DE2022902C3

DE2022902C3 - Verfahren und Vorrichtung zum elektrostatischen Anheften von dielektrischen Folien an in Bewegung befindliche geerdete Oberflächen

Info

Publication number: DE2022902C3
Application number: DE2022902A
Authority: DE
Inventors: William Edward Circleville Ohio Hawkins
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1969-05-12
Filing date: 1970-05-11
Publication date: 1986-03-27
Also published as: NL7006770A; GB1309664A; LU60896A1; CA935119A; BE750213A; FR2047669A5; DE2022902B2; DE2022902A1; NL168165C

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum elektrostatischen Anheften einer Folie aus dielektrischem Material an die Oberfläche eines sich mit Foliengeschwindigkeit bewegenden Trägers nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs!.

Bei der Herstellung und Behandlung von dielektrischen Folien muß man oft auf die Folie eine Kraft zur Einwirkung bringen, um sie mit Walzen oder Förderbändern in Berührung zu bringen oder zu halten. Zum Beispiel werden Folien gewöhnlich Beschichtungs- oder Reckvorgängen unterworfen, bei denen ein enger Kontakt mit Walzen wesentlich ist, die Anwendung herkömmlicher mechanischer Kräfte aber unerwünscht ist. Eine der am meisten angewandten Vorrichtungen zum Anheften von Folien ist dabei von der eingangs genannten Art, wie sie beispielsweise aus der DE-AS 12 54 856 bekannt ist, wobei als Elektrode eine Draht- oder Spitzenelektrode dienen kann. Bei gewissen, mit hoher Geschwindigkeit durchgeführten Arbeitsvorgängen ist aber diese bekannte elektrostatische Anheftvorrichtung nicht vollkommen zufriedenstellend.

Beim Vergießen von geschmolzenen, kristallisierbaren, thermoplastischen Folienbahnen ist es z. B. notwendig, §| die geschmolzene Bahn schnell unter ihre Einfriertemperatur zu kühlen, um die Kristallisation nach Möglichkeit

tjj 55 zu unterdrücken. Die stranggepreßte Bahn wird im allgemeinen gekühlt, indem das geschmolzene thermoplastics sehe Material auf einen sich mit Foliengeschwindigkeit bewegenden Träger gegossen wird, wobei man sich des »j'j elektrostatischen Anheftens bedient, um die Bahn in engen Kontakt mit der Kühlfläche zu bringen. Versuche, die |j Geschwindigkeit zu erhöhen, um wirksamer und wirtschaftlicher arbeiten zu können, haben zur Ausbildung von I·; Dickcnungleichmäßigkcitcn und regelmäßig wiederkehrenden Trübiingsmuslcr geführt, die in der Technik «Is y mi lalousictrübung bezeichnet werden,

Anscheinend führen Hie höheren Geschwindigkeiten zum Einschluß von Lull zwischen der Trägcrobcrflächc ; und der Folienbahn, woflu, ch die Kühlung behindert wird, weil die Wärmeübertragung zwischen Trägeroberfläche und Folienbahn vermindert wird. Man hat schon versucht, die durch Drahtelektroden oder Sonden erzeugte elektrostatische Kraft durch Steigerung der Spannung zu erhöhen; diese Versuche sind jedoch meist fehlgeschlagen, da eine erhöhte Spannung im allgemeinen zum elektrischen Durchschlagen zwischen der Elektrode und der Folienbahn führt, lange bevor eine wesentliche Erhöhung der Anheftkraft erzielt werden kann. Die '/:' Funkenbildung zwischen der Elektrode und der Oberfläche der Bahn oder anderen Teilen der Vorrichtung

unterbricht das elektrische Feld, welches für die Anheftkraft verantwortlich ist. Außerdem können durch die

Funken Sandlöcher in der frisch gegossenen, noch weichen Folienbahn entstehen, die dann beim Orientieren der Folie noch bedeutend vergrößert werden.

Daher war die auf elektrostatischem Wege erhältliche Anheftkraft bisher für das Arbeiten mit hohen Geichwindigkeiten nicht ausreichend.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine wesentlich höhere und gleichmäßigere Anheftkraft zu errei- :hen, um so die Arbeitsgeschwindigkeit bei der Herstellung von Folien steigern zu können.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst

Bevorzugte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 9.

In dem Feld zwischen der ersten und der zweiten Elektrode werden Ionen erzeugt, die sich dann auf der Folie im Bereich der Auflaufstelle der Folie auf den sich mit Foliengeschwindigkeit bewegenden Träger ablagern. Es hat sich Überraschenderveise gezeigt daß selbst dann eine erhöhte Anheftkraft erzielbar ist, wenn die Elektrode sich wesentlich weiter von der auflaufenden Folie entfernt befindet, als es bei den bisher bekannten elektrostatischen Anheftverfahren möglich war, bei denen das primäre elektrische Feld zwischen der Elektrode und dem geerdeten Träger erzeugt wird.

