DE2022913A1

DE2022913A1 - Verfahren zum elektrostatischen Anheften dielektrischer Folien an in Bewegung befindliche geerdete Oberflaechen

Info

Publication number: DE2022913A1
Application number: DE19702022913
Authority: DE
Inventors: Hawkins William Edward
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: 1970-11-19
Also published as: DE7017574U; GB1309449A; FR2042572A1; NL7006769A; CA922664A; JPS5028108B1; BE750215A; LU60895A1

Description

E*I. DU PONT DE NEMOURS AND COMPANY IQth and Market Streets, Wilmington, Delaware 19 898, V.StJL.

Verfahren zum elektrostatischen Anheften

dielektrischer Folien an in Bewegung befindliche

geerdete Oberflächen

Beim Giessen von geschmolzenen, kristallisierbaren thermoplastischen lOlienbahnen müssen diese schnell auf eine Temperatur unterhalb der Einfriertemperatur gekühlt werden, um die Kristallisation nach Möglichkeit zu unterdrücken.Es .wird nämlich angenommen, dass eine zu starke Kristallisation in der Bahn die Orientierung stört, wodurch in dem orientierten Erzeugnis Trübungsstellen und Dickenungleichmassigkeiten: entstehen. Im allgemeinen wird die stranggepresste Bahn gekühlt, indem das geschmolzene thermoplastische Material auf eine in Bewegung befindliche gekühlte Oberfläche gegossen wird. Versuche, dieses Verfahren im Interesse einer wirksameren und wirtschaftlichoren Arbeitsv/eise zu beschleunigen, haben zu unzulänglicher GlGichmäcsigkeit der Dicke und Breite und zur Ausbildung re-■ gelmäasig v/iederkehrender Trübungsmuster geführt, die in der Technik als JaIOUSietrübung bezeichnet werden-

Man hat schon verschiedene Methoden angewandt, um die mit den höheren Geschwindigkeiten zusammenhängenden Schwierigkeiten

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beim Kühlvorgang zu überwinden. Sine der erfolgreichsten Methoden ist das Anheften der geschmolzenen Bahn an die Kühloberfläche, indem man der Folie entweder über ihre ganze Breite hinweg oder mit Hilfe von Spitzensonden an den Folien-' rändern eine elektrostatische Ladung erteilt* Nun wird aber auch das elektrostatische Anheftverfahren bei höheren Giessgeschwindigkeiten in steigendem Masse unwirksamer, da eine gegebene elektrostatische Kraft in um so geringerem Masse imstande ist, die Folienbahn an die Kühloberfläche anzuheften, je höher die Geschwindigkeit ist, so dass eine Luftschicht zwischen der Bahn und der Oberfläche eingeschlossen -wird, wodurch wiederum die Geschwindigkeit des Wärmeüberganges herab-Q gesetzt wird. Ferner führen höhere.Geschwindigkeiten oft zur . Bildung von '-'Anheftblasen" an der Stelle, an der die Bahn auf die Kühlfläche auftrifft, und diese Blasen verursachen Gütefehler in der fertigen Folie.

Man hat bereits versucht, die durch eine Drahtelektrode oder durch Sonden erzeugte elektrostatische Kraft durch Steigerung der Spannung zu erhöhen. Diese Versuche sind aber meist erfolglos geblieben, weil die Erhöhung der Spannung im allgemeinen zum elektrischen Durchschlagen zwischen'der Elektrode und der Folienbahn führt, lange bevor der Folienbahn eine ausreichende Ladung erteilt werden kann, um eine wesentliche Erhöhung der Anheftkraft zu erzielen. Der Funkenubergang zwi- Φ sehen der Elektrode und der Oberfläche der Bann zerstört das elektrostatische Feld der Elektrode, welches für die Anheft-kraft verantwortlich ist. Ferner führt die Funkenbildung zur Ausbildung von Sandlöchern in der frisch gegossenen, noch wei chen Folienbahn, und diese Löcher vergrössern sich beim Orientieren der Folie noch erheblich.

