DE3104888A1

DE3104888A1 - Koronaentladungselektrodenvorrichtung

Info

Publication number: DE3104888A1
Application number: DE19813104888
Authority: DE
Inventors: Werner 17603 Lancaster Pa. Rueggeberg
Original assignee: Armstrong World Industries Inc
Current assignee: Armstrong World Industries Inc
Priority date: 1980-03-10
Filing date: 1981-02-11
Publication date: 1981-12-03
Also published as: FR2477791B1; GB2072955A; US4291226A; CA1155909A; FR2477791A1; DE3104888C2

Description

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Koronaentladungselektroden-

2 vorrichtung, die insbesondere Leistungdichten bis zu 31 W/cm aushält und sich vor allem zur Verringerung des Oberflächenglanzes von Beschichtungen eignet, die mittels Strahlungsenergie aushärtbar sind.

Das Aufbringen von verschleißfesten Beschichtungen auf Fußbodenbelagmaterialien ist allgemein bekannt, üblicherweise sind diese Überzüge abriebfest und verleihen dem Fußbodenbelagmaterial Hochglanzaussehen. Die Abriebfestigkeit solcher Überzugsschichten ist stets eine gewünschte Eigenschaft, nicht jedoch das Hochglanzaussehen, insbesondere in Bereichen eines Fußbodens, die hoher Abnutzung durch starke Begehung ausgesetzt sind, weil die Zeit zur Wartung solcher Fußbodenbeläge beträchtlich hoch ist. Demzufolge sucht die Fußbodenbelagindustrie nach wie vor nach neuen Wegen, um die Stärke des Oberflächenglanzes (gloss level} solcher Überzüge zu verringern und einzustellen.

Bekannte Methoden zur Verringerung des Glanzes oder zum Mattieren schließen typischerweise die Anwendung verschiedener besonderer Mattierungsmittel in den Trittschichtzusammensetzungen ein. Die Verwendung von Mattierungsmitteln ist insgesamt unbefriedigend, weil sie zu entglänzten Überzügen führen, die eine Verschlechterung anderer physikalischer Eigenschaften aufweisen. Ein anderes Verfahren ist in der US-PS 4 197 344 beschrieben und besteht darin, die Beseitigung des Glanzes mittels Dampf vorzunehmen .

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein flüssigkeitsgekühltes, flüssigkeits-quarzgepuffertes Koronaentladungselektrodensystem zu schaffen, das zur Koronaentladungsbehandlung beliebiger Materialien, und insbesondere wegen der möglichen

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hohen Leistungsdichten von bis zu 31 W/cm und seiner konstruktiven Gestaltung zur Verringerung des Glanzes oder zum Entglänzen von Beschichtungen geeignet ist, die mittels Strahlungsenergie oder mittels kombinierter Anwendung von Strahlungsenergie und Feuchtehärung aushärtbar, und auf halbfeste oder praktisch feste Materialien aufgetragen sind.

Diese Aufgabe wird gelöst durch

a) eine zylindrische Elektrode,

b) ein Quarzrohr, das einen größeren Durchmesser als die Elektrode hat, die Elektrode umgibt, und zwischen der Oberfläche der Elektrode und der Innenwand des Quarzrohres einen zylindrischen Durchgang bildet, wobei das Quarzrohr an einem Ende einen Zulauf für die Einleitung sowie am anderen Ende einen Ablauf für den Austritt einer als Dielektrikum und Kühlmittel dienenden Pufferflüssigkeit aufweist, und die durch den Zulauf zugeführte Pufferflüssigkeit den zylindrischen Durch-, gang in Kontakt mit der Elektrodenoberfläche durchströmt und durch den Ablauf austritt,

c) mehrere Abstandhalter, die zwischen der Elektrode und der Innenwand des Quarzrohres angeordnet sind, die Elektrode innerhalb des Quarzrohres ortsfest halten und ein Biegen durch während der Koronabildung erzeugte elektrische Kräfte verhindern,

d) eine Masseelektrodeneinrichtung, die parallel und im Abstand zu dem Quarzrohr angeordnet ist, wobei dazwischen ein Koronaentladungsbereich gebildet wird, in dem ein zu behandelndes Material geführt wird.

Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind durch die Merkmale der Unteransprüche gekennzeichnet.

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Das erfindungsgemäß Elektrodensystem wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beispielsweise näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Stirnansicht des Elektrodensystems; und

Fig. 2 eine Seitenansicht des Elektrodensystems im Schnitt.

Fig. 2 zeigt das zu behandelnde Material 1, das auf einer Bewegungseinrichtung 2 aufliegt, die aus irgendeinem geeigneten, nicht leitfähigen Fördersystem bestehen kann, und durch den Koronaentladungsbereich 3 hindurchgeht.