Die erste Elektrode kann aus jedem beliebigen metallischen Leiter hergestellt werden, der die nötige Festigkeit hat um den mechanischen Beanspruchungen zu widerstehen. Solche Stoffe sind z. B. getemperter Stahl, Wolfram, unter den Warenzeichen »Inconel« und »Monel« bekannte Nickel-Chrom-Legierungen bzw. Nickel-Kupfer-Legierungen, Kupfer, Messing und rostfreier Stahl. Die Ausbildung der ersten Elektrode kann ähnlich derjenigen der Elektroden sein, die auch bisher schon zum elektrostatischen Anheften verwendet worden sind und beispielsweise in der DE-AS 12 54 856 beschrieben sind. Zum elektrostatischen Anheften über die ganze Folienbreite hinweg ist ein dünner Draht von kreisförmigem Querschnitt besonders geeignet weil er infolge seiner minimalen Oberfläche zu einer hohen Ionenbildung führt Bei denjenigen Ausführungsformen der Erfindung, bei denen als erste Elektrode eine Messerschneide oder eine Anzahl von Spitzenelektroden verwendet werden, wie es in der DE-AS 12 54 856 beschrieben ist sollen die wirksame Elektrodenkante bzw. die wirksamen Elektrodenspitzen nicht auf die sich bewegende Oberfläche oder Kühlfläche gerichtet sein, wie es gemäß der DE-AS 12 54 856 erforderlich ist sondern auf die erfindungsgemäß verwendete zweite Elektrode.

Da gemäß der Erfindung das primäre elektrische Feld zur Erzeugung der das Anheften bewirkenden Ionen zwischen den beiden Elektroden erzeugt wird, ist es wesentlich, daß der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Elektrode kleiner ist als der Abstand zwischen der ersten Elektrode und dem sich mit Foliengeschwindigkeit bewegenden Träger. Abgesehen aber von diesem Erfordernis kann die Stellung der zweiten Elektrode erheblich variieren. Da aber die Stelle der lonenbildung wahrscheinlich an oder nahe der ersten Elektrode liegt, sollen die geradlinigen Wege zwischen der ersten Elektrode und dem Träger im wesentlichen unbehindert sein, insbesondere in bezug auf diejenigen Bereiche des Trägers, die vor der Auftreffstelle oder dem Bereich der maximalen Anheftkraft liegen. Im allgemeinen ist es zu bevorzugen, daß die zweite Elektrode sich ΛνβίίβΓ von der Folienbahn entfernt befindet als die erste Elektrode, um eine Störung der Ablagerung von Ionen auf der Folienbahn nach Möglichkeit zu vermeiden. Im Interesse der besten Ionenbildung sollte der Abstand zwischen der ersten ".nd der zweiten Elektrode weniger als etwa 25,4 mm betragen.

Die zweite Elektrode kann beispielsweise als Metallstab mit einem im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt gebildet sein. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird vorgeschlagen, daß die zweite Elektrode im Querschnitt bogenförmig ausgebildet ist daß sie mit ihrer konkaven Oberfläche dem Träger zugewandt und mindestens auf ihrer konkaven Oberfläche gegen die erste Elektrode durch eine Schicht aus dielektrischem Harz isoliert ist und daß die erste Elektrode innerhalb des von der zweiten Elektrode gebildeten Bogens angeordnet ist. Dabei darf die zweite Elektrode, die erste Elektrode aber nicht in einem solchen Ausmaß umgeben, daß sie einen wesentlichen Prozentsatz der geradlinigen Wege von der ersten Elektrode zu dem Träger schneidet

Die zweite Elektrode kann aus dem gleichen Werkstoff bestehen wie die erste Elektrode. Gemäß der Erfindung wird die zweite Elektrode als praktisch vollständig isoliert angesehen, wenn im wesentlichen alle geradlinigen Wege zwhchen der ersten und der zweiten Elektrode von dem Dielektrikum geschnitten werden. Die dielektrische Isolation der zweiten Elektrode verhindert die Entladung von Gasionen an der zweiten Elektrode und ermöglicht das Anlegen von außergewöhnlich hohen Spannungen an die erste Elektrode, ohne daß es zum Durchschlagen in dem Spalt zwischen den beiden Elektroden kommt

