DE2900942A1

DE2900942A1 - Einrichtung zur behandlung von kunststoffoberflaechen durch gleichmaessig verteilte elektrische entladungen

Info

Publication number: DE2900942A1
Application number: DE19792900942
Authority: DE
Inventors: Mario Cipriani; Gianfranco Galimberti
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-01-12
Filing date: 1979-01-11
Publication date: 1979-07-19
Also published as: GB2014799A; IT1103665B; FR2414397A1; IT7809310A0

Description

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Behandlung von Kunststoffoberflächen und Oberflächen anderer Materialien durch gleichmäßig verteilte elektrische Entladungen auf der zu behandelnden Oberfläche mit zwei Arbeitselektroden, zwischen die eine konstante hohe Potentialdifferenz gelegt ist und zwischen denen der zu behandelnde Kunststoff oder das andere Material hindurchgeht.

Es wurde experimentell beobachtet, daß die Wirkungen einer elektrischen Entladung auf Kunststoffoberflächen vermutlich in einer Änderung der Oberflächeneigenschaften - in fast allen Kunststoffen - hauptsächlich aufgrund von Oberflächenoxydation bestehen. Durch eine solche Veränderung wird die "Benetzbarkeit" der Oberflächen verbessert, das heißt, die molekulare Kohäsionskraft von Flüssigkeiten wird in bezug auf die Adhäsionskraft verändert. Praktisch führt dies dazu, daß das Anbringen von Tinte u. ä. auf die Oberflächen selbst erleichtert wird und daß auf Kunststoffilme gedruckt werden kann.

Ein Grundproblem besteht darin, eine gleichmäßig verteilte elektrische Entladung auf der zu behandelnden Oberfläche zu erreichen. Damit der sogenannte "Corona-Effekt" benutzt werden kann, wird zwischen die beiden Elektroden ein dielektrischer Körper eingebracht, der die Entladung diffus macht und verhindert, daß sie sich auf eine Stelle konzentriert, bei der ein geometrisch kleinerer Abstand vorhanden ist. Der zu behandelnde Kunststoff - praktisch ein dünner Film - sollte ein ideales Dielektrikum sein. In diesem Falle würden keine

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Probleme mit den Kanten desselben auftreten. Da die Kanten auch behandelt werden müssen, kann sich kein Dielektrikum außerhalb der Kunststoffkanten befinden; hier kann eine direkte Entladung auftreten. Wenn eine direkte Entladung, nämlich eine elektrische Bogenentladung, an einer Stelle auftritt, verschwindet als Ergebnis hiervon der Corona-Effekt in allen anderen Gebieten, da die Potentialdifferenz aufhört zu existieren. Da eine Dimensionierung der Elektroden zur Vermeidung von Seitenentladungen unmöglich ist, besteht praktisch die Notwendigkeit, daß eine der beiden Elektroden mit einem feststehenden Grunddielektrikum belegt wird. Dies erfordert, daß die angelegte Potentialdifferenz erhöht werden muß; aus diesem Grunde erhöhen sich die Verluste im Dielektrikum selber ebenfalls.

Um die Gefahr einer Durchlöcherung des Grunddielektrikums zu vermindern, wird dieses Dielektrikum häufig dicker gemacht; um jedoch wirksame Arbeitsbedingungen aufrechtzuerhalten, muß die Potentialdifferenz erhöht werden, wodurch die Gefahr sehr vergrößert wird, daß das Dielektrikum durch lokalisierte Spannungen u. ä. beschädigt wird.

In den Figuren 1,2 und 3 sind gegenwärtig bekannte Anordnungen zum Erzielen des Corona-Effektes schematisch dargestellt. In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 den Potentialgenerator, praktisch die Sekundärwindung eines Aufwärtstransformators, 3 und 5 die beiden Elektroden, 7 die dielektrische Grundschicht und M den Kunststoff. Figur 2 und 3 zeigen den schematischen Aufbau für die kontinuierliche Behandlung eines Kunststofffilmes P, der durch einen Zylinder 5A abgelenkt wird, der eine der beiden Elektroden darstellt, die mit einem Grunddielektrikum 7A beschichtet ist. Vom elektrischen

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Standpunkt aus bilden die Elektrode 3, Gegenelektrode 5 oder 5A (Zylinder) und Grunddielektrikum 7 oder 7A und auch der behandelte Film M oder P einen Kondensator, in dem sich die Potentialdifferenz, die durch den Transformator 1 erhalten wurde, mit einem Corona-Effekt entlädt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer Einrichtung zur Behandlung von Kunststoffoberflächen durch elektrische Entladungen, die gleichförmig auf die zu behandelnde Oberfläche verteilt sind, wobei die Einrichtung zwei Elektroden aufweist, zwischen die eine konstante Spannungsdifferenz angelegt ist und zwischen denen der zu behandelnde Kunststoff hindurchgeht. Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer wirksamen, zuverlässigen Einrichtung, durch die eine gute Gleichmäßigkeit der Behandlung sichergestellt wird.

