DE4325939C1

DE4325939C1 - Corona nozzle (jet)

Info

Publication number: DE4325939C1
Application number: DE19934325939
Authority: DE
Inventors: Peter Foernsel
Original assignee: AGRODYN HOCHSPANNUNGSTECHNIK G
Current assignee: AGRODYN HOCHSPANNUNGSTECHNIK GMBH, 33803 STEINHAGE
Priority date: 1993-08-03
Filing date: 1993-08-03
Publication date: 1994-10-20
Anticipated expiration: 2013-08-04

Abstract

The corona nozzle for indirect corona treatment of strip-shaped or profiled materials has at least two electrodes (1 and 3) for connection to a corona generator, between which electrodes an airstream (31) passes out which is guided in an oscillating or rotating (circulating) manner and which acts on the shape and the planar form of the corona. Three designs are described for the rotating or circulating guidance (5, 40, 52) of the airstream. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Koronadüse für die indirekte Koro nabehandlung der Oberfläche von bahnförmigen oder profilierten Materialien unterschiedlicher Gestalt mit zwei auf einer Sei te der Oberfläche angeordneten an einen Koronagenerator an geschlossenen Elektroden.The invention relates to a corona nozzle for indirect coro treatment of the surface of web-shaped or profiled Materials of different shapes with two on one screen te of the surface arranged on a corona generator closed electrodes.

Es ist bekannt, daß z. B. bei Kunststoffen, insbesondere Folien die Oberfläche vor dem Verkleben oder Bedrucken einer Vorbe handlung ausgesetzt werden muß. Neben naßchemischen Verfahren hat sich aus ökologischen und wirtschaftlichen Gründen eine elektrische Vorbehandlung mittels einer Korona- oder Plasma- Strahlung bewährt. Bei dem Verfahren mit einer indirekten Ko ronabehandlung wird z. B. der zu behandelnde Kunststoff dicht an einem Luftspalt zwischen zwei stabförmigen Elektroden vor beigeführt, wobei die Elektroden auf der einen Seite der Ober fläche der Kunststoffolie stehen. Nachteilig ist bei diesem Verfahren, daß durch die Koronabehandlung keine gleichmäßige und homogene Behandlung der Materialoberfläche erreicht wird. Ungünstig ist auch die hohe thermische Belastung der Elektro denspitzen, die zu einem verhältnismäßig schnellen Verschleiß führt. It is known that e.g. B. in plastics, especially foils the surface before sticking or printing a pre action must be suspended. In addition to wet chemical processes has become one for ecological and economic reasons electrical pretreatment using a corona or plasma Radiation proven. In the indirect knockout procedure rona treatment is e.g. B. the plastic to be treated tight in front of an air gap between two rod-shaped electrodes supplied, with the electrodes on one side of the upper surface of the plastic film. The disadvantage of this Processes that are not uniform due to the corona treatment and homogeneous treatment of the material surface is achieved. The high thermal load on the electronics is also unfavorable tips that cause relatively quick wear leads.

In der Offenlegungsschrift DE 41 07 945 A1 ist eine Vorrichtung zur Vorbehandlung von Kunststoffoberflächen beschrieben, mit der eine indirekte Koronabestrahlung erfolgt. In einem prisma tischen Hohlkörper sind zwei kalottenförmige Elektroden im gleichweiten Abstand von der Oberfläche eines Kunststoffkörpers entfernt angeordnet. Die zwischen den Elektroden auftretende Koronaentladung wird durch einen auf den Raum zwischen den Elek troden in Richtung auf den Kunststoffkörper gerichteten Gas strom so abgelenkt, daß die Oberfläche des Kunststoffkörpers getroffen und überstrichen wird. Diese Koronadüse ist jedoch nicht für eine breitflächige homogene Koronabestrahlung geeignet.In the published patent application DE 41 07 945 A1 there is a device for the pretreatment of plastic surfaces, with which is an indirect corona radiation. In a prism table hollow body are two dome-shaped electrodes in the equidistant distance from the surface of a plastic body arranged away. The one occurring between the electrodes Corona discharge is caused by a on the space between the elec tread gas directed towards the plastic body current so deflected that the surface of the plastic body is hit and painted. However, this corona nozzle is not suitable for broad-area homogeneous corona radiation.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Koronadüse zu schaffen, die eine homogene und gleichmäßige Bestrah lung von zu behandelnden bahnförmigen Folien aber auch pris matischer Strangmaterialien mit größerer Materialstärke ge stattet.The invention has for its object a corona nozzle to create a homogeneous and even irradiation development of web-like foils to be treated but also pris mat strand materials with greater material thickness equips.

