JP6542751B2 - コロナ処理のためのユニットおよび方法 - Google Patents

Description

本発明は、入口側と出口側を伴うコロナ処理ユニットを含むコロナ処理装置において、ユニットが１つ以上のセットの横断方向の電極を含み、各セット内の少なくとも１本の電極が高電圧源に接続され、少なくとも１本の第２の電極がアースに対し電気的に接続されており、アースに接続された第２の電極が回転可能なローラーを含んでいるコロナ処理装置に関する。本発明はさらに、コロナ処理装置の使用に関する。

一部のタイプのポリマーのウェブ材料上あるいはコーティングまたは少なくともポリマー材料の一構成部分を伴う材料上では、これらの材料ウェブに対しコロナ処理を実施することが一般に公知である。このような機械は、典型的に、１つ以上の作業を実施する一定数のローラーを用いて適応されている。これらの作業の１つはコロナ処理であり得、その場合、ウェブ材料は、アースに対し電気的に接続されるローラー上を通過させられ、ウェブ材料のもう一方の側でローラーの近くには、高電圧源に接続された電極、例えばセラミック電極が配置されている。電極とローラーの間に電気アークの形でコロナが生成され、この中をウェブ材料が通過させられて実際のコロナ処理に付される。コロナ処理は、ウェブ材料の表面の酸化をひき起こし、材料上で表面張力を適応させて吸収および／または接着能力の増大を達成するように実施される。

例えば、押出し加工またはそれに類する加工によってプラスチックフィルムを製造する場合、巻取り前にウェブ材料のコロナ処理が高頻度で実施される。同様に、材料ウェブ上への印刷またはラッカー塗布に関連して印刷機を使用する場合、コロナ処理を使用することが多く、これにより、際立って優れた接着力に起因して印刷および／またはラッカー塗布の質が著しく改善される。

コロナ処理を適用する場合、材料を、アース接続されたローラーと高電圧に接続された電極との間で移動させるが、典型的にこのローラーと電極は典型的には約１〜３ｍｍの１つの狭い間隙を共に形成し、その離隔距離は明らかに、少なくともコロナ処理される物体の厚みよりもわずかに大きいものである。

コロナ処理プロセスによって、記載した通り電気アーク（エネルギーの放出）が発生し、エネルギーの放出により酸素が材料の表面と反応させられ、副産物としてオゾンが生成されるため、コロナ処理に関しては排気が必要となる。さらに排気には、周囲環境から吸引された空気がコロナ電極を冷却する効果がある。コロナ電極は過度に高くない温度で最も良好に作動し、過度に高い温度では損傷を受ける可能性もある。その上、流動空気ひいては冷却効果は、コロナ処理のために取込まれる材料内における火災を防止するためのシステムの１つの能動的部分であり得る。

記載した通り、ウェブ材料に対してコロナ処理を実施することが一般に公知であるが、ウェブ状でなく例えばシート状の材料の場合、より手作業性の強い方法が適用される。これは例えば、静止電極と静止したアース接続部品との間に形成されるコロナ磁場の形をとることができる。コロナ処理には典型的に、材料を磁場の中および外に手作業で移動させ、その後でコロナ処理を必要とする後続する作業に付すことが求められる。

したがって、これまで前記静止電極上で排気することにより実施されてきた排気に由来する空気流によって材料が影響を受けることになることから、特にコロナ処理設備からの排気は困難であるように思われたため、今までのところ、シート状材料のコロナ処理のための自動化された方法が示されたことは全くない。

本発明の目的は、材料がコロナ処理装置を通って機械的に移動できる状態で同時に優れたコロナ処理ならびに１つ以上のコロナ電極の充分な排気および冷却が達成される、印刷および／またはラッカー塗布に関連してコロナ処理を実施することのできる解決法を示すことにある。

