EP0920718A1 - Coronaelektroden-anordnung - Google Patents

Coronaelektroden-anordnung

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Publication number
EP0920718A1
EP0920718A1 EP98924082A EP98924082A EP0920718A1 EP 0920718 A1 EP0920718 A1 EP 0920718A1 EP 98924082 A EP98924082 A EP 98924082A EP 98924082 A EP98924082 A EP 98924082A EP 0920718 A1 EP0920718 A1 EP 0920718A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
corona electrode
arrangement according
electrode arrangement
corona
holes
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP98924082A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Manfred Steffl
Werner Bamberger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Brueckner Maschinenbau GmbH and Co KG
Original Assignee
Brueckner Maschinenbau GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Brueckner Maschinenbau GmbH and Co KG filed Critical Brueckner Maschinenbau GmbH and Co KG
Publication of EP0920718A1 publication Critical patent/EP0920718A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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

Definitions

  • the invention relates to a corona electrode arrangement for the electrical treatment of plastic films according to the preamble of claim 1.
  • plastic films with water-soluble inks In order to be able to better print plastic films with water-soluble inks, for example, they first have to be treated accordingly. For this it is necessary that the surface tension of the plastic films is influenced accordingly, for which purpose corona treatment stations are used.
  • the plastic film is exposed to a corona discharge, which is generated by a high-voltage electrode at a distance of a few millimeters from the film over the entire working width.
  • the film itself is passed over an earthed roller during the treatment.
  • the film is influenced in a targeted manner by the corona discharge occurring and by the ozone formed. Corona pretreatment is often carried out especially on foils that are later printed, metallized or laminated to other surfaces.
  • the entire electrode arrangement is usually accommodated in a housing.
  • the resulting ozone can be continuously extracted from the housing and bound or broken down accordingly.
  • the corona electrode and the surrounding housing reach as close as possible to the grounded roller.
  • a corresponding corona electrode has become known, for example, from US 3,973,132. It comprises a roller electrode over which the film is guided and which serves as a grounding electrode.
  • the corona electrode consists of a roller body with a plurality of ribs running in its longitudinal direction and offset in the circumferential direction.
  • a corona electrode which is also suitable for plastic surface treatment, has become known from EP 0 095 051. It comprises a knife electrode arrangement which consists of at least three knife edges aligned parallel to one another and whose discharge edges are at a constant distance from the surface of the roller electrode. The knife edges are aligned perpendicular to the direction of movement of the film. The discharge edges of the measuring electrodes are rounded or semicircular mig trained. The interior of the electrode is again connected to a vacuum source for the removal of the ozone that is produced.
  • the object of the present invention is to create an improved corona electrode arrangement based on the last-mentioned prior art, with which an improved corona discharge and thus an improved plastic film treatment can be achieved.
  • corona electrodes according to the invention enable a significantly improved corona discharge. It also proves to be advantageous that the corona electrodes according to the invention are even easier and cheaper to produce than conventional corona electrodes.
  • a significantly improved discharge can be achieved with the corona electrode according to the invention with a perforated structure, preferably using a perforated plate.
  • the improved corona discharge may be due to a large number of holes or the discharge line resulting therefrom in the corona electrode structure.
  • the corona electrode consists of a sheet metal part in which the holes are punched, the sharp edges of the holes prove to be favorable for the improved corona discharge.
  • the electrodes furthermore have features which ensure, even under thermal stress, that the electrodes are not subjected to warping.
  • the electrodes are provided with lateral holding webs which point away from their concave electrode treatment surface and which are preferably provided with a plurality of slots which are offset from one another in the longitudinal direction of the electrode arrangement. These slots run in a preferred embodiment of the invention starting from the free web end over the entire web height.
  • the height of the web here means the height of the inner wall of the corona electronics.
  • the lateral holding or mounting webs of the corona electrode are provided with angled portions that point towards one another.
  • a square profile can preferably be used here, which is made of stainless steel, for example, and which serves to stiffen the corona electrode.
  • the explained corona electrode can thus consist of a sheet metal part, which the plurality of holes are punched in, and which, according to one embodiment of the invention, can be provided with lateral retaining webs.
  • a plurality of such corona electrodes can be arranged offset in circumferential direction from a grounding roller which interacts with these corona electrodes and via which the plastic film to be treated is guided over a partial circumferential surface of the grounding roller.
  • the corona electrode according to the invention can also be used to conduct treatment gas, for example an inert gas, in particular nitrogen, in the direction of the roller.
  • treatment gas for example an inert gas, in particular nitrogen
  • an inert gas in particular nitrogen
  • the gas simultaneously cools the electrode and thus, among other things, reduces the problem of thermal distortion. It has also been shown that the treatment result can be influenced positively when using nitrogen.
  • the corona electrode is not provided with slits on its opposite sides, but with a large number of material weakenings which run transversely to the longitudinal direction of the web and are spaced from one another, so that the corona electrode then only on the the surface opposite the roller is perforated and only there can the gas flow in a targeted manner onto the plastic film to be treated. Due to the fact that the slits otherwise provided in the side webs are replaced by material weakening, which for example have a wall thickness that only corresponds to a fraction of the other wall thickness of the mounting webs, the side surfaces are made gas-tight on the one hand, but on the other hand have the necessary elasticity for thermal Extension to.
