DE3538541A1 - Verfahren und vorrichtung zur reinigung von materialoberflaechen - Google Patents

Description

Die vorliegenden Erfindungen betreffen einmal ein Verfahren zur Reinigung von Materialoberflächen und zum anderen eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Die Reinigung von Materialoberflächen, insbesondere von Transportwalzen oder Walzenelektroden, auf denen bei­ spielsweise Kunststoffwarenbahnen geführt werden und wo­ bei eine Walzenelektrode Teil eines Elektrodenpaares zur Koronabehandlung der Warenbahn ist, gestaltet sich bislang äußerst problematisch, da nur Reinigungsverfahren bekannt sind, die den Schmutz nur auf mechanischem Wege, beispiels­ weise durch Abbürsten oder Abkratzen, oder aber auf chemischem Wege mit Hilfe von Lösungsmitteln von der Ma­ terialoberfläche lösen.

Da diese Arten der Reinigung sehr umständlich und zeitauf­ wendig sind, wird im täglichen Betrieb besonders bei konti­ nuierlichen Produktionsabläufen sehr oft darauf ver­ zichtet, was nicht nur zu einer Beeinträchtigung des Be­ triebes führen kann, sondern auch die Qualität der zu be- bzw. verarbeitenden Materialien nachteilig beeinflußt.

Besonders nachteilig wirkt sich eine Verschmutzung der Oberfläche bei einer Walzenelektrode aus, da die Koronaentladung an der auf der Walzenelektrode geführten Warenbahn durch die Verschmutzung beeinträchtigt wird. Soll beispielsweise eine Kunststoffolie ein­ seitig, und zwar auf der der Walzenelektrode abgewandten Seite koronabehandelt werden, während die andere Seite aus verfahrens­ technischen Gründen nicht behandelt werden darf, so ist bei einer verschmutzten Walzenelektrode eine einseitige Koronabehandlung nicht gewährleistet. Infolge der Verschmutzung auf der Oberfläche der Walzenelektrode können sich Hohlräume zwischen der Ober­ fläche der Walzenelektrode und der Folie bilden, durch die dann auch eine unerwünschte Koronabehandlung der Seite erfolgt, die eigentlich unbehandelt bleiben soll.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der gattungsgemäßen Art zu entwickeln, mit dem auf einfache Art und Weise, bequem und kostengünstig eine kontinuierliche Reinigung verschmutzter Oberflächen möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der an der Oberfläche haftende Schmutz durch Koronaentladungen gelöst wird.

Koronaentladungen an sich sind weitgehend bekannt und werden eingesetzt, um die Adhäsionskräfte von Materialien zu erhöhen. Dabei wirken zwei Elektroden zusammen, von denen eine an einen Hochspannung mit hoher Frequenz erzeugenden Generator und die andere an Masse angeschlossen ist. Das zu behandelnde Teil be­ findet sich dabei zwischen den beiden Elektroden, wobei eine Ent­ ladung dort stattfindet, wo zwischen einer Elektrode und der Materialoberfläche ein Freiraum besteht.

Es hat sich nun überraschend gezeigt, daß mittels einer Koronaentladung auch Schmutz von Materialoberflächen ge­ löst werden kann. Dabei werden durch die bei einer Korona­ behandlung entstehenden Entladungen die Schmutzpartikel praktisch von der Materialoberfläche abgesprengt und an­ schließend insbesondere bei viskosefähigen Verschmutzungen durch die Energie mehr oder weniger stark verdampft. Das Absprengen oder im gleichen Sinne das Lösen der Schmutz­ teile geschieht nur an den lösungsfähigen Verschmutzungen, so daß eine Beschädigung der Materialoberfläche, auch bei empfindlichen Materialien wie beispielsweise Kunststoff­ folien oder Papier, nicht vorkommt.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, daß der Schmutz nach dem Lösen abge­ saugt wird. Durch den dabei entstehenden Luftstrom kann die Transportwalze oder Walzenelektrode von einer durch den Transport einer Warenbahn oder bei einer Koronaentladung entstandenen Erwärmung gekühlt werden.

