DE2044828A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Ent ladung von Materialbahnen - Google Patents

Description

K 1972/Gbm W¹ FP-Dr.Kn-df H. Sept. 1970

Beschreibung zur Anmeldung der g

KALLE AKTIENGESELLSCHAFT Wiesbaden-Biebrich

für ein Patent auf

Verfahren und Vorrichtung zur Entladung von Materialbahnen

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung sum homogenen und vollständigen Entladen von statische Ladung tragenden Oberflächen von bewegten Materialbahnen, vorzugsweise Kunststoffbahnen, unter Verwendung von ™ Ladungsträgern. Unter Ladungsträgern sollen im folgenden Gasionen und Elektronen, unter vollständiger Entladung soll eine Entladung, bei der die Restladung unter 1% der ursprünglichen Ladung beträgt, verstanden werden.

Es ist bekannt, daß sich bewegte Materialbahnen, welche einen entsprechend hohen elektrischen Widerstand besitzen, die

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beispielsweise über Waisen geführt werden, statisch aufladen. Diese Aufladung führt in der Prascis zu erhebliehen Schwierigkeiten, "Z₀Bo bei der Abrollung von aufgewickelten Bahnen; außerdem ziehen geladene Bahnen in erheblichem Maße Schmutzteilchen an_s wodurch sie unansehlieh bis unbrauchbar für die Weiterverarbeitung werden. Bei sehr dünnen Kunststoff-Folien, beispielsweise im Bereich von 5 *u und darunter. φ wie sie u.a, als Elektroisolierfolien Verwendung finden, können geladene Bahnen überhaupt nicht verarbeitet werden ₉ da sie überall haften bleiben oder sich der anhaftende Schmutz beim Aufwickeln durch die einseinen Lagen hindurchdrüekt, was zur Unbrauchbarkeit des Materials führt«

Es hat deshalb nicht an Versuchen gefehlt, die Ladung tragenden Bahnen vor der Weiterverarbeitung ssu ©ntladen» So werden radioaktive Ladungseliminatoren verwendet _s b©i denen die Ionisation der Luft durch ein radioaktives Isotop, vor-

folgt. Außer radioaktiven Strahlen lassen sieh sue» Luftionisation auch Röntgenstrahlen geeigneter Wellenlänge oder andere ionisierende Strahlen v@ri-s@na®n „ Eine aussei eh® nde. Wirksamkeit dieser LadungseliminatOFoin sstst -Felstiir höh© Strahlungsintensitäten voraus ο Für den praktischem dieser Gerät® ist deshalb die Beaehfcung aufwendigen Strahlungsschutsmalsnahratn u

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betrieblichen Praxis erschweren, bzw. behindern Reiche Maßnahmen jedoch häufig den Produktionsablauf und den Arbeitsprozeß.

Ein weiterer Nachteil bei Verwendung der genannten Strahlungen besteht darin, daß sie infolge ihrer hohen Strahlungsintensität nicht für alle Materialien einsetzbar sind, da sie gegebenenfalls Veränderungen des Materials hervorrufen % können.

Auch sind bereits zahlreiche sogenannte Spitzenionisatoren zur Beseitigung elektrostatischer Aufladung bekannt. Diese entwickeln, wenn sie einer geladenen Fläche gegenüber gestellt werden, an den geerdeten Spitzen eine so große elektrische Feldstärke, daß eine Entladung eintritt. Charakteristisch für die Spitzenionisatoren ist, daß sie, bevor sie wirksam werden, eine gewisse Mindestaufladung benötigen. Relativ A

kleine statische Aufladungen werden deshalb durch diese Geräte nicht beseitigt.

Neben den passiven Spitzenionisatoren werden häufig mit Hochspannung betriebene, sogenannte aktive Ionisatoren, benutzt. Bei diesen wird zwischen den Spitzen des Hochspannungsionisators und die Erde eine Wechselspannung gelegt. Dadurch bildet sich an den Spitzen eine Coronaentladung aus, durch

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die wiederum die Luft ionisiert und die geladenen Oberflächen entladen werden.

Alle Ausführungsführungsformen dieses Ionisatortyps sind trotz der äußeren Mannigfaltigkeit nach ähnlichen Konstruktionsmerkmalen aufgebaut. Sie enthalten stets metallische Spitzen, die mit Wechselspannung einer Frequenz vorzugsweise von 50 Hz betrieben werden. Hinsichtlich der geometrischen Form und Anordnung der Spitzen, der Metallart sowie der Spitzendicke, bestehen hierbei große Variationsmöglichkeiten. Auch gibt es gewisse Spezialausführungen, bei denen die Coronaentladung im Innern von Luftdüsen brennt und die erzeugten Ionen von einem Luftstrom gegen die zu entladene Fläche geblasen werden.

