DE19744433A1 - Vorrichtung zur Erzeugung einer Migration auf einer Materialbahn - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Migration auf einer Materialbahn, vorzugsweise aus Papier und/oder aus Kunststoff, die auf eine auf ihrem Mantel mit einem Isolator, vorzugsweise einer Keramikschicht, beschichtete Migrationswalze aufläuft, wobei eine Vielzahl von mit hochgespannter Wechselspannung betreibbaren Korona-Elektroden zumindest sektorweise entlang dem Umschlingungsbereich der Materialbahn vorgesehen ist, um die Migration auf der Oberfläche der Materialbahn zu erzeugen.

Bei derartigen Vorrichtungen, die beispielsweise bei schnellaufenden Druckmaschinen mit mehreren Metern Arbeitsbreite zum Einsatz kommen, wird auf der Oberfläche der Materialbahn durch die Anordnung der mit hochgespannter Wechselspannung betreibbaren Korona-Elektroden eine Migration erzeugt.

Hierbei handelt es sich bei der Korona-Behandlung um einen temporären, etwa ein bis drei Tage dauernden Effekt, durch den eine gleichmäßige Energiespeicherung in der Materialbahn erzielt wird. Des weiteren stellt sich durch die Korona-Behandlung ein Reinigungseffekt ein, der beispielsweise den Glanz von Farben oder Lacken positiv beeinflußt. Ein zusätzlicher Effekt der elektrischen Korona-Behandlung ist darin zu sehen, daß bei sehr stark gleitenden Materialien und Hilfsstoffen, beispielsweise bei Kunststoffen und Farben, der Reibungskoeffizient günstig beeinflußt wird, was sich auf die Produktqualität, beispielsweise bei aufgerollten Materialien, durch kantengenaues Wickeln vorteilhaft auswirkt.

In Verbindung mit diesem erwünschten Korona-Effekt auf der Oberseite der Materialbahn kann jedoch bei den aus dem Stand der Technik bekannten gattungsgemäßen Vorrichtungen zusätzlich auf der der Migrationswalze zugewandten Unterseite der Materialbahn ebenfalls ein Korona-Effekt auftreten, der sich auf Betrieb und Funktion derartiger Vorrichtungen sowie auf die Eigenschaften der Materialbahn ausgesprochen nachteilig auswirkt.

Im Zusammenhang mit diesem unerwünschten, sogenannten rückseitigen Korona-Effekt kann es bei den aus dem Stand der Technik bekannten gattungsgemäßen Vorrichtungen des weiteren vorkommen, daß die Materialbahn ab einer von der Geometrie und dem spezifischen Bahnzug abhängigen kritischen Geschwindigkeit von der Migrationswalze abhebt und sich in Korrespondenz hierzu ein Luftspalt oder sogar ein Luftpolster zwischen der Materialbahn und der Migrationswalze bildet. Das Auftreten eines derartigen Luftspaltes bzw. Luftpolsters stellt bei den aus dem Stand der Technik bekannten gattungsgemäßen Vorrichtungen insofern ein gravierendes Problem dar, als die an der Unterseite der Materialbahn sowie an der Oberfläche der Migrationswalze haftenden Luftgrenzschichten in den von der Materialbahn umschlungenen Bereich der Migrationswalze gefördert werden und dort ein Luftpolster bilden.

Ausgehend von den vorstehend dargelegten Unzulänglichkeiten liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung bereitzustellen, bei der das Auftreten des rückseitigen Korona-Effekts zuverlässig und unabhängig von den Randbedingungen verhindert wird. Die Erfindung zielt in diesem Zusammenhang darauf ab, die Bildung eines Luftspaltes bzw. Luftpolsters zwischen der Materialbahn und der Migrationswalze zu verhindern, wobei die Materialbahn entlang dem gesamten Umschlingungsbereich straff und ohne Verwerfungen an der Migrationswalze anliegen soll.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gelöst, daß eine über mindestens einen Ohmschen Widerstand an eine hochgespannte Gleichspannungsquelle anschließbare Aufladeelektrode vorgesehen ist, wobei die Aufladung von der Aufladeelektrode auf die Materialbahn in Richtung auf eine Mantellinie der Migrationswalze erfolgt, auf welcher Mantellinie die Materialbahn auf die Migrationswalze aufläuft.

