DE4325939C1 - Koronadüse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Koronadüse für die indirekte Koro­ nabehandlung der Oberfläche von bahnförmigen oder profilierten Materialien unterschiedlicher Gestalt mit zwei auf einer Sei­ te der Oberfläche angeordneten an einen Koronagenerator an­ geschlossenen Elektroden.

Es ist bekannt, daß z. B. bei Kunststoffen, insbesondere Folien die Oberfläche vor dem Verkleben oder Bedrucken einer Vorbe­ handlung ausgesetzt werden muß. Neben naßchemischen Verfahren hat sich aus ökologischen und wirtschaftlichen Gründen eine elektrische Vorbehandlung mittels einer Korona- oder Plasma- Strahlung bewährt. Bei dem Verfahren mit einer indirekten Ko­ ronabehandlung wird z. B. der zu behandelnde Kunststoff dicht an einem Luftspalt zwischen zwei stabförmigen Elektroden vor­ beigeführt, wobei die Elektroden auf der einen Seite der Ober­ fläche der Kunststoffolie stehen. Nachteilig ist bei diesem Verfahren, daß durch die Koronabehandlung keine gleichmäßige und homogene Behandlung der Materialoberfläche erreicht wird. Ungünstig ist auch die hohe thermische Belastung der Elektro­ denspitzen, die zu einem verhältnismäßig schnellen Verschleiß führt.

In der Offenlegungsschrift DE 41 07 945 A1 ist eine Vorrichtung zur Vorbehandlung von Kunststoffoberflächen beschrieben, mit der eine indirekte Koronabestrahlung erfolgt. In einem prisma­ tischen Hohlkörper sind zwei kalottenförmige Elektroden im gleichweiten Abstand von der Oberfläche eines Kunststoffkörpers entfernt angeordnet. Die zwischen den Elektroden auftretende Koronaentladung wird durch einen auf den Raum zwischen den Elek­ troden in Richtung auf den Kunststoffkörper gerichteten Gas­ strom so abgelenkt, daß die Oberfläche des Kunststoffkörpers getroffen und überstrichen wird. Diese Koronadüse ist jedoch nicht für eine breitflächige homogene Koronabestrahlung geeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Koronadüse zu schaffen, die eine homogene und gleichmäßige Bestrah­ lung von zu behandelnden bahnförmigen Folien aber auch pris­ matischer Strangmaterialien mit größerer Materialstärke ge­ stattet.

Die gestellte Aufgabe wird durch die im Kennzeichen der Patentansprüche 1, 2 und 8 angegebenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungs­ form einer Koronadüse gemäß Linie I-I in Fig. 2,

Fig. 2 eine Frontansicht der Koronadüse gemäß Fig. 1, teilweise abgeschnitten,

Fig. 3 eine Frontansicht einer langgestreckten zweiten Ausführungsform,

Fig. 4 einen Querschnitt durch die Düse gemäß Fig. 3,

Fig. 5 eine Frontansicht einer langgestreckten dritten Ausführungsform,

Fig. 6 eine Seitenansicht der Düse gemäß Fig. 5,

Fig. 7 Schnittbild gemäß Linie II-II in Fig. 6.

Die Koronadüse (Fig. 1) besteht im wesentlichen aus einer Ringelektrode 1, einer kreisscheibenförmigen Scheibenelek­ trode 3 und einer Lochscheibe 5, die drehbar gelagert und von einem Motor 7 angetrieben ist. Die Scheibenelektrode 3 ist konzentrisch innerhalb der Ringelektrode 1 angeordnet und bildet einen ringförmigen Spalt 9, dessen Breite von der Höhe der an der Ring- und Scheibenelektrode angelegten Wech­ selspannung abhängt. Die Ringelektrode 1 ist am offenen Rand eines zylinderförmigen Gehäuses 10 befestigt, in dem eine kreisförmige Beruhigungsscheibe 12 als Trägerplatte für den konzentrisch angeordneten Motor 7 fest angeordnet ist. Auf die Welle 14 des Motors 7 ist eine Schleifringbuchse 16 aus Isolierstoff aufgesetzt, die sowohl einen Schleifring 18 als auch die Lochscheibe 5 und die Scheibenelektrode 3 trägt. Die Lochscheibe 5 besitzt einen konzentrisch angeordneten Lochkranz 20 (Fig. 2) von Bohrungen in enger Anordnung auf einem Teilkreis 22, dessen Durchmesser dem Kreis der Spalt­ mitte des Spalts 9 entspricht. Die Scheibenelektrode 3 ist aus Zweckmäßigkeitsgründen auf der Schleifringbuchse 16 (Fig. 1) befestigt und läuft deshalb mit der Lochscheibe 5 um, was für die Funktion der Koronadüse jedoch ohne Bedeutung ist.

Die Breite des Spalts 9 richtet sich nach der Höhe der vom Koronagenerator an die Ringelektrode 1 und die Scheibenelek­ trode 3 gelieferten Wechselspannung. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, die dem zu behandelnden Material 24 zugewandte Ober­ fläche 25 der Scheibenelektrode 3 um einen bestimmten Abstand 28 zurück zu versetzen.

