DE2044828C - Verfahren und Vorrichtung zur Entladung von Materialbahnen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum homogenen und voltitändigen 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 Materialbahncn, welche einen entsprechend hohen elektrischen Widerstand besitzen, die beispielsweise über Walzen geführt werden, statisch aufladen. Diese \ufladung führt in der Praxis zu erheblichen Schwierigkeiten, z. B. bei der Abrollung von aufgewickelten Bahnen; außerdem ziehen geladene Bahnen in erheblichem Maße Schmutzteilchen an, wodurch sie unansehnlich bis unbrauchbar für die Weiterverarbeitung werden. Bei sehr dünnen Kunststoff-Folien, beispielsweise im Bereich von 5 μ ur.d darunter, wie sie unter anderem als Elektroisolierfolien Verwendung finden, können geladene Bahnen überhaupt nicht verarbeitet wer.den, da sie überall haftenbleiben o^k-r sich der anhaftende Schmutz beim Aufwickeln durch die einzelnen Lagen hinduahdrückt, was zui Unbrauchbarkeit des Materials führt.

Es hat deshalb nicht an Versuchen gefehlt, die Ladung tragenden Bahnen vor der Weiterverarbeitung zu entladen. So werden radioaktive Laoungseliminatoren verwendet, bei denen die Ionisation der Luft durch ein ι i'dioakti ves Isotop, vorzugsweise durcK einen ^-Strahler (z.B. Polonium 210), erfolgt. Außer radioaktiven Strahlen lassen sich zur Luftionisation auch Röntgenstrahlen geeigneter Wellenlänge oder andere ionisierende Strahlen verwenden. Eine ausreichende Wirksamkeit dieser Ladungseliminatoren setzt relativ hohe Strahlungsintensitäten voraus. Für den praktischen Einsatz dieser Geräte ist deshalb die Beachtung und Einhaltung von aufwendigen ftrahlungsschutzmaßnahmcn unerläßlich. In der bcirieblichen Praxis erschweren bzw. behindern solch.. Maßnahmen jedoch häufig den Produktionsablauf und den Arbeitsprozeß.

Ein weiterer Nachteil bei Verwendung der genannten Strahlungen bestellt 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 gegenübergestellt werden, an den geerdeten Spitzen eine so große elektrische Feldstärke.

ίο daß eine Entladung eintritt. Charakteristisch für die Spitzenionisatoren ist, daß sie, bevor sie wirksam werden, eine gewisse Mindestauf'adung benötigen. Relativ 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 Spitze eine Coronaentladung aus, durch die wiederum die Luft ionisiert und die geladenen Oberflächen entladen werden.

Alle Ausführungsformen dieses lonisatortyps sind trotz der äußeren Mannigfaltigkeit nach ähnlichen Konstruktionämerkmalen aufgebaut. Sie enthalten stets metallische Spitzen, die mit Vv cchselspannung 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 Spezialausfühningen, bei denen die Coronaentladung im Innern von Luftdüsen brennt und die erzeugten Ionen von einem Luftstrom gegen die zu entladene Fläche geblasen

3b werden.

Der Aufbau der beschriebenen aktiven und passiven Ionisatoren aus einzelnen Spitzen hat zwangsweise eine inhomogene, ungleichmäßige Ladungsbeseitigung auf den zu entladenden Materialien zui

Folge. Beispielsweise läßt sich auf Kunststoff-Folien sowohl durch Aufbringen geeignet geladener farbiger Pulver als auch mitter; feinauflösender Sondenmeßgeräte der Nachweis erbringen, daß der EnUadungseffekt in unmittelbarer Umgebung der Spitzen am stärksten ist, in den Bereichen zwischen den Spitzen dagegen wesentlich geringer, unter Umständen sogar vernachlässigbar klein ist. Dieses inhomogene Entladungsbild kann zwar durch bestimmte geometrische Anordnungen der Spitzen, wie z. B. durch die relativ aufwendige Kombination mehrerer versetzt gegeneinander angebrachter Spitzenreihen oder durch statische Verteilung der Entladungsspitzen innerhalb «'ο CiiiVuiimOrS, CiWSS VCrbcr.iCrt WCrdcH. EiiiS VÖÜij} homogene Entladung einer Materialoberlläehc 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 untladenen Materialien, beispielsweise Kunststoff-Folien, mit hohen Geschwindigkeiten, wie sie bei modernen Fertigungsprozessen häufig auftreten, an den Ladungseüminatoien vorlicigeführt, so treten in Richtung der bewegten Folicnbahn periodisch wiederkehrende Anordnungen entladener und nicht entladener bzw. ungenügend entladener Bereiche auf.
Bei jeder Weehselspannurigscorona werden die

