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Verfahren zur elektrostatischen
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Unterstützung des Druckvoryangs und Druckmaschinen mit einer elektrostatischen
Substrat-Anpreßunq
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur elektrostatischen
Unterstützung des Druckvorgangs in Druckmaschinen, bei dem ein zu bedruckendes Substrat
aus elektrisch isolierendem Material zwischen einem mit Druckfarbstoff beaufschlaaten
leitenden Druckzylinder und einer das Substrat wegen diesen mechanisch anpressenden
Annreßwalze hindurchaefiihrt wird, welche mit einer isolierenden oder schwach leitenden
Außenschicht versehen ist, wobei durch Anlegen einer Hochspannung zwischen dem Druckzvlinder
und zumindest einer sich in Längsrichtung der AnDreRwalze erstreckenden Flektrodenanordnung
über Koronaentladungen Elektronen und Ionen direkt auf die Oberfläche der Anpreßwalze
aufgesprüht werden, welche durch ihre Drehung und/oder Fivenleituna diese Ladungsträger
in den Druckspalt hefErdert und liter diesen aFflieeen l<9ßt.
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Es ist seit langem bekannt, daß eine elektrostatische aeladene Folie
aus elektrisch isolierendem Material solange gegen eine Fläche mit entgegengesetzt
nolorisierter Ladung gezogen wird, bis ein Ausgleich der Ladung stattoefunden hat.
Dieser physikalische Effekt wird bei dem ohen beschriebenen Verfahren verwendet,
um ein zu bedruckendes Substrat, beispielsweise einen Bogen oder ein Band aus Panier,
Runststoff oder Textilmaterial bei seinem Durchlauf durch den Druckspalt zwischen
dem Druckzvlinder und der Anpreßwalze fest und blasenfrei an den Druckzvlinder anzunressen.
Die GB-PS 11 59 923 beschreibt eine entsnrechende Druckmaschine in der als Elektrodenanordnung
ein der Anpreßwalze gegen überliegender Koronadraht verwendet wird.
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Auch die Ubertraqung der Farbtronfen von dem Druckzvlinder auf das
Papier wird durch das angelegte elektostatische Peld verbessert, da die Farbträpfchen
in eine lehhafte Beweauna versetzt sind, so daß sie rascher auf das Substrat gelangen
und in dieses eindrinqen, als dies durch hloßen Oherfl2.chenkontakt der Fall ist.
Aufgrund der elektrostatischen Annressung des Substrats, das eine nicht allzu hohe
Elektrizitätskonstante aufweisen soll, läßt sich eine bessere Qualität des Druckvorganges
und eine Beschleunigung desselhen erzielen. Diese Vorteile lassen sich jedoch praktisch
kaum verwirklichen, da die für die Erzielung eines guten Wirkunqerades notwendig
hohe Koronaaufladung im Falle der w,Shrend des Betriebes unvermeidlichen Risse des
Substrates zur Bildung von Funkentladungen fÜhrt, welche das in Umgehung der Druckmaschine
herrschende explosive gemisch aus Luft und Lösungsmitteln für den Farbstoff zünden
und damit eine Exnlosion auslösen. Trotz vieler Bemilhunaen war es hisher nicht
selunoe dieses Problem derart zu losen, daß die zuständiaen staatlichen Aufsichtsbehörden
einen Finsatz derartiqer mit einer elektrostatischen Substrat-Annreß-Einrichtung
versehenen Druckmaschinen im gewerblichen Betrieb zuließen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zuqrunde, das eingangs
beschriebene Verfahren zur elektrostatischen unter stützung des Druckvorganges dahingehend
zu verbessern, daß auch bei hochexplosiven Gemischen eine Funkenbildung verhindert
wird, welche zu einer Zündung und damit zur Exnlosion dieser Gemische führen konnte.