Dielektrische Werkstoffe, die zum Isolieren der zweiten Eisku ods verwendet werden können, sind Natur- und Kunstkautschuk sowie Harze, wie Polyimide, Fluorkohlenstoffharze, Harnstoff-Formaldehydharze, Phenol-Formaldehydharze, Polyamide und gegossene Epoxyharze. Polytetrafluorethylen eignet sich wegen seines, ausgezeichneten elektrischen Isoliervermögens und seiner Beständigkeit bei hohen Temperaturen besonders gut für diesen Anwendungszweck.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung leitet man einen Gasstrom derart gegen die beispielsweise aus einem thermoplastischen Kunststoff bestehende Folienbahn, daß er mindestens die erste Elektrode umgibt. Es wird angenommen, daß das Gas zu der Anheftkraft beiträgt, indem es den Strom erhöht, der in eo dem Draht ohne Funkenbildung erzeugt werden kann. Die Gase, die gemäß dieser Ausführungsforrii der Erfindung verwendet werden können, sollen aus demjenigen ausgewählt werden, in denen eine Drahtelektrodenstromstärke vor dem Durchschlagen, bestimmt nach dem Stromerzeugungstest von mindestens etwa 40 μΑ je Zentimeter Draht erzeugt werden kann.

Zur Durchführung des Stromerzeugungsiestes wird eine geschlossene Versuchskammer mit geradliniger Begrenzung aus einen; durchsichtigen dielektrischen Werkstoff, vorzugsweise einem unter dem Warenzeichen »Lucite« bekannten Acrylharz von 25,4 cm Breite, 35,5 cm Länge und 25,4 cm Höhe hergestellt. Auf dem Boden der Kammer wird eine Stahlplatte von 17,8 cm χ 33,0 cm auf dielektrischen Blöcten angeordnet. Die isolierte

Platte ist durch die Wand des Acrylharzkastens hindurch elektrisch mit einem Mikroamperemeter und von dem Mikroamperemeter aus mit der Erde verbunden. Ein 0,2 mm dicker und 22.9 cm langer runder Draht aus rostfreiem Stahl »302« wird in einer Entfernung von 6,35 ±0,40 mm über der Stahlplatte unter einer ausreichenden Spannung gehalten, um eine Ablenkung durch Spannungen, die beim Prüfverfahren angelegt werden, zu verhindern. Der Draht ist elektrisch mit der Außenseite der Versuchskammer verbinden. Die Oberfläche der Stahlplatte ist so von einem Polyamidharz abgedeckt, daß unter dem Draht ein 2,54 cm breiter und 17,8 cm langer Streifen frei bleibt, und die Abdeckung ist so angeordnet, daß die Längsachse des frei bleibenden Streifens die vertikale Ebene des Drahtes in einem Winkel von 90" schneidet. Um den schnellen und vollständigen Austausch der Atmosphäre in der Versuchskammer zu erleichtern, sind an gegenüberliegenden Ecken einer ίο Fläche der Versuchskammer Gaseinlässe und -auslasse angeordnet.

Zur Durchführung des Tests wird Luft mit einem Feuchtigkeitsgehalt von weniger als 5% fünf Minuten durch die Kammer geleitet. Dann wird das zu untersuchende Gas unter einem geringen Überdruck in die Kammer geleitet, um zu gewährleisten, daß sich in der Versuchskammer eine zusammenhängende Atmosphäre des betreffenden Gases befindet. Am Gasauslaß soll ein meßbarer Gasüberdruck herrschen, um sicherzustellen, daß ein Gasüberdruck in der Kammer aufrechterhalten wird. Man läßt das Prüfgas mindestens 5 Minuten durch die Kammer strömen, bevor man den Versuch fortsetzt.

Dann wird an den Draht eine Spannung angelegt und allmählich erhöht, bis man den ersten Ausschlag des

Mikroamperemeters beobachtet. Zu diesem Zeitpunkt wird die Spannung registriert und der Strom dann >>n»o-kp/^kAn Qjepe A^rUA**r**_v>A*re y/j»*jj zweimsi wiederholt A*üs den S^snnun^en bei denen die ersten Stromäblesungen an dem Mikroamperemeter beobachtet werden, wird der Mittelwert genommen, und dieser Mittelwert wird als »Spannung bei der Schwellenstromstärke« des betreffenden Gases bezeichnet.

Dann wird die Spannung erhöht, bis zwischen dem Draht und der frei liegenden Oberfläche der Stahlplatte ein Funke übergeht. Die niedrigste Spannung, bei der ein Funke beobachtet wird, wird registriert. Dieses Verfahren wird ebenfalls zweimal wiederholt, und der Mittelwert aus den drei Ablesungen wird als »Spannung beim Funkendurchschlag« bezeichnet.

Die an den Draht angelegte Spannung wird nun auf 0,1 kV unter der »Spannung beim Funkenschlag«

eingestellt und die dazugehörige, durch das Mikroamperemeter angezeigte Stromstärke registriert. Dann wird die Spannung noch zweimal in der gleichen Weise eingestellt, und as; den drei abgelesenen Stromstärken wird der Mittelwert genommen. Dieser Mittelwert wird als »Elektrodenstromstärke vor dem Durchschlagen« bezeichnet

Vorzugsweise beträgt der Unterschied zwischen der »Spannung bei der Schwellenstrorp.stärke« und der »Spannung beim Funkendurchschlag« für das betreffende Gas mindestens 2,0 kV, ebenfalls bestimmt nach dem Stromerzeugungstest. Dann braucht man die an die Anheftvorrichtung angelegte Spannung nicht so genau unter Kontrolle zu halten.