Daher war die beim elektrostatischen Anheften bisher zur Verfügung stehende Anheftkraft nicht völlig zufriedens Seilend für diese und andere Anwendungszwecke, "bei denen eine hohe elektrostatische Kraft sura Anheften einer dielektrische.« Bahn oder

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Folie an eine in Bewegung "befindliche Oberfläche erforderlich ist.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbessern des Wirkungsgrades der elektrostatischen Anheftung, so dass die erzeugte Kraft sowohl für Strangpressvorgänge, die mit hoher Geschwindigkeit durchgeführt werden, als auch für andere Arten der Folienbehandlung ausreicht, bei denen eine hohe Anheftkraft erforderlich ist.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum elektrostatischen Anheften dielektrischer Folien an in Bewegung befindliche geerdete Oberflächen, bei dem die Folienoberfläche elektristatisch aufgeladen wird, indem die Folie nahe an mindestens einer Elektrode, aber ausser Kontakt mit derselben, vorbeigeleitet wird, welches darin besteht, dass r.an die Elektrode in einem Gas hält, in welchem eine Drahtelektrodenstrora-· stärke vor dem Durchschlagen von mindestens etwa 40 Mikroampere je cm Draht, bestimmt nach den Stromerzeugungstest, erzeugt werden kann.

Vorzugsweise beträgt der Unterschied zwischen der Spannung bei der Schwellenstromstärke und der Spannung beim runkendurchschlag mindestens etwa 2 kV, ebenfalls bestimmt nach der:. Stromerzeugungstest. · ·

Fig. 1 ist eine teilweise in Querschnitt ausgeführxe Seitenansicht einer Vorrichtung, mit der das Verfahren gemäss der Erfindung durchgeführt werden kann.

Fig. 2 zeigt eine Spitzensonde, die bei dem erfindungsgemässen Verfahren verwendet werden kai:r., im Schnitt.

7iß. 3 ist eine scher.atische !·-λve Teilung einer Vorrichtung zum Bestimmen der Wirkung des erfii.(:i^v-jsmü~sen Verfahrens.

Fig. 4 zei^x eine andere Vorrichtung sur r/urchi'ühr^r.,; :\i η crfindur.gsgemässen Verfahrens.

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Fig. 5 zeigt eine Vorrichtung zur Verwendung beim Stromerzeugungstest. -

Bei dein Verfahren gemäss der Erfindung kann das elektrostatische Anheften über die ganze Breite der Folie hinweg erfolgen oder mit Spitzensonden durchgeführt werden, die nur auf die Ränder der Folie gerichtet sind. In allgemeiner Hinsicht kann man mit der elektrischen Vorrichtung und dem Verfahren zum Erteilen der elektrostatischen Ladung gemäss den USA-Patent-,. Schriften 3 223 757 und 3 068 528 arbeiten.. Vorzugsweise wird der Anheftvorrichtung Gleichstrom zugeführt, und Gleichstrom von positivem Potential wird besonders bevorzugt.

Bei der Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens auf die Kühlung einer frisch stranggepressten thermoplastischen Folienbahn ist es wichtig, dass die elektrostatische -Ladung nahe bei der normalen Auftreffstelle der Bahn auf die Kühloberfläche zur Einwirkung gebracht wird." Wenn man die Elektroden zu Vielt entfernt von dieser normalen Auftreffstelle anordnet, wird entweder eine grosse Menge Luft zwischen der Folie und der Trommel eingeschlossen, oder es kommt zu einer weniger wirksamen Unterdrückung von Dickenschwankungen und Einschnürungen.

Als Gase kommen für das erfihdungsgemässe Verfahren diejenigen Gase in Betracht, in denen eine Drahtelektrodenstromstärke vor dem Durchschlagen von mindestens etwa 40 Mikroampere je cm Draht, bestimmt nach dem Stromerzeugungstest, erzeugt werden kann. . - .

