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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Herstellen von
Wellpappe mit doppelseitiger, glatter Deckbahn und quer zur Förderrichtung liegenden
Wellungen, deren Kämme mit Klebstofflinien versehen sind, mit einer Heizvorrichtung
mit mehreren länglichen, im Abstand von- und parallel zueinander angeordneten Elektroden
zur Erzeugung eines Hochfrequenzfeldes. Das Hochfrequenzfeld dient dabei zur Erwärmung
der Klebestellen, damit die Klebung der beiden Bahnen noch während des Durchlaufens
der Vorrichtung fest wird. Die Verwendung eines Hochfrequenzfeldes zur Erwärmung
ist insofern besonders vorteilhaft, als die meisten bekannten Klebemittel eine besonders
hohe Dielektrizitätskonstante aufweisen, so daß die meiste Wärme an den miteinander
zu verklebenden Stellen selbst erzeugt wird.
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Bei einer bekannten derartigen Vorrichtung erstrecken sich die einzelnen
Elektroden der Heizvorrichtung parallel zu den Wellungen und damit auch zu den Klebstofflinien
der Wellpappe. Beim Vorwärtsbewegen werden somit die einzelnen Klebstofflinien jeweils
über ihre gesamte Länge parallel zu den Elektroden liegend und über diese hinweg
bewegt, so daß die Klebstofflinien, wenn sie direkt über den Elektroden liegen,
nicht erwärmt werden. In dieser Stellung besitzt nämlich jede Klebstofflinie im
wesentlichen das gleiche Potential, so daß dort keine Wärme erzeugt wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die einzelnen Elektroden
der Heizvorrichtung bei einer derartigen Vorrichtung zum Herstellen von Wellpappe
so anzuordnen, daß die Trocknungs- bzw. Aushärtungszeit des Klebstoffs verkürzt
und eine sichere Trocknung der Klebverbindung an sämtlichen miteinander zu verklebenden
Stellen gewährleistet ist.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Elektroden
jeder Heizvorrichtung der Länge nach in einem von 90° geringfügig abweichenden Winkel,
z. B. 85 bzw. 95°, zu den quer zur Förderrichtung liegenden Wellungen angeordnet
sind. Bei dieser Anordnung befinden sich die mit den Zonen größter Potentialdifferenz
übereinstimmenden Zonen der größten Erwärmung immer jeweils zwischen zwei einander
benachbarten Elektroden, so daß diese Stellen sehr rasch erhitzt werden. Die in
einem bestimmten Augenblick direkt über einer Elektrode befindlichen Klebstellen
wandern wegen der geringen Neigung der länglich ausgebildeten Elektroden zur Förderrichtung
beim Transport durch die Vorrichtung an eine Stelle maximaler Potentialdifferenz,
so daß auch diese Stellen sehr schnell erhitzt werden.
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Infolge der von 90° abweichenden Lage der Elektroden werden auf die
Wellpappe während des Transports durch die Vorrichtung Reibungskräfte quer zur Transportrichtung
ausgeübt. Um diese Reibungskräfte zu verringern, sind nach einer vorteilhaften Anordnung
die Elektroden einer Heizvorrichtung in der einen und die Elektroden der in Vorschubrichtung
jeweils benachbarten Heizvorrichtung in der entgegengesetzten Richtung zur Vorschubrichtung
geneigt, so daß die Elektroden benachbarter Heizvorrichtungen ein Fischgrätmuster
bilden.
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Während des Transports der Wellpappe durch die Maschine erwärmt sich
also jede Klebstelle in immer stärkerem Maße und trocknet dadurch immer stärker
aus. Dies führt zu einem Absinken der Dielektrizitätskonstanten, was wiederum eine
Verringerung der Heizwirkung zur Folge hat. Um diese Wirkung auszugleichen, kann
die Spannung an den Elektroden benachbarter Heizvorrichtungen nach einer vorteilhaften
Ausbildung derart wahlweise und unabhängig voneinander regelbar sein, daß die Spannungsgradienten
zum Ausgleich der beim Aushärten des Klebstoffs auftretenden Verringerung des Verlustfaktors
in Förderrichtung zunehmen.