Typische Gase, in denen eine Drahtelektrodenstroms'.ärke vor dem Durchschlagen von mindestens 40 Mikroampere je cm Draht erzeugt werden kann, sind Stickstoff, Helium, Luft mit einem Feuchtigkeitsgehalt von weniger als etwa 5% (nachstehend als trockene Luft bezeichnet). Sauerstoff. Dichlortetrafluoräthan, Dichlorridfluormethan. Tetrachlorkohlenstoff in trockener Luft oder Stickstoff. Tetrachloräthandampf in Stickstoff und Acetondampf in Stickstoff. Die Dämpfe von Tetrachlorkohlenstoff, Tetrachloräthan und Aceton können erzeugt werden, indem man das Trägergas, z. B. trockene Luft oder Stickstoff, bei Raumtemperatur durch die betreffende Flüssigkeit hindurchperlen läßt, bis das Trägergas im wesentlichen mit dem Dampf gesättigt ist.

Bei denjenigen Ausführungsformen der Erfindung bei denen die zweite Elektrode als einfacher Stab ausgebildet ist, wird der Gasstrom zweckmäßig so gerichtet, daß er beide Elektroden schneidet. Bei denjenigen Ausführungsformen, bei denen die zweite Elektrode halbkreisförmig oder bogenförmig ausgebildet ist, lenkt man den Gasstrom am besten so. daß er sowohl die erste Elektrode als auch die isolierte Oberfläche der der ersten Elektrode gegenüberliegenden zweiten Elektrode umgibt.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist auf das Anheften beliebiger dielektrischer Folien anwendbar. Insbesondere eignet es sich für Folien aus organischen thermoplastischen Polymerisaten, z. B. Polyestern, wie Polyäthylenterephthalat. Polyolefinen wie Polyäthylen und Polypropylen, Polymerisaten und Mischpolymerisaten des so Vinylacetat, Polymerisaten und Mischpolymerisaten des Vinyldenchlorids, Polyimiden, Zelluloseestern und -äthern. Polymerisaten und Mischpolymerisaten des Styrols, Kautschukhydrochloriden und Polycarbonaten. Das Verfahren eignet sich insbesondere zum Kühlen von kristallinen Polymerisaten, insbesondere Polyäthylenterphthalaten. wobei der sich bewegende Träger von einer Kühlfläche gebildet ist. da die Verstreckung und die sich daraus ergebenden optischen Eigenschaften dieser Folien bei der durch das erfindungsgemäße Verfahren möglich gewordenen Anwendung hoher Verarbeitungsgeschwindigkeiten bedeutend verbessert werden.

Durch die Erfindung wird eine stärkere und wesentlich gleichmäßigere Anheftkraft erzielt, als sie nach den bisher bekannten Methoden des elektrostatischen Anheftens zur Verfugung stand. Die Ursache für die verbesserte Anheftung ist noch nicht vollständig aufgeklärt; es wird aber angenommen, daß sie in erster Linie eine Folge der Unabhängigkeit der Anheftvorrichtung von der geerdeten Walze, an die die thermoplastische Folie angeheftet wird, nun der Isolation der zweiten Elektrode ist. Durch die Erfindung wird selbst dann eine erhöhte Anheftkraft erzielt, wenn die Elektrode sich wesentlich weiter von der thermoplastischen Bahn entfernt befindet, als es bei den bisher bekannten elektrostatischen Anheftverfahren möglich war, bei denen das primäre elektrische Feld zwischen der Elektrode und einer geerdeten Walze erzeugt wird. Ferner ist das Verfahren weitgehend unabhängig von äußeren mechanischen Erschütterungen und führt daher zu einer gleichmäßigeren Erzeugung und Abscheidung von Gasionen auf der thermoplastischen Folie.

Die Erfindung wird anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. I bis4 schematische Darstellungen von Querschnitlsansichlcn von Anhcftvorrichlungcn in Verbindung

mil Strangpreß- und Kühlvorrichtungen.

F i g. 5 die Vorrichtung gemäß I' i g. J in nerspckiivischcr Ansicht,

Fig. 6 bis 8 graphische Darstellungen der Dickeschwankungen von nach dem beanspruchten Verfuhren hergestellten Foüen im Vergleich zu Folien, die nach bisher bekannten Verfahren elektrostatisch angeheftet werden, und ^r>

F i g. 9 und 10 schemaiische Querschnittsansichten von weiteren Anheftvorrichtungen.

