DE1927214A1 - Einrichtung zur Behandlung von Oberflaechenschichten - Google Patents

Description

PATE MMt-JWALT

Η-!/' "\·ο_ΤΖ

^{6 Fr}« · An 70

Sclincdi, .-..:;;.·. ,, _-,-_,, ;i 70,9

Trennanmeldung aus P 18 06 528.6

22. Mai 1969 Gzx/fak

Union Carbide Corporation, filew York, JST. Y. /U. S. A. Einrichtung zur Behandlung von Oberflächenschichten

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Oberflächenbehandlung von Polymer-Schichten mit einem.Festkörper-Hochspannungsg-enerator.

Wenn man die Oberfläche einer Polymer-Schicht oder eines Polymer-Films, wie z„ B. Polyäthylen einer Hochspannungsgasentladung mit Corona-Oharakteristik aussetzt, so wird bekanntlich die Affinität der Oberfläche einer solchen Schicht für Haftstoffe, farben und andere polare Substrate verbessert. Die Behandlungszone eines typischen Systems umfaßt eine relativ große Srdungselektrode, welche von einer oder mehreren spitzen Hochspanriungselektroden durch zwei oder vorzugsweise drei Dielektrika getrennt ist. Die wesentliehen Dielektrika sind ein isonierbares gasförmiges Dielektrikum, normale Luft und die Polymer-Schicht, welche behandelt werden soll. Normalerweise ist die Erdungselektrode mit einem "Puff er "-Dielektrikum, z. B.-- einer Gummi-'oder Polyester-Belegung, bedeckt, welches eine Bogenentladung in dem Zwischenraum an schwachen Stellen der Polymer-Schicht verhindern soll. Die Hochspannungselektrode, welche aus einem oder mehreren parallel oder in Reihe geschalteten Behandlungs stäben besteht, führt an der Erdungselektrode entlang und steht mit einem Hochspannungsgenerator in Verbindung.

909886/1307

19272H

Die meisten handelsgängigen Behandlunasys.teme i'ür solctie ■ ' Schichten arbeiten mit Wechselstrom einer ?req_uenz von 500 kHz oder mehr, t/bergang -spannungen bis zu 15 k^T/ oder mehr werden benötigt, um die Polymer-Jenieht wirksam zu behandeln. Die Schicht wird mit Geschwindigkeiten von ' 150 m/min, oder mehr kontinuierlich durch den Zwischenraum geführt. Praktisch versucht man mit einer Energiedichte

2 in der G-rößenordnung von 10 Viatt. min pro m oder mehr eine gute Farbenadhäsion an der Oberfläche der Schicht zu erreichen. ~

Während man alle Bestandteile des Behandlunssystems von Schichten von Zeit zu Zeit überprüfte, -wurde der Hochspannungsgenerator allgemein nicht berücksichtigt. Die zur Zeit benutzten. Impuls- und Yfechs'elstromgeneratoren arbeiten un— ^: wirtschaftlich und leiden an vielen Mängeln. lieben der Einwirkung des Radioempfangs aufgrund der Abwesenheit von Radiofrequenzen in der Impulswelle hat der Impulsgenerator ein kleines Tastverhältnis. Er erzeugt außerdem übermäßige Spannungsspitzen, welche die Polymer-Schicht elektrisch beanspruchen, und die Ausgangsspannung ist für einen gegebenen Transformator stark begrenzt. Der V/echselspannungsgenerator andererseits ist kostspielig und unterliegt häufig mechanischen Störungen. Weiterhin ist seine sinusförmige Ausgangsspannung weit entfernt von der idealen Wellenform.