Der Aufbau der beschriebenen aktiven und passiven Ionisatoren aus einzelnen Spitzen hat zwangsweise eine inhomogene, ungleichmäßige Ladungsbeseitigung auf den zu entladenden Materialien zur Folge. Beispielsweise läßt sich auf Kunststoff-Folien sowohl durch Aufbringen geeignet geladener farbiger Pulver als auch mittels feinauflösender Sondenmeßgeräte der Nachweis erbringen, daß der Entladungseffekt in unmittelbarer Umgebung der Spitzen am stärksten ist, in den Bereichen zwischen den Spitzen dagegen wesentlich geringer, u.U. sogar vernachläieigbar kitin ist. Dieses inhomogene

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Entladungsbild kann zwar durch bestimmte geometrische Anordnungen der Spitzen wie z.B. durch die relativ aufwendige Kombination mehrerer versetzt gegeneinander angebrachter Spitzenreihen oder durch statistische Verteilung .der Entladungs spitzen innerhalb des Eliminators, etwas verbessert werden. Eine völlig homogene Entladung einer Materialoberfläche ist jedoch mit Hilfe von Spitzenionisatoren prinzipiell nicht zu erreichen.

Ein weiterer schwerwiegender Nachteil der bisherigen, mit Wechselspannung geringer Frequenz betriebenen, Spitzenionisatoren beruht auf folgender Tatsache: Werden die entladenen Materialien, beispielsweise Kunststoff-Folien, mit hohen Geschwindigkeiten, wie sie bei modernen Fertigungsprozessen häufig auftreten, an den Ladungseliminatoren vorbeigeführt, so treten in Richtung der bewegten Folienbahn periodisch wiederkehrende Anordnungen entladener^vund nicht entladener bzw. ungenügend entladener Bereiche auf.

Bei jeder Wechselspannungscorona werden die Ionen positiven und negativen Vorzeichens, der Frequenz entsprechend, stets zeitlich hintereinander der zu entladenden Materialoberfläche angeboten. Bei rasch bewegten Folienbahnen bzw. bei

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hoher Relativgeschwindigkeit zwischen Eliminator und zu entladendem Material erfolgt deshalb eine von dieser Geschwindigkeit abhängige räumliche Trennung zwischen den von negativen und positiven Ionen getroffenen Materialbereichen. Hinzu kommt die Tatsache, daß nur in den Spitzenwerten der Wechselspannung maximale Ionisation erfolgt. In den zeitlich dazwischenliegenden Nulldurchgängen der Sinuswelle verschwindet dagegen jeglicher lonisationseffekt.

Bei einigen neueren Geräten wurde versucht diese Schwierigkeiten z.B. durch Ersetzen der sinusförmigen Wechselspannung durch Rechteckwellen zu beheben. Gewisse Verbesserungen ließen sich hierdurch zwar erzielen, generell konnte jedoch das Problem der ungleichmäßigen Ladungsbeseitigung auf vor allem rasch bewegten Materialien hierdurch nicht befriedigend gelöst werden.

Es stellte sich somit die Aufgabe, ein Verfahren zu schaffen, mit dem in technisch einfacher Weise eine homogene und vollständige Entladung beladener Materialbahnen erzielt werden kann, wobei jedoch eine Beeinflußung der chemischen und/oder physikalischen Eigenschaften des behandelten Objekts ausgeschlossen wird.

Gelöst wird die vorstehend genannte Aufgabe durch ein Ent-

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ladungsverfahren unter Verwendung von Ladungsträgern, wobei man unter Vermeidung jeglicher Änderung der chemischen und/ , oder physikalischen Eigenschaften des Materials die Bahn gleichmäßig über ihre gesamte Breite mit Ladungsträgern beaufschlagt, die durch hochfrequente Wechselspannung zwischen 1 und 1 000KHz mit einer Stromstärke von einigen ,uA/cm Bahnbreite bis einigen 100 ,uA/cm Bahnbreite erzeugt werden, wobei man unter Berücksichtigung der nicht die Materialbahn treffenden La- '

dungsträger die Stromstärke und/oder den Abstand Materialbahn/ Ausgangsstelle Ladungsträger derart einstellt, daß pro Flächeneinheit mindestens soviel Ladungsträger mit zur Ladung der Bahn entgegengesetzten Polarität erzeugt werden, wie sie zur vollständigen Entladung der bekannten ankommenden Ladungen notwendig ist.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich beladene Materialbahnen, die eine Aufladung bis zur Grenz- |

feldstärke (etwa im Bereich 1 000 bis 2 000KV/m) tragen können, vollständig zu entladen, wobei, wie eingangs dargelegt, eine Rest feldstärke von weniger als IJi der ursprünglichen Feldstärke als vollständige Entladung gelten toll. Solche Restfeldstärken wirken sich in vielen Fällen jedoch nicht mehr kritisch aus und können somit vernachlässigt werden. Sollen sie dennoch beseitigt werden, so wird das Verfahren bevorzugt mehrmal· hintereinander durchgeführt,

