DE60305301T2 - Eine erdungselektrode und ein verfahren zur anwendung derselben - Google Patents

Eine erdungselektrode und ein verfahren zur anwendung derselben Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Erdungselektrode gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Bilden einer pulverförmigen Schicht aus pulverförmigen Partikeln auf einer Oberfläche einer kontinuierlichen Bahn gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 2.
  • Ein mit dem Verfahren, welches eine stationäre Erdungselektrode, wie zum Beispiel elektrisch leitfähige Platten, mit einer beweglichen Bahn verwendet, besteht darin, dass die Partikel des trockenen Pulvers dazu tendieren, sich aufgrund der stationären Erdungselektrode anzusammeln. Die aufgeladenen Partikel können dazu tendieren, auf der Bahn an der Stelle des auslaufenden Randes der Erdungsplatte festzubacken. Ein Teil der aufgeladenen Partikel verbleibt in dem Einflussbereich der Erdungselektrode und bewegt sich nicht mit dem Substrat vorwärts. Das Phänomen kann als eine Blasenbildung der aufgeladenen Partikel an der Stelle des Randes der stationären Erdungselektrode betrachtet werden. Als eine Folge hiervon bildet sich auf dem Substrat eine unebene pulverförmige Schicht und sie kann als Schlieren auf der Oberfläche des Substrats betrachtet werden.
  • Die WO-A-00/03092 beschreibt ein Verfahren und eine Anordnung zum Bilden einer Papier- oder Pappebahn und ein Produkt, das unter Verwendung des Verfahrens hergestellt wurde. Gemäß dem Verfahren wird die Bahn aus Fasern hergestellt und die Bahn wird mit Pigmentpartikeln behandelt. Die Bahn wird mit mikroskopischen Pigmentpartikeln behandelt, deren durchschnittliche Größe so gering ist, dass es den Partikeln möglich ist, durch van der Waals-Kräfte aneinander anzuhaften. Die Partikel werden zu der Bahn übertragen und an derselben vorzugsweise unter Verwendung einer Ionenstrahl-Technik angehängt.
  • Die GB-A-1 017 576 beschreibt ein Verfahren zum Beschichten einer Bahn, in welcher eine flüssige Beschichtungszusammensetzung dazu gebracht wird, eine geneigte Ebene bis zu einem scharfen Rand an dem unteren Ende davon hinunterzuströmen, wobei die Flüssigkeit, während sie die Ebene hinunter auf kontrollierte Art und Weise zurückgestaut und freigegeben wird, wodurch die Gleichmäßigkeit des Strömens bis zu dem scharfen Rand verbessert wird, eine Bahn über eine von dem scharfen Rand beabstandete Gegenelektrode geführt und die Zusammensetzung an dem scharfen Rand zerstäubt und mittels einer hohen Potenzialdifferenz, welche zwischen dem Rand und der Gegenelektrode aufrecht erhalten wird, auf der Bahn abgelagert wird.
  • Die US-A-3 248 253 betrifft ein Beschichtungsverfahren und eine -vorrichtung und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Beschichten verschiedener Artikel durch die Wirkung eines Bades aus fluidisiertem Beschichtungspulver.
  • Die DE-A-198 36 022 betrifft eine Vorrichtung zum Bestäuben von bedruckten Bogen aus Papier oder aus ähnlichen Materialien mittels einer Puderbestäubungsvorrichtung, welche innerhalb einer Bogenauslegeeinrichtung angeordnet ist, wobei dem Bogen eine Aufladevorrichtung zur elektrostatischen Aufladung zugeordnet ist.
  • Bezüglich weiterer Dokumente zum Stand der Technik wird auf die FR-A-1 312 830 Bezug genommen.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine oben beschriebene Erdungselektrode und ein entsprechendes Verfahren zu verbessern.
  • Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch eine Erdungselektrode gemäß dem Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß dem Anspruch 2 erreicht.
  • Die Vorrichtung gemäß der Erfindung überwindet die Nachteile des Standes der Technik. Die Elektrode der Erfindung und das Verfahren gemäß der Erfindung sind dadurch gekennzeichnet, dass die Erdungselektrode eine rotierende Vorrichtung ist.
  • Durch die Verwendung der rotierenden Vorrichtung können die oben genannten Probleme vermieden werden und es kann eine pulverförmige Schicht ohne Unebenheiten bzw. Ungleichförmigkeiten erreicht werden. Die rotierende Vorrichtung kann zum Beispiel eine Erdungswalze, ein endloser, leitender Draht oder ein Riemen sein. Eine Voraussetzung für alle Vorrichtungen ist, dass sie zumindest teilweise elektrisch leitend sein müssen.
