EP0002453A1 - Vorrichtung zur Oberflächenbehandlung von Folienbahnen mittels elektrischer Coronaentladung - Google Patents

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EP0002453A1
EP0002453A1 EP78101428A EP78101428A EP0002453A1 EP 0002453 A1 EP0002453 A1 EP 0002453A1 EP 78101428 A EP78101428 A EP 78101428A EP 78101428 A EP78101428 A EP 78101428A EP 0002453 A1 EP0002453 A1 EP 0002453A1
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EP
European Patent Office
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electrodes
electrode
tube
roller
generator
Prior art date
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EP78101428A
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English (en)
French (fr)
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EP0002453B1 (de
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Andreas Kolbe
Peter Dinter
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Hoechst AG
Original Assignee
Hoechst AG
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T19/00—Devices providing for corona discharge
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S422/00—Chemical apparatus and process disinfecting, deodorizing, preserving, or sterilizing
    • Y10S422/907—Corona or glow discharge means

Definitions

  • the present invention relates to an AC corona device for treating the surfaces of plastic or metal foils.
  • the method of operation of these methods is to guide the film to be treated over an electrically grounded support surface, e.g. a roller, a drum or an endless belt and the application of an electrical corona discharge to the side of the film facing away from the support surface, which is generated by supplying an electrode arranged at a distance from the support surface with a high-frequency alternating current of high voltage.
  • an electrically grounded support surface e.g. a roller, a drum or an endless belt
  • the known methods and devices working according to this basic principle differ more or less only in the embodiment of the support surface serving as counter electrode, such as a central roller with several electrodes, several support rollers with corresponding electrodes, etc., and the dielectric used to isolate the counter electrode Materials such as mica, glass, ceramics, plastic films, special rubber qualities, in the con Structural design of the electrode used, such as plate, wire, comb, knife, half-shell, spring or spindle electrode and the type of generator, such as low, medium or high frequency type.
  • the support surface serving as counter electrode such as a central roller with several electrodes, several support rollers with corresponding electrodes, etc.
  • the dielectric used to isolate the counter electrode Materials such as mica, glass, ceramics, plastic films, special rubber qualities, in the con Structural design of the electrode used, such as plate, wire, comb, knife, half-shell, spring or spindle electrode and the type of generator, such as low, medium or high frequency type.
  • roller or roll electrodes coated with a dielectric may certainly have given rise to the development of the alternative method, in which, as already mentioned, it is preferred to use roller or roll electrodes coated with a dielectric.
  • the use of small electrode rollers has several advantages. In addition to the simpler design and easier handling during installation and removal, there is also a reduction in repair costs. The latter has been achieved by replacing the vulcanizable, non-detachable insulating layers with replaceable dielectric coatings in the form of hose materials which can be drawn on or shrunk on. As for effectiveness, i.e.
  • the electrode described in DE-OS 25 56 228 represents a practically optimal device within the category of roller or roller electrodes.
  • the significantly improved power utilization compared to conventional electrodes however, even at high treatment speeds, several electrodes are still required, which is in consideration the once required higher technical and financial expenditure can be regarded as a certain disadvantage.
  • a device for the surface treatment of film webs by means of electrical corona discharge consisting of at least one roller electrode, at least one grounded counter electrode assigned to the latter, and a generator connected to the electrode for generating an AC voltage, preferably in high-frequency form
  • the roller electrode being made of a central axis, two cylindrical end pieces centrally attached to the axle, which are rotatably connected to the axle via bearings, a tube made of dielectric material supported by the end pieces, a feed line between the electrode and transformer / generator, and at least one bearing arm which holds the axle , Is, whose characteristic feature is that an inner tube is fitted in the tube, which carries the electrodes, which are connected via a slip ring and via the supply line to the transformer and generator and that the ge grounded counter electrodes in a conventional manner as tip electrodes in the form of combs, knives, teeth, but preferably thin wires, are formed.
  • the device according to the invention can also be seen in the use for the pretreatment of metal foils.
