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Einrichtung zum kontinuierlichen Besprühen von bandförmigem Folienmaterial,
insbesondere Kunststoff Durch Aufsprühen elektrischer Ladungen auf bestimmte Kunststoff-Folien
(beispielsweise Polyäthylen) kann bekanntlich
| eine Verbesserung der Haftfestigkeit aufgedruckter Farben er- |
| CD |
zielt werden. Die zur Erzeugung der Sprühentladung verwendeten Einrichtungen benutzen
Hochspannungswechselfelder genügender Feldstärke im ton-oder hochfrequenten Gebiet.
Die Wechselfelder können durch eine Plattenkondensatoranordnung oder ähnliche Vorrichtungen
erzeugt werden, an die eine Wechselspannung von einigen 10 000 Volt gelegt wird.
Die für die Erzielung des gewünschten Effektes erforderlichen Feldstärken liegen
im allgemeinen über der Durchschlagfeldstärke der Sprühstrecke, so dass man die
spannungsführenden Elektroden gegen den Sprühraum, durch den die Folie durchgezogen
wird mit einem isolierenden Medium abdeckt.
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Eine solche bekannte Anordnung ist schematisch in-Figur 1 dargestellt.
Die Platten 1 und 2 des Kondensators sind durch isolierende Lagen 3 und 4 gegen
den Sprühraum 5 abgedeckt, in dem . die Folie 6 läuft.
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Um eine gute Haftfestigkeit für aufgedruckte Farben zu erzielen, müssen
vor allem die elektrische Feldstärke und die Behandlungszeit richtig gewählt werden.
Es gibt für die einzelnen Kunststoffarten optimale Feldstärken in dem Sinne, dass
grössere Abweichungen von diesem zwecklos oder schädlich sind. Bei den optimalen
Feldstärken ist wiederum eine bestimmte Mindestzeit für das Besprühen erforderlich.
Die Gesamtlänge der Sprühstrecke ist also durch die gewünschte Bearbeitungsgeschwindigkeit
der Folie festgelegt. Für den technischen Einsatz sind Geschwindigkeiten von etwa
10 bis 100 m pro Minute vorgesehen. Bei einer Frequenz von 50 Hz ist eine Behandlungszeit
von etwa 1 Minute günstig, so dass die Sprühstrecke entsprechend 10 bis 100 m lang
wird.
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Bei derart langen Sprühstrecken ergeben sich erhebliche Schwierigkeiten
beim Transport der Folien. Infolge elektrostatischer Aufladung der Isolierplatten
und der Folien treten seitliche Anziehungskräfte auf, die bei ungenügender mechanischer
Zugspannung in der Fortbewegungsrichtung ein Ankleben der Folien auf den Isolierplatten
herbeiführen. Schon bei einer Sprühstreckenlänge von 1, 60 m bei einem Abstand der
Isolierplatten 3 und 4 von 1 cm und einer Breite von 4o cm ist eine Zugkraft von
3 bis 5 kg notwendig, um ein seitliches Ankleben zu verhindern. Ist ein solches
Ankleben erst einmal erfolgt, so kann je nach der aufliegenden Fläche die Haftreibung
so gross werden, dass die Foliezerreisst oder zumindest plastischen Verformungen
unterworfen wird.
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Man kann nun die gesamte Sprühstrecke in einzelne Abschnitte aufteilen
und die Folie über Umkehrrollen nacheinander durch die einzelnen Felder führen.
Man muss dabei aber bestrebt sein, die Anzahl der Umkehrrollen zur Verminderung
des mechanischen Aufwandes klein zu halten, und auch darauf achten, dass die Zugspannungsverteilung
über die gesamte Bearbeitungslänge möglichst konstant bleibt. Dies ist bei einer
grossen Zahl von Einzelstrekken sehr schwierig.
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Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben geschilderten Hindernisse
für das kontinuierliche Besprühen von bandförmigem Folienmaterial mit elektrischen
Ladungen in technischem Umfang zu beseitigen. Die Einrichtung nach der Neuerung
ist dadurch gekennzeichnet, dass zur Führung der Folie und Aufnahme der elektrostatischen
Anziehungskräfte Stützanordnungen (Netze, Gitter, Stäbe oder dergleichen) im Sprühraum
entlang der Folienbahn vorgesehen sind.