Wie in Fig. 1 dargestellt ist, wird eine thermoplastische Bahn 10 aus einem Mund 11 einer Strangpresse auf eine -A:h drehende Kühlwalze 12 als Träger stranggepreßt. Eine erste Elektrode 13 und eine zweite Elektrode 14 befinden sich ungefähr über der Stelle 15, an welcher die Bahn 10 auf die Kühlwalze 12 auftrifft. Die erste Elektrode 13 ist mit einer Hochspannungsquelle 16 verbunden und die zweite Elektrode 14 durch einen Mantel 17 isoliert.

Nach einer bevorzugten Ausführungsfurm der Erfindung hat die zweite Elektrode einen gekrümmten Querschnitt und befindet sich in einem größeren Abstand von der Bahn als die erste Elektrode, während die erste Elektrode innerhalb des von der zweiten Elektrode gebildeten Bogens angeordnet ist. Diese besondere Ausführungsform erleichtert das Hinlenken der von dem elektrischen Feld gebildeten Ionen zur thermoplastischen is Bahn 10. Eine derartige Ausführungsform ist in F i g. 2 dargestellt, wo die bogenförmige zweite Elektrode 18 in der Nähe der ersten Elektrode 13 angeordnet und von derselben durch das dielektrische Isoliermaterial 19 isoliert ist. Infolge der halbkreisförmigen Ausbildung der zweiten Elektrode 18 benötigt man nur auf einer Seite derselben eine Isolierschicht, die alle geradlinigen Wege zwischen den beiden Elektronen schneidet.

Bei einer weiteren Ausführungsform, die in F i g. 4 dargestellt ist, ist ein Ende 20 der bogenförmigen Elektrode 32 nichtisoliert, und daher gibt es einen geradlinigen Weg zwischen der ersten Elektrode 13 und demjenigen Teil der zweiten Elektrode 32, der nicht von dem dielektrischen Werkstoff 33 abgeschirmt ist. Die Oberfläche solcher nichtisolierten Teile der zweiten Elektrode 32 soll möglichst klein sein, da die Gasionen, die sich an der ersten Elektrode 13 bilden, beim Kontakt mi; dem nichtisolierten Teil der zweiten Elektrode 32 entladen werden, statt ihre positive oder negative Ladung zu behalten und Ionen von gleichem Ladungssinn zur Folienbahn 10 hin abzustoßen, wo die gewünschte Anheftwirkung zustande kommt. Ein anderer Nachteil von nichtisolierten Abschnitten der zweiten Elektrode 32 ist die erhöhte Neigung zur Unterbrechung der Anheftkraft infolge von elektrischem Durchschlagen zwischen der ersten Elektrode 13 und den nichtisolierten Teilen der zweiten Elektrode 32. Diese Wirkung kann durch runde oder polierte Metalloberflächen auf allen etwaigen nichtisolierten Teilen der zweiten Elektrode 32 auf ein Minimum beschränkt werden, weil dadurch die Zahl der für die Fui '«nbildung zur Verfügung stehenden Stellen vermindert wird.

Die Lage irgendwelcher nichtisolierter Teile der zweiten Elektrode 32 ist insofern kritisch, als die Anheftkraft aufgehoben oder doch wesentlich vermindert wird, wenn der nichtisolierte Teil in bezug auf die erste Elektrode 13 entweder direkt gegenüber der Stelle, an der die Ablagerung von Ionen gewünscht wird, oder direkt zwischen der ersten Elektrode 13 und der lonenablas-Tungsstelle liegt.

Außer der höheren Anheftkraft durch Anlegung eines Potentials zwischen zwei Elektroden 13 und 14,18 bzw. 32 ergibt sich noch ein weiterer Vorteil aus der besonderen Lage der zweiten Elektrode 32. Es wurde nämlich gefunden, daß durch die Aufladung einer frisch stranggepreßten Foiienbahn 10 auf der Strecke vorn Mund 11 der Strangpresse zur Auftreffstelle 15 auf die Kühlwalze 12 die Anziehung der Bahn 10 an die Kühlwalze 12 in unregelmäßiger Weise erhöht wird, was zu einer verstärkten Schwankung des Auftreffpunktes 15 längs der -»ο Breite der Folie führt. Diese Schwankung im Auftreffpunkt 15 kann ihrerseits zum periodischen Einschluß von kleinen Luftblasen führen, wie er oft bei hohen Strangpreßgeschwindigkeiten beobachtet wird. Daher ist die zweite Elektrode 32 vorzugsweise so angeordnet, daß eine Aufladung der Folienbahn 10 vor der Auftreffstelle 15 auf die Kühlwalze 12 verhindert wird. Eine solche Lage ist in Fig.9 und 10 dargestellt, wo die zweiten Elektroden 14 bzw. 18 zusammen mit ihren Isolierschichten 17 bzw. 19 sich in solchen Stellungen befinden, daß sie einen wesentlichen Prozentsatz der geradlinigen Wege von der ersten Drahtelektrode 13 zur frisch stranggepreßten Folienbahn 10 schneiden; vorzugsweise beträgt dieser Prozentsatz mindestens etwa 50%. Diese Elektrodenstellung stört nicht die geradlinigen Wege von der ersten Elektrode 13 zur Kühlwalze 12, wobei die äußersten geradlinigen Wege /on den von der Drahtelektrode 13 her an die Kühlwalze 12 angelegten Tangenten begrenzt werden. . ^D°

