DE1964068A1 - Device for corona treatment of plastics - Google Patents
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Description
K 1937/öbm 4241 FP-Dr.Kn-df 18. Dezember 1969K 1937 / öbm 424 1 FP-Dr.Kn-df December 18, 1969
Beschreibung
zur Anmeldung vondescription
to register
KALLE AKTIENGESELLSCHAFT Wiesbaden-BiebriehKALLE AKTIENGESELLSCHAFT Wiesbaden-Biebrieh
für ein Patent auf for a patent on
Vorrichtung zur Koronabehandlung von KunststoffenDevice for corona treatment of plastics
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung sur Koranabehandlung von Kunststoffen mit verbesserter Leistung in bezug auf den Wirkstrom in den Entladungsatrecken. The present invention relates to a device for the Koranic treatment of plastics with improved performance with regard to the active current in the discharge areas.
Die Koronabehandlung von Kunststoffgebilden» insbesondere in Form von Filmen, gehört seit einigen Jahren zum Stand der Technik. Der Hauptzweck einer solchen Behandlung liegt " vor allem darin, den Kunststoffen besondere Oberflächeneigenschaften zu verleihen. So ist es beispielsweise aus der DT-AS 1 159 159 bekannt, Polyäthylenfolien dem Einfluß einer Korona auszusetzen, wodurch die Folie überhauptThe corona treatment of plastic structures »especially in the form of films has been state of the art for several years. The main purpose of such a treatment is "above all to give the plastics special surface properties. For example, it is known from DT-AS 1 159 159 to expose polyethylene films to the influence of a corona, which means that the film at all
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t/t /
1964Ü681964Ü68
K 1937/Gbm 4241 K 1937 / Gbm 424 1
PP-Dr.Kn-df 18.12.69 & PP-Dr.Kn-df 18.12.69 &
erst in vernünftiger Weise bedruckt werden kann, was insbesondere für Verpackungszwecke von Bedeutung ist.can only be printed in a sensible way, which in particular is important for packaging purposes.
Die für die Koronabehandlung verwendeten Geräte bestehen im Prinzip zumeist aus einem Generator zur Erzeugung einer Spannung geeigneter Frequenz, bevorzugt zwischen 1000 und 500 000 Hz, und einem Hochspannungstransformator, der die erzeugte Spannung auf eine geeignete Behandlungsspannung von etwa 6 bis 100 000 V transformiert. Weiterhin bestehen die bekannten Vorrichtungen aus einer Behandlungsstation, die wenigstens eine mit einem Dielektrikum versehene Elektrode, meist in Form einer Walze, sowie eine oder mehrere Gegenelektroden, meist in Form von langgestreckten, gegebenenfalls an der der Gegenelektrode zugewandten Seite gekrümmten Stäben, aufweist. Eine solche Anordnung stellt von der elektrischen Anordnung her gesehen einen Kondensator dar und somit ist der vom Generator und dem nachgeschalteten Transformator über die Elektrode fließende Strom zum großen Teil kapazitiver Verschiebungsstrom. Lediglich der in Wärme im Dielektrikum der Isolierschicht und der behandelten Folie umgesetzte Stromanteil ist wirksam und kann somit als reiner Wirkstrom angesprochen werden.The devices used for corona treatment consist in principle mostly of a generator for generating a voltage of suitable frequency, preferably between 1000 and 500,000 Hz, and a high-voltage transformer that transforms the generated voltage to a suitable treatment voltage of about 6 to 100,000 V. Furthermore, the known devices consist of a treatment station which has at least one electrode provided with a dielectric, usually in the form of a roller, and one or more counter-electrodes, mostly in the form of elongated rods, possibly curved on the side facing the counter-electrode. In terms of the electrical arrangement, such an arrangement represents a capacitor and thus the current flowing from the generator and the downstream transformer via the electrode is largely a capacitive displacement current. Only the current component converted into heat in the dielectric of the insulating layer and the treated film is effective and can therefore be addressed as a pure active current.
Den bekannten Vorrichtungen haftet der erhebliche NachteilThe known devices have a considerable disadvantage
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K 1937/Gbm 4241 PP-Dr.Kn-df 18.12.69 -9K 1937 / Gbm 424 1 PP-Dr.Kn-df 18.12.69 -9
an, daß diese in ihrer Leistungsgröße auf die volle Scheinleistung ausgelegt sein müssen. Folgende Formel ist hierfür maßgebend:indicates that they must be designed in their power size for the full apparent power. The following formula is decisive for this:
Ng = J Ni/ + Nn^ [VA]Ng = J Ni / + N n ^ [VA]
NS die Scheinleistung [VA] Nw die Wirkleistung [Watt] Ng die kapazitive Blindleistung [VAr] bedeuten. N S is the apparent power [VA] N w is the real power [watt] Ng is the capacitive reactive power [VAr].
