DE2461865A1

DE2461865A1 - Vorrichtung zur elektrischen vorbehandlung von leitenden und nichtleitenden materialien

Info

Publication number: DE2461865A1
Application number: DE19742461865
Authority: DE
Inventors: Bent Soerensen
Original assignee: Softal Elektronik GmbH
Current assignee: Softal Elektronik GmbH
Priority date: 1974-12-30
Filing date: 1974-12-30
Publication date: 1976-07-08
Also published as: FR2296957A1; FR2296957B1; CH618110A5; GB1526070A; US4051044A

Description

Vorrichtung zur elektrischen Vorbehandlung von leitenden und nichtleitenden Materialien.

Die Erfindung "betrifft eine Vorrichtung zur Behandlung von leitenden und nichtleitenden Materialien, z.B. Kunststoff-, Papier-, Metall- und/oder Gewebebahnen oder Formkörper aus diesen Materialien zur Erhöhung der Oberflächenenergie mit mindestens einer Spannung führenden Elektrode und einer Gegenelektrode, die auf derselben Seite des vorzubehandelnden Mater iales angeordnet sind.

Vorrichtungen der vorstehend genannten Art sind in den unterschiedlichsten Ausführungsformen bekannt. Bei einer bekannten Vorrichtung, ist die Gegenelektrode als Walzenelektrode und die die Spannung führende Elektrode als Profil- oder Messerelektrode ausgebildet. Diese bekannte Vorrichtung dient der Verbesserung der Haftfähigkeit zwischen einem Träger und einem Kunststoffilm, der sich in mehr oder weniger geschmolzenem Zustand befindet. Die Profilelektrode ist zu der zu behandelnden Oberfläche geneigt, so daß der Abstand der zu behandelnden Oberfläche zum Entladungsspalt verhältnismäßig groß ist. Eine

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derartige Vorrichtung mag bei dem geschilderten Anwendungsfall zufriedenstellend arbeiten. In vielen Fällen ist die bekannte Anordnung aber nicht ausreichend, um für eine intensive Vorbehandlung mit gutem Wirkungsgrad zu sorgen (deutsche Offenlegungsschrift 1 910 743).

Es ist weiterhin bereits versucht worden, besondere Vorrichtungen auszubilden, um Körper, die schwer zugänglich sind, oder Materialien großer Dicke vorzubehandeln. Wenn beispielsweise Hohlkörper wie Flaschen oder Tuben vorbehandelt werden sollen, so ist es nicht möglich, die eine Elektrode auf der einen Seite und die Gegenelektrode auf der anderen Seite der Wand anzuordnen, wie es für eine gute und intensive Vorbehandlung erstrebenswert ist, da die beste Vorbehandlung im Bereich der intensiven Entladung zwischen den Elektroden stattfindet. Bei sehr dicken Materialien ist die Behandlung zwischen zwei Elektroden ebenfalls nicht mehr möglich, da der Gesamtwiderstand zwischen den Elektroden zu groß wird. Auch kann es vorkommen, daß zu dickes Material der dann notwendigen hohen Entladungsspannung nicht mehr widerstehen kann, so daß es zu einzelnen elektrischen Durchschlägen kommt, durch die das Material beschädigt wird. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn poröses Material wie Schaumstoff vorbehandelt werden soll. Zur Behandlung derartiger Materialien ist es schon vorgeschlagen worden, beide Elektroden auf einer Seite anzuordnen und als gemeinsamen Körper, beispielsweise als Walze, auszubilden, in deren Manteloberfläche die die Spannung führende Elektrode in Form von Drähten eingebettet ist. Eine derartige Vorrichtung hat sich in der Praxis nicht bewährt, da die wesentliche, die Vorbehandlung bedingende Entladung in der Walze selbst stattfand und so eine intensive Einwirkung auf die zu behandelnde Oberfläche nicht möglich war. Darüber hinaus erwärmten sich die Walzen sehr schnell und verhältnismäßig stark, wodurch eine geringe Lebensdauer bedingt war (deutsche Offenlegungsschrift 2 220 886).