Zur Durchführung des Stromerzeugungstests wird eine geschlossene Versuchskammer mit geradliniger Begrenzung aus einem durchsichtigen dielektrischen Werkstoff,<vorzugsweise Acrylharz ("Lucite") 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 cc χ 33,0 cm auf dielektrischen Blöcken angeordnet. Die isolierte Platte ist durch die Viand des Acrylharz-

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kastens 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 verbunden. Die Oberfläche der Stahlplatte ist so von einem Polyimidharz ("Kapton") 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 Fläche der Versuchskammer Graseinlässe und -auslasse angeordnet.

Zur Durchführung des Tests wird Luft mit einem Feuchtigkeitsgehalt von weniger als 5 ⁰A 5 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 Versuchskammqr eine zusammenhängende Atmosphäre des betreffenden Gases befindet. Am Gasauslass soll ein messbarer Gasüberdruck herrschen, um sicherzustellen, dass ein Gasüberdruck in der Kammer aufrechterhaltenwird. Man lässt das Prüfgas mindestens 5 Minuten durch die Kammer strömen, be- . vor 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 unterbrochen» Diese Arbeitsweise wird zwei^· mal wiederholt. Aus den Spannungen, bei denen die ersten Strojaablesungen an dem Mikroamperemeter beobachtet werden,-wird der Mittelwert genommen, und dieser !•littelwert wird als "Spannung

■ ■" _. 5 ._■■■■ '

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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-» halb der "Spannung beim Funkendurchschlag" eingestellt und die ^ dazugehörige, durch das Mikroamperemeter angezeigte Stromstärke registriert. Dann wird die Spannung noch zweimal in der gleichen Weise eingestellt, und aus den· drei abgelesenen Stromstärken wird der Mittelwert genommen. Dieser Mittelwert wird als "Elektrodenstromstärke vor dem Durchschlagen" bezeichnet.

Vorzugsweise soll der Unterschied zwischen der Spannung bei der Schwellenstromstärke und der Spannung beim Funkendurchschlag für das betreffende Gas mindestens 2,0 kV betragen. Dann braucht man die an die Anheftvorrichtung angelegte Spannung nicht so genau unter Kontrolle zu halten, um eine Funkenbildung zu verhindern. ν . ,

™ Typische Gase; in denen eine Drahtelektrodenstromstärke vor dem Durchschlagen von mindestens 40 Mikroampere "je -cm Draht erzeugt werden kann, sind Stickstoff, Helium, jSuft mit einem Feuchtigkeitsgehalt von weniger als etwa 5 ψ ('liachstehend als trockene luft bezeichnet), Sauerstoff, Dichlortetrafluoräthan, Dichlordifluormethan. Tetrachlorkohlenstoffdamjsf in trockener luft oder Stickstoff, Tetrachloräthandampf in |tiekstoff und Acetondampf in Stiokstoff. Die Dämpft von Tetr&chlorkoliien- · stoff, Tetrachp-oräthan und Aceton können erzeugt werden, indem man das Trägergas, z.B. trockene luft oder Stickstoff, bei_; Raumtemperatur durch die betreffende Flüssigkeit hindurphper-

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len lässt, bis das Trägergas im wesentlichen mit dem Dampf gesättigt ist.

Wenn die oben genannten Gase mit Hilfe des Stromerzeugungstests untersucht werden, weisen sie sämtlich Drahtelektrodenstromstärken vor dem Durchschlagen (C) von mindestens 40 Mikroampere auf. Die charakteristischen Eigenschaften, nänlich die Drahtelektrodenströmstärke vor dem Durchschlagen (C)/ die Spannung bei der Schwellenstronstärke (V^) und die Spannung beim Funkendurchschlag (V ^) sind für die Oben genannten Gase sowie für andere Gase, die für die Zwecke der Erfindung unbrauchbar sind, in der nachstehenden Tabelle zusammengestellt.

