Die automatisierte Inline-Viskositätsmessung und -regelung ist entscheidend für die Kontrolle der Beschichtungsformulierung und der Anwendungsviskosität beim Drahtbeschichtungsprozess. Um eine gleichbleibend hochwertige und homogene Beschichtung zu gewährleisten, wird die Viskositätsänderung im gesamten Prozessablauf in Echtzeit überwacht. Dabei werden Messungen ausgehend von einem Referenzwert durchgeführt, anstatt lediglich absolute Werte zu erfassen.
Was ist Kabelummantelung?
Kabelbeschichtung ist das Verfahren, bei dem Drähte und Kabel mit einer Schutz- oder Isolierschicht versehen werden, um deren Haltbarkeit, elektrische Leistung und Beständigkeit gegenüber Umwelteinflüssen zu verbessern. Dabei kommt die Lackbeschichtung zum Einsatz, bei der eine dünne Schicht Isoliermaterial, beispielsweise auf Polymerbasis, auf leitfähige Drähte wie Kupfer oder Aluminium aufgetragen wird, um Kurzschlüsse zu verhindern und vor Feuchtigkeit, Abrieb und Chemikalien zu schützen. Die Viskosität der Beschichtung ist entscheidend für eine gleichmäßige Schichtdicke und damit für eine zuverlässige Isolierung und hohe Produktzuverlässigkeit in Anwendungen von Elektromotoren bis hin zur Telekommunikation.
Zweck des Beschichtungsprozesses
Das Kabelbeschichtungsverfahren erfüllt mehrere wichtige Funktionen. In erster Linie bietet es elektrische Isolation und mechanischen Schutz für Drähte und Kabel. Es bewahrt die optimalen Eigenschaften der so hergestellten Drähte vor Umwelteinflüssen wie Feuchtigkeit, Hitze, Chemikalien und Abrieb, verlängert deren Lebensdauer und gewährleistet einen sicheren Betrieb in verschiedenen Branchen.
Dies umfasst den Schutz der Wicklungen vor Feuchtigkeitsaufnahme und schädlichen 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 widersteht. Darüber hinaus verbessert es die elektrischen Eigenschaften der Isolatoren und erhält deren Leistungsfähigkeit auch bei Temperaturwechseln aufrecht. Das Verfahren verhindert Kurzschlüsse, mechanische Beschädigungen und Umwelteinflüsse und ermöglicht die Identifizierung durch Farben oder Markierungen. Insgesamt verbessert es die Haltbarkeit, Flexibilität und Beständigkeit gegenüber Abrieb, extremen Temperaturen und Chemikalien für Anwendungen in Motoren, Transformatoren und Hochspannungskabeln.
Wie funktioniert der Kabelbeschichtungsprozess?
Die Kabelbeschichtung umfasst mehrere Schritte, um eine gleichmäßige Isolierschicht aufzutragen. Die Viskosität der Beschichtung spielt dabei eine entscheidende Rolle für den Verlauf und die Haftung. Typischerweise wird der blanke Draht gereinigt, mit Lack oder Polymer beschichtet, ausgehärtet und geprüft. Der Prozess beginnt mit der Vorbereitung und Reinigung, bei der die Drähte von Verunreinigungen befreit werden, um eine optimale Haftung zu gewährleisten.
Im nächsten Schritt erfolgt der Materialauftrag. Dabei durchläuft der Draht ein Emaillierbad oder eine Extrusionsdüse, an der das geschmolzene Material haftet. Die Viskosität wird dabei kontinuierlich gemessen, um eine gleichmäßige Beschichtungsdicke zu gewährleisten. Anschließend wird der beschichtete Draht in einem Ofen erhitzt, um die Lösungsmittel zu verdampfen und die Schicht zu verfestigen. Dieser Vorgang wird bei dickeren Isolierungen oft mehrfach wiederholt. Danach erfolgt das Abkühlen und Aufwickeln. Der Draht kühlt ab, um die Beschichtung zu stabilisieren, bevor er auf Spulen aufgewickelt wird. Abschließend wird die Qualitätskontrolle durchgeführt. Dabei passen Inline-Viskosimeter die Parameter in Echtzeit an, um eine gleichbleibende Emaillebeschichtung des Drahtes sicherzustellen.
Welche Materialien werden für die Kabelummantelung verwendet?
Je nach Anwendungsanforderungen, wie elektrischer Isolation, Flexibilität und Umweltbeständigkeit, werden für die Kabelummantelung verschiedene Materialien ausgewählt. Gängige Materialien sind Polymere und Lacke 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 Durchschlagsfestigkeit sowie Feuchtigkeits- und Chemikalienbeständigkeit bietet, einschließlich Varianten wie LDPE für Flexibilität und HDPE für Haltbarkeit.
Polyvinylchlorid (PVC) ist kostengünstig, flammhemmend und flexibel und eignet sich daher ideal für Standardkabel. Vernetztes Polyethylen (XLPE) ist ein Duroplast mit hervorragender Beständigkeit gegen Hitze, Abrieb und Chemikalien und eignet sich daher für Hochspannungsanwendungen.
Polyurethan (PUR) bietet Abriebfestigkeit für raue Umgebungen und gute Lötbarkeit. Polyesterimid (PEI) und THEIC-modifiziertes Polyester (TPE) sind hitzebeständige Lacke, die häufig als Grundierung für Magnetdrähte verwendet werden.
