DE19907911C2 - Vorrichtung und Verfahren zur Behandlung von elektrisch leitfähigem Endlosmaterial - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Behandlung, insbesondere zum Glühen und Reinigen von elektrisch leitfähigem Endlosmaterial während dessen Bewegung in seiner Erstreckungsrichtung.

Eine bekannte Vorrichtung dieser Art wird verwendet, um bei der Fertigung von Drahtmaterial, wie beispielsweise Kupferdraht, vor einem Verfahrensschritt zur Reduzierung des Durchmessers des Drahtmaterials durch Umformung mittels Ziehen das Drahtmaterial weichzuglühen. Ferner wird die bekannte Vorrichtung dazu verwendet, das Drahtmaterial vor seiner Beschichtung mit einem Isoliermaterial zu reinigen, um eine gute Haftung des Isoliermaterials, welches beispielsweise durch Lackieren aufgebracht wird, zu ermöglichen. Die bekannte Vorrichtung umfaßt einen als Rohr ausgebildeten Glühofen, durch welchen das Endlosmaterial hindurchtransportiert wird. Das Rohr wird beispielsweise durch Widerstandsheizung geheizt und überträgt durch Strahlung oder Konvektion Wärme auf das hindurchbewegte Endlosmaterial, um dieses weichzuglühen. Ferner dampfen bei dieser Erwärmung Verunreinigungen auf der Oberfläche des Endlosmaterials ab, wobei diese reinigende Wirkung unterstützt werden kann, indem in dem Ofen eine spezielle Gasatmosphäre, beispielsweise Wasserdampf, aufrechterhalten wird.

Um eine gewünschte Erwärmung des Drahtmaterials zu erreichen, muß das Drahtmaterial eine vorbestimmte Zeitdauer in dem Ofen verweilen. Soll zur Steigerung des Durchsatzes der Vorrichtung die Bewegungsgeschwindigkeit des Endlosmaterials erhöht werden, muß die Länge der Vorrichtung entsprechend vergrößert werden. Ein Nachteil der bekannten Vorrichtung ist somit ihr vergrößerter Raumbedarf sowie der erhöhte Energiebedarf zur Beheizung des Ofens bei erhöhtem Durchsatz.

Aus der DE-OS 15 42 589 sind weiterhin ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Entfernung von Verunreinigungen von der Oberfläche eines Schichtträgers oder dergleichen bekannt. Diese Lösung beinhaltet das Hindurchleiten des als Endlosmaterial ausgebildeten Schichtträgers (z. B. eines Drahtes) durch eine relativ hoch evakuierte Vakuumkammer, in der ein elektrostatisches Hochspannungsfeld und ein reaktives Gas auf den Schichtträger einwirken, um die auf dessen Oberfläche befindlichen Verunreinigungen durch chemische Reaktion der im Hochspannungsfeld erzeugten negativen Ionen zu entfernen. Diese bekannte Lösung ist nur zur Oberflächenreinigung des hindurchgeleiteten Materials geeignet. Ein Glühen des Materials ist auf Grund der chemischen Reaktivität des verwendeten Gases ausgeschlossen. Weitere Nachteile dieses bekannten Verfahrens sind in der erforderlichen hohen Evakuierung der Vakuumkammer und der geringen Durchsatzgeschwindigkeit, die mit diesem Verfahren erreicht werden kann, zu sehen.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Behandlung von Endlosmaterial der oben geschilderten Art bereitzustellen, die auch bei erhöhten Bewegungsgeschwindigkeiten des Endlosmaterials eine effiziente Glüh- und Reinigungsbehandlung ermöglichen.

Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung zur Behandlung von elektrisch leitfähigem Endlosmaterial während dessen Bewegung in seiner Erstreckungsrichtung durch einen Unterdruckbehälter der Vorrichtung hindurch vorgesehen, welche eine mit Abstand zu dem Endlosmaterial angeordnete und dieses zumindest teilweise umgreifende Elektrodenanordnung umfaßt. Der im Unterdruckbehälter zwischen dem Endlosmaterial und der Elektrodenanordnung angeordneter Gasentladungsraum ist mit einem Prozeßgas gefüllt. Ferner ist eine Kontaktvorrichtung zum Herstellen eines elektrischen Kontaktes mit dem bewegten Endlosmaterial vorgesehen, und durch Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen der Kontaktvorrichtung und der Elektrodenanordnung ist in dem Gasentladungsraum eine Gasentladung erzeugbar. Diese Gasentladung erzeugt ein Plasma in dem Gasentladungsraum, d. h. es werden dort elektrisch geladene Teilchen gebildet.

