COILS, DRÄHTE UND MATERIALIEN

In dem heutigen Beitrag widmen wir uns den Coils und ihren individuellen Eigenschaften. Fast jeder Verdampfer auf dem Markt, egal ob Fertigcoiler, Pod oder Selbstwickler, verwendet ein Heizelement um das Liquid zu verdampfen. Auch wenn der Artikel grundlegend alles abdeckt ist er für Selbstwickler, die man als RTA(Rebuildable Tank Atomizer – SelbstwickelTankVerdampfer) , RDA (Rebuildable Dripping Atomizer – SelbstwickelTröpfler) und RDTA (Rebuildable Dripping Tank Atomizer – SelbstwickelTankVerdampfer den man auch tröpfeln kann) natürlich besonders relevant.

Dabei werden wir versuchen, euch die notwendigsten Punkte (Grundwissen, Physik & Praxis) zu vermitteln, die man als Anwender im Alltag wissen sollte, und die leider viel zu oft – im schnell voranschreitendem Vape-Zeitalter – untergehen. Dieser Artikel von mir ist zuerst bei Vapechecks veröffentlich worden und wird hier einem kleinen Update unterzogen.

Bevor wir starten, möchten wir aber noch kurz das „Ohmsche Gesetz“ erwähnen, welches euch für diesen Artikel bekannt sein sollte. Man muss es nicht perfekt beherrschen und schon gar nicht aus dem Kopf auswendig können, aber verstanden haben sollte man es schon. Fehlt dieses Grundwissen bislang, dann könnte man sich diesen Beitrag dazu durchlesen.

Die Dicke von Drähten wird im Dampferbereich oft mit GA angegeben. Gemeint ist damit die US Maßeinheit AWG. Hier könnt ihr nachlesen was es damit auf sich hat.

Wir werden uns in diesem Beitrag im Bereich „Material“ auf die bekanntesten Sorten beschränken, sprich weniger verbreitete Typen weglassen. Der Grund hierfür ist, dass der Markt mittlerweile viel zu unübersichtlich geworden ist, um diese in einen Grundlagenartikel zu verpacken. Weiter geht es heute primär um den Gebrauch von Coils auf geregelten Mods, auch wenn wir an der ein oder anderen Stelle auch Bezug hinsichtlich „ungeregelte Dampfen“ nehmen bzw. es thematisch anreißen werden.

Selbstwickler – Materialien

Ohm = Widerstand

TCR = Temperaturkoeffizient – wie stark sich der Widerstand durch das Erwärmen verändert

HC = Heat Capacity – wie träge ein Draht aufheizt und abkühlt. Niedriger ist schneller und damit in der Praxis besser

Fangen wir also mit dem Material an – zum Vergleichen nutzen wir die Werte für 30GA (0,255mm) bei 70 mm Länge.

Kanthal A1

  • 1.99 Ohm
  • 0.000002 TCR
  • 11.36 HC

NiCr 80

  • 1.49 Ohm
  • 0.000112 TCR
  • 12.92 HC

Edelstahl 316

  • 1.06 Ohm
  • 0.000880 TCR
  • 13.92 HC

Titan

  • 0.64 Ohm
  • .0.003660 TCR
  • 8.06 HC

Ni200

  • 0.13 Ohm
  • 0.006000 TCR
  • 14.11 HC

Kanthal

Kanthal ist eine Legierung, die in ihrer A1 Version aus Cr 22%, Al 5,8%, 72,2% Fe besteht

  • Aufgrund des recht hohen Widerstandes ist Kanthal historisch im MTL-Bereich sehr beliebt
  • Der gute HC-Wert sorgt dafür, dass die Coil trotz des hohen Widerstandes relativ schnell anspringt
  • Kanthal ist im ungeregelten Bereich primär bei seriellen Boxen/Tubes sehr beliebt, da man hier den relativ hohen Widerstand aufgrund der hohen Spannung braucht
  • Bei Solo/Parallelen Mods ist Kanthal in der heutigen Zeit außerhalb des MTL-Bereiches eher unüblich
  • Es gibt neuerdings Kritik da „Aluminium“ enthalten ist. Diese Kritik wird soweit uns bekannt aber bisher nicht von Studien gestützt.
  • Kanthal kann nicht TC oder via Replay gedampft werden

