DE2427933C2

DE2427933C2 - Statische Messerelektrode zum Behandeln von elektrisch leitenden Werkstoffen mit Coronaentladungen

Info

Publication number: DE2427933C2
Application number: DE19742427933
Authority: DE
Inventors: Klaus 4803 Steinhagen Kalwar
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-06-10
Filing date: 1974-06-10
Publication date: 1983-08-04
Also published as: DE2427933A1

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine statische Messerelektrode zum Behandeln von elektrisch leitenden Werkstoffen, vorzugsweise von Metallfolien, mit Koronaentladungcn.

Es ist eine statische Messerelektrode zum Behandeln von Kunststoffolien mit Koronaentladungen bekannt, der eine mit einem Mantel aus einem dielektrischen Werkstoff versehene Elektrodenwalze aus Metall zugeordnet ist (Modem Plastics, Mai 1961, Seite 200, Fig-. 2c).

Sofern man mit dieser Elektrodenanordnung eine Metallfolie behandelt, ergibt sich zwischen der Messerelektrode und der Elektrodenwalze ein Kurzschluß, t>o durch den die Entstehung einer Koronaentladung unterbunden wird. Polt man die Elektrodenanordnung um, so findet zwischen der Messerelektrode und der mit einem Dielektrikum versehenen Elektrodenwalze keine Entladung statt, da die Messereiektrode ein Massepo- t>5 tential zur Metallfolie bildet. Die Koronaentladungen entstehen zwischen der Walzenelektrode und der Unterseite der Metallfolie.

An den mit einer dielektrischen Außenschicht versehenen Walzenelektroden bilden sich die Korohaentladungen konzentrisch zur Walzenelektrode aus und erstrecken sich üben; einen relativ großen ^Bereich der Oberfläche der Walzenelektrode, so daß die Vorrichtung mit einem schlechten Wirkungsgrad arbeitet

Es ist: ferner eine zylindrische^ statische Elektrode zum Behandeln von Kunststoffolien mit Koronaentladungen gekannt (US-PS 28 79 396), die außen mit einer dielektrischen Schicht versehen und als Metülhohlkörper ausgebildet ist Da die Koronaentladungen sich über einen Teilbereich der Oberfläche der zylmdrisphen Elektrode ausbreiten, ist die Intensität der elektrischen Behandlung der Kunststoffolie gering und bei Kunststoffolien, die mit hoher Geschwindigkeit die Behandlungsvorrichtung durchlaufen, nicht ausreichend.

Der Erfindung Hegt die Aufgabe zugrunde, eine -Messereiektrode der eingangs genannten Art so zur gestalten, daß an sie für die Behandlung von. elektrisch leitenden Werkstoffen mit Koronaentladungen die Hochspannung gelegt werden kann, die zugeordnete Walzenelektrode, welche aus Metall ist und kein Dielektrikum besitzt, den Masseanschluß erhält und eine elektrische Behandlung mit gutem Wirkungsgrad erzielt wird.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Messerelektrode außen von der Elektrodenspitze bis zum Kopfbereich mit einer dielektrischen Schicht ausgerüstet, als Metallhohlkörper ausgebildet und in dem Innenraum des Metallhohlkörpers ein Kühlmittel vorgesehen oder durch den Innenraum ein Kühlmittel leitbar ist

Die von der unteren Schneidenlinie der Messereiektrode ausgehende Koronaentladung heizt die benachbart der Schneidenlinie liegende dielektrische Schicht intensiv auf, so daß eine Kühlung erforderlich wird, um dem Dielektrikum eine ausreichende Lebensdauer zu geben. Die Ausbildung der Messereiektrode als Metallhohlkörper und die Verwendung des Innenraums der Messerelektrode zur Aufnahme des Kühlmittels ermöglichen eine optimale Kühlung des Bereiches der Schneidenlinie, ohne daß die Gestalt der Korona beeinträchtigt wird. Eine Kühlung durch einen Luftstrom, der die Messerelektrode von außen beaufschlagt, würde eine gleichmäßige Ausbildung der Koronaentladung verhindern und zu einer unregelmäßigen Behandlung der Oberfläche der elektrisch leitenden Folie führen.

