DE3208590A1 - Corona device with simultaneous admission of gas - Google Patents
Corona device with simultaneous admission of gasInfo
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Abstract
Description
Coronavorrichtung mit geichzeitiger GasbeaufschlagungCorona device with simultaneous gas admission
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Oberflächenbehandlung bewegter Substratbahnen mittels elektrischer Coronaentladung, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.The present invention relates to an apparatus for continuous Surface treatment of moving substrate webs by means of electrical corona discharge, according to the preamble of claim 1.
Bei der Verarbeitung von Folien, sei es aus thermoplastischen oder metallischen Materialien, und bei der Verbundfolienherstellung zählt die Oberflächenbehandlung mittels Coronaentladung zwecks Bedruckbarmachung bzw. Steigerung von Verbundfestigkeiten zum Stand der Technik.When processing foils, be it thermoplastic or metallic materials, and surface treatment is what counts in composite film production by means of corona discharge for the purpose of making it printable or increasing the bond strength to the state of the art.
Die Funktionsweise dieser Verfahren sieht das Führen der zu behandelnden Substratbahn über eine elektrisch geerdete Stützfläche, z.B. eine Walze, eine Trommel oder ein endloses Band vor sowie die Beaufschlagung der der Stützfläche abgewandten Seite der Substratbahn mit einer elektrischen Coronaentladung, die durch die Speisung einer im Abstand zur Stützfläche angeordneten Elektrode mit einem hochfrequenten Wechselstrom hoher Spannung erzeugt wird.The functioning of this procedure provides the guidance to be treated Substrate web over an electrically grounded support surface, e.g. a roller, a drum or an endless belt in front of and the application of the one facing away from the support surface Side of the substrate web with an electrical corona discharge caused by the supply an electrode arranged at a distance from the support surface with a high frequency Alternating current of high voltage is generated.
Nach diesem Grundprinzip arbeitende Verfahren sowie Vorrichtungen zur Durchführung dieser Verfahren werden mit all ihren Vor- und Nachteilen sehr ausführlich in der DE-A- 27 53 750 (= EP-B- 0 002 453, = US-A- 4 239 973) diskutiert, die es sich zur Aufgabe gemacht hat, eine im Aufbau technisch einfache Coronaeinrichtung zu schaffen, die schnell repariert werden kann und mit der bei hohen Folienlaufgeschwindigkeiten hohe Energiedichten für den Entladungsvorgang erzielt werden können.Processes and devices that work according to this basic principle to carry out these procedures will be great with all of their advantages and disadvantages discussed in detail in DE-A-27 53 750 (= EP-B- 0 002 453, = US-A-4 239 973), which has set itself the task of a technically simple structure Corona facility to create that can be repaired quickly and with high film speeds high energy densities can be achieved for the discharge process.
Diese Aufgabe wird auch durch die in der DE-A angegebenen Maßnahmen in dem gewünschten Ausmaß gelöst, jedoch kann eine weitere Verbesserung des Wirkungsgrades erreicht werden, wenn sich auf der Substratoberfläche ein durch Coronaentladung leicht aktivierbares Gas befindet.This task is also achieved by the measures specified in DE-A solved to the desired extent, however, can further improve the efficiency can be achieved if there is a corona discharge on the substrate surface easily activated gas is located.
Die Verwendung von Gasen im Zusammenhang mit Coronabehandlung wird in der DE-B 16 29 540 (= US-A 33 91 070) beschrieben.The use of gases in connection with corona treatment is being made in DE-B 16 29 540 (= US-A 33 91 070).