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wobei, wie später beschrieben, auch verschiedenartige Ausführ ungs formen der Vorrichtung angewendet werden können«

In bevorzugter Ausführung wird mit Frequenzen von 5 bis 50 KHz gearbeitet, wobei je nach Art der Anwendung des Verfahrens gegebenenfalls die Frequenz so gewählt werden muß, daß sie nicht als Störfrequenz auftritt.

In weiterer Ausbildung des Verfahrens werden die Ladungsträger mit bevorzugten Stromstärken zwischen 10 ,uA und 100 ^uA/cm Bahnbreite erzeugt.

Eine weitere Variante des Verfahrens besteht darin, daß man die Ladungsträger nicht in Luft, sondern in anderen leicht ionisierbaren Gasen, welche u.U. auch erhitzt sein können, erzeugt.

Die Entladung in heißen Gasen, wobei in bevorzugter Form Inertgase verwendet werden, bringt eine weitere Verbesserung in der Beseitigung der Restladungen.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrene. Die Vorrichtung besteht aus mindestens einem

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über $ie Sesamtbreite der Bahn reichenden Draht und einem mit; diesem verbundenen, bevorzugt variabel einstellbaren, Wechselstromgenerator sowie einer auf der gleichen Seite der gähn wie der Draht angeordneten, bevorzugt geerdeten, . Gegenelektrode j wobei der Draht oder die Drähte eine Stärke von unter 100 .u, bevorzugt zwischen 5 und 50 ,u, aufweisen Und der Wechselstromgenerator in dem Draht oder den Drähten eirie Wechselspannung mit einer Frequenz von 1 bis 1 000 KIIz, d bevorzugt zwischen 5 und 50 KHz, erzeugt und ein Strom von einigen ^uÄ/cm Bahnbrei.te bis einigen 100 ,uA/cm Bahnbreite? bevorzugt zwischen 10 .uA bis 100 ^uA/cm Bahnbreite zwischen lahn und Draht fliegt,

Je nach den Erfordernissen im Hinblick auf die noch geringfügig vorhandene Best ladung kann die beschriebene Vprrich- / tung mehrmals hintereinander angeordnet werden» wobei eine bevorzugte Ausführung darin besteht, daß die Vorrichtung beidseitig der Bahn angebracht ist. ™

Sei Verwendung mehrerer Drähte werden diese in weiterer Ausbildung nebeneinanderliegend, dabei bevorzugt pariiXlfij., und/oder in verschiedenen Ebenen liegend und gegeneinander versetzt angeordnet. Eine solche Anordnung hat sich vor bei besonders rasch bewegten Mafcerialbahnen

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Eine ähnliche Anordnung, wie vorstehend beschrieben, besteht in einer mäanderförmigen Anordnung der Drähte.

Da die sehr dünnen Drähte, die erfindungsgemäß Verwendung finden, beim Stromdurchgang stark belastet werden, kann es bei verschiedenen Drahtmaterialien und bei großen Bahnbreiten günstig sein, um einen Durchhang und somit einer Ungleich- ^ mäßigkeit der Drahtanordnung gegenüber der Bahnebene vorzubeugen, den Draht oder die Drähte in isolierenden Stützelementen zu lagern.

In weiterer Ausbildung liegen die Drähte in sogenannten Schutzelementen, die einerseits, beispielsweise beim Abriß einer Bahn, verhindern sollen, daß die Drähte beschädigt werden und die andererseits infolge ihrer Anordnung gegenüber den Drähten und je nach verwendetem Material in leitender oder nichtleitender Form den Fluß der Ladungsträger, P d.h. die Coronaeharakteristik, in bestimmtem Maße beeinflussen. In bevorzugter Ausführung bestehen die SchützeXemente aus einer Grundplatte mit einer der Anzahl der Drähte entsprechenden Anzahl von Rillen. Je nach Bauart besitzen die Rillen bestimmte Profile, wobei wegen der technisch einfachen Ausführung, rechteckige oder halbkreisför»ige Rillen bevorzugt sind·

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Bei rechteckigen Profilen hat es sich dabei als zweckmäßig erwiesen die Drähte so anzuordnen, daß diese von den Seitenwänden einen Abstand von 5 bis 10 mm, vorzugsweise von 6 bis 8 mm, und vom Boden der Rillen IO bis 25 mm, bevorzugt 15 bis 20 mm, besitzen. Bei halbkreisförmigen Profilen beträgt der Abstand der Drähte zum Boden der Rillen bevorzugt bis zu 25% weniger wie zu den Seitenwänden der Rillen.