  • the device according to the invention is extremely valuable, especially for use in coating or printing machines. While in the conventional corona systems moisture introduced into the pretreatment station, e.g. in the event of tears, rollover immediately and thus lead to the dielectric burning out, the device according to the invention does not react in any way to such faults. Even puddles of liquid that were deliberately created on the film to be treated did not lead to breakdown or interruption of the discharge.
  • the corona device also contains additional positive features. Among other things This may undoubtedly also include the electrically safe design by relocating all live parts to the inside of the roller electrode.
  • the electrodes can be fitted to the inner tube in different ways.
  • Thin wires or wire mesh which preferably have a thickness of 0.2 to 0.3 mm, can be glued onto the inner tube.
  • the wires or wire mesh are preferably accommodated in correspondingly milled grooves in the inner tube.
  • the groove depth preferably corresponds almost to the thickness of the wires or wire mesh. This embodiment ensures that damage to the electrode when fitting the inner tube is absolutely avoided.
  • the electrodes are printed, i.e. they are in the form of printed circuits.
  • the axis of the roller electrode is designed as a hollow axis, which preferably has bores.
  • the hollow axis has connections for introducing and discharging, or if there are corresponding bores in the end pieces, to pass a cooling medium through the device during the corona treatment in order to remove any heat that arises.
  • the counter electrodes of the roller electrode can largely be assigned as desired, however, it has proven to be particularly expedient to attach them according to the radius of curvature of the roller electrode.
  • the counter electrodes are preferably connected with springs.
  • the outer and inner tubes of the device are preferably made of the same dielectric material, e.g. in particular from glass, paper soaked in phenol or melamine resin, glass fiber reinforced epoxy or silicone resins, polyesters or polycarbonates, all of which have a relatively scratch-resistant surface and are therefore not damaged, for example, by the necessary knife cuts in roll winders.
  • an elastic dielectric in the form of a tube can also be used instead of the mechanically dimensionally stable outer tube.
  • the corona system essentially consists first of all of a cylindrical roller body W, which acts as an electrode and at the same time serves to guide the substrate S to be treated, and consists of dielectric material, which is pushed through two tightly fitted tubes 5 and 6 is formed as well as a frame R arranged above the pivot point D and receiving the grounded counter electrodes 14.
  • a cylindrical roller body W which acts as an electrode and at the same time serves to guide the substrate S to be treated
  • dielectric material which is pushed through two tightly fitted tubes 5 and 6 is formed as well as a frame R arranged above the pivot point D and receiving the grounded counter electrodes 14.
  • the roller electrode consists of a fixed axle 1 mounted in the bearing arms 2.
  • Two cylindrical end pieces 4 rotatably mounted in ball bearings 3 about the axle 1 are mounted on the axle 1, which have a cylindrical pipe 5 made of a dielectric material wear.
  • cylindrical tube 6 is so closely fitted that both tubes have intimate contact with one another over the entire circumference.
  • the electrodes 7 are arranged in their cross-section corresponding grooves machined into the tube 6 on the entire circumference.
  • the electrodes 7, preferably thin metallic wires approximately 0.2 to 0.3 mm thick, are acted upon by a generator G with a high-frequency alternating current, which is high-voltage in the transformer T, above the segment-shaped slip ring 8 and the feed line 9.
  • the complete roller body is secured against axial displacement by clamping rings 10.
  • the slip ring 8 is pressed against the electrodes by a spring 19.
  • a gaseous medium in the simplest case air, is supplied through the axis 1 for the controllable temperature control of the entire unit by the fan V, which flows through the radial distribution bores 11 into the roller electrode and this in turn through the bores 12 machined in the end pieces 4.
  • the temperature control for the roller electrode can optionally be improved by combination with temperature-controlled steel or rubber rollers, as indicated in FIG. 1 in the form of the rollers 13, especially since there is no longer any electrical voltage in the contact area.
  • a liquid is also practical. internal temperature control using electrically non-conductive substances such as distilled water, transformer or silicone oils. In this case, the holes 12 of the end pieces must be closed.
  • the necessary counter electrode is arranged above the roller electrode described.
  • the wires 14 are fixed in their position in relation to the roller electrode by the segment disks 15 which are adapted to the radius of the roller body.
  • the compression springs 16 generate the required pretension and compensate for the thermal expansion and sagging.