Da das über die Kontaktvorrichtung kontaktierte Endlosmaterial hierbei selbst als Elektrode wirkt, trifft ein Teil der in dem Prozeßgas erzeugten und durch die Spannung beschleunigten elektrisch geladenen Teilchen unmittelbar auf dem Endlosmaterial auf und übt die behandelnde Wirkung auf dieses aus. So kann dieser Beschuß des Endlosmaterials mit den geladenen Teilchen beispielsweise zum Glühen und zur Reinigung der Oberfläche des Endlosmaterials führen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird vorzugsweise eingesetzt, um metallisches Drahtmaterial, insbesondere Kupferdraht, vor einem Ziehschritt zur Reduzierung des Querschnitts des Drahtmaterials weichzuglühen oder/und vor einem Beschichtungsschritt zur Beschichtung des Drahtmaterials mit einem Isoliermaterial die Oberfläche des Drahtmaterials zu reinigen, wobei zur Erzeugung positiver Ionen bei der Gasentladung die Elektrodenanordnung als Anode und das Endlosmaterial als Kathode geschaltet sind.

Die Elektrodenanordnung weist vorzugsweise eine Rohrzylindergeometrie auf, durch welche sich das Endlosmaterial im wesentlichen axial und geradlinig erstreckt. Hierdurch wird eine das Endlosmaterial im wesentlichen vollständig umgreifende Elektrodenanordnung bereitgestellt, so daß eine in Umfangsrichtung um das Endlosmaterial gleichförmige Gasentladung und damit von allen Seiten gleichförmige Behandlung des Materials erzielbar ist. Ferner kann durch eine entsprechende Bemessung der Länge der Zylindergeometrie eine auf die Bewegungsgeschwindigkeit des Endlosmaterials durch die Vorrichtung hindurch abgestimmte Stärke der Behandlung eingestellt werden.

Ein vom Umgebungsdruck abweichender Unterdruck des Prozeßgases in dem den Gasentladungsraum bildenen Unterdruckbehälter ist zur besseren Steuerung der Gasentladung bevorzugterweise dann einstellbar, wenn ein den Gasentladungsraum im wesentlichen gasdicht umschließender Unterdruckbehälter vorgesehen ist. In diesen Behälter tritt das Endlosmaterial bei seiner Bewegung durch die Vorrichtung hindurch durch eine Eingangsschleuse ein und durch eine Ausgangsschleuse wieder aus. Die Eingangsschleuse bzw. Ausgangsschleuse stellt eine ausreichende Dichtfunktion zwischen dem Unterdruckbehälter und dem bewegten Endlosmaterial bereit und soll das Endlosmaterial mit möglichst geringer Reibung hindurchtreten lassen.

Handelt es sich bei dem Endlosmaterial um einen Draht, so kann die Eingangsschleuse oder/und Ausgangsschleuse durch einen Ziehstein gebildet sein, wie er zum Drahtziehen üblicherweise verwendet wird. Ein solcher Ziehstein wird auch als Ziehdüse oder Ziehhol bezeichnet. Der Innendurchmesser ist dabei auf den Außendurchmesser des Drahts derart abgestimmt, daß einerseits zwischen dem Draht und dem Ziehstein im wesentlichen kein Spalt vorhanden ist und andererseits die Reibung zwischen dem Draht und dem Ziehstein möglichst gering ist, so daß auch im wesentlichen keine Reduktion des Außendurchmessers des Drahts durch Umformung während des Durchlaufens des Ziehsteins erfolgt.

Um das Eintreten von Umgebungsluft in den Gasentladungsraum über die Eingangsschleuse bzw. Ausgangsschleuse zu verhindern, ist vorzugsweise ein Schutzgasraum vorgesehen, welcher gegen den Unterdruckbehälter durch die Eingangsschleuse bzw. die Ausgangsschleuse begrenzt ist. Hierdurch kann sichergestellt werden, daß durch die entsprechende Schleuse lediglich ein unschädliches Schutzgas in den Unterdruckbehälter eintritt. Der Gasdruck in dem Schutzgasraum kann niedriger sein als in dem Unterdruckbehälter. Vorzugsweise ist der Druck dort jedoch höher, und das Eintreten von Umgebungsluft in den Schutzgasraum selbst kann dann verhindert werden, wenn der Druck dort höher ist als der Normaldruck.

Der hintere Schutzgasraum, in den das Endlosmaterial nach seiner Behandlung eintritt, kann auch zur Kühlung des behandelten Endlosmaterials vorgesehen sein. Dann wird das in dem Schutzgasraum vorhandene Schutzgas vorzugsweise selbst gekühlt oder/und steht zur Intensivierung der Wärmeübertragung von dem Endlosmaterial vorzugsweise unter erhöhtem Druck.

