CN101786325A - 用于电晕处理的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于电晕处理围绕处理辊(3’)引导的材料幅(F)的方法及装置，所述方法及装置具有至少两个离开处理辊(3’)的周缘一段距离的、在处理辊(3’)的周向方向上间隔地相继布置的电极(41、51、61)，用以在电极(41、51、61)和处理辊(3’)之间产生电晕放电，其中为每个电极(41、51、61)配设一电压发生器(43、53、63)。本发明方法通过使电极(41、51、61)上的电压曲线彼此同化来实现紧凑地、节省空间和材料地以及成本低地处理材料幅尤其是塑料薄膜的目的，而本发明装置通过设置用于使电极(41、51、61)上的电压曲线同化的同步装置(7)来实现该目的。

Description

用于电晕处理的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于电晕处理的方法，以及一种根据权利要求11的前序部分所述的用于电晕处理的装置。

背景技术

已知的是，为了预处理材料幅尤其是塑料薄膜的表面，使所述表面经受电晕放电。对塑料薄膜来说，这种电晕处理例如实现了后续加工如颜料的涂覆。

EP 1 316 130 B1公开了一种已知的用于塑料薄膜的电晕处理的装置。其中将材料幅引导过在快速转动的辊子和电极布置结构之间的约2mm宽的处理隙。该辊子具有金属光泽或者用介电材料进行涂层，且其周缘的一半都由电极布置结构围绕。该电极布置结构被供给高频的高电压，以便在处理隙中产生电晕处理。由此对塑料薄膜的表面进行预处理以进行后续加工。

在US 6 007 784中公开了一种具有用于电晕处理连续的材料幅的处理工位的电晕处理装置。所述处理工位和两个包含在该处理工位中的、在材料幅的传输方向上相继布置的电极通过高压电缆与电压发生器连接，该电压发生器本身通过变压器与线路电网连接。为调节电压发生器的高电压，该电压发生器具有同步电路，该同步电路在电极、发生器和变压器上的电压之间进行频率匹配。其中在所有电极上存在共同的电压发生器的相同的高电压。

图1示出了已知的电晕处理装置的另一个例子。其中塑料薄膜F由输入辊1和输出辊2经处理辊3沿传输方向T输送。该输入辊1、输出辊2和处理辊3以可绕与图1的绘图平面垂直的转动轴被驱动转动的方式来支承。

为了能够利用电晕放电对薄膜进行预处理，以本身已知的方式设有第一、第二、第三电压放电单元4、5、6。该电压放电单元4、5和6距处理辊3表面以小的间距沿着处理辊3的周向方向、进而沿着薄膜F的传输方向T相继地布置，并基本上布置在处理辊3的整个轴向宽度上。

放电单元4具有沿处理辊3的周向方向的圆弧形的高压电极41。该电极41以本身已知的方式具有朝向薄膜F的、距处理辊3进而距薄膜F以小的间距布置的放电尖端。由电压发生器43、例如变频器经变压器42来提供对于在电极41和处理辊3之间产生放电来说所必须的高频交流电压。放电单元5和6的设计类似。

根据整个薄膜处理设备的工作参数例如幅面宽度或传输速度，来确定对于放电单元的要求。因此对于双轴向延伸的薄膜的加工，使用轴向宽度高达11m的非常宽的处理辊3。由于薄膜的高传输速度和其双向延伸，所以对于其电晕处理，需要非常高的能量输入、进而需要电压发生器43、53、63的高安装功率。由于单个放电单元的功率有限，所以相继布置了多个放电单元4、5和6，但是这些放电单元彼此分开并具有独立的控制机构。因此在图1中，分别为第二、第三放电单元5、6的电极51、61配设了各自的高压变压器52、62以及电压发生器53、63。虽然这些器件通常由相同的电网供电，然而电极上的高压交流电压的电压曲线、尤其是与单个的高压交流电压的相位有关的量，彼此无关且不同步。

因此可以发现，在相邻的电极例如41和51之间，存在反相的交流电压或包含反相的交流电压分量的电压，进而在相邻电极之间得到高的电压差。这种电压差会对薄膜F的加工造成不利的影响且最坏情况下可能导致电极之间的电压击穿，由此可能损坏或甚至会完全毁坏薄膜F。

