DE2220886A1

DE2220886A1 - Vorrichtung zur elektrischen oberflaechenbehandlung von form und staerke unabhaengiger materialien

Info

Publication number: DE2220886A1
Application number: DE19722220886
Authority: DE
Inventors: Peter Henschel; Bille Holger Steen
Original assignee: SOFTAL AG
Current assignee: SOFTAL AG
Priority date: 1972-04-28
Filing date: 1972-04-28
Publication date: 1973-11-08
Also published as: NL7305953A; BE798330A; FR2182177A1; IT980371B; FR2182177B3

Description

■ Hamburg, den 2_7β April 1972 Dipl.-lng. Vincenz ν. Raffay

P a t e η f α η w a! t

2 Hamburg 70 . ScWoßstr, 6

TeK 6870-05 2220886

ν.R./Li. 2013/29

Anmelders SOFTAL AG, Via Mariani c/o P_e Beretta CH 6600

Muralto / Schweiz

Vorrichtung zur elektrischen Oberflächenbehandlung von Form und Stärke unabhängiger Materialien

Die Erfindung betrifft zur elektrischen Oberflächenvor-' behandlung von leitenden und nicht leitenden Materialien wie Kunststoffen, Metall, Papier und Textilien mit einer die Spannung führenden Elektrode und einer Gegenelektrode.

Vorrichtungen der vorstehende« genannten Art sind in den unterschiedlichsten Ausführungsformen bekannte Bei diesen Vorrichtungen findet die Funken- und/oder Koronaentladung immer zwischen zwei räumlich getrennten Elektroden statt, · zwischen denen das zu behandelnde Material liegt und meistens auch hindurchgeführt wird. Bei einer bekannten Vorrichtung wird das Material.zwischen einer walzenförmigen Gegenelektrode und einer m&»»»»— oder walzenförmigen, die Spannung führenden Elektrode hindurchgeführt· Bei diesen Vorrichtungen tritt der Nachteil auf, daß ab einer bestimmten Materialstärke die senkrechte Entladungsform nicht mehr möglich ist, da der Gesamtwiderstand zwischen den Elektroden zu groß wird, oder das Material kann der hohen

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Entladungsspannung nicht mehr widerstehen, so daß es zu einzelnen elektrischen Durchschlägen kommt, durch die das Material beschädigt wird» Dieses ist insbesondere dann der Fall, wenn poröses Material, wie ZoB. Schaumstoff oder aber Material mit Hohlräumen, wie z.B₀ Tuben und Flaschen vorbehandelt werden sollen«

Es ist weiterhin bekannt, Vorrichtungen «**· der eingangs genannten Art zur Behandlung von Hohlkörpern mit engem Hals, bei denen eine Anordnung einer Elektrode im Innenraum nicht möglich ist, so auszubilden, daß unter Ausnutzung der Krümmung des zu behandelnden Materials oder Gegenstandes eine Vorbehandlung durch tangential streifende Funken durchgeführt wird. Hierbei ist jeweils eine Justierung der Vorrichtung an den Krümmungsradius des zu behandelnden Materials erforderlich. Der Elektrodenabstand darf nicht zu groß sein, da sonst der Entladungswiderstand zu groß wird. Durch diese Forderungen arbeiten derartige Vorrichtungen in der Praxis nicht wirtschaftlich, da immer wieder Schwierigkeiten auftreten.

Auch bei dieser Vorrichtung mit tangential streifenden Funken liegt das zu behandelnde Material unter Berücksichtigung seiner Krümmung praktisch immer zwischen den beiden Elektroden.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der diese Nachteile nicht auftreten, und durch die die unterschiedlichsten Materialien ohne schwierige elektrische Anpassung und mechanische Justierung zu behandeln sind, und zwar insbesondere auch Materialien, die verhältnismäßig dick und/ oder porös wie z_oB. Schaumstoff sind oder die Hohlräume mit engem Zugang (engem Hals) aufweisen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die eine Elektrode

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(z.B. die die Spannung führende Elektrode) zwischen der anderen Elektrode (z_oB. der Gegenelektrode) und dem zu behandelnden Material liegt·

Hierdurch ist es möglich, die beiden Elektroden als Einheit auszubilden, an der die unterschiedlichsten Körper und Bahnen zur Behandlung vorbeigeführt werden können. Je nach Art des zu behandelnden Materials kann entweder dieses oder die die beiden Elektroden enthaltende Einheit oder beide Teile bewegt werden.