Weiterhin kann zur Kühlung des behandelten Endlosmaterials ein Flüssigkeitsbad, insbesondere ein Wasserbad, vorgesehen sein, in welches das Endlosmaterial nach seiner Behandlung in dem Gasentladungsraum unmittelbar eintritt. Vorzugsweise tritt das behandelte Endlosmaterial in das Flüssigkeitsbad jedoch nach dem Durchlaufen des hinteren Schutzgasraums ein, wodurch ein Eindringen der Flüssigkeit des Flüssigkeitsbads durch die Ausgangsschleuse in den Unterdruckbehälter weitgehend vermeidbar ist.

Um eine möglichst definierte Gasentladung bereitzustellen, ist vorzugsweise eine Gaszuführung zum Zuführen des Prozeßgases mit einer vorbestimmten Gas­ zusammensetzung in den Unterdruckbehälter vorgesehen. Die Gaszuführung kann dabei unmittelbar in den Behälter erfolgen. Vorzugsweise wird jedoch wenigstens ein Teil der zugeführten Gasmenge dem Schutzgasraum zugeführt, wo es als Schutzgas wirkt. Anschließend tritt das Gas durch die Eingangs- bzw. Ausgangsschleuse von dem Schutzgasraum in den Behälter über, um dort als Prozeßgas zu wirken. Diese Ausbildung erlaubt eine besonders reibungsfreie Bemessung der Eingangs- bzw. der Ausgangsschleuse, ohne daß fremde Gase in den den Gasentladungsraum bildenden Unterdruckbehälter eindringen.

Die dem Gasentladungsraum zugeführte Gasmenge ist vorzugsweise regelbar, und zwar in Abhängigkeit von einem Signal eines Gasdrucksensors, der den Druck in dem Gasentladungsraum erfaßt.

Der Druck in dem Gasentladungsraum kann ferner durch Abpumpen mittels einer Vakuumpumpe unter den Umgebungsdruck erniedrigt werden.

Das Prozeßgas umfaßt vorzugsweise Argon oder/und Stickstoff.

Eine einfache Ausbildung des Behälters und der Elektrodenanordnung ist dann möglich, wenn die Elektrodenanordnung selbst Teil des Unterdruckbehälters ist. Vorzugsweise ist die Elektrodenanordnung dann als Metallrohr ausgebildet, welches einen Teil der gasdichten Behälterwand bildet.

Die Elektrodenanordnung umfaßt vorzugsweise eine Mehrzahl von das Endlosmaterial ebenfalls zumindest teilweise umgreifenden Teilelektroden, welche in Erstreckungsrichtung des Materials benachbart zueinander und voneinander elektrisch isoliert angeordnet sind. Hierdurch kann zwischen jeder einzelnen Teilelektrode und dem Endlosmaterial eine separate Gasentladung erzeugt werden, wodurch Inhomogenitäten in der Stärke der Behandlung entlang der Länge der Elektrodenanordnung entgegengewirkt werden kann.

Der mittels einer Stromquelle für die Gasentladung bereitgestellte Strom ist vorzugsweise derart bemessen, daß die Gasentladung eine Glimmentladung ist. Hierbei ist bevorzugt, daß die von der Stromquelle bereitgestellte Spannung eine Gleichspannung ist, derart, daß die Elektrodenanordnung als Anode und das Endlosmaterial als Kathode geschaltet ist. Hierdurch treffen die bei der Gasentladung in dem Plasma erzeugten Gasionen auf das Endlosmaterial auf und führen damit zu einer besonders intensiven Behandlung desselben.

Um die Behandlung des Endlosmaterials auf eine gewünschte Stärke einzustellen, ist vorzugsweise ein Temperatursensor vorgesehen, der die Temperatur des Endlosmaterials möglichst unmittelbar nach seiner Behandlung erfaßt. Der von der Stromquelle für die Gasentladung bereitgestellte Strom wird dann in Abhängigkeit von der erfaßten Temperatur eingestellt, insbesondere geregelt.