In weiterer Ausbildung ist zwischen den Drähten und der Gegenelektrode ein Dielektrikum angebracht, durch das je nach Material und Stärke, beispielsweise in Form von dünnen Kunststoff-Folien, die Coronaemission in definierter Weise geändert werden kann. Anstelle der Schutzelemente oder zusätzlich zu diesen ist zwischen den Drähten und der Bahn ein leitendes oder nichtleitendes relativ weitmaschiges Schutzgitter angebracht, mit dem, falls gewünscht, durch entsprechende Profilgebung und Verwendung bestimmter Materialien die Coronaemiseion ebenfalls beeinflußt werden kann. Für manche Anwendungszwecke hat es sich dabei auch als zweckmäßig erwiesen das Gitter und/oder die Schutzelemente zur Steuerung der Entladungscharakteristik mit der Gegenelektrode eu verbinden oder die Schutzelemente selbst"als Gegenelektrode zu verwenden. Vor allem bei sehr langen und · eehr dünnen Drahtabmessungen werden Ausführungsformen bevor- ' , ^<l

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zugt, welche an den Enden der Drähte Zugspannung erzeugende Mittel aufweisen. Hierdurch bleiben bei Belastung die Drähte in einem zur Ebene der Materialbahn besonders gleichmäßigen Abstand. Als Zugspannung erzeugende Elemente werden wegen ihrer einfachen Anbringung vor allem Federn eingesetzt.

In weiterer Ausbildung der Vorrichtung sind Mittel vorhanden, durch die heiße Gase in der Zone zwischen Bahn und den Drähten erzeugt werden. Dies kann beispielsweise durch Wärmestrahler oder durch Heißgaserzeuger, über die die heißen Gase in den Raum eingeblasen werden, erfolgen.

Da bei der Durchführung des Verfahrens in vielen Fällen immer die gleichen Materialbahnen behandelt werden, deren Ladungszustand bekannt ist, so ist es in vielen Fällen nicht notwendig, die Drähte zur Ebene der Materialbahn verschiebbar anzuordnen, jedoch ist wegen der besseren Variationsmöglichkeiten eine höhenverschiebbare Ausführungsform bevorzugt. In der Praxis hat es sich als zweckmäßig erwiesen, bei einer erzeugten Stromstärke zwischen 10 und 100 ,uA/em Bahnbreite den Abstand der Drähte von der Bahn zwischen 10 und *IO mm, bevorzugt zwischen 15 und 25 mm, zu halten.

Als besonders vorteilhafte Ausführungsform hat sich eine Variante der Vorrichtung gezeigt, die in Walzenform

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konstruiert ist, da in vielen Produktionsabläufen sowieso Walzen als Führungselemente der Bahnen eingesetzt werden. Hierbei sind der Draht oder die Drähte innerhalb von wenigstens zwei mit öffnungen versehenen drehbaren Walzen angebracht, wobei diese Walzen hintereinander oder übereinanderliegend, wie bei Walzenanordnungen allgemein bekannt, angeordnet sind. Die Anzahl und Fläche der öffnungen soll möglichst groß sein, um beim Lauf über die Walze möglichst j viele beladene Zonen zu entladen. Die nicht entladenen Zonen werden auf der zweiten folgenden Walze entladen, wobei selbstverständlich die Walzenöffnungen beim Lauf so stehen müssen, daß bei den Folgewalzen die Zonen mit Ladungsträgern beaufschlagt werden, die infolge der zwischen den öffnungen liegenden Bereiche beim ersten Durchgang nicht erfaßt wurden.

In weiterer Ausbildung der Walzenvariante sind die Coronadrähte über den gesamten Umfang der Walze verteilt, wobei je nach Umschlingungswinkel die Einwirkung der Corona über I einen entsprechenden Längenbereich erfolgt. Bei der Anbringung der Drähte ergibt sich die Möglichkeit diese feststehend oder mitrotierend anzubringen. Bei der letzteren Ausführung»- form wird die Einspeisung des Stromes über Schleifkontakte vorgenommen.

Eine vorteilhafte Ausführungsform besteht in einer sogenannten Drahtwalze aus widerstendefähigen dünnen Drähten.