Ionen positiven und negativen Vorzeichens, der Fre- 50-Hz- oder 100-Hz-Takt gedämpfte HF-Schwingunu.en" £n sprechend, stets zeitlich hintereinander der gen erzeugt, deren Amplituden jeweils vom Anfang m cniSten MaSobcrflächc angeboten. Bei bis auf nahezu Null absinken. Die Apparatur liefert sch b ^gIeJ FolÄnSTtew. bei hoher ReIa- somit nur während TSI. der Taktdauer eme HochvSchwindigkcit zwischen Eliminator und zu ent- 5 frequenzteilung, die zur Ionisierung der Luft aus-Sem Material erfolgt deshalb eine von dieser reicht. Somit treten auch hier — wie bei den Spitzen-GcÄvEdS abhängige räumliche Trennung zwi- ionisatoren -, vor allem bei rasch bewegten MaIesäcn Xn wn negativen und positiven Ionen gctrof- rialbahncn, quer zur Bahnnchiung verlaufende en tfcntin" MateriaibcSen Hinzu kommt die Tatsache, -Indene und nicht entladene Bereiche auf, wodurch ?m^ η in Spitzenwerten der Wechselspannung » sich die bereits geschirrten. Mangel ergeben. Da bei maximale Ionisation erfolgt. In den zeitlich dazwi- der Apparatur weiterhin kerne definierte Gegcnclck-JcncnScpcndcn Nulldurchgängen der Sinuswelie ver- trode vorhanden ist, müssen sehr hohe Spannungen se hSndt dagegen jeglicher lonisationseffekt. angelegt werden, wodurch zwanglaufig ein seh,-hoher

Ic einiuen neueren Geräten wurde versucht, diese isolat.onstcchnischcr Aufwand betrieben werden Schw S / B durch Ersetzen der sinusförmi- 15 muß. Bei Vorhandensem starker ladungen auf den Ϊ W chsesnainung durch Rechteckwellen zu be- zu entladenden Materialien tritt weiterhin wegen der hcberGcÄvcrbc^sscrungcn ließen sich hierdurch größeren Belastung eine stärkere Dämpfung des /waC/icTen generell konnte jedoch das Problem Schwingkreises ein, wodurch die gedämpfte Schwindeunu eichmäßigen Ladungsbeseitigung auf vor gung sehr schnell abklingt, wodurch sich die hnta lern rasch bewegten Materialien hierdurch nicht *o ladungswirksamkcit stark verringert. iiiLiii '"^" . ^b . [is stellte sich somit die Aufgabe, ein Verfahren /u

^ÄSeSÄ'ttchrifl 892 343 ist weiter- schaffen, mit dem in technisch einfacher Weise eine hin eine Apparatur zur Ableitung elektrostatischer homogene und vollständige Umladung beladcncr Ma-Aufladunwn von den Oberflächen elektrisch schlecht tcr.albahnen erzielt werden kann. wöbe, jedoch c.ne ii end "Materialien mit HiHc hochfrequenter Hoch- a₅ Beeinflussung der chemischen und/oder phys.kah-ILiK nuLi mau.ι α a„fn_Cbaut ist daß zu- sehen Eigenschaften des behandelten Objektes aus-

V^^tSr^ff^^ ein geschlossen wird und die N. ,.ede der gcscn.Jdcrt.n u !mindestens einer Induktionsspule und mindestens Verfahren und Vorrichtungen vermieden »erden. einem Kondensator bestehender Schwingungskreis Gelost w.rd d:e vorstehend genannte Aufga»··

vorhanden ist dessen Kondensator durch einen Um- 30 durch ein Verfahren zur Entladung einer Ladung U» schalter in periodischer Folge zuerst an einer Span- genden. vor allem rasch bewegten Matenalbahn in. nunesquelie aufgeladen und dann über die Induk- besondere einer Kunststoffbahn, wobei man die Bahn tionssjulc entladen wird, wobei diese Kondensator- gleichmäßig über deren gesamte Breite mit Ladung entladung im Schwingungskreis gedämpfte Schwin- trägern beaufschlagt, die durch hochfrequente Wcch euneen hervorruft, die ihrerseits an den linden einer 35 sclspannung erzeugt werden dessen kennzeichnende^ mit der Induktionsspule eng gekoppelten Sekundär- Merkmal dann besteht, daß unter Vermeidung,^ spule großer Windungszahl eine hohe Spannung glei- Ircher Änderung der chemischen und/oder physifcaiichen /ci'lichen Verlaufes bewirken und diese hoch- schert Eigenschaften des Bahnmatenafc zur vollslanfrcuucntc Hochspannung mit mindestens einem Ende digen und homogenen Entladung die Bahn mit I* der Sekundärspuk· verbundenen metallischen Elck- 40 dungslragern beaufschlagl wird, die durch hochfrcirnden aufecdrück! wird, an denen sich in geringem qucntcungcdämpftc Wechselspannung zwischen I Abstand die zu entladenden Matcrialflächen vorbei- und ί 000 kHz mit einer Stromstärke zwischen einigen bewegen und die zumindest an jenen Teilen, die den jiA/cm und einigen hundert ,.A/cm Bahnbreile und Matcrialobcrflärfien unmittelbar gegenüberstehen. einer Spannung unterhalb von 5D kV erzeugt werden eine lormgcbun«' aufweisen, die dort eine Feldstärke- 45 ««bei unter Berücksichtigung der nicht die Material tnn/entratiou bewirkt von einer Größe, die bei der bahn !reifenden Ladungsträger die Stromstärke und an ihnen liegenden hochfrequenten Hochspannung oder der Abstand zwischen Malerialbahn und de« eine «-lhMändige Glimmentladung in der umgeben- AusgangssteHc der Ladungsträger derart cingestcll' den I ofi und zumindest einem Teil des Luftraumes wird, daß pro Flächeneinheit mindestens so vie' zwischen jeder Elektrode und den zu entladenden 5' Ladungsträger mil zur Ladung der Bahn entgegen-•Maicriaf'jherflächert hervorniif, wobei durch den zwi- gesetzten Polarität erzeugt werden, als zur voHstän s-hcrt den Glimmbcrcicncn der Elektroden und den digcn Entladung der Bann notwendig sind. cJcklrostatisch auieeladcncn Matcrialoherflächen sich Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist <r>