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Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, durch die in wirtschaftlicher Weise die Vorbehandlung von Hohlkörpern, Profilen und dicken Materialien möglich ist, die durch die herkömmliche Vorbehandlung zwischen zwei Elektroden nicht oder nur schwierig vorbehandelt werden können.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die als Profil- oder Messerelektrode tangential zu der als Walzenelektrode ausgebildeten Gegenelektrode und im wesentlichen parallel zu der zu behandelnden Oberfläche oder deren Tangente angeordnet ist und daß der Entladungsspalt zwischen den Elektroden in Richtung auf die zu behandelnde Oberfläche druckgasbeaufschlagt ist.

Dadurch, daß die Profil- oder Messerelektrode tangential zu der Oberfläche der Walzenelektrode verläuft, kann die Vorrichtung sehr dicht an die zu behandelnde Oberfläche herangebracht werden. Die Druckbeaufschlagung des Entladungsspaltes führt dazu, daß die Funken und Ionen, die bei der elektrischen Entladung zwischen den Elektroden im Entladungsspalt entstehen, in Richtung auf die zu behandelnde Oberfläche mitgerissen werden. Es wird daher so auf die zu behandelnde Oberfläche eingewirkt, daß eine gute und intensive Behandlung stattfindet.

In vorteilhafter Weise berührt die Walzenelektrode die zu behandelnde Oberfläche, wobei die Walzenelektrode entweder selbst angetrieben oder durch die Bewegung der zubehandelnden Oberfläche gedreht wird.

Im einzelnen kann die Vorrichtung nach der Erfindung derart ausgestaltet sein, daß die Walzenelektrode im wesentlichen in einer geschlossenen Druckkammer liegt und zusammen mit einer Seitenwand, die die Profil- oder Messerelektrode ist, den Entladungsspalt bildet.

Insbesondere ist es möglich, die vorstehend geschilderte Vorrichtung konstruktiv so zu gestalten, daß die beiden an die WaI-

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zenelektrode angrenzenden Seitenwände der Druckkammer je eine Profil- oder Messerelektrode sind, die im wesentlichen in derselben Tangentialebene liegen und mit der Walzenelektrode ,ie einen Entladungsspalt bilden.

Diese Ausführungsform hat sich in der Praxis bewährt, da mit Hilfe von einer Walzenelektrode zwei Entladungsspalte erzeugt werden, wobei die Entladungen in diesen beiden Spalten gleichzeitig auf die zu behandelnde Oberfläche zur Anwendung kommen. Die Abmessung und Anordnung der verschiedenen Bauteile kann so erfolgen, daß die Entladung praktisch über den gesamten freiliegenden Bereich der Walze stattfindet, wobei zwischen den Entladungen zu den beiden Elektroden in Walzenlängsrichtung eine dunkle Trennlinie in dem Funkenbild entsteht. Dadurch, daß die elektrischen Felder bei dieser Anordnung und Ausbildung gegeneinander gerichtet sind, wird die Einwirkung der Funkenentladung auf die zu behandelnde Oberfläche noch unterstützt, da sich die elektrischen Felder gegenseitig so beeinflussen, daß ein zur Einwirkung auf die Oberfläche günstigerer Feldlinienverlauf entsteht.

Obwohl die beiden Elektroden bei der vorteilhaften Ausführungsform im wesentlichen in einer gemeinsamen Tangentialebene der Walzenelektroden liegen, in der auch die zu behandelnde Oberfläche oder deren Tangente liegt, können die Profil- und Messerelektroden geringfügig in Richtung auf die Walzenelektrode geneigt angeordnet sein, um sicherzustellen, daß die zu behandelnde Oberfläche an der Walzenelektrode ungehindert anliegen kann.

In Versuchen hat sich herausgestellt, daß für die Funkenentladung die Frequenz oberhalb von 10 kHz und die Spannung oberhalb von 5 kV liegen sollten.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden unter Hinweis auf die Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

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Es zeigt:

Pig. 1 einen Querschnitt durch eine Ausführungsfοrm nach der Erfindung; und

Fig. 2 eine Ansicht auf die Vorrichtung der Fig. 1 von unten.

Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung ist mit einer Walzenelektrode 1 ausgerüstet, die an Spannung liegt und mit einem Dieelektrikum 8 überzogen ist. Die Walzenelektrode 1 liegt im wesentlichen in einer Druckkammer 4. Der freiliegende Abschnitt der Walzenelektrode ist durch zwei Profil- oder Messerelektroden 2 und 3 festgelegt, die gleichzeitig entsprechende Seitenwände der Druckkammer 4 bilden. Diese Messerelektroden liegen an Masse. Wie beim Betrachten der Fig. 1 deutlich wird, liegen die beiden Messerelektroden 2 und 3 im wesentlichen in ein- und derselben Tangentialebene der Walzenelektrode Diese Ebene ist auch die Behandlungsebene, in der der schematisch als Hohlkörper dargestellte Gegenstand 6 behandelt wird. Wenn es sich beispielsweise um eine im Querschnitt dargestellte Flasche handelt, die gedreht wird, so wird die Walzenelektrode mitgedreht, da die Flasche die Oberfläche der Walzenelektrode berührt. Durch diese Bewegung wird die Kühlung der Weizenelektrode unterstützt.

Durch eine Leitung 5 wird die Kammer mit Druckluft oder mit einem anderen unter Druck stehenden Gas versorgt. Dieses unter Druck zugeführte Gas tritt durch die Entladungsspalte aus und reißt die Funken und Ionen mit in Richtung auf die zu "behandelnde Oberfläche. Gleichzeitig wird die Walze durch diesen Gasstrom gekühlt. Da durch die Funkenentladung auch Ozon erzeugt wird, wird dieser ebenfalls auf die Oberfläche geschleudert. Ozon ist zur Oberflächenbehandlung ebenfalls von Vorteil.

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Beispielsweise werden durch die dargestellte und beschriebene Vorrichtung Flaschen oder Flaschenkasten vorbehandelt, damit sie anschließend bedruckt werden können. Piaschenkästen sind ebenso wie Flaschen oder andere Hohlkörper, wie Rohre oder komplizierte Profile, nur von einer Seite zugänglich.

Ein anderer Anwendungsfall bei dem sich die Vorrichtung bewährt hat, ist die Vorbehandlung dicker Schäumstoffbahnen zum Bedrucken. Es hat sich herausgestellt, daß bei Behandlungsgeschwindigkeiten bis zu etwa 100 m/min die Farben bei Verwendung von nur einer Elektrode gut hafteten.

In Versuchen wurde festgestellt, daß besonders gute Ergebnisse bei einer Frequenz im Bereich um 20 kHz und einer Spannung zwischen 10 und 15 kV erzielt wurden. Weiterhin wurde in den Versuchen festgestellt, daß die Intensität der Vorbehandlung mit zunehmendem Druck in der Druckkammer besser wurde. Es wurden Versuche bis zu 2500 mmWS durchgeführt. In der Praxis ist es schwierig, diesen Wert zu überschreiten, da sonst ein zu großer konstruktiver Aufwand getrieben werden muß. Obwohl auch unter 500 mmWS gute Ergebnisse mit preiswerter Ausrüstung erzielt wurden, hat sich ein Bereich zwischen 1500 und 2500 mmWS als besonders empfehlenswert herausgestellt.

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Claims

Patentansprüche

1. !Vorrichtung zur Behandlung von leitenden und nichtleitenden >—S Materialien, z.B. Kunststoff-, Papier-, Metall- und/oder Gewebebahnen oder Formkörper aus diesen Materialien zur Erhöhung der Oberflächenenergie mit mindestens einer Spannung führenden Elektrode und einer Gegenelektrode, die auf derselben Seite des vorzubehandelnden Materialee angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die als Profiloder Messerelektrode (2,3) tangential zu der als Walzenelektrode (1) ausgebildeten Gegenelektrode und im wesentlichen parallel zu der zu behandelnden Oberfläche (6) oder deren Tangente angeordnet ist und daß der Entladungsspalt (7) zwischen den Elektroden in Richtung auf die zu behandelnde Oberfläche druckgasbeaufschlagt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu behandelnde Oberfläche (6) die Walzenelektrode (1) berührt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1₍oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzenelektrode (1) im wesentlichen in einer geschlossenen Druckkammer (4) liegt und zusammen mit einer Seitenwand, die die Profil- oder Measerelektrode (2,3) ist, den Entladungsspalt (7) bildet.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden an die Walzenelektrode (1) angrenzenden Seitenwände der Druckkammer (4) je eine Profil- oder Messerelektrode (2,3) und mit der Walzenelektrode je einen Entladung θ spalt (7) bilden und im wesentlichen in derselben Tangentialebene liegen.

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5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die "beiden Profil- und Messerelektroden (2,3) geringfügig in Richtung auf die Walzenelektrode (1) geneigt angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz oberhalb von 10 kHz und die Spannung oberhalb von 5 kV liegen«

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