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Diese Vorrichtung besitzt den Vorteil, daß die öffnungen verhältnismäßig groß sind, so. daß im Regelfall die Verwendung von zwei Walzen zur Entladung ausreicht. Um auch die Rückseite der Folie zu entladen ist es zweckmäßig, der Walze gegenüberliegend eine weitere Entladungsvorrichtung anzubringen. Um entsprechend der Bahnführung besonders gleichmäßig einzuwirken, besitzt diese zweite Entladungsvorrichtung bevorssugt eine gekrümmte Form, wobei vor allem solche Verwendung finden, die eine dem Radius der Walze entsprechende Krümmung aufweisen;

Das Verfahren soll anhand der folgenden Beispiele nochmals näher erläutert werden ohne jedoch auf die hierbei angegebenen Merkmale beschränkt zu sein.

Beispiel 1

Eine handelsübliche Spitzencoronaeinrichtung mit einem Spitzenabstand von 20 mm und einer Drahtstärke von 1.5 mm (die Enden wiesen Spitzen auf) wurde 20 mm über einer mit einer Geschwindigkeit von 100 m/Min laufenden Polyesterbahn (HOSTAPHAN*^R*) von 10 ,u Stärke über die gesarate Breit© der Bahn angeordnet. Die ankommende Folienbahn besaß infolge ihres Durchlaufes über eine Walzenanordnung eine Aufladung einer Feldstärke von ca. 900 KV/m. Die Einrichtung wurde Bit tiner. Hochspannung von 6 KV und einer Frequenz von 50 Hz betrieben.

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Die Stromstärke betrug 2 ,uA/cm Bahnbreite. Nach Durchlauf durch die Coronastrecke wurde eine Restladung mit einer Feldstärke von 22 KV/m mittels einer Flächensonde ermittelt.

Beispiel 2

Beispiel 1 wurde unter den gleichen Bedingungen wiederholt nur mit dem Unterschied, daß die Folie mit 140 m/Min unter

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der Corona hindurchgeführt wurde. Die Restladung betrug in * diesem Fall 34 KV/m.

Wie die mittels einer Flächensonde durchgeführten Messungen zeigen, wurde zwar ein erheblicher Teil der Gesamtladung eliminiert, jedoch zeigten Messungen mittels einer feinauflösenden Sonde oder durch Aufbringen spezieller Pulver, daß die Folie entsprechend der Spitzenanordnung und der verwendeten Frequenz Bereiche aufwies, bei denen keine oder nur eine geringfügige Entladung stattgefunden hatte. Bei der schnelleren Fahrweise gemäß Beispiel 2 ergeben sich infolge ä der niedrigen Frequenz erheblich größere unentladene Zwischenbereiche. Durch die Entladung nur bestimmter Bereiche besitzen diese Folien den gleichen Nachteil wie unbehandelte Materialbahnen, da in den Zwischenbereichen der Haftungseffekt, beispielsweise für Schmutzteilchen, nach wie vor voll oder zumindest in weit höherem Maße, wie dies der Reduzierung der Gesamtentladung entsprechen würde, vorhanden ist.

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Beispiel 3

Es wurde eine Entladungsvorrichtung verwendet, die aus zwei parallel angeordneten über die Gesarntbreite der Bahn (100 m/Min) reichenden Drähten von 30 /U Stärke bestand. Diese wurden mit einer Wechselspannung von 10 KHz beaufschlagt. Die Spannung betrug H KV, die Stromstärke 20 ,uA/cm. Bei einer Ausgangsfeldstärke von ca. 900 KV/m betrug die Feldstärke der Restladung 8 KV/m. Zwischenbereiche mit höherer Ladung konnten mit einer feinauflösenden Sonde nicht ermittelt werden.

Beispiel H

Das Beispiel 3 wurde wiederholt mit dem Unterschied, daß nun mehr 5 Drähte in paralleler Anordnung verwendet wurden. Die Feldstärke der Restladung betrug 2 KV/m.

Beispiel 5

Das Beispiel 4 wurde wiederholt mit dem Unterschied, daß die Folienbahn mit I¹JO m/Min gefahren wurde. Die Feldstärke der Restladung betrug *J KV/m.

Beispiel 6

Beispiel 5 wurde wiederholt mit dem Unterschied, daß beidseitig der Folienbahn eine Vorrichtung gemäß Beispiel 3 anangeordnet war. Die Feldstärke der Restladung betrug weniger als 1 KV/m.

