DE2242803B2 - Verfahren zur Beseitigung von elektrostatischen Aufladungen - Google Patents
Verfahren zur Beseitigung von elektrostatischen AufladungenInfo
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- H05F—STATIC ELECTRICITY; NATURALLY-OCCURRING ELECTRICITY
- H05F3/00—Carrying-off electrostatic charges
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- Photographic Developing Apparatuses (AREA)
- Discharging, Photosensitive Material Shape In Electrophotography (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beseitigung
der elektrostatischen Aufladungen von elektrisch nichtleitenden Werkstoffen, insbesondere von
Kunststoffen, während der Verarbeitung. Bei diesem Verfahren wird der Werkstoff während des Ver.irbeitungsvorganges
über ein Führungselement geleitet, dessen elektrisches Potential veränderbar ist und in
Abhängigkeit von dem elektrischen Potential dt:s geführten Werkstoffes derart beeinflußt wird, daß der
Ladungszustand des Werkstoffes nach dem Passieren des Führungselementes einen vorgegebenen Wert annimmt.
Die elektrostatische Kontaktaufladung von elektrisch nichtleitenden Werkstoffen stellt in vielen technischen
Bereichen ein bisher ungelöstes Problem dar. Das gilt vor allem für die Verarbeitung und für den
Gebrauch von Kunststoffen Die bekannten Abhilfemaßnahmen bestehen grundsätzlich entweder darin,
daß die beim Kontakt auf den elektrisch nichtleitenden Werkstoff übertretende Ladung auf ein Minimum
reduziert wird oder daß für eine schnelle Ableitung der übergetretenen Ladung gesorgt wird. Für die
letztgenannte Maßnahme ist es erforderlich, daß der Werkstoff, zumindest aber dessen kontaktiertc Oberfläche, elektrisch leitfähig gemacht wird, wobei das
Maß der Leitfähigkeit von den Auf- und Entladebedingungen abhängig ist. Diese Maßnahme muß dann
angewendet werden, wenn die Kontaktpartner sehr vielfältig sein können.
Es wurde auch bereits vorgeschlagen, eine laufende
Kumtetoffbahn zur Regelung, d. h. im allgemeinen zur
BeduSeruna. der elektrostatischen Aufladung auf
SSeTÄber ein als Elektrode dienendes, eleks rS leitfähiges Rad mit varuerbarem Gleichstrom-SSSnS
ii feiten und das elektrische Potential an Eer Elektrode in Abhängigkeit von dem an einer
bestimmten Stelle der laufenden Bahn gemessenen elektrostatischen Feld solchermaßen zu steuern daß
»ο das an dem Rad entstehende elektrische Potential die
elektrostatische Aufladung der laufenden Kunststoffbahn in gewünschter Weise verändert - neutralisiert
oder auch nur verringert.
Bei einem solchen Verfahren muß jedoch zur Be- »5 seitißung der üblicherweise in Kunststoff entstehenden elektrostatischen Aufladungen an das Rad, das
als Elektrode verwendet wird, eine steuerbare, sehr hohe Gleichspannung, z. B. KM) V. angelegt werden;
dies ist in der Praxis mit einem K'rachtuchen Aufwand
an Einrichtungen, die der Sicherheit des Bedienungspersonals
dienen, und auch mit hohem Aufwand an elektronischen Geräten verbunden.
Zur Reduzierung der bei der Verarbeitung von Kunststoffen grundsätzlich entstehenden elektrostatisehen
Aufladungen ist es außerdem in vielen Fällen möglich spezielle Kontaktmaterialien auszuwählen.
