DE19713127C1 - Coronaelektroden-Anordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Coronaelektroden-Anordnung zur elektrischen Behandlung von Kunststoffolien nach dem Ober­ begriff des Anspruches 1.

Um Kunststoffolien beispielsweise mit wasserlöslichen Far­ ben 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 einge­ setzt 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 Arbeits­ breite 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 ge­ eignete Coronaelektrode ist aus der EP 0 095 051 A1 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 Bewe­ gungsrichtung der Folie ausgerichtet. Die Entladungskanten der Messerelektroden sind dabei abgerundet oder halbkreisför­ mig ausgebildet. Der Innenraum der Elektrode ist ebenfalls wieder mit einer Unterdruckquelle zum Abzug des entstehen­ den 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 An­ spruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausge­ staltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen an­ gegeben.

Es hat sich nunmehr in überraschender Weise gezeigt, daß durch eine völlig neuartige Gestaltung der erfindungs­ gemäßen Coronaelektroden eine deutlich verbesserte Corona­ entladung möglich wird. Dabei erweist sich ferner als vorteilhaft, daß die erfindungsgemäßen Coronaelektroden gegenüber herkömmlichen Coronaelektroden sogar noch deut­ lich 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 deut­ lich 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 schar­ fen 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 be­ handelnde Kunststoffolie zwischen zwei parallel zueinander ausgerichteten Elektroden hindurchgeführt wird, wobei zwi­ schen den beiden parallel zueinander ausgerichteten Elek­ trodenflächen ein geerdetes Lochblech vorgesehen ist. Die­ ses Lochblech stellt aber keine Coronaelektrode dar, son­ dern dient gemäß dieser Vorveröffentlichung lediglich als Stützblech, über welches der zu behandelnde Kunststoffilm durch die planparallele Elektrodenanordnung hindurchge­ führt wird. Neben der rein mechanischen Stützfunktion für den Kunststoffilm kommt dabei diesem vorbekannten Loch­ blech ferner die Funktion zu, das zwischen den planparal­ lelen 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 ther­ mischer Beanspruchung sicherstellen, daß die Elektroden keinen Verwerfungen unterzogen werden. Dazu ist bevorzugt vorgesehen, daß die Elektroden mit seitlichen von ihrer konkaven Elektroden-Behandlungsfläche wegweisenden Halte­ stegen versehen sind, die bevorzugt mit einer Vielzahl von in Längsrichtung der Elektrodenanordnung versetzt zuein­ ander liegenden Schlitzen versehen sind. Diese Schlitze verlaufen in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfin­ dung vom freien Stegende ausgehend über die gesamte Steg­ höhe. Als Steghöhe ist hier die Höhe der Innenwand der Coronaelektronik gemeint.

Um eine stabile Elektrodenkonstruktion zu gewährleisten, ist ferner bevorzugt vorgesehen, daß die seitlichen Halte- oder 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 in einer beson­ ders einfachen Ausführungsform aus einem Blechteil beste­ hen, in 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 in Umfangsrichtung versetzt zu einer mit diesen Corona­ elektroden zusammenwirkenden Erdungswalze angeordnet sein, über welche der zu behandelnde Kunststoffilm über eine Teilumfangsfläche der Erdungswalze geführt ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungs­ beispieles unter Bezugnahme auf zwei Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen im einzelnen:

Fig. 1: Eine schematische perspektivische Anord­ nung dreier erfindungsgemäßer Coronaelek­ troden, die parallel zur Axialrichtung einer Erdungswalze verlaufend und in Abzugrichtung einer zu behandelnden Kunststoffolie versetzt liegend angeordnet sind; und

Fig. 2: eine schematische perspektivische Unter­ ansicht der in Fig. 1 gezeigten erfin­ dungsgemäßen Coronaelektrode.

In Fig. 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 Wal­ zenelektrode 1 während dessen Oberflächenbehandlung herum geführt und in Abzugsrichtung 5 weiterbefördert.

Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 sind drei Coronaelek­ troden 7 vorgesehen, die parallel zur Achse der Walzen­ elektrode 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 Walzenelek­ trode 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 Fig. 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 die­ ses nicht in die Umwelt gelangen kann.

Gemäß der Darstellung nach Fig. 1 und der auszugsweisen Unteransicht einer einzelnen Coronaelektrode gemäß Fig. 2 ist ersichtlich, daß die Coronaelektrode einen Entla­ dungsabschnitt 11 aufweist, der konkav gestaltet ist und dessen Oberflächenkrümmung in Querschnittsdarstellung quer zur Walzenachse der Walzenelektrode 1 an den Krümmungs­ radius der Walzenelektrode 1 angepaßt ist. Der Krümmungs­ radius des Entladungsabschnittes 11 ist dabei so gewählt, daß ein möglichst konstanter Abstand zwischen der Fläche des Entladungsabschnittes 11 und der Oberfläche der Wal­ zenelektrode 1 eingehalten wird.