ausbildenden Ioncnstrom diese Obcrilächenladung zu möglich, bcladene Materialbahnen, die eine Aufdcn metallischen Elektroden und von dort aus über 55 ladung fih zur Grenzfeldstärke Celwa im Bereich di- Sekundirspule und deren anderes geerdetes Erde 1000 bis 2000 kV/m) tragen können, vollständig zu abgeleitet werden. entladen, wobei, wie eingangs dargelegt, eine Resi-

Bei der Apparatur werden ausschließlich rhythmisch feldstärke von weniger als Wa der ursprünglichen aufeinanderfolgende ecdämpftc Schwingungen er- Feldstärke als vollständige Entladung gellen soll, /met. Zur Erzeugung der hochfrequenten HGchspan- 60 Solche Reslfeldstärken wirken sich in vielen FSHen nen'e dient im Rahmen dieser Apparatur ein abge- jedoch nicht mehr kritisch aus und können somit *-ar.dcftcT Hertzschcr Funkensender. Ifierdurch er- vernachlässigt werden. Sollen sie dennoch beseitigt sah! «ich der erhebliche Nachteil, daß solche Appara- werden, so wird das Verfahren bevorzugt mehrmali ihres breiten Störspcktnims der Nacfe- hmtereinander durchgeführt, wobei, »ie später be-

ik nur in Notfällen benutzt werden dür- e₅ schrieben, auch verschiedenartige Ausführnn^fcr- |C ifg^cfjaitcr «trdc-n hauptsächlich elcklro- men der Vorrichtung angewendet werden können. niMrfit Zcrhactcr venvcndcl. die nur eine In bevorzugter Ausführung wird mit FrequenzeT?

- RclTKhv.tch>.i*Kil hcfc/cn. Dabei werden im von 5 fw, 50 kHz zcarbehet, wobei je nach Art der

iiif.-n

Anwendung des Verfahrens gegebenenfalls die Ffe- führung rechteckige oder halbkreisförmige Rillen

quenz so gewählt werden muß, daß sie nicht als Stör- bevorzugt sind.

frequenz auf tritt. Bei rechteckigen Profilen hat es sich dabei als

In «eiterer Ausbildung des Verfahrens werden die zweckmäßig erwiesen, die Drähte so anzuordnen, Ladungsträger mit bevorzugten Stromstärken zwi- 5 daß diese von den Seitenwänden einen Abstand von •chen 10 und 100 μΑ/cm Bahnbreite erzeugt 5 bis 10 mm, vorzugsweise von 6 bis 8 mm, und

Eine weiten Variante des Verfahrens besteht vom Boden der Rillen 10 bis 25 mm, bevorzugt 15 darin, daß man die Ladungsträger nicht in Ltift, bis 20 mm, besitze». Bei halbkreisförmigen Profilen •ondern in andcrrn leicht ionisierbaren Gasen, weiche beträgt der Abstand der Drähte zum Boden der Rillen unter Umständen auch erhitzt sein können, erzeugt, to bevorzugt bis zu 25*/o weniger wie zu den Seiten-

Die Entladung in heißen Gasen, wobei in bevor- wänden der Rillen.

zugtcr Form Inertgase verwendet werden, bringt eine In weiterer Ausbildung ist zwischen den Drähten

weitere Verbesserung in der Beseitigung der Rest- und der Gegenelektrode ein Dielektrikum angebracht, ladungen. durch das je nach Material und Stärke, beispielsweise