導入部の中で記載した通り、かつ請求項１の前提部分中に示されている通り、本発明は、入口側と出口側を伴うコロナ処理ユニットを含むコロナ処理装置において、ユニットが１つ以上のセットの横断方向の電極を含み、各セット内の少なくとも１本の電極が高電圧源に接続され、少なくとも１本の第２の電極がアースに対し電気的に接続されており、アースに接続された第２の電極が回転可能なローラーを含んでいるコロナ処理装置に関する。

コロナ処理装置の新しい特徴は、装置がシート状材料のコロナ処理用に適応され、かつ横断方向と長手方向を伴う少なくとも１つの搬送テーブルを含む貫流装置であり、少なくとも１つの搬送テーブルには、機械的コンベヤ手段、例えば一連の回転可能な横断方向のローラー、コンベアベルトまたは他の形の搬送手段が含まれ、これらの機械的搬送手段がコロナ処理ユニットとの関係において少なくとも１つの入口側および／または出口側に配置され、コロナ処理ユニットには、外周から第１の電極の最も近い表面まで例えば０．５〜１５ｍｍの離隔距離を伴って配置されアースに対し電気的に接続された少なくとも１本の横断方向のローラーが含まれており、装置が、第１の電極と横断方向のローラーの間にコロナを形成するように適応されており、少なくとも１本の横断方向のローラー上の外面が、実質的に機械的搬送手段の表面と同じレベルに配置されていることにある。

このような解決法により、材料を保持しそれを内部で牽引することなく、材料シートを内部で搬送しコロナ処理することのできる装置が達成される。こうして、材料はベース、例えばコンベヤベルト上に載り、これによりコロナ処理装置内を移動させられる。コロナ放電は、高電圧源に接続された第１の電極とアースに接続された第２の電極との間に発生する。第１の電極は有利には静止しセラミックコーティングを伴っていてよく、一方、ローラーの形態をとり得る第２の電極はこのときその長手方向軸を中心にして回転可能である。記載した通り、電極の間には、有利には例えば４ｍｍ、３ｍｍ、２．５ｍｍ、２ｍｍ、１．８ｍｍ、１．６ｍｍ、１．４ｍｍあるいはさらに小さいおおよそのサイズを有し得る間隙が存在する。間隙のサイズは、それぞれの電極の具体的設計、高電圧の電圧およびアンペア数に、そして場合によっては複数の他のパラメータにしたがって適応される。

コロナ処理装置の一実施形態においては、連続して１つ、２つ、３つまたはそれ以上のセットの電極が配置されて、コロナ処理すべきシートがこれらのセットの電極全ての間を通過するようになっていてよく、こうしてコロナ処理の質に影響を及ぼすことなく、材料の搬送速度を上昇させることができると同時にコロナ処理のさらに均等な分布が達成されることになる。

本発明に係るコロナ処理装置は有利には、２本、３本またはそれ以上の横断方向の電極を伴う交換可能なカセットを含んでいてよく、ここで電極の各々は高電圧に接続されている。このようなカセットは、例えば、カセットが原則的に装置自体内への出し入れ可能な引出しとして作用するような形で、装置上の他の手段／レールと相互作用するレールシステムの形をした手段を伴って適応され得る。これによって、点検またはその他の理由で１本以上の電極を交換することが容易になる。このようなカセットは、前記高電圧への接続のための結合手段を含むことができる。これによって、カセットを意図された位置に配置するだけで接続が創出されることから、カセット内のそれぞれの電極を非常に単純かつ迅速な形で高電圧に結合し接続することができる。例えば、レールシステム内のカセットの最後の１０ｍｍの移動などにより接続／遮断される電気プラグ／ソケットの形をした結合手段が存在してよい。

本発明に係るコロナ処理装置の一変形形態において、装置は、第１の横断方向の電極の各々について、横断方向のアースに接続された電極／ローラーを含んでいてよい。これにより、コロナの十二分の展延、ひいては処理の良好な成果が達成される。

本発明の一変形形態においては、例えば１つのカセットにつき３本の静止電極が並行して配置されていてよく、１本の静止電極につき１本のアルミニウムローラー／電極が配置されていてよい。１つ、２つまたは４つ以上のセットの電極を伴う他の変形形態も可能である。