Die gestellte Aufgabe wird durch die im Kennzeichen der Patentansprüche 1, 2 und 8 angegebenen Merkmale gelöst.The task is performed by the in the indicator of claims 1, 2 and 8 specified features.

Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.Advantageous developments of the invention are listed in the subclaims.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen erläutert.Several embodiments of the invention are based on the Drawings explained.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungs form einer Koronadüse gemäß Linie I-I in Fig. 2, Fig. 1 shows a longitudinal section through a first form of execution of a Koronadüse according to line II in Fig. 2,

Fig. 2 eine Frontansicht der Koronadüse gemäß Fig. 1, teilweise abgeschnitten, Fig. 2 is a front view of the Koronadüse according to Fig. 1, partially cut away,

Fig. 3 eine Frontansicht einer langgestreckten zweiten Ausführungsform, Fig. 3 is a front view of an elongate second embodiment,

Fig. 4 einen Querschnitt durch die Düse gemäß Fig. 3, Fig. 4 shows a cross section through the nozzle shown in FIG. 3,

Fig. 5 eine Frontansicht einer langgestreckten dritten Ausführungsform, Fig. 5 is a front view of a elongated third embodiment,

Fig. 6 eine Seitenansicht der Düse gemäß Fig. 5, Fig. 6 is a side view of the nozzle according to FIG. 5,

Fig. 7 Schnittbild gemäß Linie II-II in Fig. 6. Fig. 7 sectional view according to line II-II in Fig. 6.

Die Koronadüse (Fig. 1) besteht im wesentlichen aus einer Ringelektrode 1, einer kreisscheibenförmigen Scheibenelek trode 3 und einer Lochscheibe 5, die drehbar gelagert und von einem Motor 7 angetrieben ist. Die Scheibenelektrode 3 ist konzentrisch innerhalb der Ringelektrode 1 angeordnet und bildet einen ringförmigen Spalt 9, dessen Breite von der Höhe der an der Ring- und Scheibenelektrode angelegten Wech selspannung abhängt. Die Ringelektrode 1 ist am offenen Rand eines zylinderförmigen Gehäuses 10 befestigt, in dem eine kreisförmige Beruhigungsscheibe 12 als Trägerplatte für den konzentrisch angeordneten Motor 7 fest angeordnet ist. Auf die Welle 14 des Motors 7 ist eine Schleifringbuchse 16 aus Isolierstoff aufgesetzt, die sowohl einen Schleifring 18 als auch die Lochscheibe 5 und die Scheibenelektrode 3 trägt. Die Lochscheibe 5 besitzt einen konzentrisch angeordneten Lochkranz 20 (Fig. 2) von Bohrungen in enger Anordnung auf einem Teilkreis 22, dessen Durchmesser dem Kreis der Spalt mitte des Spalts 9 entspricht. Die Scheibenelektrode 3 ist aus Zweckmäßigkeitsgründen auf der Schleifringbuchse 16 (Fig. 1) befestigt und läuft deshalb mit der Lochscheibe 5 um, was für die Funktion der Koronadüse jedoch ohne Bedeutung ist.The corona nozzle ( Fig. 1) consists essentially of a ring electrode 1 , a circular disk-shaped disk electrode 3 and a perforated disk 5 which is rotatably supported and driven by a motor 7 . The disc electrode 3 is arranged concentrically within the ring electrode 1 and forms an annular gap 9 , the width of which depends on the height of the alternating voltage applied to the ring and disc electrode. The ring electrode 1 is attached to the open edge of a cylindrical housing 10 , in which a circular calming disc 12 is fixedly arranged as a carrier plate for the concentrically arranged motor 7 . On the shaft 14 of the motor 7 , a slip ring bush 16 made of insulating material is placed, which carries both a slip ring 18 and the perforated disk 5 and the disk electrode 3 . The perforated disc 5 has a concentrically arranged ring of holes 20 ( FIG. 2) of bores in a close arrangement on a pitch circle 22 , the diameter of which corresponds to the circle of the gap center of the gap 9 . The disk electrode 3 is fastened on the slip ring bushing 16 ( FIG. 1) for reasons of expediency and therefore rotates with the perforated disk 5 , which is of no importance for the function of the corona nozzle.