  • the counter electrodes are suspended in a frame part; 17, which can be pivoted or pivoted about the pivot point D for the purpose of better insertion of the substrate to be treated.
  • the frame part 18, however, is firmly connected to the axis 1.
  • FIGS. 3, 4 and 5 show which design options are available when the electrodes 7 are designed on the inner tube 6, for example.
  • the former figure 4 and 5 represent modified manufacturing examples, the technically simplest version of the electrode arrangement on the carrier cylinder 6 in an axially parallel form.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Oberflächenbehandlung von Folienbahnen mittels elektrischer Coronaentladung, bestehend aus wenigstens einer Walzenelektrode, wenigstens einer dieser zugeordneten geerdeten Walzenelektrode sowie einem mit der Elektrode verbundenen Generator (6) zur Erzeugung einer Wechselspannung, bevorzugt in hochfrequenter Form, wobei die Walzenelektrode aus einer zentralen Achse (1) zwei an der Achse (1) zentrisch befestigten zylindrischen Abschlusstücken (4), die über Lager (3) mit der Achse (1) rotierbar verbunden sind, einem von den Abschlusstücken (4) gestützten Rohr (5) aus dielektrischem Material, einer Zuleitung (9) zwischen der Elektrode und Transformator/Generator sowie wenigstens einem Lagerarm (2) der die Achse (1) haltert, besteht, wobei in dem Rohr (5) ein Innenrohr (6) aus dielektrischem Material eingepasst ist, das mehrere Elektroden (7) trägt, die über einen Schleifring (8) über die Zuleitung (9) mit dem Transformator (T) und Generator (G) in Verbindung stehen und wobei die geerdeten Gegenelektroden (14) in an sich bekannter Weise als Spitzenelektroden in Form von Kämmen, Messern, Zähnen, bevorzugt jedoch in Form von dünnen Drähten, ausgebildet sind.

Description

  • Vorrichtung zur Oberflächenbehandlung von Folienbahnen mittels elektriscber Coronaentladung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wechselstromcoronavorrichtung zur Behandlung der Oberflächen von Kunststoff- oder Metallfolien.
  • Bei der Verarbeitung von Folien und bei der Verbundfolienherstellung zählt die Oberflächenbehandlung mittels einer Coronaentladung zwecks Bedruckbarmachung bzw. Steigerung von Verbundfestigkeiten zum Stand der Technik.
  • Die Funktionsweise dieser Verfahren sieht das Führen des zu behandelnden Filmes über eine elektrisch geerdete Stützfläche, z.B. eine Walze, eine Trommel oder ein endloses Band sowie die Beaufschlagung der der Stützfläche abgewandten Seite des Filmes mit einer elektrischen Coronaentladung, die durch die Speisung einer im Abstand zur Stützfläche angeordneten Elektrode mit einem hochfrequenten Wechselstrom hoher Spannung erzeugt wird, vor.
  • Im wesentlichen unterscheiden sich die nach diesem Grundprinzip arbeitenden, bekannten Verfahren und Vorrichtungen mehr oder weniger nur in der Ausführungsform der als Gegenelektrode dienenden Stützfläche, wie z.B. einer Zentralwalze mit mehreren Elektroden, mehreren Stützwalzen mit entsprechenden Elektroden usw., der zur Isolierung der Gegenelektrode verwendeten dielektrischen Materialien, wie z.B. Glimmer, Glas, Keramik, Kunststoffolien, spezielle Gummiqualitäten, in der konstruktiven Gestaltung der benutzten Elektrode, wie z.B. Platten-, Draht-, Kamm-, Messer-, Halbschalen-, Feder-oder Spindelelektrode sowie der Bauart des jeweiligen Generators, wie etwa Nieder-, Mittel- oder Hochfrequenztyp.
  • Darüber hinaus sind Verfahren bekannt (DE-OS 14 04 413, US-PS 28 64 755, US-PS 28 02 085), bei denen die zuvor beschriebenen Verhältnisse umgekehrt worden sind, wobei die Folie durch eine mit einem dielektrischen Material isolierte Elektrode mit einer elektrischen Coronaentladung beaufschlagt wird.