Der Koronaentladungsbereich 3 ist der Bereich zwischen der flüssigkeits-quarzgepufferten Elektrode 4 und der Masselektrode 5, welche die beiden Hauptteile/ die das Koronaentladungselektrodensystem 6 bilden.

Die flüssigkeits-quarzgepufferte Elektrode 4 ist aus einer zylindrischen Elektrode 7 und einem Quarzrohr 8, das die Elektrode 7 umgibt, zusammengesetzt. Das Quarzrohr 8 hat einen ausreichend großen Durchmesser, um einen zylindrischen Durchgang 9 zwischen der Oberfläche der zylindrischen Elektrode 7 und der Innenfläche des Quarzrohres 8 zu bilden, durch den die als Dielektrikum und Kühlmittel dienende Pufferflüssigkeit 10 hindurchströmt.

Die zylindrische Elektrode 7 ist im Quarzrohr 8 durch eine Vielzahl von Abstandhaltern 13 in ihrer Lage festgelegt. Die Abstandhalter 13 sollten vorzugsweise aus einem nichtmetallischen, elektrisch isolierenden Material bestehen und den freien Durchfluß der als Dielektrikum und Kühlmittel dienenden Flüssigkeit 10 durch den zylindrischen Durchgang 9 gewährleisten.

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Das Quarzrohr 8 weisb an einem Ende einen Zulauf 11 und am anderen Ende einen Ablauf 12 auf. Die als Dielektrikum und Kühlmittel dienende Flüssigkeit 10 gelangt durch den Zulauf 11 in den zylindrischen Durchgang 9, durchströmt ihn in Kontakt mit der zylindrischen Elektrode 7 und tritt schließlich durch den Ablauf 12 aus.

Die Masseelektrode 5 kann in geeigneter Weise geformt sein; sie kann beispielsweise eine längliche Platte mit etwa der gleichen Länge wie die zylindrische Elektrode 7 sein. Die Masseelektrode 5 ist parallel zu und in einem Abstand von der gepufferten Elektrode 4 angeordnet/ wodurch dazwischen der Koronaentladungsbereich 3 gebildet wird. Wenn ein zu behandelndes Material auf einem Förderband 2, beispielsweise einem etwa 0,8 mm dicken Silikongummiband, transportiert wird, so ist die Masseelektrode 5, wie es in der Zeichnung gezeigt ist, unmittelbar angrenzend an die Seite des Bandes angeordnet, die on dem zu behandelnden Material/ beispielsweise einer Fliese, abgewandt ist, so daß das Band 2 über die Masseelektrode 5 läuft. Der Abstand zwischen dem Boden der gepufferten Elektrode 4 und der Oberseite der Masseelektrode 5 ist so groß, daß der Spalt zwischen der Oberfläche des zu behandelnden Materials 1 und dem Boden des Quarzrohres 8 im Bereich von etwa 0,5 bis etwa 6,4 mm, vorzugsweise 0,75 bis etwa 3,2 mm liegt.

Wenn bei in Betrieb gesetzter Vorrichtung ein zu behandelndes Material 1,.Am vorliegenden Fall eine gefüllt Viny!bodenplatte, ■ die an ihrer Oberfläche eine unausgehärtete Verschleißschicht aus einem durch Strahlungsenergie aushärtbarem Material aufweist, durch den Koronaentladungsbereich 3 hindurchgeführt wird, wird dieser Bereich mit einem zu ionisierenden Gas geflutet. Die flüssigkeits-quarzgepufferte Elektrode 4 ist an eine Hochfrequenz-Hochspannungswechselstromquelle angeschlossen, so daß das Gas im Koronaentladungsbereich partiell ionisiert

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wird und eine Koronaentladung erzeugt, durch die der nasse, nicht ausgehärtete .überzug auf der Platte behandelt wird, wenn die Platte durch den Koronaentladungsbereich 3 hindurchgeführt wird. Nach der Behandlung durch die Koronoentladung wird der Überzug auf der Oberfläche der Platte mittels Strahlungsenergie vollständig ausgehärtet. Nach dieser vollständigen Aushärtung hat die beschichtete Platte ine nichtglänzende bzw. glanzfreie Oberfläche.

Die gepufferte Elektrode 4 kann aus irgendeinem geeigneten leitfähigen Material bestehen, das in das Quarzrohr 8 eingesetzt ist.