本発明に係るコロナ処理装置は、１つの実施形態において、アースに対し電気的に接続されている横断方向の電極／ローラーのうちの１本以上の周りに配置された少なくとも１つのサクションボックスを含み、サクションボックスにはサクションデバイスを接続するための接続手段が含まれている。このようにして、搬送されるシートの下方で排気が確立される。材料がローラーに対して密に置かれウェブ材料用に使用される先行技術の装置においては、吸引が上方から行なわれる。これにより空気は材料の上方で吸引され、これはしっかり固定された材料でのみ可能である。シート状である材料の保持が全く行なわれない当該状況においては、こうしてシートはテーブルから離れるようにそして電極に対抗して上へと吸引されることになる。この問題は空気流を逆転させていわば吸引が材料の上方ではなく下方で実施されるようにすることで解決される。

前述のものとは異なり反対の方向に吸引が実施されるような形でサクションプロセスを逆転させることによって、ここでは電極として作用する回転するローラーで構成されているベースに対して、緩んだシートがある意味で固定されており、それと同時に静止電極ならびに可動電極が冷却され、コロナ処理に関連して形成されたオゾンが安全に排気される、極めて完全な状況が達成される。

したがって、ローラーの下方に一種のサクションボックスが確立され、このボックスは、ローラーに沿った間隙の中でのみまたは実質的にその中で吸引が発生するような形で、実質的にローラーの下方に密に取付けられる。材料シートがこのような間隙を覆った時点で、シートの下に真空が構築され、シートは所望の位置にしっかり保持されることになる。しかしながら、過度に強い真空が材料を係留する原因となることは明白であり、当然これは意図されるところではなく、このため、適用される吸引は、実際の条件に合わせて調整される。

本発明に係るコロナ処理装置は、２本以上の横断方向のローラーを含んでいてよく、横断方向のローラーの一方または両方の側に支持表面が配置され、１本または２本のローラーと支持表面の間には、吸引された空気が通過するための狭い間隙が形成されている。このような支持面を配置することにより、この支持面は、一部の場合に２本のローラーの間または１本のローラーの前後でシートが載るベースを単純に形成することから、搬送されるシートが２本のローラーの間で下方に吸引される可能性がなくなるという利点が達成される。２本以上のローラーの間のこのような支持面のうちの１つ以上により、２本の隣接するローラー間に所与の離隔距離を有することが可能であり、こうして、排気用のスロットが形成されると同時に、コロナの最適な分布を達成できる。このような支持表面はさらに、アースに接続することができ、これらの支持面全体にわたり配置された他の電極と相互作用する電極として使用されてよい。

本発明に係るコロナ処理装置の一変形形態において、装置は、第１の電極（静止電極）の周りに覆い物を含んでいてよく、覆い物には、空気吸入用の１つ以上の開口が配置されている。これらの開口を介して、前述のローラーの下方で実施される吸引に起因して、空気が（間接的に）吸引される。このような開口の配置およびサイズは有利には、空気が電極を通って有利な形で誘導されこれにより電極の最適化された冷却が達成されるように選択可能である。このような覆い物の一変形形態においては、実質的に覆い物の下方に配置された１本または複数の電極に沿って延在する１つ以上の開口が配置されていてよい。１つまたは複数の開口は、１つ以上の開口のサイズを調節するための手段を伴って配置され得る。これらの調節手段は、その最も単純な形態において、多少の差こそあれ開放されてより大きいまたは小さい部域を自由に使用して空気を電極の冷却プロセスに供給しコロナ処理中に生成されたオゾンを運び去ることができる摺動式ダンパーの一形態であり得る。

本発明に係るコロナ処理装置はさらに、第１の電極の周りに覆い物を含んでいてよく、覆い物の内部には、１つ以上のガイドプレート／間仕切りが配置されている。覆い物内部のこれらのガイドプレート／間仕切りは、吸引された空気を例えば一部の電極の方向に誘導して、冷却および空気流全般を制御できるようにする。１つ以上のガイドプレートを、異なる位置ひいては異なる効果を可能にする調整手段を伴って配置することができる。

