DE202010006266U1

DE202010006266U1 - Rotationskopf für eine Vorrichtung zur Coronabehandlung von Oberflächen

Info

Publication number: DE202010006266U1
Application number: DE201020006266
Authority: DE
Original assignee: Tantec Oberflachenbehandlung GmbH; TANTEC OBERFLAECHENBEHANDLUNG
Current assignee: TANTEC A/S, DK
Priority date: 2010-04-30
Filing date: 2010-04-30
Publication date: 2010-11-11
Anticipated expiration: 2020-05-01

Abstract

Rotationskopf für eine Vorrichtung zur Coronabehandlung eines Werkstücks, insbesondere einer Kunststoffbahn, der ein Grundelement (10) mit mindestens zwei hochspannungsbeaufschlagbaren Elektroden (12) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Elektroden (12, 12a, 12b, 12c) in Umfangsrichtung des Rotationskopfs (1) sowie in radialer Richtung zueinander versetzt angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Rotationskopf für eine Vorrichtung zur Coronabehandlung von Oberflächen, der einem Grundelement mit mindestens zwei hochspannungsbeaufschlagbare Elektroden aufweist, sowie eine derartige Vorrichtung.
Ein derartiger Rotationskopf für eine Vorrichtung zur Coronabehandlung von Oberflächen sowie eine Vorrichtung für eine derartige Behandlung sind bekannt. Hierbei wird ein zu behandelndes Werkstück, insbesondere aus Kunststoff, zwischen einer stationären Gegenelektrode und den rotierenden Elektroden des Rotationskopfs, die üblicherweise mit Keramikmaterial beschichtetet sind, hindurch geführt. Da an den Elektroden eine hochfrequente Hochspannung anliegt, erfolgt eine Coronaentladung durch das Kunststoffmaterial hindurch erfolgt. Eine solche Behandlung einer Kunststoffoberfläche ist oft erforderlich, da Kunststoffoberflächen im Normalzustand nicht mit Flüssigkeiten benetzbar sind, so dass ein Auftragen von Klebstoffen, Druckfarben oder dergleichen nicht oder nur unzureichend möglich ist. Durch die Coronabehandlung wird die Oberflächenstruktur des Kunststoffs so verändert, dass die Oberfläche mit Flüssigkeiten mit relativ großer Oberflächenspannung benetzbar wird.
Hierbei tritt aber das Problem, dass bei einer Oberflächenvorbehandlung mit dem bekannten Rotationskopf eine nur ungleichmäßige Beaufschlagung der Oberfläche der zwischen den einander gegenüberliegenden Elektroden der Vorrichtung hindurchgeführten Kunststoffbahn erfolgt, da durch die rotierenden Elektroden die Ränder der Kunststoffbahn ungleich stärker beaufschlagt werden als deren Mittelbereich. Um dieses Problem zu umgehen, wird bis jetzt derart vorgegangen, dass der Abstand der rotierenden Elektrode vom Rotationsmittelpunkt des Rotationskopfes viel größer als die Breite der zu behandelnden Kunststoffbahn gewählt wird. Dies bedingt aber in nachteiliger Art und Weise einen Rotationskopf mit einem entsprechend großen Durchmesser, also einem Durchmesser, der deutlich größer ist als die Breite der zu behandelnden Materialbahn. Ein derartiger Rotationskopf baut folglich voluminös.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Rotationskopf der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass eine gleichmäßigere Beaufschlagung des zu behandelnden Materials erzielt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Elektroden des Rotationskopfs in dessen Umfangsrichtung radial versetzt angeordnet sind.
Die erfindungsgemäße vorgesehene radiale Versetzung der Elektroden des Rotationskopfs besitzt nun den Vorteil, dass hierdurch eine gleichmäßigere Beauf schlagung des zu behandelnden Materials erzielt wird, da dadurch eine gleichmäßigere Verteilung der Coronaentladung über die gesamte Breite des zu behandelnden Materials erzielt wird: Im Gegensatz zu den bekannten Rotationsköpfen, die einen viel größeren Durchmesser als die Breite des zu behandelnden Materials aufweisen müssen, um eine hinreichend gleichmäßige Beaufschlagung des zu behandelnden Materials mit der Coronaentladung zu erreichen, ist es beim erfindungsgemäßen Rotationskopf nun nicht mehr erforderlich, diesen deutlich größer als die Breite der zu behandelnden Materialbahn auszubilden. Der erfindungsgemäße Rotationskopf baut somit deutlich kontakter als die bekannten Rotationsköpfe.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Elektroden paarweise symmetrisch zum Rotationsmittelpunkt des Rotationskopfes angeordnet sind. Eine derartige Maßnahme besitzt den Vorteil, dass hierdurch das Entstehen einer Unwucht vermieden wird.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Grundelement des Rotationskopfes zwei Halbbögen aufweist, auf denen die Elektroden angeordnet sind. Eine derartige Ausgestaltung besitzt den Vorteil, dass das Grundelement des Rotationskopfes relativ leicht baut, so dass der erfindungsgemäße Rotationskopf nur über eine geringe Rotationsmasse verfügt.