Das dort angegebene Verfahren nutzt die unterschiedliche Aktivierbarkeit von Gasen im elektrischen Feld zur Vermeidung der Rückseitenbehandlung von Kunststofffolien. Dabei wird der zu behandelnde Bereich der Kunststoffolie mit einem leicht ionisierbaren Gas beaufschlagt, während die zu schützende Seite z.B. einer Flachfolie direkt in eine Inertgasatmosphäre ausgepreßt wird. Der unzweifelhaft hohe technische Aufwand sowie die laufenden Betriebskosten. (hoher Gassverbrauch) stehen einer breiteren Nutzung dieses Verfahrens entgegen.The procedure specified there uses the different activatability of gases in the electric field to avoid the rear side treatment of plastic films. The area of the plastic film to be treated is covered with an easily ionizable Gas is applied, while the side to be protected e.g. a flat film directly into an inert gas atmosphere is pressed out. The undoubtedly high technical effort as well as the ongoing operating costs. (high gas consumption) stand a broader one Use this procedure against.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die eine kontinuierliche Coronabehandlung bewegter Substratbahnen mit gleichzeitiger Gasbeaufschlagung erlaubt, welche im Aufbau technisch einfach und leicht zu reparieren ist und mit der hohe Energiedichten bei hohen Folienlaufgeschwindigkeiten und einem gleichzeitig begrenzten Gasverbrauch erzielt werden können.The present invention is therefore based on the object of a To create a device that allows continuous corona treatment of moving substrate webs with simultaneous gas admission allowed, which is technically simple and in structure is easy to repair and with the high energy densities at high film speeds and at the same time limited gas consumption can be achieved.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung, wie sie im Anspruch 1 beschrieben ist und deren besondere Ausführungsformen aus den Ansprüchen 2 bis 4 hervorgehen.This problem is solved by a device as claimed 1 is described and the particular embodiments thereof from claims 2 to 4 emerge.
Zur Behandlung besonders geeignete Substrate sind Folien aus Polyolefinen, wie Polyethylen oder Polypropylen oder Block-, Pfropf- oder Copolymerisate aus diesen. Weiterhin besonders geeignet sind Folien aus Polyestern, speziell Polyester aus Terephthalsäure und aliphatischen Diolen. Die Vorrichtung ist aber auch brauchbar bei der Behandlung von Folien z.B. aus Polyurethanen, Ethylenvinylacetat-Mischpolymerisaten, Polyamiden, Polyethern, Polyvinylethern und Vinylchlorid-Polymerisaten. Speziell eignet sich die Vorrichtung aber auch zur Behandlung von dünnen Metallfolien, z.B. Aluminiumfolie oder metallisierte Kunststofffolien.Substrates particularly suitable for treatment are films made of polyolefins, such as polyethylene or polypropylene or block, graft or copolymers of these. Films made of polyesters, especially polyester, are also particularly suitable Terephthalic acid and aliphatic diols. But the device can also be used in the treatment of foils, e.g. made of polyurethanes, ethylene vinyl acetate copolymers, Polyamides, polyethers, polyvinyl ethers and vinyl chloride polymers. Special however, the device is also suitable for treating thin metal foils, e.g. Aluminum foil or metallized plastic foils.
Bei den Gasen, die bei Berührung mit Folienoberflächen eine brauchbare Coronaaktivierung liefern, handelt es sich um solche, die leicht unter Bildung von Ionen oder freien Radikalen dissoziieren, wie z.B. um 02, CO, NO sowie, mit Einschränkungen, die Halogene; all diese Gase stellen im allgemeinen starke Oxidationsmittel dar.In the case of gases that are useful when they come into contact with foil surfaces Corona activation deliver, it is those that easily with the formation of Ions or free radicals dissociate, e.g. around 02, CO, NO and, with restrictions, the halogens; all these Gases are generally strong oxidizing agents represent.