Beispiel 7

Eine Polyesterfolie von 6 ^u Stärke wurde mit einer Geschwin-

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digkeit von l4O m/Min ^lurch eine Walzenanordnung"-geführt. Die Folie besaß eine Feldstärke der Aufladung von 1 100 KV/m. Die Folie wurde über k Drahtvralzen von 500 imrN Durchmesser geführt, wobei die Walzen 1 und 3 mit der Unterseite, die Walzen 2 und k mit der Oberseite der Folie in Berührung standen. Die Drähte der Walze bestanden aus 1 mm starken V^A-Drähten, die beidseitig in Abständen von 2 mm in Ringen gelagert waren. 5 Coronadrähte von 30 ,\x Stärke waren bei der Walze 1 und 3 über die obere Hälfte der Walzen, bei den Walzen 2 und H über die untere Hälfte der Walzen gleichmäßig verteilt. Sie waren fest montiert und an den Enden beidseitig durch Federn gespannt. Die sonstigen Betriebsdaten entsprachen denen von Beispiel 3. Die angetriebenen Walzen waren so gesteuert, daß beim Durchlauf der Bahn bei den zweiten Walzen jedesmal dort eine öffnung (Zwischenraum zwischen den Stäben) lag, wo bei den ersten Walzen infolge der Auflage auf den Stäben eine Beaufschlagung nicht stattgefunden hatte, | Die Feldstärke der Restladung betrug 1 KV/m,

Beispiel 8

Das Beispiel 7 wurde wiederholt mit dem Unterschied, daß gegenüber den Walzen jeweils noch eine Gegenelektrode ange ordnet War, die ebenfalls 5 Coronadrähte von 30 ,u besaß, die in einem rechteckigen Schutzelement untergebracht waren. Die Feldstärke der Restladung war in diesem Fall nur noch 0.2 KV/m.

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Wie die Beispiele zeigen, ist durch das erfindungsgemäße Verfahren im Gegensatz zu den bekannten Methoden eine homogene und vollständige Entladung möglich. Zwischenbereiche mit nur ungenügender Entladung konnten trotz der Verwendung einer feinauflösenden Sonde (beispielsweise einer solchen nach DT-PS 1 281 573) nicht festgestellt werden. Auch bei höheren Fahrgeschwindigkeiten bis zu etwa 500 m/Min wurde eine vollständige und homogene Entladung erzielt.

Wenn auch die erfindungsgemäße Entladung am Beispiel von Polyesterfolien dargestellt wurde, so ist selbstverständlich die Anwendung des Verfahrens nicht hierauf beschränkt₅ vielmehr ist es grundsätzlich für alle geladenen Materialbahnen, beispielsweise neben solchen aus Kunststoffen für solche aus Papier anwendbar. Vorzugsweise wird es jedoch bei besonders empfindlichen Bahnen Anwendung finden, wie dies u.a. den Beispielen bei dünnen Polyesterfolien entsprechen würde. Es ist leicht einzusehen, daß die Stromstärke, der Abstand und die Frequenz im erfindungsgemäßen Umfang weitgehend den jeweils erforderlichen Bedürfnissen angepaßt werden können.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens wird anhand der folgenden Figuren nochmals näher erläutert ohne daß jedoch eine Beschränkung auf die gezeigten Ausführungsformen besteht.

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Figur 1 zeigt in sehematischer Darstellung die Bausteine einer möglichen Entladungseinrichtung.

Figuren 2 bis 6 zeigen schematisch in Draufsicht Ausführungsbeispiele der Coronadrahtanordnung.

Figuren 7 und 8 zeigen schematisch in Seitenansicht die Lage der Coronadrähte in Schutzelementen.

Figuren 9 und 10 zeigen schematisch in Seitenansicht die ^j

Entladungsvorrichtung in Form von Walzen..

Figur 11 zeigt schematisch in Seitenansicht eine mögliche Anordnung zum beidseitigen Entladen mittels einer Walzenanordnung»

Figur 1 zeigt den Impulsgenerator 1, der mäanderförmige Impulse einer. Folgefrequenz im erfindungsgemäßen Bereich erzeugt, die im Verstärker 2 verstärkt werden. Im Leistungsverstärker 3 wird das Signal verstärkt und der Primärwicklung ä des Hochspannungstransformators 4 zugeführt. Der Hochspannungsanschluß der Sekundärwicklung ist mit dem Coronadraht verbunden. Die Gegenelektrode 6 ist geerdet. Unter dem Corona draht wird die Materialbahn 7 in bestimmtem Abstand vorbeibewegt. Am Hochspannungsmeßgerät 8 wird der Effektivwert der Coronaspannung in KV gemessen. Die Hochspannungsamplitude kann am Impulsgenerator variiert werden. Die Stromstärke wird in einer unabhängigen Messung mittels geeigneter Meß-

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Instrumente bestimmt und entsprechende Einstellungen vorgenommen.

In Figur 2 sind die Coronadrähte 5 in einen Rahmen 9 eingespannt. An beiden Enden der Drähte befinden sich Federn 10, die auf die Drähte eine Zugspannung ausüben.

