EP1746696A1

EP1746696A1 - Walzenförmige Gegenelektrode eines Koronaelektrodensystems zur Koronabehandlung von bahnförmigen Materialien von geringer Stärke, insbesondere Folien

Info

Publication number: EP1746696A1
Application number: EP05015936A
Authority: EP
Inventors: Eckhard Dipl. - Phys. Prinz; Frank Dr. rer. nat. Förster
Original assignee: Softal Elektronik GmbH; Softal Electronic Erik Blumenfeld GmbH and Co KG
Current assignee: Softal Elektronik GmbH; Softal Electronic Erik Blumenfeld GmbH and Co KG
Priority date: 2005-07-22
Filing date: 2005-07-22
Publication date: 2007-01-24

Abstract

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Korona-Elektrodensystem dahingehend zu verbessern, dass bahnförmiges Material ohne Faltenwurf auf einer walzenförmigen Gegenelektrode des Systems koronabehandelt werden kann. Insbesondere soll eine in diesem Sinne verbesserte, walzenförmige Gegenelektrode angegeben werden. Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung vorgeschlagen eine walzenförmige Gegenelektrode eines Koronaelektrodensystems zur Koronabehandlung von bahnförmigen Materialien von geringer Stärke, insbesondere Folien, die sich dadurch auszeichnet, dass sie an ihren äußeren Enden (5, 6) einen größeren Durchmesser (B) aufweist als in einem mittleren Abschnitt (3).

Ferner wird ein mit einer solchen Gegenelektrode (1) gebildetes Korona-Elektrodensystem angegeben.