In der einfachsten Ausführunsgform der Erfindung wird die mit Abstandshaltern und mit Durchbohrungen versehene Walzenelektrode, wie in der eingangs erwähnten DE-A 27 53 750 beschrieben, aus einem äußeren und einem darin eng anliegenden inneren Rohr gebildet, welche beide aus dielektrischem Material bestehen, und zwischen denen sich die Einzelektroden in Form von bevorzugt dünnen metallischen Drähten von etwa 0,2 bis 0,5 mm Durchmesser befinden. Die Durchbohrungen können allerdings nicht wahllos über die gesamte Oberfläche des Walzenkörpers verteilt sein, sondern sie müssen genau zwischen den Elektroden angeordnet sein. Bedingt durch die zwangsläufig zwischen dem äußeren und dem darin eng angepaßten inneren Rohr entstehende Trennfuge besteht hierbei allerdings die Gefahr, daß sich in den dielektrikumsfreien Kanälen, gebildet durch die Durchbohrungen selbst und die durc#hbohrten Trennfugen, Kriechströme ausbilden können, welche zu Kurzschlüssen in der Anlage führen können Außerdem können diese Kanäle zu Gasverlusten führen, wodurch der Wirkungsgrad der Coronabehandlung vermindert wird. Es ist daher zweckmäßig, in dieser Ausführungsform die Durchbohrungen seitlich gegen die Elektroden mit einer Isolierschicht zu versehen. Dies geschieht durch Auskleiden oder Ausziehen der Durchbohrungen mit einem dielektrischen Material. Es kann dies dasselbe Material sein, aus dem die Walzenelektrode selbst schon besteht, es können aber auch andere dielektrische Materialien verwendet werden, wie Epoxidharze, Polyesterharze, Silikonharze, Phenolharze, Silikongummi und ähnliche.In the simplest embodiment of the invention, with spacers and roller electrode provided with through-holes, as mentioned in the opening paragraph DE-A 27 53 750 described, from an outer and an inner tightly fitting Tube formed, both of which are made of dielectric material, and between them the individual electrodes in the form of preferably thin metallic wires of about 0.2 to 0.5 mm in diameter. However, the perforations cannot be randomly distributed over the entire surface of the roller body, but rather them must be arranged exactly between the electrodes. Due to the inevitably between the outer pipe and the inner pipe which is closely fitted therein However, there is a risk that in the dielectric-free channels, formed by the perforations themselves and the perforated separating lines, creepage currents can train, which can lead to short circuits in the system these channels lead to gas losses, thereby reducing the efficiency of the corona treatment is decreased. It is therefore expedient in this embodiment to make the through bores to be provided laterally against the electrodes with an insulating layer. this happens by lining or drawing out the through bores with a dielectric material. It can be the same material that the roller electrode itself is made of, it but other dielectric materials can also be used, such as epoxy resins, polyester resins, silicone resins, phenol resins, silicone rubber and the like.
In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bilden das äußere und das innere Rohr des Walzenkörpers eine Einheit, wobei die Einzelelektroden im Innern der Rohrwandung aus dielektrischem Material angeordnet sind. Dies wird durch ein spezielles Herstellungsverfahren, dem "Filament-winding-Verfahren erreicht.In the preferred embodiment of the invention form the exterior and the inner tube of the roller body is a unit, the individual electrodes in the Are arranged inside the pipe wall made of dielectric material. This is going through a special manufacturing process, the "filament winding process" achieved.
Hierbei wird zunächst das dielektrische Material auf ein Trägerelement aufgebracht, -gewickelt oder -geschichet. Das Trägerelement soll zylindrisch ausgebildet sein und es soll, nachdem das dielektrische Material erstarrt ist, wieder entfernt werden können, bevorzugt benutzt man dazu einen Wickeldorn. Auf eine innere Lage aus gewickeltem Material werden dann die Elektroden aufgebracht, bevorzugt in Form von dünnen Drähten, und darauf wird dann unmittelbar die äußere Lage aus ebenfalls dielektrischem Material aufgetragen.Here, the dielectric material is first applied to a carrier element applied, wrapped or layered. The carrier element should be cylindrical and it should be removed again after the dielectric material has solidified A winding mandrel is preferably used for this. To an inner situation The electrodes are then applied from wound material, preferably in the form of thin wires, and then immediately the outer layer is also made of them applied dielectric material.
Die äußere und die innere Lage bestehen bevorzugt aus dem gleichen dielektrischen Material z.B. insbesondere aus phenol- bzw. melamingetränkten Papieren, glasfaserverstärkten Epoxid- oder Silikonharzen, Polyestern oder Polycarbonaten, die alle eine relativ harte Oberfläche aufweisen.The outer and inner layers are preferably made of the same dielectric material e.g. especially made of phenol- or melamine-impregnated papers, glass fiber reinforced epoxy or silicone resins, polyesters or polycarbonates, all of which have a relatively hard surface.
Die Durchbohrungen weisen einen Durchmesser von 0,1 bis 3 mm, bevorzugt von 0,5 bis 2,5 mm, auf.The through bores have a diameter of 0.1 to 3 mm, preferably from 0.5 to 2.5 mm.