Für die Verbesserung der Adhäsionseigenschaften an der Oberfläche der zu behandelnden Folie ist auch die Einwirkung des bei der Koronaentladung entstehenden Ozons wichtig.

Durch einen von außen auf die Messerelektrode wirkenden Kühlluftstrom würde das Ozon wegtransportiert

Da Ozon bei hohen Temperaturen zerfällt, kann durch die Innenkühlung der Messerelektrode eine für die Ozonbildung und Ozonerhaltung günstige Temperatur eingestellt werden.

Durch die mit einer Innenkühlung ausgerüstete, mit einer dielektrischen Außenschicht versehene Messereiektrode zum Behandeln von Oberflächen elektrisch leitender Werkstoffe mit Koronaentladungen werden für die Behandlung optimale Verhältnisse geschaffen, die es ermöglichen, die Leistung des den Elektroden zugeordneten Generators herabzusetzen.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung

von Ausführungsbeispielen der Erfindung^ die.in den Zeichnungen dargestellt sind und im folgenden, beschrieben werden. Es zeigt :'■'..,

Fig.l eine Messerelektrode im Schnitt und eine zugeordnete Behandlungswalze,

F i g. 2 eine Abwandlung des Kopfbereiches der in der Fi g. 1 aufgezeigten Messerelektrode,

Fig.3 eine Messerelektrode im Schnitt und in schaubildlicher Darstellung; bei der im Innenraum ein Kühlmittel und ein Druckausgleichselement vorgesehen sind,

F ig. 4 eine Messerelektrode in schaubildlicher Darstellung in deren Innenraum über einen Ventilator Kühlluft eingeführt wird,

Fig.5 eine Messerelektrode in schaubildlicher Darstellung durch deren Innenraum eine Rohrschlange geführtist

Die, in der Fig. 1 dargestellte Messerelektrode 1 besteht aus einem Metallhohlkörper 2 und einer dielektrischen Schicht 3 aus einem nichtleitenden Werkstoff. Die dielektrische Schicht 3 erstreckt sich von der Eiektrodenspitze 4 bis zum Kopibereich 5 dcr Elektrode, deren Seitenwandungen aus im -Querschnitt zickzackförmigen Kühlrippen 7 bestehen. Der Messerelektrode 1 ist eine Behandlungswalze 8 zugeordnet, die einen Masseanschluß 9 aufweist. An die Messerelektrode wird eine Hochspannung gelegt, über die eine Koronaentladung 10 erzielt wird. Dieser Koronaentladung wird eine Folie aus einem elektrisch leitenden Werkstoff ausgesetzt, die über die Behand'.ungswalze m geführt wird.

Durch die Kühlrippen im Kopfbereich der Elektrode soll eine gute Abführung der bei der Koronaentladung entstehenden Wärme erreicht werden.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach der Fig.2 wird π auch der Kopfsteg der Messerelektrode durch zickzackförmige Kühlrippen 11 gebildet Die die Seitenwandungen des Kopfbereiches 5 bildenden Kühlrippen la verringern sich in ihren Abmessungen zu den oberen Kühlrippen 11 hin, so daß eine Wärmestau im Bereich dieser Kühlrippen vermieden wird.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach der F i g. 3 wird die Wirksamkeit der Wärmeabführung durch das Einbringen eines geeigneten, flüssigen Kühlmittels 12 in den Innenraum 13 des Hohlkörpers der Messerelektrode wesentlich gesteigert.