Durch die erfindungsgemäße Einrichtung zur Behandlung der Oberfläche von Polymer-Schichten mittels Hochspannungsgasentladung mit einem Festkörper-Hochspannungsgenerator, welche an einem Elektrodensystem in Schaltung mit einem Hochspannungsgenerator besteht, werden die Nachteile der bekannten Einrichtung dadurch vermieden, daß ein Hochspannungstransformator mit einer Hochspannungssekundärspule in Verbindung mit dem Elektrodensystem und einer Niederspannungsprimärwicklung mit Mittelabgriff geschaltet ist, dai eine Spannungsversorgungsanordnung mit dem Mittelabgriff des genannten Transformators

909886/1307

BAD ORIQCNAl

19272U

verbunden ist, welche in der Lage ist, in der Sekundärspule eine Ausgangsspannung von wenigstens etwa 2000 Volt zu induzieren. Die Einrichtung zur Behandlung von Oberflächenschichten umfaßt ferner ein Paar von leistungsthyristoren, dären Anoden jeweils mit den Endabgriffen der Primärspule des Transformators und deren Kathoden mit einer gemeinsamen Spannungsversorgungsrückführung verbunden sind, mindestens einen umschaltenden Kondensator, welcher die Anoden eines jeden Paares von Leistungsthyristoren verbindet, um jeweils den einen von zwei Thyristoren zu öffnen, wenn der andere geschlossen ist, sowie einen Zeitgeberkreis in Verbindung mit den Toren eines jeden Paarös von Thyristoren, welcher Λ Steuerimpulse von genügender Höhe liefert, um wechselweise einen von zwei Thyristoren umzuschalten, wobei die gelieferte Spannung wechselweise an die jeweilige Hälfte der Primärspule gelegt und dadurch am Ausgang der Sekundärspule eine Wechselspannung erzeugt wird, derön Frequenz mit der Arbeitsfrequenz des Zeitgeberkreises übereinstimmt.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der neuen Erfindung ergeben sich aus den beiliegenden Darstellungen von Ausführungsbeispielen sowie aus der folgenden Beschreibung.

Es zeigtt (

Fig. 1 ein Diagramm der beschriebenen Schaltung des Pestkörper-Hochspannungsgenerators der erfindungsgemäSen Einrichtung zur Behandlung von Oberflächenschichten,

Fig. 2 ein schematisches Diagramm des Abschnittes mit Transformator und umgeschaltetem Thyristor der erfindungsgemäßen Schaltung, welcher dazu dient, eine im wesentlichen rechteckwellenfcrsige Hochspannung am Ausgang des Festkörper-Hochspannungsgenerators

909886/1307

19272H

_ 4 generators der Erfindung zu erzeugen_t

Fig. 3 eine Wiedergabe der im wesentlichen rechteckförmigen Welle am Ausgang des Hochspannungsgenerators der Er-findung, wenn eine Gleichspannung als Versorgung be-

« nutzt wird,

Fig. 4 eine schematische Darstellung des funktioneilen Zusammenhanges des Hochspannungsgenerators mit einer Zelle zur Behandlung der Oberflächen von Polymer-Schichten mittels Hochspannungsgasentladung.

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Behandlung der Oberflächen von Polymer-Schichten oder dgl. mittels Hochspannungsgasentladung mit einem Festkörper-Hochspannungsgenerator als Hochspannungsversorgung. Der Festkörper- Spannungsgenerator hat drei Baugruppen: eine Spannungsversorgung, welche die endgültige Ausgangsspannung des Generators steuert-, einen Schaltkreis mit im wesentlichen rechteckwellenförmigem Hochspannungsausgang und einen Zeitgeber zur Steuerung der Frequenz des Ausgangskreises.

Obgleich die Spannungsversorgung sowohl eine Wechselstrom- als auch eine Gleichstromquelle sein kann, wird eine variable Gleichstromquelle bevorzugt, um zu gewährleisten, daß der wellenbildende Schaltkreis jederzeit eine konstante Spannung erhält, die beliebig einstellbar ist. Wie in *ig. 1 gezeigt, weist die geeignet variierbare Gleichstromquelle einen*Autotransformator 10 mit Wechselstromversorgung auf, dessen Ausgang mittels eines Vollwellengleichrichters 12 gleichgerichtet und mittels eines Kondensators 14 gefiltert wird, welcher .zwischen den Ausgängen des Gleichrichters liegt. Die Gleichstrom-Ausgangsspannung E_dc, die eine direkte Funktion der am Autotrans- "■ formator angelegten Spannung ist, wird dem Schaltkreis mit im wesäntlichen rechteckwellenförmigem Hochspannungsausgang zugeführt. Mehrphasige Gleichrichter oder ähnliche können eben-

909886/1307

19272U

falls verwendet werden, um regelbare Gleichstrom- Spannungen zu erzeugen.