Die Erfindung bezweckt des weiteren die Schaffung einer entsnrechenden Druckmaschine.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die zur Erzieluna
des gewünschten Druckergehnisses pro L8ngeneinheit des Druckspalts und sec. benötigten
Ladungsträrrer einer diskrete längs der Anpreßwalze verteilte und mit einer C.leichspannung
beaufschlagte Spitzen aufgesprüht werden, wobei der zu den einzelnen Spitzen oder
zu diskreten Grunren der
Spitzen fließende Strom entkoppelt wird
und der durch iede Spitze im Kurzschlußfall fließende Strom auf einen Wert hegrenzt
wird, der kleiner ist als der für die ieweiliqe Atmosphäre kritische Durchschlagstrom.
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Die Entkopplung läßt sich grundsätzlich dadurch erreichen, daß man
die stromzauführung zu den einzelnen Spitzenelektroden oder diskreten Gruppen von
Snitzenelektroden getrennt durchführt, was jedoch aufwendig ist. Einfacher läßt
sie sich durch vorgeschaltete sehr hochobmioe Widerstände erreichen.
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Unter dem kritischen Durchschlagstrom wird hierbei der mit einer Funkenbildung
verbundene Durchschlastrom hezeichnet, der in der jeweiligen exnlosiven Atmosphäre
aus Luft und Lösunqsmitteln noch nicht zur Zündung des explosiven Gasgemisches ausreicht.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß der eine Extlosion auslösende
Funke sich im Falle eines Panierrisses nicht zwischen der Anpreßwalze und dem Druckzvlinder
ausbildet. Der Funke entsteht vielmehr unmittelbar an den Spitzenelektroden, wenn
das zerrissene Substrat oder Teile desselben zwischen die Spitzenelektroden und
die Annreßwalze gelangen, und wenn sich das Suhstrat um die Annreßwalze herumwickelt.
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In den Spalt zwischen den Spitzen und der Anpreßwalze wird damit ein
Dielektrikum einaehracht, das die Kapazität des aus der Elektrodenanordnung und
der Anpreßwalze gebildeten Svstems erhöht. Aufgrund der Beziehung Q = C x U steigt
zunächst die Ladunq an. Dieser Effekt ilberlagert sich der Koronaentladung. Ohne
Strombegrenzuna der einzelnen Spitze kommt es zum energiereichen Funkenüberschlag
von der spitze zu der Anpreßwalze, der das exnlosive Gemisch zündet. Der bei einer
Funkenentladunq einer Snitze fließende Kurzschlußstrom wird zweckmäßigerweise auf
Stromstärken von unter 400 yu A, vorzuasweise unter 250 ,u A begrenzt. Im Sprühbetrieb
der Spitzen ist der durch die einzelnen Spitzen fließende Strom zweckmäßigerweise
auf etwa 2 µ bis etwa 20 P A, vorzugsweise etwa 1o,u bis etwa 15,u A begrenzt.
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Vorzugsweise erfolgt das Aufspr(Ihen der Elektronen und Ionen gleichmäßig
über denjenigen L"ngsbereich der Annreßwalze, welcher der Breite des jeweils zu
bedruckenden zwischen Anpreßwalze und Druckzylinder durchgeführten Suhstratbandes
entspricht.
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Es ist günstig, wenn die tjmgebung der Spitzen mit Ausnahme der Annreßwalze
frei von leitenden Materialien gehalten ist, auf welche die Elektronen und Ionen
abfließen könnten.