  • Figure 1 A schematic perspective arrangement of three corona electrodes according to the invention, which are parallel to the axial direction a grounding roller running and offset in the withdrawal direction of a plastic film to be treated;
  • Figure 2 is a schematic perspective bottom view of the corona electrode shown in Figure 1;
  • FIG. 3 shows a schematic end view of the embodiment according to FIG. 1 with a cover covering all three corona electrodes, in which the front end cover is omitted for better clarity;
  • Figure 4 is a perspective view of the figure
  • FIG. 5 shows a schematic central longitudinal section through the exemplary embodiment shown in FIG. 3 with the roller omitted;
  • Figure 6 a representation corresponding to Figure 2 with respect to a modified corona electrode with dense side walls.
  • a roller electrode 1 is shown in FIG. 1 in a schematic perspective illustration, which is usually is grounded.
  • a plastic film 3 to be treated which is only indicated by dashed lines, is guided around the roller electrode 1 in a partial angle range according to the arrow representation 5 during its surface treatment and conveyed further in the withdrawal direction 5.
  • three corona electrodes 7 are provided, which run parallel to the axis of the roller electrode 1, with a length corresponding to the treatment width.
  • the corona electrodes 7 thus usually have a length which corresponds at least to the width of the plastic film web to be treated and thus usually approximately to the axial length of the roller electrode 1.
  • the corona electrodes 7 are arranged offset in the circumferential direction of the roller electrodes 1 at a close distance in the take-off direction 5.
  • Each corona electrode 7 is usually accommodated individually, or a plurality or all or all of the corona electrodes 7 are accommodated in a common housing, which is not shown in more detail in FIG. 1 for the sake of simplicity.
  • This corona electrode housing surrounds the respective corona electrode 7 as completely as possible and extends as close as possible to the surface of the roller electrode 1 in order to continuously suck off the ozone formed by applying a vacuum so that it cannot get into the environment.
  • the corona electrode has a discharge section 11 which is of concave design and whose surface curvature in cross-sectional representation is adapted transversely to the roll axis of the roll electrode 1 to the radius of curvature of the roll electrode 1.
  • the radius of curvature of the discharge section 11 is chosen so that a constant distance between the surface of the discharge section 11 and the surface of the roller electrode 1 is maintained.
  • the discharge section 11 has a cylinder jacket cutout in which a plurality of holes 13 are made in a plurality of longitudinal and transverse rows.
  • the rows of holes with the holes 13 shown in the drawings are preferably not arranged in the discharge section 11 parallel to the film running direction.
  • a hole pattern is shown in which the holes 13 are arranged in rows 12a of holes which run obliquely to the pull-off direction of the film.
  • the holes 13 can certainly be arranged in rows 12b of holes parallel to the longitudinal direction of the corona, since these rows of holes lie transversely to the direction in which the film web is drawn off.
  • the corona electrode 7 thus formed preferably consists of a conductive perforated plate in which the holes 13 can be made by stamping. In particular by one of Like punching process, sharp-edged holes 13 are generated, whereby the corona discharge is positively influenced.
  • Each of the corona electrodes 7 is provided on its parallel to the axis of the roller electrode 1 and thus transversely to the withdrawal direction 5 of the plastic film web 3, each with a lateral mounting web 15, which can be produced by using a corona electrode 7 from punched sheet metal by edges.
  • the assembly webs 15 mentioned are aligned parallel to one another in the exemplary embodiment shown. However, an arrangement is also possible in which the mounting webs 15 run from the discharge section 11 towards one another or away from one component.
  • a plurality of slots 17 are made in the mounting webs 15.
  • the slots 17 are introduced into the lateral mounting webs 15 parallel and at a distance from the longitudinal direction of the corona electrode 7, namely from their free end only at a partial height of the mounting webs 15.
  • the slots 17 each end in Hole recesses 19.
  • a support profile 23 is also provided in the embodiment shown, in the embodiment shown in the form of a hollow profile 23 ', which can be made of metal or stainless steel, for example.
  • the perforated plate forming the corona is fastened to the support profile 23 in such a way that a longitudinal expansion is made possible between the support profile 23 forming the support element and the perforated plate forming the actual corona, so that the electrode cannot be distorted.
  • This can be implemented, for example, by attaching guide elements 31 to the corona electrode 11 on the side opposite the discharge section 11 to the support profile 23 on the opposite longitudinal sides, each of which forms an opposite groove-shaped receiving slot 33 facing outward.
  • the above-mentioned bends 27 engage in the groove-shaped receiving slots 33 thus formed.
  • the guide elements 31 are fixedly attached to the support profile 23, the corona electrode preferably being firmly connected to the profile of the guide element 31 and / or the support profile 23 only at one point, ie preferably in the middle of the corona electrode.
  • the corona electrode which is preferably formed in the manner of an electrode sheet, can slide in the longitudinal direction relative to the support profile.
  • the corona electrodes 7 are accommodated in three individual, separate cover housings or, as in the exemplary embodiment shown in FIG. 3 or 5, in a common cover housing 41.
  • a treatment gas for example an inert gas such as nitrogen in particular, can also be passed through the corona electrodes in the direction of the roller.
  • the cover housing 41 is constructed such that the end walls 43 of the cover housing 41 overlap the end opening areas 45 of the corona electrodes 7 at a distance.
  • the outer cover housing 41 is at earth potential for reasons of occupational safety.
  • the electrical voltage that is present at the corona electrode is, for example, in the order of magnitude of 7,000 V. Therefore, the corona electrodes and the cover housing 41 are not in direct electrical contact. Nevertheless, the end faces of the corona electrodes (as they are mainly visible in FIG. 4) can be covered or closed in a suitable manner.
  • An inert gas for example nitrogen
  • two feed lines 47 are shown per corona electrode, which open into the hollow or support profile 23, as shown in FIG. 3 in a schematic end view (with the end cover wall of the cover housing 41 not shown) and in the schematic perspective view according to FIG. 4 can be seen.