So wird beispielsweise bei KuiWstoffverarbeitungsmaschinen
oft das gleiche Material für die Führungswelle
und für andere Maschinenteile, die mit dem Werkstoff in Berührung kommen, verwendet. Solche
Verfahren scheitern jedoch immer dann, wenn die Werkstoffeigenschaften bezogen auf bestimmte Maschinenteile
zeitlich variieren oder wenn man aus ander»n Gründen. /. B. mit Rücksicht auf die mechanisehe
oder thermische Belastung, zur Verwendung von Werkstoffen gezwungen ist. die zu hohen Aufladungen
führen.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die geschilderten Nachteile der bekannten Maßnahmen
und Vorrichtungen zu vermeiden und ein Verfahren zu entwickeln, mit dem eine elektrostatische Kontaktaufladung
der elektrisch nichtleitenden Werkstoffe während deren Verarbeitung auch dann verhindert,
beseitigt oder auf ein Minimum reduziert werden kann, wenn die Materialeigenschaften der Kontaktpartner
innerhalb der Herstellungs- bzw. Verarbeitungsvorrichtungen sich zeitlich ändern oder wenn
Kontaktpartner mit unterschiedlichem Kontaktpotential verwendet werden müssen; das Verfahren
soiiie aus Sicherheitsgründen ohne Anlegen von hohen Spannungen durchführbar sein.
f Is hat sich nun gezeigt, daß diese Aufgabe mit dem
in Anspruch 1 beschriebenen Verfahren in technisch fortschrittlicher Weise gelöst werden kann.
Eine besonders einfache Ausführungsart einer Vorrichtung /ur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens ergibt sich dann, wenn die das Material berührende Oberfläche des Fülmingselementes
aus einer dünnen Schicht eines photoleitenden Materials besteht und mit Licht bestrahlt wird, wobei dann
die Austrittsarbeit bzw. das elektrochemische Potential
dieser Schicht durch Einstrahlung von Licht und Steuerung der Lichtintensität in Abhängigkeit von
dem auf der verarbeiteten Kunststoffbahn gemesse- nen Ladungswert derart verändert werden kann, daß
das Kontaktpotential (das ist die Differenz der Austrittsarbeiten
der Kontaktpartnci an der Kontakt stelle) zu Null wird: eine eventuell vorhandene elek-
triistatisc'he Ladung wird dabei neutralisiert bzw. auf
ein Minimum oder auf einen anderen gewünschten Wert verändert.
Das erfindungsgemäße Verfahren besitzt eine Reihe wesentlicher Vorteile gegenüber allen bekannten Verfahren zur Beseitigung von Aufladungen. Vor
allem wird zur Änderung des Kontaktpotentials in der überfläche des Führungselemente« keine hohe Spannung benötigt, sondern - bei Verwendung von photoleitendem Material für dieses Führungselement - lediglich Licht, wodurch der Ladungsausgleich bzw. die
Handhabung der Vorrichtung erheblich vereinfacht und eine Gefährdung des Personals ausgeschlossen
wird. Das erfindungsgemäße Verfahren ist auch dann anwendbar, wenn, 7. B. wegen Explosions- oder
Brandgefahr, mit hohen Spannungen nicht gearbeitet werden darf; mit relativ geringem Aufwand läßt sich
sogar die Entstehung von stehenden elektrostatischen Aufladungen völlig vermeiden.
Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens und die Überlegungen, die zu der Erfindung
führten, werden im folgenden noch näher erläutert:
In einer Reihe von Veröffentlichungen ist gezeigt worden, daß für die elektrostatische Abladung, beispielsweise
von Polymeren, die Differenz der elektrochemischen Potentiale der Kontaktpartner verantwortlich
ist. Daraus folgt, daß beim Kontakt gleicher Materialien ein Ladungsübergang eigentlich nicht
stattfinden sollte. Da aber für die Kontaktaufladung weniger die Eigenschaften des Volumen* eines Materials
bestimmend sind, sondern die Eigenschaften der Oberfläche, ist es im allgemeinen, zumindest aber im
technischen Bereich kaum möglich, über längere Zeilen die erforderliche Konstanz der relevanten Eigenschaften
aufrechtzuerhalten. Eine Abhilfe müßte demnach möglich werden, wenn die Eigenschaften des
den Werkstoff kontaktierenden Maschinenteils oder eines zusätzlichen Teils, wie des hier genannten Führungselementes,
so gesteuert werden könnten, daß Variationen in den Eigenschaften des elektrisch nichtleitenden
Werkstoffes ausgeglichen würden; bereits entstandene Kontaktaufladungcn könnten dabei
ebenfalls berücksichtigt werden. Der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung, der zu dem angegebenen
Verfahrender Beseitigung von elektrostatischen Aufladungen
führt, beruht auf diesen Überlegungen.