Dem Gehäuse 10 wird über einen Anschluß 30 Druckluft zuge­ führt, die in Pfeilrichtung 31 durch den Spalt 9 zwischen der Ringelektrode 1 und der Scheibenelektrode 3 der Korona­ düse austritt. Die Druckluft kann auch durch ein vom Motor 7 angetriebenes Turbinenrad (nicht dargestellt) erzeugt wer­ den. Zur Glättung und Beruhigung des Luftstroms ist in der Beruhigungsscheibe 12 mindestens ein Lochkranz 32 vorgesehen; im Ausführungsbeispiel (Fig. 1) sind zwei Lochkränze 32 dar­ gestellt. Im Betrieb der Koronadüse muß der Luftstrom durch den Lochkranz 20 auf den Teilkreis 22 der rotierenden Loch­ scheibe 5 strömen. Der Luftstrom trifft auf den Spalt 9 und durchfließt ihn gleichsam in form einer rotierenden Brause. Es kann u. U. vorteilhaft sein, die Lochscheibe 5 abgewandelt durch eine Art Zahnrad mit einem Zahnkranz mit parallelen Schlitzen zu ersetzen, wodurch auch eine Drehzahlreduzierung ermöglicht wird. Die Form der Koronaentladung kann gegebe­ nenfalls durch eine Schrägstellung der Bohrungen des Loch­ kranzes 20 bzw. der parallelen Schlitzflächen der Zahnscheibe beeinflußt werden. Es kann auch zweckmäßig sein, die Ober­ fläche der Ring- oder Scheibenelektrode 1 bzw. 3 mit einer Keramik oder einem Isoliermaterial teilweise zu beschichten.

In den Fig. 3 und 4 ist eine Koronadüse der Erfindung in einer langgestreckten zweiten Ausführungsform schematisch dargestellt. Die Koronadüse erstreckt sich quer zur Transport­ richtung des zu behandelnden Materials 34 und besteht im we­ sentlichen aus zwei gleichen parallel angeordneten Stabelek­ troden 36 an einem Ende eines flachen Schachts 38, in dem dicht oberhalb, der Stabelektroden 36 und parallel hierzu eine drehbar gelagerte Längswalze 40 mit Querbohrungen 42 vorge­ sehen ist. Die Stabelektroden 36 sind jeweils an der Innen­ seite der einander gegenüberliegenden Längsseiten 44 des Schachtes 38 befestigt. Der Schacht ist auf der Seite zum zu behandelnden Material offen. Die Längswalze 40 ist mit ihrem Durchmesser eng an die lichte Breite des Schachtes 38 (Fig. 4) angepaßt und weist mindestens zwei Längsreihen 44 und 45 von Querbohrungen 42 auf, die im Winkel (z. B. 90°) zueinander derart angeordnet sind, daß sich die Bohrungen der Längsreihen miteinander abwechseln. Die Längswalze 40 ist in den Schmal­ seiten des Schachtes 38 drehbar gelagert und wird über die Welle 46 angetrieben. Dem anderen Ende des Schachtes 38 wird Druckluft in Pfeilrichtung 48 zugeführt, die bei ange­ triebener Längswalze 40 abwechselnd und sich überlappend durch die Querbohrungen 42 der Längsreihen 44 und 45 und durch den Spalt zwischen den beiden Stabelektroden 36 oszillierend austritt und auf die Gestalt der Koronaentladung einwirkt.

Die Fig. 5 bis 7 zeigen ,einen Lösungsweg für eine zweite Aus­ führungsform einer langgestreckten Koronadüse mit einem in Richtung mehrerer Stabelektroden 36 umlaufenden Lochband 52, das über zwei Umlenkwalzen 50 geführt ist. Der lichte Abstand der beiden Umlenkwalzen 50 entspricht etwa der Breite des zu behandelnden Materials 34. Das Gehäuse der Koronadüse ist ein schmaler Schacht 38, der sich über die Breite des Materi­ als 34 erstreckt. An der zum Material 34 offenen Seite des Schachts 38 sind mehrere Stabelektroden 36 dargestellt, die in den Schmalseiten des Schachtes 38 befestigt sind. In den Fig. 5 und 7 sind beispielsweise nur drei Stabelektroden 36 vorgesehen. Das Lochband 52 ist mit seinem unteren Trum dicht über den Stabelektroden 36 (Fig. 6 und 7) so geführt, daß die beiden längsgerichteten Lochreihen 54 über den bei­ den Zwischenräumen zwischen den Stabelektroden 36 umlaufen. Dem durch das umlaufende Lochband 52 gebildeten Raum wird Druckluft zugeführt, die durch die Lochreihen 54 und zwischen den Stabelektroden in Pfeilrichtung 56 austritt. Das Loch­ band 52 wird durch einen an die Welle einer der Umlenkwal­ zen 50 angeschlossenen Motors 58 angetrieben.