  • This profile 23 thus simultaneously serves as a distribution channel for the gas.
  • the outflow cross sections from the carrier profile into the interior of the electrode could also be optimized accordingly, for example by the inert gas being able to flow out through a series of small holes via the hollow profile 23 into the interior of the corona electrode and being distributed therein.
  • This nitrogen can then through the holes 13 in each Discharge section 11 are passed directly onto the roller surface, ie onto the plastic film which is guided along the roller surface and is to be treated.
  • This measure counteracts the formation of toxic ozone, since the atmospheric oxygen is displaced by the inert treatment gas, in particular the nitrogen mentioned.
  • the inert gas can then be sucked out of the cover housing interior 53 via corresponding suction or discharge lines 51.
  • the gas drawn off via the suction or discharge line 51 can be returned to the process. Since the nitrogen consumption at the corona stations can be relatively high, which would certainly increase the operating costs of such a system, it can make sense for the extracted gas either to be reprocessed or, since it is mixed with pure nitrogen, to be fed back into the process.
  • the corona electrodes on their opposite mounting webs 15 are not provided with a plurality of slots 17 introduced there, but instead of the slots 17 material tapers 17 'are provided, as shown in FIG Figure 6 is indicated.
  • the material tapers 17 'can have a material thickness which at this point only corresponds to a fraction of the otherwise remaining material thickness, that is to say for example less than 50%, in particular less than 40%, 30%, 20% or for example only 10% and less of that other material thickness.
  • the tightness of the slots 17 shown in FIGS. 1 and 2 can be achieved not only by using a corona electrode according to FIG. 6, but also in that the tightness of the side walls or assembly webs 15 the corona electrode is achieved by gluing a foil, in particular metal foil, to the side surface.
  • a foil in particular metal foil
  • the electrode remains relatively flexible and allows thermal expansion movements. The metal foil can follow these thermal processes without impairing the tightness of the side walls or assembly webs 15 of the corona electrode.

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Abstract

Die Coronaelektroden-Anordnung zur elektrischen Behandlung von Kunststoffolien, die in einem Teilwinkelbereich um eine Walzenelektrode (1), die als Gegenelektrode dient, geführt sind, weist eine Coronaelektrode (7) auf, die über die Behandlungsbreite der Kunststoffolie (3) verläuft. Die Coronaelektrode umfaßt dabei einen Entladungsabschnitt (11). Eine Verbesserung wird dadurch erzielt, daß der Entladungsabschnitt (11) aus einem Lochblech besteht.

Description

Coronaelektroden-Anordnung
Die Erfindung betrifft eine Coronaelektroden-Anordnung zur elektrischen Behandlung von Kunststoffolien nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Um Kunststoffolien beispielsweise mit wasserlöslichen Farben besser bedrucken zu können, müssen diese zunächst ent- sprechend behandelt werden. Dazu ist es erforderlich, daß die Oberflächenspannung der Kunststoffolien entsprechend beeinflußt wird, wozu Coronabehandlungsstationen eingesetzt werden. Während des Produktionsprozesses wird dabei die Kunststoffolie einer Coronaentladung ausgesetzt, die durch eine Hochspannungselektrode in einem Abstand von wenigen Millimetern zur Folie über die gesamte Arbeitsbreite erzeugt wird. Die Folie selbst wird während der Behandlung über eine geerdete Walze geführt. Durch die auftretende Coronaentladung und durch das entstehende Ozon wird die Folie zielgerichtet beeinflußt. Eine Corona-Vorbehandlung wird häufig vor allem auch bei Folien durchgeführt, die später bedruckt, metallisiert oder auf andere Flächen laminiert werden.
Damit das giftige Ozon nicht unkontrolliert abströmen kann, wird die gesamte Elektrodenanordnung üblicherweise in einem Gehäuse untergebracht. Das entstehende Ozon kann kontinuierlich aus dem Gehäuse abgesaugt und gebunden oder entsprechend abgebaut werden.
Die Coronaelektrode und das sie umgebende Gehäuse reichen dabei möglichst dicht an die geerdete Walze heran.
Eine entsprechende Coronaelektrode ist beispielsweise aus der US 3,973,132 bekannt geworden. Sie umfaßt eine Walzenelektrode über die die Folie geführt ist und die als Erdungselektrode dient . Die Coronaelektrode besteht aus einem Walzenkörper mit einer Vielzahl von in dessen Längsrichtung verlaufenden und in Umfangsrichtung versetzt liegenden Rippen.
Eine ebenfalls für die KunststoffOberflächenbehandlung geeignete Coronaelektrode ist aus der EP 0 095 051 bekannt geworden. Sie umfaßt eine Messer-Elektrodenanordnung, die aus mindestens drei parallel zueinander ausgerichteten Messerkanten besteht und deren Entladungskanten einen konstanten Abstand zur Oberfläche der Walzenelektrode aufweisen. Dabei sind die Messerkanten senkrecht zur Bewegungsrichtung der Folie ausgerichtet. Die Entladungskanten der Meßelektroden sind dabei abgerundet oder halbkreisför- mig ausgebildet. Der Innenraum der Elektrode ist ebenfalls wieder mit einer Unterdruckquelle zum Abzug des entstehenden Ozons verbunden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ausgehend von dem zuletzt genannten gattungsbildenden Stand der Technik eine verbesserte Coronaelektroden-Anordnung zu schaffen, mit der eine verbesserte Coronaentladung und damit eine verbesserte Kunststoffolien-Behandlung erzielbar ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Es hat sich nunmehr in überraschender Weise gezeigt, daß durch eine völlig neuartige Gestaltung der erfindungsgemäßen Coronaelektroden eine deutlich verbesserte Coronaentladung möglich wird. Dabei erweist sich ferner als vorteilhaft, daß die erfindungsgemäßen Coronaelektroden gegenüber herkömmlichen Coronaelektroden sogar noch deutlich einfacher und kostengünstiger herstellbar sind.