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Eine besonders einfach herzustellende und außerdem billige Anordnung
ergibt sich, wenn jeweils zwischen zwei Elektroden einer Heizvorrichtung je ein
langgestreckter Isolator angeordnet ist, wobei die oberen Seiten der Isolatoren
zusammen mit den Oberseiten der Elektroden die gemeinsame Auflagefläche für die
untere Deckbahn der Wellpappe bilden.
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Ferner können zum Abführen von beim Aushärten des Klebstoffs entstehenden
Dämpfen oder von sich lösenden Pappteilchen zwischen den Elektroden und den Isolatoren
Luftspalte vorgesehen sein. Hierdurch wird wiederum die Überschlagspannung zwischen
den Elektroden erhöht, und es kann eine höhere Spannung an die Elektroden angelegt
werden.
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Die Erfindung wird im folgenden in der Zeichnung an Hand eines Ausführungsbeispiels
näher erläutert, und zwar zeigt F i g. 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen
Heizvorrichtung, teilweise im Schnitt, und F i g. 2 eine Draufsicht auf mehrere,
hintereinander angeordnete Heizvorrichtungen nach F i g. 1, die teilweise von einer
Wellpappenbahn überdeckt werden.
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Die Wellpappenbahn 17 mit der Deckbahn 13 wird in Richtung des strichlierten
Pfeils in F i g. 1 und des ausgezogenen Pfeils in F i g. 2 der Heizvorrichtung zugeführt.
Aus F i g. 2 ist ersichtlich, daß die vorher mit Klebmasse bestrichenen Wellenkämme
der Wellpappenbahn einen Winkel von 85 bzw. 95° mit den Elektroden 24, 25 der Heizvorrichtung
bilden. In dieser Figur sind vier dieser Heizvorrichtungen 20, 21, 22, 23 dargestellt,
die waagerecht in der Vorschubrichtung der teilweise fertiggestellten Wellpappe
hintereinander angeordnet sind. Der Winkel, den diese vier Heizvorrichtungen mit
der Vorschubrichtung bilden, ändert sich abwechselnd, so daß die vier Heizvorrichtungen
ein Fischgrätmuster bilden.
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Die Elektroden einer Heizvorrichtung bestehen aus einer Vielzahl von
einander parallelen Masseelektroden 24, während die Elektroden 25 die Hochspannung
führen. Masseelektroden 24 und Hochspannungselektroden 25 wechseln einander ab (vgl.
auch F i g. 1). Zwischen den Elektroden ist eine Vielzahl von Abstandsstücken 26
aus keramischem Material angebracht. Diese bilden einen Teil der Elektrodeneinheit.
In der gezeigten Ausführungsform sind die Abstandsstücke hohl und rechteckig ausgebildet;
sie können auch eine andere, beispielsweise T-Form haben und massiv sein. Zwischen
je zwei Elektroden befindet sich ein Abstandsstück, und zwar sind vorzugsweise kleine
Luftspalte zwischen den Abstandsstücken und den Elektroden vorgesehen. Die Masseelektroden
24 sind über leitende Stäbe 27 an ihren Enden mit Erdungsschienen 28 und 29 verbunden,
die vorzugsweise aus Aluminium bestehen. Die Hochspannungselektroden 25, deren
Enden
durch die größere Länge der Masseelektroden 24 abgeschirmt werden, sind mittels
leitender Stäbe 32 auf Hochspannungsschienen 31 angeordnet, die vorzugsweise ebenfalls
aus Aluminium bestehen. Die Stäbe 32 sind an zwei getrennten Punkten angeschlossen,
deren Abstand von den Enden etwa ein Viertel der Gesamtlänge der Hochspannungselektroden
ausmacht. Die Hochspannungsschienen 31, die auf Isolatoren 34 ruhen, werden über
eine hohle Einführungsbuchse 36 und Verbindungsbügel 37 von einem Hochfrequenzgenerator
mit Hochfrequenzenergie gespeist, der sich im Generatorgehäuse 38 im unteren Teil
der Einheit befindet. Der symmetrische Anschluß der Hochspannungselektroden 25 an
zwei voneinander getrennten Punkten ist in elektrischer Hinsicht einem Anschluß
des Mittelpunktes jeder Elektrode an den Hochspannungsgenerator gleichwertig, führt
jedoch zu besseren mechanischen Eigenschaften und verringert Spannungsschwankungen
bzw. -unterschiede längs der Elektroden, die sich aus unregelmäßigenAbständen ergebenkönnten.
