DE102006019792A1

DE102006019792A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Koronabehandlung von Flachmaterial

Info

Publication number: DE102006019792A1
Application number: DE102006019792A
Authority: DE
Inventors: Joachim Jung; Bernd Schwarz; Oliver Dr. Treichel; Peter Dr. Holl
Original assignee: IST Metz GmbH
Current assignee: IST Metz GmbH
Priority date: 2005-05-04
Filing date: 2006-04-28
Publication date: 2006-11-09

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Koronabehandlung von Flachmaterial (30) mit einer zum Transport des Flachmaterials drehbaren walzenförmigen Transportelektrode (1), einer unter Begrenzung eines Behandlungsspalts (31) für das Flachmaterial (30) gegenüber der Transportelektrode (1) angeordneten Behandlungselektrode (2a, b), einer Hochspannungsquelle (4) zum Anlegen einer hochfrequenten elektrischen Spannung an die Behandlungselektrode (2a, b), und mit an der Transportelektrode (1) mantelseitig angeordneten Bogengreifern (11) zur kantenseitigen Aufnahme von Flachmaterialbögen (30). Die Vorrichtung ist gemäß der Erfindung gekennzeichnet durch eine Behandlungsvorrichtung (12), in der in der in Transportrichtung (32) gesehen vor und hinter wenigstens einer Behandlungselektrode (2a, 2b) Blasmittel (22, 23) ausgebildet oder angeordnet sind, durch die ein gasförmiges Medium (16, 17) derart auf das im Behandlungsspalt (31) befindliche Flachmaterial (30) leitbar ist, dass dieses zumindest im Bereich des Behandlungsspalts (31) plan auf der Mantelfläche der Transportelektrode (1) aufliegt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Koronabehandlung von bogenförmigem Flachmaterial, mit einer zum Transport des Flachmaterials drehbaren walzenförmigen Transportelektrode, einer unter Begrenzung eines Behandlungsspalts für das Flachmaterial gegenüber der Transportelektrode angeordneten Behandlungselektrode, einer Hochspannungsquelle zum Anlegen einer hochfrequenten elektrischen Spannung an die Behandlungselektrode, und mit an der Transportelektrode mantelseitig angeordneten Bogengreifern zur kantenseitigen Aufnahme von Flachmaterialbögen.

Die Koronabehandlung ist eine in der Druckindustrie an sich bekannte Technologie, bei der bahn- oder bogenförmige Materialien mittels elektrischer Endladungen auf deren Oberfläche vorbehandelt oder modifiziert werden. Das Ziel dieser Behandlung ist es, die Materialoberfläche so zu funktionalisieren, dass für nachfolgende Prozessschritte wie Bedrucken, Kaschieren oder Bekleben günstige Eigenschaften, insbesondere eine gute Haftung von Beschichtungsmitteln auch auf an sich nichtpolaren Substraten erreicht werden können. Bei der Behandlung von bewegten Bahnen wird das Bahnmaterial durch einen Behandlungsspalt beziehungsweise Entladungsspalt geführt, dessen Spaltweite typischerweise im Bereich von wenigen Millimetern liegt. Die Spaltweite setzt sich dabei zusammen aus der Dicke der Materialbahn und einem Spalt über der zu behandelnden Oberfläche derselben.

Vor allem bei der Weiterverarbeitung von Bahnmaterialien in Form von stapelweise vorgehaltenen Einzelbögen besteht das Problem, dass sich die vorteilhaften Effekte der Koronabehandlung zeitlich verändern beziehungsweise gänzlich zurückbilden, so dass mit unerwünschten Qualitätsschwankungen im Fertigungsablauf zu rechen ist. Ein Ablegen oder Aufrollen und anschlie ßendes Zwischenlagern von koronabehandeltem Flachmaterial ist daher unvorteilhaft, zumal ein Zusammenhaften dieser Lagen nicht sicher verhindert werden kann. Es ist demgegenüber wünschenswert, die koronabehandelten Flachmaterialien unmittelbar nach deren Behandlung produktspezifisch weiterzuverarbeiten, also beispielsweise zu bedrucken oder mit einer Lackschicht zu versehen.

Eine gattungsbildende Vorrichtung zur Koronabehandlung von beispielsweise bedruckbaren Flachmaterialbögen ist aus der DE 100 39 073 A1 bekannt. Diese Druckschrift befasst sich insbesondere mit der Lösung des Problems, wie trotz der die Höhe des Behandlungsspaltes begrenzenden technischen Randbedingungen zur Koronaerzeugung dennoch ein schadloses Passieren der Bogengreifer an einer als Walze ausgebildeten Transportelektrode ermöglichbar ist. Hierfür ist eine Verstellvorrichtung vorgesehen, mit der die Spaltweite des Behandlungsspaltes zwischen einer Arbeitsstellung und einer Greiferdurchlassstellung in Abhängigkeit vom Umlauf des Bogengreifers ermöglicht wird.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung sowie ein diesbezügliches Verfahren zur Koronabehandlung von Flachmaterialien vorzustellen, die vergleichsweise kostengünstig herstellbar ist bzw. einen sicheren Betrieb und eine hohe Behandlungsqualität gewährleisten. Die Vorrichtung soll zudem dazu geeignet sein, an Druckaufgaben beteiligt zu sein.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den jeweils zugeordneten Unteransprüchen entnehmbar sind.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung verfügt demnach über eine als Bogenniederhalter ausgebildete Korona-Behandlungsvorrichtung, in der die wenigstens eine Behandlungselektrode angeordnet ist, und in der in Transport richtung gesehen vor und hinter der wenigstens einen Behandlungselektrode Blasmittel angeordnet oder ausgebildet sind, durch die ein gasförmiges Medium derart auf das im Behandlungsspalt befindliche Flachmaterial leitbar ist, dass dieses zumindest im Bereich des Behandlungsspalts flächig bzw. plan auf der Mantelfläche der Transportelektrode aufliegt. Auf diese Weise kann eine einseitige Koronabehandlung ohne unerwünschte Rückseiteneffekte erreicht werden.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich die geschilderten technischen Probleme, insbesondere die des Bogengreiferdurchlasses durch den Behandlungsspalt, vergleichsweise einfach lösen lassen, wenn die Höhe des Behandlungsspaltes konstant auf das dazu notwenige Maß gehalten wird. Dies erfordert jedoch besondere Maßnahmen bei der Spannungsversorgung und Spannungsteuerung der wenigstens einen Behandlungselektrode sowie bei der Niederhaltung des Flachmaterialbogens im Behandlungsspalt, vor allem am Ende des Materialbogens.