Die oben beschriebenen Gase gelangen aus einer Pumpe oder Druckflasche zunächst durch eine Gasleitung (10) in die Hohlachse (1) der Walzenelektrode. Mit dem zusätzlichen Einbau von zwei sich axial zur Längsachse der Walzenelektroden erstreckenden Trennwänden (13) kann das Gasvolumen, um unnötige Verluste zu vermeiden, auf ein Teilvolumen der gesamten Walzenelektrode beschränkt werden. Die so geschaffene Gasdruckkammer ist in der Walzenelektrode dermaßen angeordnet, daß sie in dem Bereich der Walzenelektrode eine Gasbeaufschlagung erzeugt, in dem die Behandlung des Substrates durch die Coronaentladung stattfindet.The gases described above come from a pump or pressure bottle first through a gas line (10) into the hollow axle (1) of the roller electrode. With the additional installation of two axially to the longitudinal axis of the roller electrodes extending partition walls (13) can reduce the gas volume in order to avoid unnecessary losses, be limited to a partial volume of the entire roller electrode. The one created in this way Gas pressure chamber is arranged in the roller electrode in such a way that it is in the area the roller electrode generates a gas application in which the treatment of the substrate takes place by the corona discharge.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung und ihre Wirkungsweise wird nun anhand der folgenden Figuren näher erläutert, ohne daß jedoch eine Einschränkung hierauf bestehen soll.The device according to the invention and its mode of operation will now be based on the following figures explained in more detail, without, however, being limited thereto should exist.
Figur 1 zeigt einen Querschnitt gemäß Schnittlinien A-A der Figur 2.Figure 1 shows a cross section according to section lines A-A of the figure 2.
Figur 2 stellt einen Schnitt in Achsrichtung durch die erfindungsgemäße Apparatur dar.Figure 2 shows a section in the axial direction through the invention Apparatus.
Die erfindungsgemäße Coronaanlage besteht, wie der Figur 1 zu entnehmen ist, aus einem über- oder nebeneinander angeordneten Walzenpaar, zwischen welchem die Substratbahn S hindurchgeführt wird, wobei die eine der Walzen eine geerdete Stahlwalze 14 ist, welche gleichzeitig der Führung der zu behandelnden Substratbahn S dient und die -Funktion der Gegenelektrode ausübt, und wobei die andere Walze eine an eine hochfrequente Wechselspannung angeschlossene Walzenelektrode ist, deren aus dielektrischem Material bestehender Walzenkörper W durch seitlich angebrachte Abstandshalter 2 in konstantem Abstand zu der geerdeten Stahlwalze 14 bzw.The corona system according to the invention exists, as can be seen from FIG is composed of a pair of rollers arranged one above the other or next to one another, between which the substrate web S is passed through, one of the rollers being grounded Steel roller 14 is which simultaneously guiding the substrate web to be treated S serves and performs the function of the counter electrode, and whereby the other roller is a roller electrode connected to a high-frequency alternating voltage is, whose existing of dielectric material roller body W by laterally attached spacers 2 at a constant distance from the grounded steel roller 14 respectively.
der über diese hinweg verlaufenden Substratbahn S gehalten wird.the substrate web S running over this is held.
Der Walzenkörper W wird in der bevorzugten Ausführungsform aus zwei im Filament-Winding-Verfahren in zwei aufeinanderfolgenden Schritten untrennbar aufeinandergewickelten Rohren 5 und 6 gebildet, zwischen welchen sich die als Elektroden dienenden Drähte 7 befinden. Zwischen den Drähten 7 sind im Walzenkörper W die Durchbohrungen 12 angebracht, durch welche das Gas aus der durch Trennwände 13 und Hohlachse 1 gebildeten Gaskammer 20 direkt in den Behandlungsbereich B der Coronaentladung gelangt.In the preferred embodiment, the roller body W is made up of two inseparable in two successive steps in the filament winding process tubes 5 and 6 wound on one another, between which the electrodes act as electrodes Serving wires 7 are located. The through-holes are in the roller body W between the wires 7 12 attached, through which the gas from the through partition walls 13 and hollow axis 1 formed gas chamber 20 passes directly into the treatment area B of the corona discharge.