  • Beiden beschriebenen Grundkonzepten (blanke Elektrode/isolierte Gegenelektrode bzw, isolierte Elektrode/blanke Gegenelektrode) haften generelle Mängel an, die sich in der betrieblichen Praxis mehr oder weniger störend bemerkbar machen. Im ersteren Falle sind dies unter anderem die relativ hohen Kosten, die durch Beschädigung der Isolierung der Gegenelektrode durch elektrische Durchschläge, mechanische Verletzungen in Form von Messerschnitten o.dgl. oder durch Einschleppen von Feuchtigkeit in die Station entstehen. Die in der gängigsten Ausführung mit Spezialgummi-, Silikonschichten usw. isolierten Walzen müssen dann zwecks Reparatur an einen Gummier- und Vulkanisierbetrieb geliefert werden. Erfahrungsgemäß ist der Instandsetzungsprozeß technisch aufwendig und nimmt längere Zeit in Anspruch, so daß der betroffene Betrieb zwangsläufig für eine entsprechend aufwendige Ersatzteilhaltung sorgen muß.
  • Die geschilderten Probleme dürfen mit Sicherheit Anlaß für die Entwicklung des Alternativverfahrens gewesen sein, bei dem man sich, wie bereits erwähnt, in bevorzugter Weise mit einem Dielektrikum ummantelter Walzen- oder Rollelektroden bedient. Der Einsatz kleiner Elektrodenwalzen ist durchaus mit einigen Vorteilen verbunden. So kommt zu der konstruktiv einfacheren Gestaltung sowie der leichteren Handhabung beim Ein- und Ausbau auch eine Reduzierung der Repäraturkosten hinzu. Letzteres hat man dadurch realisieren können, daß anstelle der vulkanisierbaren, unlösbaren Isolierschichten, auswechselbare dielektrische überzüge in Form aufzieh- bzw. aufschrumpfbarer Schlauchmaterialien verwendet werden. Was die Effektivität, d.h. die erzielte Oberflächenveränderung (genessen in Oberflächenspannung in mN/m) auf dem behandelten Substrat, der Vorbehandlung angeht, so liegt diese bei dem erstgenannten Verfahren durch die mögliche Kombination der zwangsläufig flächigen Gegenelektrode (isolierte Walze) mit einer beliebig ausgeführten Spitzenelektrode (Draht-, Kamm-, Gewindestab-, Messerelektrode usw.) eindeutig höher als bei der Alternativtechnik. Dieses wird um so verständlicher, wenn man die hier bevorzugt verwendete Elektrodenform, einen zylindrischen Walzenkörper von 80 bis 100 mm Durchmesser, berücksichtigt, der sehr weit von dem allgemein als ideal angesehenen scharfkantigen Elektrodenprofil entfernt ist.
  • Aus Kenntnis der genannten Probleme resultiert sicherlich auch die Vorrichtung des DE-Gm 74 14 965, in der profilierte blanke Elektrodenwalzen in Verbindung mit einer isolierten Gegenelektrodenwalze verwendet werden. In Anbetracht jedoch der gegenüber einem feststehenden Elektrodenprofil (Messer, Kamm usw.) nicht eindeutig erkennbaren Vorteile - ganz davon abgesehen, daß man das durchaus günstige Ausführungsprinzip der isolierten Elektrode aufgegeben hat - kann diese Vorrichtung nur als ein Kompromiß zwischen dem Zwang zur Verbesserung einesnicht optimalen Systemes und der Beibehaltung des einmal, propagierten Konzepts verstanden werden.
  • Dahingegen stellt die in der DE-OS 25 56 228 beschriebene Elektrode ein praktisch optimales Gerät innerhalb der Kategorie Roll- oder Walzenelektroden dar. Trotz gegenüber den konventionellen Elektroden wesentlich verbesserter Leistungsausnutzung sind jedoch auch hier bei hohen Behandlungsgeschwindigkeiten immer noch mehrere Elektroden erforderlich, was in Anbetracht des einmal erforderlichen höheren technischen und finanziellen Aufwands als ein gewisser Nachteil angesehen werden kann.