Der gegenüber bekannten Vorrichtungen und Verfahren für den Bogengreiferdurchlass deutlich vergrößerte Behandlungsspalt wird durch eine Koronaentladung zwischen der wenigstens einen Behandlungselektrode und der Gegenelektrode mittels eines besonderen Steuerungsverfahrens für die Spannungsversorgung der wenigstens einen Behandlungselektrode überbrückbar, auf das weiter unten eingegangen wird.

Vorzugsweise weist die Behandlungsvorrichtung gemäß der Erfindung wenigstens zwei quer zur Transportrichtung lang gestreckte, etwa stabförmige oder zylinderförmige Behandlungselektroden auf, die parallel nebeneinander angeordnet sind. Durch diese Maßnahme wird eine in Transportrichtung gesehen vergleichsweise lange Koronabehandlungsstrecke geschaffen, die beispielsweise auch größere Transportgeschwindigkeiten für das bogenförmige Flachmaterial ermöglicht.

Gemäß eines weiteren Merkmals der Erfindung ist vorgesehen, dass die wenigstens eine Behandlungselektrode in einer Elektrodenkammer innerhalb der Behandlungsvorrichtung angeordnet ist. Diese Elektrodenkammer ist im Wesentlichen durch ein Gehäuse gebildet, welches zur Aufnahme der wenigstens einen Behandlungselektroden dient, aber auch die gezielte Vorbeileitung eines kühlenden Gasstromes an dieselben gestattet.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass wenigstens ein Absaugkanal zur Absaugung von gasförmigen Medien aus dem Behandlungsspalt in der Behandlungsvorrichtung ausgebildet ist. Derartige gasförmige Medien können beispielsweise umweltschädliches Ozon enthalten, welches bei der Koronabehandlung entsteht und durch diesen Aufbau gezielt aus dem Behandlungsspalt abgesaugt werden kann. Vorzugsweise wird dieses Medium dicht an den Elektroden vorbeigeführt, so dass diese gekühlt werden.

Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist daher vorgesehen, dass der wenigstens eine Absaugkanal über zumindest eine Öffnung mit dem Innenraum der Elektrodenkammer verbunden ist.

Eine weitere wichtige Variante der Erfindung sieht vor, dass die Behandlungsvorrichtung wenigstens einen Zuführkanal zur Zuführung eines gasförmigen Mediums zum Behandlungsspalt aufweist. Dieses gasförmige Medium ist im einfachsten Fall Umgebungsluft, es können aber auch gezielt solche Gase auf das bogenförmige Flachmaterial gelenkt werden, die schon im Behandlungsspalt für eine Neutralisation des dort entstehenden Ozons sorgen oder dessen Bildung gänzlich verhindern können.

Schon hier sei darauf hingewiesen, dass der durch den wenigstens einen Zuführkanal auf das Flachmaterial leitbare Gasstrom gemäß der Erfindung dazu genutzt wird, das Flachmaterial beim Passieren des Behandlungsspaltes sicher und vor allem plan auf die Mantelfläche der Transportelektrode aufzudrücken. Dies ist vor allem für den Endbereich des bogenförmigen Flachmaterials von besonderem Vorteil.

In weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der zumindest eine Absaugkanal die Innenwände von zumindest zwei Zuführkanälen für das gasförmige Medium bildet, so dass diese Kanäle kostengünstig und kleinbauend herstellbar sind.

Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass zwischen der wenigstens einen Behandlungselektrode und den Wänden der Elektrodenkammer und/oder zwischen den einzelnen Behandlungselektroden Öffnungen ausgebildet sind, durch die das gasförmige Medium aus dem Behandlungsspalt in den Innenraum der Behandlungskammer einsaugbar ist. Durch diese Maßnahme überstreicht das angesaugte Medium die Behandlungselektroden vollständig.

Die Blasmittel verfügen bevorzugt über Ausblasdüsen, die bevorzugt radial zur Transportelektrode weisend den wenigstens einen Zuführkanal mit dem Behandlungsspalt verbinden.