Ni80 / NiCr80

Ni80 bzw. NiCr80 ist eine Legierung aus 80% Ni und 20% Cr

  • Gerade im ungeregelten Bereich mit einem Akku (bzw. bei paralleler Schaltung) ist Ni80 sehr beliebt, da es eine sehr einfache und stressfreie Nutzung erlaubt, da der Draht vom Ansprechverhalten und Leistungsbedarf sowie Widerstand gut mit der 3.7V Nennspannung harmoniert
  • Der Widerstand ist wie bei Kanthal relativ stabil, aber merklich niedriger, was bei gleicher Wicklung merklich mehr Leistung ergibt, wenn man ungeregelt dampft
  • Ni80 kann nicht TC gedampft werden – Replay ist nur sehr eingeschränkt möglich

Edelstahl 316

Edelstahl 316 (es gibt Tausende, wegen der Ähnlichkeit beschreiben wir aber nur einen Typ) ist eine Chrom-Nickel-Molybdän-Stahl Legierung mit 9,5-13% Ni,16-18.5% Cr und 2-2,5% Mo

  • Der Widerstand ändert sich bei der Erwärmung massiv,  was demnach auch TC und Replay dampfen erlaubt
  • Kann für jegliche Coil-Art gut verwendet werden
  • Kann auch in VW und VV Modus einwandfrei gedampft werden
  • Relativ niedriger Widerstand

Titan

Titan ist rein von den Werten her vermutlich das beste Material, um geregelt zu dampfen

  • Leider ist es von der Bearbeitung und Verarbeitung nicht wirklich einfach, und so hat es sich in der breiten Masse nie durchgesetzt
  • Man kann Ti sowohl geregelt als auch ungeregelt sowie im Watt- als auch TC-Modus verwenden
  • Man darf aber Ti nur ganz vorsichtig ausglühen. Eine Coilreinigung via Alkohol wird von vielen bevorzugt, was aber nur bei Runddraht Sinn macht und demnach für die Nutzung von komplexen Coils eigentlich nicht sinnvoll ist
  • Glüht man Ti zu warm entsteht TiO2, was nicht inhaliert werden sollte
  • Ti kann via TC oder via Replay gedampft werden

Ni200

Ni200 ist reines Nickel, besitzt einen sehr niedrigen Widerstand und eignet sich optimal für den TC-Modus – Für den Watt-Modus ist dieses Material nicht geeignet

  • Von einer Verwendung sollte man heute eigentlich absehen, da der Widerstand im Vergleich zur Masse der Coil sehr niedrig ist. Selbst kleine Coils landen meist unter 0.2Ohm
  • Lediglich im MTL-Bereich macht die Verwendung noch Sinn
  • Man kann eine Ni200-Coil kaum ausglühen
  • Grundlegend hat Ni200 als Coilmaterial überlebt, man findet es teilweise immer noch in TC geeigneten Fertigcoils
  • Wer eine Nickelallergie hat, sollte sich Titan und Kanthal anschauen

Damit sind die Besonderheiten der üblichen Materialien grundlegend beschrieben. Es gibt natürlich noch hunderte andere Materialien, die verwendet werden können, (allein bei Kanthal und Edelstahl gibt es extrem viele Subtypen mit minimal anderen Werten) aber aktuell ist da der Marktanteil eher klein. Auch Wolfram, Zirkonium, NI90 und viele andere kann man auch fertig für uns Dampfer vorkonfektioniert und von der Rolle erwerben. Es kann durchaus sein das dieser Artikel irgendwann ein Update erhält, in dem wir mehr Materialien und auch Coilarten dazunehmen.

Grundlagen

Viele Dampfer glauben immer noch, dass ein Draht mit einem hohen Widerstand, bei gleicher Leistung schneller warm wird. Er hat ja mehr „Widerstand“ durch den der Strom durch muss. Das Stromwärmegesetz sagt, dass die Erwärmung im Quadrat zur Stromstärke steigt. Und das haben wir ja auch alle mal in der Schule gelernt … und sehen es jeden Tag mindestens indirekt in der Praxis.

Aus genau diesem Grund wird in Überlandleitungen hochgespannt und mit vielen Volt und wenig Ampere der Strom übertragen. Bei niederohmigen Coils fließt bei gleicher Leistung mehr Stromstärke und weniger Spannung. Das hat die Folge, dass bei einer Coil gleicher Masse mit niedrigerem Widerstand mehr Ampere fließen und somit die Coil schneller warm wird. So die Physik dazu.

Natürlich spielt auch das Material und seine HC an der stelle eine Rolle. Matthias Frenzel hat mal ein nettes Praxisvideo dazu gemacht.

Aber aller Physik und Regeln zum Trotz werden wir beim geregelten Dampfen kaum merkliche Unterschiede in der Ansprechzeit zwischen Kanthal, Ni80 und Edelstahl merken ( +-10-20%). Das kann man sicherlich messen aber kaum in der Praxis beim Dampfen blind merken. Lediglich Titan ist da so viel „schneller“, dass man es in der Praxis ohne Messwerte spüren kann. Dafür ist das Handling von TI wie bereits erwähnt recht kompliziert.