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Eine erfindungsgemflße Druckmaschine mit einer elektrostetischen Substrat-Annreßung,
die sich insbesondere zur Durchftihrung des vorstehend heschriebenen aterfahrens
eianet und die entsprechend dem herkimmlichen mit elektrostatischer Suhstratanpreßung
versehenen Druckmaschinen mit einem Druckfarbstoff übertragenden leitenden Druckzvlinder
versehen ist, sowie mit Mitteln zum Zuführen eines mit dem Druckfarbstoff auf dem
Druckzvlinder zu bedruckenden Substrats und mit einer Anpreßwalze, die mit einer
isolierenden oder schwach leitenden Außenschicht versehen ist und das zu bedruckende
Substrat mechanisch gegen einen Oberflächenabschnitt des Druckzwlinders anpreßt,
wobei zur elektrostatischen Substratanpreßung zumindest eine sich längs der Anpreßwalze
erstreckende Elektrodenanordnung dient, welche durch Anlequna einer Hochspannung
zwischen Druckzvlinder und Elektrodenanordnung auf die ihr gegenüberliegende Annreßwalze
Elektronen und Ionen durch Koronaentladung aufprüht, ist erfindunqsaem;nß dadurch
gekennzeichnet, daß jede Elektrodenanordnung aus einem Körper aus isolierendem Material
besteht, in das diskrete an eine GleichsDannungsouelle angeschlossene Snitzenelektroden
derart eingebetet sind, daß lediglich ihre freien Spitzen aus diesem herausragen,
daß die StromzufUhrung zu den Spitzenelektroden zumindest fUr verschiedene diskrete
Untergrunnen der Spitzenelektroden entkonpelt ist, wobei in leder der Unterqrunpen
der durch eine ihrer Spitzen im Kurzschlußfall maximal fließende Strom auf einen
Wert begrenzt ist, der kleiner ist als der fr die jeweilige Atmosphäre kritische
Durchschlaastrom.
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Aus der DT-OS 21 10 199 ist zwar eine Druckmaschine mit elektrostatischer
Substratannreßung hekannt, bei der die Aufladuna der Anpreßwalze mittels eines soq.
Corotrons durchgeführt wird, welches längs der Anpreßwalze angeordnet ist. Das Coroton
besteht aus einem leitenden mit einer Längsöffnung versehenen Gehäuse, in dessen
Innerer und gegenüber diesen isoliert Sprühelektroden angebracht sind, die bei Anlegung
einer Hochspannung zwischen den Sprühelektroden und dem Gehäuse eine sich zwischen
diesen ausbildende Koronaentladung erzeucTen. Der von der Sprühelektrode au.saehende
Flektronenstrom fließt hierbei direkt zum Gehäuse. Zur Vermeidung eines Funkenflberschlags
nach außen ist die Austrittsöffnung mit einem Gitter hedeckt, das leitend mit dem
Cehäuse verhunden ist. Fin teherssrinaen vom Funken im Inneren des Corotrons ist
jedoch, wie ausdrücklich aus diesen {Jnterlagen hervorceht, hiermit nicht vermieden.
Der Betrieb des Corotrons mit Wechselstrom führt zwar zu einem raschen Frlöschen
von jeweils gebildeten Funken. Diese Maßnahmen sind jedoch nicht ausreichend, um
in Ex-Bereichen, wie sie in der Umgebung einer Druckmaschine herrschen, die entzündung
von Gasgemischen zu verhindern, die durch Thermik und unkontrollierhare Luftwirhelhildunqen
in das Innere des Corotrons gelangen und dort qeziindet werden können. Da zur Erzielung
einer merklichen Verbesserung des Druckergebnisses im Druckspalt auf eine Länge
von etwa 20 mm größenordnunqsgemäß 1013 Langsträger pro sec. fließen miissen - was
einem Strom von etwa lo,u A entspricht - truF das Corotron diese Ladungsträger der
Anpreßwalze zufiWhren, wenn es den Druckvorgang effektiv unterstützen soll. Da der
von der Entladungselektroden zum Gehäuse während der Koronaentladunq fließende Elektronenstrom
zur Auf laduna der Anpreßwalze nicht genutzt werden kann, stehen hierzu bei einem
Wechselstrombetrieb nur die Ionen der einen Ladunasart zur Verfügung, die im Corotron
durch Stoßionisation erzeugt werden. Bezogen auf den Elektronenstrom beträgt der
Anteil dieser Ladungsträger etwa lediglich 20 bis 30 %.