Der Schaltkreis mit im wesentlichen rechteckwellenförmigem Hochspannungsausgang weist den Hochspannungstransformator 16 mit einer HochspannungsSekundärwicklung und einer Miederspannungs-Primärspule mit Mittelabgriff 18 auf, an den die Spannung E angelegt wird. Die Kathoden von wenigstens einem Paar von Leistungsthyristoren 20, 22 sind miteinander verbunden; die Anoden sind jeweils an die Endabgriffe 24-, 26 der Primärwicklung des Transformators 16 angeschlossen. Es ist bekannt, daß Thyristoren als Schalter für elektrische Leistung sehr geeignet sind. Diese Eigenschaft wird auch bei dem Festkörper-Hochspan- ™ nungsgenerator dieser Erfindung genutzt. Die bevorzugten Leistungsthyristoren sind siliziumgesteuerte Gleichrichter, doch läßt sich auch jede Festkörpereinrichtung oder eine Kombination von Einrichtungen mit den Eigenschaften eines Thyristoren oder Schalters verwenden. Wenigstens ein umschaltender Kondensator 28 liegt zwischen den Endabgriffen 24 und 26 der Primärspule des Transformators und demzufolge auch zwischen den Thyristoren 20 und 22. Der Kondensator 28 vertauscht die Thyristoren 20 und 22, indem er den einen in die geöffnete oder nichtleitende Stellung bringt, wenn der andere angesteuert ist.

Der Hochspannungstransformator 16 ist ein wichtiger Bestand- ä teil des Schaltkreises mit rechteckwellenförmigem Hochspannungsausgang. Er ist primärseitig mit Mittelabgriff 18 und rückführenden Endabgriffen 24, 26 versehen, während die Sekundärseite als Hochspannungswicklung ausgebildet ist. Sein Kern sollte bei den Betriebsfrequenzen und -spannungen nicht gesättigt sein; auch sollte der Transformator mit besonderen Rückführungsabgriffen 30 und 32 verwehen sein, die um etwa 10 bis 20$ jeder halben Primärwicklung vom Ende der Primärspule aus nach innen versetzt sind, um eine Rückführung für die Blindleistung des Transformators zu ermöglichen.

909886/13 07

19272U

In einem bevorzugten Schaltkreis sind mindestens zwei Dioden 34 und 36 an der kathodenseite mit den Rückführungsabgriffen 30 und 32 der Primärseite des Transformators 16 verbunden. Die Anoden der Dioden 34 und 36 sind gemeinsam mit der einen Seite eines Induktors 3β verbunden, dessen andere Seite mit den kathoden der beiden Thyristoren 20 und 22 verbunden ist. Normalerweise leitet ein Thyristor, insbesondere ein siliziumgesteuerter Gleichrichter in hohem Leitfähi^keitszustand, nachdem das Steuersignal abgeschaltet wurde, solange weiter, bis der Anodenstrom für eine Zeit unterbrochen oder abgeleitet wird, die für den Gleichrichter ausreicht, seinen vorherigen Sperrzustand wiederzugewinnen. Die Dioden 34 und dienen dazu, den negativen Impuls vom Transformator durch den Induktor 38 zu leiten. Hierdurch wird sichergestellt, daß der Thyristor sich mit wachsender Eathodenspannung abschaltet, und eine Schaltkreisblockierung verhindert.

Die Dioden 34 und 36 und der Induktor 38 erfüllen somit die "wichtige Aufgabe, die Rückführung für die Blindleistung herzustellen und diese Energie als positive kontrolle für die richtige Zündfolge der Thyristoren zu benutzen.

