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Vorrichtung zur Beseitigung elektrostatischer Aufladungen von Materialbahnen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Beseitigung elektrostatischer Aufladungen
von Materialbahnen.
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Bei der Herstellung und Verwendung von Materialbahnen aus elektrisch
nicht oder schlecht leitenden Materialien, wie Kunststoffolien, Textilien, Papier
od. dgl., treten häufig Schwierigkeiten dadurch auf, daß sich die Materialbahnen
statisch aufladen. Durch solche Aufladungen werden einmal in der Luft schwebende
Staubpartikeln angezogen und an die laufende Bahn gebunden, andererseits tritt häufig
ein »Kleben« der Bahn an Maschinenteilen oder an einer parallellaufenden Bahn auf.
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Es sind bereits verschiedene Verfahren und Vorrichtungen bekanntgeworden,
solche elektrostatischen Aufladungen abzuleiten oder zu verhindern. Grundsätzlich
beruhen alle diese Verfahren darauf, daß die Luft in der Nähe der Materialbahn mehr
oder weniger stark ionisiert wird, um ein Abfließen der unerwünschten Aufladung
zu erreichen.
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Eine Möglichkeit zur Ionisierung der Luft besteht in der Verwendung
radioaktiver Präparate, was mit Rücksicht auf gesundheitliche Schädigungen des Bedienungspersonals
der Maschinen unerwünscht ist.
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Eine andere bekannte Möglichkeit zur Ionisierung der Luft in Nähe
der Materialbahn besteht in der Erzeugung hochfrequenter Sprühentladungen. Diese
haben den Nachteil, daß verhältnismäßig starke Hochfrequenzstörungen erzeugt werden,
die umfangreiche Abschirmungsmaßnahmen notwendig machen.
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Es ist ferner bekanntgeworden, eine Sprühentladung quer zur Materialbahn
durch beidseits der zu entladenden Materialbahn angeordnete Elektroden zu erzeugen.
Da hier der Stromfluß von der einen Elektrode zur anderen durch das Material erfolgen
muß, das in der Regel einen ziemlich hohen Widerstand hat, ist eine extrem hohe
Gleichspannung erforderlich, die einmal mit einem sehr hohen Aufwand verbunden ist
und zum anderen bedingt, daß die wegen der Sprühentladung nie ganz zu vermeidende
hochfrequente Komponente verhältnismäßig stark wird, so daß auch hier wieder aufwendige
Abschirmmaßnahmen erforderlich werden.
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Mit der üblichen Ionisierung der Luft in größerem Umfang ist aber
auch ganz allgemein der Nachteil verbunden, daß in der Luft vorhandene Staubpartikeln
elektrisch geladen werden und sich auf der Materialbahn absetzen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten
Verfahren und Vorrichtungen zu vermeiden. Es wird dazu von einer bekannten Vorrichtung
ausgegangen, bei der die Materialbahn über eine mit Öffnungen versehene Metallplatte
geführt wird, in deren Öffnungen Spitzenelektroden hineinragen. Die Lösung der der
Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe erfolgt dadurch, daß zwischen den Spitzenelektroden
und der Metallplatte eine hohe Gleichspannung anliegt, die einen durch die Materialbahn
führenden elektrischen Strom erzeugt. Der Weg des durch die Materialbahn fließenden
Stromes ist wohldefiniert, so daß die Luft nur in sehr geringem Maße ionisiert wird
und die damit verbundenen obenerwähnten Nachteile vermieden werden. Vor allem aber
werden durch diesen gut beherrschbaren Strom die vorhandenen Aufladungen aktiv mitgerissen,
im Gegensatz zu der rein passiven Herstellung einer gewissen Leitfähigkeit der Umgebungsluft
durch lonisierung, so daß mit wesentlich geringerem Aufwand an Spannung und Stromstärke
als bei den bekannten Verfahren und Vorrichtungen eine erheblich bessere und unter
allen Außenbedingungen konstante Entladung, d. h. Entstatisierung, der Materialbahn
erreicht wird. Durch die Verwendung reinen Gleichstroms in Form eines Ionenstromes
genau definierter Ausdehnung und Richtung werden überdies alle mit der Verwendung
und Entstehung von Hochfrequenz verbundenen Störungen vermieden, so daß kostspielige
Abschirmmaßnahmen überflüssig werden. Das wird noch dadurch erleichtert, daß infolge
der verhältnismäßig kleinen Entfernungen der Elektroden mit vergleichsweise kleiner
Gleichspannung gearbeitet werden kann.