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In den Elektrodeneinheiten liegen die Oberseiten der Elektroden
24 und 25 und der dielektrischen Abstandsstücke 26 alle in der gleichen
Ebene und bilden so eine unterbrochene ebene Fläche, auf der die teilweise fertiggestellte
Wellpappe aufliegt.
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Da der dielektrische Verlustfaktor der Klebstoffmischung sehr viel
größer ist als der Verlustfaktor anderer Bestandteile der Wellpappe, absorbiert
der Klebstoff den größten Teil der Hochfrequenzenergie, die durch die Wellpappe
hindurch und längs derselben geführt wird. Die aufgenommene Energie ist eine Funktion
des Verlustfaktors, der Frequenz des Feldes und des Quadrats des Spannungsgradienten,
der in dem im Feld befindlichen Material auftritt.
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Wie in F i g. 2 zu erkennen ist, erstrecken sich alle Elektroden zwar
im wesentlichen in Vorschubrichtung der teilweise fertiggestellten Wellpappe, jedochliegen
sie in einem kleinen Winkel zu dieser Hauptrichtung; bei der gezeigten Ausführungsform
liegt jede Elektrode in einem Winkel von 85° zu den Klebstofflinien der Wellpappe.
Wenn dieser Winkel 0° betragen würde, d. h. wenn die Elektroden parallel zu den
Klebstofflinien angeordnet wären, würde der Spannungsgradient in jeder Klebstofflinie
kleiner sein und es würde weniger Hochfrequenzenergie von der Klebstofflinie aufgenommen
werden. Wenn die Elektroden parallel zu den Klebstofflinien angeordnet sind, wird
beim Erwärmen eine Verbindung erzielt, die zwar für viele Zwecke zufriedenstellend
ist; um ein völlig zufriedenstellendes Ergebnis zu erzielen, kann es dann notwendig
sein, die Erwärmungszone zu verlängern oder die Geschwindigkeit beim Durchgang der
Pappbahn durch die Erwärmungszone herabzusetzen. Andererseits würde bei einer gegebenen
Elektrodenspannung in der Klebstofflinie dann der größte Spannungsgradient hervorgerufen
werden, wenn der Winkel zwischen der Elektrode und den Klebstofflinien 90° betragen
würde. Bei einer Winkellage von 90° würde jedoch der unmittelbar über jeder Elektrode
vorhandene Klebstoff in ein sehr schwaches Feld gelangen und nur sehr wenig Hochfrequenzenergie
aufnehmen. Wenn daher die Elektroden in einem Winkel von etwas weniger als 90° zu
den Klebstofflinien angeordnet werden, durchläuft jeder Teil einer jeden Klebstofflinie
das sehr starke Feld, das zwischen den Elektroden und über den keramischen Abstandsstücken
besteht. Dadurch hat beim Austreten der Wellpappe aus der Erwärmungszone jedes Teilstück
der Klebstofflinie gleich starke Felder zu durchlaufen, was wesentlich zur Gleichmäßigkeit,
Gleichförmigkeit und guten Qualität des fertigen Erzeugnisses beiträgt. Außerdem
ist eine kontinuierliche Verbindung auch schwer zu erreichen, wenn die Elektroden
parallel zur Vorschubrichtung der Bahn angeordnet sind, da bei einer solchen Vorrichtung
nicht die ganze Unterseite der Bahn aufliegt, was zu einer schlechten Verbindung
an den nicht aufliegenden Stellen führt.