Die frequenz, mit der die Leistungsthyristoren angesteuert werden, wird durch eine Zeitgeber gesteuert, welcher einen typischen Multivibrator darstellt, am besten ein frei schwingender astabiler Festkörperoszillator oder ein astabiler Unijunktion-Oszillator, welcher Trigger-Impulse jeder gewünschten Frequenz erzeugt. In "Verbindung mit einem anderen Triggerkreis können auch mono- und bistabile Oszillatoren verwendet werden. Der Multivibrator 40 ist an das Tor des Thyristors 20 über den Kondensator 42 und den Widerstand ./ 44 angekoppelt. In gleicher Weise ist das Tor des Thyristors 22 über den kondensator 46 und den Widerstand 48 mit dem Multivibrator 40 verbunden. Die Funktionsweise des Abschnittes mit Transformator und umgeschaltetem Thyristor des Schaltkreises mit im wesentlichen rechteckwellenförmigem Hochspan- „ nungsausgang wird in Figur 2 dargestellt.

909886/1307

>> ■

Die Thyristoren 20 und 22 werden abwechselnd durch Hilfs— impulse (nicht dargestellt) angesteuert, welche an deren · _A ■ Tore durch einen Zeigeberkreis gelegt werden. Wenn der Thyristor 20 eingeschaltet oder geschlossen wird, wird der Thyristor 22 in ausgeschaltetem oder offenem Zustand gehalten. Der Strom fließt dann von der Versorgung durch die eine Seite der Primärwicklung, welche dem Thyristor 20 zugeordnet ist, und die Spannung E-, liegt an dieser Hälfte der Primärspule. Durch die Wirkungsweise des Transformators erscheint am Kondensator -28 eine Spannung von etwa 3Edc, während die negative Spannung an der Anode des Thyristors 20 auftritt. Diese Bedingungen herrschen während der Dauer eines jeden Arbeitszyklus des Thyristor 20. "

Wenn der Thyristor 22 geöffnet ist, tritt die umgekehrte Folge ein und die Spannung E, liegt an der anderen Hälfte· der Primärseite des Transformator und die Spannung an der Anodenklemme des Thyristors 22 fällt auf einen "Wert, welcher gleich dem Spannungsabfall des Thyristors 22 ist. Zugleich bewirkt die umschaltende Arbeitsweise des Kondensators 28, daß die Spannung an dem Thyristor 20 auf einen Wert von etwa -2E, fällt. Der Kondensator 28 hält somit eine Jperrvorspannung an dem Thyristor 20 aufrecht. Hierdurch wird der Thyristor 20 solange ausgeschaltet, dal4 er 7/ieder in den Sperrzustand gelangen kann. λ

Der nächste Ansteuerimpuls wird zu dem Thyristor 20 geführt und läßt den Schaltitreis zu seinem ursprünglichen Zustand zurückkehren; hierauf wird der J.yKlus wiederholt. Auf diese Weise fließt der ,Strom von der Versorgung abwechselnd durch die beiden Seiten der TransiOraator-irrimärspule.

Da die Richtungen des otromflusses durch die beiden Hälften der ii'imärwiüklung entgegengesetzt sind, wird eine wechselnde rechteckwellenförmige Ausgangsspannuae, wie in J^igur 3 gezeigt, in der Sekundärwicklung erzeugt und als Hochspannun^sausgang des ΛοJhsyannungsgenerutors zur Verfugung gestellt.

909886/1307

BAD ORIGINAL

19272U

Die Amplitude der rechteckwellenförmigen Ausgangsspannung beträgt etwa (N₂ZN₁) E_dc, wobei N₂ die Windungszahl auf der Sekundärseite und IL die Windungszahl jeder Hälfte der-Primärseite ist.

Die Form der Ausgangswelle der Sekundärseite des Transformators ist als eine exakte Rechteckwelle dargestellt, weicht praktisch aber hiervon ab.