Vorteilhafterweise sind die Blasmittel gesondert beispielsweise als Lochplatten ausgebildet und mit dem Gehäuse der Behandlungsvorrichtung so verbunden, dass elektrische Überschläge von den Elektroden vermieden werden. Von Vorteil ist in diesem Zusammenhang auch, wenn die Blasmittel zumindest auf deren zur Transportelektrode weisende Seite der Umfangsgeometrie der Transportelektrode angepasst, also etwa leicht zylindrisch ausgebildet sind.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist, dass die ortsfest gehaltenen Blasmittel radiale Aussparungen an ihren zur Transportelektrode zeigenden Seite aufweisen, die derartig angeordnet und ausgebildet sind, dass die Bogengreifer der Transportelektrode bei einer Drehung derselben ohne Veränderung der Höhe des Behandlungsspaltes unter der Behandlungsvorrichtung hindurchführbar sind. Diese Aussparungen sind beispielsweise als Nuten ausgebildet und parallel unter Abstand nebeneinander liegend an den Blasmitteln angeordnet.

In einer konkreten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Luftspalt innerhalb des Behandlungsspalts für das bogenförmige Flachmaterial eine Höhe von 1 mm bis 2 mm aufweist, und der Abstand der Behandlungselektroden von der Mantelfläche der Transportelektrode 5 mm bis 10 mm, vorzugsweise mehr als 7 mm beträgt. Insbesondere Abstände zwischen 5 und 7 mm werden zur problemlosen Hindurchführung der Bogengreifer bevorzugt.

Vorteilhafterweise ist die Behandlungsvorrichtung als Einsatzeinheit bzw. Einschub in eine Bogendruckmaschine integriert, wobei der Gegendruckzylinder der Bogendruckmaschine vor dem ersten Druckwerk die Transportelektrode bildet und somit zwei Funktionen im Druckprozess ausführen kann.

Da die Behandlungsvorrichtung zur Koronabehandlung des Flachmaterial nun mechanisch vergleichsweise einfach und Platz sparend aufgebaut ist sowie keine radial beweglichen Bauteile aufweist, kann dieses Koronabehandlungssystem komplett in eine schon vorhandene konventionelle Druckmaschine eingebaut werden, so dass diese anschließend als koronabehandelnde Druckmaschine nutzbar ist.

Der Behandlungsvorrichtung ist eine Spannungsversorgungs- und Steuerungsvorrichtung zugeordnet, die einen elektrischen Generator zur Spannungsversorgung der Behandlungselektroden, einen Taktgeber für die Elektrodenspannung, eine Unterbrechungssteuerung für die Elektrodenspannung, einen Transformator zur Erzeugung der elektrischen Hochspannung sowie Steuerungs- und Regelungsmittel zur Bogentransportsteuerung und zur Steuerung und Regelung von Gaspumpen aufweist.

Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass die Unterbrechungssteuerung mit einem Sensor signaltechnisch in Verbindung steht, mit dem die Position wenigstens eines Bogengreifers auf der Transportelektrode bei einer Drehung derselben erfassbar ist.

Zudem wird es als vorteilhaft beurteilt, wenn der Taktgeber mit einem Einstellmittel zur Einstellung der Pulsdauer und mit einem Einstellmittel zur Einstellung der Pulspausendauer der getakteten elektrischen Spannung für die wenigstens eine Behandlungselektrode verbunden ist. Mit diesen Einrichtungen können die oben genannten Parameter in Abhängigkeit von der Materialstärke und den Materialeigenschaften des Flächengebildes sowie der Drehzahl der Transportelektrode derartig eingestellt werden, dass trotz der einen schadlosen Durchlass der Bogengreifer durch den Behandlungsspalt ermöglichenden vergleichsweise großen Spalthöhe eine wirksame Koronaentladung zwischen den Elektroden erfolgt und eine Überhitzung der Behandlungselektroden vermieden wird.

In weiterer Ausgestaltung der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass der wenigstens eine Zuführkanal für das gasförmige Medium mit einer Gaspumpe verbunden ist, die gesteuert von der Spannungsversorgungs- und Steuerungsvorrichtung einen derartigen Gasstrom für Blasmittel zur Verfügung stellen kann, dass sowohl der gesamte Bogen und somit auch das Bogenende des Flachmaterials beim Passieren des Behandlungsspaltes flächig auf der Mantelfläche der Behandlungselektrode aufliegt.

Zudem kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Absaugkanal mit einer Gaspumpe verbunden ist, mit der gesteuert von der Spannungsversorgungs- und Steuerungsvorrichtung der angesaugte Gasstrom zu einer Ozonumwandlungseinrichtung leitbar ist. Das angesaugte, ozonführende gasförmige Medium wird dort in umweltverträgliche Gase umgewandelt.

Zur genauen Steuerung und/oder Regelung der beiden Gaspumpen ist bevorzugt ein Drucksensor im Bereich des Behandlungsspaltes angeordnet, der beispielsweise über eine Sensorleitung mit der Spannungsversorgungs- und Steuerungsvorrichtung verbunden ist.

Schließlich kann zusätzlich oder alternativ zu der genannten Gaszuführvorrichtung eine Gasansaugvorrichtung in der Transportelektrode ausgebildet sein, mit der auch besonders dicke Flachmaterialien plan auf der Transportelektrode gehalten werden können. Diese Gasansaugvorrichtung umfasst radiale Bohrungen in der Mantelfläche der Transportelektrode, die über zumindest eine Gasleitung mit einer Gaspumpe verbunden sind. Diese Gaspumpe erzeugt einen Unterdruck im Bereich der Mantelfläche der Transportelektrode zumindest im Bereich des Behandlungsspalts, der das Flachmaterial temporär besonders gut auf derselben anhaften lässt.