Gas

^Vt'

sb

kV C, μ A/cm Draht

Propan	7,0	6,4	7,0	ο
Argon	4,2	7,0	4,4	5,2
Honochlordifluormethan	18,4	9,6	19,8	10,0
CO₂	7,6	-9/9	9,6	20,8
feuchte LuftV^a'	6,0	Iß, 2	8,7	25,6
Propylalkoholdampf in Stickstoff	6,9	...18,4	10,3	29,2
Toluoldampf in Stickstoff Raumluft^)'	5,6	— f - 0098A7/1	9,2 a,6	32,0 37,6
Stickstoff ^	7,4	10,2	42,8
Helium	0,8	1,4	45,2
trockene Luft'-'	5,8	10,0	48,0
Acetondanpf in Stickstoff 7,0	12,6	92,0
Sauerstoff	10,2	94,4
Te tr-achloräthandaEpf in Stickstoff	11,3	98,8
Tetrachlorkohlenstoff- da:npf .in Stickstoff	15,8	192,0
Tetrachlorkohlenstoff- danrof in trockener Luft	14,5	231,2
Dichlordifluorinethan	32,3	360,8
Dichlortetrafluoräthan	³⁵'°^(ά)	62,8
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Αΐΐΐηerkunden zur Tabelle;

(^relative Feuchtigkeit über 95 #;
'^b'relative Feuchtigkeit etwa 40 bis 50 #; ^'relative Feuchtigkeit weniger als etwa 5 fii * 'obere'Stroragrenze.

Bei der Durchführung des erfindurigsgemässen Verfahrens soll das Gas die Elektrode im wesentlichen umgeben. Dies kann z.B. erreicht werden, indem man einen Strom* des betreffenden Ga3es so über die Elektrode leitet, dass diese von dem Gas eingehüllt wird. Um die Aufrechterhaltung der GasatmoSphäre um"'die Drahtelektrode herum bei minimalem Druck zu erleichtern, kann man die Elektrode teilweise mit einer Ummantelung aus dielektrischem Werkstoff umgeben, in der eine Atmosphäre^xdes Gases aufrechterhalten wird. Die' Ummantelung soll natürlich einen offenen Abschnitt haben, der so auf die frisch stranggepresste Folienbahn zu gerichtet ist, dass der Folienbahn von der Elektrode eine elektrostatische Ladung erteilt"werden kann, und eie soll die Draht- oder Spitzenelektrode nicht so vollständig umgeben, dass sich in der Ummantelung eine Raumladung von Ionen ausbildet. Zur v/eiteren Sicherung gegen die Ausbildung einer Raumladung in der Ummantelung oder der dielektrischen Gaszuführungsleitung soll die Ummantelung oder die Gaszuführungsleitung vorzugsweise geerdet sein. Da in einer offenen Ummantelung die Gasatmosphäre innerhalb derselben ständig zerstreut wird, muss das einhüllende Gas auch weiterhin ständig dem die Elektrode umgebenden Bereich zugeführt werden. Zweckmassig soll die Zuführungsgeschwindigkeit des Gases nur gerade, ausreichen, um rings um die Elektrode herum eine Atmosphäre aus den betreffenden Gas aufrechtzuerhalten. Sin Gasdruck, der den zur Aufrechterhaltung der G-asatmosphäre nötigen, bindestdruck übersteigt, führt nur zu einer schnelleren Zerstreuung der die Elektrode umgebenden Atmosphäre und zur Ausbildung eines ständigen Gasstromes in Richtung zur Polier.bahr, hin... "Es' wurde gefunden, ■ dass Gasdrücke, die den zum Einhüllen der