Es werde nun ein Halbzyklus des Ausganges betrachtet. Während Zeitsteuerimpulse für den schnellen Spannungsanstieg und -abfall einer Rechteckwelle charakteristisch sind, wird im Gegensatz zu klassischen Schaltungen zur Erzeugung von Rechteckwellen nicht die Plateauform angesteuert, die jedoch teilweise durch die Art der Spannungsversorgung ausgeregelt wird. Im Fall der Wechselstrom-Spannungsversorgung teilt der Zeitgeberkreis die zugeführte Spannungswelle in eine Vielzahl von kleinsten Segmenten, von denen jedes die mittlere Höhe- der Ausgangsspannung regelt und die ein Plateau bilden, das eine Art Nachbildung dieses Teiles der zugeführten Spannungswelle ist. Da ein zerhackter Wechselstrom unregelmäßige Segmente liefert, ist die Wellenform entsprechend sehr unregelmäßig.

Andererseits erhält bei Gleichstromspannungsversorgung der Zeitgeber- oder Unterbrecherkreis eine konstante Spannung. Wie in -^igur 3 gezeigt, wird die Wellenamlitude daher im wesentlichen konstant sein und ein sehr flaches Plateau haben. Praktisch werden jedoch dem Plateau Oberschwingungen überlagert, welche z. B. bei der Benutzung des Festkörper-Hochbpannu.i.oagenerators als Spannungsversorgung für die,erfindungsgemäße Einrichtung zur Behandlung von Polymer-Schichten oder dgl. vorteilhaft verwendet werden können. Deswegen ist es nicht erforderlich, das Plateau zu glätten.

909886/1307

Unabhängig von der Spannungsversorgung jedoch trägt der Zeitgeberkreis des Festkörper-Hochspannungsgenerators dauernd zum charakteristisch schnellen Spannungsanstieg und -abfall der Rechteckwelle bei. Demzufolge wurde die Wellenform am Ausgang des erfindungsgemäßen Festkörper-Hochspannungsgenerators als "im wesentlichen rechteckförmig" bezeichnet.

Der Pestkörper-Hochspannungsgenerator ist wie erwähnt besonders für den G-ebrauch in .einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Behandlung von Polymer-Schichten oder dgl. geeignet. Figur 4 offenbart schematisch und beispielsweise seine Funktion in einer solchen erfindungsgemäßen Einrichtung. Die Einrichtung weist einen Hochspannungsgenerator 50, dessen Ausgang an die Arbeitszelle für die Schichtenbehandlung 52 gelegt wird. Die Arbeitszelle enthält die Behandlungselektrode 54» die normalerweise von der Erdungselektrode 56 durch einen Luftspalt 58, die Polymer-Schicht 60 und ein "Puffer^Dielektrikum 62 getrennt ist.

Um die Oberfläche einer Polymer-Schicht wirksam zu verändern oder zu behandeln, soll der Festkörper-Hochspannungsgenerator eine rasche Folge von Hochspannungsgasentladungen in dem Spalt erzeugen, wenn sich die Polymer-Schicht hindurch-bewegt. Die Bezeichnung "Hochspannungsgasentladung" bezieht sich in hiergebrauchtem Sinn, ,auf die Entladungserscheinung, die man während der Behandlung der Polymerschicht beobachtet. Obgleich im wesentlichen ein unterdrückter Bogen besteht, welcher die Eigenschaften eines Glimm- oder Coronaleuchtens und einer Bogenentladung besitzt, ist das deutlich sichtbare Anzeichen das Glimmen^ letzteres hat dazu geführt, die Erscheinung als "Glimmentladung"zu bezeichnen.