Verfahrensmäßig wird die eingangs genannte Aufgabe dadurch gelöst, dass durch in Transportrichtung gesehen vor und hinter der wenigstens einen Behandlungselektrode angeordnete Blasmittel ein gasförmiges Medium auf das im Behandlungsspalt befindliche Flachmaterial geleitet wird, so dass dieses zumindest im Bereich des Behandlungsspalts flächig auf der Mantelfläche der Transportelektrode aufliegt und nur an seiner der Behandlungselektrode zugewandten Oberseite koronabehandelt wird.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur Steuerung einer Vorrichtung gemäß wenigstens einem der vorgenannten Merkmale. Bei diesem Verfahren ist vorgesehen, dass die Spannungsversorgung der wenigstens einen Behandlungselektrode derartig erfolgt, dass durch eine anwendungsfallbezogene, also unter anderem von den dielektrischen Eigenschaften des Flachmaterials abhängende Kombination von der Amplitudenhöhe der elektrischen Spannung, deren Frequenz, deren Pulsform, Pulslänge, Pulspauselänge und Flankenform in Verbindung mit einer Impedanzanpassung durch geeignete Kabelführung und Kabellänge sowie der Elektroden im Behandlungsspalt bei Atmosphärendruck elektrische Entladungen zur Koronabehandlung von Flachmaterialien über eine Distanz vom mehr als 5 mm zwischen der wenigstens einen Behandlungselektrode und der Transportelektrode sowie über einer Breite von 10 mm bis wenigstens 2000 mm erzielbar sind.

Des Weiteren sieht das Verfahren in einer Variante vor, dass die Spannungsversorgung für die wenigstens eine Behandlungselektrode unterbrochen wird, wenn ein Bogengreifer im Bereich der Behandlungsvorrichtung sensiert wurde. Hiermit wird ein negativer Einfluss auf die Vorbehandlung unterbunden.

Ein besonders wichtiges Merkmal des Verfahrens sieht vor, dass die Bogengreifer beim Umlauf der Transportelektrode durch Aussparungen der ortsfest gehaltenen Blasmittel ungehindert hindurchgeführt werden.

Um zuverlässig dafür zu sorgen, dass das Flachmaterial während seines Durchlaufs durch den Behandlungsspalt plan auf der Mantelfläche der Transportelektrode aufliegt, wird vorgeschlagen, dass das gasförmige Medium über die Blasmittel radial gegen die Transportelektrode gelenkt wird.

Gleichzeitig kann die Pumpleistung der Gaspumpe zum Absaugen des gasförmigen Mediums aus dem Behandlungsspalt derartig gesteuert oder geregelt werden, dass einerseits umweltschädliches Gas aus dem Behandlungsspalt abgeführt und andererseits die Anpressfunktion des Gasstroms aus den Blasmitteln auf das Flachmaterial nicht beeinträchtigt wird. Hierzu kann auch auf Sensorinformationen eines diesbezüglichen Drucksensors zurückgegriffen, der den Gasdruck im Behandlungsspalt oder zumindest in dessen Bereich misst.