Polyamidimid (PAI) bietet hohe thermische Stabilität und wird als Decklack zur Verbesserung der mechanischen und chemischen Eigenschaften eingesetzt. Silikonkautschuk ist hitzebeständig und eignet sich für Hochtemperaturkabel. Andere Lacke wie Polyvinylformal (PVF) und selbstklebende Typen, beispielsweise auf Epoxidbasis, erfüllen spezifische Klebeanforderungen.
Messpunkte im Drahtbeschichtungsprozess
Messpunkte sind entscheidend für die Überwachung der Beschichtungsviskosität, um eine gleichmäßige Beschichtungsdicke zu gewährleisten. Dazu gehören der Emaille-Mischtank oder das Mischbad, in dem die Rohstoffe vermischt werden, undInline-ViskosimeterZunächst wird die Anfangsviskosität erfasst. Anschließend wird die Zuleitung zum Applikator angeschlossen, wodurch die Konsistenz des Materials vor dem Auftragen auf die Düse oder das Bad angepasst werden kann. Nach der Applikation folgen weitere Schritte zur Qualitätsprüfung von Schichtdicke und Haftung nach der Aushärtung. Während des gesamten Prozessablaufs erfasst die kontinuierliche Inline-Viskositätsmessung Echtzeitänderungen aufgrund von Temperatur oder Scherung.
Aktuelle Probleme bei der Viskositätskontrolle
Die Viskositätskontrolle bei Kabelbeschichtungen stellt eine Herausforderung dar und führt häufig zu ungleichmäßigen Lackbeschichtungen. Ein Hauptproblem ist die Abhängigkeit von Offline-Tests, da Laborproben Verzögerungen und Ungenauigkeiten verursachen, weil die Viskosität offline mit Temperatur und Scherkräften variiert.
Umwelteinflüsse wie die Verdunstung von Lösungsmitteln, Luftfeuchtigkeit und Temperaturschwankungen verändern die Viskosität von Beschichtungen unvorhersehbar. Das nicht-Newtonsche Verhalten von Emaillefarben erschwert die Sache zusätzlich, da sich ihre Viskosität unter Scherung ändert, was Messungen mit herkömmlichen Werkzeugen wie Ausflussbechern ungenau und nicht reproduzierbar macht.
Auch die Einschränkungen der Geräte spielen eine Rolle: Paddelviskosimeter sind anfällig für Verdunstungsfehler, und manuelle Methoden können dynamische Veränderungen nicht erfassen, was zu längeren Ausfallzeiten und einem höheren Wartungsaufwand führt.
Negative Auswirkungen durch ungleichmäßige Viskosität
Ungleichmäßige Beschichtungsviskosität führt zu Defekten, die die Kabelleistung beeinträchtigen und die Kosten erhöhen. Dies führt zu ungleichmäßiger Isolierung mit Nadellöchern, Blasenbildung oder übermäßiger Dicke, was wiederum Kurzschlüsse und Ausfälle zur Folge hat.
Es kommt auch zu Qualitätseinbußen, da klebrige oder abfließende Beschichtungen aufgrund hoher oder niedriger Viskosität die Dichtigkeit, Flexibilität und mechanischen Eigenschaften beeinträchtigen.
Eine weitere Folge ist vermehrter Abfall, darunter höhere Ausschussquoten, ein erhöhter Lösungsmittelverbrauch und Nacharbeiten, die sich negativ auf die Gewinnmargen und die Einhaltung von Umweltauflagen auswirken.
Auch die operationellen Risiken nehmen zu und können zu Produktrückrufen, Verstößen gegen Vorschriften und einem Verlust der Marktakzeptanz aufgrund mangelnder Lichtechtheit und Trocknungsfähigkeit führen.
Erfordernisse der Echtzeit-Viskositätsüberwachung
Echtzeitüberwachung überInline-ViskosimeterDie kontinuierliche Datenerfassung ist entscheidend, um diese Probleme zu lösen und eine sofortige Anpassung von Lösungsmitteln und Temperatur für eine stabile Beschichtungsviskosität zu ermöglichen. Sie reduziert Schwankungen durch die Vermeidung von Probenahmefehlern und gewährleistet eine gleichmäßige Beschichtungsdicke ausgehend 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
Der LonnmeterBeschichtungsviskosimeter InlineBietet eine fortschrittliche Inline-Viskositätsmessung für die präzise Steuerung der Kabelbeschichtung. Gewährleistet höchste Produktqualität durch gleichbleibende Beschichtungsviskosität für eine gleichmäßige Beschichtungsdicke und fehlerfreie Lackdrahtbeschichtung.
Die betriebliche Effizienz wird durch Echtzeitdaten gesteigert, wodurch Ausfallzeiten reduziert werden. Unterstützt wird dies durch einfache Installation, Bedienung und Wartung über eine benutzerfreundliche Oberfläche.
Kosteneinsparungen werden durch die Minimierung von Abfall, Lösungsmittelverbrauch und Ausschuss durch automatisierte Anpassungen und Überwachung nicht-Newtonscher Flüssigkeiten erzielt.
Die erhöhte Zuverlässigkeit wird durch hochentwickelte Sensoren erzielt, die hohen Temperaturen und korrosiven Medien standhalten und rund um die Uhr präzise Messwerte liefern. Darüber hinaus bietet das System ökologische und regulatorische Vorteile, indem es umweltfreundlichere Prozesse und die Einhaltung von Vorschriften durch geringere Variabilität und optimierte Ressourcennutzung unterstützt.
Veröffentlichungsdatum: 13. August 2025