OiHMU 7 MB 2 0, ,

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Elektrode erforderlichen Druck übersteigen, kaum zu einer Verbesserung der elektrostatischen Anheftung über diejenige hinaus führen, die durch das anfängliche Spülen der Elektrode mit der Gasatmosphäre erzielt wird.. ■ _:_. .--'"

Fig. 1 ist eine teilweise im Querschnitt ausgeführte Ansichtvoneiner Vorrichtung, die im Sinne der Erfindung zum elektrostatischen Anheften einer Folienbahn über ihre ganze Breite hinweg verwendet werden kann. Eine langgestreckte, in Querrichtung verlaufende'Drahtelektrode 25 und eine dielektrische' Gaszuführungsleituiig 31 mit einer Schiitzöffhüng' 32 sind*so ~ angeordnet, dass die aus der Öffnung ausströmenden Gase den Draht umgeben. Die geschmolzene Folienbahn 33 wird aus dem Mund 30 der Strangpresse auf dieKühltrommel 29 ausgepresst und kommt mit der Trommel an der Auftreffstelle 27 in Berührung. Die über der Auftreffstelle angeordnete Elektrode, ist mit der Hochspannungsqueire 15 verbunden. Das aus dem Rohr ausströmende Gas wird mit ausreichendem Überdruck zugeführt, um den Draht ständig mit einer Atmosphäre des Gases zu umgeben. Im allgemeinen reicht eine Gasströmungsgeschwindigkeit aus dem Zuführungsrohr von weniger als 2832 1/Std. aus, um die Elektrode in einer Gasatmosphäre zu halten.

Fig. 2 zeigt eine Spitzehsonde, die bei dem ·Verfahren gemäss der Erfindung verwendetwerden kann. !Hier ist die Elektrode von einem Mantel 2t umgeben, der aus wärmebeständigem, dielektrischem, isolierendem Werkstoff besteht. Durch den An- * schlüus 22 ist die Elektrode an eine (nicht dargesteilte) Hochspannungsquelle angeschlossen, und Gas wird dem Mäntel, durch den Einlass 23 so zugeführt, dass es die Elektrodenspitze 24 umgibt.

Fig. 3 zeigt schematisch eine Vorrichtung zum Prüfen /der Adhäsionskraft der Anlieftvorrichtung, wobei die zu untersuchende Folie 10 von der Rolle 11 abgev/ickelt und von der Federwaage 13 über die polierte Oberfläche eines geerdeten Blöcke 12 aus

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rostfreiem Stahl gezogen wird. Die Federwaage zeigt die Adhäsionskraft an _t die sich aus den'der Folie von der Elelttr'öd'ä 14 erteilten elektrostatischen Ladungen ergibt. Γ ie' Slek'tro-* de 14 13t mit der Hochspannungsquelle 15 verbunden* I)ie iilelctrode ist von der in Fig. 2 dargestellten Art.'Ein über die Elektrode zur Folie hin strömender Gasstrom wird aus dein Gäszylinder 16 zugeführt," der mit einem Ventil und einem druckregler 17 ausgestattet ist und über den Strömungsmesser 18 durch den Schlauch* T^ätf* d^eli Elektrodenmäntel angeschlöäsiri ' ist.^IJiö' dei?'Elektrode zügbführte Spannung wird auf den Höchsten Wert eingestellt," der ohne 'Durchschlagen zwischen der Elektrode und der Folie möglich ist.

Bei der Durchführung der* Untersuchung wird die Folie durch die Federwaage von der Rolle" über den Block hinweg abgezogen, ohne dass Sas durch den Elektrodenmäiitei strömt. Bei der Zugbeanspruchung haftet die Folie zunächst an dem Block an und " gleitet dann über den Block hinweg. Mit der Federwaage wird die Kraft gemessen, die erforderlich ist, um die Folie "zum Gleiten zu bringen. Dann wird die Elektrode mit einer¹GaS-atmosphäre umgeben und die zur Überwindung des Änliäftins erforderliche Kraft wiederum bestimmt.

