgrund hoher oder niedriger Viskosität klebrig werden oder absacken, was zu einer Verringerung der hermetischen Beständigkeit, Flexibilität und mechanischen Eigenschaften führt.
Eine weitere Folge ist eine erhöhte Abfallmenge, darunter höhere Ausschussraten, ein höherer Lösungsmittelverbrauch und Nacharbeiten, die sich auf die Gewinnmargen und die Einhaltung der Umweltvorschriften auswirken.
Auch die Betriebsrisiken nehmen zu und können zu Produktrückrufen, Verstößen gegen Vorschriften und einem Verlust der Marktakzeptanz aufgrund mangelnder Lichtbeständigkeit und Trocknung führen.
Notwendigkeiten der Echtzeit-Viskositätsüberwachung
Echtzeitüberwachung überInline-ViskosimeterUm diese Probleme zu lösen, ist die kontinuierliche Datenerfassung unerlässlich. Sie ermöglicht eine sofortige Anpassung von Lösungsmitteln und Temperatur für eine stabile Beschichtungsviskosität. Sie reduziert Abweichungen durch die Vermeidung von Probenahmefehlern und gewährleistet eine gleichmäßige Beschichtungsdicke auf Basis von Basismessungen. Darüber hinaus verbessert sie die Effizienz durch automatisierte Steuerungen, die Ausschuss, Ausfallzeiten und Compliance-Risiken in der schnelllebigen Produktion minimieren.
Vorteile des Lonnmeter Beschichtungsviskosimeters Inline
Das LonnmeterBeschichtungsviskosimeter InlineBietet eine fortschrittliche Inline-Viskositätsmessung für eine präzise Kontrolle der Kabelbeschichtung. Es gewährleistet eine hervorragende Produktqualität durch die Aufrechterhaltung einer konstanten Beschichtungsviskosität für eine gleichmäßige Beschichtungsdicke und eine fehlerfreie Lackdrahtbeschichtung.
Die Betriebseffizienz wird durch Echtzeitdaten verbessert, die Ausfallzeiten reduzieren und durch eine einfache Installation, Bedienung und Wartung über eine benutzerfreundliche Schnittstelle unterstützt werden.
Kosteneinsparungen werden durch die Minimierung von Abfall, Lösungsmittelverbrauch und Ausschuss durch automatisierte Anpassungen und Überwachung nicht-newtonscher Flüssigkeiten erzielt.
Die verbesserte Zuverlässigkeit wird durch fortschrittliche Sensoren erreicht, die hohen Temperaturen und korrosiven Medien standhalten und rund um die Uhr genaue Messwerte liefern. Darüber hinaus bietet es Vorteile für die Umwelt und die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften, da es durch geringere Variabilität und Ressourcenoptimierung umweltfreundlichere Prozesse und die Einhaltung von Vorschriften unterstützt.
Veröffentlichungszeit: 13. August 2025