Die Elektroden 7 stehen über einen Schleifkontakt 8, der von einer Andruckfeder 19 gehalten wird, über ein Hochspannungskabel 9 mit der hochfrequenten Wechselspannung in Verbindung.The electrodes 7 are on a sliding contact 8, which is of a Pressure spring 19 is held, via a high voltage cable 9 with the high frequency AC voltage in connection.
Anhand des in Figur 2 dargestellten Längsschnittes wird der konstruktive Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung weiter verdeutlicht. So besteht die Walzenelektrode aus einer feststehenden Hohlachse 1, auf der im Abstand zwei in Kugellagern 3 um die Achse 1 rotierbar gelagerte Abschlußstücke 4 aus dielektrischem Werkstoff aufgezogen sind, die ein aus einem dielektrischem Material hergestelltes zylindrisches Rohr, den Walzen- körper W bestehend aus zwei im Filament-Winding-Verfahren in zwei aufeinanderfolgenden Schritten untrennbar aufeinandergewickelten Rohren 5 und 6 tragen.Based on the longitudinal section shown in Figure 2, the constructive Structure of the device according to the invention further clarifies. This is how the roller electrode is made from a fixed hollow axle 1, on which at a distance of two in ball bearings 3 to the axis 1 rotatably mounted terminators 4 made of dielectric material are, which are a cylindrical tube made of a dielectric material, the roller body W consisting of two in the filament winding process pipes inseparably wound on each other in two successive steps 5 and 6 wear.
Die Abschlußstücke 4 sind so ausgebildet, daß sie seitlich über den Walzenkörper W hinausragen und dort einen größeren Durchmesser als dieser besitzen. Dadurch üben sie gleichzeitig die Funktion der-Abstandshalter 2 aus. Im Inneren der Rohrwandung aus dielektrischem Material sind die Elektroden 7 angeordnet, zwischen welchen sich die Durchbohrungen 12 befinden, durch welche das Gas aus der Gaskammer 20 direkt in den Behandlungsbereich B der Coronaentladung gelangt.The terminators 4 are designed so that they are laterally over the Roll body W protrude and there have a larger diameter than this. As a result, they simultaneously exercise the function of the spacers 2. Internally The electrodes 7 are arranged between the pipe wall made of dielectric material which are the through holes 12 through which the gas from the gas chamber 20 passes directly into the treatment area B of the corona discharge.
Das Gas gelangt aus dem Vorratsbehälter V über die Gasleitung 10 ins Innere der Hohlachse 1 und strömt dann durch radiale Verteilerbohrungen 11 in die Gaskammer 20.The gas enters the reservoir V via the gas line 10 Interior of the hollow axle 1 and then flows through radial distributor bores 11 into the Gas chamber 20.
Die Elektroden 7 stehen über einen Schleifkontakt 8, der von einer Andruckfeder 19 gehalten wird und über ein Hochspannungskabel 9 in Verbindung mit dem Transformator T und dem Generator G.The electrodes 7 are on a sliding contact 8, which is of a Pressure spring 19 is held and via a high voltage cable 9 in connection with the transformer T and the generator G.
Der Walzenelektrode zugeordnet ist eine geerdete Stahlwalze 14, welche die Funktion der Gegenelektrode hat und gleichzeitig der Führung der Substratbahn S dient.Associated with the roller electrode is a grounded steel roller 14, which has the function of the counter electrode and at the same time guiding the substrate web S serves.
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Claims (4)
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|---|---|---|---|
| DE19823208590 DE3208590A1 (en) | 1982-03-10 | 1982-03-10 | Corona device with simultaneous admission of gas |
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| DE19823208590 DE3208590A1 (en) | 1982-03-10 | 1982-03-10 | Corona device with simultaneous admission of gas |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3208590A1 true DE3208590A1 (en) | 1983-09-22 |
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ID=6157810
Family Applications (1)
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| DE19823208590 Withdrawn DE3208590A1 (en) | 1982-03-10 | 1982-03-10 | Corona device with simultaneous admission of gas |
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Legal Events
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| 8141 | Disposal/no request for examination |