Ein konkretes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der beigefügten Zeichnung dargestellt. Darin zeigen
1 eine Übersichtsdarstellung einer Koronabehandlungsvorrichtung gemäß der Erfindung,
2 eine vergrößerte Detaildarstellung Koronabehandlungsvorrichtung gemäß 1,
3 eine Darstellung des Teilschnitts A-A gemäß 2,
4 eine schematische Darstellung eines Koronabehandlungssystems mit der Koronabehandlungsvorrichtung gemäß den 1 bis 3 sowie mit Spannungsversorgungs- sowie Steuerungs- und Regelungsvorrichtungen,
5 beispielhaft einen getakteten Spannungsverlauf über die Zeit zur Versorgung von Behandlungselektroden, und
6 beispielhaft einen getakteten Verlauf von Unterbrechungen in der Spannungsversorgung gemäß 5.
In 1 ist demnach ein wichtiger Teil eines Systems 10 zur Koronabehandlung von bogenförmigen Flachmaterialien gemäß der Erfindung schematisch dargestellt. Die Vorrichtung umfasst zunächst eine walzenförmige und auch als Gegendruckzylinder einer Bogendruckmaschine dienende Transportelektrode 1, die im Bereich ihrer Mantelfläche in an sich bekannter Weise mit Bogengreifern 11 ausgestattet ist. Mit Hilfe dieser Bogengreifer 11 ist ein Bogen 30, hier ein vor einem Druckvorgang durch eine Koronaentladung zu behandelnder Bogen mit einer Dicke bis 0,8 mm in der Transportelektrode 1 so eingespannt, dass dieser unter einer Behandlungsvorrichtung 12 hindurch bewegt werden kann.
Wie die Detaildarstellungen der 2 und 3 verdeutlichen, umfasst die Behandlungsvorrichtung 12 zunächst ein lang gestrecktes Gehäuse 13, in dem eine Elektrodenkammer 18 ausgebildet ist. In dieser Elektrodenkammer 18 sind zwei lang gestreckte Elektroden 2a und 2b angeordnet, die von einer Spannungsversorgungs- und Steuerungsvorrichtung 29 mit einer getakteten Hochspannung versorgt werden. Auf diese Hochspannungsversorgung wird weiter unten im Zusammenhang mit 4 eingegangen.
Eine wichtige Neuerung an dieser Behandlungsvorrichtung 12 ist nun, dass bei dieser die Behandlungselektroden 2a, 2b radial so weit von der Mantelfläche der Transportelektrode 1 entfernt angeordnet sind, dass die zum Teil über diese Mantelfläche und das zu haltende Flachmaterial 30 radial hinausragenden Bogengreifer 11 die Behandlungsvorrichtung 12 ohne Bewegung derselben schadlos passieren können. Die Behandlungsvorrichtung 12 ist daher soweit von dem Flachmaterial 30 entfernt angeordnet, dass dieselbe das Flachmaterial 30 nicht mechanisch an die Transportelektrode 1 andrückt.
Um dennoch sicherzustellen, dass das bogenförmige Flachmaterial 30 während seines gesamten Durchlaufs durch den zwischen der Transportelektrode 1 und der Behandlungsvorrichtung 12 gebildeten Behandlungsspalt 31 plan auf der Transportelektrode 1 aufliegt, verfügt die Behandlungsvorrichtung 12 über ein druckgasbetriebenes Haltesystem. Dieses Haltesystem umfasst wenigstens zwei Zuführkanäle 14, 15 für ein gasförmiges Medium 16 bzw. 17, wobei dieses Medium im einfachsten Fall Luft sein kann. Die Zuführkanäle 14, 15 sind stromaufwärts mit einer das gasförmige Medium 16, 17 fördernden Gaspumpe 34 verbunden und enden stromabwärts im Wesentlichen senkrecht gegenüber der Mantelfläche der Behandlungselektrode 1. Durch den auf das Flachmaterial 30 gerichteten Gasstrom bzw. die Blasluft wird dasselbe während des gesamten Korona-Behandlungsvorganges im Behandlungsspalt 31 plan auf der Mantelfläche der Transportelektrode 1 gehalten.
Besonders vorteilhaft arbeitet dieser Niederhalter für das Flachmaterial 30, wenn in Transportrichtung 32 vor und hinter den beiden Behandlungselektroden 2a, 2b jeweils ein Gasstrahl auf das Flachmaterial trifft. Dadurch wird insbesondere beim Vorbeiführen des freien Endes des Flachmaterialbogens 30 unter den Behandlungselektroden 2a, 2b sichergestellt, dass auch dieser Bereich nicht von der Transportelektrode 1 abhebt.
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Detail verfügt die Behandlungsvorrichtung 12 am stromabwärtigen Ende der beiden Zuführkanäle 14, 15 über ein den beiden Behandlungselektroden 2a, 2b vorgelagertes bzw. ein nachgelagertes Blasmittel 22 bzw. 23, die hier als gesondert hergestellte und mit dem Gehäuse 18 verbundene Lochbleche ausgebildet sind. Diese Blasmittel 22, 23 können aber auch integraler Bestandteil des Gehäuses 13, 18 der Behandlungsvorrichtung 12 sein, also nach deren Lochung durch einen Umformprozess zusammen mit den restlichen Gehäuse 18 aus einer Blechplatine gebildet sein.