  • Bei Anlagen für größere Behandlungsbreiten, wo aus konstruktiven Gründen, z.B. wegen der Durchbiegung der Walzen der Durchmesser der Walzenelektrode automatisch vergrößert werden muß, kristallisieren sich die Nachteile der konventionellen Roll- oder Walzenelektroden sogar noch erheblich ungünstiger heraus. Zu der wesentlich reduzierten Energiedichte kommt auch noch die Erhöhung der Masse der stromführenden Teile und damit der elektrischen Verluste durch Abstrahlung hinzu, da der gesamte Walzenkörper ja unter Spannung steht, obwohl nur ein geringer Bruchteil davon als Entladefläche benötigt wird.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es deshalb, eine Coronaeinrichtung zu schaffen, die im Aufbau technisch einfach ausgestattet ist, die schnell repariert werden kann, bei hohen Folienlaufgeschwindigkeiten einsetzbar und mit der eine höhere Energiedichte für den Entladungsvorgang erzielbar ist.
  • Gelöst wird die vorstehend genannte Aufgabe durch eine Vorrichtung zur Oberflächenbehandlung von Folienbahnen mittels elektrischer Coronaentladung, bestehend aus wenigstens einer Walzenelektrode, wenigstens einer dieser zugeordneten geerdeten Gegenelektrode sowie einem mit der Elektrode verbundenen Generator zur Erzeugung einer Wechselspannung, bevorzugt in hochfrequenter Form, wobei die Walzenelektrode aus einer zentralen Achse, zwei an der Achse zentrisch befestigten zylindrischen Abschlußstücken, die über Lager mit der Achse rotierbar verbunden sind, einem von den Abschlußstücken gestützten Rohr aus dielektrischem Material, einer Zuleitung zwischen Elektrode und Transformator/Generator sowie wenigstens einem Lagerarm, der die Achse haltert, besteht, deren kennzeichnendes Merkmal darin besteht, daß in dem Rohr ein Innenrohr eingepaßt ist, das die Elektroden trägt, die über einen Schleifring und über die Zuleitung mit dem Transformator und Generator in Verbindung stehen und daß die geerdeten Gegenelektroden in an sich bekannter Weise als Spitzenelektroden in Form von Kämmen, Messern, Zähnen, bevorzugt jedoch dünnen Drähten, ausgebildet sind.
  • Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine ideale Gestaltung von Elektroden und Gegenelektroden in Form von scharfen Spitzen erreicht worden. Durch die drastische Verringerung der Kapazität der Elektroden und der damit in Zusammenhang stehenden elektrischen Verluste auf ein Minimum wird eine extrem hohe Energiedichte für den Entladungsvorgang erreicht, wie sie keines der bekannten - Roll- oder Walzenelektrodensysteme nur annähernd ermöglichen kann.' Dieser Vorteil bleibt in jedem Fall erhalten, auch wenn aus gewissen konstruktiven Gründen heraus (größere Arbeitsbreite, Durchbiegung des Walzenkörpers usw.) eine Vergrößerung des Durchmessers der Elektrodenwalze einmal notwendig wird, da die Dimensionen der eigentlichen Elektroden in keinerlei Zusammenhang mit dem Rotationskörper stehen.
  • Da zwischen der Walzenelektrode und der auf ihr anliegenden, zu behandelnden Folienbahn keine Relativgeschwindigkeit besteht, wäre die Ausbildung eines mit der Elektrodengeometrie übereinstimmenden Vorbehandlungsmusters zu erwarten. überraschenderweise ist dies aber nicht der Fall. Erklären läßt.sich das Phänomen mög- ; licherweise damit, daß aufgrund der Relativbewegung zwischen Elektroden und Gegenelektroden sich eine "wedelnde" oder "wischende" Coronaentladung ausbildet. Selbstverständlich spielen hierbei die Abstände der Elektroden zueinander auf dem Innenrohr eine Rolle, die sich bevorzugt zwischen 5 und 10 mm bewegen sollen.
  • Ein weiterer verfahrenstechnischer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist auch in der Verwendung zur Vorbehandlung von Metallfolien zu sehen. In diesem Falle wäre nur ein Drehen der Apparatur gemäß Figur 1 um 180° notwendig, wodurch die Elektroden gegen die dann zu erdenden Stahlwalzen gerichtet würden. Eine über die Walzen geführte Metallfolienbahn könnte dann einer Coronaentladung ausgesetzt werden.