In vorteilhafter Weise sind die die Spannung führende Elektrode und die Gegenelektrode auf einem gemeinsamen Körper ausgebildet, bei" dem es sich in weiterer Ausgestaltung um eine um ihre Achse drehbare Walze handeln kann.

Bei der Vorrichtung nach der Erfindung können die Funkenentladungen, die im Bereich der Gegenelektrode, beispielsweise auf der Oberfläche des gemeinsamen Körpers stattfinden, auf jeden beliebig geformten Gegenstand zur Wirkung gebracht werden, ohne daß die Form des Gegenstandes hierbei kritisch wird.

In besonders vorteilhafter Weise kann die Vorrichtung so ausgebildet sein, wie es Gegenstand der Ansprüche 4 bis 6 ist. Der Begriff "Draht" schließt jede Art von Leiter ein, durch den eine Funkenentladung in der gewünschten Weise durchgeführt werden kann. Ein solcher Leiter kann auch durch Aufdampfen oder durch elektrisch leitendes Pulver gebildet werden.

Bei dem Gegenstand des Anspruches 7 ist der gemeinsame Körper als Hohlkörper ausgebildet, wobei der eigentliche Behandlungsbereich im Innenraum dieses Hohlkörpers vorgesehen ist. Hierdurch können endliche und endlose Stäbe oder rohrförmige Gebilde aus dem unterschiedlichsten Material behandelt

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werden.

In zweckmäßiger Weise liegt der Draht nur ungefähr zur Hälfte seines Querschnittes frei, wobei er so angeordnet ist, daß er von beiden Seiten von Funken getroffen wird. Bedingt durch den elektrischen Feldverlauf und bei genügend hoher Spannung läßt sich die Walze mit den Drähten an der Oberfläche vollständig von Funken ummanteln.

Wenn kreis- oder spiralförmige Wicklungen der Drähte gewählt werden, treffen die Funken quer zu einem an der Walze vorbeibewegten Materialbahn auf die vorzubehandelnde Oberfläche auf. Durch Änderung der Wicklungsrichtung oder durch Verwendung einer gitterförmig ausgebildeten Gegenelektrode lassen sich Auftreffwinkel von quer bis längs zur Materialbewegungssrichtung erzielen. Hierdurch kann die Vorbehandlung nicht nur an das jeweilige Material, sondern auch an das gewünschte Muster der Vorbehandlun—g im Hinblick auf die später erfolgende Verklebung, Bedruckung oder dgl. angepaßt werden.

Außerdem lassen sich durch Änderung der Wicklungsabstände sehr kurze Unterbrechungen der Vorbehandlung in Streifen (längs und quer) erreichen. Dieser Fall ist immer dann erwünscht, wenn das Material später nur in sehr schmalen Streifen bedruckt, verklebt oder versiegelt werden soll.

Wenn, die Vorrichtung wie nach Anspruch 4 ausgebildet ist, erfolgt «Lnjö sehr effektive Vorbehandlung, da praktisch ein Funken einen sehr breiten Oberflächenstreifen vorbehandelt. Anders ausgedrückt beträgt hierbei die vorbehandelte Fläche {Materialvorschub mal effektive Funkenlänge) ein Vielfaches derjenigen bei senkrechter Vorbehandlung

Wenn eine Vorbehandlung in schmalen Streifen erwünscht ist, kann die Anordnung nach Anspruch 5 von Vorteil sein.