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Auf'den ersten Blick scheinen derartige Stützanordnungen die Funktionsfähigkeit
der Anlage in Frage zu stellen. Nähere Untersuchungen des Sprühvorganges bei einer
Anordnung nach Fig. 1 haben jedoch gezeigt, dass die effektive Leitfähigkeit des
ionisierten gasförmigen Mediums 5 bei den für den beabsichtigten Effekt notwendigen
Wechselspannungen an den Platten 1 und 2 so groß ist, dass im Medium die effektive
Feldstärke auf wenige kV/cm absinkt. Wie oszillographische Untersuchungen weiter
ergeben haben, setzt sich der Sprühvorgang auseinzelnen, sehr
rasch
aufeinanderfolgenden Entladungen zusammen. Aus den Stromamplituden der Entladungen
kann geschlossen werden, dass sie durch die Momentanwerte des Verschiebungsstromes
einer Anordnung nach Fig. 2 bei gleichen Momentanwerten der angelegten Spannung
begrenzt sind, d. h., dass die elektrische Felstärke im Medium 5 während der einzelnen
Entladungsübergänge praktisch gleich Null ist. In dieser Zeit entspricht also die
Kapazität der Anordnung nach Fig. 1 derjenigen der Anordnung nach Figur 2. Die effektive
Kapazität, die sich aus der Formel
ergibt, ist eine Funktion des Sprühstromes i f, der angeleg-
| ten Spannung eeff und der Frequenz und muss zwischen den Grenz- |
| werten liegen, die man für die Werte E = 1 und E =00 für die |
| Sprühstrecke ausrechnen kann. |
| In Fig. 3 ist für eine Ausführung der Neuerung schematisch
der |
Verlauf der Kapazität in Abhängigkeit von der Kondensatorspannung dargestellt. Für
kleine Spannungen entspricht die Kapazität dem für # = 1 berechneten Wert, während
bei 45 kV die Kapazität bereits bis auf 20 % an den füre=coerrechneten Wert herankommt.
Es ist daher gemäss der Neuerung möglich, isolierte metallische Netze, Gitter oder
Stäbe zu beiden Seiten der Folie innerhalb
der Sprühstrecke so anzuordnen,
dass die seitlichen Zugkräfte auf die Folie infolge der elektrostatischen Aufladung
abgefangen werden. Die Stützanordnungen werden in Äquipotentialflächen des Feldes
gesetzt. Da die Feldstärke im Sprühraum während des Sprühvorganges sehr klein ist,
tritt keine Feldverzerrung auf. Die metallischen Stützen nehmen bei der Berührung
mit der Folie das Potential der anliegenden Folienoberflächen an, so dass durch
Ausgleich der elektrischen Aufladungen die wegen der geringen Berührungsfläche schon
sehr kleine Haftreibung bis auf einen fast verschwindenden Wert herabgesetzt wird.
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Die Neuerung gestattet es, die freie Länge der Folien bzw. die Sprühstreckenlänge
beliebig zu vergrössern, ohne dass eine kritische seitliche Auslenkung der Folien
zu den Isolierplatten erfolgen kann. Die für den Folientransport notwendige Zugspannung,
sinkt gegenüber der bei den bekannten Vorrichtungen erforderlichen auf einen Bruchteil
und erreicht auch bei grossen Sprühstreckenlängen keine kritischen Werte.
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Zweckmässig werden die Stützanordnungen derart ausgebildet, dass längere
Stützflächen parallel zur Fortbewegungsrichtung vermieden werden. Dadurch wird eine
gleichmässige Behandlung der Folienoberfläche gewährleistet, da jedes Oberflächenelement
während der gleichen, gegenüber der Bearbeitungsdauer geringen Zeit gegen die Entladung
abgedeckt ist.
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Eine Ausführung der Neuerung ist schematisch in Fig. 4 dargestellt,
in die die Bezugszeichen aus Fig. 1 übernommen wurden. Die Stützen 7 bestehen im
Ausführungsbeispiel aus dünnen metallischen Stäben, die senkrecht zur Feldrichtung
und senkrecht zur Länge der Folienbahn isoliert voneinander angeordnet sind. Die
Stäbe können ausserhalb der Sprühstrecke an den Isolierplatten 4 und 3 befestigt
werden. Bei einer derartigen Ausbildung der Stützanordnung ist ohne weiteres eine
gleichmässige Behandlung der Folienoberfläche erzielbar. Bei Verwendung von Gittern
oder Netzen wird man vorteilhaft die einzelnen Gitterstäbe unter einem gewissen
Winkel zur Folienbahn anordnen, damit nicht schmale Bereiche der Folie dauernd gegen
die Entladung abgedeckt sind.
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In gewissen Fällen, wo die Haftreibung nur eine untergeordnete Rolle
spielt, ist es möglich, die Stützen auch aus mehr oder weniger isolierendem Material
auszubilden.
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Da durch die Stützanordnungen eine sichere Führung der Folie gewährleistet
ist, können mit Hilfe von mehreren Stützgerüsten mehrere Folien gleichzeitig besprüht
werden, wie in Fig. 5 schematisch dargestellt. Es wird durch Abfangen der elektrostatischen
Kräfte ein genau paralleler Lauf der Folien erreicht.
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Führt man zwei sich berührende Folien in den Sprühraum ein, so unterliegen
die aufeinanderliegenden Folienseiten bekanntlich : keiner Einwirkung des Sprühfeldes.
Durch die Stützanordnung nach
der Neuerung kann die Berührung der
Folien auf ihrer gesamten Oberfläche innerhalb des Sprühraumes erzwungen werden,
so dass zwei Folien gleichzeitig einseitig besprüht werden.
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Die Neuerung kann bei entsprechender Anordnung der Stützgerüste in
Äquipotentialflächen des Feldes bei praktisch. beliebigen Elektrodenformen Anwendung
finden. 6 Schutzansprüche 5 Figuren