  • Ein ebenfalls nicht zu erwartender Effekt macht die erfindungsgemäße Vorrichtung vor allem für die Anwendung in Beschichtungs- oder Druckmaschinen ungemein wertvoll. Während bei den herkömmlichen Coronaanlagen in die Vorbehandlungsstation eingeschleppte Feuchtigkeit, z.B. bei Abrissen, sofort zu überschlägen und damit zum Durchbrennen des Dielektrikums führt, reagiert die erfindungsgemäße Vorrichtung in keiner Weise auf derartige Störungen. Selbst absichtlich auf der zu behandelnden Folie erzeugte Flüssigkeitspfützen führten zu keinem Durchschlag oder Aussetzen der Entladung.
  • Abgesehen von der Vielzahl rein verfahrenstechnischer Vorzüge beinhaltet die Coronaeinrichtung noch zusätzliche positive Merkmale. U.a. darf hierunter zweifellos auch die elektrisch sichere Ausführung durch Verlagerung aller stromführenden Teile in das Innere der Walzenelektrode angesehen werden.
  • Der konstruktiv relativ einfache Aufbau der Apparatur hat sich positiv in der betrieblichen Praxis bemerkbar gemacht. Da die eingesetzten dielektrischen Rohre, im Gegensatz zu dünnen, weichen Gummischichten, relativ harte Oberflächen aufweisen, wurde eine erhebliche Verminderung der mechanischen Beschädigungen (z.B. durch Messerschnitte beim Beseitigen von "Walzenwicklern" infolge Bahnriß) festgestellt. Wird im Falle nie ganz auszuschließender elektrischer Durchschläge einmal ein Auswechseln eines defekten Rohres notwendig, so kann dies der betroffene Betrieb ohne großen Zeit- und Reparaturaufwand durch Einsatz preiswerter, im Betrieb gelagerter Ersatzteile selbst bewerkstelligen. Auf diese Weise wird die Unabhängigkeit von Fremdfirmen und häufig langwierigen Reparaturabwicklungen erzielt.
  • Die Bestückung des Innenrohres mit den Elektroden kann verschieden erfolgen. So können dünne Drähte oder Drahtgewebe, die bevorzugt eine Stärke von 0,2 bis 0,3 mm aufweisen auf das Innenrohr aufgeklebt werden. Da es aber bei unsachgemäßer Einpassung des Innenrohres in das Rohr zu Beschädigungen kommen kann, sind die'Drähte oder das Drahtgewebe bevorzugt in entsprechend eingefräßten Nuten des Innenrohres untergebracht. Die Nutentiefe entspricht dabei bevorzugt nahezu der Stärke der Drähte oder des Drahtgewebes. Bei dieser Auführungsform ist gewährleistet, daß Beschädigungen der Elektrode beim Einpassen des Innenrohres absolut vermieden werden.
  • Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung besteht darin, daß man die Elektroden aufdruckt, d.h., daß sie in Form von gedruckten Schaltungen vorliegen.
  • In weiterer Ausgestaltung ist die Achse der Walzenelektrode als Hohlachse ausgebildet, die bevorzugt Bohrungen aufweist. Mit dieser Ausführungsform ist es möglich, wenn die Hohlachse Anschlüsse zum Ein- und Ableiten besitzt, oder wenn in den Abschlußstücken entsprechende Bohrungen vorhanden sind, ein Kühlmedium während der Coronabehandlung durch die Vorrichtung durchzuleiten, um entstehende Wärme zu entfernen.
  • Wenn auch die Gegenelektroden der Walzenelektrode weitgehend beliebig zugeordnet sein können, so hat es sich jedoch als besonders zweckmäßig erwiesen, daß man sie entsprechend dem Krümmungsradius der Walzenelektrode anbringt.