909886/1307

19272ΊΑ

- ίο -

Um die Hochspannungsgasentladung in dem Spalt 58 zu erzeugen, soll der Hochspannungsgenerator in der Lage sein, an einer scharfen Schneide als Elektrode mindestens 2000 YoIt Wechselstromspannung zu erzeugen. Handelsübliche Einheiten mit Elektroden von größerem Durchmesser erfordern Spannungen von etwa 7000 bis 15000 Volt Wechselstromspannung oder mehr. Dies bedeutet, daß bei einer G-leichspannungsversorgung von etwa 120 Volt Gleichstromspannung ein Transformator mit wenigstens 20, besser aber 70 oder mehr Windungen auf einer Hälfte der Primärseite erforderlich ist. Die Zahl der Sekundärwindungen kann jedoch offensichtlich in Abhängigkeit von der Höhe der gewählten Versorgungsspannung variieren. Der Festkörper- Hochspannungsgenerator sollte auch in der Lage sein, eine Leistung von etwa 2 bis 10 Watt pro cm der Elektrode 34 abzugeben, um die Oberfläche der Polymer-Schicht wirksam zu behandeln.

Da in Einrichtungen zur Behandlung von Polymer-Schichten Geschwindigkeiten der Schicht im Spalt von 30 bis 60 Meter pro Minute oder mehr auftreten, sollte der astabile Zeitgeberkreis vorzugsweise bei einer Frequenz von etwa 1000 bis 3000 Hz arbeiten, um die Entladungen in kurzen Abständen auf die .Polymer-Schicht einwirken zu lassen.

Da keine Notwendigkeit besteht, den Plateauschnitt der"im wesentlichen rechteckförmigen" Welle am Ausgang/£fgs Festkörper-Hochspannungsgenerators dieser Erfindung glätten, ist sie reich an Oberschwingungen und hat daher stark abgeleisteten Charakter, um den die Entladung erzeugenden Spannungsanstieg und-abfall der Rechteckwelle zu verstärken.

Da es auf die Spaltbreiten für die Arbeitsweise einer Ein-' richtung zur Behandlung von Polymer-Schichten oder dgl. nicht wesentlich ankommt, werden in dar Regel Spaltbreiten in der Größenordnung von 4 bis 5 mm verwendet; das kommt auch in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung in Betracht.

909886/1307

Zusätzlich zu einem wirksamen Arbeitszyklus besitzt der Pestkörper-Hochspannungsgenerator der erfindungsgemäßen . Einrichtung also mehrere Eigenschaften, welche bei den bisher existierenden fehlen.

Interferrenz mit Radiofrequenzen wird im wesentlichen ausgeschaltet, weil die Form der Grundwelle keine Radiofrequenzen enthält. Hierdurch wird die Benutzung von kostspieligen Abschirmungen vermieden und die Benutzung in Gebieten ermöglicht, in denen Bestimmungen die Benutzung anderör Generatoren verbieten.

Unbegrenzte Spannungsveränderung innerhalb des Arbeitsbereiches des ausgewählten variablen Transformators bietet einen weiteren Vorteil gegenüber existierenden Einheiten. Da der Zeitgeberkreis unabhängig von der Spannungsversorgungsquelle arbeitet, ist die Spannungsveränderung unabhängig von ihrer Frequenz und jede gewünschte Spannung kann bei jeder vorgewählten Arbeitsfrequenz des Zeitgeberkreises eingestellt werden.

Die Arbeitsweise der Erfindung soll im Folgenden anhand eines Anwendungsbeispiels noch näher erläutert werden.

Um die erfindungsgemäße Einrichtung zur Behandlung von Schichten mit Festkörper-Hochspannungsgenerator zu entwickeln, wurden Untersuchungen über die Leistungsfähigkeit einer mit variabler Gleichstrom-Spannung versorgten Einrichtung durchgeführt, die mit siliziumgesteuerten Gleichrichter-Thyristoren zur Betreibung einer doppelseitigen Einrichtung zur Behandlung von Schichten ausgestattet war. Die Einrichtung hatte vier etwa 96,5 cm (38 inches) breite Hochspannungselektroden und zwei Erdungselektroden. Ein Paar von parallelgeschalteten Hochspannungselektroden versorgten jeweils eine Erdungselektrode. Eine Polyäthylenschicht von etwa 0,025 mm (l mil) Stärke und etwa 97,8 cm (38,5 inches)