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Hierbei erfolgt zwar eine Behandlung in schmalen Streifen, diese ist aber im Vergleich zur bekannten Behandlung mit senkrecht auftreffenden Funken sehr viel intensiver, da die wirksame Entladung in der Ebene, und parallel zur Bewegungsrichtung des zu behandelnden Materiales stattfindet.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen sind Gegenstand der Ansprüche 9 - 13°

Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung können nicht nur die unterschiedlichsten Materialien (nichtleitend und leitend), wie ZoB. Kunststoffe, Aluminium und dgl_o sowie Gegenstände der unterschiedlichsten Form vorbehandelt werden, sondern im Rahmen der Erfindung können die die Spannung führende Elektrode und die Gegenelektrode auch vertauscht werden, im folgenden unter Hinweis auf die Zeichnung an Hand verschiedener Ausführungsbeispiele näher erläuterte

Es zeigt?

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Ausführungsform einer Elektrodeneinheit in Walzenform für eine Vorrichtung nach der Erfindung;

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine Walze, die derjenigen der Figo 1 ähnlich ist, bei der aber die die Gegenelektrode bildenden Drähte in Walzenlängsrichtung und damit senkrecht zur Relativbewegung zwischen zu behandelndem Material und Elektrodeneinheit verlaufen;

Figo 3 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung der Vorbehandlung bei einer Vorrichtung nach Fig.2;

Fig. k eine der Fig. 3 entsprechende.schematische Dar-

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stellung zur Veranschaulichung der Vorbehandlung bei einer Vorrichtung nach Fig. I;

Figo 5 eine weitere Ausführungsform einer walz en-

förmigen Elektrodeneinheit, die in ihrem grundsätzlichen Aufbau derjenigen der Fig. 1 entspricht;

Figo 6 einen Schnitt gemäß der Linie VI - VI der Fig. 5;

Figo 7 eine schematische Seitenansicht einer anderen Ausführungsform einer Vorrichtung nach der Erfindung, bei der die eine Elektrode aber auch zwischen der anderen Elektrode und dem zu behandelnden Gegenstand liegt} und

Fig. 8 einen Schnitt durch eine weitere Ausführungs-

in

form, bei der die Elektrodeneinheit -werf einer Hohlwalze ausgebildet ist„

In Fig. 1 sind die wesentlichen Teile einer Ausführungsform einer Vorrichtung nach der Erfindung im Schnitt dargestellt. Die beiden zur Vorbehandlung eines Materiales 7 erforderlichen Elektroden sind auf einem gemeinsamen, und zwar walzenförmigen Körper ausgebildet. Die Gegenelektrode 2 ist als spiralförmiger Draht um die walzenförmige,Elektrode 1 gewickelt, die die Spannung führt. Zugeführt wird die Spannung bei 3° Eine Ableitung der Spannung, d. h. eine Erdung erfolgt durch einen Schleifkontakt 5· Zwischen der Gegenelektrode 2 und der Elektrode 1 ist ein Dielektrikum 6 vorgesehen in das der die Gegenelektrode 3 bildende Draht ungefähr zur Hälfte eingebettet ist. Wie durch die Funken k angedeutet, findet eine Funkenentladung entsprechend den elektrischen Feldlinien im wesentlichen über die gesamte Oberfläche der Walze statt. Die Entladungsrichtung entspricht im wesentlichen der Walzenlängsrichtung, d_oh_e sie erfolgt senkrecht zu der Relativbewegung zwischen dem Material 7 und der Walzenlängsrichtung unabhängig davon, welcher dieser Teile bewegt wird.

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Bei dieser Form der Anordnung und Ausbildung der Gegenelektrode wird ein verhältnismäßig breiter Streifen 4b (siehe Fig· 4) durch einen Funken 4 vorbehandelt. Hierdurch ist die Vorbehandlung sehr intensiv, dch„ der Wirkungsgrad der Vorbehandlung ist als günstig zu bezeichnen.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 verlaufen die die Gegenelektrode 2 bildenden Drähte senkrecht zu denjenigen der Ausführungsform der Fig. 1, d.h. in Walzenlängsrichtung. Durch die Einzelheit E ist der Verlauf der Funken 4 angedeutet. Hierbei erfolgt eine Vorbehandlung in schmalen Streifen 4a, wie es beim Betrachten der Figo 3 deutlich wird. Die wirksamen Funken 4 liegen in der Ebene des Materials 7 und verlaufen parallel zur Bewegungsrichtung dieses Materials.