Wird eine Bahn, ein Faden od dgl. aus einem elektrisch
nichtleitenden Werkstoff, beispielsweise aus einem Kunststoff, über eine Rolle geführt, die aus einem
photoleitenden Material. z.B. Cadmiumsulfid, besteht, ergibt sich die Möglichkeit, die für den Ladungsubertrilt
entscheidende Größe, nämlich das elektrochemische Potential, von außen zu beeinflussen;
es besteht also eine Stcuermoglichkeit. Durch Bestrahlung mit Licht, dessen Wellenlänge stark absorbiert
wird, werden in dem Photoleiter zusätzlich elektrische Ladungsträger erzeugt. Als Folge davon
verschiebt sich im allgemeinen die energetische Lage lies elektrochemischen Potentials. Durch geeignete
Behandlung- Dotierung - des photoleitenden Materials läßt sich erreichen, daß bei Belichtung die Lage
des elektrochemischen Potentials nach kleineren bzw. größeren Energiewerten verschoben wird. Das bedeutet,
daß dL- durch den Kontakt mil dem Photolciicr
auf einem Kunststoff ei zeugte Aufladung sowohl positiver uU auch negativer gemacht werden kann.
Der energetische Bereich, um den sich das elektrochemische Potential verschieben läßt, ist bei den ein-S
zelnen photoleitenden Materialien verschieden und liegt etwa zwischen 0,5 und 1,5 eV. Daraus folgt, daß
in einem weiten Bereich das elektrochemische Potential des photoleitenden Materials an das elektrochemische
Potential des nichtleitenden Werkstoffes, dessen elektrostatische Aufladung beseitigt werden soU.
angepaßt werden kann. Eine grobe Abschätzung ergibt, daß einer Potentialverschiebung um 1 eV eine
Änderung der übergetretenen Ladung um etwa 1()': Elementarladungen/cnr entspricht. Der Änderung
>5 der Lichtintensität folgt die entsprechende Verschiebung der energetischen Lage des elektrochemischen
Potential·, in Zeiten von K) bis K) ' see. Die SteuermögUchkeit
besteht darin, daß über eine Sonde, welche die auf der Werkstoffbahn erzeugte Ladung mißt,
so entsprechend die Intensität einer Lichtquelle gesteuert
werden kann. Eine vorteilhafte Ausführungsart der Erfindung ist in der Abb.ldung schematisch dargestellt
Nach dieser Abbildung wird ünc Werkstoffbahn 1
über ein Führungselement 2 in Form einer Rolle geleitet. Diese Rolle besitzt eine Oberfläche 3 aus photo!
Mtendcm Material.
Mit einer auf elektrische Ladungen ansprechenden Sonde 4 wird über einen Regler 5 eine Lichtquelle 6
in Abhängigkeit von dem gemessenen Ladungswert gesteuert.
1st der serarbeitete elektrisch nichtleitende Werkstoff
1 transparent, kann die gestrichelt dargestellte Anordnung der Lichtquelle 6' gewählt werden.
sä Di·-- mit photoleitendem Material beschichtete
Oberflache 3 der Rolle besitzt eine Dicke von etwa 1(1 iim. Diese Schicht kann z.B. durch Aufdampfen
im Hochvakuum, mit Hilfe des C'VD-Verfahrens oder durch Aufstreichen einer entsprechenden Paste her-4η
gestellt werden.