Die Breite des Spalts 9 richtet sich nach der Höhe der vom Koronagenerator an die Ringelektrode 1 und die Scheibenelek trode 3 gelieferten Wechselspannung. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, die dem zu behandelnden Material 24 zugewandte Ober fläche 25 der Scheibenelektrode 3 um einen bestimmten Abstand 28 zurück zu versetzen.The width of the gap 9 depends on the height of the AC voltage supplied by the corona generator to the ring electrode 1 and the disk electrode 3 . It has proven to be expedient to move the upper surface 25 of the disk electrode 3 facing the material 24 to be treated by a certain distance 28 .

Dem Gehäuse 10 wird über einen Anschluß 30 Druckluft zuge führt, die in Pfeilrichtung 31 durch den Spalt 9 zwischen der Ringelektrode 1 und der Scheibenelektrode 3 der Korona düse austritt. Die Druckluft kann auch durch ein vom Motor 7 angetriebenes Turbinenrad (nicht dargestellt) erzeugt wer den. Zur Glättung und Beruhigung des Luftstroms ist in der Beruhigungsscheibe 12 mindestens ein Lochkranz 32 vorgesehen; im Ausführungsbeispiel (Fig. 1) sind zwei Lochkränze 32 dar gestellt. Im Betrieb der Koronadüse muß der Luftstrom durch den Lochkranz 20 auf den Teilkreis 22 der rotierenden Loch scheibe 5 strömen. Der Luftstrom trifft auf den Spalt 9 und durchfließt ihn gleichsam in form einer rotierenden Brause. Es kann u. U. vorteilhaft sein, die Lochscheibe 5 abgewandelt durch eine Art Zahnrad mit einem Zahnkranz mit parallelen Schlitzen zu ersetzen, wodurch auch eine Drehzahlreduzierung ermöglicht wird. Die Form der Koronaentladung kann gegebe nenfalls durch eine Schrägstellung der Bohrungen des Loch kranzes 20 bzw. der parallelen Schlitzflächen der Zahnscheibe beeinflußt werden. Es kann auch zweckmäßig sein, die Ober fläche der Ring- oder Scheibenelektrode 1 bzw. 3 mit einer Keramik oder einem Isoliermaterial teilweise zu beschichten.The housing 10 is supplied via a connection 30 compressed air which emerges in the arrow direction 31 through the gap 9 between the ring electrode 1 and the disc electrode 3 of the corona nozzle. The compressed air can also be generated by a turbine wheel (not shown) driven by the motor 7 . For smoothing and calming the air flow, at least one rim 32 is provided in the calming disk 12 ; in the exemplary embodiment ( FIG. 1) two perforated rings 32 are provided. In the operation of the corona nozzle, the air stream must flow through the perforated ring 20 onto the pitch circle 22 of the rotating perforated disk 5 . The air flow hits the gap 9 and flows through it in the form of a rotating shower. It can U. be advantageous to replace the perforated disc 5 modified by a type of gear with a ring gear with parallel slots, which also allows a speed reduction. The shape of the corona discharge can be influenced if necessary by an inclination of the holes in the ring rim 20 or the parallel slot surfaces of the toothed disk. It may also be appropriate to partially coat the upper surface of the ring or disk electrode 1 or 3 with a ceramic or an insulating material.