Gesondert hergestellte Blasmittel 22, 23 sind vorteilhaft auswechselbar ausgebildet, so dass für unterschiedliche dicke oder materialbezogen andersartige Flachmaterialien 30 unterschiedliche Blasmittel 22, 23 vorgesehen sein können. Dabei wird insbesondere die Anzahl der in den Blasmitteln 22, 23 ausgebildeten Ausblasdüsen 27 bzw. 28, deren Form, Ausrichtung und Durchmesser variieren.
Hinsichtlich der Ausbildung der Blasmittel 22, 23 und der Ausblasdüsen 27, 28 wird insbesondere auf 3 hingewiesen. Dort ist in einem schematischen Teilschnitt A-A aus 2 dargestellt, dass die Ausblasdüsen 27, 28 im einfachsten Fall als radiale Bohrungen in den Blasmitteln 22, 23 ausgebildet sind. Die Ausblasdüsen 28 münden direkt in den schon erwähnten Behandlungsspalt 31, während andere Ausblasdüsen 27 in Aussparungen 24 für die Bogengreifer 11 münden, die in diesem Ausführungsbeispiel zur Ver ringerung der notwenigen Höhe zwischen der radialen Unterseite der Behandlungselektroden 2a, 2b und der Mantelfläche der Transportelektrode 1 in den Blasmitteln 22, 23 vorgesehen sind.
Wie 2 weiter zu entnehmen ist, sieht die Erfindung in einer anderen vorteilhaften Variante vor, dass in dem Gehäuse 18 der Behandlungsvorrichtung 12 wenigstens ein Absaugkanal 19 integriert ist. Die Wände dieses wenigstens einen Absaugkanals 19 bilden gleichzeitig auch Innenwände der Zuführkanäle 14, 15. Der Absaugkanal 19 ist an seinem stromaufwärtigen Ende über eine Öffnung 21 mit dem Inneren der Elektrodenkammer 18 verbunden. Zudem sind die Behandlungselektroden 2a und 2b derartig in der Behandlungskammer 18 angeordnet, dass zwischen denselben ein Spalt 26 sowie zwischen diesen und den Wänden der Behandlungskammer 18 Öffnungen 33 ausgebildet sind.
Durch diesen Spalt 26 bzw. diese Öffnungen 33 kann ein in dem Behandlungsspalt befindliches gasförmiges Medium 20 in die Behandlungskammer 18 und von dort über die Öffnung 21 in den Absaugkanal 19 angesaugt werden. Da während der Koronabehandlung im Behandlungsspalt befindliche Luft eine Ozonanreicherung erfährt, ist diese Luft gemäß eines anderen Aspekts der Erfindung gezielt aus dem Behandlungsspalt 31 abzusaugen und zu neutralisieren. Der Absaugkanal 19 ist dazu über eine Absaugpupe 35 mit einer Ozonumwandlungsvorrichtung 36 verbunden, in der ein aus dem Behandlungsspalt 31 abgesaugtes ozonhaltiges Gas 20 in ein umweltverträgliches Gas umgewandelt werden kann.
Durch die Ausbildung des Spalts 26 zwischen den beiden Behandlungselektroden 2a und 2b sowie der Öffnungen 33 zwischen den Behandlungselektroden 2a, 2b und den Innenwänden der Elektrodenkammer 18 wird der durch dieselben geleitete Gasstrom vorteilhaft auch zur Kühlung der Behandlungselektroden 2a, 2b genutzt.
2 sind weitere Mittel entnehmbar, mit denen sicherstellbar ist, dass selbst besonders dicke Flachmaterialien während der Koronabehandlung auch ohne mechanisch aufgebrachten Druck plan auf der Oberfläche der Transportelektrode 1 aufliegen. Dazu ist zusätzlich oder alternativ zu der genannten Gasblasvorrichtung 34, 14, 15, 22, 23 eine Gasansaugvorrichtung 47 in der Transportelektrode 1 integriert. Diese Gasansaugvorrichtung 47 umfasst radiale Bohrungen 48 in der Mantelfläche der Transportelektrode 1, die über zumindest eine Gasleitung 50 mit einer Gaspumpe 49 verbunden sind. Diese Gaspumpe 49 erzeugt einen Unterdruck im Bereich der Mantelfläche der Transportelektrode 1, der das Flachmaterial 30 temporär besonders gut auf derselben anhaften lässt.
Wie 4 verdeutlicht, dient die bereits erwähnte Spannungsversorgungs- und Steuerungsvorrichtung 29 neben der Spannungsversorgung für die beiden Behandlungselektroden 2a, 2b auch zur Steuerung und Regelung aller hier relevanten Vorrichtungsbestandteile. Dazu ist in derselben ein geeignetes Steuerungs- und Regelungsmittel 39, beispielsweise ein Computer mit Analog-Digital-Wandler vorhanden.
