DE2556228A1

DE2556228A1 - Coronaeinrichtung

Info

Publication number: DE2556228A1
Application number: DE19752556228
Authority: DE
Inventors: Peter Dinter; Andreas Kolbe
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1975-12-13
Filing date: 1975-12-13
Publication date: 1977-06-16
Also published as: JPS5923335B2; US4059497A; LU76366A1; DK555876A; BE849305A; DK144396C; GB1558777A; CA1060841A; DK144396B; JPS5289531A; IT1073947B; FR2335074B1; NL185967C; NL185967B; FR2335074A1; NL7613769A

Description

HOECHST AKTIENGESELLSCHAFT

KALLE Niederlassung der Hoechst AG K 2439/Gbm 772¹ Wiesbaden-Biebrich 11. Dezember 1975

WLJ-Dr.Kn-df

Coronaeinrichtung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Coronaeinrichtung zur Oberflächenbehandlung von Schmelzen oder Folien aus thermoplastischen Kunststoffen bzw. Folien aus Metallen.

Die Oberflächenbehandlung von Kunststoffen oder Metallen mittels Coronaeinrichtungen gehört allgemein zum Stand der Technik.

So werden z.B. Folien aus thermoplastischen Materialien oder Metallen, z.B. aus Aluminium, mittels elektrischer Coronaentladungen beaufschlagt, um sie besser bedruckbar zu machen bzw. deren Haftung bei Kaschier- oder Schmelzbeschichtungsverfahren zu erhöhen bzw. die Verbundhaftung gegenüber aus Lösung oder Dispersionen aufgebrachten Beschichtungen zu verbessern.

Die Coronaeinrichtungen sind in den meisten Fällen derart aufgebaut, daß die zu behandelnden Materialien auf einer als Gegenelektrode wirkenden, geerdeten Stützfläche, meist

709824/063?

einer Walze, geführt werden und oberhalb der Stützfläche eine oder mehrere Elektroden angeordnet sind. In den Elektroden wird mittels eines Generators Wechselstrom hoher Spannung erzeugt, wobei man in neuerer Zeit dazu übergegangen ist, die Elektrode mit hochfrequentem Wechselstrom zu speisen.

Im wesentlichen unterscheiden sich die nach diesem Grundprinzip arbeitenden Coronaeinrichtungen mehr oder weniger nur in der Ausführungsform der als Gegenelektrode verwendeten Stützfläche. So sind z.B. Coronaeinrichtungen bekannt, die aus einer Zentralwalze mit mehreren Elektroden oder mehreren Stützwalzen mit der entsprechenden Anzahl von Elektroden bestehen. Unterschiedlich ausgeführt sind die Stützflächen auch hinsichtlich der hierbei verwendeten überzüge aus dielektrischen Materialien. So werden z.B. überzüge aus Glas, Glimmer, Keramik, Kunststoffen, wie z.B. Polyester, spezielle Gummiarten, z.B. Silicongummi, usw., verwendet. Unterscheidungsmerkmale ergeben sich auch hinsichtlich der Ausgestaltung der Elektroden, die z.B. als Platten-, Draht-, Kamm-, Hesser-, Halbschalen-, Feder- oder Spindelelektroden ausgebildet sind.

Letztlich unterscheiden sich die Coronaeinrichtungen noch in Bezug auf die verwendeten Generatoren, wobei entweder

709824/0637

Nieder-, Mittel- oder Hochfrequenzgeneratoren zur Erzeugung der hochfrequenten Wechselspannung eingesetzt werden.

Bei anderen bekannten Vorrichtungen hat man sich von dem oben beschriebenen Prinzip abgewendet, wobei man nun die Elektrode beschichtet und eine Stützfläche ohne Beschichtung verwendet.

Hierbei verwendet man sogenannte Walzenelektroden, wie sie auch den Gegenstand der vorliegenden Anmeldung bilden und die z.B. in der US-PS 2,864,755 und der CA-PS 553,045 beschrieben sind.