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur %*, in Form -on dünnen Kunststoffolien, die Corona-DurchfUhrung des Verfahrens. Die Vorrichtung be- emission in definierter Weise geändert werden kann, sieht aus wenigstens einem über die Gesamtbreite der An Stelle der Schutzelemente oder zusätzlich va Materialbahn reichenden Draht und einem mit die- diesen ist zwischen den Drähten und de. Bahn ein scm verbundenen, bevorzugt veränderlichen einstell- leitendes oder nchtlcitendes relativ weitmaschiges baren. Wechselstromgenerator, deren kennzeichnende w Schutzgitter angebracht, mit dem, falls gewünscht, Merkmale darin bestehen, daß auf der gleichen Seite durch entsprechende Profilgebung und Verwendung der Bahn der Draht bzw. die Drähte und wenigstens bestimmter Materialien die Coronaemission ebeneine geerdete Gegenelektrode angeordnet sind, daß falls beeinflußt werden kann. Für manche Anwender Draht oder die Drähte eine Stärke von unter dungszwecke hat es eich uabei auch als zweckmäßig 100 μ. bevorzugt zwischen 5 und 50 μ, aufweisen. *S erwiesen, das Gitter und/oder die Schutzelemente zur daß der Wechselstromgenerator eine ungedämpfte Steuerung der Eniladungscharakteristik mit der Wechselspannung unterhalb von 50 k" mit einer Gegenelektrode zu verbinden oder die Schutzelemente Frequenz von 1 bis 1000 kHz, bevorzugt zwischen selbst als Gegenelektrode zu verwenden. Vor allem 5 und 50 kHz, erzeugt und daß zwischen Bahn und bei sehr langen und sehr dünnen Drahtabmessungen Draht ein Strom von einigen μΑ/cm Bahnbreite bis 3° werden Ausführungsformen bevorzugt, welche an den einigen hundert μΑ/cm Bahnbreite. bevorzugt zwi- Enden der Drähte Zugspannung erzeugende Mittel sehen 10 und 100 μΑ/cm, fließt. aufweisen. Hierdurch bleiben bei Belastung die

Je nach den Erfordernissen im Hinblick auf die Drähte in einem zur Ebene der Materialbahn besonooch geringfügig vorhandene Rt !ladung kann die ders gleichmäßigen Abstand. Als Zugspannung erbeschriebene Vorrichtung mehrmals hintereinander 35 zeugende Elemente werden wegen ihrer einfachen angeordnet werden, wobei eine bevorzugte Ausfüh- Anbringung vor allem Federn eingesetzt,
rang darin besteht, daß die Vorrichtung beidseitig In weiterer Ausbildung der Vorrichtung sind

der Bahn angebracht ist. Mittel vorhanden, durch die heif 2 Gase in der Zone

Bei Verwendung mehrerer Drähte werden diese zwischen Bahn und den Drähten erzeugt werden. in weiterer Ausbildung nebeneinanderliegend, dabei 40 Dies kann beispielsweise durch Wärmestrahler oder bevorzugt parallel, and/oder in verschiedenen Ebe- durch Heißgaserzeuger, über die die heißen Gase Ben liegend und gegeneinander versetzt angeordnet. in den Raum eingeblasen werden, erfolgen.
Eine solche Anordnung hat sich vor allem bei beson- Da bei der Durchführung des Verfahrens in vielen

ders rasch bewegten Materialbahnen bewährt Fällen immer die gleichen Materialbahnen behandelt

Eine ähnliche Anordnung, wie vorstehend beschrie- 45 werden, deren Ladungszustand bekannt ist, so ist es ben, besteht in einer mäanderfönnigen Anordnung in vielen Fällen nicht notwendig, die Drähte zur der Drähte. Ebene der Materialbahn verschiebbar anzuordnen,

Da die sehr dünnen Drähte, (Be erfndungsgemäß jedoch ist wegen der besseren Variations, iöglich-Verwendnng finden, beim Stromdurchgang stark be- keilen eine höhenverschiebbare Ausführungsform belastet werden, kann es bei verschiedenen Drahtmaie- 50 vorzagt In der Praxis hat es sich als zweckmäßig rialien und bei großen Bahahreiteö günstig sein, mn erwiesen, bsi einer erzeugten Stromstärke zwischen einen Durchhang und somit einer Ungleichmäßigkeit 10 und 100 μΑ/cm Bahnbreite den Abstand der der Drahtanordmnig gegenüber der Bahnebene vor- Drähte von der Bahn zwischen 10 und 40 mm, beiubeogen, den Draht oder die Drähte in isolierenden vorzugt zwischen 15 und 25 mm, zu halten.
Stützelementen zu lagern. 55 Als besonders vorteilhafte Ausführungsform hat