In den Fig. 5 und 6 ist eine Walze veranschaulicht, die in ihrem grundsätzlichen Aufbau derjenigen der Fig_e 1 entspricht c Im Innern der Walze 12, die in diesem Fall aus Isoliermaterial hergestellt ist, befindet sich ein im Querschnitt ringförmiger Hohlraum 11. Dieser Hohlraum 11 ist mit einer die die Spannung führenden Elektrode 1 bildenden elektrisch leitenden Flüssigkeit gefüllt, bei der es sich um Quecksilber handelt. Die Spannungszuführung erfolgt über einen Teil 9 j das durch einen Deckel 10 aus Isoliermaterial gehalten wird. Die Spannungsableitung (Erdung) erfolgt durch einen Teil 8, das mit dem die Gegenelektrode 2 bildenden Draht verbunden ist» Dieser Draht ist wiederum in einem Dielektrikum 6 ungefähr zur Hälfte eingebettete Beim Betrachten der Fig. 6 wird deutlich, daß eine Entladung nur auf einem verhältnismäßig kleinen Bereieh der Mantelfläche der Walze erfolgt, und zwar dort wo das Queck« silber für eine Funkenentladung sorgt_o Bei dieser Vorrichtung nach Fig. 5 und 6 ist nicht nur eine sehr witschaftliehe

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Behandlung möglich, da nur an dem Teil der Manteloberfläche der Walze eine Funkenentladung stattfindet, an dem eine zu behandelnde Materialbahn vorbeibewegt wird, sondern es ist auch gleichzeitig für eine gute Kühlung der Elektrodeneinheit gesorgt, da auf einem wesentlichen Teil der Manteloberfläche zweitweilig keine wärmeerzeugende Funkenentladung stattfindet.

In dem Hohlraum 11 der Walze nach Fig. 5 sind zwei Verstellringe 13 und l4 angeordnet, von denen der Verstellring 14 leitend ausgebildet ist, um für die Spannungübertragung auf das die Elektrode 1 bildende Quecksilber zu sorgen. Diese Verstellringe 13 und 14 sind in Walzenlängsrichtung verschiebbar, um die Behandlungsbreite zu verstellen. Wenn beispielsweise eine Bahn vorbehandelt werden soll, die schmäler ist als die Länge oder Breite der Walze, so werden die Verstellringe 13 und 14 entsprechend verschoben, um den Bereich, in dem das Quecksilber die Elektrode 1 bildet, zu verkleinern. Eine Funkenentladung zwischen den die Gegenelektrode 2 bildenden Drähten findet dann nur in dem B-reich statt, in dem sich Quecksilber befindet.

Bei der Ausführungsform nach Fig 7 sind die beiden Elektroden wieder als Einheit ausgebildet. Bei dieser speziellen Ausführungsform sind die beiden ElBktroden aber gegeneinander bewegbar, da sie nach Art eines Planetengetriebes im Verhältnis zueinander angeordnet sind,, Die Gegenelektrode 2 wird durch ein Rohr aus Drahtgeflecht gebildet. Durch eine Gabel l6 ist die Elektrode 1 im Innern der Gegenelektrode drehbar gelagert. Die Gegenelektrode ist als Walze ausgebildet, die an der Innenmantelfläche der Gegenelektrode 2 abrollt. Im Innern der Gegenelektrode 2 befindet sich eine Isolierung 15·

Wenn es sich bei dem zu behandelnden Gegenstand 7 beispielsweise um eine Tube handelt, so wird diese - wie durch B

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veranschaulicht - immer in dem Bereich vorbehandelt, der der Gegenelektrode 1 gegenüberliegt. Eine Funkenentladung findet nur in dem Bereich der drehangetriebenen Gegenelektrode 2 statt, an dem die mit rollende Elektrode 1 innen anliegt c Die Tube wird entweder selbständig drehangetrieben oder mitgenommen.