Als überraschend hat sich nämlich gezeigt, daß mit der erfindungsgemäßen Coronaelektrode mit einer Lochstruktur, vorzugsweise unter Verwendung eines Lochbleches eine deutlich verbesserte Entladung erzielbar ist. Die verbesserte Coronaentladung mag durch eine Vielzahl der Löcher bzw. der dadurch entstehenden Entladelinie in der Corona- elektroden-Struktur begründet sein. Insbesondere dann, wenn die Coronaelektrode aus einem Blechteil besteht, in welches die Löcher gestanzt sind, erweisen sich die scharfen Kanten der Löcher als günstig für die verbesserte Coronaentladung .
Zwar ist aus der WO 94/28568 ebenfalls eine Coronaelektro- den-Anordnung bekannt geworden, bei welcher eine zu behandelnde Kunststoffolie zwischen zwei parallel zueinander ausgerichteten Elektroden hindurchgeführt wird, wobei zwi- sehen den beiden parallel zueinander ausgerichteten Elektrodenflächen ein geerdetes Lochblech vorgesehen ist. Dieses Lochblech stellt aber keine Coronaelektrode dar, sondern dient gemäß dieser Vorveröffentlichung lediglich als Stützblech, über welches der zu behandelnde Kunststoffilm durch die planparallele Elektrodenanordnung hindurchgeführt wird. Neben der rein mechanischen Stützfunktion für den Kunststoffilm kommt dabei diesem vorbekannten Lochblech ferner die Funktion zu, das zwischen den planparallelen Elektroden aufgebaute elektrische Feld zu dämpfen, wozu das Lochblech geerdet ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die Elektroden ferner Merkmale auf, die auch bei thermischer Beanspruchung sicherstellen, daß die Elektroden keinen Verwerfungen unterzogen werden. Dazu ist bevorzugt vorgesehen, daß die Elektroden mit seitlichen von ihrer konkaven Elektroden-Behandlungsfläche wegweisenden Haltestegen versehen sind, die bevorzugt mit einer Vielzahl von in Längsrichtung der Elektrodenanordnung versetzt zuein- ander liegenden Schlitzen versehen sind. Diese Schlitze verlaufen m einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vom freien Stegende ausgehend über die gesamte Steghöhe. Als Steghöhe ist hier die Höhe der Innenwand der Coronaelektronik gemeint .
Um eine stabile Elektrodenkonstruktion zu gewährleisten, ist ferner bevorzugt vorgesehen, daß die seitlichen Halteoder Montagestege der Coronaelektrode mit aufeinander zu weisenden Abwinklungen versehen sind. Hier kann bevorzugt ein Vierkantprofil eingesetzt sein, welches beispielsweise aus Edelstahl besteht und welches der Versteifung der Coronaelektrode dient .
Die erläuterte Coronaelektrode kann also m einer beson- ders einfachen Ausführungsform aus einem Blechteil bestehen, m welches die Vielzahl der Löcher eingestanzt sind, und welches gemäß einer Ausführungsform der Erfindung mit seitlichen gekanteten Haltestegen versehen sein kann.
Schließlich können auch mehrere derartige Coronaelektroden m Umfangsπchtung versetzt zu einer mit diesen Coronaelektroden zusammenwirkenden Erdungswalze angeordnet sein, über welche der zu behandelnde Kunststoffilm über eine Teilumfangsflache der Erdungswalze geführt ist.
Ferner kann die erfindungsgemäße Coronaelektrode auch dazu verwendet werden, Behandlungsgas, z.B. ein inertes Gas, insbesondere Stickstoff m Richtung Walze zu leiten. Durch diese Maßnahme wird die Bildung von giftigen Ozon vermie- den, da der Luftsauerstoff durch das Behandlungsgas ver- drängt wird. Darüber hinaus wird durch das Gas gleichzeitig eine Kühlung der Elektrode vorgenommen und somit u.a. das Problem des thermischen Verzugs verkleinert. Zudem hat sich auch gezeigt, daß das Behandlungsergebnis bei Verwendung von Stickstoff positiv beeinflußt werden kann.
Insbesondere bei der Verwendung eines derartigen Behandlungsgases kann es sich als günstig erweisen, wenn die Coronaelektrode an ihren gegenüberliegenden Seiten nicht mit Schlitzen, sondern mit einer Vielzahl quer zur Steglängsrichtung verlaufende und im Abstand zueinander angeordnete Materialschwächungen versehen ist, so daß die Coronaelektrode dann nur an der der Walze gegenüberliegenden Fläche perforiert ist und nur dort das Gas zielge- richtet auf die zu behandelnde Kunststoffolie zuströmen kann. Dadurch, daß die in den seitlichen Stegen ansonsten vorgesehenen Schlitze durch Materialschwächungen ersetzt werden, die beispielsweise eine Wandstärke aufweisen, die nur einen Bruchteil der sonstigen Wandstärke der Montages- tege entspricht, werden die Seitenflächen einerseits gasdicht ausgebildet, weist aber andererseits die nötige Elastizität für thermische Ausdehnung auf.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungs- beispieles unter Bezugnahme auf zwei Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen im einzelnen:
Figur 1 : Eine schematische perspektivische Anordnung dreier erfindungsgemäßer Coronaelek- troden, die parallel zur Axialrichtung einer Erdungswalze verlaufend und in Abzugrichtung einer zu behandelnden Kunststoffolie versetzt liegend angeordnet sind;
Figur 2 : eine schematische perspektivische Unteransicht der in Figur 1 gezeigten erfindungsgemäßen Coronaelektrode;
Figur 3 : eine schematische Stirnseitenansicht auf das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 mit einer alle drei Coronaelektroden überdeck- nenden Abdeckhaube, bei der der besseren Übersichtlichkeit wegen die frontseitige Stirnseitenabdeckung weggelassen ist;
Figur 4 : eine perspektivische Ansicht der in Figur
3 gezeigten Anordnung unter Weglassung des Abdeckgehäuses ;
Figur 5 : einen schematischen Mitten-Längsschnitt durch das in Figur 3 gezeigte Ausführungs- beispiel unter Weglassung der Walze; und
Figur 6 : eine entsprechende Darstellung zu Figur 2 bezüglich einer abgewandelten Coronaelektrode mit dichten Seitenwänden.