Für uns in der Praxis ist primär die Masse der Coil wichtig, wenn es darum geht, wie viel Leistung sie braucht. Der Widerstand ist trotz allem „Volksglauben“ bei geregelten Mods fast egal, solange wir in den Leistungsbereichen bleiben, die unsere Akkuträger abbilden können. Also meistens zwischen 3V und 7V (Fast immer geht es schon bei 1V los, andere Mods gehen bis 12V oder sogar noch weiter – aber alle „brauchbaren“ decken den Bereich 3-7V ab.)

Die oben genannten Beispiel-Coils aus je 70mm 30GA (0,255mm) Draht brauchen alle ungefähr gleich viel Leistung und schwanken dabei vom Widerstand von 0.13 Ohm bis 1.99 Ohm! Das bedeutet für uns, dass uns beim geregelten Dampfen der Widerstand fast egal sein kann. Spätestens wenn wir in den Bereich der komplexen Coils gehen, wird das auch logisch. Da entscheidet ja nur die Seele (aka der Kern) darüber, wie der Widerstand ist, aber der Mantel muss ja auch mit erwärmt werden, und der kann teilweise sogar mehr Masse wie die Seele selbst haben. Hinzukommt, dass die komplexe Coil aufgrund der größeren Oberfläche besser vom Liquid gekühlt wird.

Ebenfalls sollte das jedem klar werden, wenn wir von Coils für gestackte ungeregelte Mods reden.

Der Widerstand alleine ist einfach kein Kriterium wie viel Leistung man braucht

Man kann problemlos Coils entwerfen und nutzen, die im Bereich um die 0,1 Ohm liegen und schon bei 10 Watt wunderbar funktionieren, genau wie man Coils bauen kann die bei 2 Ohm 100+ Watt brauchen. Wer schon mal einen 4 Akku seriellen Mod gewickelt hat, kennt das.

Bei den meisten komplexen Coils ausserhalb des M2L Bereichs findet man heute mehr als einen Kern. Der Grund ist recht einfach: Man bekommt einen Widerstand, der auch ungeregelt sehr gut anspringt, ohne auf sehr dicken Draht oder zu wenige Windungen zurückzugreifen zu müssen. Das Prinzip funktioniert aber auch mit (z.b. parallelen oder twisted) Coils ohne Mantel 😉 .

Verschiedene Coils, die aktuell üblich sind

Die Masse der Bezeichnungen sind nicht genormt, und in den Fällen darf jeder seine Coils so nennen, wie er möchte. Es gibt auch in der Vaping-Community keinen wirklichen Konsens, an den sich alle halten.

Dennoch haben sich bestimmte Bezeichnungen eingebürgert.

Ab wann man eine Clapton z.b. als Fine Fused oder Ultrafine Fused bezeichnen darf und kann, ist auch heute noch strittig. Manche Coilbuilder machen das ab einem 36GA (0,127mm) oder 38GA (0,1mm) Mantel, während andere selbst 40GA (0,08mm) für „zu dick“ für die Bezeichnung „Fine Fused“ halten – um euch ein Beispiel zu bringen.

Runddraht: Einfacher runder Draht. Ich denke niemand braucht hier ein Bild 😉

Flachdraht: Einfacher flacher Draht. Wird heute eher selten als alleiniges Material genutzt, ist aber oft in komplexen Coils verbaut 

Parallele Coils: 2 (oder mehr – die Werte beziehen sich aber auf 2 Coils) parallel gewickelte Coils (gleicher Art oder auch 2 verschiedene). Vorteil bzw. Nachteil sind Halbierung des Widerstandes im Vergleich zu einer Coil mit selber Anzahl an Wicklungen und ca. Viertelung des Widerstandes im Vergleich zu einer Solo Coil gleicher Masse aka mit doppelt so vielen Wicklungen

Twisted Coils: 2 (oder mehr) ineinander verdrillte Drähte. Ist eigentlich eine Sonderform der „Parallelen Coil“. Hat den Vorteil gegenüber einer parallelen Wicklung, dass die Coil „stabiler“ ist.