Zu den zu steuernden bzw. zu regelnden Vorrichtungen des Behandlungssystems 10 gemäß 4 gehören auch die beiden genannten Gaspumpen 34 und 35, die dazu über Steuerungsleitungen 37 bzw. 38 mit der Spannungsversorgungs- und Steuerungsvorrichtung 29 verbunden sind. Die Pumpen 34, 35 werden im Betrieb mit Hilfe von Sensorinformationen eines Drucksensors 42 so geregelt, dass einerseits ein solcher Gasstrom in den Behandlungsspalt 31 geblasen wird, dass während des gesamten Durchzugs des Flachmaterials 30 durch denselben das Flachmaterial 30 plan auf der Mantelfläche der Transportelektrode 1 aufliegt, und dass andererseits möglichst viel von dem ozonhaltigen Gas 20 aus dem Behandlungsspalt 31 abgesaugt wird. Der Drucksensor 42 misst dazu den Gasdruck zumindest im Bereich des Behandlungsspaltes 31, vorzugsweise jedoch in demselben, und ist mittels einer Sensorleitung 43 mit dem Steuerungs- und Regelungsmittel 39 verbunden.
4 zeigt zudem, dass die Spannungsversorgungs- und Steuerungsvorrichtung 29 auch über einen elektrischen Generator 9 verfügt, der die Speisespannung für die beiden Behandlungselektroden 2a, 2b in geeigneter Höhe erzeugt. Diese elektrische Spannung U wird mittels eines Taktgebers 6 getaktet, der mittels Einstellvorrichtungen manuell oder computergesteuert einstellbar ist. Eine Einstellvorrichtung 7 dient dabei zur Einstellung der zeitlichen Länge t_Puls von Spannungsimpulsen und eine Einstellvorrichtung 8 zur Einstellung der zeitlichen Länge t_Pause von Unterbrechungen in der Spannungsversorgung.
Zudem ist in der Spannungsversorgungs- und Steuerungsvorrichtung 29 eine Unterbrechungssteuerung 5 integriert, die bevorzugt mit dem Steuerungs- und Regelungsmittel 39 über eine Daten- oder Steuerungsleitung 44 verbunden ist. Mittels dieser Unterbrechungssteuerung 5 ist die Spannungsversorgung für die beiden Behandlungselektroden 2a, 2b über einen Zeitraum t_Aus unterbrechbar, der deutlich länger ist als der oben genannte Zeitraum t_Pause Der Zeitraum t_Aus wird so lang eingestellt, wie die Bogengreifer 11 benötigen, um sich unter den Behandlungselektroden 2a, 2b hindurch zu bewegen.
Zur exakten Steuerung des Unterbrechungszeitraumes t_Aus durch die Unterbrechungssteuerung 5 wird ein Messwert eines Sensors 3 genutzt, mit dem die Position wenigstens eines der Bogengreifer 11 in Bezug zur Behandlungsvorrichtung 12 ermittelbar ist. Dazu ist dieser Sensor 3 über eine Sensorleitung 41 mit der Unterbrechungssteuerung 5 verbunden.
Die durch die Vorrichtungen 5 und 6 getaktete elektrische Spannung U ist dann einem Transformator 4 zuleitbar, der dieselbe in eine geeignete Hochspannung transformiert. Von dort gelangt diese getaktete Hochspannung über eine Leitung 40 zu den beiden Behandlungselektroden 2a, 2b. Über Leitungen 45 und 46 sind der Transformator 4 und die Transportelektrode 1 geerdet.
In den 5 und 6 ist beispielhaft der Verlauf der getakteten Hochspannung U über die Zeit t dargestellt. Gemäß der Erfindung ist dabei vorgesehen, dass die Spannungsversorgung der wenigstens einen Behandlungselektrode 2a, 2b derartig erfolgt, dass durch eine anwendungsfallbezogene Kombination der Amplitudenhöhe (Maximalspannung U_max, Minimalspannung U_min) der elektrischen Spannung U, deren Frequenz t₀, deren Pulsform, Pulslänge t_Puls, Pulspauselänge t_Pause und deren Flankenform in Verbindung mit einer Impedanzanpassung durch geeignete Kabelführung und Kabellänge der betroffenen elektrischen Leitungen sowie der Elektroden im Behandlungsspalt 31 bei Atmosphärendruck elektrische Entladungen zur Koronabehandlung von Flachmaterialien 30 über eine Distanz vom mehr als 5 mm sowie einer Breite von 10 mm bis wenigstens 2000 mm realisierbar sind.
Eine Zusammenschau von 5 und 6 verdeutlicht, dass eine Summe von vielen Einzelimpulsen mit der Länge t_Puls und Einzelpausen t_Pause eine Einschaltdauer t_Ein während einer Umdrehung der Transportelektrode 1 ergibt. Dieser Einschaltdauer t_Ein schließt sich dann die Ausschaltdauer t_Aus an, die denjenigen Zeitraum beschreibt, die die Bogenhalter 11 für ihr Vorbeiziehen unter den Behandlungselektroden 2a, 2b benötigen.
Die obigen Ausführungen verdeutlichen, dass mit dem vorgestellten Koronabehandlungssystem 10 eine mechanisch äußerst einfach ausgebildete Vorrichtung geschaffen ist, mittels der auch vergleichsweise dicke bogenförmige Flachmaterialien 30 koronabehandelt werden können, ohne dass es dazu einer mechanischen Anpressung derselben an die Transportelektrode 1 bedürfte.