Die für eine zu behandelnde Materialoberfläche zu errechnende Scheinleistung ist abhängig von der gewünschten Behandlungsintensität sowie der pro Zeiteinheit zu behandelnden Oberfläche.The apparent power to be calculated for a material surface to be treated depends on the desired treatment intensity as well as the surface to be treated per unit of time.
Da die in den Entladungsstrecken, d.h. Koronabehandlungszonen, zur Wirkung kommenden Scheinleistungen bis zu 40 kVA betragen können, müssen die heirfür notwendigen Generatoren auf diese Scheinleistung ausgelegt werden. Die Generatoren besitzen deshalb erhebliche Abmessungen und sind deswegen auch entsprechend kostspielig. Vor allem durch ihre Baugröße ergeben sich z.T. erhebliche Schwierigkeiten beim Einbau von Koronaanlagen in bereits vorhandene andere AnlagenSince the in the discharge paths, i.e. corona treatment zones, apparent powers of up to 40 kVA that take effect the generators required for this must be designed for this apparent power. The generators therefore have considerable dimensions and are therefore also correspondingly expensive. Mainly because of their size there are sometimes considerable difficulties when installing corona systems in other existing systems
109826/17U109826 / 17U
K 1937/Gbm 4241 PP-Dr.Kn-df 18.12.69 ·*K 1937 / Gbm 424 1 PP-Dr.Kn-df 18.12.69 *
neben der unwirtschaftlichen Leistungsnützung.in addition to the uneconomical use of services.
Es stellte sich somit die Aufgabe, eine Vorrichtung zu entwickeln, die die notwendige Blindleistung erzeugt, ohne daß der Generator damit belastet wird. Hierdurch kann die Baugröße des Generators und gegebenenfalls auch die des nachgeschalteten Transformators auf die erforderliche Wirkleistungshöhe beschränkt werden.The task was thus to develop a device that generates the necessary reactive power without that the generator is loaded with it. As a result, the size of the generator and possibly also the of the downstream transformer can be limited to the required active power level.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung zur Koronabehandlung von Gebilden aus Kunststoffen, insbesondere Folien, bestehend aus einem Generator zur Erzeugung einer Spannung geeigneter Frequenz, einem Hochspannungstransformator zur Erzeugung einer geeigneten Behandlungsspannung, einer mit einem Dielektrikum versehenen geerdeten Elektrode und wenigstens einer Gegenelektrode, die dadurch gekennzeichnet ist, daß eine Drosselspule mit veränderlicher Induktivität im Stromkreis angeordnet ist.According to the invention, the object is achieved by a device for the corona treatment of structures made of plastics, in particular foils, consisting of a generator for Generation of a voltage of suitable frequency, a high-voltage transformer to generate a suitable treatment voltage, a grounded electrode provided with a dielectric and at least one counter electrode, which is characterized in that a choke coil with variable inductance is arranged in the circuit.
Die Induktivität ist durch Änderung des Luftspaltes in weiten Grenzen variierbar. Der Abgleich der Induktivität ist sehr einfach und wird dadurch vorgenommen, daß der dem Hochspannungstransformator entnommene Strom bei konstant gehaltener Spannung durch Verstellung der InduktivitätThe inductance is determined by changing the air gap in can be varied over a wide range. The adjustment of the inductance is very simple and is carried out in that the dem Current drawn from high-voltage transformer while the voltage is kept constant by adjusting the inductance
109826/1744109826/1744
K 1957/Gbm 4241 PP-Dr.Kn-df 18.12.69 ψ K 1957 / Gbm 424 1 PP-Dr.Kn-df 18.12.69 ψ
auf ein Minimum gebracht wird. Die Drosselspule ist vorzugsweise in ihrer Leistung auf die Größe der maximalen Scheinleistung ausgelegt.is brought to a minimum. The choke coil is preferably to the size of the maximum in its performance Apparent power designed.
Für die Schaltung der Drosselspule im Stromkreis ergeben sich verschiedene Möglichkeiten. So kann die Drosselspule sowohl parallel als auch in Reihe mit der Entladungsstreeke geschaltet werden. In weiterer Ausführung der Vorrichtung ist die Drosselspule parallel oder in Reihe mit der Primärwicklung des Hochspannungstransformators geschaltet. Die bevorzugte Ausführung besteht Jedoch in der Schaltung der Drosselspule parallel zur Entladungsstrecke, da hierbei auch der Transformator kleiner gehalten werden kann.There are various possibilities for switching the choke coil in the circuit. So can the reactor can be connected both in parallel and in series with the discharge path. In another version of the device the choke coil is connected in parallel or in series with the primary winding of the high voltage transformer. the However, the preferred embodiment consists in the connection of the choke coil in parallel to the discharge path, as this is the case the transformer can also be kept smaller.