Fig. 4 zeigt eine bevorzugte Ausführungsformi bei der eine geerdete, isolierte, zweite Elektrode verv/endet wiM,- üji .die' Drahtelektrode mit Gas zu umgeben* In dieser Abbildung strömt der aus dem Zylinder 16 zugeführte Gasstrom 40- durch-äie'izfreite Elektrode 41 und einen dielektrischen Iäjolatör 42, so dass er die Drahtel&ktrode 25 im wesentlichen t

Fig. 5 zeigt eine Vorrichtung zum Prüfen vöfc &äsek''gemäss dem Stromerseugungs.test. Die aus durchsiehtigem di'elektrischein "■■■■ Werkstoff hergestellte Versuchskämmer 50 hat einen Gaseinlass 51 und einen Gasauslass 52 an gegenüberliegenden"Eöken einer ihrer Seitenv/ände. Auf dem Boden äev VersUöhskammer rübt auf den Blöcken 54 die Stahlplatte 53. Die StaElp'iätie isi" äurch

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don durch die Wand der Versuchskammer hindurchgeführten Draht 55 über das Hikroanjperemeter 56 geerdet. Die Stahlplatte ist so weit von dielektrischen Folien 57 abgedeckt, dass in der Hit,te der Platte ein nicht abgedeckter Spalt frei bleibt, über dem nicht abgedeckten Teil der Stahlplatte und senkrecht zur Längsachse desselben ist die Drahtelektrode 58 gespannt. Der Abstand von der Drahtqlektrode bis zur Oberfläche der Stahlplatte wird durch die Mess- und Einstellblöcke 59 konstant gehalten. Die Spannung des Drahtes wird durch die an die Stromquelle 61 angeschlossene Zugfeder 60 konstant gehalten.

Das Verfahren gemäsπ der Erfindung ist auf das Anheften beliebiger dielektrischer Folien anwendbar. Bevorzugte Folien sind diejenigen aus organischen thermoplastischen Polymerisaten, z.B. Polyestern, wie Polyethylenterephthalat, Polyolefinen, wie Polyäthylen und Polypropylen, Polymerisaten und Mischpolymerisaten des Vinylacetats, Polymerisaten und Ilischpolymerisaten des Yinylidenchlorids, Polyamiden, Celluloseestern und -äthern, Polymerisaten und Mischpolymerisaten des Styrole, Kautechukhydrochloriden und Polycarbonaten. Das Verfahren eignet sich besonders zuia Kühlen von kristallinen Polymerisaten, insbesondere Polyethylenterephthalat, weil die Verstreckung und die sich daraus ergebenden optischen Eigenschaften dieser Folien bei Anwendung hoher Geschwindigkeiten bedeutend verbessert werden.

Ferner lässt sich das erfindungsgenässe Verfahren auf die Behandlung anderer dielektrischer Folien anwenden, z.B. beim überziehen oder Bedrucken von Papier, Zellglas und würcehärtenden Harzen, wie Polyimidharzen ("Kapton").

Der Mechanismus, der für die durch das erfindungsgeiaässe Verfahren ercielte bedeutende Verbesserung verantwortlich ist, ist noch nicht restlot aufgeklärt. Bisher wurde angerxr/.rsen, dass die Erhöhung der Spannung an der Am;efteiektrode ::;; ei^02

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Erhöhung der Anheftkraft.führt. Jedoch zeigt eines der erfindungsgemäss bevorzugten Gase, nämlich Helium, eine vertiältnismässig niedrige "Spannung beim Funkendurehschlag"₀ Die Erfindung beruht auf der Peststellung der Bedeutung der Stromstärke, die an der Anheftdrahtelektrode erzeugt werden kann» Der genaue Zusammenhang zwischen einer hohen erzeugten Stromstärke und der erhöhten Anheftkraft ist jedoch in Anbetracht ■ der Unsicherheit hinsichtlich des Mechanismus, der sich beim elektrostatischen Anheften abspielt, schwer zu definieren. Jedenfalls bewirkt das Verfahren eine erhebliche und unerwartete Verbesserung in der Anheftkraft, was sich aus den folgenden Beispielen ergibt.