Description

Die Erfindung betrifft eine walzenförmige Gegenelektrode eines Koronaelektrodensystems zur Koronabehandlung von bahnförmigen Materialien von geringer Stärke, insbesondere Folien. Sie betrifft ferner ein eine solche walzenförmige Gegenelektrode enthaltendes Koronaelektrodensystem.
Es ist bekannt und eine gängige Maßnahme, bahnförmige Materialien von geringer Stärke, insbesondere Folien, in Korona-Behandlungsanlagen mit einer Koronaentladung zu behandeln, um die Eigenschaften der Oberfläche dieser Materialien gezielt zu beeinflussen bzw. zu verändern. Dies geschieht häufig in kontinuierlich arbeitenden Korona-Anlagen. Dabei wird das zu behandelnde Bahnmaterial von einer Rolle abgewickelt und durch ein Koronaelektrodensystem transportiert, um anschließend entweder auf eine weitere Rolle aufgewickelt oder unmittelbar einer weiteren Behandlung zugeführt zu werden. Das Korona-Elektrodensystem besteht dabei aus wenigstens einer Hochspannungselektrode und einer der Hochspannungselektrode gegenüberliegend angeordneten Gegenelektrode in Form einer Walze. Über diese Gegenelektrode wird das Bahnmaterial geführt. Durch eine zwischen der Hochspannungselektrode und der Gegenelektrode wirkende Hochspannung wird im Bereich des Korona-Elektrodensystems ein Plasma gezündet, mit dem die Oberfläche des Bahnmaterials gezielt beeinflusst wird, um beispielsweise die Hafteigenschaften für später aufzubringende Beschichtungen wie Farben, Kleber oder dgl. zu verbessern.
Bei bekannten Elektrodensystemen sind die walzenförmigen Gegenelektroden zylindrisch ausgebildet, d.h. sie haben über ihre gesamte Länge einen gleich bleibenden Durchmesser.
Ein Problem in derartigen Korona-Anlagen besteht häufig darin, dass aufgrund der im Bereich der Koronaentladung auf das Bahnmaterial wirkenden thermischen Belastung und der damit einhergehenden Materialausdehnungen sich feine, in der Regel in Längsrichtung des Bahnmaterials verlaufende Falten bzw. Verwerfungen bilden. Im Bereich dieser Falten bzw. Verwerfungen liegt das Bahnmaterial nicht mehr exakt auf der Oberfläche der walzenförmigen Gegenelektrode auf, es bildet sich zwischen dem Bahnmaterial und der Oberfläche der walzenförmigen Gegenelektrode ein kleiner Luftspalt. In diesem Luftspalt kommt es durch das Zusammenwirken der Hochspannungselektrode und der Gegenelektrode regelmäßig zur Zündung eines Plasmas, so dass die Oberfläche des Bahnmaterials auch auf der der eigentlich zu behandelnden Vorderseite gegenüberliegenden Rückseite koronabehandelt wird. Eine solche, ungewollte und unkontrollierte Oberflächenveränderung des Bahnmaterials ist in vielen Fällen allerdings ungewünscht, da in nachgeschalteten Behandlungsprozessen beispielsweise auch an diesen Stellen eine aufgebrachte Beschichtung haften bleibt, was ungewollt, oft sogar nicht erwünscht ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Korona-Elektrodensystem dahingehend zu verbessern, dass bahnförmiges Material ohne Faltenwurf auf einer walzenförmigen Gegenelektrode des Systems koronabehandelt werden kann. Insbesondere soll eine in diesem Sinne verbesserte, walzenförmige Gegenelektrode angegeben werden.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich der walzenförmigen Gegenelektrode mit einer solchen nach den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Hinsichtlich des Koronaelektrodensystem ist eine Lösung dieser Aufgabe durch die Merkmale des Anspruches 6 gekennzeichnet.
Vorteilhafte Weiterbildungen der walzenförmigen Gegenelektrode gemäß dieser Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 5 angegeben.
Erfindungsgemäß ist die walzenförmige Gegenelektrode nicht mehr zylindrisch mit einem durchgehend gleichen Durchmesser gebildet, sondern weist an ihren äußeren Enden einen größeren Durchmesser auf als in einem mittleren Abschnitt. Bevorzugt ist sie ausgehend von ihren äußeren Enden zumindest über jeweils einen Abschnitt ihrer Länge konisch sich verjüngend oder konkav gebildet (Anspruch 2). Materialbahnen aus flexiblen Material, insbesondere Folien, werden beim Überlaufen einer solchermaßen gebildeten Walze mit einer entlang der Länge der Walze verlaufenden, also entlang der Breite der Materialbahn zeigenden Kraft beaufschlagt, die die Materialbahn "auseinander zieht". Dadurch legt sich die Materialbahn mit ihrer Oberfläche an die Oberfläche der walzenförmigen Elektrode an, ohne dort Falten oder Verwerfungen zu bilden, auch dann, wenn es zu einer thermischen Beanspruchung durch die gezündete Korona-Entladung kommt. Somit kann sicher verhindert werden, dass eine unerwünschte Behandlung auf der Rückseite der Materialbahn durch eine im Bereich einer Falte oder Verwerfung der Materialbahn zwischen der Gegenelektrode und der Rückseite der Materialbahn gezündete Korona-Entladung erfolgt.
Bevorzugt wird eine gemäß den Merkmalen des Anspruches 3 gebildete Gegenelektrode. Eine solche ist nur in den Bereichen ihrer äußeren Enden konisch sich verjüngend bzw. konkav geformt, wohingegen sie in einem mittleren Abschnitt einen zylinderförmigen Abschnitt mit gleich bleibendem Durchmesser aufweist. Die in Anspruch 3 angegebene, prozentuale Aufteilung hat sich als besonders wirksam erwiesen, um die Materialbahn über die gesamt Länge der walzenförmigen Gegenelektrode auch unter dem thermischen Einfluss der Korona-Entladung an der Oberfläche der Gegenelektrode anliegend zu halten.
Die walzenförmige Gegenelektrode ist bevorzugt gemäß den Merkmalen des Anspruches 4 aufgebaut, noch weiter bevorzugt symmetrisch zu einer Mittelebene der Walze.
Ferner werden die in Anspruch 5 angegebenen Verhältnisse des kleinsten Durchmessers der walzenförmigen Gegenelektrode zu dem größten Durchmesser der walzenförmigen Gegenelektrode bevorzugt. Die dort angegebene, lediglich geringe Durchmesseränderung der walzenförmigen Gegenelektrode stellt sicher, dass die über die Gegenelektrode laufende Materialbahn nicht etwa "durchhängt" und somit zumindest in einigen Teilen von der Oberfläche der walzenförmigen Gegenelektrode gelöst ist. Diese kleine Durchmesseränderung genügt allerdings auch, um den "Straffungseffekt" der Materialbahn zu bewirken.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der beigefügten Figur. Dabei zeigt:

Fig. 1: schematisch eine erfindungsgemäße, walzenförmige Gegenelektrode, wobei die konisch sich verjüngenden Bereiche an den Enden der walzenförmigen Gegenelektrode stark überzeichnet dargestellt sind.