In weiterer Ausbildung liegen die Drähte in söge- sich eine Variante der Vorrichtung gezeigt, die in nannten Sdratzelementen, die einerseits, beispiels- Walzenform konstruiert ist, da in vielen Produktionsweise beim Abriß einer Bahn, verhindern sollen, daß abläcfen sowieso Walzen als Führungselemente der die Drähte beschädigt werden, und die andererseits Bahnen eingesetzt werfen. Hierbei sind der Draht infolge ihrer Anordnung gegenüber den Drähten 60 oder die Drähte innerhalb von wenigstens zwei mit ond je nach verwendeten Material in leitender oder öffnungen versehenen drehbaren Walzen angebracht, «kfctleifender Form den Fluß der Ladungsträger, wobei diese Walzen -hintereinander- oder übereind. h. die Coronaciiarakteristik, in bestimmtem MsBe anderliegend, wie bei Walzenanordnungen allgemein beeinflussen. In bevorzngter Ausführung bestehen bekannt, angeordnet sind. Die Anzahl und Fläche die Schntzelemente aus einer Grundplatte mit einer 65 der öffnungen soll möglichst groß sein, um beim der Anzahl der Blähte eutspreelieBdeG Aszahl von Lauf über die Walze möglichst viele beladene Zonen Rufen. Je nach Bauart besitzen die Rillen bestimmte zu entladen. Die nicht entladenen Zonen werden Profile, wobei wegen der technisch einfachen Aus- auf der zweiten, folgenden Walze entladen, wobei

selbstverständlich die Walzenöffnungen beim Lauf so handelte Materialbahnen, da in den Zwischenstehen müssen, daß bei den Folge walzen die Zonen bereichen der Haftungseffekt, beispielsweise für mit Ladungsträgern beaufschlagt werden, die infolge Schmutzteilchen, nach wie vor voll oder zumindest der zwischen den öffnungen liegenden Bereiche beim in weit höherem MaBe, wie dies der Reduzierung der ersten Durchgang nicht erfaßt wurden. S Gesamtentladung entsprechen würde, vorhanden ist.

In weiterer Ausbildung der Walzenvariante sind „ . , .

die Coronadrähte über den gesamten Umfang der Beispiel i

Walze verteilt, wobei je nach Umschlingungswinkel Es wurde eine Entladungsvorrichtung verwendet,

die Einwirkung der Corona über einen entsprechen- die aus zwei parallel angeordneten, über die Gesamt-

den Längenbereich trfolgt. Bei der Anbringung der 10 breite der Bahn (100 m/Min.) reichenden Drähten

Drähte ergibt sich die Möglichkeit, diese feststehend von 30 μ Stärk.· bestand Diese wurden mit einer

oder mitrotierend anzubringen. Bei der letzteren Aus- Wechselspannung von 10 kHz beaufschlagt. Die

führungsform wird die Einspeisung das Stromes über Spannung betrug 4 kV, die Stromstärke 20 μΑ/cm.

Schleifkontakte vorgenommen. Bei einer Ausgangsfeldstärke von etwa 900 kV/m be-

Eine vorteilhafte Ajsführungsform besteht in einer 15 trug die Feldstärke der Restladung 8 kV/m. Zwischensogenannten Drahtwalze aus widerstandsfähigen bereiche mit höherer Ladung konnten ;nit einer feindünnen Drähten. Diese Vorrichtung besitzt den Vor- auflösenden Sonde nicht ermittelt werdet;,
teil, daß die öffnungen verhältnismäßig groß sind, so „ . . . .
da/3 im Regelfall die Verwendung von zwei Walzen Beispiel 4
zur Entladung ausreicht. Um auch die Rückseite der so Das Beispiel 3 wurde wiederholt, mit dem UnterFolie zu entladen, ist es zweckmäßig, der Walze schied, daß nunmehr 5 Drähte In paralleler Anordgegenüberliegend eine weitere Entladungsvorrichtung nung verwendet wurden. Die Feldstärke der Restanzubringen. Um entsprechend der Bahnführuni; be- ladung betrug 2 kV/m.
sonders gleichmäßig einzuwirken, besitzt diese zv/eite _R . .
Entladungsvorrichtung bevorzugt eine gekrümmte 25 Beispiel 5
Form, wobei vor allem solche Verwendung finden, Das Beispiel 4 wurde wiederholt, mit dem Unterdie eine dem Radius der Walze entsprechende Krüm- schied, daß die Folienbahn mit 140 m/Min, gefahren mung aufweisen. wurde. Die Feldstärke der Restladung betrug 4 kV/ir..

Das Verfahren soll an Hand der folgenden Bei- _R . .

spiele nochmals näher erläutert werden, ohne jedoch 30 Beispiele

auf die hierbei angegebenen Merkmale beschränkt Beispiel 5 wurde wiederholt, mit dem Unterschied,

zu sein. daß beidseitig der Folienbahn eine Vorrichtung ge-

. , maß Beispiel 3 angeordnet war. Die Feldstärke der

Beispiel 1 Restladung betrug weniger als 1 kV/m.