Zwischen der zweiten Elektrode und der frisch stranggepreßten Bahn soll ein ausreichender Abstand eingehalten werden, damit die Bahn nicht infolge von aerodynamischen Wirkungen, die bei ihrer Bewegung auftreten, mit der zweiten Elektrode in Berührung kommt Ein auf mindestens etwa 3,2 mm eingestellter Spalt reicht im allgemeinen aus, um diese Berührung zu verhindern.

Die zweite Elektrode 14, 18, 32 und die Kühlwalze 12 sind im allgemeinen geerdet, um die erforderliche Potentialdifferenz zwischen dar ersten 13 und der zweiten Elektrode 14,18,32 zur Verfugung zu stellen und die Anziehung der sich bildenden Ionen durch die Kühlwalze 12 zu gewährleisten. Die Erdung kann direkt oder durch einen nominellen Widerstand, wie den Rahmen der jeweiligen Vorrichtung, bewerkstelligt werden.

Die mit der ersten Elektrode 13 verbundene Hochspannungsquelle 16 kann jede beliebige Stromquelle sein, die im allgemeinen für Pektroden zum elektrostatischen Anheften verwendet wird und eine Spannung von etwa 2 bis 30 kV sowie eine Stromstärke von etwa 1 bis 3000 Mikroampere liefert Im allgemeinen wird eine positive Gleichstromquelle bevorzugt .

In den F i g. 3 und 4 ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt bei welcher ein Gasstrom derart gegen die Folienbahn 10 geleitet werden kann, daß er mindestens die erste Elektrode umgibt. Ein von einem das Gas enthaltenden Zylinder 31 zugeführter Gasstrom 30 wird durch die zweite Elektrode 32 und den dielektrischen Isolator hindurchgeleitet entweicht längs der Oberfläche der isolierschicht 33 und strömt über die erste Elektrode J3 hinweg zu der Folienbahn hin.
Das Gas soll unter dem geringsten Druck zugeführt werden, der erforderlich ist um die Elektroden 13,

herum eine Gasatmosphäre aufrechtzuerhalten, da sehr hohe Gasdrücke unter Umständen zur Verzerrung der Folienbahn führen können.

Beispiel I

Ein Kontrollversuch wird durchgeführt, indem man eine Polyäthylenterephthalatfolie stranggepreßt, gemäß Beispiel 1 der US-Patentschrift 32 23 757 elektrostatisch an eine Kühlwalze anheftet und dann biaxial auf eine Dicke von et<"a 50,8 μ verstreckt. Die Dickeschwankungen der orientierten Folie in Querrichtung und in Maschinenrichiung sind als Kurven A bzw. A 'in F i g. 6 bzw. 7 aufgetragen.

ίο Das gleiche Verfahren wird mit dem Unterschied durchgeführt, daß die Polyäthylenterephthalatfolie mit Hilfe der in F i g. 4 dargestellten Vorrichtung elektrostatisch an die Kühlwalze angeheftet wird. Der Vorrichtung wird

Sauerstoff bei dem Mindestdruck zugeführt, der erforderlich ist, um einen zusammenhängenden Strom um die erste Elektrode herum aufrechtzuerhalten. Die erste Elektrode besteht aus einem Stahldraht mit einem Durchmesser von 152 μ. Die zweite Elektrode ist ebenfalls aus Stahl und befindet sich in einem Abstand von 15,2 mm von der ersten Elektrode. Die zweite Elektrode hat eine Isolierschicht aus Polytetrafluorethylen auf ihrer konkaven Oberfläche mit Ausnahme des in F i g. 4 dargestellten Endes 20. Die Dicke der Isolierschicht beträgt 254 μ. Die erste Elektrode befindet sich in einem Abstand von 19 mm von der Oberfläche der Kühlwalze. An die erste Elektrode wird eine positive Gleichstromspannung von 18 kV angelegt; die Stromstärke beträgt 2 Milliampere. Die Dickeschwankungen in Querrichtung und Maschinenrichtung sind als Kurven B bzw. ß'in F i g. 6 bzw. ■'■' 20 7 aufgetragen.

Bei den erfindungsgemäß angehefteten Folien macht sich eine deutliche Verbesserung in der Dickeschwankung sowohl in Querrichtung als auch in Maschinenrichtung bemerkbar.