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Von diesen Ionen können die Aufladung der Anpreßwalze lediglich diejenigen
verwendet werden, die aufarund des Durchgriffs und des Ionenwindes aus dem Corotron
hinausgelangen. Bezogen auf die Gesamtzahl der im Corotron erzeugten Ionen sind
dies selbst bei einer guten Geometrie lediglich max. 80 %. Wenn jedoch die in der
DT-OS 21 10 199 vorgeschlagene Durchspitlung des Innenraums s des Corotrons mit
Luft oder Dampf zur Anwendung kommt, welche das Entstehen von Funken erschweren
soll, werden fast keine Ionen an die Anpreßwalze gelangen, da in diesem Falle die
Wirkung des Ionenwindes, welche den gröfleren Anteil beim J.adungstransnort einnimmt,
aufgehoben wird. Da somit von den gesamten im Corotron erzeugten I.adungsträgern
lediqlich ein geringer Bruchteil ftir den Druckvoraang wirksam wird, ist eine sehr
hohe Stromdichte fÜr die Koronaentladung notwendig. Die Stromdichte im Corotron
kann daher nIcht soweit begrenzt werden, daß exnlosive Funken vermieden sind.
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Die in einem Ausführungsbeisniel der DT-OS 21 10 199 gezeigte Ausbildung
der Sprühelektrode als Reihe von Spitzen elektroden, die durch Widerstandsmittel
gegen das Zufihren eines übermäßig starken Stromes geschützt sind, konnte daher
die Lehre der Erfinduna nicht nahelegen, da diese widerstände lediglich einen Berfthrungsschutz
gegen physiologisch schädliche Stromstöße darstellen, jedoch bezüglich der Explosionsgefahr
keine wirksame Stromdichtenverringerung bewirken können.
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Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Druckmaschine
lassen dagegen eine Strombegrenzung unter den fÜr die jeweilige Atmosphäre kritischen
Druchschlaastrom zu, da man dort mit einer etwa 6 bis 1o-fachen niedriqeren Stromdichte
auskommt. Selbstverständlich liefert dies neben der erhöhten Sicherheit auch einen
wirtschaftlichen Vorteil.
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Bei der erfindungsgemäßen Druckmaschine ist vorzuasweise jede Spitzenelektrode
der Flektrodenanordnung bezüglich aller anderen Spitzenelektroden hinsichtlich der
Strömzuführung
entkoppelt. Wenn jedoch der Ahstand des Kurzschlußstroms
zu dem kritischen Strom dies zuläßt, kennen auch zwei oder mehr der Snitzenelektroden
bezüglich der Strorzuführung zusammengefaßt sein.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausffihrungsform enthält jede Elektrodenanordnung
zumindest eine niedromig z. B. (R- o, i£t) angeschlossene Sammelschiene, an welche
die einzelnen Spitzenelektroden oder diskreten Untergroßpen der Spitzen sind. Die
Widerstandswerte der einzelnen Vorwiderstände betragen zweckmßioerwei se etwa das
1,5 bis 5-fache, vorzugsweise das etwa 1,8 bis 3, 2-fache des Innenwiderstands,
Ri den die Elektrodenanordnung ohne die Vorwiderstände im Kurzschlußfall aufweisen.
Die Widerstandswerte für die Vorwiderstände liegen zweckmäßigerweise zwischen 50
und etwa 150 M2no, vorzugweise zwischen etwa 75 bis etwa 100# letzteres insbesondere
fir den Falldaß ein Luft-Toluolgemisch in der Umgebung der Druckmaschine vorliegt.
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Zweckmäßigerweise sind alle Spitzenelektroden und Grorwiderstünde
qleich dimensioniort, wobei die freien Enden c?er Spitzen in einer Ebene liegen.
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Gemäß einer besonders zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung sind
die Ssitzenelektroden äquidistant voneinander und/ oder längs einer Geraden angeordnet,
wobei sie sich vorzugsweis ouer zur Anpreßwalze erstrecken.
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Es ist besonders günstig, wenn die Sarunelsehiene die vor widerstände
und die Spitzenelektroden in eine isolierende Masse, vorzuqsweise eine Vergußmasse,
derart einaehetet sind, daß lediglich die freien Enden der Spitzenelektroden aus
dieser vorstehen. Die freien Enden der Snitzenelektroden können dabei in an sich
hekannter Weise zurückgesetzt in einer Nut des aus der isolierenden Masse gebildeten
Elektrodenkörpers angebracht sein.
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Die erfindungsgemäße Aushilduna der Elektrodenanordnung hat die Aufgabe,
den Koronastrom fiir jede Spitze auf einen unkritischen Maximalwert zu begrenzen.