Für eine möglichst trägheitslose Steuerung der Lichtintensität der Lichtquelle 6sollte nicht der Strom
der Lichtquelle variiert, sondern mit Hilfe üblicher elektrisch gesteuerter Graufilter gearbeitet werden.
Die in der schematischen Darstellung gezeigte Anordnung ist fur Filme. Folien. Schläuche. Fäden. Platten.
Stabe und ähnliche langgestreckte Elemente aus nichtleitenden Werkstoffen geeignet. Zur Verminderung
des Abriebs der Schicht 3 aus photoleitendem Material ist das Führungselement in Form einer drehbar
gelagerten Rolle ausgebildet.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist jedoch nicht
nur /ur l.adung:.beseitigung auf zusammennängenden
Werkstücken, wie Bänder u dg., sondern auch für die Verarbeitung von kornigem oder pulverförmigem
Material geeignet. Hierzu wird c'ieses Material auf Rutschen oder in Rohren geführt, wobei die Oberfläche
der Kutsche oder der Röhre an einer oder an mehreren Stellen mit dem photoleitenden Material verse hen
wird, dessen elektrochemisches Potential beeinflußbar ist. Das Rutschen- oder Rohrmaterial muß in
diesem Fall für das verwendete Licht bestimmter Wellenlänge - das von dem Photoleiter absorbiert wird
- transpaicMit sein.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Verfahren zur Beseitigung der elektrostatischen Aufladung von elektrisch nichtleitenden
Werkstoffen, insbesondere von Kunststoffen, während der Verarbeitung, bei dem der Werkstoff
während des Verarbeitungsvorganges über ein Führungselement geleitet wird, dessen elektrisches Potential veränderbar ist und in Abhängigkeit von dem elektrischen Potential des geführten
Werkstoffes derart beeinflußt wird, daß der Ladungszustand des Werkstoffes nach dem Passieren
des Führungselementes einen vorgegebenen Wert annimmt, dadurch gekennzeichnet, daß
das Führungselement (2) eine das Material berührende Oberfläche (3) mit einem veränderbaren
Kontaktpotential aufweist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die das Material berührende
Oberfläche (3) des Führungselemente* (2) aus photoleitendem Material besteht, dessen Kontaktpotential
durch Lichteinstrahlung in Abhängigkeit von dem unmittelbar hinter dem Führungselement
gemessenen Ladungswert gesteuert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß als photoleitendes Material eine dünne Schicht aus :m sichtbaren Spektralbereich
empfindlichen Material, wie CdS, Se, oder aus im infraroten Spektralbereich empfindlichen
Material, wie Si, CdTe, verwendet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet. rJaß das Führungselement
(2) in Form einer Rolle ausgebildet ist.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19722242803 DE2242803C3 (de) | 1972-08-31 | 1972-08-31 | Verfahren zur Beseitigung von elektrostatischen Aufladungen |
IT2817473A IT993046B (it) | 1972-08-31 | 1973-08-24 | Procedimento per eliminare cariche elettrostatiche da materiali non elettroconduttori |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19722242803 DE2242803C3 (de) | 1972-08-31 | 1972-08-31 | Verfahren zur Beseitigung von elektrostatischen Aufladungen |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2242803A1 DE2242803A1 (de) | 1974-03-28 |
DE2242803B2 true DE2242803B2 (de) | 1974-10-17 |
DE2242803C3 DE2242803C3 (de) | 1975-06-12 |
Family
ID=5855079
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19722242803 Expired DE2242803C3 (de) | 1972-08-31 | 1972-08-31 | Verfahren zur Beseitigung von elektrostatischen Aufladungen |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2242803C3 (de) |
IT (1) | IT993046B (de) |
-
1972
- 1972-08-31 DE DE19722242803 patent/DE2242803C3/de not_active Expired
-
1973
- 1973-08-24 IT IT2817473A patent/IT993046B/it active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
IT993046B (it) | 1975-09-30 |
DE2242803C3 (de) | 1975-06-12 |
DE2242803A1 (de) | 1974-03-28 |
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