Claims (9)

1. Koronadüse für die indirekte Koronabehandlung der Ober­ fläche von bahnförmigen oder profilierten Materialien unterschiedlicher Gestalt mit zwei auf einer Seite der zu behandelnden Oberfläche angeordneten an einen Korona­ generator angeschlossenen Elektroden, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in einem zylindrischen Gehäuse (10) die eine Elektrode als Ringelektrode (1) ausgebildet ist und die andere Elektrode als Scheibenelektrode (3) kreis­ scheibenförmig konzentrisch innerhalb der Ringelektrode (1) angeordnet ist und daß innerhalb der Koronadüse hin­ ter der Scheibenelektrode (3) eine kreisförmige Loch­ scheibe (5) rotierbar vorgesehen ist, wobei die Loch­ scheibe (5) einen konzentrisch angeordneten Lochkranz (20) gleicher Teilung auf einem Teilkreis (22) mit einem Durchmesser aufweist, der im Bereich des durch die Ring­ elektrode (1) und die Scheibenelektrode (3) gebildeten Spalts (9) liegt und daß dem Gehäuse (10) Druckluft zuge­ führt ist.

2. Koronadüse für die indirekte Koronabehandlung der Ober­ fläche von bahnförmigen oder profilierten Materialien unterschiedlicher Gestalt mit zwei auf einer Seite der zu behandelnden Oberfläche angeordneten an einen Korona­ generator angeschlossenen Elektroden, gekennzeichnet durch eine langgestreckte quer zur Transportrichtung des Mate­ rials gerichtete Koronadüse mit einem zur Oberfläche des Materials (34) offenen Schacht (38), an dessen parallelen Längswänden (44) innenseitig sich zwei gleiche Stabelek­ troden (36) über die Gesamtlänge des Schachts (38) er­ strecken und daß im Schacht (38) unterhalb der Stabelek­ troden (36) und parallel hierzu eine rotierbare Längs­ walze (40) mit mindestens zwei Längsreihen im Winkel zu­ einander angeordneten Querbohrungen (42) vorgesehen sind, die als Luftdurchlaß für dem Schacht zuzuführende Druck­ luft dienen.

3. Koronadüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Spalt (9) zwischen der Ringelektrode (1) und der Scheibenelektrode (3) gebildet ist, dessen Breite an die Höhe der Wechselspannung zwischen den Elek­ troden angepaßt ist und daß die dem zu behandelnden Mate­ rial (14) zugewandte Oberfläche (25) der Scheibenelektrode (3) gegenüber der durch die Oberfläche (26) der Ringelek­ trode (1) gebildeten Fläche um einen geringen Abstand (28) rückversetzt ist.

4. Koronadüse nach den Ansprüchen 1 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ringelektrode (1) am Ende eines Gehäuses (10) angeordnet ist, dem ein Luftstrom in Pfeilrichtung (31) zugeführt ist, der durch den Spalt (9) zwischen der Ringelektrode (1) und der Scheibenelektrode (3) unter Druck austritt.

5. Koronadüse nach einem der Ansprüche 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine ortsfeste Beruhigungslochscheibe (12) in einem Abstand vor der Lochscheibe (5) angeordnet ist, die mindestens eine auf einem Teilkreis angeordnete Lochreihe aufweist.

6. Koronadüse nach einem der Ansprüche 1, 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Beruhigungsscheibe (12) aus Iso­ lierstoff besteht und als Trägerplatte für den Motor (7) zum Antrieb der Lochscheibe (5) dient.

7. Koronadüse nach einem der Ansprüche 1, 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lochscheibe (5) auf Isolierstoff besteht und die Bohrungen für, den Lochkranz (20) auf einem Teilkreis liegen, der auf die Mitte des ringförmigen Spalts (9) ausgerichtet ist.

8. Koronadüse für die indirekte Koronabehandlung der Ober­ fläche von bahnförmigen oder profilierten Materialien unterschiedlicher Gestalt mit mindestens zwei auf einer Seite der zu behandelnden Oberfläche angeordneten an einen Koronagenerator angeschlossenen Elektroden, gekenn­ zeichnet durch eine langegestreckte quer zur Transport­ richtung des Materials (34) gerichtete Koronadüse mit einem zur Oberfläche des Materials (34) offenen Schacht (38) mit mindestens zwei gleichen Stabelektroden (36), die sich über die Gesamtlänge des Schachts (38) erstrecken und daß im Schacht (38) ein über zwei Umlenkwalzen (50) geführtes Lochband (52) parallel zur Längsrichtung der Stabelektroden (36) umläuft, wobei die Breite des Lochbandes (52) die Stabelektroden (36) überdeckt und das Lochband (52) längsgerichtete Lochreihen (54) auf­ weist, die auf die Zwischenräume der Stabelektroden (36) ausgerichtet sind und daß dem durch das umlaufende Loch­ band gebildeten Raum Druckluft zugeführt ist, die durch die Lochreihen (54) und zwischen den Stabelektroden (36) austritt.

9. Koronadüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch ein vom Motor (7) angetriebenes Turbinenrad Druck­ luft erzeugt ist.