Clapton Coils: Ein Draht dient als Seele/Kern und dieser wird mit einem dünneren Manteldraht umwickelt. Der Widerstand richtet sich nur nach der Seele, aber man hat merklich mehr Oberfläche

Fused Clapton: Eine Clapton Coil aber mit 2 oder mehr Seelen. Wird meistens flach und parallel gefertigt, aber es gibt sie auch mit der Seele in twisted (wird dann meist als Twisted Clapton bezeichnet)

Alien Coil: Eine Sonderform der Fused Clapton, bei der der Manteldraht eine eigene Drehung mitbringt, was die typische wellenförmige Optik ergibt

„Standard“ Alien 3*28Ga+38Ga

Staggered Fused Clapton: Eine Fused Clapton bei der der Manteldraht zwischen den Seelen durchgeführt wird und die Seelen so nicht in direktem Kontakt sind

Stapled Clapton: Eine Fused Clapton, in der aber anstelle von Runddraht mehrere Flachdrähte als Seele dienen

Framed Stapled Clapton: Eine Stapled Fused Clapton mit jeweils einem Runddraht als Begrenzung mit Flachdraht dazwischen als Seele

Tiger Coil: Ein Runddraht, der von einem Flachdraht ummantelt wird. Also eine Clapton mit Flachdraht als Mantel

Juggernaught Coil: Eine Fused Clapton mit Flachdraht als Mantel

Braided Coils: Geflochtene Drähte als Coil. Eigentlich eine Sonderform der Parallelen Coil. Kombiniert die Stabilität einer Twisted Coil mit der Breite einer parallelen Coil, um es einfach zu sagen.

Es gibt noch viele weitere Sorten, und teilweise kann man das Ganze in sich weiter kombinieren wie zum Beispiel eine „Claptoned Clapton“, bei der der Manteldraht einer Clapton selber eine feinere „Clapton Coil“ ist. Oder Twisted Claptons bei denen eine Twisted Coil zur Clapton ummantelt wird. Allerdings haben wir unter der Bezeichung auch schon 2 Claptons gesehen die getwisted wurden. Man sollte also genau hinschauen was man kauft! Die oben genannten stellen heute aber schon die Mehrheit der Coils dar, die man nutzt und fertig kaufen kann.

Viele Coil-Builder versuchen mit neuen Produkten für die E-Zigarette auf den Markt zu kommen, und somit bleibt diese Liste eher ein Schnappschuss der aktuell üblichen Versionen.

Um hier noch etwas eher Exotisches zu zeigen

Jede der oben genannten Coils hat in der Theorie und Praxis ihre eigenen Vor- und Nachteile. Keine davon ist pauschal „besser“ oder „schlechter“, und jede hat ihre Einsatzzwecke, auch wenn einige davon mittlerweile immer seltener verwendet werden, da es in der Praxis tauglichere Modelle gibt. Grundlegend ist es so, dass eine dünnere Coil wie auch ein dünnerer Mantel besser anspricht. Ein dünnerer Mantel bringt auch mehr Oberfläche mit – dafür ist die Haltbarkeit der Coil geringer, da die Gefahr, den Mantel bei der Reinigung und dem Watte-Wechsel zu beschädigen, höher ist. Coils aus einem Material, welches dick genug ist, um sich beim Wechseln der Watte nicht komplett zu verbiegen, halten eigentlich bei ordentlicher Nutzung und Reinigung sehr lange bis fast ewig.

Reinigung

Über den besten Weg eine Coil zu reinigen, streiten sich die Geister. Früher wurden KA, Ni80 und SS Coils von den meisten Anwendern einfach ausgeglüht und mit Wasser abgeschreckt. Heute empfehlen gerade bekanntere Coil-Builder, dies nicht zu tun und raten dazu, die Coils mit Bürsten zu reinigen.

Wichtig ist vor allem, dass man die Coils nicht wie „Glühlampen“ aufglühen lässt, sondern sie nur moderat bis ins leicht Dunkelrote erhitzt. Mehr muss auch nicht sein! Und solange man nur moderat aufglüht und keine weissglühende Coil abschreckt (das ist wirklich schlecht für die Haltbarkeit der Coil!), hatten wir bisher da wenig Probleme in den vielen Jahren, die wir wickeln.

Das darf am Ende jeder machen wie er mag. Solange man den Mantel nicht beschädigt, wird man sehr lange Spaß mit seiner Coil haben. Ob einen die vielleicht nur „halb so lange“ Haltbarkeit, wenn man seine Coil unter Wasser reinigt, wirklich stört, muss jeder selber entscheiden. Auch bei nicht perfekter Pflege sollte die Coil mehrere Monate gut funktionieren.

Fazit

Es ist ganz viel Voodoo und physikalisch komplett falsches Halbwissen unterwegs. Wir hoffen, mit dem Beitrag etwas dazu beizutragen, dass das besser wird. Es wird auch und gerade im Coilbereich ganz viel als #beschde beworben, was einem Blindtest nicht einmal im Ansatz standhält.

Wie immer freuen wir uns über Feedback auf unserer FB Seite.