Eine handelsübliche Spitzencoronaeinrichtung mit 35 _n ·
einem Spitzenabstand von 20 mm und einer Draht- Beispiel/
stärke von 1,5 mm (die Enden wiesen Spitzen auf) Eine Polyesterfolie von 6 μ Stärke wurde mit einer wurde 20 mm über einer mil einer Geschwindigkeit Geschwindigkeit von 140 m/Min, durch eine Walzenvon 100 m/Min, laufenden Polyesterbahn (HOSTA- anordnung geführt. Die Foiie besaß eine Feldstärke PHAN®) von 10μ Stärke über die gesamte Breite 40 der Aufladung von 1100 kV/m. Die Folie wurde über der Bahn angeordnet. Die ankommende Folienbahn 4 Drahtwalzen von 500 mm Durchmesser geführt, besaß infolge ihres Durchlaufes über eine Walzen- wobei die Walzen 1 und 3 mit der Unterseite, die anordnung eine Aufladung e<ner Feldstärke von etwa Walzen 2 und 4 mit der Oberseite der Folie in Beriih-900 kV/m. Die Einrichtung wurde mit einer Hoch- rung standen. Die Drähte der Walze bestanden aus spannung von 6 kV und einer Frequenz von 50Hz 45 lmm starken V4A-Drähten, die beidseitig in Abbetrieben. Die Stromstärke betrug 2 μΑ/cm Bahn- ständen von 2 mm in Ringen gelagert waren. 5 Corobreite. Nach Durchlauf durch die Coronastrecke nadrähte von 30 μ Stärke waren bei der Walze 1 wurde eine Restladung mit einer Feldstärke von und 3 über die obere Hälfte der Walzen, bei den 22 kV/m mittels einer Flächensonde ermittelt. Walzen 2 und 4 über die untere Hälfte der Walzen β _: _c _ j ρ 1 ο 5° gleichmäßig verteilt. Sie waren fest montiert und an Beispiel ζ _den Enden beidseitig durch Federn gespannt. Die

Beispiel 1 wurde unter den gleichen Bedingungen sonstigen Betriebsdaten entsprachen denen von Beiwiederholt, nur mit dem Unterschied, daß die Folie spiel 3. Die angetriebenen Walzen waren so gesteuert, mit 140 m/Min, unter der Corona hindurchgeführt daß beim Durchlauf der Bahn bei den zweiten Walzen wurde. Die Restladung betrug in diesem Fall 34 kV/m. 55 jedesmal dort eine öffnung (Zwischenraum zwischen

Wie die mittels einer Flächensonde durchgeführten den Stäben) lag, wo bei den ersten Walzen infolge Messungen zeigen, wurde zwar ein erheblicher Teil der Auflage auf den Stäben eine Beaufschlagung nicht der Gesamtladung eliminiert, jedoch zeigten Mes- stattgefunden hatte. Die Feldstärke der Restladung sungen mittels einer feinauflösenden Sonde oder betrug 1 kV/m.
durch Aufbringen spezieller Pulver, daß die Folie 60 .
entsprechend der Spitzenanordnung und der verwen- Beispiel S
deten Frequenz Bereiche aufwies, bei denen keine Das Beispiel 7 wurde wiederholt mit dem Unteroder nur eine geringfügige Entladung stattgefunden schied, daß gegenüber den Walzen jeweils noch eine hatte. Bei der schnelleren Fahrweise gemäß Bei- Gegenelektrode angeordnet war die ebenfalls spiel 2 ergeben sich infolge der niedrigen Frequenz 6₅ 5 Coronadrähte von 30 μ besaß die in einem rechterheblich größere unentladene Zwischenbereiche. eckigen Schutzelement untergebracht waren Die Durch die Entladung nur bestimmter Bereiche be- Feldstärke der Restladung war in Hi^m Wn nur sitzen diese Folien den gleichen Nachteil wie unbe- noch 0,2 YVfm.

Wie die Beispiele zeigen, ist durch das erfindungs- In Fig. 3 ist ein Draht mäanderförmig über Um-

gemäße Verfahren im Gegensatz zu den bekannten lenkpunkte 11, die sich an dem Rahmen befinden,

Methoden eine homogene und vollständige Entladung angebracht. Die Zugspannung wird mit der Feder 10

möglich. Zwischenbereiche mit nur ungenügender erzeugt.

Entladung konnten trotz der Verwendung einei fein- s Fig. 4 «igt ebenfalls vier CoronadrähteS, die

auflösenden Sonde (beispielsweise einer hohen nach jedoch gegenüber F i g. 2 in einem engeren Abstand

der deutschen Patentschrift 1281573) nicht festge- angeordnet sind und die mittels drei isolierender

stellt werden. Auch bei höheren Fahrgeschwindig- Stützelemente 12 zusätzlich gehalten werden,

keiten bis zu etwa 500 m/Min, wurde eine vollstan- In Fig, 5 sind fünf Einzelcofonadrähte 5 gezeigt,

dige und homogene Entladung erzielt. io die jeweils an beiden Enden durch die Federn 10