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Die dielektrische Erwärmungszone ist, wie aus der Zeichnung ersichtlich,
aus einzelnen standardisierten Bauteilen bzw. einzelnen Elementen zusammengefügt.
Jedes Element der dielektrischen Erwärmungszone ist in der gezeigten bevorzugten
Weise ausgeführt, so daß die Winkellage der Elektroden in benachbarten Elementen
in bezug auf die Vorschubrichtung der teilweise fertiggestellten Wellpappe wechselt.
Dies ergibt ein Fischgrätmuster, wodurch die entstehenden Reibungskräfte quer zur
Vorschubrichtung der Wellpappe praktisch gleich Null sind. Hierdurch wird der Neigung
der unteren Deckbahn, infolge ihrer gleitenden Berührung mit der Elektrodenanordnung
nach der einen oder anderen Seite auszuwandern, entgegenwirkt. Auch dies trägt zur
Gleichmäßigkeit des fertigen Erzeugnisses bei.
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Bei einigen heute vielfach angewendeten Klebstoffmischungen entfällt
der größte Teil des dielektrischen Verlustfaktors auf den Wassergehalt der Klebstoffmischung.
Wenn der Feuchtigkeitsgehalt einer solchen Klebstoffmischung abnimmt, nimmt daher
auch der dielektrische Verlustfaktor der Mischung insgesamt ab. Der Aufbau der dielektrischen
Erwärmungszone aus einzelnen Elementen ermöglicht die Verwendung zunehmend größerer
Spannungsgradienten in den aufeinanderfolgenden Abschnitten der Erwärmungszone,
um dadurch die Veränderungen des Verlustfaktors der Klebstoffmischung beim Durchlaufen
der Erwärmungszone auszugleichen.
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Der Spannungsgradient kann in den aufeinanderfolgenden Einheiten der
Erwärmungszone entweder durch eine Verringerung des senkrechten Abstandes zwischen
den Elektroden oder durch Erhöhen der Spannung zwischen den Elektroden in den aufeinanderfolgenden
Abschnitten vergrößert werden. So können die Elektroden in den Abschnitten am Ende
der Zone einen geringeren Abstand aufweisen und/ oder es kann eine im Vergleich
zu dem vorhergehenden Abschnitt oder zu den vorhergehenden Abschnitten höhere Spannung
verwendet werden. Bei der gezeigten Ausführungsform der Erfindung sind jedoch die
Elektrodenabstände in allen vier dielektrischen Heizvorrichtungen gleich. Beim Aushärten
von Stärke-Klebstoffen wird zwischen den Elektroden in der ersten und zweiten dielektrischen
Heizvorrichtung 20 und 21 ein Spannungsgradient von 1,9 kV Spitzenspannung je 2,54
cm eingestellt. Dieser Gradient nähert sich dem Höchstwert, der in wirksamer Weise
zum Aushärten eines typischen, zur Herstellung von Wellpappe verwendeten Stärke-Klebstoffs
mit Wasser als Weichmacher verwendet werden kann. In der dritten und vierten dielektrischen
Heizvorrichtung 22 und 23 wird der Spannungsgradient auf 2,88 kV Spitzenspannung
je 2,54 cm erhöht, um dadurch den geringeren dielektrischen Verlustfaktor des teilweise
gelierten Klebstoffs auszugleichen.
Für jede der Heizvorrichtungen
20 bis 23 ist eine nicht dargestellte getrennte. Stromversorgung vorgesehen,
mittels derer die Spannung jeder Heizvorrichtung gesondert eingestellt werden kann.