In Figur 1 ist in schematischer perspektivischer Darstel - lung eine Walzenelektrode 1 gezeigt, die üblicherweise geerdet ist. Ein zu behandelnder, lediglich strichliert angedeuteter Kunststoffilm 3 wird dabei entsprechend der Pfeildarstellung 5 in einem Teilwinkelbereich um die Walzenelektrode 1 während dessen Oberflächenbehandlung herum geführt und in Abzugsrichtung 5 weiterbefördert.
Im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 sind drei Coronaelektroden 7 vorgesehen, die parallel zur Achse der Walzenelektrode 1 verlaufen, und zwar mit einer Länge entspre- chend der Behandlungsbreite. Üblicherweise weisen somit die Coronaelektroden 7 eine Länge auf, die zumindest der Breite der zu behandelnden Kunststoffolienbahn und damit üblicherweise in etwa der axialen Länge der Walzenelektrode 1 entspricht.
Die Coronaelektroden 7 sind dabei in Abzugsrichtung 5 in Umfangsrichtung der Walzenelektroden 1 in dichtem Abstand versetzt liegend angeordnet. Üblicherweise ist jede Coronaelektrode 7 einzeln, oder mehrere oder alle Corona- elektroden 7 in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht, welches der Einfachheit halber in Figur 1 nicht näher dargestellt ist. Dieses Coronaelektroden-Gehäuse umgibt dabei die jeweilige Coronaelektrode 7 möglichst völlig und reicht möglichst dicht bis an die Oberfläche der Walzen- elektrode 1 heran, um durch Anlegung eines Unterdruckes das entstehende Ozon kontinuierlich abzusaugen, damit dieses nicht in die Umwelt gelangen kann.
Gemäß der Darstellung nach Figur 1 und der auszugsweisen Unteransicht einer einzelnen Coronaelektrode gemäß Figur 2 ist ersichtlich, daß die Coronaelektrode einen Entladungsabschnitt 11 aufweist, der konkav gestaltet ist und dessen Oberflachenkrümmung in Querschnittsdarstellung quer zur Walzenachse der Walzenelektrode 1 an den Krümmungsradius der Walzenelektrode 1 angepaßt ist. Der Krümmungsradius des Entladungsabschnittes 11 ist dabei so gewählt, daß ein möglichst konstanter Abstand zwischen der Fläche des Entladungsabschnittes 11 und der Oberfläche der Walzenelektrode 1 eingehalten wird.
Der Entladungsabschnitt 11 weist dabei einen Zylindermantelausschnitt auf, in welchem eine Vielzahl von Löchern 13 in mehreren Längs- und Querreihen eingebracht sind.
Um eine möglichst gleichmäßige Oberflächenbehandlung der Folie zu gewährleisten, sind die Lochreihen mit den aus den Zeichnungen ersichtlichen Löchern 13 in dem Entladungsabschnitt 11 bevorzugt nicht parallel zur Folienlaufrichtung angeordnet. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist dabei ein Lochmuster gezeigt, bei welchem die Löcher 13 in schräg zur Abzugsrichtung der Folie verlaufenden Lochreihen 12a angeordnet sind. In Längsrichtung der Coronaelektrode können die Löcher 13 durchaus in zur Längsrichtung der Corona parallelen Lochreihen 12b angeordnet sein, da diese Lochreihen quer zur Abzugsrichtung der Folienbahn liegen.
Bevorzugt besteht die so gebildete Coronaelektrode 7 aus einem leitenden Lochblech, in welchem die Löcher 13 durch Einstanzen hestellbar sind. Insbesondere durch einen der- artigen Stanzvorgang werden scharfkantige Löcher 13 erzeugt, wodurch die Coronaentladung positiv beeinflußt wird.
Jede der Coronaelektroden 7 ist dabei an ihrer parallel zur Achse der Walzenelektrode 1 und damit quer zur Abzugsrichtung 5 der Kunststoffolienbahn 3 mit je einem seitlichen Montagesteg 15 versehen, der bei Verwendung einer Coronaelektrode 7 aus gestanztem Blech durch Kanten her- stellbar ist.
Die erwähnten Montagestege 15 sind im gezeigten Ausführungsbeispiel parallel zueinander ausgerichtet . Aber auch eine Anordnung, bei der die Montagestege 15 vom Entla- dungsabschnitt 11 ausgehend mit einer Komponente aufeinander zu oder voneinander weg laufen, ist möglich.