Eine besonders gleichmäßige Behandlung des Endlosmaterials ist dadurch erzielbar, daß Schwingungen des Endlosmaterials relativ zu der Elektrodenanordnung mittels einer hierfür vorgesehenen Dämpfungseinrichtung gedämpft werden.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen

Fig. 1 eine zum Weichglühen von Drahtmaterial verwendete erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in schematischer Darstellung und

Fig. 2 eine Elektrodenanordnung einer weiteren Ausführungsform der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1, durch welche ein zu behandelndes Endlosmaterial, nämlich ein Kupferdraht 3, hindurchtransportiert wird. Relativ zu der Vorrichtung 1 ist der Draht 3 mittels einer eingangsseitigen Führungsrolle 5 und einer ausgangsseitigen Führungsrolle 7 gelagert. Eine nicht dargestellte Antriebseinrichtung bewegt den Draht entlang seiner Erstreckungsrichtung in eine durch einen Pfeil 9 gekennzeichnete Richtung. Die Behandlung des Drahts 3 erfolgt in einem Gasentladungsraum 11, in welchem eine den Draht 3 umgebende Gasentladung erzeugbar ist. Bei dieser Gasentladung wirkt der Draht 3 als Kathode, wozu er über die eingangsseitige Führungsrolle 5, einen nicht dargestellten Reibkontakt und eine Stromleitung 13 mit einer Stromquelle 15 verbunden ist. Die Stromleitung 13 liegt ferner auf Massepotential der Vor­ richtung. Die Anode der Gasentladung ist durch ein kreiszylindrisches Stahlrohr 17 gebildet, das der Draht 3 zentral durchsetzt. Das Stahlrohr 17 ist über eine Leitung 19 mit einem Pluspol der Stromquelle 15 elektrisch verbunden. Durch die von der Stromquelle 15 bereitgestellte Spannung kann in dem Gasentladungsraum 11 eine Gasentladung gezündet werden, welche dann gleichförmig brennt, indem ein entsprechend bemessener und vorzugsweise einstellbarer Vorwiderstand in der Stromquelle 15 den Entladungsstrom begrenzt.

Um eine für die gewünschte Gasentladung geeignete Gasatmosphäre in dem Gasentladungsraum bereitstellen zu können, ist dieser von einem im wesentlichen gasdichten Unterdruckbehälter 21 umgeben. Hierbei ist das Stahlrohr 17 selbst ein Teil des Unterdruckbehälters 21. An die stirnseitigen Enden des Stahlrohrs 17 schließen an dieses mittels einer gasdichten Flanschverbindung Isolierstücke 23 bzw. 25 an, wobei das der vorderen Führungsrolle 5 zugewandte Isolierstück 23 eine Eingangsschleuse 27 für den Draht 3 trägt und das der hinteren Führungsrolle 7 zugewandte Isolierstück 25 eine Ausgangsschleuse 29 für den Draht 3 trägt.

Die Eingangsschleuse 27 und die Ausgangsschleuse 29 sind jeweils durch einen Ziehstein aus Diamant oder einem anderen harten Material gebildet. Derartige auch als Ziehdüse oder Ziehhol bezeichnete Ziehsteine werden üblicherweise für das Umformen des Drahtes 3 beim Ziehen des Drahtes verwendet. Der Innendurchmesser der Ziehsteine 27, 29 ist dabei so gering bemessen, daß der Gasdurchtritt in einem Spalt zwischen Draht 3 und Ziehstein 27, 29 möglichst gering ist, und er ist so groß bemessen, daß die Reibung zwischen Ziehstein 27, 29 und Draht 3 ebenfalls gering ist. Der aus dem Stahlrohr 17, den Isolierstücken 23, 25, der Eingangsschleuse 27 und der Ausgangsschleuse 29 gebildete und dem Gasentladungsraum 11 umgebende Unterdruckbehälter 21 ist über eine Evakuierungsleitung 31, ein durchsatzsteuerbares Ventil 33 und eine Vakuumpumpe 35 evakuierbar.