  • Die Erdungselektrode der Erfindung wird in einem Verfahren verwendet, in welchem elektrisch aufgeladene Pulverpartikel durch die Verbindung elektrischer Kräfte auf ein Substrat aufgebracht werden. Das Substrat ist vorzugsweise eine kontinuierliche Bahn. Die kontinuierliche Bahn kann eine zu beschichtende Bahn oder eine Oberfläche sein, auf welcher ein Film gebildet ist und als ein fertiges Produkt abgezogen wird. Es existiert eine breite Vielfalt für das Material der Bahn; sie kann Papierherstellungsfasern, zum Beispiel chemischen Faserstoff und/oder mechanischen Faserstoff, aufweisen oder es kann sich um ein Plastik-, Metall- oder ein metallbeschichtetes Kunststoffmaterial handeln.
  • Die Pulverpartikel können anorganische Partikel, Bindepartikel, Kunststoffpartikel oder andere polymere Partikel aufweisen. In einem fertigen Produkt können die Pulverpartikel eine Beschichtungsschicht oder eine Filmschicht bilden. Typischerweise zielt die Beschichtungsschicht darauf ab, konventionelle Papierbeschich tungen zu ersetzen, und die Filmschicht zielt darauf ab, konventionelle Filmschichten, wie zum Beispiel einen Kunststofffilm auf einem Papiersubstrat, zu ersetzen. Wenn die Pulverpartikel auf die Bahn aufgebracht werden, sind sie im wesentlichen trocken; der Feuchtigkeitsgehalt der Pulverpartikel ist vorzugsweise weniger als 15 Gewichts-%.
  • Die Verfahrensanordnung ist wie folgt: die Bahn, welche eine erste Seite und eine zweite Seite aufweist, dient als ein Substrat, auf welchem die Pulverschicht geformt wird. An der zweiten Seite der Bahn befindet sich die rotierende Erdungselektrode, welche die elektrisch aufgeladenen Pulverpartikel anzieht, welche dafür vorgesehen sind, auf der ersten Seite der Bahn aufgetragen zu werden. Die Erdungselektrode befindet sich in einem Erdpotenzial oder einem anderen vorbestimmten Potenzial, welches von dem Nullpotenzial abweicht. Zum Beispiel, wenn die Pulverpartikel mittels einer negativen Korona behandelt werden, kann die Erdungselektrode ein positives Potenzial aufweisen. Die rotierende Erdungselektrode kann in Kontakt oder im nahen Bereich mit der zweiten Oberfläche der Bahn sein. Die Erdungswalze kann auch eine isolierende Oberflächenschicht aufweisen, um das elektrische Feld zu verbessern.
  • Die Pulverpartikel werden in einer Aufladeeinheit aufgeladen. Die Aufladeeinheit kann wenigstens eine Korona-Aufladeelektrode an der ersten Seite der Bahn aufweisen, oder die Partikel werden durch Triboaufladung aufgeladen. Eine Kombination der Koronaaufladung und der Triboaufladung kann auch verwendet werden. Die elektrisch aufgeladenen Pulverpartikel werden durch Blasen der Partikel von einer Zuführdüse in Richtung der Bahn auf die Bahn aufgebracht.
  • Wenn sich an beiden Seiten der Bahn Elektrode/n befinden und die Elektroden an der ersten Seite der Bahn in einem unterschiedlichen Potenzial verglichen mit Elektroden an der zweiten Seite der Bahn sind, werden die Pulverpartikel auf eine solche Art und Weise auf das Substrat aufgebracht, dass die Elektroden an den gegenüberliegenden Seiten des Substrats ein elektrisches Feld bilden, in welches die Partikel des trockenen Pulvers durch eine Zuführdüse geblasen werden. Die aus den Pulverpartikeln gebildete Schicht wird in einer Vorrichtung zur endgültigen Fixierung auf eine geeignete Art und Weise fertiggestellt, zum Beispiel mittels einer thermomechanischen Behandlung, wie zum Beispiel Kalandrieren. Das Substrat kann nur an einer Oberfläche gleichzeitig behandelt werden oder beide Oberflächen zur gleichen Zeit. Es ist auch möglich, dass zwei oder mehr Schichten aufeinander gebildet werden.