本発明に係るコロナ処理装置は有利には、材料／シートの通過を検出するように適応された１つ以上のセンサーを含んでいてよく、１つまたは複数のセンサーは、第１の電極向けの高電圧遮断用制御手段に接続されている。１つ以上のこのようなセンサーにより、１本以上の電極にエネルギーが供給される時間を最適化して、エネルギーを節約することが可能である。それと同時に、原則的にコロナ処理を実施する上で望ましくない副産物であるオゾンが全く生成されないという大きな利点が達成される。このようなセンサーは、例えばシート状材料の形をした製品が搬送されているか否かを検出する動作センサーであり得る。所与の時間内にいかなる製品も検出されない場合、電極に対する高電圧の遮断を実施するか、あるいは他の方法でコロナ処理プロセスを中止することができる。同様に、装置内で材料を前進させる搬送手段のオフ切換えを行うこともできる。

材料が装置内に搬送されているのに装置から外に出てこない場合にユニットをオフ切換えするようにセンサーを適応させることも同様に可能である。これが発生した場合、これは、コロナ処理ユニット自体の内部における材料の蓄積を意味し、火災の危険性を暗示する可能性がある。

このようなセンサーのどの１つ以上が制御および遮断にどれほど適応されているかとは無関係に、それは周囲環境に対するオゾンの放出を削減するためのエネルギーを節約し、過熱および場合によっては火災を発生させないことを保証する目的で実施される。

本発明に係るコロナ処理装置の一実施形態において、装置は、第１の電極と第２の電極／横断方向のローラーとの間の距離を調整するための調整手段を含んでいてよい。静止電極とその下にあるローラーとの間の距離を調整するためには、距離は処理すべき具体的品目に適応されることから、異なる厚みを有する製品／材料／シートに対し最適なコロナ処理を実施するように装置を適応させることが可能である。距離は、例えばネジ山を伴う１つ以上のスピンドルに作用することで手作業で調整可能であり、この作業は、１つ以上の電気アクチュエータを操作することによって自動式に行なうこともできる。

本発明はさらに、コロナ処理が、シート状材料、例えば、インクおよび／またはラッカーが塗布されたまたは塗布される予定のシートに対して実施され、シート状材料が入口側から出口側に向かって機械的に搬送され、その間に、高電圧に接続された１本以上の電極と１本以上のアース接続された横断方向の電極／ローラーの間を通過する、上述の本発明に係るコロナ処理装置の使用をも含んでいる。品目の連続的コロナ処理のための先行技術の方法と比べて、この使用は、別個のシート状の材料の処理であり、したがって例えば２本のローラー間を長いウェブ状で搬送されるウェブ形材料の処理ではないという点で異なっている。

本発明に特有の特徴は、材料の下方の位置からだけでなく材料が搬送されている表面の下方の位置からの吸引にある。以前に公知であった全てのコロナ処理設備において、材料上の吸引は、吸い取られた空気が材料の直上で吸い込まれる空気により置換されるような形で行なわれる。本発明によると、空気は電極上で吸引され、電極を通って、コロナ処理されるそれぞれの製品の間を下方に導かれ、次に排気される。これにより、吸引は、ベース上に製品を固定し保持するために使用される。

以下では、本発明について、図面を参考にしながら説明する。

コロナ処理ユニットを示す。 コロナ処理ユニットの断面を示す。 コロナ処理ユニット内の電極および搬送手段の詳細を示す。

図面の説明中、同一のまたは対応する要素には異なる図中でも同じ呼称が与えられている。したがって、各個の図／実施形態に関連して全ての詳細の説明が必ずしも提供されるわけではなく、全ての図中で全ての要素に必ずしも呼称が付されているわけでもない。