90 9886/1307

19272U

- 12 -

Breite wurde bei einer Geschwindigkeit von etwa 33,5 Meter (110 feet) pro Minute und etwa 45,8 Meter (150 feet) pro Minute behandelt. Des Maß der Behandlung, bestimmt durch 4ie Oberflächenspannung, wurde als funktion der Eingangsspannung ' des Hochspannun^sgenerators mit den folgenden Ergebnissen bestimmt:

SchJchtgeschwindigkeit ca. 30,5 m/min (100 feet/min)

Primäre
Gleichspannung
(Volt)

Sekundäre Wechselspannung (Volt)

7500 10000 12500

Gleichstrom (Amp)

6,5 10,0 11,5

Energie- Maß der leistung dichte Behandlung (Watt) (|att.min/(dyn/cm)

— m ) '

488
1000
1437

0,075

0,16

0,23

39 43· 45

Schichtgeschwindigkeit ca. 45,8 m/min (150 feet/min)

Primäre Sekundäre

Gleich- Wechsel- Gleich- Energie- Maß der

spannung spannung strom Leistung dichte Behandlung

(Volt)' (Volt) ' (Amp) (Watt) (Jatt.min/(dyn/cm)

11000

12

1350

ml)

0,14

41

Danach wurde eine Seite des Behandlungsgerätes angeklemmt, um bei einer Geschwindigkeit von etwa. 45,8 m/min (150 feet/min). das Maß der Behandlung einer Schichtseite allein feststellen zu können. Die Ergebnisse waren:

Primäre
Gleichspannung
(Volt)

Sekundäre Wechselspannung (Volt)

11700

Gleich- Energie- Maß der strom Leistung dichte Behandlung (Amp) (Watt) (Watt.min/(dyn/cm)

936

0,20

41

909886/1307

ORiGlNAL INSPECTED

19272U

Auch diese Ergebnisse zeigen, daß die Anlage eine wirtschaftlich günstige Behandlung in der Größenordnung von 39 dyn/cm gestattet. Hierbei ist die Behandlungsstärke in dyn/cm eine Funktion der Benetzungsspannung und wurde nach der amerikanischen Norm ASTM D - 2578 - 67 gemessen.

"⁵" ^v- 909886/1307

Claims (1)

19272U

- 14 Patentansprüche

1. J

Einrichtung zur Behandlung der Oberflächen von Polymer-Schichten mittels Hochspannungsgasentladung mit einem Festkörper-Hochspannungsp-enerator, welche aus einem Elektrodensystem besteht, dadurch gekennzeichnet, daP ein Hochspannungstransformator (16) mit einer Hochspannungssekundärspule in Verbindung mit dem Elektrodensystem (54, 56) und einer Niederspannungs-nrimärwicklung mit Mjttelabgriff (18) geschaltet ist, da ^ eine Spannungsversorgungsanordnung mit dem Mitteiahgriff (18) des genannten Transformators (16) verbunden ist, welche in der Lage ist, in der Sekundärspule eine Ausgangsspannung von wenigstens etwa 2000 Volt zu induzieren, weiterhin gekennzeichnet durch mindestens ein Paar von -Leistungsthyristoren, deren Anoden jeweils mit den Endabgriffen (24, 26) der Primärspule des Transformators (16) und deren Kathoden mit einer gemeinsamen Spannungsversorgungsrückführung verbunden sind, durch mindestens einen umschaltenden Kondensator (28), welcher die Anoden eines jeden Paares von Leistungsthyristoren (20,22) verbindet, um jeweils den einen von zwei Thyristoren zu öffnen, wenn der andere geschlossen ist, sowie durch einen Zeitgeberkreis (40) in Verbindung mit den '-l-'oren eines jeden Paares von Thyristoren, welcher Steuerimpulse von genügender Höhe liefert, um wechselweise einen von zwei Thyristoren (20, 2 2) umzu- schalten, wobei die gelieferte Spannung wechselweise an die jeweilige Hälfte der Primärspule eine Wechselhochspannung erzeugt wird, deren Frequenz mit der Arbeitsfrequenz des Zeitpeberkreises (40) übereinstimmt.