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Wenn die Heizvorrichtung aus einzelnen Einheiten besteht, deren Spannungsgradienten
in der Vorschubrichtung der Wellpappenbahn zunehmen, ist es möglich, die übliche
doppelseitig mittels Stärke-Klebstoff beklebte Wellpappe mit einer Geschwindigkeit
von wenigstens 180 m/min zu bearbeiten und dabei den Klebstoff in einer Erwärmungszone
auszuhärten, die nur etwa 3,60 m lang ist.
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Der Aufbau der Erwärmungszone aus einzelnen Abschnitten bzw. Elementen
mit je einem Generator für jede der dielektrischen Heizvorrichtungen ermöglicht
nicht nur eine vielseitige und wahlweise Regelung der Erwärmung, sondern verringert
auch die Stillstandszeiten der Maschine, falls einer der Hochfrequenzgeneratoren
ausfällt. Obgleich die Produktionsgeschwindigkeit der Anlage beim Ausfall eines
der Hochfrequenzgeneratoren verringert werden muß, ist es in einem solchen Fall
möglich, alle Verbindungen zu der beschädigten Einheit zu lösen und sie zu reparieren,
während die übrigen Einheiten weiterarbeiten.
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Wie bereits zuvor erwähnt, sind die Auflagenflächen der Elektrodenanordnung
so ausgebildet, daß zwischen den Seitenflächen jeder Elektrode und den benachbarten
keramischen Abstandsstücken Luftspalte vorhanden sind. Hierdurch wird die Ansammlung
von Papierfaserteilchen, Klebstoffteilchen und anderen Verunreinigungen, die sich
sonst zwischen den Elektroden festsetzen, erheblich vermindert, und das Entweichen
der restlichen Feuchtigkeit aus der Unterseite der Wellpappe ermöglicht. Die sauberen
Flächen zwischen den Elektroden und den Keramik-Isolatoren gestatten es ferner,
eine hohe zulässige bzw. Nennspannung an die Elektroden anzulegen, da die überschlagspannung
der Sauberkeit der Flächen zwischen den Elektroden proportional ist. Die überschlagspannung
ist ferner eine Funktion des Abstandes zwischen den Flächen der Hochspannungselektroden
und der Masseelektroden. Die Luftspalte zwischen den Elektroden und Keramik-Abstandshaltern
vergrößern diesen Abstand erheblich. Weil eine höhere zulässige bzw. Nennspannung
an die Elektroden angelegt werden kann, wird wiederum die Erwärmungszeit der Klebstoffmischung
verkürzt.
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Anstatt, wie im Zusammenhang mit F i g. 2 beschrieben, die Elektroden
im Fischgrätmuster mit wechselnder Winkellage anzuordnen, können die Elektrodeneinheiten
z. B. auch so aufgebaut sein und angeordnet werden, daß Winkellage und Ausrichtung
der ersten beiden Einheiten gleich ist und die Winkellage der Elektroden der dritten
und vierten Einheiten ebenfalls gleich, aber entgegengesetzt zu derjenigen der beiden
ersten Einheiten ist, so daß sich eine V-förmige Anordnung ergibt, die ähnlich ausgleichende
Flächenreibungskräfte wie das Fischgrätmuster besitzt. Um eine möglichst geringe
Kopplung zwischen benachbarten Einheiten zu erzielen, können die Elektrodenanordnungen
auch so vorgesehen werden, daß die Endabschnitte der Elektroden in benachbarten
Einheiten seitlich zueinander versetzt werden.
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Der zu Beginn bestehende Unterschied im Feuchtigkeitsgehalt zwischen
der unteren Deckbahn und der einseitig beklebten Pappbahn wird bei Anwendung einer
Heizvorrichtung gemäß der Erfindung nicht vergrößert, so daß die Neigung zum Verwerfen
und Verziehen verringert wird. Dies dürfte darauf zurückzuführen sein, daß die beim
Erwärmen aus dem Klebstoff verdunstende Feuchtigkeit vorzugsweise von der unteren
Deckbahn absorbiert wird, so daß bei diesem Klebeverfahren die Feuchtigkeitsunterschiede
zwischen unterer Deckbahn und Pappbahn ausgeglichen werden.