Durch das Aufladen der Materialbahn mittels der Aufladeelektrode wird auf für den Fachmann überraschende Weise verhindert, daß sich zwischen der Materialbahn und der Migrationswalze ein Luftspalt oder sogar ein Luftpolster bildet. Indem das Entstehen des rückseitigen Korona-Effekts mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 dargelegten Merkmalen sicher vermieden wird, ist ein enges und formschlüssiges Anhaften der Materialbahn an der Migrationswalze unter verschiedensten Betriebsbedingungen gewährleistet.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung liegt die Migrationswalze auf einem festen Potential, vorzugsweise auf
Erdpotential. Hierdurch können die nachteiligen Wirkungen einer rückseitigen Aufladung der Materialbahn zuverlässig beseitigt werden.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Vorrichtung weist die Aufladeelektrode mindestens zwei Einzelelektroden auf. Diese Einzelelektroden dienen dem Aufbringen elektrischer Oberflächenladungen auf das Materialband, wobei die Spitzen der Einzelelektrode zur elektrischen Entkoppelung über mindestens einen Ohmschen Widerstand an die hochgespannte Gleichspannungsquelle angeschlossen sind.

Hierbei kann es sich als vorteilhaft erweisen, daß die spitzen Enden der Einzelelektroden längs einer Geraden fluchten, die senkrecht zur Laufrichtung der Materialbahn und parallel zur Achse der Migrationswalze ist, und der Mantellinie, auf der die Materialbahn auf die Migrationswalze aufläuft, zugewandt sind. Indem die spitzen Enden längs der Geraden angeordnet sind, wobei sie in einem Elektrodenprofil eingegossen sein können, kann eine elektrische Aufladung des Materialbandes beispielsweise auch an schnellaufenden Druckmaschinen mit mehreren Metern Arbeitsbreite erreicht werden.

Besonders vorteilhafte Ergebnisse werden in diesem Zusammenhang erzielt, wenn die Einzelelektroden in einer Ebene liegen, die durch die Achse der Migrationswalze und durch die Mantellinie, auf der die Materialbahn auf die Migrationswalze aufläuft, definiert ist. Alternativ oder in Ergänzung hierzu kann es sich auch als zweckmäßig erweisen, die Einzelelektroden parallel zueinander anzuordnen.

Hinsichtlich der erzielten Aufladung sowie der praktischen konstruktiven Ausgestaltung der Vorrichtung erweist es sich als vorteilhaft, wenn die spitzen Enden der Einzelelektroden etwa 1 cm bis 5 cm, vorzugsweise etwa 2,2 cm, von der Migrationswalze beabstandet sind.

Gemäß einer zur Aufladeelektrode mit mindestens zwei Einzelelektroden alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Aufladeelektrode eine Aufladewalze auf, deren Achse parallel zur Achse der Migrationswalze ist. Es ist hierbei vorgesehen, daß durch die Aufladewalze ein Kontaktladungsübertrag auf die Materialbahn erfolgt, so daß letztere fest und ohne Verwerfungen an der Mantelfläche der Migrationswalze anhaftet. In der praktischen Ausgestaltung wird der Durchmesser der Aufladewalze hierbei kleiner als der Durchmesser der Migrationswalze sein.

Um eine ordnungsgemäße Funktion der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zu gewährleisten und störende elektrostatische Effekte zu eliminieren, ist die Haltevorrichtung für die Aufladeelektrode nach einer bevorzugten Ausführungsform elektrisch isoliert.

Will man die vorliegende Vorrichtung zur Erzeugung einer Migration auf einer Materialbahn in besonders erfinderischer Weise weiterbilden, so kann eine Entladeelektrode vorgesehen sein, wobei die Entladung von der Materialbahn auf die Entladeelektrode in Richtung von einer Mantellinie der Migrationswalze erfolgt, auf welcher Mantellinie sich die Materialbahn von der Migrationswalze ablöst. Hierdurch können störende Aufladungen durch den Trenneffekt zwischen Materialbahn und Migrationswalze auf zuverlässige Weise vermieden werden.

Weitere Ausgestaltungen, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 4 näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vor­ richtung gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Vor­ richtung gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel einer Vor­ richtung gemäß der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 4 ein viertes Ausführungsbeispiel einer Vor­ richtung gemäß der vorliegenden Erfindung.

Mit dem in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird auf der Materialbahn 10, die aus Papier oder aus Kunststoff besteht, eine Migration erzeugt. Bevor die Materialbahn 10 hierbei auf eine entsprechende Migrationswalze 20 aufläuft, wird sie durch Umlaufrollen 71 und 72 umgelenkt. Die Laufrichtung der Materialbahn 10 ist hierbei in Fig. 1 durch entsprechende Pfeile markiert.