Der Widerstandswert der einzelnen SDitze wird hierdurch unabhangig von der Gesamtzahl
der Spitzen in der Elektrodenanordnung. Der iiber die Sammelschiene fließende Gesamtstrom
Iges' der aus der Summe der Einzelströme Ii bis In , - bei n Spitzen - gebildet
ist, kann somit ein Mehrfaches des kritischen Stromes Ikrit betragen.
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Während bei bekannten niederohmigen Systemen oberhalb der Ausbruchskorona-
unregelmäßige Impulse erhöhter Stronstirk;7 mit Werten von T=35o A A entstehen,
die eine große statistische Unregelmäßigkeit der Koronaentladunq hervorrufen, werden
durch die erfindungsgemäße Elektrodenanordnung aufgrund der gezielten Strombegrenzung
fir jede Spitze die Impulse erhöhter Stromst;irke auf Werte ron 15 bis 30ZI A begrenzt.
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Neben der erzielten Explostonssicherheit ergibt sich hierdurch eine
bessere Stromverteilung auf alle Spitzen und damit eine homogene Feldverteilung,
was zwangläufig eine Verbesserung des System-Wirkungsgrades bringt, da die statistischen
Einflüsse des Umfeldes Praktisch eleminiert sind.
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Bezüglich der Energie im Umfeld der Spitze zu klein bleibt, um das
jeweilige Lösungamittel-Luftgemisch zu entziinden.
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Aufgrund des guten Svstem-Wirkungsgrades läßt sich die Anzahl der
Spitzen gegenüber herkömmlichen Svstemen um etwa 30% reduzieren. Die Ausbildung
der Spitzenelektroden an ihren freien Enden ist ebenfalls nicht so kritisch, wie
in herkömmlichen Fallen, so daß es auf eine exakte punktförmige Ausrestaltung nicht
so sehr ankommt.
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Ein weiterer erwähnenswerter Vorteil beruht darin, daß eine phvsiologische
Gefährdung des Bedienuncspersonals bei einer versehentlichen Berilhruns der unter
Spannung stehenden Flektrodenspitzen vermieden ist (auch wenn insgesamt große Ströme
Iges fließen).
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Gemäß einer weihteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Druckmaschine
mit zumindest einem Abweise versehen, der henachbart zur Anpreßwalze so angeordnet
ist, daß er bei einem Riß des Substrat-Bandes verhindert, daß dieses oder Teile
desselben zwischen die Anpreßwalze und die freien Enden der Spitzenelektrode gelangen.
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Die Anbringung des Substrat-Abweisers soll eine Eindringen des Dielektrikums
zwischen die Elektrodenspiten und die Anpreßwalze vereiden und damit die Kapazitätserhöhung
auszuschließen. Das sicherere Vorgehen ist jedoch die Verwendung der erfindungsgemäßen
Elektrodenanordnung, da durch diese bei entsprechender Dimensionierung die Funkenentladuno
weizen des geringen durch die Widerstände i eerenzten Stomes so energiearm bzw.
ganz verhindert wird, daß sie für eine zundung auch in Explosionsbereichen der Gefahrenklasse
1 nicht ausreicht.
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Eine weitere Gefahr zur Auslösung von Explosionen besteht heim Anheben
der Anereßwalze nach einem Substratriß, das im allgemein durch einen Substratriß-Schalter
automatisch ausgelöst wird. Wenn die Kororentladung durch die Elektrodenanordnung
zu diesem Zeitpunkt noch nicht vollständig beendet ist, wird die Anpreßwalze, die
vorher über den Druckzylinder geerdet wird, rasch in erheblichem Maße aufgeladen,
so daß Überschläge zwischen ihrer Oberfläche und der Halterung oder dem Walzenkern
möglich werden. Zur Vermeidung dieses Nachteils wird erfindungsgemäß eine Einrichtung
vorgeschlagen, welche eine derart starke Auf ladung der von dem Druckzylinder abgehobenen
Anpreßwalze durch die Elektrodenanordnung verhindert. $Die Einrichtung besteht vorzugweise
aus einer Verzögerungsschaltung die eine Abhebung der Anpreßwalze hinauszieht, bis
die Korona atgeschaltet ist. Zweckmäßigerweise geschieht dies durch einen zwischen
den Substratriß-Schalter und einen Betätigungsschutz für den Anpreß-Walzen-Anhebemechanismus
geschaltetes verzögerwertes Schutzrelais.