Um zu vermeiden, daß im Betrieb der erläuterten Coronaelektroden durch die während der Coronabehandlung auf- tretende Wärme eine Verwerfung der Coronaelektroden verursacht wird, mit der Folge, daß möglicherweise auch der Abstand zwischen dem Entladungsabstand 11 zur Oberfläche der Walzenelektrode 1 und damit zu der darüber verlaufenden Folie nachteilig verändert wird, ist eine Vielzahl von Schlitzen 17 in den Montagestegen 15 eingebracht. Die Schlitze 17 sind im gezeigten Ausführungsbeispiel parallel und in Abständen zur Längsrichtung der Coronaelektrode 7 in die seitlichen Montagestege 15 eingebracht, und zwar von deren freien Ende aus lediglich in einer Teilhöhe der Montagestege 15. Die Schlitze 17 enden dabei jeweils in Lochausnehmungen 19.
Diese seitlichen Ausnehmungen in Form von Schlitzen 17 lassen somit eine gewisse Wärmedehnung des Elektrodenmate- rials zu, ohne daß es zu merklichen Formänderungen der Coronaelektrode führt.
Zudem ermöglichen die Schlitze 17 und die zusätzlich auch in den Montagestegen 15 vorgesehenen Löcher 13 ' , daß wäh- rend des Betriebs der Coronaelektrode die Elektrodentemperatur niedrig gehalten wird, da durch die ständige stattfindende Ozonabsaugung nachströmende Frischluft durch die Elektrode hindurchströmt und so eine optimale Kühlung bewirkt .
Um die einfachst aufgebaute Coronaelektrode möglichst formstabil zu gestalten und zu versteifen, ist im gezeigten Ausführungsbeispiel ferner noch ein Stützprofil 23, im gezeigten Ausführungsbeispiel in Form eines Hohlprofiles 23 ' vorgesehen, welches beispielsweise aus Metall oder Edelstahl bestehen kann. Dieses im Querschnitt rechteck- förmige Stützprofil 23 verläuft zwischen den beiden gegenüberliegenden Montagestegen 15 im Bereich derer freien Enden, wozu die Montagestege 15 an ihren freien Enden noch mit aufeinanderzuweisenden Abwinklungen 27 versehen sind, die ebenfalls mit den Schlitzen 17 versehen sind. Diese Abwinklungen 27 übergreifen das Stützprofil 23 zumindest in geringem Maße und können dort beispielsweise durch Schweißung mit dem Stützprofil 23 verbunden sein. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das die Corona bildende Lochblech an dem Stützprofil 23 so befestigt, daß eine Längenausdehnung zwischen dem das Tragelement bildenden Stützprofil 23 und dem die eigentliche Corona bilden- den Lochblech ermöglicht wird, so daß kein Verzug der Elektrode entstehen kann. Dies kann beispielsweise dadurch umgesetzt werden, daß an der Coronaelektrode 11 an der zum Entladungsabschnitt 11 gegenüberliegenden Seite am Stützprofil 23 an den gegenüberliegenden Längsseiten Führungs- elemente 31 befestigt sind, die jeweils einen gegenüberliegend nach außen weisenden nutförmigen Aufnahmeschlitz 33 bilden. Die vorstehend erwähnten Abwinklungen 27 greifen in dieser Ausführungsform in die so gebildeten nutförmigen Aufnahmeschlitze 33 ein. Die Führungselemente 31 sind fest auf dem Stützprofil 23 angebracht, wobei die Coronaelektrode bevorzugt nur an einer Stelle, d.h. bevorzugt in der Mitte der Coronaelektrode, mit dem Profil des Führungselementes 31 und/oder dem Stützprofil 23 fest verbunden ist. Hierdurch kann die bevorzugt nach Art eines Elektrodenbleches gebildete Coronaelektrode in Längsrichtung relativ zum Stützprofil gleiten.
Die Coronaelektroden 7 sind in drei einzelnen, getrennten Abdeckgehäusen oder wie im gezeigten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 oder 5 in einem gemeinsamen Abdeckgehäuse 41 untergebracht .
Durch die Coronaelektroden kann ferner noch ein Behandlungsgas, z.B. ein inertes Gas wie insbesondere Stick- stoff, in Richtung Walze geleitet werden. Dazu ist das Abdeckgehäuse 41 derart aufgebaut, daß die Stirnseitenwände 43 des Abdeckgehäuses 41 die stirnseitigen Öffnungsbereiche 45 der Coronaelektroden 7 im Abstand übergreifen. Normalerweise liegt dabei das äußere Abdeck- gehäuse 41 aus Gründen der Arbeitssicherheit auf Erdpotential. Demgegenüber beträgt die elektrische Spannung, die an der Coronaelektrode anliegt, beispielsweise in einer Größenordnung von 7.000 V. Von daher stehen die Coronaelektroden und das Abdeckgehäuse 41 in keinem unmittelba- ren elektrischen Kontakt. Gleichwohl können aber die Stirnseiten der Coronaelektroden (wie sie in Figur 4 vorneliegend sichtbar sind) durch geeignete Weise abgedeckt oder verschlossen sein. Durch Zuführleitungen 47 kann dann in den Innenraum der Coronaelektroden 47 ein inertes Gas, beispielsweise Stickstoff eingeleitet werden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind pro Coronaelektrode zwei Zuführleitungen 47 gezeigt, die in das Hohl- oder Stützprofil 23 münden, wie dies in Figur 3 in schematischer Stirnseitenansicht (bei nicht dargestellter stirn- seitiger Abdeckwand des Abdeckgehäuses 41) und in der schematischen perspektivischen Darstellung gemäß Figur 4 ersichtlich ist. Dieses Profil 23 dient somit gleichzeitig als Verteilungskanal für das Gas. Im Falle großer Anforderungen an die Gleichmäßigkeit der Gasverteilung könnten ferner die Ausströmquerschnitte aus dem Trägerprofil in das Elektrodeninnere entsprechend optimiert werden, indem beispielsweise das inerte Gas durch eine Reihe kleiner Löcher über das Hohlprofil 23 in das Innere der Coronaelektrode ausströmen kann und darin verteilt wird. Dieser Stickstoff kann dann durch die Löcher 13 in dem jeweiligen Entladungsabschnitt 11 direkt auf die Walzenoberfläche, d.h. auf den an der Walzenoberfläche entlang geführten und zu behandelnden Kunststoffilm geleitet werden. Durch diese Maßnahme wird der Bildung von giftigem Ozon entgegenge- wirkt, da der Luftsauerstoff durch das inerte Behandlungsgas, insbesondere den erwähnten Stickstoff, verdrängt wird. Über entsprechende Absaug- oder Abführleitungen 51 kann dann aus dem Abdeckgehäuseinnenraum 53 das inerte Gas abgesaugt werden. Durch diese Anordnung wird aber nicht nur die Bildung von giftigem Ozon vermieden, sondern durch das umströmende Gas wird gleichzeitig auch eine Kühlung der Elektrode vorgenommen, wodurch das Problem eines thermischen Verzugs verringert wird. Besonders günstig eignet sich, wie erwähnt, dabei die Verwendung von Stickstoff.