Entlang dem Umschlingungsbereich der Materialbahn 10 sind bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel zwölf mit hochgespannter Wechselspannung betreibbare Korona-Elektroden 30 angeordnet, um die Migration auf der Oberfläche der Materialbahn 10 zu erzeugen. Diese zwölf Korona-Elektroden 30 sind hierbei in zwei Einheiten zu jeweils sechs Korona-Elektroden aufgeteilt. Zwar geht dies aus der Darstellung der Fig. 1 nicht hervor, jedoch versteht es sich von selbst, daß auch eine andere Aufteilung oder eine Anordnung der Korona-Elektroden 30 entlang dem gesamten Umschlingungsbereich der Materialbahn 10 möglich ist, wobei die konkrekte Ausführung von der jeweils zu erzielenden Migration abhängig ist.

Zur Aufladung der Oberfläche der Materialbahn 10 ist eine Aufladeelektrode 50 vorgesehen, die an eine hochgespannte Gleichspannungsquelle 40 angeschlossen ist. In diesem Zusammenhang hat es sich für die praktische Ausführung der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung als wichtig erwiesen, daß die Aufladung von der Aufladeelektrode 50 auf die Materialbahn 10 in Richtung auf eine Mantellinie 201 der Migrationswalze 20 erfolgt, auf welcher Mantellinie 201 die Materialbahn 10 auf die Migrationswalze 20 aufläuft.

Obwohl dies der Darstellung der Fig. 1 nicht explizit entnehmbar ist, sollte erwähnt werden, daß die Migrationswalze 20 mit einem als Keramikschicht ausgebildeten Isolator beschichtet ist. Die Migrationswalze 20 liegt hierbei auf einem festen Potential, beispielsweise auf Erdpotential.

Die Aufladeelektrode 50 weist eine Vielzahl von (in Fig. 1 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht explizit gezeigten) Einzelelektroden auf, deren spitze Enden längs einer Geraden fluchten, die senkrecht zur durch Pfeile markierten Laufrichtung der Materialbahn 10 und parallel zur Achse 202 der Migrationswalze 20 ist, und der Mantellinie 201, auf der die Materialbahn 10 auf die Migrationswalze 20 aufläuft, zugewandt sind. Die Einzelelektroden liegen hierbei in einer Ebene, die durch die Achse 202 der Migrationswalze 20 und durch die Mantellinie 201, auf der die Materialbahn 10 auf die Migrationswalze 20 aufläuft, definiert ist. In diesem Zusammenhang sind die spitzen Enden der parallel zueinander angeordneten Einzelelektroden etwa 2,2 cm von der Migrationswalze 20 entfernt.

Nachdem die Materialbahn 10 den Umschlingungsbereich der Migrationswalze 20 an einer Mantellinie 203, auf der sich die Materialbahn 10 von der Migrationswalze 20 ablöst, verlassen hat, wird die Materialbahn 10 durch zwei Umlaufrollen 73 und 74 umgelenkt.

Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Zur Vermeidung von Wiederholungen sei in bezug auf Fig. 2 auf die vorstehenden Erläuterungen zu Fig. 1 verwiesen, wobei sich Fig. 2 von der ersten Ausführungsform aus Fig. 1 im wesentlichen dadurch unterscheidet, daß in dem Bereich, in dem sich die Materialbahn 10 von der Migrationswalze 20 ablöst, eine Entladelektrode 60 vorgesehen ist.

Hierbei ist der Darstellung der Fig. 2 zu entnehmen, daß die Entladung von der Materialbahn 10 auf die Entladeelektrode 60 in Richtung von einer Mantellinie 203 der Migrationswalze 20 erfolgt, auf welcher Mantellinie 203 sich die Materialbahn 10 von der Migrationswalze 20 ablöst.

Fig. 3 zeigt eine dritte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung, die sich von Fig. 1 im wesentlichen dadurch unterscheidet, daß die Aufladeelektrode 50 nicht in Form von Einzelelektroden, sondern als Aufladewalze ausgebildet ist, deren Achse 502 parallel zur Achse 202 der Migrationswalze 20 ist.

Auch in diesem Fall erfolgt die Aufladung von der Aufladeelektrode 50 auf die Materialbahn 10 in Richtung auf die Mantellinie 201 der Migrationswalze 20, auf welcher Mantellinie 201 die Materialbahn 10 auf die Migrationswalze 20 aufläuft. Auch die Aufladewalze 50 ist an eine hochgespannte Gleichspannungsquelle 40 angeschlossen, wobei dies in der Praxis über einen oder mehrere Ohmsche Widerstände erfolgt.