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Grundelement des Rotationskopfs baumförmig ausgebildet ist. Eine derartige Maßnahme besitzt den Vorteil einer offenen, leichten Bauweise.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Grundelement des Rotationskopfs scheibenförmig ausgebildet ist. Eine derartige Ausgestaltung besitzt den Vorteil, dass das Grundelement des Rotationskopfs relativ einfach auszubilden ist.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind den Ausführungsbeispielen zu entnehmen, die im folgenden anhand der Figuren beschrieben werden. Es zeigen:
1: ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zusammen mit einem erfindungsgemäßen Rotationskopf,
2 und 3: ein erstes Ausführungsbeispiel eines Rotationskopfs,
4: ein zweites Ausführungsbeispiel eines Rotationskopfs, und
5: ein drittes Ausführungsbeispiels eines Rotationskopfs.
In 1 ist nun eine Vorrichtung zur Coronabehandlung, insbesondere zur Coronavorbehandlung, eines Werkstücks W, insbesondere einer Kunststoffbahn, dargestellt, welche – im hier gezeigten Fall – zwei Rotationsköpfe 1 aufweist, die anhand der 2 bis 5 noch näher beschrieben werden. Die beiden Rotationsköpfe werden jeweils von einer Antriebseinrichtung 2 rotierend angetrieben und mit einer hochfrequenten Wechselspannung beaufschlagt, die von einem Spannungsgenerator 3 erzeugt wird.
Unter den beiden Rotationsköpfen 1 ist eine Gegenelektrode 4 derart angeordnet, dass das zu behandelnde Werkstück zwischen den beiden Rotationsköpfen 1 und die Gegenelektrode 4 hindurchgeführt werden kann. Eine derartige Vorrichtung zur Coronabehandlung eines Werkstücks, insbesondere einer Kunststoffbahn, ist bekannt und muss daher nicht mehr näher beschrieben werden.
In den 2 und 3 ist nun ein erstes Ausführungsbeispiel des Rotationskopfs 1 dargestellt. Er weist ein Grundelement 10 auf, welches eine zentrale Öffnung 11 besitzt, in welcher eine Antriebswelle der dem Rotationskopf 1 zugeordneten Antriebseinrichtung 2 aufnehmbar ist, so dass hierdurch der Rotationskopf 1 in eine Drehbewegung um eine Rotationsachse M versetzbar ist. Wie nun am besten aus der 2 ersichtlich ist, weist der Rotationskopf 1 – im hier gezeigten Fall – zehn Elektroden 12 auf, welche über an und für sich bekannt und daher nicht mehr beschrieben Mittel mit der hochfrequenten Wechselspannung beaufschlagt werden. Die Elektroden 12 sind ebenfalls bekannt und müssen daher auch nicht mehr beschrieben werden.
Wesentlich ist nun, dass die einzelnen Elektroden 12 nicht – wie es bei bekannten Rotationsköpfen vorgesehen war – in radialer Richtung äquidistant zur Mittelachse M angeordnet sind, dass also sämtliche Elektroden den gleichen Abstand von der Mittelachse M des Rotationskopfs 1 aufweisen. Vielmehr ist beim beschriebenen Rotationskopf 1 vorgesehen, dass in Umfangsrichtung des Grundelements 10 des Rotationskopfs 1 angeordneten die einzelnen Elektroden 12 in radialer Richtung zueinander versetzt angeordnet sind. Hierbei wird bevorzugt, dass die Elektroden 12 paarweise symmetrisch zur Mittelachse M des Rotationskopfs 1 angeordnet sind. Dies besitzt den Vorteil, dass bei dem schnell rotierenden Rotationskopf 1 dem Auftreten einer Umwucht entgegen gewirkt wird.
Die Vorteile der vorstehend beschriebenen Anordnung der Elektroden 12 ergeben sich aus der nachstehend aufgeführten Funktionsweise des Rotationskopfs 1: Das Werkstück W wird – wie aus der 1 ersichtlich – zwischen dem Rotationskopf 1 und der Gegenelektrode 4 mit einer Vorschubgeschwindigkeit vorbeibewegt. Eine erste Elektrode 12a, welche vom Mittelpunkt M des Rotationskopfs 1 einen Abstand r₁ aufweist, überstreicht einen nahe an der Mitte der Werkstück W liegenden – gedachten – ersten Streifen nahezu orthogonal, so dass die vor der ersten Elektrode 12a erzeugte Coronaentladung diesen Mittelbereich des Werkstücks W nur während einer kurzen Zeitdauer beaufschlagt, die im wesentli chen durch die Breite dieses Streifens und der Rotationsgeschwindigkeit der Elektrode 12a gegeben ist. Die Zeit, welche nun die erste Elektrode 12a braucht, um einen gewissen Streifen der Werkstückbahn zu durchqueren, steigt nun von diesem inneren Streifen bis zu einem am Rand der Werkstückbahn W liegenden (gedachten) Streifen deutlich an, da die erste Elektrode 12a diesen äußeren Streifen nun nicht mehr – wie den inneren Streifen – im wesentlichen orthogonal überstreicht, sondern – vereinfacht gesprochen – im wesentlichen parallel zu der Richtung des Streifens geführt wird. Dies bringt mit sich, dass dieser äußere Streifen über einen viel längeren Zeitraum von der Coronaentladung beaufschlagt wird, als der nahe der Mitte der Werkstückbahn gelegene innere Streifen, so dass hierdurch eine unterschiedliche Beaufschlagung der Werkstückbahn W durch die erste Elektrode 12a gegeben ist.