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Eine weitere Möglichkeit besteht darin, einen leitenden geerdeten
Schleifer vorzusehen, der vor oder unmittelbar nach dem Anheben der Anpreßwalze
von den Druckzvlinder in Fingriff mit der Anpreßwalze gebracht wird.
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Die beiliegende Zeichnung eines Ausfiihrunasheisniels dient der weiteren
Erläuterung der Erfindung.
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Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung ein Druckwerk von einer
erfindungsgemMBen Druckmaschine.
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Fig. 2 zeiqt in schematischer Darstellung eine erfindunqemäße Elektrodenanordnung.
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Fig. 3 zeit in nersnektivischer Teildarstelluna einen Schnitt der
erfindungsgemäßen Elektrodenanordnung Fig. 4 zeigt ein Diagramm, aus dem der Arheitsnunke
der erfindungsaemäßen Elektrodenanordnung ersichtlich ist.
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In Fig. 1 bezeichnet 1 einen Druckzvlinder, der in ein Farhbad 2 eingetaucht
ist, wodurch die oberfläche des Druckz"-linders mit Druckfarbe versehen wird. Der
Druckzvlinder enthält eine dem zu druckenden Muster entsrrechende Anordnung von
Erhöhungen und Vertiefungen, wobei in letzteren die auf ein Drucksubstrat zu Übertragende
Druckfarbe eingelagert ist.
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Durch ein Rakel 3 wird überschüssige Farbe 4 von der Oberfläche des
Druckzvlinders 1 entfernt. Der Druckzvlinder ist auf einer Welle 5 gelagert, die
durch eine nicht gezeigte Antriebsvorrichtung so in Drehung versetzt wird, daß der
Druckzvlinder beispielsweise in Pfeilrichtung A umluft. Die Maschine kann, wie sPYter
noch erwShnt wird, auch in der anderen Umlaufrichtung des Druckza nders hetriehen
werden.
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Mit 6 ist allgemein eine Annreßwalze bezeichnet, die auf einer Welle
7 gelagert ist und sich in Pfeilrichtung B dreht.
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Zwischen den' Druckzvlinder 1 und der Anpreßwalze 6 läuft ein aus
einem Isoliermaterial bestehendes hahnformioes Substratband 8, welches z. B. von
einer auf der linken Bildseite
vorgesehenen, nicht gezeigten Vorratsrolle
in Pfeilrichtung c abgezogen wird, über eine erste Umlenkwalze 9 läuft und dann
zwischen den Druckzvlinder 1 und die Snnrenwalze 6 gelangt.
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Von dort läuft das Substrathand über eine zweite Umlenkwalze 10 entweder
auf ein auf der rechten Bildseite vorgesehenes gleiches oder ähnliches Druckwerk
für eine andere Farbe oder auf eine nicht ciezefote Aufwickel- oder Bearbeitungseinrichtung
wo das nun hedruckte Substratband gelagert oder weiterverarbeitet wird.
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Die Anpreßwalze 6 enthält vorzugsweise einen metallischen ern 11,
auf dessen oberfläche ein Mantel 12 aus einem elektrischen Isoliermaterial mit hoher
Dielektrizitätskonstante angebracht ist. Ein Material dieser Art ist "Rilsan". Die
hohe Dielektrizitätskonstante ist erforderlich, um tin thfliesen von elektrostatischer
ladung auf den normalerweise geerdeten Kern 11 der Anpreßwalze 6 so gering als möglich
zu halten. Auf dem Isoliermaterialmantel 12 befindet sich eine mit einer unterbrochenen
linie dargestellte Schicht 13 aus einem schwach elektrisch leitenden Material, das
mit der Oberflache des Iseliermaterialmantels 12 guthaftend verbunden ist.