Wenn auch die erfindungsgemäße Entladung am gespannt werden und die versetzt gegeneinander an-Beispiel von Polyesterfolien dargestellt wurde, so ist geordnet sind. Hierbei ergibt sich der Vorteil, daß, selbstverständlich die Anwendung des Verfahrens obwohl die gesamte Bahnbreite erfaßt wird, kürzere nicht hierauf beschränkt, vielmehr is; es grundsätz- Drahtlängen Verwendung finden können.
Hch für alle geladenen Materialbahnen, beispielsweise 15 Fig. 6 zeigt die Drahtanordnung gemäß Fig. I, neben solchen aus Kunststoffen, für solche aus Papier jedoch ist hier zusätzlich ein Schulzgitter 13 angeanwendbar. Vorzugsweise wird es jedoch bei beson- bracht.

ders eripfindlichen Bahnen Anwendung finden, wie in Fig. 7 ist ein Schutzelement 14 in rechteckiger

dies unter anderem den Beispielen bei dünnen Poly- Form, in F i g. 8 ein solches in halbkreisförmiger

eslerfolien entsprechen würde. Es ist leicht einzu- 20 Form dargestellt. Die Coronadrähte 5 liegen dabei

sehen, daß die Stromstärke, der Abstand und die geschützt in den Rillen 15, die durch die Wände 16

Frequenz im erfindungsgemäßen Umfang weitgehend und den Boden 17 abgeschlossen werden. In geeig-

den jeweils erforderlichen Bedürfnissen angepaßt neter Anordnung können die Schutzelemente direkt

werden können. als Gegenelektrode Verwendung finden. Zwischen den

Die Vorrichtung zur Durchführung de' Verfahrens 35 Coronadrähten und dem Inneren der Schutzelemente wird an Hand der folgenden Figuren nochmals näher kann auch ein Dielektrikum, z. B. in Form einer Auserläutert, rhne daß jedocii eine Beschränkung auf die kleidung mit Kunststoffolien, angebracht sein
gezeigten Ausführungsformen bestellt. Fig. 9 zeigt eine Entladungseinrichtung in Form

Fig. I zeigt in sci.ernatischer Darstellung die Bau- einer Walze (als Einzeldarstellung) und einer zweiten

steine einer möglichen Entladungseinrichtung; 30 gegenüberliegenden Entladungseinrichtung. Über die

Fig. 2 bis 6 zeigen schemaiisch in Draufsicht Walze, bestehend aus einer Anordnung von Stegen

Ausführungsbeispiele der Coronadrahtanoidnung; 18, wird die Materialbahn 7 geführt. Im Innern der

Fig. 7 und 8 zeigen schematich in Seitenansicht Walze sind über den gesamten Umfang der Walze

die Lage der Coronadrähte in Schutzelementen; verteilt die Coronadrähte 5 angeordnet. Die gegen-

Fig. 9 und 10 zeigen schematisch in Seitenansicht 35 überliegende Elektrode, d^:e aus einem Schutzele-

die Entladungsvorrichtung in Form von Walzen; ment 4 mit der entsprechenden Anzahl Coronadräh-

Fig. 11 zeigt schematisch in Seitenansicht eine ten5 besteht, weist eine gekrümmte Form auf. Bei

mögliche Anordnung zum beidseitigen Fntladen mit- der hier gezeigten Walze werden bevorzugt die

tels einer Walzenanordnung. Coronadrähte ebenfalls rotierbar angeordnet.

Fig. 1 zeigt den Impulsgeneratori, der unge- 40 Fig. 10 zeigt praktisch die gleiche Walze wie dämpfte Schwingungen im erfindungsgemäßen Be- F i g. 9, jedoch sind die Coronadrähte 5 nur entsprereich erzeugt, die im Verstärker 2 verstärkt werden. chend dem Umschlinguugswinke! der Materialbahn 7 Im Leistungsverstäiker3 wird das Signal verstärkt angeordnet. In einer solchen Ausführungsform sind und der Primärwicklung des Hochspannungstransfor- die Coronadrähte bevorzugt feststehend gegenüber mators 4 zugeführt. Der Hochspannungsanschluß der 45 der drehbaren Walze angebracht.
Sekundärwicklung ist mit dem Coronadraht5 ver- In Fig. 11 ist eine mögliche W 'zenanordnung zur bunden. Die Gegenelektrode 6 ist geerdet. Unter dem beidseitigen Entladung der Mater lbahn dargestellt, Coronadraht wird die Materialbahn 7 in bestimmtem mittels dzc besonders niedrige Restladungen erzielt Abstand vorbeibewegt. Am Hochspannungsmeß- werden können. Die Walzen, die aus dünnen Stäben gerät 8 wird der Effektivwert der Coronaspaunung in 50 19 bestehen, besitzen im Innern Coronadrähte 5, wokV gemessen. Die Hochspannungsamplitude kann am bei diese so feststehend angeordnet sind, daß die Impulsgenerator variiert werden. Die Stromstärke Materialbahn entsprechend dem Umscnlingungswird in einer unabhängigen Messung mittels geeigne- winkel von der Corona beeinflußt wird. Die den ter Meßinstrumente bestimmt und entsprechende Ein- Walzen gegenüberliegenden Elektroden entsprechen Stellungen vorgenommen. 55 denen der F i g. 9. Die Walzen 20 und 21 sind bein Fig. 2 sind die Coronadrähte 5 in einen Rah- kannte Umlenkwalzen.