ν Beispiel 2

"■; Man arbeitet nach Beispiel 1, wobei jedoch die Polyäthylenterephthalatfolie in solcher Dicke stranggepreßt

; wird, daß sie nach dem Orientieren eine Dicke von 36 μ hat. Die Dickeschwankungen in Querrichtung sind für

% diese Folie in Fig.8 als Kurve B"aufgetragen, während zum Vergleich die Dickeschwankungen einer gemäß

Ji der US-Patentschrift 32 23 757 hergestellten Folie als Kurve A"aufgetragen sind.

Beispiel 3

■ Polyäthylenterephthalatfolie wird stranggepreßt und nach dem Verfahren des Beispiels I der US-Patent-

\ schrift 32 23 757 elektrostatisch an eine Kühlwalze angeheftet. Die Breite der stranggepreßten Folie beträgt 1 m,

ί 35 ihre Dicke 190 μ. Dann wird die Folie biaxial orientiert, worauf sie eine Dicke von 19 μ aufweist. Die Höchstgeschwindigkeit der Folienherstellung, die zur Erzielung einer Folie von hohem Gütegrad innegehalten werden kann, wird mit R bezeichnet.

Das gleiche Verfahren wird mit der Anheftvorrichtung gemäß F i g. 3 durchgeführt. Die erste Elektrode ist ein Stahldraht mit einem Durchmesser von 152 μ, die zweite, bogenförmige Elektrode befindet sich in einem Abstand von 7,5 mm von der ersten Elektrode und ist von derselben durch eine 254 μ dicke Schicht aus Polytetrafluorethylen isoliert Die erste Elektrode steht in einem Abstand von 12,5 mm von der Kühlwa'ze. An die erste Elektrode wird eine positive Gleichstromspannung von 18 kV angelegt; die Stromstärke beträgt 2 Milliampere. Die Vorrichtung wird mit Sauerstoff bei dem Mindestdruck gespeist, der erforderlich ist, um einen kontinuierlichen Sauerstoffstrom aufrechtzuerhalten.
Die maximale Erzeugungsgeschwindigkeit beträgt in diesem Falle 1,60 R.

Beispiele 4bis 13

In den Beispielen 4 bis 13 wird Polyäthylenterephthalat aus der Schmelze mit konstanter Geschwindigkeit auf eine Kühlwalze stranggepreßt. Die Kühlwalze hat einen Durchmesser von 183 cm, und die stranggepreßte Folie ist 412 cm breit. Die Dicke der Folie auf der Kühlwalze variiert mit der Umlaufgeschwindigkeit der Kühlwalze.

Im Beispiel 4 befindet sich eine einzige, 0,2 mm dicke Drahtelektrode aus rostfreiem Stahl 0,95 cm über der Oberfläche der Kühlwalze in derjenigen Stellung, die die beste Anheftwirkung ergibt. An die Drahtelektrode wird ein positiver Gleichstrom mit der höchsten Spannung angelegt, die ohne Funkenbildung möglich ist, und die Geschwindigkeit der Kühlwalze wird auf den Höchstwert gesteigert der sich erreichen läßt, ohne daß »Anheftblasen« zwischen der Oberfläche der Kühlwalze und derjenigen der stranggepreßten Folienbahn auftreten. Die Ergebnisse dieses Kontrollversuchs sind die folgenden:

Beispiel 4

Gas Raumluft

Foliendicke, μ 188

Höchste Kühlwalzengeschwindigkeit, m/Min. 24,4

Spannung, kV 92

Stromstärke, μ A/cm Draht 12

In den Beispielen 5 bis 7 arbeitet man nach dem Verfahren des Beispiels 4 mit dem Unterschied, daö ni:in

instellc der blanken Drahtelektrode des Beispiels 4 die in F i g. 3 dargestellte Elektrodenvorrichtung verwendet. Jie Elektrodenvorrichtung befindet sich an der gleichen Stelle wie die blanke Elektrode, und an die Elektrode wird die gleiche Spannung angelegt. In den Beispielen 6 und 7 wird die Vorrichtung derartig mit Sauerstoff bzw. Stickstoff gespeist, daß die Drahtelektrodc praktisch vollständig von dem Gas umgeben ist. Diese Gase bewir- <en einen mäßigen Anstieg in der Menge der sicn bildenden Ionen, was zu einem periodischen Kraftanstieg über die Breite der Folie hinweg führt. Hieraus ergeben sich Schwankungen der Auftreffstelle, wodurch wiederum die Höchstgeschwindigkeit herabgesetzt wird, die ohne Bildung von Anheftblasen erreicht werden kann.