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Ein solches Material kann z.B. Gummi mit relativ hohem zur zusatz
z sein. An Stelle von Gummi kann auch ein anderes Trägermaterial für elektrisch
leitende Partikel verwendet werden, und letztere können z.B. auch Metallstub sein.
über der elekrisch leitenden Schicht 13 ist eine Deckschicht 14 aus einem abriebfesten
elastisch verformbaren Material aufgebracht, dessen elktrische Leitfähigkeit etwas
geringer ist als diejenige der Schicht 13, das aber kein eigentliches Isoliermaterial
sein muß. Die Schichten 13 und 14 sind vorzuasweise einstückig miteinander verbunden,
um ein Ablösen der Schichten während des Betriebes zu vermeiden. weil der Deckschicht
14 hauptsächlich die Funktion einer Schutzschicht gegen übermäeinen Abrich zukommt,
ist es im Prinzip- lich, bereits fir die elektrisch leitende Schicht 13 ein Material
mit guter Abrichfestigkeit und Elastizität zu verwenden, so daß auf eine tusätzlich.
Deckeglicht verzichtet werden kann.
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Von der fiir die Erzeugung des zwischen dem Druckzvlinder 1 und der
Anpreßwalze 6 wirksamen elektostatischen Feldes verwendeten Induktoreinrichtung
ist lediglich die Elektrodenanordnunq 15, 16 dargestellt, die anhand der Fig. 2
und 3 näher beschrieben wird.
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Jede Elektrodenanordnung ist za"eckmXßig mit nicht gezeigten Mitteln
versehen, durch welche die Eltrodnanordnuno in den Pfeilrichtungen D, E konzentrisch
zur Oberfläche der Anpreßwalze 6 geschwenkt, und außerdem in radialer Richtung verstellt
werden kann, um den ontimalen Ahstand zwischen der Walzenoherfläche und den Elektroden
einzustellen. Dieser beträgt bei einer praktischen Ausfiihruns vorzugsweise etwa
3o mm. Die Anordnung von zwei Elektrodenanordnungen 15, 16 empfiehlt sich aus zwei
Griinden: erstens kann dadurch die Durchlaufrichtung des Substratbandes 8 beliebig
gewählt werden, und zweitens ist es je nach Art und Dielektrizität des Substratmaterials,
der Arbeitsgeschwindiakeit, des aewiinschten Farbauftrages etc. vorteilhaft, an
die eine oder die andere Elektrodenanordnunq Spannung anzulegen.
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Dem Substrat-Band gegenüber liegend ist des weiteren ein Ionisator
18 vorgesehen, der im Hinblick auf die durch den Pfeil C angegebene Durchlaufrichtung
zwischen der Umlenkwalze 9 und der Anpreßwalze 6 angebracht ist. Bei umgekehrter
Durchlaufrichtung des Substrat-Bandes ist ein entsprechend zum Druckspalt spiegelbildlich
angordneter lonisator 18' vorgesehen. Die Ionisatoren 18 und 18' bewirken eine Ableitung
von Ladungen, die sich bereits auf dem Substrat-Band hefinden, damit man während
des Drucks eine möglichst qleichmMBise Peldverteilung erhält.
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Um zu verhindern, daß im Falle eines Substrat-Risses sich Teile desselben
um die Anpreßwalze 6 herumwickeln und zwischen die Elektrodenanordnungen 15 hzw.
16 und die Annreßwalze 6 gelangen, sind Suhstratableiteinrichtung 26 und 27 vorgesehen,
welche nahe an die Anpreßwalze 6 heranreichen. Die Substratbahn läuft durch diese
hindurch.
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Nach einem substratri @ wird durch einen in der Zeichnung nicht dargestellten
Substaratriß-Schalter ein lediglich durch das Bezugszeichen 29 angeordneter Annrcßwalz-Anhebemechanismus
betätigt, der die Anpreßwalze 6 in Richtung des Pfeiles H von dnn Druckzvlinder
1 weaffihre.