In Figur 3 ist ein Draht mäanderförmig über Umlenkpunkte 11, die sich an dem Rahmen befinden, angebracht. Die Zugspannung wird mit der Feder 10 erzeugt.

Figur Jj zeigt ebenfalls vier Coronadrähte 5» die jedoch gegenüber Figur 2 in einem engeren Abstand angeordnet sind und die mittels drei isolierender Stützelemente 12 zusätzlich gehalten werden.

fe In Figur 5 sind fünf Einzelcoronadrähte 5 gezeigt, die jeweils an beiden Enden durch die Federn 10 gespannt werden und die versetzt gegeneinander angeordnet sind. Hierbei ergibt sich der Vorteil, daß, obwohl die gesamte Bahnbreite erfasst wird, kürzere Drahtlängen Verwendung finden können.

Figur 6 zeigt die Drahtanordnung gemäß Figur 1, jedoch ist hier zusätzlich ein Schutzgitter 13 angebracht.

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In Figur-7 ist ein Schutzelement 14 in rechteckiger Form, in Figur 8 ein solches in halbkreisförmiger Form dargestellt. Die Coronadrähte 5 liegen dabei geschützt in den Rillen 15» die durch die Wände 16 und den Boden 17 abgeschlossen werden. In geeigneter Anordnung können die Schutzelemente direkt als Gegenelektrode Verwendung finden. Zwischen den Coronadrähten und dem Inneren der Schutzelemente kann auch ein Dielektrikum, z.B. in Form einer Auskleidung mit Kunststoff-Folien j angebracht sein. .

Figur 9 zeigt eine Entladungseinrichtung in Form einer Walze (als Einzeldarstellung) und einer zweiten gegenüberliegenden Entladungseinrichtung, über die Walze, bestehend aus einer Anordnung von Stegen 18, wird die Materialbahn 7 geführt» Im Innern der Walze sind Über den gesamten Umfang der Walze verteilt die Coronadrähte 5 angeordnet. Die gegenüberliegende Elektrode, die aus einem Schutzelement^13 mit der entsprechenden Anzahl Coronadrähten 5 besteht, weist eine gekrümmte Form auf. Bei der hier gezeigten Walze werden bevorzugt die Coronadrähte ebenfalls rotierbar angeordnet.

Figur 10 zeigt praktisch die gleiche Walze wie Figur 9, jedoch sind die Coronadrähte 5 nur entsprechend dem Umschlin- gungswinkel der Materialbahn 7 angeordnet. In einer solchen Ausführungsform sind die Coronadrähte bevorzugt feststehend

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gegenüber der drehbaren Walze angebracht.

In Figur 11 ist eine mögliche Walzenanordnung zur beidseitigen Entladung der Materialbahn dargestellt, mittels der besonders niedrige Restladungen erzielt werden können. Die Walzen, die aus dünnen Stäben 19 bestehen, besitzen im Innern Coronadrähte 5, wobei diese so feststehend angeordnet sind, daß die Materialbahn entsprechend dem Umschlingungswinkel von der Corona beeinflußt wird. Die den Walzen gegenüberliegenden Elektroden entsprechen denen der Figur 9. Die Walzen 20 und 21 sind bekannte Umlenkwalzen.

Es ist leicht ersichtlich, daß eine weite Variationsbreite in der Konstruktion der Entladungsvorrichtung gegeben ist.

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Claims (1)

1. P a t e η t a η s ρ r Ü c he

   1.J Verfahren zur homogenen und vollständigen Entladung von Ladung tragenden vor allem rasch bewegten Materialbahnen, insbesondere Kunststoffbahnen, durch Einwirkung von Ladungsträgern, dadurch gekennzeichnet, daß man unter Vermeidung jeglicher Änderung der chemischen und/oder physikalischen Eigenschaften des Materials die Bahn gleichmäßig Über ™

   ihre gesamte Breite mit Ladungsträgern beaufschlägt, die durch hochfrequente Wechselspannung zwischen 1 und 1 000 KHz mit einer Stromstärke zwischen einigen /UA/cm Bahnbreite und einigen hundert ,uA/cmBahnbreite erzeugt werden, wobei man unter Berücksichtigung der nicht die Materialbahn treffenden Ladungsträger die Stromstärke und/oder den Abstand Materialbahn/Ausgangsstelle Ladungsträger derart einstellt, daß pro Flächeneinheit mindestens soviel Ladungsträger mit zur Ladung der Bahn ent- g gegengesetzten Polarität erzeugt werden, wie sie zur vollständigen Entladung der bekannten ankommenden>Ladungen notwendig sind. ·

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man mit Ladungsträgern beaufschlagt, die mit hochfrequentem Wechselstrom zwischen 5 und 50 KHz erzeugt «erden.