  • Damit bei der Behandlung eventuell durch Wärme auftretende Längenunterschiede, die zu einer ungleichmäßigen Oberflächenbehandlung führen würden, ausgeglichen werden, sind die Gegenelektroden bevorzugt mit Federn verbunden. Das Außen- und das Innenrohr der Vorrichtung bestehen bevorzugt aus dem gleichen dielektrischen Material, z.B. insbesondere aus Glas, phenol- bzw. melaminharzgetränkten Papieren, glasfaserverstärkten Epoxyd- oder Silikonharzen, Polyestern oder Polycarbonaten, die alle eine relativ kratzfeste Oberfläche aufweisen und somit beispielsweise durch die genannten notwendigen Messerschnitte bei Walzenwicklern nicht beschädigt werden. In Sonderfällen kann jedoch auch anstelle des mechanisch formbeständigen äußeren Rohres ein elastisches Dielektrikum in Schlauchform verwendet werden.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung und ihre Wirkungsweise wird nun anhand der folgenden Figuren näher erläutert, ohne daß jedoc-h eine Einschränkung hierauf bestehen soll.
    • Figur 1 zeigt einen Querschnitt gemäß Schnittlinie A - A der Figur 2.
    • Figur 2 stellt einen Schnitt in Achsrichtung durch die erfindungsgemäße Apparatur dar.
    • Figur 3, 4 und 5 zeigen in perspektivischer Darstellung Möglichkeiten der Elektrodenanordnung auf dem Innenrohr.
  • Wie der Figur 1 zu entnehmen ist, besteht die erfindungsgemäße Coronaanlage im wesentlichen zunächst aus einem als Elektrode fungierenden, gleichzeitig der Führung des zu behandelnden Substrates S dienenden, zylindrischen, aus dielektrischem Material bestehenden Walzenkörper W, der durch zwei ineinandergeschobene, enggepaßte Rohre 5 und 6 gebildet wird sowie einem darüber um den Drehpunkt D schwenkbar angeordneten, die geerdeten Gegenelektroden 14 aufnehmenden Rahmen R. Beim Transport des Substrates S über den Walzenkörper W wird die dem rotierenden Walzenkörper abgewandte Oberfläche des Substrates S von der zwischen den Elektroden 7, die sich zwischen den beiden ineinandergeschobenen Rohren 5 und 6 befinden und den äußeren, geerdeten Gegenelektroden 14 gezündeten, elektrischen Coronaentladung behandelt.
  • Anhand des in Figur 2 dargestellten Längsschnittes wird der konstruktive Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung weiter verdeutlicht.
  • So besteht die Walzenelektrode aus einer feststehenden, in den Lagerarmen 2 gelagerten Achse 1. Auf der Achse 1 sind im Abstand zwei in Kugellagern 3 um die Achse 1 rotierbar gelagerte zylindrische Abschlußstücke 4 aufgezogen, die ein aus einem dielektrischen Material bestehendes, · zylindrisches Rohr 5 tragen. In das Rohr 5 ist ein weiteres, ebenfalls aus dielektrischem Material bestehendes, zylindrisches Rohr 6 derartig eng eingepaßt, daß beide Rohre innigen Kontakt am gesamten Umfang miteinander haben. Zwischen den beiden Rohren 5 und 6 sind die Elektroden 7 in ihrem Querschnitt entsprechenden, in das Rohr 6 am gesamten Umfang eingearbeiteten, Nuten angeordnet. Ober den segmentartig ausgestalteten Schleifring 8 sowie die Zuleitung 9 werden die Elektroden 7, bevorzugt dünne metallische Drähte von etwa 0,2 bis 0,3 mm Dicke, von einen Generator G mit einem hochfrequenten, im Transformator T hochgespannten Wechselstrom beaufschlagt. Gegen axiale Verschiebung ist der komplette Walzenkörper durch Spannringe 10 gesichert. Der Schleifring 8 wird durch eine Feder 19 gegen die Elektroden gedrückt.