Indem nun bei dem beschriebenen Rotationskopf 1 vorgesehen ist, dass die einzelnen Elektroden 12 nun nicht mehr – wie bei den bekannten Rotationsköpfen – in der gleichen radialen Entfernung von der Rotationsachse M des Rotationskopfs 1 angeordnet sind, sondern in unterschiedlichen Abständen, ist es nun durch eine entsprechende Auswahl der Abstände der einzelnen Elektroden 12 von der Rotationsachse M des Rotationskopfs 1 möglich, die Elektroden 12 derart anzuordnen, dass eine höhere Beaufschlagung eines gewissen Bereichs des Werkstücks W durch eine Elektrode durch eine geringere Beaufschlagung dieses Bereichs durch die anderen Elektroden bewirkt und derart eine gleichmäßigere Gesamtbeaufschlagung dieses Bereichs erzielt wird: Eine zweiten Elektrode 12b des Rotationskopfs 12, die von der Rotationsachse M des Rotationskopfs 1 einen Abstand r₂ aufweist, der kleiner als der Abstand r₁ der ersten Elektrode 12a der Rotationsachse M ist, rotiert nun aufgrund des geringen Abstandes zur Rotationsachse M des Rotationskopfs 1 mit einer geringeren Bahngeschwindigkeit als die erste Elektrode 12a, so dass sie eine längere Zeit benötigt, um den inneren Streifen zu durchlaufen. Die zweite Elektrode 12b beaufschlagt somit den inneren Streifen länger und somit stärker als die erste Elektrode 12a.
Einer dritten Elektrode 12c, die vom Rotationsmittelpunkt des Rotationskopfs 1 einen größeren Abstand r₃ aufweist als die ersten beiden Elektroden 12a, 12b, weist eine Bahngeschwindigkeit auf, die deutlich größer ist als diejenigen der ersten beiden Elektroden, so dass sie zur Durchquerung des inneren Streifens eine viel geringere Zeit benötigt als die Elektroden 12a und 12b. Die Beaufschlagung des inneren Streifens ist also deutlich geringer als diejenigen, welche von den Elektroden 12a, 12b bewirkt wird.
Durch eine entsprechende Auswahl der Abstände r₁, r₂, r₃ der Elektroden 12 von der Rotationsachse M des Rotationskopfs 1 kann somit in vorteilhafter Art und Weise eine gleichmäßigere Beaufschlagung der Werkstückbahn W erzielt werden, als dies bei radial äquidistant angeordneten Elektroden der Fall ist. Ein weiterer Vorteil einer derartigen Anordnung ist, dass man dann nicht mehr gezwungen ist, den Durchmesser des Rotationskopfs 1 deutlich größer als die Breite der Werkstückbahn zu wählen, um damit eine gleichmäßigere Beaufschlagung derselben zu erzielen.
Bei dem in 2 und 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass das Grundelement 10 aus zwei Halbbögen 10a, 10b besteht, an denen jeweils die Elektroden 12 angeordnet sind. Eine derartige Gestaltung besitzt den Vorteil, dass ein derartiges Grundelement 10 leicht aus einer runden Platte, insbesondere einer Metallplatte hergestellt werden kann, indem, insbesondere aus Gründen der Gewichtsersparnis, diejenigen Bereiche der runden Metallplatte, die nicht zur Anbringung von Elektroden 12 benötigt werden, herausgetrennt werden.
Ein derartiger Aufbau ist aber nicht zwingend erforderlich, wie das in 4 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel zeigt. Das Grundelement 10 ist hierbei baumförmig ausgestaltet, wobei die einzelnen Elektroden auf radialen Streben 22 angeordnet sind.
Die 5 zeigt nun ein drittes Ausführungsbeispiel eines Rotationskopfs 1, bei dem das Grundelement 10 als eine Vollscheibe ausgebildet ist, an welcher die Elektroden 12 wie vorstehend beschrieben angeordnet sind.
Zusammenfassend ist festzuhalten, dass die beschriebenen Maßnahmen einen Rotationskopf 1 für eine Vorrichtung zur Coronabehandlung, insbesondere zur Coronavorbehandlung, eines Werkstücks geschaffen wird, welcher sich dadurch auszeichnet, dass durch die nicht-äquidistante Anordnung die einzelnen Elektroden 12 zur Rotationsachse M des Rotationskopfs 1 eine gleichmäßigere Beaufschlagung des zu behandelnden Werkstücks W mit der von den Elektroden 12 erzeugten Coronaentladung und somit ein gleichmäßigeres Behandlungsergebnis gegeben ist. Die beschriebenen Maßnahmen bewirken des weiteren, dass es beim Rotationskopf 1 in vorteilhafter Art und Weise nicht mehr nötig ist, dessen Durchmesser – wie es bei den bekannten Rotationsköpfen war – größer als die Breite der zu behandelnden Materialbahn auszubilden, so dass der beschriebene Rotationskopf 1 kompakt baut.