図１には、入口側２と出口側３を含むコロナ処理ユニット１が見られる。コロナ処理すべき材料は、コンベヤテーブル４を介して入口側２からコロナ処理ユニット１の中央部分の中に搬送され、出口側３で出る。コロナ処理ユニット１の中央部分はここでは、各々１つのハンドル７を有する２つのカセット６が内部に配置されている覆い物５を伴い、かつさらにサクションボックス８を含んでいるように見える。これらの部分については、以下でさらに詳述する。したがって、コロナ処理ユニット１は、図示された変形形態では、例えば印刷、ラッカー塗布、乾燥などのための機械および他の機器に連続して、またはそれらの前に容易に配置可能である組立て済みのユニットである。

図２は、図１にも示されている通りのコロナ処理ユニット１を示すが、ここでは縦断面図であり、したがってコロナ処理ユニット１の断面を示している。この図には、同様に、搬送テーブル４の上に覆い物５がそして搬送テーブル４の下にサクションボックス８がある状態で、コロナ処理ユニット１の中央部分の各々の側に入口側２および出口側３も見える。言及した搬送テーブル４の上に、ここでは２枚の材料シート９が見え、これらのシートは搬送テーブル４を介して、６本ある横断方向の第１の電極１０の下を、ひいてはここではローラーの形をしている６本ある横断方向の第２の電極の上を、通過させられる。これらのローラーは、材料が搬送テーブルの入口側２および／または出口側３と直接的に接触しているか否かに関わらず材料９が同様に前進させられるような形で、図示されていない駆動手段に接続されている。横断方向の第１の電極１０と横断方向の第２の電極１１のセットの間には、コロナ放電１２を象徴するジグザク線が見える。

覆い物５は、各々空気の吸入のための開口１５が具備された２つの横断方向のチャンバー１４に覆い物５を分割する間仕切り１３を内部に有する。図示されていない調節手段が具体的なニーズに応じて調整可能であることから、これらの開口１５のサイズ／面積は調整可能である。横断方向の第１の電極１０は、３本の電極１０を有する群の形に配置され、ここで、このような電極１０群は、図１に示されているカセット６内に配置される。ハンドル７を用いて、このようなカセット６を、点検、メンテナンスまたは交換に関連して覆い物５内のその座面から外に引出すことができる。それと同時に、カセット６および覆い物５は、カセット６を下方にある電極／ローラー１１の上方の異なる高さのところに配置できるような形で、配置されてよい。間仕切り１３は、覆い物を通りそれぞれの電極１０の周りの、そしてさらにコロナ処理ユニット１の下部部分を取り囲むサクションボックス８内への空気流１６のチェックおよび制御を容易にする目的にも役立つ。６本のローラー１１は、サクションボックス８内に見え、各ローラー１１はそれぞれの電極１０と相互作用する。さらに、サクションボックス８内には、図示されていない排気デバイスへの接続のための接続手段１７が見られる。サクションボックス８の底面で吸引することにより、電極１０とローラー１１の間に均一の空気流１６が達成され、こうして、これらの部分の均一な冷却が達成される。

最後に、図３は、コロナ処理ユニット１１の詳細を示し、ここには、出口側３向って進行中の材料シート９と第１および第２の横断方向の電極１０、１１の４つのセットが完全にまたは部分的に示されている。それぞれの電極１０、１１の間には、コロナ放電１２が見られ、電極１０、１１間の空気流１６は矢印により表わされている。２つの隣接する電極／ローラー１１の間には、材料シート９が２本のローラー１１間で下方に吸引されることなくローラー１１上を通過できるような形に適応された支持表面１８が見られる。支持表面１８とローラー１１の間には、非常に小さい間隙１９が存在する。この間隙１９は、空気がローラーの近くを通って吸い出され、こうして、ローラー１１がいわば、電極１０、１１間ひいては材料９上でコロナ放電１２により形成されるオゾンと混合された最適化された量の空気によって掃引されるにつれて、最適な熱の除去が達成されることを保証している。支持表面１８の下には、空気流１６の制御を補助すると共に言及した支持表面１８を強化補助する一種の分離および担持用表面２０が配置されている。

Claims (8)