Als Prozeßgas für die Gasentladung wird Stickstoff eingesetzt, der von einer Gaszuführung 37 aus einem Vorratsbehälter 39 entnommen und dem Unterdruckbehälter 21 zugeführt wird. Um den Zutritt von Umgebungsluft zu dem Gasentladungsraum 11 über die Schleusen 27, 29 zu vermeiden, ist vor der Eingangsschleuse 27 ein Schutzgasraum 41 angeordnet, den der Draht 3 vor seinem Eintritt in den Behälter 21 durchläuft und der von einem Fortsatz 43 des Isolierstücks 23 umschlossen ist, welcher gegenüber dem Draht durch einen weiteren Ziehstein 45 abgedichtet ist. Nach dem Austritt aus dem Behälter 21 tritt der behandelte Draht 3 in einen Schutzgasbehälter 47 ein, der durch einen Fortsatz 49 des Isolierstücks 25 umschlossen ist, der gegenüber dem Draht 3 durch noch einen weiteren Ziehstein 46 abgedichtet ist. Um die Schutzgasbehälter 41 und 47 mit Stickstoff zu füllen, weist die Gaszuführung 37 über durchsatzsteuerbare Ventile 51 bzw. 53 mit dem Vorratsbehälter 39 verbundene Zuführungsleitungen 55 bzw. 57 auf. Aus den Schutzgasbehältern 41 und 47 tritt der Stickstoff über die Schleusen 27 und 29 in den Behälter 21 über, aus welchem er über die Evakuierungsleitung 31, das durchsatzsteuerbare Ventil 33 und die Vakuumpumpe 35 wieder abgepumpt wird. Die Gaszuführung 37 umfaßt ferner eine weitere Zuführungsleitung 59, durch welche über ein weiteres durchsatzsteuerbares Ventil 61 Stickstoff aus dem Vorratsbehälter 39 unmittelbar in den Behälter 21 geführt werden kann. Der Gasdruck in dem Behälter 21 wird von einem Drucksensor 63 erfaßt, dessen Ausgangssignal einer Steuervorrichtung 65 der Gaszuführung 37 zugeführt wird. In Abhängigkeit von dem erfaßten Gasdruck in dem Behälter 21 steuert die Steuervorrichtung 65 die durchsatzsteuerbaren Gasventile 33, 51, 53 und 61 an, um einen für die Gasentladung in dem Gasentladungsraum 11 günstigen Gasdruck in dem Behälter 21 einzustellen.

Innerhalb des Behälters 21 ist in einem der hinteren Führungsrolle 7 zuweisenden Bereich nahe dem Stirnende des Gasentladungsraums ein auf den Draht 3 ausgerichteter Strahlungssensor 67 angeordnet, der die von dem Draht 3 emitierte Wärmestrahlung erfaßt, um daraus die Temperatur des Drahts 3 im wesentlichen unmittelbar nach seiner Behandlung in dem Gasentladungsraum 11 zu bestimmen. Ein entsprechendes Temperatursignal wird über eine Signalleitung 69 der Stromquelle 15 zugeführt, die den über die Stromleitungen 13, 17 bereitgestellten Strom zum Unterhalt der Gasentladung in Abhängigkeit von dem Temperatursignal derart einstellt, daß der Draht 3 nach seiner Behandlung durch die Gasentladung eine gewünschte Temperatur aufweist.

Der unmittelbar nach seiner Behandlung gegebenenfalls sehr heiße Draht 3 tritt über die Ausgangsschleuse 29 in den ebenfalls mit Schutzgas gefüllten Behälter 47 ein. In dem Schutzgasbehälter 47 steht der Stickstoff unter erhöhtem Druck, der beispielsweise auch über Umgebungsdruck liegen kann. Über Konvektion gibt der erhitzte Draht 3 wenigstens einen Teil seiner Wärme an den Stickstoff in dem Schutzgasraum 47 ab, wodurch der Draht 3 abgekühlt wird. Aus dem Schutzgasraum 47 tritt der Draht 3 durch den Ziehstein 51 in ein Wasserbad 71 ein, in welchem er vollends auf Umgebungstemperatur abgekühlt wird. Aus dem Wasserbad 71 tritt der Draht 3 dann über noch einen Ziehstein 73 aus und kommt in Kontakt mit der Umgebungsluft. Durch die Kühlung in dem Schutzgasraum 47 und dem Wasserbad 71 wird eine Reaktion des erwärmten behandelten Drahts 3 mit der Umgebungsluft, die sich beispielsweise durch Anlauffarben zeigen kann, vermieden.

Die ausgangsseitige Führungsrolle 7 ist an einer elastischen Dämpfungsfeder 75 aufgehängt, die den Draht 3 in Zusammenwirkung mit der nicht dargestellten Fördervorrichtung für den Draht 3 derart unter mechanischer Spannung hält, daß Schwingungen des Drahts 3 relativ zu dem als Anode der Gasentladung wirkenden Stahlrohr 17 gedämpft werden. Hierdurch wird ein gleichmäßiges Brennen der Gasentladung und damit eine gleichförmige Behandlung des Drahts 3 gefördert.