Claims

Rotationskopf für eine Vorrichtung zur Coronabehandlung eines Werkstücks, insbesondere einer Kunststoffbahn, der ein Grundelement (10) mit mindestens zwei hochspannungsbeaufschlagbaren Elektroden (12) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Elektroden (12, 12a, 12b, 12c) in Umfangsrichtung des Rotationskopfs (1) sowie in radialer Richtung zueinander versetzt angeordnet sind.
Rotationskopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (12) paarweise symmetrisch zu einer Rotationsachse (M) des Rotationskopf (1) angeordnet sind.
Rotationskopf nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundelement (20) des Rotationskopfs (1) zwei Halbbögen (10a, 10b) aufweist, an denen die Elektroden (12) angeordnet sind.
Rotationskopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundelement (10) des Rotationskopfs (1) baumförmig ausgebildet ist.
Rotationskopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das baumförmig ausgebildete Grundelement (10) eine Anzahl von Streben (22) aufweist, auf denen die Elektroden (12) angeordnet sind.
Rotationskopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundelement (10) des Rotationskopfs (1) scheibenförmig ausgebildet ist.
Vorrichtung zur Coronabehandlung eines Werkstücks, die zur Erzeugung von Coronaentladungen mindestens einen Rotationskopf (1) mit mindestens zwei Elektroden (12) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der oder mindestens einer der Rotationsköpfe (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 ausgebildet ist.