Ein Kupferrohr mit einem Außendurchmesser von etwa 6,4 mm und einer Länge von etwa 740 mm, das in einem Quarzrohr mit einer Wandstärke von etwa 1 mm, einem Außendurchmesser von etwa 15 mm und eine Länge von etwa 760 mm sitzt, hat sich zur Entglänzung nichtausgehärteter Verschleiß- bzw. Trittschichten auf Bodenplatten als besonders geeignet erwiesen.

Der zylindrische Durchgang 9, der zwischen der Kupferrohrelektrode 7 und dem Quarzrohr 8 vorhanden ist, gewährleistet einen guten Durchfluß der als Dielektrikum und Kühlmittel dienenden Pufferflüssigkeit 10 durch den zylindrischen Durchgang 9 in Kontakt mit der Elektrode 7.

Vorzugsweise ist die Kupferrohrelektrode 7 außerhalb der Mitte und versetzt in Richtung.auf den unteren Teil des Quarzrohres 8 angeordnet, wie es in Fig. 1 gezeigt ist. Diese Anordnung verringert den Zwischenraum zwischen den Elektroden und verringert damit die Spannung, die zur Erzeugung der Koronaentladung erforderlich ist. Ist jedoch die Kupferrohrelektrode 7 weniger als 2 mm von der Innenoberfläche des Quarzrohres 8 angeordnet, wird der ungestörte Durchfluß des Dielektrikums und Kühlmittels beeinträchtigt.

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Es kann jede geeignete Pufferflüssigkeit als Dielektrikum
und Kühlmittel verwendet werden. Vorzugsweise wird aber das Dielektrikum und Kühlmittel unter dem Gesichtspunkt der Dielektrizitätskonstante ausgewählt/ um die Koronaentladungsaktivität des zu ionisierenden Gases zu optimieren.

Die Dielektrizitätskonstante der als Dielektrikum und Kühlmittel dienende Pufferflüssigkeit steuert in beträchtlichem Maße die resultierende Koronaentladungsaktivität. Je höher
die Dielektrizitätskonstante des Kühlmittels ist, umso größer ist die Ionisierungsaktivität, die bei gegebener angelegter Elektrodenspannung entsteht. Auch die Begrenzung und die Form der Koronaentladung werden durch die dielektrischen Eigenschaften des Kühlmittels beeinflußt. Leicht ionisierbare
Gase, wie z.B. Argon und Helium, ergeben günstiger ausgebildete Koronaentladungen bei Kühlmitteln mit niedriger
Dielektrizitätskonstante von 2 bis 3,z.B. bei Mineralöl
oder Kohlenwasserstofftransformatorenöle^ während Gase,
die schwieriger zu ionisieren sind, wie z.B. Kohlendioxid
oder die Freone, bessere Koronaentladungen bei Kühlmitteln
mit hoher Dielektrizitätskonstante von 30 bis 40 ergeben,
beispielsweise bei Äthylenglycol oder Glyzerin.

Die Verwendung von Wasser als Kühlmittel ist, wie festgestellt wurde, wegen seiner hohen Dielektrizitätskonstante, die bekanntlich in der Größenordnung von 80 bei den hier in Frage kommenden Frequenzen und Temperaturen liegt, nicht günstig. Diese dielektrische Eigenschaft von-Wasser verursacht
Koronaentladungen, die Funken aufweisen und sehr grob und
ungleichförmig oder schlecht begrenzt sind, wodurch eine
genau festlegbare Qualität, wie sie zu einer speziellen
Koronaentladung gehört, wirksam verhindert wird.

In Betrieb der erfindungsgemäßen Koronaentladungsvorrichtung wird die dielektrische Stärke der als Dielektrikum und Kühlmittel wirkenden Pufferflüssigkeit beträchtlich dadurch

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erhöht, daß sich die Flüssigkeit durch den Durchgang mit einer mittleren Strömungsgeschwindigkeit von etwa 51 bis etwa 76 cm/s bewegt. Dieser Durchfluß dient dazu, daß das Kühlmittel in dem Augenblick entfernt wird, wenn sich irgendein Störungsbereich im Koronaentladungselektrodensystern bildet.

Die Masseelektrode 5 besteht ebenfalls aus irgendeinem geeigneten leitfähigen Material. Die Abmessungen der Masseelektrode 5 sind nur in der Hinsicht kritisch, daß ihre Länge und Breite die Länge und Breite der Koronaentladung bestimmt. Eine Masseelektrode aus Aluminium mit einer Länge von etwa 12 cm und einer Breite von etwa 35 cm ist zur Verwendung in einem System zur Behandlung von Fußbodenplatten geeignet, bei welchem zwei gepufferte Elektroden 4 unmittelbar nebeneinander und parallel zueinander mit einem Mittellinienabstand von etwa 5 cm verwendet werden.