Mit der beschriebenen Vorrichtung wurden durch vorangehendes Ziehen verhärtete Drähte weichgeglüht, so daß sie nachfolgend wieder eine Dehnung von über 30% zuließen. Hierbei wurde insbesondere Draht mit 0,25 mm Durchmesser mit einer Geschwindigkeit von 100 m/min durch die Vorrichtung gefördert, Draht mit 0,5 mm Durchmesser wurde mit 50 bis 85 m/min gefördert und Draht mit 1 mm Durchmesser wurde mit 15 bis 20 m/min gefördert. Für die Gasentladung wurden die Parameter ebenfalls variiert. So wurde Argon bei 7,9 mbar eingesetzt und ein Strom von 1 A bei 800 V zugeführt. Ebenso eingesetzt wurde N₂ bei 1,8 bis 4,9 mbar, 0,5 bis 1,0 A bei 850 bis 1100 V. Unter sämtlichen geschilderten Bedingungen konnten die Drähte erfolgreich behandelt werden, d. h. weichgeglüht werden, so daß sie eine Dehnung um über 30% zuließen.

Im folgenden wird eine Variante der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung erläutert. Hinsichtlich ihres Aufbaus und ihrer Funktion einander entsprechende Komponenten sind mit den Bezugszahlen der Fig. 1 bezeichnet, zur Unterscheidung jedoch mit einem Buchstaben versehen. Zur Erläuterung wird auf die gesamte vorangehende Beschreibung Bezug genommen.

In Fig. 2 ist eine abgewandelte Ausführungsform der Elektrodenanordnung dargestellt. Hierbei umfaßt die Elektrodenanordnung drei Teilelektroden 91, 93 und 95, die jeweils aus einem Stahlrohr gebildet sind. Ein zu behandelnder Draht 3a erstreckt sich zentral durch die Stahlrohre 91, 93 und 95, und die Stahlrohre 91, 93, 95 sind mit axialem Abstand voneinander angeordnet. Der axiale Abstand zwischen den drei Rohren 91, 91, 95 wird jeweils durch gasdicht angeflanschte Isolierrohre 97 und 99 überbrückt, so daß die Stahlrohre 91, 93, 95 elektrisch isoliert voneinander angeordnet sind. Die Stahlrohre 91, 93 und 95 und die Isolierrohre 97 und 99 bilden zusammen ein Rohrteil eines gasdichten Behälters 21a.

Ein jedes der Stahlrohre 91, 93, 95 umschließt einen separaten Gasentladungsraum 11a. Um in diesen Gasentladungsräumen 11a jeweils eine Gasentladung zu erzeugen, ist ein jedes der Stahlrohre 91, 93, 95 über eine eigene Stromleitung 101, 103 bzw. 105 mit einer Stromquelle 15a verbunden. Die Stromquelle 15a weist einer jeden der Stromleitungen 101, 103, 105 zugeordnet einen schematisch dargestellten eigenen einstellbaren Vorwiderstand 107 auf. Die Stromquelle 15a ist über eine Stromleitung 13a ferner mit dem zu behandelnden Draht 3a kontaktiert. Ein Temperatursensor 67a liefert ein der Temperatur des Drahts 3a entsprechendes Temperatursignal über eine Signalleitung 69a an die Stromquelle 15a. Die Stromquelle 15a steuert die über die Stromleitungen 101, 103 und 105 den einzelnen Gasentladungen in den Gasentladungsräumen 11a zugeführten Ströme durch Änderung der einzelnen Vorwiderstände 107 derart, daß die den einzelnen Gasentladungen zugeführten Ströme einander gleich sind und somit die Gasentladungen mit jeweils gleicher Stärke brennen. Der Gesamtstrom der drei Gasentladungen, und damit die Gesamtstärke der Behandlung des Drahts 3a, wird in Abhängigkeit von dem über die Signalleitung 69a zugeführten Temperatursignal derart eingestellt, daß der Draht 3a nach seiner Behandlung eine gewünschte Temperatur aufweist. Die Stärke der Behandlung des Drahts 3a ändert sich nämlich entlang der Länge der Anode. Deshalb wird durch die drei kurzen Anoden 91, 93, 95 eine über die Gesamtlänge der drei Anoden gleichmäßigere Behandlung des Drahts 3a erzielt, als dies mit einer einzigen Anode der dreifachen Länge möglich wäre.