Erfindungsgemäß ist eine der Arbeitselektroden in eine Vielzahl von Einzelarbeitselektroden aufgeteilt, von denen jede mit einer Platte eines Kondensators verbunden ist; die andere Kondensatorplatte ist die Speiseplatte und ist mit der Hochspannungsquelle verbunden. In der Praxis ist die Vielzahl von Einzelarbeitselektroden durch einen Stab getragen und wirkt mit einem Zylinder zusammen, der zum Führen und Umlenken des vorrückenden, zu behandelnden Kunststoffes ausgebildet ist, wobei der Zylinder eine Arbeitselektrode ist, die mit der Hochspannungsquelle verbunden ist.

Es ist darüber hinaus möglich, die Änderung des aktiven Arbeitsgebietes vorzusehen.

Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung kann

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die Breite der nichtgeteilten Arbeitselektrode geändert werden; diese Elektrode kann aus einer kleinen auswechselbaren oder verlängerbaren Stange bestehen, über die der Kunststoff hinweggleitet.

Gemäß einer anderen Ausführungsform ist die Speisebelegung oder -platte in eine Reihe von Einzelbelegungen aufgeteilt, die unabhängig voneinander sind und nacheinander mit der Hochspannungsquelle durch einen Kollektor oder Kommutator verbunden werden können, um die Anzahl der wirksamen Einzelelektroden beim Arbeiten und damit das Behandlungsgebiet zu verändern.

Gemäß einer noch weiteren Ausführungsform wird die Veränderung des Arbeitsgebietes durch Einfügen von Dielektrika in den Raum zwischen den Arbeitselektroden bewirkt; dies kann dadurch erreicht werden, daß die Dielektrika auf beiden Seiten des Arbeitsgebietes eingeführt werden.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand von vorteilhaften Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 bis 3 bereits erwähnte Darstellungen bekannter Einrichtungen;

Fig. 4,5,6 u. 7 Darstellungen von erfindungsgemäßen

Einrichtungen; und

Fig. 8 u. 9 alternative Lösungen zur Veränderung

des Arbeitsgebietes.

Gemäß den Darstellungen in Fig. 4,5 und 6 besteht die erfindungsgemäße Elektrode - im Prinzip - aus einer Batterie von Kondensatoren von kleiner Kapazität, die mit einem Dielektrikum 11, einer gemeinsamen Belegung (ideal eine Vielzahl parallel-verbundener Belegungen),

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die durch einen Transformator 1 gespeist ist und einer Vielzahl von Belegungen 14 versehen sind, die in einem oder mehreren Spitzen in der Form für einen Funkenspalt enden, die Einzelelektroden bilden, die der Elektrode 15 entgegengesetzter Polarität - praktisch ein Zylinder 15A-direkt gegenüberstehen, ohne daß irgendein feststehendes Dielektrikum zwischen die Teile 14 und 15 mit Ausnahme des Kunststoffes M oder P eingeführt ist. Während des Betriebs wird, auch wenn kein dielektrischer Kunststoff bearbeitet wird, eine Entladung von jeder der Spitzen erhalten, wobei diese Spitzen Elemente einer parallelgeschalteten Batterie von Kondensatoren sind, von denen jeder gemäß seiner elektrischen Kapazität aufgeladen ist. Praktisch treten die oben beschriebenen Schwierigkeiten nicht auf, daß die diffus verteilte Entladung in eine örtliche elektrische Bogenentladung an dem Ort geringsten Abstandes umgewandelt wird, an dem sich kein Dielektrikum befindet oder an dem das Dielektrikum weniger wirksam ist. Durch eine geeignete Dichte der Spitzen in der Längeneinheit des Arbeitsbereiches wird eine bedeutende Gleichförmigkeit der Bearbeitung des Kunststoffes M oder P erreicht, der zwischen die Elektroden eingefügt ist, da die Verteilung der Entladung zum betreffenden Gebiet durch den Corona-Effekt wird; sogar im Falle, daß die direkte Ladung in den Seitengebieten bestehenbleiben sollte, so ist diese Entladung typisch für jedes Element, wenn kein Kunststoff vorhanden ist.

Eine erste positive Konsequenz der erfindungsgemäßen Einrichtung besteht darin, daß mit einer niedrigeren elektrischen Potentialdifferenz verglichen mit heutigen Systemen gearbeitet werden kann, die mit einer dicken dielektrischen Bewegung arbeiten; als Konsequenz ist dem Bedienungspersonal auch eine größere Sicherheit sicher.