Die Abstandhalter 13 können aus irgendeinem nichtmetallischen Material bestehen, das sich dafür eignet, die Elektrode 4 während des Betriebes an Ort und Stelle zu halten; ferner sollen die Abstandhalter 13 eine geeignete Strömungsgeschwindigkeit der als Dielektrikum und Kühlmittel dienenden Pufferflüssigkeit durch den zylindrischen Durchgang 9 ermöglichen. Die Verwendung von Sätzen von drei Stäben aus Polytetrafluoräthylen (Teflon), von denen jeder einen Durchmesser von etwa 1,5 mm hat, hat sich als günstig erwiesen, um den Boden der zylindrischen Elektrode 7 in Längsrichtung in einem Abstand von 2 bis 3 mm von der Innenfläche des Quarzrohres 8 zu halten. Jeder Stab ist an dem Kupferrohr dadurch befestigt, daß ein Ende des Stabes durch ein Loch in dem Kupferrohr, das einen dem Stabdurchmesser entsprechenden Durchmesser hat, eingesetzt wird und daß dieses Ende an die Innenwand des Rohres anliegt. Das andere Ende des Stabes liegt an der Innenwand des Quarzrohres 8 an. Die Ausrichtung

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eines jeden Satzes aus drei Stäben zur Positionierung der Elektrode 7, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist (die kürzeren zwei Stäbe stehen zueinander in einem Winkel von etwa 90°), ist ebenso zufriedenstellend wie eine Positionierung der Stabsätze in Längsrichtung mit einem Abstand von 7_y6 bis 10 cm zueinander. Dieser Abstand genügt/ um ein Biegen der Kupferrohrelektrode 7 wegen der elektrischen Kräfte zu verhindern, die während der Koronabildung erzeugt werden.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

b) ein Quarzrohr (8)/ das einen größeren Durchmesser als die Elektrode (7) hat, die Elektrode (7) umgibt, und zwischen der Oberfläche der Elektrode (7) und der Innenwand des Quarzrohres (8) einen zylindrischen Durchgang (9) bildet, wobei das Quarzrohr (8) an einem Ende einen Zulauf (11) für die Einleitung sowie am anderen Ende einen Ablauf (12) für den Austritt einer als Dielektrikum und Kühlmittel dienenden Pufferflüssigkeit (10) aufweist, und die durch den Zulauf (11) zugeführte Pufferflüssigkeit (10) den zylindrischen Durchgang (9) in Kontakt mit der Elektrodenoberfläche durchströmt und durch den Ablauf (12) austritt,

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cj mehrere Abstandhalter (13), die zwischen der Elektrode (7) und der Innenwand des Quarzrohres (8) angeordnet sind₇ die Elektrode (7) innerhalb des Quarzrohres (8) ortsfest halten und ein Biegen durch während der Koronabildung erzeugte elektrische Kräfte verhindern/

dj eine Masseelektrodeneinrichtung (5), die parallel und im Abstand zu dem Quarzrohr (8) angeordnet ist, wobei dazwischen ein Koronaentladungsbereich (3) gebildet wird/ in dem ein zu behandelndes Material (1) geführt wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein leicht ionisierbares Gas, wobei die als Dielektrikum/Kühlmittel dienende Pufferflüssigkeit (10) eine Dielektrizitätskonstante von etwa 2 bis etwa 3 aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die als Dielektrikum/Kühlmittel dienende Pufferflüssigkeit (10) ein Mineralöl oder Kohlenwasserstofftransformatorenöl ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein nicht leicht ionisierbares Gas, wobei die als Dielektrikum/Kühlmittel dienende Pufferflüssigkeit (10) eine Dielektrizitätskonstante von etwa 30 bis etwa 40 aufweist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die als Dielektrium/Kühlmittel dienende Pufferflüssigkeit (10) Äthylenglycol oder Glyzerin ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die als Dielektrikum/ Kühlmittel dienende Pufferflüssigkeit (10) mit einer

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durchschnittlichen Strömungsgeschwindigkeit von etwa 50 bis etwa 80 cm pro Sekunde durch den· zylindrischen Durchgang (9) durchleitbar ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden der zylindrischen Elektrode (7) wenigstens 2 mm von der Innenfläche des Bodens des Quarzrohres (8) angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden des Quarzrohres (8) etwa 0,5 bis etwa 6,4 mm von der Oberfläche des zu behandelnden Materials (1) angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandhalter (13) Sätze von drei nichtmetallischen, elektrisch isolierenden Stäben sind, wobei jeder Satz in einem Abstand von etwa 7,6 bis etwa 10 cm angeordnet ist.

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