Eine weitere erfindungsgemäße Anwendung des Verfahrens, bei dem die Oberfläche einer Transportwalze oder einer Walzenelektrode gereinigt wird, wobei diese Teil eines Elektrodenpaares zur Koronabehandlung einer auf der Walzenelektrode geführten Warenbahn ist, sieht vor, daß die Koronaentladung zur Reinigung bei sich drehender Transportwalze bzw. Walzenelektrode erfolgt, und zwar in mindestens einem freien, sich durch die Drehung ständig ändernden Bereich der Oberfläche.

Auf diese Art und Weise ist es möglich die Transportwalzen, bzw. die Walzenelektrode zu Reinigen, ohne den Betriebsab­ lauf zu unterbrechen. Es ist sogar möglich, das erfindungs­ gemäße Reinigungsverfahren kontinuierlich und ohne Unter­ brechung während des Betriebes der Walzen durchzuführen.

Naturgemäß führt dies zu einer hohen Effektivität des Ver­ fahrens, die sich in erheblichem Maße vorteilhaft auf die Qualität der zu ver- bzw. bearbeitenden Materialien und auf die Betriebskosten auswirkt.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist so ge­ staltet, daß das zur Reinigung mittels Koronaentladung er­ forderliche Elektrodenpaar einmal durch das zu reinigende Material, die Transportwalze oder die Walzenelektrode und zum anderen durch eine Reinigungselektrode gebildet ist.

Zweckmäßigerweise ist die Transportwalze bzw. die Walzen­ elektrode an Masse angeschlossen, während die Reinigungselek­ trode mit einem Generator verbunden ist. Es ist jedoch auch denkbar, die Walzenelektrode bzw. die Transportwalze an einen Generator und die Reinigungselektrode an Masse anzu­ schließen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Ausführungsbeispiele der Erfindungen werden nachfolgend anhand beigefügter Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 -3 eine schematische Darstellung des erfindungs­ gemäßen Verfahrens mit unterschiedlichen Aus­ führungsbeispielen der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 4 + 5 weitere Beispiele von Einsatzmöglichkeiten des Verfahrens nach der Erfindung.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Transportwalze 2, mit deren Hilfe eine Warenbahn 4, beispielsweise eine Folie, trans­ portiert und geführt wird. Die Transportwalze 2 ist dabei an Masse 6 angeschlossen.

Auf etwa der der Warenbahn 4 gegenüberliegenden Seite der Transportwalze 2 ist eine Reinigungselektrode 3 vorgesehen. Diese ist bei dem in der Fig. 1 dargestellten Ausführungs­ beispiel so ausgebildet, daß eine Koronaentladung an zwei parallel zueinander verlaufenden Bereichen 9, die auch parallel zur Längsachse der Transportwalze 2 verlaufen, durchgeführt wird. Über eine Leitung 5 ist die Reinigungs­ elektrode 3 an einem Generator 1 angeschlossen.

In der Fig. 2 hingegen ist die Reinigungselektrode 3 als Bürste 10 aus elektrisch leitfähigem Material, vor­ zugsweise aus Kohlenstoffasern ausgebildet, in deren Über­ deckungsbereich mit der Transportwalze 2 die Koronaent­ ladung stattfindet.

Die Länge des Bereiches der Reinigungselektrode 3, der zur Koronaentladung an der Transportwalze 2 zur Verfügung steht, entspricht, was in den Fig. 1 und 2 nicht dar­ gestellt ist, zumindest der Breite der Warenbahn 4, so daß auf alle Fälle der Bereich, in dem die Warenbahn 4 geführt wird, ständig sauber ist, wobei sich durch die Drehung der Transportwalze 2 der zu säubernde Bereich kontinuierlich in Abhängigkeit von der Drehgeschwindigkeit der Transport­ walzen 2 ändert.

Die durch die Koronaentladung gelösten Schmutzpartikel sowie ein ebenfalls durch die Koronaentladung entstandenes Ozon­ gas werden in ihrem Entstehungsbereich durch eine Absaugan­ lage 7, zu deren Bestandteil ein Ventilator 8 gehört, abgesaugt. Somit wird einmal die für eine einwandfreie Koronaentladung erforderliche Sauberkeit erzielt, zum anderen werden die Vorschriften hinsichtlich der Arbeits­ platzkonzentrationen schädlicher Gase eingehalten.