B'e i s ρ i e 1 e 1 bis 4

Eine 25,4 μ dicke Polyäthylenterephthalatfolie wird zur Untersuchung in der in Fig.. 3 dargestellten Vorrichtung unter Verwendung der in Fig. 2 dargestellten Spitzenelektrode eingesetzt. Die Elektrode befindet sich in einem Abstand" von 1,8 cm von der Folienoberfläche.

Die Stromsufuhr zur Elektrode wird in allen Fällen auf den höchsten Wert eingestellt, der ohne Funkenbildung erreichbar ist. Zum Umgeben der Elektrode werden die in der nachstehenden Tabelle aufgeführten Gase verwendet, 4ie mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 283 1/Std. zugeführt werden, um eine Atmosphäre des betreffenden Gases rings um die Elektrode herum aufrechtzuerhalten. In allen Fällen wird die Kraft, die erforderlich ist, um das Anhaften der Folie an dem Block zu überwinden, mit der Federwaage bestimmt. Die Ergebnisse v/erden mit denjenigen eines Versuchs verglichen, bei dem Raumluft, die mit der gleichen Geschwindigkeit zugeführt wird, die Elektrode umgibt. .

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Beispiel	Gas	Maximale Spannung ohne Funkenbil dung, kV	Zur Überwindung des Anhaftens erforderliehe Maximalkraft, g
1	Luft	14	246 ν
2	Helium	7,5 '	425
3	Sauerstoff	16	565
4	Stickstoff	16	453
		Be is ρ i e 1 5

Vergleichsbeispiel

Man arbeitet nach den Beispielen 1 bis 4, jedoch mit Konochlordifluoräthan als Gas. Dieses Gas hat eine Drahtelektrodenstrorastärke vor dem Durchschlagen von etwa 10 μ A/cm. Die maximale Spannung, die ohne Funkenbildung an die Vorrichtung angelegt werden kann, beträgt 15 kV und die maximale Kraft, um das Anhaften zu überwinden, 246 g. Hieraus ergibt sich, dass gegenüber Raumluft mit diesem Gas keine Verbesserung erzielt wird. ;

B e 1 spiele 6 bis 1 -j

In den Beispielen 6 bis 15 wird Polyäthylen terephthalate ausder Schmelze mit konstanter Geschwindigkeit auf eine Kühltrommel stranggepresst.-Die Kühltrommel hat einen Durchmesser von 183 cm, und die stranggepresste Folie ist 41,2 cm breit. Die Dicke der Folie auf der Kühltrommel variiert mit der Umlaufgeschwindigkeit der Trommel.

Im Beispiel 6 befindet sich eine einzige, 0,2 mm dicke Drahtelektrode aus rostfreiem Stahl 0,95 cm über der Oberfläche der Kühltrommel 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 Trommel wird auf den Höchstwert gesteigert, der 3ich erreichen lässt, ohne dass

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"Anheftblasen," zwischen der Oberfläche der Trommel und derjenigen der stranggepressten Folienbahn auftreten. Die. Ergebnisse dieses Kontrollversuchs sind die folgenden:

Beispiel 6 ■

Gas	•	m/Min,	Raumluft
Foliendicke, μ			188
Höchste Trommelgeschwindigkeit,	•	24,4
Spannung, kV	"9,2
Stromstärke, μ A/cm Draht	. 12