   3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch

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   daß man mit Ladungsträgern beaufschlagt, die mit einer Stromstärke.zwischen 10 und 100 ,uA/em Bahnbreite erzeugt werden.

   4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnetj, daß man mit Ladungsträgern beaufschlagt, die in leicht ionisierbaren, gegebenenfalls erhitzten, Gasen erzeugt werden.

   5· Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis k_} bestehend aus wenigstens einem über die Gesamtbreite der Materialbahn reichenden Draht und einem mit diesem verbundenen,, bevorzugt variabel einstellbaren, Wechselstromgenerator sowie einer auf der gleichen Seite der Bahn wie der Draht angeordneten, bevorzugt geerdeten, Gegenelektrode, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht oder die Drähte (5) eine Stärke von unter 100 yU, bevorzugt zwischen 5 und 50 /U, aufweisen und der an sich bekannte Wechselstromgenerator (1) in dem Draht- oder den Drähten eine Wechselspannung mit einer-Frequens von i bis 1 000 KHz, bevorzugt zwischen 5 und 50 KHz, erzeugt und ein Strom von einigen ,uA bis einigen hundert Mk₉ bevorzugt zwischen 10 ,uA/cm Bahnbreite

   Bahnbreite, zwischen Bahn und Draht fließt,

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   6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Drähte (5) nebeneinanderliegend, bevorzugt parallel, und/oder in verschiedenen Ebenen liegend und .gegeneinander versetzt, angeordnet sind, λ

   7· Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Draht oder die Drähte mäanderförmig angeordnet sind.

   8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gezeichnet, daß die Drähte (5) in isolierenden Stützelementen (12) gelagert sind.

   9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Drähte (5) innerhalb von Schutzelementen (14) liegen.

   10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die den Draht oder die Drähte (5) * umgreifenden Schutzelemente (14) eine Platte mit der den Drähten entsprechenden Anzahl von Rillen (15) ist.

   11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillen (15) rechteckig sind.

   12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillen (15) halbkreisförmig sind.

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   13° Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Drähte von den Seitenwänden 5 bis 10 mm, vorzugsweise 6 bis 8 mm, von dem Boden 10 bis 25 pn, bevorzugt 15 bis 20 mm, beträgt.

   1*1. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 und 12, dadurch

   gekennzeichnet, daß der Abstand der Drähte zum Boden der A Rille bis zu 25$ weniger beträgt als zu den Seitenwänden

   der Rille.

   15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Draht oder den Drähten und der Gegenelektrode ein Dielektrikum angebracht ist.

   16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Materialbahn und dem Draht oder den Drähten (5) ein leitendes oder nichtleiten· des relativ weitmaschiges Schutzgitter (13) angebracht ist.

   17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzgitter (I3) und/oder die Schutzelemente (1*0 zur Steuerung der Entladungscharakteristik mit der Gegenelektrode verbunden sind.

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   18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 17» dadurch gekennzeichnet, daß die Drähte (5) an ihren Enden Zugspannung erzeugende Mittel (10) aufweisen.

   19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugspannung erzeugenden Mittel (10) Federn sind. -

   20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 19» dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich Mittel zur Erwärmung der Gaszone zwischen Materialbahn und Draht vorhanden sind.

   21. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 5 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer erzeugten Stromstärke zwischen 10 .uA und 100 ,uA/cm Bahnbreite der Abstand des Drahtes oder der Drähte (5) von der zu entladenden Bahn (7) zwischen 10 und ¹IO mm, bevorzugt zwischen 15 und 25 mm, beträgt. . ' ™

   22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Draht oder die Drähte (5) innerhalb von wenigstens zwei mit Öffnungen versehenen drehbaren hinter- und/oder übereinander angeordneten Walzen befindet, über die die zu entladende Bahn (7) nacheinander geführt wird.

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   23· Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Drähte (5) über den genannten Umfang der Walzen verteilt sind.

   2k. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 oder 24, dadurch

   gekennzeichnet, daß der Draht oder die Drähte (5) so . gehaltert sind, daß sie nicht mit der Walze mitrotieren.

   25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 2H₃ dadurch gekennzeichnet, daß die Walzen aus dünnen Drähten oder Stegen (18) bestehen.

   26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 25» dadurch gekennzeichnet, daß gegenüber den Walzen eine weitere Entladungsvorrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 21 angebracht ist.

   27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Entladungsvorrichtung eine gekrümmte Form aufweist.

   28. Vorrichtung nach Anspruch 27» dadurch gekennzeichnet,

   daß die weitere Entladungsvorrichtung eine dem Radius der. Walzen entsprechende Krümmung aufweist.

   LC

   209815/0504