Ferner ist es möglich, daß das über die Absaug- oder Abführleitung 51 abgesaugte Gas wieder dem Prozeß zugeführt wird. Da der Stickstoffverbrauch bei den Coronastationen relativ hoch sein kann, was die Betriebskosten einer der- artigen Anlage durchaus erhöhen würde, kann es sinnvoll sein, daß das abgesaugte Gas entweder wiederaufbereitet oder, da es mit reinem Stickstoff vermischt ist, dem Prozeß wieder zugeführt wird.
Um die Behandlung mit einem Behandlungsgas entsprechend zu verbessern, kann ferner auch vorgesehen sein, daß die Coronaelektroden an ihren gegenüberliegenden Montagestegen 15 nicht mit einer Vielzahl von dort eingebrachten Schlitzen 17 versehen ist, sondern anstelle der Schlitze 17 Materialverjüngungen 17' vorgesehen sind, wie dies in Figur 6 angedeutet ist. Die Materialverjüngungen 17' können eine Materialdicke aufweisen, die an dieser Stelle nur einen Bruchteil der sonst verbleibenden Materialdicke entsprechen, also beispielsweise weniger als 50%, ins- besondere weniger als 40%, 30%, 20% oder beispielsweise nur 10% und weniger der sonstigen Materialdicke betragen. Dadurch wird gewährleistet, daß die Elektrode an den Seitenbereichen gasdicht ist, so daß das umströmende, zwar in der Kühlung zur Vermeidung von giftigem Ozon dienende inerte Gas dann zielgerichtet nur über die in dem Entladungsabschnitt 11 vorgesehenen Löcher 13 der zu behandelnden Kunststoffolie zugeführt wird. Die gegenüberliegenden Stirnseiten der Coronaelektroden können dabei durch separate bereits erwähnte Abdeckkappen abgedeckt sein.
Insbesondere dann, wenn den einzelnen Coronaelektroden ein inertes Gas zugeführt wird, kann die Dichtheit der in den Figuren 1 und 2 gezeigten Schlitze 17 nicht nur durch Verwendung einer Coronaelektrode entsprechend Figur 6 erzielt werden, sondern auch dadurch, daß die Dichtheit der Seitenwände oder Montagestege 15 der Coronaelektrode durch Aufkleben einer Folie, insbesondere Metallfolie auf die Seitenfläche erzielt wird. Auch dadurch bleibt die Elektrode relativ biegeweich und erlaubt thermische Ausdehnungsbewegungen. Die Metallfolie kann diesen thermischen Prozessen durchaus folgen, ohne daß die Dichtigkeit der Seitenwände oder Montagestege 15 der Coronaelektrode beeinträchtigt werden.

Claims

117 P 110Ansprüche ;
1. Coronaelektroden-Anordnung zur elektrischen Behandlung von Kunststoffolien, die in einem Teilwinkelbereich um eine Walzenelektrode (1), die als Gegenelektrode dient, geführt sind, mit einer Coronaelektrode (7), die über die Behandlungsbreite der Kunststoffolie (3) verläuft, wobei die Coronaelektrode einen Entladungsabschnitt (11) auf- weist, dadurch gekennzeichnet, daß der Entladungsabschnitt (11) aus einem Lochblech besteht.
2. Coronaelektroden-Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Entladungsabschnitt (11) der Corona- elektrode (7) aus einem konkaven Zylindermantelausschnitt besteht, in welchem die Vielzahl von Löchern (13) eingebracht ist.
3. Coronaelektroden-Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, da- durch gekennzeichnet, daß die Vielzahl der Löcher (13) in dem Entladungsabschnitt (11) in mehreren in Längs- und Querrichtung verlaufenden Lochreihen (12a, 12b) angeordnet ist .
4. Coronaelektroden-Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher (13) in mehreren Lochreihen (12a) angeordnet sind, wobei die Lochreihen (12a) einen spitzen Winkel zur Abzugsrichtung der Kunststoffolie und damit zur Umfangsdrehbewegung der Walzenelektrode (1) bilden.
5. Coronaelektroden-Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die schräg angeordneten Lochreihen
(12a), in Abzugsrichtung der Kunststoffolie und damit in Umfangsdrehbewegung der Walzenelektrode (1) betrachtet, zumindest berühren, vorzugsweise überlappen.
6. Coronaelektroden-Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher (13) in pa- rallel zur Längsrichtung der Coronaelektrode (11) verlaufenden Lochreihen (12b) angeordnet sind.