In den Beispielen 7 bis 9 arbeitet laan nach dem Verfahren des Beispiels 6 mit dem Unterschied, dass man anstelle der blanken Drahtelektrode des Beispiels 6 die in Fig« 4 dargestellte Elektrodenvorrichtung verwendet. Die Elelctro-denvo.rrichtung befindet sich an der gleichen Stelle wie,-die blanke Elektrode, und an die Elektrode wird die gleiche Spannung angelegt» In den Beispielen 8 und 9 wird die Vorrichtung derartig mit Sauerstoff bzw. Stickstoff gespeistj, dass die Drahtelektrode praktisch, vollständig von dem Gas umgeben ist» Diese Gase bewirken einen massigen Anstieg in der Menge der sich 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

Gas ' -

Foliendicke, μ

Höchste IroiBinelgeschwindigkeit, m/Hin.

Spannung, kV Stromstärke, μ A/cm Draht

Raumluft Sauerstoff Stickstoff 152 152 152

33,	2	32,	0	32	,0
9,		9,	2	9	,2
15	1-8		36

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-ORIGINAL.

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In den Beispielen 10 bis 12 arbeitet man gemäss den Beispielen 7 bis 9 mit dem Unterschied, dass 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

Gas
Foliendioke, μ

Höchste Trommelgesohwindigkeit, m/Min.

Spannung, kV Stromstärke, μ A/cm Draht

11

Raumluft Sauerstoff Stickstoff 127 127

36,1
10,5
36

37,4
10,8
38

37,4 11,3 32

In den Beispielen 13 bis 15 arbeitet man gemäss den Beispielen 10 bis 12 mit dem Unterschied, dass die Stellung der Anheftvorrichtung auf die günstigste Lage eingestellt wi&'S, zum Unterschied von der Anordnung der Vorrichtung an der Stelle der besten Leistung des blanken Drahtes.

Beispiel

Gas

Foliendicke, μ /,.:'.'·

Höchste Tromraelgeschwindigkeit, m/Min.

Spannung, kV Stromstärke, μ A/om Draht

13

14

15

Raumluft Sauerstoff Stickstoff 120 120

46,0
1OJ
28

49,0
10,9
40

49,0 10,7 32

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Claims

E.I. du Pont de Nemours 11. Mai I970

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Pat "e" η t a η s ρ r ü 0 h e

Verfahren zum elektrostatischen Anheften von dielektrischen Folien an in Bewegung befindliche geerdete Oberflächen, bei dem die Folienoberfläche elektrostatisch aufgeladen wird, indem die Folie nahe an mindestens einer Elekrtrode, Jedoch ausser Kontakt mit derselben, vorbeigeleitet wird, dadurch gekennzeichnet» dass man die Elektrode in einem Gas hält, in dem eine Drahtelektrodenstromstärke vor dem Durchschlagen von mindestens etwa 40 Mikroampereje cm Draht, bestimmt nach dem Stromerzeugungstest, erzeugt werden kann.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass* ein Gas verwendet wird, bei dem der· Unterschied zwischen der Spannung bei der Schwellenstromstärke und der Spannung beim Funkendurchschlag, bestimmt nach dem Stromerzeugungstest, mindestens etwa 2 kV beträgt,
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man als Gas Sauerstoff, Stickstoff, Helium, Dichlordifluormethan, Tetrachlorkohlenstoff und/oder Dichlortetrafluoräthan verwendet. . -
4. Verfahren nach Anspruch T bis 3, angewandt auf thermoplastische Polymerisatfolien.

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5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine frisch stranggepresste Folienband auf eine in Bewegung befindliche Kühlfläche geleitet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, angewandt auf Polyäthylenterephthalatfolien.
7· Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass man die Elektrostatische ladung über die ganze Breite der Folie hinweg zur Einwirkung bringt.
8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, -dass, man die elektrostatische Ladung an den Rändern der thermoplastischen Folie zur Einwirkung bringt. .
9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass man die Gasatmosphäre aufrechterhält, indem man eine geerdete Ummantelung oder ein geerdetes dielektrisches
Zuführungsrohr verwendet.

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