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Die von den Elektrodenanordnungen 15 bzw. 16 auf den Anpreßzylinder
aufgebrachten Ladungen werden nach einem Abheben nicht mehr fiber den geerdeten
Druckzylinder 1 abgeführt, so daß es zu einer aufladung des Druckzvlinders kot,
die zu möglichen hochenergetisehen Funkenüberschlägen führen kann.
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Diese Aufladung der Anpreßwalze wird verhindert, indem bei einem Anheben
derselben ihre Außenfläche in Anlage an einen leitenden und qeerdeten Schleifer
28 gerät, und an diesen die Ladungen abführt.
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Figur. 2 zeigt schematisch die Elektrodenanordnung 15 und ihre elektrische
Schaltung. Die Elektrodenanordnung 15 besteht aus einem isolierenden Körner 20 der
vorzllgsweise aus einer isolierenden Vergußmasse 22 besteht, in die eine mit dem
einen Pol einer Spannungsquelle verbundene Stormschiene 24 eingebettet ist. An der
Stromschiene 24 sind n-diskrete Spitzenelektroden 251, 252,....., 25n über hochohmig
Vorwiderstände R1 R2....R angeschlosssen. Die Vorwiderstände und die lediglich mit
diesen verbundenen Enden der Spitzenelektroden sind ebenfalls in die Vergußmasse
22 eingebettet. Die vorderen Enden der Spitzenelektroden stehen er die Vergußmasse
22 hinaus.
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Im Betrieb liest die Elektrodenanordnung am isolierten Pol (Plus oder
Minus) einer Gleichspannungs-Hochspannungsguelle an.
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Figur 3 zeigt ein konkretes Ausführungsbeispiel für die Elektrodenanordnung
15 bzw. 16. 85an erkennt, daß die freien Enden der Snitzenelektroden 251, 25 in
einer Nut 23 münden, die auf einer seitenfläche des aus der Vergußmasse 22 gebildeten,
im darciestellten Falle vierkantartigen Elektrodenkörpers eingesenkt ist. Die freien
Snitzen münden in etwa bündig mit der Oberkante des Elektrodenkörpers. Die Spitzenelektrode
sind in der Elektrodepanordnung längs einer Geraden anordnet, wobei- sie voneinander
gleiche Abstände haben. In praktischen Beispielen betragen diese Abstände etwa 10
- 30 mm, vorzuasweise etwa 20 mm. Der Abstand, in dem die Elektrodenanordnungen
15, 16 von der Anpreßwalze des Substrat-Bandes 8 betragen bei praktischen Beispielen
bis zu 14 m/sec.
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Die Sammelschiene 24 ist wie im Fall der hekannten )inienhaften Korona-Elektroden
elektrisch niederobmig (Ro,1 Ohm) an der Spannungsguelle angeschlossen. Der Wirkungsgrad
der Elektrodensvsteme ist dann optimal, wenn die angelegte Spannung und damit die
herrschende elektrische Feldstärke einen Funkenüberschlag noch nicht zuläßt. Der
Arheitsnukt in Abhängigkeit von Strom und Spannung ist in Figur 4 dargestellt.
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Der bei einer Elektrodenanordnung ohne die Vorwiderst.inde R1...Rn
normalerweise fließende Kurzschlußstrom von 1mA ist bei der erfindungseemäßen Elektrodenanordnung
durch die Vorwiderstände auf Durchschnittswerte von 200 µ A + 100 /U A herabgesetzt.
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Berechungsbeispiel: Klemmenspannung des Hochspannungsgenerator UK
K max = K im Leerlauf.
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Kurzschlußstrom ohne widerstand der Spitze IK = 1+mA; R1 = 30 M# Dieser
Gesamtstrom reicht im Palle eines Überschlagers zur Zündung eines Toluol-Luftqemisches
aus. Bei der Verwendung der Vorwieder stände von z.B. RV = loo M in ieder Spitze
errechnet sich der Maximalstrom nro Spitze
Der auf diesen Wert begrenzte Strom läßt Die Energie bei Funkenüberschlag auf etwa
1/16 absinken, was nicht mehr ausreicht, um das Lösungsmittel-Luftgemisch zu zünden.
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L e e r s e i t e