Claims

Vorrichtung zur Koronabehandlung von bogenförmigem Flachmaterial (30) mit einer zum Transport des Flachmaterials drehbaren walzenförmigen Transportelektrode (1), einer unter Begrenzung eines Behandlungsspalts (31) für das Flachmaterial (30) gegenüber der Transportelektrode (1) angeordneten Behandlungselektrode (2a, 2b), einer Hochspannungsquelle (4) zum Anlegen einer hochfrequenten elektrischen Spannung an die Behandlungselektrode (2a, 2b), und mit an der Transportelektrode (1) mantelseitig angeordneten Bogengreifern (11) zur kantenseitigen Aufnahme von Flachmaterialbögen (30), gekennzeichnet durch eine zur Niederhaltung von durchlaufenden Flachmaterialbögen ausgebildete Behandlungsvorrichtung (12), in der die wenigstens eine Behandlungselektrode (2a, 2b) angeordnet ist, und in der in Transportrichtung (32) gesehen vor und hinter der wenigstens einen Behandlungselektrode (2a, 2b) Blasmittel (22, 23) angeordnet sind, durch die ein gasförmiges Medium (16, 17) auf das im Behandlungsspalt (31) befindliche Flachmaterial (30) leitbar ist, so dass dieses zumindest im Bereich des Behandlungsspalts (31) flächig auf der Mantelfläche der Transportelektrode (1) aufliegt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Behandlungsvorrichtung (12) wenigstens zwei lang gestreckte Behandlungselektroden (2a, 2b) angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Behandlungselektrode (2a, 2b) in einer Elektrodenkammer (18) innerhalb der Behandlungsvorrichtung (12) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlungsvorrichtung (12) wenigstens einen Zuführ kanal (14, 15) zur Zuführung des gasförmigen Mediums (16, 17) zum Behandlungsspalt (31) aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Absaugkanal (19) zur Absaugung von gasförmigen Medien (20) aus dem Behandlungsspalt (31) in der Behandlungsvorrichtung (12) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Absaugkanal (19) über zumindest eine Öffnung (21) mit dem Innenraum der Elektrodenkammer (18) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwände der Zuführkanäle (14, 15) den Absaugkanal (19) begrenzen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlungselektrode (2a, 2b) eine Koronabehandlung nur auf der zugewandten Oberseite der Flachmaterialbögen erzeugt, während die auf der Transportelektrode (1) aufliegende Bogenrückseite unbehandelt bleibt.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Blasmittel (22, 23) Ausblasdüsen (27, 28) aufweisen, die zur Transportelektrode (1) weisend den wenigstens einen Zuführkanal (14, 15) mit dem Behandlungsspalt (31) verbinden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der wenigstens einen Behandlungselektrode (2a, 2b) und den Wänden der Elektrodenkammer (18) und/oder zwischen den einzelnen Behandlungselektroden (2a, 2b) Öffnungen (33) bzw. Spalte (26) ausgebildet sind, durch die ein gasförmiges Medium aus dem Behandlungsspalt (31) in den Innenraum der Behandlungskammer (18) ansaugbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Blasmittel (22, 23) im Abstand zur Mantelfläche der Transportelektrode (1) fixiert sind und mit Aussparungen (24, 25) für den Durchlass der Bogengreifer (11) versehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Blasmittel (22, 23) die Aussparungen (24, 25) an ihrer zur Transportelektrode (1) zeigenden Seite aufweisen, wobei die Aussparungen (24, 25) derart angeordnet und ausgebildet sind, dass die Bogengreifer (11) bei einer Drehung der Transportelektrode (1) ohne Veränderung der Höhe des Behandlungsspaltes (31) unter der Behandlungsvorrichtung (12) hindurchführbar sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftspalt im Behandlungsspalt (31) eine Höhe von 1 mm bis 2 mm aufweist, und der Abstand (H) der Behandlungselektroden (2a, 2b) von der Mantelfläche der Transportelektrode (1) 5 mm bis 10 mm, vorzugsweise mehr als 7 mm beträgt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlungsvorrichtung (12) als Einsatzeinheit in eine Bogendruckmaschine integriert ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegendruckzylinder einer Bogendruckmaschine vor dem ersten Druckwerk die Transportelektrode (1) bildet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass dieser eine Spannungsversorgungs- und Steuerungs vorrichtung (29) zugeordnet ist, die einen elektrischen Generator (9), einen Taktgeber (6) für die Elektrodenspannung (U), eine Unterbrechungssteuerung (5), einen Transformator (4) sowie Steuerungs- und Regelungsmittel (39) zur Bogentransportsteuerung und zur Steuerung und Regelung von Gaspumpen (35, 36) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterbrechungssteuerung (5) mit einem Sensor (3) in Verbindung steht, mit dem die Position wenigstens eines Bogengreifers (11) erfassbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Taktgeber (6) mit einem Einstellmittel (7) zur Einstellung der Pulsdauer (t_Puls) und mit einem Einstellmittel (8) zur Einstellung der Pulspausendauer (t_Pause) der elektrischen Spannung (U) für die wenigstens eine Behandlungselektrode (2a, 2b) verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Zuführkanal (14, 15) mit einer Gaspumpe (34) verbunden ist, die gesteuert von der Spannungsversorgungs- und Steuerungsvorrichtung (29) einen derartigen Gasstrom (16, 17) zur Verfügung stellen kann, dass sowohl der Bogenanfang als auch das Bogenende des Flachmaterials (30) flächig auf der Mantelfläche der Behandlungselektrode (1) aufliegt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Absaugkanal (19) mit einer Gaspumpe (35) verbunden ist, mit der der angesaugte Gasstrom (20) zu einer Ozonumwandlungseinrichtung (36) leitbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass ein Drucksensor (42) im Bereich des Behandlungsspal tes (31) angeordnet und mit der Spannungsversorgungs- und Steuerungsvorrichtung (29) signaltechnisch verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ansaugvorrichtung (47) für das Flachmaterial (30) an der Transportelektrode (1) ausgebildet ist, derart, dass radiale Bohrungen (48) im Mantel der Transportelektrode (1) mit einer Absaugpumpe (49) verbunden sind.
Bogendruckmaschine mit einer vor dem ersten Druckwerk integrierten Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren zur Koronabehandlung von bogenförmigem Flachmaterial (30) bei welchem die Flachmaterialbögen über eine drehbare walzenförmige Transportelektrode (1) in einer Transportrichtung transportiert werden, wobei die Flachmaterialbögen (30) in einem Behandlungsspalt (31) durch mindestens eine gegenüber der Transportelektrode (1) angeordnete Behandlungselektrode (2a, 2b) einer Koronabehandlung unterzogen werden, dadurch gekennzeichnet, dass durch in Transportrichtung (32) gesehen vor und hinter der wenigstens einen Behandlungselektrode (2a, 2b) angeordnete Blasmittel (22, 23) ein gasförmiges Medium (16, 17) auf das im Behandlungsspalt (31) befindliche Flachmaterial (30) geleitet wird, so dass dieses zumindest im Bereich des Behandlungsspalts (31) flächig auf der Mantelfläche der Transportelektrode (1) aufliegt und nur an seiner der Behandlungselektrode (2a, 2b) zugewandten Oberseite koronabehandelt wird.
Verfahren zur Steuerung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsversorgung der wenigstens einen Behandlungselektrode (2a, 2b) derartig erfolgt, dass bei Atmosphärendruck elektrische Entladungen zur Koronabehandlung von Flachmaterialien (30) über eine Distanz von mehr als 5 mm zwischen der wenigstens einen Behandlungselektrode (2a, 2b) und der Transportelektrode (1) erfolgen.
Verfahren nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsversorgung für die wenigstens eine Behandlungselektrode (2a, 2b) unterbrochen wird, wenn ein Bogengreifer (11) im Bereich der Behandlungsvorrichtung (12) sensiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Bogengreifer (11) beim Umlauf der Transportelektrode (1) durch Aussparungen der ortsfest gehaltenen Blasmittel (22, 23) ungehindert hindurchgeführt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass das gasförmige Medium über die Blasmittel (22, 23) radial gegen die Transportelektrode (1) gelenkt wird, so dass das Flachmaterial (30) während seines Durchlaufs durch den Behandlungsspalt (31) plan auf der Mantelfläche der Transportelektrode (1) aufliegt.