In den Fig. 3 und 4 ist eine Koronadüse der Erfindung in einer langgestreckten zweiten Ausführungsform schematisch dargestellt. Die Koronadüse erstreckt sich quer zur Transport richtung des zu behandelnden Materials 34 und besteht im we sentlichen aus zwei gleichen parallel angeordneten Stabelek troden 36 an einem Ende eines flachen Schachts 38, in dem dicht oberhalb, der Stabelektroden 36 und parallel hierzu eine drehbar gelagerte Längswalze 40 mit Querbohrungen 42 vorge sehen ist. Die Stabelektroden 36 sind jeweils an der Innen seite der einander gegenüberliegenden Längsseiten 44 des Schachtes 38 befestigt. Der Schacht ist auf der Seite zum zu behandelnden Material offen. Die Längswalze 40 ist mit ihrem Durchmesser eng an die lichte Breite des Schachtes 38 (Fig. 4) angepaßt und weist mindestens zwei Längsreihen 44 und 45 von Querbohrungen 42 auf, die im Winkel (z. B. 90°) zueinander derart angeordnet sind, daß sich die Bohrungen der Längsreihen miteinander abwechseln. Die Längswalze 40 ist in den Schmal seiten des Schachtes 38 drehbar gelagert und wird über die Welle 46 angetrieben. Dem anderen Ende des Schachtes 38 wird Druckluft in Pfeilrichtung 48 zugeführt, die bei ange triebener Längswalze 40 abwechselnd und sich überlappend durch die Querbohrungen 42 der Längsreihen 44 und 45 und durch den Spalt zwischen den beiden Stabelektroden 36 oszillierend austritt und auf die Gestalt der Koronaentladung einwirkt.In FIGS. 3 and 4 Koronadüse the invention is shown schematically in an elongated second embodiment. The corona nozzle extends transversely to the direction of transport of the material to be treated 34 and consists essentially of two identical parallel electrode electrodes 36 at one end of a flat shaft 38 in which, just above, the rod electrodes 36 and parallel thereto a rotatably mounted longitudinal roller 40 with cross holes 42 is seen easily. The stick electrodes 36 are each attached to the inner side of the opposite longitudinal sides 44 of the shaft 38 . The shaft is open on the side of the material to be treated. The diameter of the longitudinal roller 40 is closely adapted to the clear width of the shaft 38 ( FIG. 4) and has at least two longitudinal rows 44 and 45 of transverse bores 42 which are arranged at an angle (for example 90 °) to one another in such a way that that the holes in the longitudinal rows alternate with each other. The longitudinal roller 40 is rotatably mounted in the narrow sides of the shaft 38 and is driven via the shaft 46 . The other end of the shaft 38 is supplied with compressed air in the direction of the arrow 48 , which alternately exits when the longitudinal roller 40 is driven and overlaps through the transverse bores 42 of the longitudinal rows 44 and 45 and through the gap between the two rod electrodes 36 and acts on the shape of the corona discharge .

Die Fig. 5 bis 7 zeigen ,einen Lösungsweg für eine zweite Aus führungsform einer langgestreckten Koronadüse mit einem in Richtung mehrerer Stabelektroden 36 umlaufenden Lochband 52, das über zwei Umlenkwalzen 50 geführt ist. Der lichte Abstand der beiden Umlenkwalzen 50 entspricht etwa der Breite des zu behandelnden Materials 34. Das Gehäuse der Koronadüse ist ein schmaler Schacht 38, der sich über die Breite des Materi als 34 erstreckt. An der zum Material 34 offenen Seite des Schachts 38 sind mehrere Stabelektroden 36 dargestellt, die in den Schmalseiten des Schachtes 38 befestigt sind. In den Fig. 5 und 7 sind beispielsweise nur drei Stabelektroden 36 vorgesehen. Das Lochband 52 ist mit seinem unteren Trum dicht über den Stabelektroden 36 (Fig. 6 und 7) so geführt, daß die beiden längsgerichteten Lochreihen 54 über den bei den Zwischenräumen zwischen den Stabelektroden 36 umlaufen. Dem durch das umlaufende Lochband 52 gebildeten Raum wird Druckluft zugeführt, die durch die Lochreihen 54 und zwischen den Stabelektroden in Pfeilrichtung 56 austritt. Das Loch band 52 wird durch einen an die Welle einer der Umlenkwal zen 50 angeschlossenen Motors 58 angetrieben. Figs. 5 to 7 show an approach for a second guide From form an elongated Koronadüse with a circumferential direction in a plurality of rod electrodes 36 perforated belt 52 which is guided over two deflection rollers 50th The clear distance between the two deflecting rollers 50 corresponds approximately to the width of the material 34 to be treated. The housing of the corona nozzle is a narrow shaft 38 , which extends over the width of the material as 34 . On the side of the shaft 38 open to the material 34 , several stick electrodes 36 are shown, which are fastened in the narrow sides of the shaft 38 . In FIGS. 5 and 7, for example, only three rod electrodes 36 are provided. The perforated strip 52 is guided with its lower run closely above the stick electrodes 36 ( FIGS. 6 and 7) in such a way that the two longitudinal rows of holes 54 run over the gaps between the stick electrodes 36 . Compressed air is fed into the space formed by the circumferential perforated band 52 , which emerges through the rows of holes 54 and between the stick electrodes in the direction of arrow 56 . The perforated band 52 is driven by a zen 50 connected to the shaft of one of the Umlenkwal 50 50 motor 58 .