7. Coronaelektroden-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand des Entla- dungsabschnittes (11) zur Oberfläche der Walzenelektrode (1) bzw. zu dem darüber verlaufenden Kunststoffilm (3) konstant ist.
8. Coronaelektroden-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an den beiden gegenüberliegenden Längsseiten der Coronaelektrode (7) jeweils ein von dem Entladungsabschnitt (11) wegverlaufender rückwärtiger Montagesteg (15) vorgesehen ist.
9. Coronaelektroden-Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Montagesteg (15) ebenfalls eine Vielzahl von Löchern (13') eingebracht ist.
10. Coronaelektroden-Anordnung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß in den beiden seitlichen Montagestegen (15) eine Vielzahl von in Längsrichtung der Coronaelektrode (7) versetzt liegenden Schlitzen (17) vorgesehen ist.
11. Coronaelektroden-Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (17) vom freien Ende der Montagestege (15), ausgehend in einer Teilhöhe der Montagestege (15) , vorzugsweise über die gesamte Steghöhe in dieser eingebracht sind.
12. Coronaelektroden-Anordnung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (17) parallel zueinander ausgerichtet sind.
13. Coronaelektroden-Anordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (17) in Lochausnehmungen (19) enden, vorzugsweise mit konkaver Formgebung auslaufen.
14. Coronaelektroden-Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Seitenwänden oder Montagestegen (15) vorgesehenen Löcher (13') oder Schlitze (17) mittels einer Abdeckung, insbesondere einer Folien- oder Metallfolienabdeckung, dicht verschlossen sind.
15. Coronaelektroden-Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in den beiden seitlichen Montagestegen (15) eine Vielzahl von in Längsrichtung der Coronaelektrode (7) versetzt liegenden Materialschwächungen (17') vorgesehen sind.
16. Coronaelektroden-Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialschwächungen (17') vom freien Ende der Montagestege (15) ausgehend in einer Teilhöhe der Montagestege (15) , vorzugsweise über die gesamte Steghöhe in dieser eingebracht sind.
17. Coronaelektroden-Anordnung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die MaterialSchwächungen (17') nach Art von parallel zueinander ausgerichteten Nuten oder Materialvertiefungen mit geringerer Dicke verglichen mit der angrenzenden Materialdicke verlaufen.
18. Coronaelektroden-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden seitlichen Montagestegen (15) der Coronaelektrode (7) zu deren Entladungsabschnitt (11) nach außen versetzt liegend ein Stützprofil (23) verläuft und mit den Montagestegen (15) verbunden ist.
19. Coronaelektroden-Anordnung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützprofil (23) aus einem Hohlprofil (23') besteht.
20. Coronaelektroden-Anordnung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützprofil (23), ins- besondere das Hohlprofil (23') aus einem Metallteil, insbesondere Edelstahl besteht.
21. Coronaelektroden-Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß am freien Ende der Montagestege (15) aufeinanderzuweisende Abwinklungen (27) vorgesehen sind.
22. Coronaelektroden-Anordnung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwinklungen (27) mit dem Stütz- profil (23) fest verbunden sind.
23. Coronaelektroden-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Coronaelektrode
(7) bezogen auf deren Länge nur in einer Teillänge, vor- zugsweise nur in einem punktförmigen Abschnitt mit dem Stützprofil (23) fest verbunden ist.
24. Coronaelektroden-Anordnung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der Coronaelektrode (7) gegenüberliegend zum Entladungsabschnitt (11) mit dem Stützprofil (23) längs einer Führungseinrichtung verbunden ist, wodurch zumindest eine abschnittsweise Relativbewegung des Materials der Coronaelektrode (7) gegenüber dem Stützprofil (23) und/oder der Führungseinrichtung möglich ist .
25. Coronaelektroden-Anordnung nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Stützblech (23) bevor- zugt an dessen gegenüberliegenden Längsseiten jeweils ein Führungselement (31) unter Ausbildung eines Aufnahme- Schlitzes (33) am Stützprofil (23) befestigt oder ausgebildet ist, wobei der jeweilige Montagesteg (15), insbesondere eine dort ausgebildete Abwinklung (27) , in den Aufnahmeschlitz (33) eingreift und darüber die Coronaelektrode (11) zumindest in einer Teillänge geringfügig beweglich gehalten ist.
26. Coronaelektroden-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnseiten der
Coronaelektrode (7) abgeschlossen sind.
27. Coronaelektroden-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die seitlichen Mon- tagestege (15) dicht sind.
28. Coronaelektroden-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß durch die im Entladungsabschnitt (11) vorgesehene Vielzahl von Löchern (13) ein Behandlungsgas, insbesondere Stickstoff, durchströmt.
29. Coronaelektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Coronaelektrode (7) allein oder mit einer oder mehrerer Coronaelektroden (7) in einem Abdeckgehäuse (41) untergebracht ist, worüber über zumindest eine Zuführleitung (47) ein Behandlungsgas in den jeweiligen Innenraum der Coronaelektrode (7) zuführbar ist, und wobei das über die Löcher (13) im Entladungs- abschnitt (11) durchströmende und im Abdeckgehäuseinnen- raum (53) sich ansammelnde Behandlungsgas über eine Abführ- oder Absaugleitung (51) aus dem Abdeckgehäusein- nenraum (53) entfernbar ist.
30. Coronaelektrode nach einem der Ansprüche 18 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die zumindest eine einer Coronaelektrode (7) zugeordnete Zuführleitung (47) in den Innenraum einer Coronaelektrode (7) , vorzugsweise in den von dem Stützprofil (23) begrenzten Raum mündet.
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