1. 入口側（２）と出口側（３）を伴うコロナ処理ユニット（１）を含むコロナ処理装置であって、該コロナ処理ユニット（１）が１つ以上のセットの横断方向の第１及び第２の電極（１０、１１）を含み、各セット内の少なくとも１本の第１の電極（１０）が高電圧源に接続され、少なくとも１本の第２の電極（１１）がアースに対し電気的に接続されており、該アースに接続された前記第２の電極（１１）が回転可能なローラーを含んでいる装置において、
   前記コロナ処理装置が、横断方向と長手方向を伴う少なくとも１つの搬送テーブル（４）を含む貫流装置であり、少なくとも１つの前記搬送テーブル（４）には機械的搬送手段が含まれ、該機械的搬送手段が前記コロナ処理ユニット（１）との関係において少なくとも１つの入口側（２）及び／又は出口側（３）に配置され、
   前記第２の電極（１１）は、前記第１の電極に対して離隔距離を伴って配置され、
   前記コロナ処理装置は、前記第１の電極（１０）と前記第２の電極（１１）である横断方向のローラーとの間にコロナ（１２）を形成するように適応されており、前記第２の電極（１１）である少なくとも１本の横断方向のローラー上の外面が、実質的に前記機械的搬送手段の表面と同じレベルに配置され、
   前記コロナ処理装置は２本以上の横断方向の前記第２の電極（１１）を含み、
   前記コロナ処理装置はシート状材料（９）のコロナ処理用に適応される貫流装置であり、前記コロナ処理装置はアースに対し電気的に接続されている横断方向の第２の電極（１１）のうちの１本以上の周りに配置された少なくとも１つのサクションボックス（８）を含み、該サクションボックス（８）にはサクションデバイスを接続するための接続手段（１７）を含み、
   前記入口側（２）及び出口側（３）は前記コロナ処理ユニット（１）の中央部分の各側に配置され、該コロナ処理ユニット（１）は、前記搬送テーブル（４）の上に覆い物（５）を有すると共に、前記搬送テーブル（４）の下に前記サクションボックス（８）を有し、
   前記第２の電極（１１）である横断方向のローラーの一方又は両方の側に支持表面（１８）が配置され、前記第２の電極（１１）である１本又は２本の横断方向のローラーと支持表面（１８）の間には、吸引された空気（１６）が通過するための間隙（１９）が形成されていることを特徴とするコロナ処理装置。
2. ２本、３本又はそれ以上の横断方向の第１の電極（１０）を伴う交換可能なカセット（６）を含み、前記第１の電極（１０）の各々が高電圧に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のコロナ処理装置。
3. 横断方向の前記第１の電極（１０）の各々について、アースに接続された第２の電極（１１）である横断方向のローラーを含んでいることを特徴とする請求項１及び２の何れかに記載のコロナ処理装置。
4. 前記第１の電極（１０）の周りに覆い物（５）を含んでおり、該覆い物（５）には空気の吸入用の１つ以上の開口（１５）が配置されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のコロナ処理装置。
5. 前記第１の電極（１０）の周りに覆い物（５）を含んでおり、該覆い物（５）の内部には１つ以上のガイドプレート／間仕切り（１３）が配置されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載のコロナ処理装置。
6. シート状材料（９）の通過を検出するように適応された１つ以上のセンサーを含んでおり、１つ又は複数のセンサーが、前記第１の電極（１０）の高電圧遮断用制御手段に接続されていることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載のコロナ処理装置。
7. 前記第１の電極（１０）と前記第２の電極（１１）である横断方向のローラーとの間の距離を調整するための調整手段を含んでいることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載のコロナ処理装置。
8. 前記コロナ処理が前記シート状材料（９）に対して実施され、前記シート状材料（９）が前記入口側（２）から前記出口側（３）に向かって機械的に搬送され、その間に、高電圧に接続された１本以上の前記第１の電極（１０）とアース接続された前記第２の電極（１１）である１本以上の横断方向のローラーとの間を通過することを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載のコロナ処理装置の使用。

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