meit 9 eingespannt. An beiden Enden der Drähte Es ist leicht ersichtlich, daß eine weite Variationsbefinden sich Federn 10, die auf die Drähte eine breite in der Konstruktion der Entladungsvorrichtung Zugspannung ausüben. gegeben ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (28)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Entladung einer Ladung tra-

j genden, vor allem rasch bewegten Materialbahn, insbesondere einer Kunststoffbahn, wobei man die Bahn gleichmäßig über deren gesamte Breite mit.LadungsträRern beaufschlagt, die durch hochfrequente Wecltselspannung erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, daß unter Ver- meldung jeglicher Änderung der chemischen und/ oder physikalischen Eigenschaften des Bahnmaterials zur vollständigen und homogenen Entladung die Bahn mit Ladungsträgern beaufschlag*, wird, die durch hochfrequente ungedämpfte Wechselspannung zwischen 1 und 1000 kHz mit einer Stromstärke zwischen einigen μΑ/cm und einigen hundert μΑ/cm Bahnbreite und einer Spannung unterhalb von 50 kV erzeugt werden, wobei unter Berücksichtigung der nicht die Materialbahn tref- ao fenden Ladungsträger die Stromstärke und/oder der Abstand zwischen Materialbahn und der Ausgangsstelle den Ladungsträger derart eingestellt wird, daß pro Flächeneinheit mindestens so viel Ladungsträger mit zur Ladung der Bahn ent- as gegengesetzten Polarität erzeugt werden, als zur vollständigen Entladung der Bahn notwendig sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit hochfrequentem Wechselstrom zwischen 5 und 50 kHz entladen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit Ladungsträgern mit einer Stromstärke zwischen 10 und 100 μΑ/cm Bahnbreite beaufschlagt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit Ladungsträgern beaufschlagt wird, die in leicht ionisierbaren, gegebenenfalls erhitzten, Ga* en erzeugt werden.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrc ns nach den Ansprüchen 1 bis 4, bestehend aus wenigstens tinem über Jig Gesamibreite der Materialbahn reichenden Draht und einem mit diesem verbundenen, bevorzugt veränderlich einstellbaren, Wechselstromgenerator, dadurch gekennzeichnet, daß auf der gleichen Seite der Bahn der Draht bzw. die Drähte und wenigstens eine geerdete Gegenelektrode angso'dnei sind, daö der Draht oder die Drähte (5) eine Stärke von unter 100 μ, bevorzugt zwischen 5 und 50 μ, aufweisen, daß der Wechselstromgenerator (1) eine ungedämpfte Wechselspannung unterhalb von 50 kV mit einer Frequenz von l Dis ίύύύ kHz, bevorzugt zwischen 5 und 50 kHz, erzeugt und daß zwischen Bihn und Draht ein Strom von einigen μΑ/cm Bahnbreite bis einigen hundert μΑ/cm Bahnbreite, bevorzugt zwischen 10 und 100uA/cm, fließt.

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

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daP der Draht oder die Drähte mäandcrförmig angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Drähte (5) in isolierenden, quer zur Drahtrichtung verlaufenden 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.

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 mm, bevorzugt 15 bis 20 mm, beträgt.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Drähte zum Boden der Rille bis zu 25°/o weniger als zu de:i Seitenwänden der Rille beträgt.

15 Vorrichtung nacn einem der Ansprüche 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Draht oder den Drähten ind 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 nichtleitendes relativ weitmaschiges Schutzgitter (13) angebracht ist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzgitter (13) und/od?r die Schutzelemente (14) zur Steuerung der Enuadungscharakteristik mit der Gegenelektrode verbunden sind.

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 zusätzliche 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, üaB bei ciiici ciicug'cü Stromstärke zwischen 10 und 100 μΑ/cm Bahnbreite der Abstand des Drahtes oder der Drähte (5) von der zu entladenden Bahn (7) zwischen 10 und 40 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 Drahts (5) innerhalb von wenigstens zwei mit öffnungen versehenen drehbaren hinter- und/oder übereinander angeordneten Walzen befindet, über die die zu entladende Bahn (?) nacheinander gefüh.t wird.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Drähte (S) über den genannten Umfang der Walzen "erteilt sind.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23

und 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 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzen aus dünnen Drähten oder Stegen (18) bestehen.

26. Voi richtung 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, -iaß die weitere Entladungsvorrichtung eine gekriinr te Form aufweist.

28. Vorrichtung n»«m Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, ÜJ$ i,e weitere Entladungsvorrichtung eine d«n .ladius der Walzen entsprechende Krü. · „ung aufweist.