Die Fig. 3 zeigt den Einsatz des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens sowie der Vorrichtung an zwei Transportrollen 2, die Teile einer Einrichtung sind, mit der eine Warenbahn 4 in Form einer Blasfolie aus einem Extruder transportiert und in einem relativ warmen Zustand zu einem Flachschlauch zusammengepreßt wird. Der Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Vorrichtung ist bei diesem Ausführungs­ beispiel besonders sinnvoll, da durch den Extrusionsprozeß bei dem aus den Folienmaterial z. B. aus Polyäthylen niedermolekulare Bestandteile und Additive wie Gleitmittel oder Silikone austreten, erhebliche Oberflächenverschmutzungen der Transportwalzen 2 entstehen und derartige Anlagen aus verfahrenstechnischen und Kostengründen meistens ständig im Einsatz sind.

Auch hier sind Koronaentladungen vorgesehen, die in den freien Bereichen der Transportwalzen 2 stattfinden, wobei die Reinigungselektrode 3 in der zu der Fig. 1 beschrie­ benen Art ausgebildet sind.

In der zur Fig. 3 beschriebenen Weise ist auch der Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Vorrichtung bei einer Einrichtung denkbar, bei der die Tansportwalzen 2 sogenannte Kaschierwalzen darstellen mit denen Verbund­ folien gleichartiger oder unterschiedlicher Materialien herstellbar sind.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung sind selbstverständlich auch bei der Herstellung einer Kunststoff­ flachfolie anwendbar.

In den Fig. 4 und 5 sind Vorrichtung gezeigt, mit deren Hilfe in bekannter Weise koronabehandelt wird, um die Adhäsionskräfte von Warenbahnen 4 zu erhöhen. Dabei setzt sich das zur Koronabehandlung erforderliche Elektroden­ paar aus einer an einem Generator 1 angeschlossenen Gegen­ elektrode und einer mit Masse 6 verbundenen Walzenelektrode 11 zusammen, wobei die Warenbahn 4 auf der Walzenelektrode 11 geführt ist, während die eigentliche Koronabehandlung auf der der Walzenelektrode 11 abgewandten Seite der Waren­ bahn 4 erfolgt.

Erfindungsgemäß ist der Walzenelektrode 11 in deren freien Bereichen eine Reinigungselektrode 3 zugeordnet, so daß in diesen Bereichen 9 im Zusammenwirken mit der Walzenelektrode 11 deren Oberfläche gereinigt wird. Wenn die Walzenelektrode 11 aus einem leitenden Material be­ steht, so ist es erforderlich, die Reinigungselektrode 3 mit einem Dielektrikum zu versehen, um einen Kurzschluß zu vermeiden. Ist hingegen die Walzenelektrode 11 mit einem Dielektrikum ausgestattet, so besteht die Reinigungselektrode 3 aus einem leitenden Material. Es ist jedoch vorteilhaft, sowohl die Walzenelektrode 11 als auch die Reinigungselek­ trode 3 mit einem Dielektrikum auszustatten.

Dabei sollte die Walzenelektrode 11 zur Erhaltung einer glatten Oberfläche aus einem Weichdielektrikum mit großer mechanischer Elastizität zum Beispiel mit Silikon, und die nicht rotierende statische Reinigungselektrode 3 wegen der erforderlichen elektrischen Durchschlagfestigkeit mit einem hoch temperaturfestem Hartdielektrikum z. B. Aluminiumoxidkeramik versehen werden.

Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß die Oberfläche der Walzenelektrode 11 nicht durch die bei der Koronaent­ ladung entstehenden Funkenerosionen beschädigt wird, womit dann, wie schon beschrieben eine unerwünschte Koronabe­ handlung der Seite erfolgen würde, die eigentlich unbe­ handelt bleiben soll.

Entsprechend der Reinigungselektrode 3 sollte auch die Gegenelektrode 12 ausgebildet sein.