当前，通过使电极41和51或51和61的、沿处理辊3的周向方向指向彼此的端部具有大的最小间距d1来防止上述情况。那么在预先规定电极41、51和61在周向方向上的长度的情况下，由该最小间距d1得出处理辊3的最小必须的而实际上非常大的直径D1。这造成了大的处理辊，由于其大的宽度和直径，该处理辊重量大且耗费了很多材料。由于必须高精度地制造处理辊，所以制造成本很高，处理辊相应地也非常昂贵。此外，处理辊3的大的直径和大的重量在运转时导致大的力和力矩，为此必须设计处理辊3的支承结构和驱动装置。

发明内容

因此本发明的目的在于，克服上述缺点，并提出一种用于电晕处理的方法和处理装置，该方法和处理装置能够紧凑地、节省空间和材料地以及成本低地处理材料幅，尤其是塑料薄膜。

根据本发明，该目的通过具有权利要求1的特征的用于电晕处理的方法以及具有权利要求11的特征的用于电晕处理的装置来实现。本发明的有利的实施例和合适的改进方案在从属权利要求中给出。

根据本发明，前述方法的特征在于，电极上的电压曲线彼此同化(angleichen)。由于相邻电极上、尤其是相对的端部上的电压曲线的所述同化，可明显减小或完全避免出现在相邻电极之间的电压差。在此最重要的是，同化理解为电压曲线在形状、相位和/或时序(Taktung)方面的匹配，以便可在任何时刻保持电极之间尽可能小的电压差。

在一种根据本发明的简单的实施例中，如此驱控电压发生器，使得各个电极上的电压彼此同相。尤其是对于电极上的交流电压来说，可通过使用用于所有电压发生器的、具有相同幅值和相位的期望电压曲线来使相邻电极之间的电压差实际上为零。当不是使用纯粹的交流电压而是使用包含直流电压分量和交流电压分量的电压时，上述同样适用，因为在此交流电压分量中的差别也同样会引起电极之间的相应的电压差。

在本发明的一种有利的改进方案中，如果测量一个或多个电极上的实际电压曲线，则由此还可进一步改进不同电极的电压之间的同化——例如通过本身已知的调节方法。

因此在本发明的一种有利的实施例中，可将一个或多个电极的实际电压曲线调节成为预先给定的期望电压曲线，该期望电压曲线优选对于所有电压发生器来说是相同的。

可选地，也可将电极中的一个的实际电压曲线作为期望电压曲线用于驱控其它电极中的一个或多个的电压发生器。由此可有利地将一个电极上的实际测得的实际电压曲线用作其它电极的预设值，因为通常各个电极由于结构相同而表现相同。在这种情况下，其实际电压曲线被用作期望电压曲线的电极有利地是在材料幅的传输方向上位于最前面的电极。

在本发明的另一种设计方案中，可有利地测量两个相邻电极上的实际电压曲线并将所述实际电压曲线之间的电压差调节至零。在此也被证明有利的是：将两个相邻电极中在材料幅的传输方向上位于前面的电极的实际电压曲线作为期望电压曲线用于该两个相邻电极中另一个电极的电压发生器。

为尽可能使两个相邻电极的电压差最小化，可有利地分别在相邻电极的相邻端部处测量相邻电极的实际电压曲线。

根据本发明，前述用于电晕处理的装置的特征在于，设置有用于使电极上的电压曲线同化的同步装置。为以尽可能简单的方式通过驱控电压发生器利用统一的期望电压曲线使电极上的电压曲线彼此同化，同步装置可有利地设置为用于将期望电压曲线分发到各电压发生器上。由此，通过后来简单地装入同步装置，还能以简单的方式对已经存在的设备进行改装。

在一种有利的实施例中，可在一个或多个电极上设有用于测定电极上的实际电压曲线的传感器，其中同步装置设置为用于从电极接收所述实际电压曲线。由此，可借助控制技术本身已知的方法来使相邻电极之间的电压差最小化。为此，同步装置可有利地设置为用于形成在期望的期望电压曲线与所接收的实际电压曲线之间的电压差，以便随后基于该电压差产生用于电压发生器的调节信号。