Die vorangehend beschriebenen Ausführungsformen der Vorrichtung werden zum Weichglühen von Kupferdraht eingesetzt. Die Vorrichtung kann jedoch auch zur Reinigung der Oberfläche des Kupferdrahtes eingesetzt werden, um beispielsweise eine bessere Haftung eines Isoliermaterials, beispielsweise eines Isolierlacks, auf dem Draht zu erzielen. Ferner kann mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung jedes beliebige metallische Drahtmaterial, wie es beispielsweise zur Herstellung beliebiger Gegenstände aus Draht verwendet wird, behandelt und insbesondere gereinigt werden. Auch eine Anwendung zur Oberflächenmodifikation oder/und Oberflächenaktivierung von Endlosmaterial ist denkbar. Ferner kann mit der Vorrichtung auch anderes Endlosmaterial von nicht kreisförmigem Querschnitt behandelt werden. Es wären dann lediglich die Gestalt der Elektrodenanordnung und die Geometrie der Schleusen an den Querschnitt des Endlosmaterials anzupassen.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind auch nicht metallische, jedoch elektrisch leitende Materialen, wie beispielsweise Kohlefasern, behandelbar.

Eine weitere Verwendung der Vorrichtung liegt in der Erwärmung des leitenden Kerns eines Kabels, insbesondere Stromkabels, vor dessen Beschichtung mit einem Isoliermantel, insbesondere unmittelbar vor dem Eintritt des Kerns in eine Extrudiervorrichtung zum Aufbringen des Isoliermantels.

Um die Kühlung des behandelten Endlosmaterials nach seinem Austritt aus dem Gasentladungsraum zu intensivieren, kann das Gas in dem Schutzgasraum separat gekühlt werden, beispielsweise durch eine darin angeordnete Kühlschlange. Es kann dem Schutzgasraum jedoch auch kühlendes Schutzgas, insbesondere in flüssiger Form, wie beispielsweise flüssigem Stickstoff, zugeführt werden.

Bei den vorangehend beschriebenen Ausführungsformen sind die Elektrodenanordnungen durch Stahlrohre gebildet, die selbst Teil des Unterdruckbehälters für den Gasentladungsraum sind. Dies führt zu einem einfachen Aufbau des Behälters und der Elektrodenanordnung. Allerdings ist hierbei wenigstens ein Behälterteil, nämlich die Isolierstücke 23, 25, vorzusehen, um die Elektrodenanordnung von den Schleusen zu isolieren, die das hindurchbewegte Endlosmaterial berührt. Insbesondere bei komplizierteren Ausgestaltungen der Elektrodenanordnung kann es dann vorteilhaft sein, den Behälter insgesamt aus Metall zu fertigen und zusammen mit dem Endlosmaterial mit Masse zu verbinden. Dann wird die Elektrodenanordnung als separate Komponente gefertigt, die im Inneren des Behälters gehalten ist und dabei von diesem elektrisch isoliert ist.

Ferner ist es auch denkbar, die Elektrodenanordnung nicht durch durchgehende Rohre zu bilden, sondern hierzu ein anderes Material, wie beispielsweise ein Drahtgeflecht zu verwenden. Es sind dann nämlich kompliziertere Elektrodengeometrien einfacher herstellbar, und durch Öffnungen in dem Elektrodenmaterial kann ein intensiverer Gasaustausch mit dem Gasentladungsraum stattfinden.

Claims (19)