  • Die zu behandelnde Bahn kann während des Verfahrens auf eine kontinuierliche Art und Weise auf der Oberfläche der Erdungswalze weiterbewegt werden. Die Erdungswalze kann einen Walzenspalt mit einer ersten zu der Endbehandlungseinheit gehörenden heißen Walze bilden, welche einen Binder des Pulvermaterials zumindest teilweise aufschmilzt. Die Endbehandlung kann in dem/den nächsten Walzenspalt/en beendet werden. Die Erdungswalze und die nachfolgenden Walzen können einen Kalanderstapel bilden. Die in Kontakt mit der Erdungswalze stehende Bahn wird geerdet oder nach unten zu dem Walzenspalt, welcher durch die Erdungswalze und die erste heiße Walze gebildet wird, in ein vorbestimmtes Potenzial gebracht werden. Die Endbehandlung kann auch unter Verwendung von Chemikalien oder einer geeigneten Strahlung, zum Beispiel UV-Strahlung, abgeschlossen werden, um das Beschichtungspulver an der Bahn zu fixieren.
  • Nachfolgend wird das Verfahren der Erfindung durch eine Zeichnung erläutert, welche eine schematische Seitenansicht eines Verfahrensschritts zeigt, in welchem die Erdungselektrode der Erfindung angewendet wird.
  • Eine zu behandelnde Bahn W, wie zum Beispiel eine Papier- oder Kunststoffbahn, läuft zwischen einer rotierenden Erdungswalze 2 und einer Ladungselektrode 1. Die Bahn W ist in Kontakt mit der Erdungswalze 2. Die Ladungselektrode 1 kann entweder positiv oder negativ sein. Die Ladungselektrode 1 kann eine Korona-Ladungselektrode sein. Partikel eines Pulvermaterials werden durch die Elektrode 1 aufgeladen und mittels einer Zuführdüse (nicht dargestellt) in Richtung der Bahn W geblasen. Die Partikel können anorganische Partikel, Bindepartikel, Kunststoffpartikel oder andere polymere Partikel beinhalten. Die Partikel des Pulvermaterials werden durch die Erdungswalze 2 angezogen und auf diese Weise wird auf der Oberfläche der Bahn W eine Pulverschicht gebildet.
  • Die Pulverschicht, welche durch elektrostatische Kräfte an der Bahn W anhaftet, wird in Walzenspalten, die zwischen der Erdungswalze 2 und einer beheizten, harten Walze 3 und der beheizten, harten Walze 3 und einer elastischen Walze 4 gebildet sind, an der Bahn fixiert. Die Bahn W ist direkt nach unten zu dem ersten Walzenspalt geerdet, es ist jedoch möglich, dass die erste beheizte, harte Walze 3 sich in demselben Potenzial wie die Erdungswalze 2 befindet. Die Pulverpartikel beinhalten Bindepartikel, welche in Kontakt mit der beheizten, harten Walze 3 schmelzen.
  • Die Erfindung ist nicht auf die obige Beschreibung beschränkt, sondern sie kann innerhalb des Schutzbereichs der Ansprüche variieren.

Claims (3)

  1. Erdungselektrode (2), welche zur Verwendung in einem Verfahren geeignet ist, in welchem eine Bahn (W), die eine erste Seite und eine zweite Seite aufweist, dafür vorgesehen ist, als ein Substrat zu dienen, und eine pulverförmige Schicht dafür vorgesehen ist, unter Verwendung einer Korona-Ladungselektrode (1) auf der ersten Seite der Bahn (W) durch Aufbringen elektrisch geladener Partikel auf die Bahn (W) gebildet zu werden, während die Erdungselektrode (2) dafür vorgesehen ist, an der zweiten Seite der Bahn (W) angeordnet zu sein, wobei die Erdungselektrode eine elektrisch leitende, rotierende Walze (2) ist, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitende Erdungselektrode (2) eine elektrisch isolierende Oberfläche aufweist.
  2. Verfahren zum Bilden einer pulverförmigen Schicht aus pulverförmigen Partikeln auf einer Oberfläche einer kontinuierlichen Bahn (W), welches die folgenden Schritte aufweist: – Erlauben der Bahn (W), welche eine erste Seite und eine zweite Seite aufweist, sich zwischen wenigstens einer Aufladeeinheit der pulverförmigen Partikel, welche eine Korona-Ladungselektrode (1) an der ersten Seite der Bahn (W) und wenigstens eine elektrisch leitende, rotierende Erdungselektrode (2) an der zweiten Seite der Bahn (W) aufweist, welche sich in einem Erdungspotenzial oder einem anderen, vorbestimmten Potenzial befindet, zu bewegen, – Aufbringen von Pulverpartikeln auf der ersten Seite der Bahn (W), welche in der Aufladeeinheit elektrisch geladen werden, und – Endbearbeiten der pulverförmigen Schicht, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitende, rotierende Erdungswalze (2) eine elektrisch isolierende Oberfläche aufweist.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufladeeinheit eine Einrichtung zum Aufladen von pulverförmigen Partikeln mittels Aufladen durch tribomechanische Vorgänge aufweist.
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