附图说明

现在根据图2示出的优选实施例，详细描述本发明。在附图中：

图1示出已知的电晕处理装置的一个例子；

图2示出根据本发明的电晕处理装置。

具体实施方式

图2示出一种根据本发明的电晕处理装置，该电晕处理装置很大程度上对应于图1中的已知的电晕处理装置。因此，相同的部件具有相同的标号，下文中主要探讨不同点。

在根据本发明的电晕处理装置中，薄膜F由输入辊1、输出辊2和可被驱动转动的处理辊3’沿传输方向T传输。围绕处理辊3’的大约一半周缘布置有放电单元4、5和6。

此外，在根据本发明的电晕处理装置中还设有与电压发生器43、53和63相连接的同步装置7。根据本发明，该同步装置7利用相同的期望电压曲线驱控电压发生器43、53和63，从而使电压电极41、51或61上的电压曲线随时间的变化相同。如果在电压电极41、51或61上使用幅值相同的大致为正弦的交流电压，则同相地对电压发生器43、53和63进行驱控，从而使这些交流电压同相。

由此避免了相邻电极41和51或51和61的相邻端部之间的电压差，从而不会损害薄膜F的加工质量。尤其是，在相邻电极41和51或51和61之间还不会发生电压击穿，从而既不会损坏也不会完全毁坏待处理的薄膜。

在一种优选的实施例中，所有电极41、51和61的电压曲线彼此同步，从而在远离彼此的电极41和61之间也不会产生电压差。

同步装置7也可用于使作为施加在电极41、51和61上的高电压的交流电压的其它电压曲线——例如具有直流和交流分量的电压或脉冲电压——同步。

同步装置7能在受控制或受调节的工作方式下运行。在受控制的工作方式中，同步装置7直接将电极41、51和61上的电压曲线的相位特性曲线或时钟脉冲信号作为期望电压曲线(的相位特性曲线或时钟脉冲信号)设定给电压发生器43、53和63。

在受调节的工作方式中，单独地检测各个放电单元4、5和6的电极41、51和61上的实际电压曲线，并将这些实际电压曲线传递给同步装置7。为此，可在电极41、51和61上、在高压变压器42、52和62的初级或次级侧上、或在电压发生器43、53和63上直接检测电压曲线。然后，在同步装置7中分别确定相邻放电单元4和5或5和6所测得的电压曲线之间的相应的电压差，并随后使各个相邻电压发生器43和53或53和63的真实的实际电压曲线如此彼此同化，使得在相邻电极41、51或51、61之间没有电压差或仅有可忽略的电压差。为此，在同步装置7中在硬件、软件或两者的组合中实施本身已知的调节方法。

在一种优选的实施例中，测量在传输方向T上位于最前面的第一放电单元4的电极41的实际电压曲线，并将该实际电压曲线作为期望电压曲线用于其它电极51和61，从而使随后的第二放电单元5的电压曲线追随第一放电单元4的电压曲线。同样地，使第三放电单元6的电压曲线与第一放电单元4的电压曲线同步。可选地，在第二放电单元5和第三放电单元6之间也可如在第一放电单元4和第二放电单元5之间那样行事。从而第三放电单元6的电压曲线与第二放电单元5的电压曲线同步。

在刚才描述的两种情况中，可以要么受控制地要么受调节地运行第一放电单元4。对于第一放电单元4的电压发生器43来说，要么由同步装置7给定一期望电压曲线(受控制的工作方式)，要么额外测量电极41上的实际电压曲线并将该实际电压曲线调节到由同步装置7预先给定的期望电压曲线。

通过受调节的工作方式可有利地确保能对由于放电单元4、5和6的不同行为而产生的电压差进行平衡，这在受控制的工作方式中当然是不可能的。优选测量两个相邻电极41和51或51和61的相邻端部上的电压曲线。此外，可测量中间电极51的两个端部上的电压。

同步装置7可设计为本身已知的独立的控制装置，例如微处理器控制装置。其可由硬件、软件或两者的组合形成。同步装置7也可集成在整个薄膜传输设备的设备控制单元中。放电单元4、5和6与同步装置7的连接可通过固定电缆连接件实现，优选通过光学连接件如光导纤维实现，以能够在微秒范围内使电压曲线同步。