Wenn auch die Anordnungen sowohl in Bezug auf die Elektroden als auch die Gegenelektroden verschiedene Ausführungsformen zuläßt, so hat e3 sich in der Praxis gezeigt, daß die mit dem Dielektrikum versehene geerdete Elektrode bevorzugt eine Walze ist.Even if the arrangements both with regard to the electrodes and the counter-electrodes permit different embodiments, it has been shown in practice that the grounded electrode provided with the dielectric is preferably a roller.
Über die Elektroden einer Koronaentladungsstation fließen bei einer Spannung von 10 000 V, 0,6 Amp. bei einer Frequenz von 10 kHz. Die Scheinleistung beträgt in diesem Fall 0,6 Amp. · ίο QOOV * 6 000 VA. Da die Entladungsstation eine hohe Kapazität darstellt, ergibt sich ein cos*f von 109826/1744 A voltage of 10,000 V, 0.6 Amp. At a frequency of 10 kHz, flows through the electrodes of a corona discharge station. The apparent power in this case is 0.6 Amp. · Ίο QOOV * 6,000 VA. Since the discharge station has a high capacity, the result is a cos * f of 109826/1744
«AD ORIGINAL«AD ORIGINAL
K 1937/Qbm 4241 , PP-Dr.Kn-df 18.12.69K 1937 / Qbm 424 1 , PP-Dr.Kn-df 18.12.69
.ca. 0,1 kap. Das entspricht einer Wirkleistung von NW = NS ' cos<f s Otl ' ^ 00° = 6o° w und einer kapazitiven Blindleistung Ng=N3* sin*f = 6 000 · 0.995 = 5 970 VAr. Diese kapazitive Blindleistung wird erfindungsgemäß nicht durch den Generator aufgebracht, sondern durch eine Induktivität mit einer Scheinleistung von 6 000 VA. Die Induktivität wäre in diesem Fall bei einem kapazitiven Blindstrom von 0.597 Amp. und damit einem **> L= 10 000 : 0.597 = 16 auf L * 16 700 : 2 Tf · 10 000 a 0.266 Hy einzustellen. Der Generator kann dadurch anstatt auf 6 kVA auf nur 600 VA dimensioniert werden..approx. 0.1 cap. This corresponds to an active power of N W = N S ' cos < f s Otl ' ^ 00 ° = 6o ° w and a capacitive reactive power Ng = N 3 * sin * f = 6,000 · 0.995 = 5,970 VAr. According to the invention, this capacitive reactive power is not generated by the generator, but by an inductance with an apparent power of 6,000 VA. In this case, the inductance would have to be set to L * 16 700: 2 Tf · 10 000 a 0.266 Hy with a capacitive reactive current of 0.597 Amp. And thus a **> L = 10 000: 0.597 = 16. As a result, the generator can be dimensioned to only 600 VA instead of 6 kVA.
Die folgende Abbildung zeigt in schematischer Darstellung eine erfindungsgemäße Vorrichtung, ohne daß jedoch eine Beschränkung auf diese Ausführungsform besteht. Vom Netz N her wird der Generator 1 gespeist. Mit dem nachgeschalteten Hochspannungstransformator 2 wird die BehandlungsSpannung erzeugt. Die in ihrer Induktivität variable Drosselspule H ist parallel mit der Entladungsstrecke, die sich zwischen der Elektrode 5 und der Gegenelektrode, hier in Form einer Walze 6, befindet, geschaltet. Die Gegenelektrode ist mit einem Dielektrikum 7 versehen. Zur Messung der Stroraflüsse, insbesondere bei der Veränderung der Induktivität der Drosselspule 4, ist inThe following figure shows a schematic representation of a device according to the invention, without, however, being restricted to this embodiment. The generator 1 is fed from the network N. The treatment voltage is generated with the downstream high-voltage transformer 2. The inductance coil H, which is variable in its inductance, is connected in parallel with the discharge path, which is located between the electrode 5 and the counter-electrode, here in the form of a roller 6. The counter electrode is provided with a dielectric 7. To measure the current flows, in particular when changing the inductance of the choke coil 4, in
109826/ 1 7AA109826 / 17AA
K 1937/Gbm 4241 PP-Dr.Kn-df 18.12.69 *· K 1937 / Gbm 424 1 PP-Dr.Kn-df 18.12.69 *
die Stromkreise zwischen Drosselspule und Erde einerseits sowie Transformator und Erde andererseits ein Meßinstrument 3 geschaltet.the circuits between choke coil and earth on the one hand and transformer and earth on the other hand a measuring instrument 3 switched.
109826/1744109826/1744
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