Es sollte im Zusammenhang mit der Aufladewalze 50 hierbei nicht übersehen werden, daß die Aufladung im Falle des in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiels durch Kontaktladungsübertrag von der Aufladewalze 50 auf die Materialbahn 10 erfolgt. Hierbei ist der Durchmesser der Aufladewalze 50 kleiner als der Durchmesser der Migrationswalze 20.

Das in Fig. 4 dargestellte vierte Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist im Gegensatz zur Vorrichtung aus Fig. 3 im Bereich der Mantellinie 203, auf der sich die Materialbahn 10 von der Migrationswalze 20 ablöst, wiederum eine Entladeelektrode 60 auf, so daß eine Entladung von der Materialbahn 10 auf die Entladeelektrode 60 in Richtung von der Mantellinie 203 der Migrationswalze 20 erfolgt. Es sei hierbei auf die Erläuterungen zu Fig. 2 hingewiesen.

Gemäß einer in den Fig. 1 bis 4 nicht dargestellten Ausführungsform kann die Migrationswalze 20 im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch potentialfrei sein, indem sie gegenüber den weiteren Komponenten der Vorrichtung elektrisch isoliert ist. Des weiteren ist der Darstellung der Fig. 1 bis 4 nicht explizit entnehmbar, daß die (nicht gezeigte) Haltevorrichtung für die Aufladeelektrode 50 elektrisch isoliert ist.

Claims (13)

1. Vorrichtung zur Erzeugung einer Migration auf einer Materialbahn (10), vorzugsweise aus Papier und/oder aus Kunststoff, die auf eine auf ihrem Mantel mit einem Isolator, vorzugsweise einer Keramikschicht, beschichtete Migrationswalze (20) aufläuft, wobei eine Vielzahl von mit hochgespannter Wechselspannung betreibbaren Korona-Elektroden (30) zumindest sektorweise entlang dem Umschlingungsbereich der Materialbahn (10) vorgesehen ist, um die Migration auf der Oberfläche der Materialbahn (10) zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß eine über mindestens einen Ohmschen Widerstand an eine hochgespannte Gleichspannungsquelle (40) anschließbare Aufladeelektrode (50) vorgesehen ist, wobei die Aufladung von der Aufladeelektrode (50) auf die Materialbahn (10) in Richtung auf eine Mantellinie (201) der Migrationswalze (20) erfolgt, auf welcher Mantellinie (201) die Materialbahn (10) auf die Migrationswalze (20) aufläuft.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Migrationswalze (20) auf einem festen Potential, vorzugsweise auf Erdpotential, liegt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufladeelektrode (50) mindestens zwei Einzelelektroden aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die spitzen Enden der Einzelelektroden längs einer Geraden fluchten, die senkrecht zur Laufrichtung der Materialbahn (10) und parallel zur Achse (202) der Migrationswalze (20) ist, und der Mantellinie (201), auf der die Materialbahn (10) auf die Migrationswalze (20) aufläuft, zugewandt sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelelektroden in einer Ebene liegen, die durch die Achse (202) der Migrationswalze (20) und durch die Mantellinie (201), auf der die Materialbahn (10) auf die Migrationswalze (20) aufläuft, definiert ist.

6. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelelektroden parallel zueinander sind.

7. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die spitzen Enden der Einzelelektroden etwa 1 cm bis 5 cm, vorzugsweise etwa 2,2 cm, von der Migrationswalze (20) beabstandet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufladeelektrode (50) eine Aufladewalze aufweist, deren Achse (502) parallel zur Achse (202) der Migrationswalze (20) ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Aufladewalze ein Kontaktladungsübertrag auf die Materialbahn (10) erfolgt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Aufladewalze kleiner als der Durchmesser der Migrationswalze (20) ist.

11. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung für die Aufladeelektrode (50) elektrisch isoliert ist.

12. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Entladeelektrode (60) vorgesehen ist, wobei die Entladung von der Materialbahn (10) auf die Entladeelektrode (60) in Richtung von einer Mantellinie (203) der Migrationswalze (20) erfolgt, auf welcher Mantellinie (203) sich die Materialbahn (10) von der Migrationswalze (20) ablöst.

13. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Migrationswalze (20) potentialfrei ist, indem sie gegenüber den weiteren Komponenten der Vorrichtung elektrisch isoliert ist.