Der erhebliche Vorteil solcher Coronaeinrichtungen ist darin zu sehen, daß es bei auftretenden Beschädigungen einfacher und billiger ist, das Dielektrikum der Elektrode auszuwechseln als das der Stützfläche. Der Aufbau dieser Walzenelektroden sieht im wesentlichen die Verwendung eines metallischen Körpers in Form eines Volloder Hohlzylinders vor, dessen Mantelfläche mit einer dielektrischen Isolierschicht überzogen ist. Letztere Schicht kann einerseits durch Beschichtung oder Vulkanisation unlösbar mit dem Walzenkörper verbunden sein, jedoch ist man neuerdings zu auswechselbaren Walzenüberzügen, bevorzugt in Gestalt von aufzieh- bzw. aufschrumpfbaren Schlauchmaterialien übergegangen.

709824/0637
- 3 -

Die Nachteile dieser Elektrodenkonstruktionen sind in der Masse der stromführenden Teile sowie der damit in Zusammenhang stehenden elektrischen Verluste durch Abstrahlung zu sehen. Diese resultieren aus der großen Abstrahlfläche der Elektrode, da der gesamte Walzenkörper unter Spannung steht, obwohl nur ein geringer Bruchteil davon als Entladefläche benötigt wird. Diese Verhältnisse werden sogar noch ungünstiger bei Anlagen für größere Behandlungsbreiten, wo aus konstruktiven Gründen, z.B. der Durchbiegung der Walzen usw., der Durchmesser der Walzenelektroden ebenfalls vergrößert werden muß. Aufgrund der daraus resultierenden vergrößerten Entladefläche verringert sich die Energiedichte und damit die Effektivität des Vorbehandlungsprozesses. Weiterhin stellt das Kühlen der während des Behandlungsvorganges sich erwärmenden Elektrodenwalzen ein Problem dar, das nicht nur durch Rotation der Walzen zu lösen ist.

Es stellte sich somit die Aufgabe, eine Coronaeinrichtung mit Walzenelektroden zu entwickeln, die in technisch fortschrittlicher Weise die Nachteile der bekannten Walzenelektroden überwindet.

709824/0637

Gelöst wird die vorstehend genannte Aufgabe durch eine Coronaeinrichtung bestehend aus wenigstens einer Walzenelektrode, einer dieser zugeordneten geerdeten Stützfläche als Gegenelektrode sowie einem mit der Elektrode verbundenen Generator zur Erzeugung einer Wechselspannung, bevorzugt in hochfrequenter Form, deren kennzeichnendes Merkmal darin besteht, daß die Walzenelektrode

a) aus einer zentralen Achse, an der über Isolationen wenigstens zwei Tragarme angebracht sind, die die Elektrode tragen,

b) zwei an den Enden der Achse zentrisch befestigte zylindrische Abschlußstücke, die über Lager mit der Achse rotierbar verbunden sind,

c) einem von den Abschlußstücken gestützten Rohr aus dielektrischem Material,

d) einer Zuleitung zwischen Elektrode und Transformator/ Generator,

e) sowie wenigstens eirem Lagerarm, der die Achse haltert, besteht.

Die erfindungsgemäße Coronaeinrichtung besitzt erhebliche Vorteile gegenüber den bisher gebräuchlichen Walzenelektroden. So werden einmal durch die Verminderung der stromführenden Teile elektrische Verluste weitgehend vermieden und durch die durch Drehung verstellbare

70 9 824/0637

Elektrode kann deren Wirkungsbereich in Beziehung auf die Gegenelektrode und zu behandelnde Schmelze oder Folie optimal eingestellt werden.

Um eine besonders gute Anschlußmöglichkeit für die Elektrode zu schaffen und um die Masse der Einrichtung weiterhin herabzusetzen, ist die Achse vorzugsweise als Hohlachse ausgebildet.