通过使电极41、51和61上的电压曲线彼此同化，尤其是在交流电压或包含交流电压分量的电压的情况下同相以及具有相同的幅值，在图2的根据本发明的电晕处理装置中，处理辊3’的周向方向上的各个电极41、51和61的相邻端部之间的安全距离d2可选择为大大小于图1中的已知的电晕处理装置中的安全距离d1。由此如从图1和图2的对比可以看出的，相对于处理辊3，可有利地显著减小处理辊3’的直径D2。因此，在对薄膜F的传输速度要求相同的情况下，根据本发明的电晕处理装置的处理辊3’比常见的处理辊3更小、更紧凑并因此更轻。因此，根据本发明的电晕处理装置结构较小，需要较少材料且可较廉价地制造。此外，由此减小了在处理辊3’的转动运行中出现的力和力矩，从而可将处理辊3’的支承结构和驱动装置的尺寸选择得较小。因此还可减小安装功率和在工作中驱动处理辊所必需的能量。

Claims (14)

1.一种用于对围绕处理辊(3’)引导的材料幅(F)进行电晕处理的方法，具有至少两个离开所述处理辊(3’)的周缘一段距离的、在所述处理辊(3’)的周向方向上间隔地相继布置的电极(41、51、61)以在所述电极(41、51、61)和所述处理辊(3’)之间产生电晕放电，其中为所述电极(41、51、61)中的每一个配设一电压发生器(43、53、63)，其特征在于，所述电极(41、51、61)上的各电压曲线彼此同化。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，如此驱控所述电压发生器(43、53、63)，使得所述各电极(41、51、61)上的电压彼此同相。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，测量所述电极(41、51、61)中的一个或多个上的实际电压曲线。

4.根据权利要求1至3中的一项所述的方法，其特征在于，利用相同的、预先给定的期望电压曲线来驱控所述电压发生器(43、53、63)。

5.根据权利要求4所述的方法，将所述电极(41、51、61)中的一个或多个的实际电压曲线调节成述期望电压曲线。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，将所述电极(41、51、61)中的一个的实际电压曲线用作期望电压曲线以驱控其它所述电极(41、51、61)中的一个或多个的电压发生器(43、53、63)。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，其实际电压曲线被用作期望电压曲线的所述电极(41)是在所述材料幅(F)的传输方向(T)上位于最前面的电极(41)。

8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，测量两个相邻电极(41、51、61)上的实际电压曲线并将所述实际电压曲线之间的电压差调节至零。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，将所述两个相邻电极(41、51、61)中在所述材料幅(F)的传输方向(T)上位于前面的电极的实际电压曲线作为期望电压曲线用于所述两个相邻电极(41、51、61)中另一个电极的电压发生器(43、53、63)。

10.根据权利要求3至9中的一项所述的方法，其特征在于，分别在相邻电极(41、51、61)的相邻端部处测量所述相邻电极(41、51、61)的实际电压曲线。

11.一种用于对围绕处理辊(3’)引导的材料幅(F)进行电晕处理的装置，所述装置具有至少两个离开所述处理辊(3’)的周缘一段距离的、在所述处理辊(3’)的周向方向上间隔地相继布置的电极(41、51、61)以在所述电极(41、51、61)和所述处理辊(3’)之间产生电晕放电，其中所述电极(41、51、61)中的每一个配设有一电压发生器(43、53、63)，其特征在于，设置有用于使所述电极(41、51、61)上的电压曲线同化的同步装置(7)。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述同步装置(7)设置为用于将期望电压曲线分发到所述各电压发生器(43、53、63)上。

13.根据权利要求11或12所述的装置，其特征在于，在所述电极(41、51、61)中的一个或多个上设有用于测定所述电极(41、51、61)上的实际电压曲线的传感器，其中所述同步装置(7)设置为用于从所述电极(41、51、61)接收所述实际电压曲线。

14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述同步装置(7)设置为用于形成所述期望电压曲线与所接收的实际电压曲线之间的电压差。

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