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Durch die Verwendung eines durch die Materialbahn fließenden Stromes
ist es überdies möglich, der Materialbahn eine gewünschte Aufladung zu erteilen,
was
mit den bisher bekannten Verfahren und Vorrichtungen nicht möglich war.
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Die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann dadurch noch
erheblich gesteigert werden, daß die in die Öffnungen in der Metallplatte hineinragenden
Spitzenelektroden neben- und hintereinander liegen und zweckmäßig zueinander versetzt
angeordnet sind.
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Die Herstellung der Metallplatte ist dann besonders einfach, wenn
die Öffnungen etwa schlitzförmig sind und jeweils eine Reihe von in einer Linie
angeordneten Spitzenelektroden in eine Öffnung hineinragen.
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In den Fig. 1 bis 4 der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung
an Hand zweier Ausführungsbeispiele dargestellt, welche nachstehend näher erläutert
sind. Es zeigt Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 2 eine Aufsicht auf den Vorrichtungsteil nach Fig. 1, Fig. 3 eine der Fig.
2 entsprechende Aufsicht auf einen Teil einer Vorrichtung in einer zweiten Ausführungsform,
Fig. 4 ein Detail der Vorrichtung nach Fig. 1 in vergrößertem Maßstab.
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Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Vorrichtung besteht aus einer Reihe
von Spitzenelektroden S und einer Metallplatte El, über die eine zu behandelnde
Materialbahn F großflächig aufliegend in Richtung des Pfeiles bewegt wird. Die Metallplatte
El weist eine Vielzahl von gegeneinander versetzt und hintereinander angeordneten
kreisrunden Öffnungen auf, in die die Spitzenelektroden S hineinragen. Die Spitzenelektroden
S sind mittels einer zweiten Elektrodenplatte E2 leitend miteinander verbunden.
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Die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform ist grundsätzlich gleich
der in Fig. 1 und 2 dargestellten aufgebaut, lediglich sind statt der kreisrunden
öffnungen in der Metallplatte Ei unter 45° zu den Seitenkanten der Metallplatte
verlaufende Schlitze vorgesehen, in die mehrere nebeneinander angeordnete Spitzenelektroden
S hineinragen.
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Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende: Wie aus Fig. 4 ersichtlich,
fließt von den Spitzenelektroden S ein Ionenstrom zur Metallplatte Ei parallel zur
Materialbahn F, und zwar teilweise in der Materialbahn und teilweise außerhalb derselben
in der Luft, wie durch die gestrichelten Linien dargestellt ist. Die Abmessungen
der Öffnungen in der Metallplatte El und die Abstände der Spitzenelektroden S werden
so gewählt, daß zuverlässig jeder Teil der Materialbahn wenigstens einmal, möglichst
jedoch mehrmals über eine Öffnung gleiten muß und damit durch den Ionenstrom beeinflußt,
d. h. in der Regel entladen wird.
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Normalerweise wird es genügen, die Spitzenelektroden S auf einem bestimmten
positiven oder negativen Potential zu halten und die Gegenelektrode El zu erden.
Es ist jedoch auch möglich, die Gegenelektrode El an ein bestimmtes positives oder
negatives Potential zu legen, so daß die ablaufende Materialbahn positiv oder negativ
aufgeladen wird. Dies empfiehlt sich z. B. dann, wenn der Staub im Fabrikationsraum
infolge anderer Einflüsse elektrisch geladen ist; die Materialbahn wird dann etwa
auf das gleiche Potential gebracht, so daß der Staub abgestoßen wird.
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Die beiden dargestellten Formen der Gegenelektrode El sind selbstverständlich
nur Beispiele, es können beliebige andere Formen verwendet werden, beispielsweise
Drahtgewebe od. dgl.