Die Elektrode kann als Vollprofil mit bevorzugt einem an den Radius des Rohres angepaßter Krümmung oder aus einer Profilleiste, die bevorzugt mehrere Messerelektroden trägt, bestehen. Bevorzugt werden die Elektroden aus vorzugsweise mehreren Metalldrähten gebildet. Da beim Betrieb der Coronaeinrichtung Wärme auftritt, sind die Drähte zweckmäßigerweise mit Spannelementen, z.B. Federn, verbunden, um einen Durchhang der Drähte zu vermeiden, was sich ungünstig auf ihre optimale Wirksamkeit auswirken würde.

In besonders vorteilhafter Weise wird die störende Wärme jedoch abgeführt. Dies wird dadurch bewerkstelligt, daß in die Hohlachse ein Einlaß- und ein Auslaßstutzen eingearbeitet sind und die Hohlachse selbst Bohrungen aufweist. Durch diese Ausbildung kann ein Kühlgas, z.B. Luft, durch die Einrichtung geleitet und so die entstehende Wärme abgeführt werden.

709824/0637

Um die Elektrode in Kontakt mit dem Rohr zu halten, was sich weiter günstig auf den Wirkungsgrad auswirkt, sind an den Tragarmen elastische Elemente, bevorzugt Druckfedern, angeordnet, wodurch die Elektrode in ständigem Kontakt mit dem Rohr gehalten wird.

Das Rohr besteht aus dielektrischem Material, wobei unter der großen Auswahl von Kunststoffen Polycarbonat bevorzugt ist.

Das Rohr kann auch mit einem dielektrischen Material überzogen sein, wobei es sich in der Praxis beim Behandeln von Schmelzen als besonders vorteilhaft erwiesen hat, einen weiteren schlauchförmigen überzug aus einem antistatischen und temperaturbeständigen Material anzubringen.

Die erfindungsgemäße Coronaeinrichtung hat sich in der Praxis beim Behandeln von z.B. Schmelzen aus thermoplastischem Material und von Folien in beschichteter und unbeschichteter Form, z.B. Polyolefin- oder Polyesterfolien, ausgezeichnet bewährt.

Die Coronaeinrichtung wird nunmehr anhand der Figuren 1 bis 4 nochmals näher erläutert, ohne daß jedoch eine Einschränkung auf die gezeigten Ausführungsformen besteht.

Figur 1 zeigt im Schnitt in Achsrichtung eine Ausführungsform der Coronaeinrichtung mit einer als Profil ausgebildeten Elektrode.

7098 24/06 37
- 7 -

Figur 2 zeigt in Seitenansicht im Schnitt eine gegenüber Figur 1 etwas abgewandelte Coronaeinrichtung und deren Anordnung zur Gegenelektrode.

Figur 3 zeigt in Seitenansicht im Schnitt eine Coronaeinrichtung mit Messerelektroden.

Figur 4 zeigt im Schnitt in Achsrichtung eine Coronaeinrichtung mit Drahtelektrode

Figur 1 zeigt die Hohlachse 1, die in den Lagerarmen 21 gehalten wird. An der Hohlachse sind die Tragarme 6 angebracht, die in den Isolationen 7 gehaltert sind. An den Tragarmen ist die als Profil ausgebildete Elektrode 5 angebracht, die über die Zuleitung 10 mit dem Transformator T und dem Generator G in Verbindung steht. Die Hohlachse 1 besitzt einen Einlaß- und einen Auslaßstutzen 11, 12 zur Zu- und Abführung des Kühlgases, das über die Bohrungen 9 den Elektrodenraum durchströmen kann. Die Hohlachse 1 ist über die Lager 2 mit den Abschlußstücken 3 rotierbar verbunden. Die Spannringe 13 verhindern ein axiales Verschieben des Rohres 4 auf der Achse 1. Die Federn 8 gewährleisten, daß die Profilelektrode ständig am Rohr 4 1iegt.