Claims

1. corona nozzle for the indirect corona treatment of the upper surface of web-shaped or profiled materials of different shapes with two arranged on one side of the surface to be treated connected to a corona generator electrodes, characterized in that the electrode as a in a cylindrical housing ( 10 ) ring electrode (1) is formed and the other electrode is arranged as a disc electrode (3) of a circular disc concentrically within the ring electrode (1) and that within the Koronadüse toward ter of the disc electrode (3) has a circular perforated disc (5) rotatably provided, wherein the perforated disc ( 5 ) has a concentrically arranged perforated ring ( 20 ) of the same pitch on a pitch circle ( 22 ) with a diameter which is in the region of the gap ( 9 ) formed by the ring electrode ( 1 ) and the disc electrode ( 3 ) and that the housing ( 10 ) is supplied with compressed air.

2. Corona nozzle for the indirect corona treatment of the surface of web-shaped or profiled materials of different shapes with two electrodes arranged on one side of the surface to be treated and connected to a corona generator, characterized by an elongated corona nozzle directed transversely to the transport direction of the material and having a surface of the material ( 34 ) open shaft ( 38 ), on the parallel longitudinal walls ( 44 ) on the inside two identical Stabelek electrodes ( 36 ) over the entire length of the shaft ( 38 ) he stretch and that in the shaft ( 38 ) below the Stabelek electrodes ( 36 ) and parallel to this a rotatable longitudinal roller ( 40 ) with at least two longitudinal rows at an angle to each other transverse bores ( 42 ) are provided, which serve as air passage for the shaft air to be supplied.

3. corona nozzle according to claim 1, characterized in that the annular gap ( 9 ) between the ring electrode ( 1 ) and the disc electrode ( 3 ) is formed, the width of which is adapted to the level of the alternating voltage between the electrodes and that the to treating mate rial ( 14 ) facing surface ( 25 ) of the disc electrode ( 3 ) against the surface formed by the surface ( 26 ) of the ring electrode ( 1 ) is set back by a small distance ( 28 ).

4. corona nozzle according to claims 1 or 3, characterized in that the ring electrode ( 1 ) is arranged at the end of a housing ( 10 ) to which an air flow in the direction of the arrow ( 31 ) is supplied, which through the gap ( 9 ) between the Ring electrode ( 1 ) and the disc electrode ( 3 ) emerges under pressure.

5. corona nozzle according to one of claims 1, 3 or 4, characterized in that a stationary calming perforated disc ( 12 ) is arranged at a distance in front of the perforated disc ( 5 ) which has at least one row of holes arranged on a pitch circle.

6. corona nozzle according to one of claims 1, 3 to 5, characterized in that the calming disc ( 12 ) consists of Iso lierstoff and serves as a carrier plate for the motor ( 7 ) for driving the perforated disc ( 5 ).

7. corona nozzle according to one of claims 1, 3 to 6, characterized in that the perforated disc ( 5 ) consists of insulating material and the bores for the perforated ring ( 20 ) lie on a pitch circle which is on the center of the annular gap ( 9 ) is aligned.

8. corona nozzle for the indirect corona treatment of the upper surface of web-shaped or profiled materials of different shapes with at least two electrodes arranged on one side of the surface to be treated connected to a corona generator, characterized by an elongated corona nozzle directed transversely to the transport direction of the material ( 34 ) with a shaft ( 38 ) open to the surface of the material ( 34 ) with at least two identical stick electrodes ( 36 ), which extend over the entire length of the shaft ( 38 ) and that in the shaft ( 38 ) a perforated strip guided over two deflection rollers ( 50 ) (52) rotates parallel to the longitudinal direction of the rod electrodes (36), wherein the width of the perforated belt (52) covers the rod electrodes (36) and the perforated belt (52) longitudinal rows of holes (54) has, on the interstices of the rod electrodes (36) are aligned and that the band formed by the circumferential hole Compressed air is supplied, which exits through the rows of holes ( 54 ) and between the stick electrodes ( 36 ).

9. corona nozzle according to claim 1, characterized in that air is generated by a driven by the engine ( 7 ) turbine wheel pressure.