Wie schon erwähnt, entsteht bei jeder Koronaentladung Ozon­ gas, das zweckmäßigerweis abgesaugt werden muß. Bei dem in der Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel führt jeweils ein Absaugkanal 13 der Absauganlage 7 sowohl von der Gegen­ elektrode 12 als auch von der Reinigungselektrode 3 zu einem gemeinsamen Ventilator 8, mit dessen Hilfe auch die bei der Reinigung der Walzenelektrode 11 anfallenden Schmutzpartikel abgesaugt werden. Durch die unabhängige und eigenständige Anordnung der Ventilatoren 8 ist es möglich, die Walzen­ elektrode 11 gezielt durch einen Luftstrom zu kühlen, so daß in vorteilhafterweise beispielsweise eine thermo­ plastische Warenbahn 4 besonders schonend behandelt werden kann.

Bei dem in der Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel sind sowohl die Gegenelektrode 12 als auch die Reinigungs­ elektrode 3 gemeinsam an einen Generator 1 über Leitungen 5 angeschlossen.

In der Fig. 5 ist eine Ausführung dargestellt, in der sowohl die Gegenelektrode 12 als auch die Reinigungs­ elektrode 3 jeweils einen separaten Ventilator 8 aufweisen. Darüberhinaus sind die Gegenelektrode 12 und die Reini­ gungselektrode 3 auch mit jeweils einem separaten Generator 1 versehen. Durch diese Maßnahme ist es möglich, eine individuelle Anpassung an einen Arbeitsprozeß vorzunehmen. Beispielsweise wäre es denkbar, erforderlichenfalls die Reinigungselektrode 3 auch mit einer hohen Gleichspannung zu betreiben. Neben den Gedanken des erfindungsgemäße Reinigungsverfahren kontinuierlich und ohne Unterbrechung während des Betriebs der Walzen durchzuführen, sieht ein weiterer Gedanke vor, daß die Koronaentladung intermittierend erfolgt. Dies bringt insbesondere dann Vorteile mit sich, wenn die Materialoberfläche von rollfähigen Verschmutzungen gereinigt werden soll, die sich elektrisch aufladen.

Claims (12)

1. Verfahren zur Reinigung von Materialoberflächen, da­ durch gekennzeichnet, daß der an der Oberfläche haftende Schmutz durch Koronaentladungen ge­ löst wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmutz nach dem Lösen abgesaugt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Ober­ fläche einer Transportwalze oder einer Walzenelektrode ge­ reinigt wird, wobei dieser Teil eines Elektrodenpaares zur Koronabehandlung einer auf der Walzenelektrode geführten Warenbahn ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Koronaent­ ladung zur Reinigung bei sich drehender Transportwalze (2) bzw. Walzenelektrode (11) erfolgt, und zwar in mindestens einem freien, sich durch die Drehung ständig ändernden Bereich der Oberfläche.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Koronaentladung kontinuierlich erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Koronaentladung intermittierend erfolgt.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Reinigung mittels Koronaentladung erforderliche Elektroden­ paar einmal durch das zu reinigende Material, die Trans­ portwalze (2) oder die Walzenelektrode (11) und zum anderen durch eine Reinigungselektrode (3) gebildet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigungselektrode (3) als Messerelektrode ausge­ bildet und parallel zur Längsachse der Transportwalze (2) bzw. Walzenelektrode (11) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigungselektrode (3) mit einer Bürste (10) aus elektrisch leitendem Material, beispielsweise aus Kohlenstoffasern versehen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Reinigungselektrode (3) eine Absauganlage zuge­ ordnet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 6, bei der der Walzenelektrode eine an einen Generator angeschlossene Gegenelektrode zuge­ ordnet ist, die mit einer Absauganlage versehen ist, da­ durch gekennzeichnet, daß die Reinigungselektrode (3) an den mit der Gegenelektrode (12) verbundenen Generator (1) und/oder an die Absauganlage (7) angeschlossen ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Reinigungselektrode (3) einen separaten Generator (1) und eine separate Absauganlage (7) aufweist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzenelektrode (11) mit einem Weichdialektrikum, beispielsweise mit Silikon und die Reinigungselektrode (3) mit einem hoch temperaturfestem Härtedialektrikum, beispielsweise Aluminiumoxidkeramik, versehen sind.