Auch bei der Ausführungsform nach Fig. 8 ist eine Elektrodeneinheit vorhanden. Diese Elektrodeneinheit ist als Hohlwalze ausgebildet. An der inneren Mantelfläche der Hohlwalze befinden sich die die Gegenelektrode 2 bildenden Drähte, die bei 5 geerdet sind. Diese Drähte sind wiederum ungefähr zur Hälfte in ein Dielektrikum eingebettet. Das Dielektrikum wird von der Elektrode 1 umgeben, die zylinderförmig ausgebildet ist. Außen befindet sich eine Schicht aus Isoliermaterial. Durch diese Elektrodeneinheit nach Fig. 8 lassen sich die unterschiedlichsten Gegenstände, wie endliche und endlose Stäbe aus leitendem oder aus nichtleitendem Material, aber auch aus diesen beiden Materialien vorbehandeln Neben Stäben lassen sich auch die unterschiedlichsten Hohlkörper, Profile und Hohlprofile vorbehandeln.

Bei sämtlichen Ausführungsformen nach der Erfindung sind die beiden Elektroden als Einheit ausgebildet, so daß der zu behandelnde Gegenstand nicht zwischen diesen Elektroden, sondern auf der einen Seite einer der beiden Elektroden liegt»

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Claims

ν.R0/Li< 2013/29 Patentansprüche%

1.J Vorrichtung zur elektrischen Oberflächenvorbehandlung von leitenden und nicht leitenden Materialien
wie Kunststoffen, Metall, Papier und Textilien mit einer
die Spannung führenden Elektrode und einer Gegenelektrode, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Elektrode (z.B. die
die Spannung führende Elektrode (I)) zwischen der anderen Elektrode, (z.B. der Gegenelektrode (2)) und dem zu behandelnden Material (7) liegt.

2o Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Spannung führende Elektrode (l) und die
Gegenelektrode (2) auf einem gemeinsamen Körper ausgebildet sind.

3· Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der gemeinsame Körper eine um ihre Achse drehbar gelagerte Walze ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenelektrode (2) durch kreis- oder spiralförmig verlaufende Drähte an der Manteloberfläche der Walze gebildet ist und daß der innerhalb dieser Drähte gelegene Teil der Walze die Elektrode (1) bildet, wobei zwischen
den Drähten und der Elektrode ein Dielektrikum (6) vorgesehen ist (Fig. 1).

5· Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenelektrode (2) durch senkrecht zur Drehturig verlaufend® Drähte an der Mantelfläche der Walze

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gebildet ist und daß der Innerhalb dieser Drähte gelegene Teil der Walze die Elektrode (l) bildet, wobei zwischen den Drähten und der Elektrode ein Dielektrikum (6) vorgesehen ist (Fig. 2).

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenelektrode (2) durch ein Drahtgitter an der Mantelfläche der Walze gebildet ist und daß der innerhalb des Drahtgitters gelegene Teil der Walze die Elektrode (1) bildet, wobei zwischen dem Drahtgitter und der Elektrode ein Dielektrikum (6) vorgesehen ist.

7· Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß der gemeinsame Körper als Hohlwalze ausgebildet ist, an deren innerer Mantelfläche die Gegenelektrode (2) bildende Drähte vorgesehen sind und daß ein Abschnitt größeren Durchmessers als der die Drähte aufweisende die Elektrode (l) bildet, wobei zwischen den Drähten und der Elektrode ein Dielektrikum (6) vorgesehen ist (Fig. 8)·

8. Vorrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die die Gegenelektrode (2) bildenden Drähte spiral- oder kreisförmig verlaufen.

9· Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 - 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Walze bzw. der Elektrode (l)ein Hohlraum (ll) ringförmigem Querschnitt ausgebildet ist, der teilweise mit einer elektrisch leitenden Flüssigkeit (-**■} gefüllt ist (Fig. 5),

10. Vorrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Hohlraumes (Ii) in Walzenlängsrichtung verstellbar ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, "daß die Länge des Hohlraumes (ll) durch ein oder

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mehrere verschiebbar in diesem angeordnete Verstellringe (13,14) verstellbar ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Spannung führende Elektrode (l) und die Gegenelektrode (2) nach Art eines Planetengetriebes ausgebildet und angeordnet sind (Fig.6).

13 Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenelektrode (2) durch ein rohrförmiges Drahtgitter gebildet ist, in dem die Elektrode (l) an ihrer Innenmantelfläche anliegt und mitrollend drehbar gelagert ist

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