	Beispiel	6	7
	5	Sauerstoff	Stickstoff
Gas	Raumluft	152	152
Foliendicke, μ	152	32.0	32,0
Höchste Kühlwalzengeschwindigkeit, m/Min.	33,6	9,2	9,2
Spannung, kV	9,2	18	36
Stromstärke, μ A/cm Draht	15

In den Bereichen 8 bis iü arbeitet man gemäß den Beispielen 5 bis 7 mit dem Uiiierschieu, uäß die Spannung auf den Höchstwert erhöht wird, der ohne Funkenbildung erreichbar ist. Die erhöhte Spannung führt bei Verwendung von Sauerstoff und Stickstoff zu einer so starken Erhöhung der Ionenbildung, daß sich eine gleichmäßig erhöhte Anheftkraft an der Auftreffstelle ausbildet und die Höchstgeschwindigkeit, die ohne Bildung von Anheftblasen erreicht werden kann, erhöht wird.

	Beispiel	9	10
	8	Sauerstoff	Stickstoff
Gas	Raumluft	127	127
Foliendicke, μ	127	37,4	37,4
Höchste Kühlwalzengeschwindigkeit, m/Min.	36.1	10,3	11,3
Spannung, kV	10.5	38	32
Stromstärke, μ A/cm Draht	36

In den Beispielen 11 bis 13 arbeitet man gemäß den Beispielen 8 bis 10, mit dem Unterschied, daß die Stellung J5 der Anheftvorrichtung auf die günstigste Lage eingestellt wird, zum Unterschied von der Anordnung der

der Anheftvorrichtung auf die günstigste Lage eingestellt wird.
Vorrichtung an der Stelle der besten Leistung des blanken Drahtes.

Beispiel	12	13
Π	Sauerstoff	Stickstoff
Raumluft	120	120
120	49,0	49,0
46,0	10,9 40	10,7 32
10,1 28

Gas

Foliendicke, μ

Höchste Kühlwalzengeschwindigkeit, m/Min. 46,0 49,0 49,0

Spannung, kV Stromstärke, μ A/cm Draht

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum elektrostatischem Anheften einer Folie aus dielektrischem Material an die Oberfläche eines sich mit der Foliengeschwindigkeit bewegenden Trägers, in dem die Folie kurz vor dem Anlegen an die Oberfläche des Trägers durch ein elektrisches Feld geführt wird, das zwischen einer an eine Hochspannungs-' quelle angeschlossenen in Abstand zur Trägeroberfläche angeordneten Elektrode und dem geerdeten Träger gebildet ist, gekennzeichnet durch eine zweite EIektrode(14,18,32), die geerdet und gegenüber der ersten Elektrode (13) nahezu vollständig durch ein Dielekrikum (17, 19, 33) isoliert ist und derart angeordnet ist, daß der Abstand zwischen den beiden Elektroden (13 bzw. 14, 18, 32) geringer ist, als der ίο Abstand zwischen der ersten Elektrode (13) und der Trägeroberfläche (12).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der zweiten Elektrode (14, 18, 32) und der Trägeroberfläche (12) größer als der Abstand zwischen dieser und der ersten Elektrode (13) ist

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Elektrode (14) in Form eines sich im wesentlichen quer über die Breite der sicn bewegenden Oberfläche (12) erstreckenden Stabes ausgebildet ist

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Elektrode (18, 32) im Querschnitt bogenförmig ausgebildet ist, daß sie mit ihrer konkaven Oberfläche der Trägeroberfläche (12) zugewandt und mindestens auf ihrer konkaven Oberfläche gegen die erste Elektrode (13) durch das Dielektrikum (fev33) isoliert ist und daß die erste Elektrode (13) innerhalb des von der zweiten Elektrode (18,32) gebildeten Bogens angeordnet ist

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Elektrode die Form einer Messerschneide oder einer Mehrzahl von Spitzen hat, wobei die wirksamen Elektrodenkanten bzw. -spitzen zur zweiten Elektrode hin gerichtet sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet daß die zweite Elektrode (14,

18) so angeordnet ist daß si£ mindestens etwa 50% der geradlinigen Wege zwischen der ersten Elektrode (13) und der Folie (10) zwischen der Strangpreßöffnung und der Auftreffsteife (15) auf die Trägeroberfläche (12) schneidet

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich durch die zweite Elektrode (32) und das Dielektrikum (33) eine öffnung erstreckt und ein-; Einrichtung zur Zuleitung eines

Gasstrome'·· (30) durch die öffnung in der zweiten Elektrode (32) vorgesehen ist wobei der Gasstrom (30) auf die erste Elektrode (13) gerichtet ist

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gas eine Drahtelektrodenstromstärke vor dem Durchschlag, bes'-immt nach dem Stromerzeugungstest von mindestens etwa 40 μΑ pro cm Draht erzeugbar ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man als Gas Stickstoff, Sauerstoff, Helium, Tetrachlorkohlenstoff, Dichlordifluormethan.Tetrachloräthan und/oder Dichlortetrafluoräthan verwendet.