  • Da der Vorbehandlungsprozeß mit Wärmeentwicklung verbunden ist, wird zwecks kontrollierbarer Temperaturführung der gesamten Einheit durch das Gebläse V ein gasförmiges Medium, im einfachsten Falle Luft, durch die Achse 1 zugeführt, das durch die radialen Verteilerbohrungen 11 in die Walzenelektrode einströmt und diese wiederum durch die in den Abschlußstücken 4 eingearbeiteten Bohrungen 12 verläßt. Die Temperierung für die Walzenelektrode kann gegebenenfalls noch durch Kombination mit temperierbaren Stahl- oder Gummiwalzen, wie in Figur 1 in Form der Walzen 13 angedeutet ist, verbessert werden, zumal ja im Kontaktbereich keine elektrische Spannung mehr vorhanden ist. Ebenfalls praktikabel ist auch eine Flüssigkeits-. innentemperierung mittels elektrisch nicht leitender Substanzen wie etwa destilliertem Wasser, Transformatoren-oder Silikonölen. Für diesen Fall müssen die Bohrungen 12 der Abschlußstücke verschlossen werden.
  • Ober der beschriebenen Walzenelektrode ist die notwendige Gegenelektrode angeordnet. Es handelt sich hierbei ebenfalls um dünne metallische Drähte 14, die zur Walzenelektrode einen Abstand von bevorzugt etwa 1 bis 2 mm aufweisen. In ihrer Lage zur Walzenelektrode fixiert sind die Drähte 14 durch die dem Radius des Walzenkörpers angepaßten Segmentscheiben 15. Die Druckfedern 16 erzeugen die erforderliche Vorspannung und kompensieren die wärmebedingten Längenausdehnungen und Durchhänge. Aufgehängt sind die Gegenelektroden in einem RahmenteiT ; 17, der zwecks besseren Einführens des zu behandelnden Substrates um den Drehpunkt D schwenkbar bzw. aufklappbar ist. Das Rahmenteil 18 dagegen ist fest mit der Achse 1 verbunden.
  • Welche Gestaltungsmöglichkeiten bei der Ausführung der Elektroden 7 auf dem Innenrohr 6 z.B. gegeben sind, wird aus den Figuren 3, 4 und 5 deutlich. Während erstere Figur die technisch einfachste Version der Elektrodenanordnung auf dem Trägerzylinder 6 in achsparalleler Form wiedergibt, repräsentieren die Figuren 4 und 5 modifizierte Fertigungsbeispiele.

Claims (11)

1. Vorrichtung zur Oberflächenbehandlung von Folienbahnen mittels elektrischer Coronaentladung, bestehend aus wenigstens einer Walzenelektrode, wenigstens einer dieser zugeordneten geerdeten Gegenelektrode sowie einem mit der Elektrode verbundenen Generator zur Erzeugung einer Wechselspannung, bevorzugt in hochfrequenter Form, wobei die Walzenelektrode aus einer zentralen Achse, zwei an der Achse zentrisch befestigten zylindrischen Abschlußstücken, die über Lager mit der Achse rotierbar verbunden sind, einem von den Abschlußstücken gestützten Rohr aus dielektrischem Material, einer Zuleitung zwischen der Elektrode und Transformator/Generator sowie wenigstens einem Lagerarm, der die Achse haltert, besteht, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Rohr (5) ein Innenrohr (6) aus dielektrischem Material eingepaßt ist, das mehrere Elektroden (7) trägt, die über einen Schleifring (8) über die Zuleitung (9) mit dem Transformator (T) und Generator (G) in Verbindung stehen und daß die geerdeten Gegenelektroden (14) in an sich bekannter Weise als Spitzenelektroden in Form von Kämmen, Messern, Zähnen, bevorzugt ; jedoch dünnen Drähten, ausgebildet sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (7) dünne Drähte oder Drahtgewebe sind, die auf dem Innenrohr (6) aufgeklebt sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (7) dünne Drähte oder Drahtgewebe sind, die in Nuten des Innenrohres (6) eingelassen sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (7) als gedruckte Schaltungen ausgeführt sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (1) als Hohlachse ausgebildet ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlachse (1) Bohrungen (11) aufweist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschlußstücke (4) Bohrungen (12) aufweisen.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenelektroden (14) dem Krümmungsradius des Rohres (5) entsprechend angeordnet sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenelektroden (14) mit Federn (16) verbunden sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (5, 6) aus dem gleichen dielektrischen Material bestehen.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (5, 6) aus Glas, phenol- bzw. melaminharzgetränkten Papieren, glasfaserverstärkten Epoxyd- oder Silikonharzen, Polyestern oder Polycarbonaten bestehen.
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