In der einzigen Figur 1 ist schematisch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen, walzenförmigen Gegenelektrode 1 gezeigt. Diese Gegenelektrode 1 lässt sich in drei Abschnitte unterteilen, einen ersten äußeren Abschnitt 2, einen mittleren Abschnitt 3 sowie einen dem ersten äußeren Abschnitt zwei gegenüberliegenden, zweiten äußeren Abschnitt 4. Die beiden äußeren Abschnitte 2 und 4 grenzen jeweils an ein axiales Ende 5 bzw. 6 der walzenförmigen Gegenelektrode 1 an.
In der Figur 1 ist gut zu erkennen ist, dass die walzenförmige Gegenelektrode an ihren axialen Enden 5 und 6 jeweils einen größeren Durchmesser B aufweist als im mittleren Abschnitt 3, in dem sie den Durchmesser A hat. Der mittlere Abschnitt 3 ist mit gleich bleibendem Durchmesser A zylindrisch gebildet. Die äußeren Abschnitte 2 und 4 sind jeweils ausgehend von dem axialen Ende 5 bzw. 6 konisch sich verjüngend gebildet, wobei sie sich von dem größeren Durchmesser B kontinuierlich auf den kleineren Durchmesser A verjüngen.
In dieser Figur ist der Unterschied zwischen den Durchmessern B und A stark überzeichnet dargestellt, um ihn überhaupt graphisch deutlich machen zu können. Tatsächlich betragen in diesem Ausführungsbeispiel der Durchmesser B 123,0 mm und der Durchmesser A 122,6 mm, so dass sich der Durchmesser um lediglich 0,4 mm reduziert bzw. um ungefähr 0,33%.
Die Längen der einzelnen Abschnitte 2, 3, 4 sind in der Figur 1 mit a, b, c bezeichnet. Dabei betragen die Längen a bzw. c der äußeren Abschnitte 2 bzw. 4 jeweils 25% der durch die Summen der Längen a, b und c gebildeten Gesamtlänge der walzenförmigen Gegenelektrode; die Länge b des mittleren Abschnittes 3 beläuft sich auf 50% der Gesamtlänge.
In der Fig. 1 ist ebenfalls zu erkennen, dass die walzenförmige Gegenelektrode 1 symmetrisch zu einer senkrecht auf der Mittelachse der Walze stehenden Mittelebene geformt ist.
In Versuchen, in denen in einem herkömmlichen Korona-Entladungssystem eine gebräuchliche, zylinderförmige, walzenförmige Gegenelektrode durch eine erfindungsgemäße Gegenelektrode ausgetauscht wurde, konnten bei ansonsten gleichen Entladungsbedingungen unerwünschte Korona-Behandlungen der rückseitigen Oberfläche einer Folienbahn zuverlässig verhindert werden.

Bezugszeichenliste

1: Walzenförmige Gegenelektrode
2: Abschnitt
3: Abschnitt
4: Abschnitt
5: Ende
6: Ende

a: Länge
b: Länge
c: Länge

A: Durchmesser
B: Durchmesser

Claims

Walzenförmige Gegenelektrode eines Koronaelektrodensystems zur Koronabehandlung von bahnförmigen Materialien von geringer Stärke, insbesondere Folien, dadurch gekennzeichnet, dass sie an ihren äußeren Enden (5, 6) einen größeren Durchmesser (B) aufweist als in einem mittleren Abschnitt (3).
Walzenförmige Gegenelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie ausgehend von ihren äußeren Enden (5, 6) zumindest über jeweils einen Abschnitt (2, 4) ihrer Länge konisch sich verjüngend oder konkav gebildet ist.
Walzenförmige Gegenelektrode nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie von ihren äußeren Enden (5, 6) her gesehen jeweils über einen Abschnitt (2, 3) von zwischen 20% und 30% ihrer Länge, vorzugsweise jeweils 25% ihrer Länge, sich in Richtung eines mittleren Abschnittes (3), welcher zylindrisch geformt ist, konisch sich verjüngend oder konkav gebildet ist, wobei der mittlere Abschnitt (3) 40% bis 60% der Länge, vorzugsweise 50% der Länge der walzenförmigen Gegenelektrode (1) ausmacht.
Walzenförmige Gegenelektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie an ihren äußeren Enden (5, 6) jeweils einen identischen Durchmesser (B) aufweist.
Walzenförmige Gegenelektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie in einem mittleren Abschnitt (3) des kleinsten Durchmessers (A) einen um zwischen 0,25% und 0,5% geringeren Durchmesser aufweist als an ihren äußersten Enden (5, 6), welche die Abschnitte des größten Durchmessers (B) bilden.
Koronaelektrodensystem zur vorzugsweise kontinuierlichen Koronabehandlung von bahnförmigen Materialien von geringer Stärke, insbesondere Folien, mit wenigstens einer Hochspannungselektrode und einer dieser gegenüberliegend angeordneten, walzenförmigen Gegenelektrode (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5.