²· ι

Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Paar von Dioden (24,36) jeweils mit ihren Kathoden an der Primärsnule des Transformators innerhalb der beiden Endabgriffe (?4, 26) und mit ihren Anoden gemeinsam an mindestens einen Induktor (38) angeschlossen sind, welcher mit den Kathoden eines jeden Paares von Leistungsthyristoren „

909886/1307

.: ORIGINAL IHSPEGtED

■ . - 15 -

(20, 22) verbunden ist.

3. Einrichtung nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbekitefrequenz des Zeitgeberkreises zwischen 1000 und 3000 Hz liegt.

4» Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsversorgungseinrichtung eine variable GIeichetrom-SpannungsVersorgung ist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Pestkörper-Hochspannungsgenerator eine Ausgangsspannung zwischen 0 und ungefähr 15000 YoIt hat.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsthyristoren (20, 22) silfziumgesteuerte Gleichrichter sind.

7. Einrichtung zur Behandlung von Polymer-Schichten mittels einer Hochspannungsgasentladung, mit einem Festkörper-Hochsfpannungsgenerator, die aus einem Elektrodensystem in Schaltung mit dem Hochspannungsgenerator besteht, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hochspannungstransformator (16) mit .einer Hochspannungssekundärspule· in Verbindung mit einem Elektrodensystem (54, 56) und einer Niederspannungsprimärspule mit Mittelabgriff (18) geschaltet ist, daP eine variable Gleichptrom-Spannun^sversorgung mit dem Mittelabgriff (18) des Transformators (16) verbunden int, welche ausreicht, eine variable Sekundärs^annung des Transformators

• zwischen Ό und etwa 15000 Volt zu erzeugen, weiterhin gekennzeichnet durch mindestens ein Paar von leistungs- ■ thyristoren (?0, ?2), deren Anoden jeweils mit den Enäebgriffen (24, ?6^ der Primsrs^uIe des Transformatorπ 06) und deren -."t^.oden tiit einer gemeinsamen Spannungsversorgungcrückführung verbunden sind, durc¹: mindestens einen umschaltenden K^nder.fntor (28), welcher die -"-noden von jedem

909886/1307

BADORiQ)NAL.

19272U

leistungsthyristorenpaar (20, 22) verbindet, um den einen Thyristor zu öffnen, wenn der andere geschlossen ist, durch mindestens ein Paar von Dioden (34, 36), von denen jede mit , ihren Kathoden an ein Paar von Abgriffen (30, 32) abgeschlossen ist, welche symmetrisch innerhalb und etwa 10 bis ?.Q^a/° von den -^nd-en jeder Hälfte der Prinärspule des Transformators (16) entfernt liegen, wobei die ^Anoden der Dioden (34, 36) gemeinsam milliner Induktivität (38) verbunden sind, welche mit den Kathoden eines jeden Paares von Leistungsthyristoren (20, 22) verbunden ist, um während des Umschaltens eine positive Kathodenspannung zu erzeugen, sowie durch einen astabilen ^eitgeberkreis (40) in Verbindung mit den Toren eines jeden Paores von Leistungsthyristoren (20, 22), welcher Steuerimpulse von genügender Höhe liefert, um wechselweise die Glieder eines jeden Paaren vcn Thyristoren (20, 22) mit ■ einer Frequenz von etwa 1000 bis 3000 Hz umzuschalten, wobei die zugeführte Gleichstrom-Spannung wechselweise an die jeweilige Hälfte der PrimMrspule gelegt wird, wodurch ein im wesentlichen rechteckwellenförmiger Hochspannungsausgang in ' der Sekundärspule erzeugt wjrd, dernen absolute Amplitude durch die ^ngelo^te Gleichstrom-Sp^nnung geregelt wird.

909886/ 1307

Leerseite