Der Entladungsabschnitt 11 weist dabei einen Zylinderman­ telausschnitt 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 Entla­ dungsabschnitt 11 bevorzugt nicht parallel zur Folienlauf­ richtung angeordnet. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist dabei ein Lochmuster gezeigt, bei welchem die Löcher 13 in schräg zur Abzugsrichtung der Folie verlaufenden Lochrei­ hen 12a angeordnet sind. In Längsrichtung der Coronaelek­ trode 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 er­ zeugt, wodurch die Coronaentladung positiv beeinflußt wird.

Jede der Coronaelektroden 7 ist dabei an ihrer parallel zur Achse der Walzenelektrode 1 und damit quer zur Abzugs­ richtung 5 der Kunststoffolienbahn 3 mit je einem seit­ lichen Montagesteg 15 versehen, der bei Verwendung einer Coronaelektrode 7 aus gestanztem Blech durch Kanten her­ stellbar ist.

Die erwähnten Montagestege 15 sind im gezeigten Ausfüh­ rungsbeispiel parallel zueinander ausgerichtet. Aber auch eine Anordnung, bei der die Montagestege 15 vom Entla­ dungsabschnitt 11 ausgehend mit einer Komponente aufein­ ander zu oder voneinander weg laufen, ist möglich.

Um zu vermeiden, daß im Betrieb der erläuterten Corona­ elektroden durch die während der Coronabehandlung auf­ tretende Wärme eine Verwerfung der Coronaelektroden ver­ ursacht wird, mit der Folge, daß möglicherweise auch der Abstand zwischen dem Entladungsabstand 11 zur Oberfläche der Walzenelektrode 1 und damit zu der darüber verlaufen­ den 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 Elektrodentempe­ ratur niedrig gehalten wird, da durch die ständige statt­ findende 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 gezeig­ ten 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 gegen­ überliegenden 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 bil­ dende Lochblech an dem Stützprofil 23 so befestigt, daß eine Längenausdehnung zwischen dem das Tragelement bilden­ den 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 Stütz­ profil 23 an den gegenüberliegenden Längsseiten Führungs­ elemente 31 befestigt sind, die jeweils einen gegenüber­ liegend nach außen weisenden nutförmigen Aufnahmeschlitz 33 bilden. Die vorstehend erwähnten Abwinklungen 27 grei­ fen in dieser Ausführungsform in die so gebildeten nutför­ migen Aufnahmeschlitze 33 ein. Die Führungselemente 31 sind fest auf dem Stützprofil 23 angebracht, wobei die Coronaelektrode bevorzugt nur an einer Stelle, d. h. bevor­ zugt 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.

Claims (21)

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 ge­ kennzeichnet, daß der Entladungsabschnitt (11) der Corona­ elektrode (7) aus einem konkaven Zylindermantelausschnitt besteht, in welchem die Vielzahl von Löchern (13) einge­ bracht 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 ge­ kennzeichnet, 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 ge­ kennzeichnet, 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) ver­ laufenden 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) kon­ stant ist.

8. Coronaelektroden-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an den beiden gegen­ überliegenden Längsseiten der Coronaelektrode (7) jeweils ein von dem Entladungsabschnitt (11) wegverlaufender rück­ wärtiger 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 Mon­ tagestegen (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 Mon­ tagestege (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 1 bis 13, 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.

15. Coronaelektroden-Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützprofil (23) aus einem Hohl­ profil (23') besteht.

16. Coronaelektroden-Anordnung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützprofil (23), ins­ besondere das Hohlprofil (23') aus einem Metallteil, ins­ besondere Edelstahl besteht.

17. Coronaelektroden-Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß am freien Ende der Montagestege (15) aufeinanderzuweisende Abwinklungen (27) vorgesehen sind.

18. Coronaelektroden-Anordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwinklungen (27) mit dem Stütz­ profil (23) fest verbunden sind.

19. Coronaelektroden-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, 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.

20. Coronaelektroden-Anordnung nach Anspruch 19, 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 Relativbewe­ gung des Materials der Coronaelektrode (7) gegenüber dem Stützprofil (23) und/oder der Führungseinrichtung möglich ist.

21. Coronaelektroden-Anordnung nach Anspruch 19 oder 20, 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 ausge­ bildet ist, wobei der jeweilige Montagesteg (15), ins­ besondere eine dort ausgebildete Abwinklung (27), in den Aufnahmeschlitz (33) eingreift und darüber die Coronaelek­ trode (11) zumindest in einer Teillänge geringfügig be­ weglich gehalten ist.