1. Vorrichtung zur Behandlung von elektrisch leitfähigem Endlosmaterial (3) während dessen Bewegung in seiner Erstreckungsrichtung (9) durch einen Unterdruckbehälter (21) der Vorrichtung hindurch, mit einer Kontaktvorrichtung (5) zum Herstellen eines elektrischen Kontakts mit dem bewegten Endlosmaterial (3) und einer mit Abstand zu dem Endlosmaterial (3) angeordneten und dieses zumindest teilweise umgreifenden Elektrodenanordnung (17; 91, 93, 95), dadurch gekennzeichnet, daß der Unterdruckbehälter (21) einen mit einem inerten Prozeßgas gefüllten Gasentladungsraum (11) bildet, in welchem das inerte Prozeßgas durch Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen der Kontaktvorrichtung (5) und der Elektrodenanordnung (17; 91, 93, 95) zum Weichglühen und Reinigen des End­ losmaterials (3) in einen Plasmazustand überführbar ist, und daß der Unterdruckbe­ hälter (21), in welchem das Plasma erzeugt wird, in der Erstreckungsrichtung des End­ losmaterials (3) im Eingangsbereich und Ausgangsbereich elektrisch sowie durch eine Schleusenanordnung atmosphärisch isoliert ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung positi­ ver Ionen bei der Gasentladung die Elektrodenanordnung (17) als Anode und das Endlosmaterial (3) als Kathode geschaltet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden­ anordnung (17; 91, 93, 95) eine Rohrzylindergeomertrie aufweist, durch welche sich das Endlosmaterial (3) im wesentlichen axial geradlinig erstreckt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsschleuse (27) oder/und die Ausgangsschleuse (29) einen zum Drahtziehen verwendbaren Zieh­ stein mit einem Innendurchmesser umfaßt, der auf einen Außendurchmesser des End­ losmaterials (3) derart abgestimmt ist, daß der Außendurchmesser des Endlosmaterials (3) beim Durchlaufen des Ziehsteins im wesentlichen nicht reduziert wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein durch die Eingangsschleuse (27) begrenzter mit einem Schutzgas gefüllter vorderer Schutzgas­ raum (41) vorgesehen ist, aus welchem das Endlosmaterial (3) in den Unterdruckbe­ hälter (21) eintritt, oder/und daß ein durch die Ausgangsschleuse (29) begrenzter mit dem Schutzgas gefüllter hinterer Schutzgasraum (47) vorgesehen ist, in welchen das Endlosmaterial (3) nach dessen Behandlung, insbesondere zu dessen Kühlung, eintritt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzgas unter höherem Druck steht als das Prozeßgas und insbesondere unter höherem Druck als Normaldruck.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kühlung des behandelten Endlosmaterials (3) ein Flüssigkeitsbad (71) vorgesehen ist, in welches das Endlosmaterial (3) nach seinem Austritt aus dem hinteren Schutzgasraum (47) eintritt.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gaszuführung (37) zum Zuführen des Prozeßgases mit einer vorbestimmten Gaszu­ sammensetzung in den Gasentladungsraum (11) vorgesehen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaszuführung (37) eine Leitung (55, 57) zum Einführen des Prozeßgases als Schutzgas in den vorderen oder/und hinteren Schutzgasraum (41, 47) des Behälters (21) umfaßt, durch welche das Gas in den Behälter (21) eintritt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zugeführte Gasmenge regelbar ist in Abhängigkeit von einem mittels eines Gasdrucksensors (63) erfaßten Gasdrucks des Prozeßgases in dem Gasentladungsraum (11).

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Prozeßgas Argon oder/und Stickstoff umfaßt.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenanordnung (17; 91, 93, 95) Teil des gasdichten Behälters (21) ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenanordnung eine Mehrzahl von in Erstreckungsrichtung (9a) des Endlosma­ terials (3a) benachbart zueinander und voneinander elektrisch isoliert angeordneten Teilelektroden (91, 93, 95) umfaßt, an welche jeweils die elektrische Spannung anleg­ bar ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stromquelle (15) vorgesehen ist, deren einer Anschluß mit der Kontaktvorrichtung (5) und deren anderer Anschluß mit der Elektrodenanordnung (17; 91, 93, 95) verbunden ist, und daß der von der Stromquelle (15) bereitgestellte Strom derart bemessen ist, daß die Gasentladung eine Glimmentladung ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Span­ nung eine Gleichspannung, insbesondere eine gepulste Gleichspannung ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß ein Tempe­ ratursensor (67) zur Erfassung der Temperatur des Endlosmaterials (3) in dem Gas­ entladungsraum (11) oder im wesentlichen bei Austritt aus dem Gasentladungsraum (11) vorgesehen ist und der Strom in Abhängigkeit von der erfaßten Temperatur ein­ stellbar ist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine Dämpfungseinrichtung (75) zur Dämpfung von Schwingungen des Endlosmaterials (3) relativ zu der Elektrodenanordnung (17; 91, 93, 95) vorgesehen ist.

18. Verfahren zur Behandlung von elektrisch leitfähigem Endlosmaterial (3), umfassend die Schritte:

• - Bereitstellen und Transportieren des Endlosmaterials (3) in dessen Erstreckungs­ richtung (9) durch einen evakuierten und zur Umgebung hin atmosphärisch ab­ gedichteten und elektrisch isolierten Gasentladungsraum (11),
• - Bereitstellen einer elektrischen Gasentladung eines inerten Prozeßgases in dem Gasentladungsraum (11) und Überführen des Prozeßgases in einen Plasma­ zustand mit der Erzeugung positiver Ionen, und
• - Hindurchführen des Endlosmaterials (3) durch den Gasentladungsraum (11) zum Weichglühen und Reinigen des Endlosmaterials (3) während dessen Transports durch den Gasentladungsraum (11).

19. Verwendung des Verfahrens nach Anspruch 18 zur Behandlung von metallischem Drahtmaterial, insbesondere von Kupferdraht, um das Drahtmaterial vor oder/und nach einem Ziehschritt zur Reduzierung des Querschnitts des Drahtmaterials weichzu­ glühen und um vor einem Beschichtungsschritt zur Beschichtung des Drahtmaterials mit einem Isoliermaterial eine Oberfläche des Drahtmaterials zu reinigen.