709824/0637

Figur 2 zeigt im wesentlichen die Elektrode gemäß Figur 1, jedoch ist das Rohr 4 mit einem weiteren dielektrischen, gummielastischen Schlauch 18 und dieser wieder mit einem weiteren Schlauch 19 aus thermobeständigem Material überzogen. Die aus dem Extruder 14 austretende Schmelze läuft zwischen die erfindungsgemäße Coronaeinrichtung und die als Walze ausgebildete geerdete Gegenelektrode ein und wird dort coronabehandelt.

Durch Drehung der Hohlachse 1 mit den die Elektrode 5 tragenden Armen 6 kann die Elektrodenstellung den jeweiligen gewünschten Bedingungen optimal angepaßt werden. Zur Kühlung und/oder Abstützung der Coronaeinrichtung sind die Walzen 17 angebracht.

Figur 3 zeigt eine Abwandlung der Elektrode gemäß Figur 1. An den Tragarmen sind Profi1leisten 22 angebracht, in die Messerelektroden 23 eingelassen sind.

Figur 4 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Coronaei nri chtung . Di e als Elektroden dienenden Metalldrähte sind mit Klemmen 25 verbunden und werden von den Federn 24 unter Spannung gehalten. Ansonsten sind gleiche Teile mit denselben Bezugszeichen versehen.

- 9 709824/0637

Leerseite

Claims

PATENTANSPRÜCHE

O Coronaeinrichtung bestehend aus wenigstens einer Walzenelektrode, einer dieser zugeordneten geerdeten Stützfläche als Gegenelektrode sowie einem mit der Elektrode verbundenen Generator zur Erzeugung einer Wechselspannung, bevorzugt in hochfrequenter Form, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzenelektrode

a) aus einer zentralen Achse (1), an der über Isolationen (7) wenigstens zwei Tragarme (6) angebracht sind, die die Elektrode (5,23) tragen,

b) zwei an den Enden der Achse zentrisch befestigte zylindrische Abschlußstücke (3), die über Lager (2) mit der Achse (1) rotierbar verbunden sind,

c) einem von den Abschlußstücken (3) gestützten Rohr (4) aus dielektrischem Material,

d) einer Zuleitung (10) zwischen Elektrode (5) und Transformator (T)/Generator (G),

e) sowie wenigstens e\nem Lagerarm (21), der die Achse (1) haitert,

besteht.
2. Coronaeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (1) als Hohlachse ausgebildet ist.
3. Coronaeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (5) als gekrümmtes, dem Radius des Rohres (4) entsprechendes, Profil ausgebildet ist.

709824/0637 original inspected

- 10 -
4. Coronaeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (5) aus einer Profilleiste (22) besteht, die bevorzugt mehrere Messerelektroden (23) trägt.
5. Coronaeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (5) aus bevorzugt mehreren Metalldrähten besteht.
6. Coronaeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drähte der Corona (5) mit Spannfedern (24) verbunden sind.
7. Coronaeinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlachse (1) Bohrungen (9) sowie einen Einlaßstutzen (11) und einen Auslaßstutzen (12) zur Beaufschlagung des Innenraumes der Elektrode mit eirem gasförmigen Kühlmedium aufweist.
8. Coronaeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß elastische Elemente (8), bevorzugt in Form von Druckfedern, an den Tragarme (6) angeordnet sind, die die Elektrode (5) an das Rohr (4) anlegen.

- 11 -

709824/0637
9. Coronaeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (4) aus dielektrischem Material, bevorzugt aus Polycarbonat, besteht.
10. Coronaeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (4) mit einem dünnwandigen, elastischen, sch!auchförmigen überzug aus dielektrischem Material (18) sowie einem zusätzlichen, ebenfalls sch!auchförmigen Überzug aus einem antistatischen und temperaturbeständigen Material (19) versehen ist.
11. Verwendung der Coronaeinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 10 zur Oberflächenbehandlung von Schmelzen oder Folien.

- 12 709824/0637