Durch die bei einer Koronaentladung anfallende Wärme Syird das sich im Innenraum 13 der Messerclektrode befindende Kühlmittel erwärmt und transportiert die Wärme vonjder eigentlichen Wärmequelle, nämlich der Koronaentladungsstelle, weg. Durch die Molekülbewegung, insbesondere dann, wenn die Temperatur des Kühlmittels in den Siedebereich gekommen ist, entsteht an der Wärmequelle ein intensiver Kühleffekt. Es entsteht ein Kreislauf, da das erwärmte Kühlmittel nach oben"in den Bereich der Kühlrippen steigt, dort kondensiert und dann durch das Eigengewicht im abgekühlten Zustand sich zu der Elektrodenspitze bewegt

Durch die Wärmeentwicklung entstehen Ausdehnungen, die sich ausgleichen müssen. Da der Innenraum des Hohlkörpers der Messerelektrode einen geschlossenen Raum darstellt, ist bei dem Ausführungsbeispiel nach der Fig.3 als Druckausgleichselement im Innenraum ein elastisches Rohr 14 angeordnet das mit Luft gefüllt ist und an beiden Enden verschossen ist Wird der Druck im innenraum größer, so drückt sich dieses elastische Element zusammen. Die Flüssigkeit 12 wird sich je nach der Intensität der Koronaentladung und der damit verbundenen Aufheizung mehr oder weniger ausdehnen und im gleichen Verhältnis wird das Druckausgleichselement 14 reagieren.

Es ist jedoch auch denkbar, daß ein Ende des elastischen Rohres 14 aus einer Stirriwandung der Messerelektrode 1 herausgeführt wird und unverschlossen bleibt

Bei dem Ausführungsbeispiel nach der F i g. 4 wird in den Innenraum 13 der Messerelektrode 1 über einen Ventilator 15 und über eine Leitung 16 Kühlluft eingeführt die über einen Stutzen 17 nach der Aufheizung die Elektrode wieder verlassen kann.

Bei der Konstruktion nach der Fig.5 ist in dem Innenraum 13 der Messerelektrode 1 ein U-förmiges, mit zwei Enden in den freien Raum sich erstreckendes elastisches Rohr 18 angeordnet, durch das ein Kühlmedium zirkuliert, das ein sogenanntes Kühl- und Kondensatsystem 19 durchströmt Das Kühlsystem wird durch einen Ventilator 20 und durch den Luftstrom 21 gekühlt. Die anfallende Verlustwärme ktnn für andere Maschinenprozesse wiederverwandt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Statische Messerelektrode zum Behandeln von elektrisch: leitenden Werkstoffen, vorzugsweise von MetaDfofien, mit Kororjaentladungen, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t, daß sie außen von der Elektrodehspitze (4) bis zum Kopfbereich (5) mit einer dielektrischen Schicht (3) ausgerüstet, als Metallhohlkörper (2) ausgebildet und in dem Innenraum (13) des Metallhohlkörpers ein Kühlmittel vorgesehen oder durch den Innenraum (13) ein Kühlmittel leitbar ist.

2. Messerelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallhohlkörper (2) im Kopfbereich (5) oberflächenvergrößernde Kühlrippen (7,7a, 11) aufweist .

3. Messerelektrode nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abmaße der Kühlrippen (7a^sich nach oben hin verringern.

4. Messerelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrische Schicht (3) unmittelbar durch Vulkanisation. Einbrennung bzw. Klebung auf den Metallhohlkörper aufgebracht ist und sich bis zu den Kühlrippen (7,7a,J erstreckt

5. Messerelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem mit dem Kühlmedium gefüllten Innenraum (13) ein luftgefüllter, rohrförmiger, elastischer, z.B. aus Gummi hergestellter Körper als Druckausgleichselement vorgesehen ist

6. Messereiektrode nach Anspruchs dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende des elastischen, rohrförmigen Körpers (14) sich durch eine Stirnwandung der Elektrode (1) in den freien Raum erstreckt

7. Messerelektrode nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der elastische Körper als U-förmiges Rohr (18) ausgebildet und an den freien Austritten dieses Rohres ein Kühl- und Kondensator-System (19,20,21) angeschlossen ist

8. Messerelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mittels eines Ventilators (15) und einer Leitung (16) als Kühlmedium Luft in den Innenraum (13) de? Messerelektrode (1) einführbar ist, die über einen Auslaß (17) abströmt