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Während es in Darstellungen der Fig. 4 bis 6 vorgesehen ist, die Kondensator-Batterie mit einer gemeinsamen Belegung 13 auszuführen, kann eine Reihe von unabhängigen Belegungen 13A vorteilhafterweise vorgesehen sein (s. Fig.7), die durch einen Kommutator oder Kollektor 17 parallel verbunden werden können, so daß nur das Gebiet tatsächlich an die Spannung gelegt wird, das den gerade benutzten Arbeitsbereich bildet, wodurch Seitenentladungen vermieden werden können. Auf diese Weise kann die Grösse des Arbeitsbereiches ohne Schwierigkeiten verändert werden.

Die geeignete Größe des Arbeitsbereiches kann auch, gem. der in Fig. 8 gezeigten Lösung, dadurch erhalten werden, indem eine erfindungsgemäße vielspitzige Elektrode 101 mit Einzelspeisekondensatoren 103 vorgesehen ist; die andere Elektrode 105 besteht aus einer kleinen auswechselbaren Stange, die verschiedene Längen haben kann und durch die dadurch der Arbeitsbereich verändert werden kann; über die kleine Stange 105 streicht der Kunststoff P1, dessen Vorschub durch die beiden Zylinder 107 bewirkt wird.

Gemäß der Ausführungsform von Fig. 8 arbeiten die Einzelelektroden 101, die durch Kondensatoren 103 gespeist sind, mit einer kleinen Stange 105 zusammen, die die andere Elektrode bildet, zum Beispiel eine geerdete Elektrode. Zwischen der Vielzahl von Spitzen der Elektrode 101 und der kleinen Stange 105 geht der Kunststoff P1 hindurch, der durch die kleine Stange 105 und zwei Antriebsrollen 107 geführt ist. Die kleine Stange 1Ο5 kann ausgewechselt werden und so in ihrer Länge ausgewählt werden, daß sie immer der Breite des Arbeitsbereiches entspricht. Alternativ kann die kleine Stange verlängert werden, indem sie zum Beispiel aus zwei ver-

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schiebbaren Abschnitten besteht.

In der Ausführungsform der Fig. 9 arbeiten die getrennten Elektrodenspitzen 111, die durch den Kondensator 113 gespeist werden, mit einer kleinen stangenförmigen Elektrode 115 zusammen, die konstante Länge hat. Um den Arbeitsbereich zu variieren, werden in geeigneter Dicke zwei geeignete dielektrische Materialien 117 Seitlich zwischen die Elektroden eingeschoben, wodurch das Auftreten von Entladungen vermieden wird, die um den Arbeitsbereich herum stattfinden.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

Einrichtung zur Behandlung von Kunststoffoberflächen und Oberflächen anderer Materialien durch gleichmäßig verteilte elektrische Entladungen auf der zu behandelnden Oberfläche mit zwei Arbeitselektroden, zwischen die eine konstante hohe Potentialdifferenz gelegt ist und zwischen denen der zu behandelnde Kunststoff oder das andere Material hindurchgeht, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Arbeitselektroden (14,15,15 A, 101,105, 111,115) in eine Vielzahl von Einzelarbeitselektroden (14,101,111) aufgeteilt ist, von denen jede mit einer Belegung eines Kondensators verbunden ist, wobei die andere Belegung (13) dieses Kondensators mit der Hochspannungsquelle (1) verbunden ist, um so eine Vielzahl parallel-geschalteter Kondensatoren zu bilden.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelelektroden (14,101,111) durch einen Stab getragen sind und mit einer zylinderförmigen Elektrode (15 A) oder ähnlichem zusammenwirken, die zum Führen und Ablenken des sich bewegenden, zu behandelnden Kunst-

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Stoffs (M,P,P1) ausgebildet ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie Einrichtungen (105,117) zum Verändern der Größe des aktiven Arbeitsbereiches einschließt.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ungeteilte Elektrode (105) bezüglich ihrer Länge einstellbar oder auswechselbar ist, indem sie von einer Anzahl verschieden geformter Elektroden auswählbar ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die auswechselbare Elektrode (105) aus einem kleinen Stab mit zwei verschiebbaren Teilen besteht, über die der bewegte Kunststoff hinübergleitet.
6. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Dielektrikum (117) in den Zwischenraum zwischen den Elektroden (111,115), insbesondere von den Seiten, so einführbar ist, daß der aktive Arbeitsbereich auf den Raum zwischen den Dielektrika begrenzbar ist.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die andere Belegung (13) der Vielzahl von parallel-geschalteten Kondensatoren in eine Vielzahl von Einzelbelegungen (13A)- aufgeteilt ist, die voneinander unabhängig sind und schrittweise mit der Hochspannungsquelle (1) durch einen Kollektor oder Kommutator (17) so verbindbar sind, daß die Anzahl der wirksamen Einzelelektroden (13A) und dabei das wirksame Arbeitsgebiet veränderbar ist.

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