DK156793B - Coronaapparat til modificering af overfladen paa folier, isaer termoplastiske folier - Google Patents

Description

1 DK 156793 B

Opfindelsen angâr et coronaapparat af den i krav l's indledning angivne art. Ved bearbejdning af folier og ved fremstillingen af folielaminater er det kendt at behandle folieoverfladen med en coronaudladning, for derved at 0ge vedhæftningen mellem la-minatets enkelte folielag eller bringe overfladen i en sâdan til-stand, at der kan trykkes pâ denne.

Til coronabehandling af en folie fores denne hen over en elektrisk jordet stotteflade, f.eks. en valse, en tromle eller et endelost bând, samtidigt med, at foliens eller filmens bort fra stottefladen vendende overflade udsættes for en coronaudladning tilvejebragt ved

DK 156793B

en i afstand fra stattefladen anbragt elektrode, som er sluttet til en kilde for hojfrekvent vekselstrom med £1.0,3 spænding.

De hidtil kendte fremgangsmâder og apparater til det angivne formai adskiller sig praktisk tait blot fra hinanden ved udforelsesfor- men for den som modelektrode tjenende stotteflade, der f.eks. kan være dannet af -en central valse med flere elektroder eller af flere stottevalser med tilsvarende elektroder o.s.v,, ved det til iso-lering af modelektroden anvendte dielektriske materiale, f.eks. glimmer, glas, keramik, plastfolier eller specielle gummikvali-teter, ved de anvendte elektroders konstruktive udformning f.eks, som plade-, trâd-, kam-, kniv-, halvskâl-, fjeder- eller spindel-elektroder, samt ved den anvendte generators konstruktion f.eks, som lav-, mellem- eller h0jfrekvensgenerator. Derudover kendes fra tysk offentliggerelsesskrift nr. 14 04 413, US patentskrift nr-, 2 864 755 og US patentskrift nr. 2 802 085 coronabehandlingsmetrdoi-hvor de i det foregâende beskrevne forhold er omvendt, d.v.s* 1' :·' · folien pâvxrkes med en elektrisk coronaudladning ved hjælp af en ved et dielektrisfc materiale isoleret elektrode.

De i det foregâende omtalte grundlæggende konceptioner (blank-elektrode/isoleret modelektrode henholdsvis isoleret elektrode/ blank modelektrode) bar principielle mangler^ der er mere eller· mindre generende i praksis.

Som ulemper ved den kendte teknik skal forst og fremmest nævnes de forholdsvis store omkostninger, der skyldes beskadigelse af modelektrodens isolering ved elektri'ske gennemslag, mekanisk beskadigelse i form af knivsnit -aller lignende eller ved indtræng-ning af fugtighed i stationen. I .sa tilfælde skal de som regai med lag af specialgummi, silicone -jo..s.v. isolerede valser :i reparati-onsojemed bringes til en gummirings- eller vulkaniaeringsvirk-somhed, hvilket erfaringsmâ&ssigt tager lang tid og er bekostéligt, sâ at den virksomhed, i bvilken coronaapparatet anvendes, skal opretholde et tilsvarende bekosteligt reservedelslager.

De omtalte vanskeligheder er sikkert ârsag til, at man bar udviklet alternative metoder, ved hvilke der som nævnt fortrinsvis anvendes valse- eller rulleelektroder med en kappe af et dielektrisk mate-

3 DK 156793B

riale. Anvendelsen af smâ elektrodevalser medforer uden tvivl nogle fordele. De smâ valser er konstruktivt enkle og lette at hàndtere under montering og afmontering samtidigt med, at om-kostningerne til réparation har kunnet reduceres ved, at man i stedet for vulkaniserbare, ikke aftagelige isoleringslag har anvendt udskiftelige, dielektriske overtræk i form af pâtrækkelige hen-holdsvis pâkrympelige slangematerialer. Hvad angâr effektiviteten, d.v.s. den opnâede overfladespænding i mN/m pâ det behandlede substrat, er denne spænding ved den forstnævnte metode klart hojere end ved den alternative teknik, hvilket skyldes den mulige kom-bination af den tvangsmæssigt plane modelektrode (isolerede valse) med en spids elektrode af vilkârlig form (trâd-, kam-, gevindstang-eller knivelektrode). Dette er indlysende i betragtning af formen af de her anvendte elektroder (d.v.s. elektroder i form af cylin-driske valselegemer med en diameter pâ 80-100 mm, der er meget langt fra den almindeligvis som ideel elektrodeform betragtede skarpkantede elektrodeprofil.

Ogsâ tysk brugsmonsterskrift 74 14 965 er uden tvivl baseret pâ kendskabet til disse problemer. I nævnte brugsmonsterskrift fore-slàs anvendelsen af profilerede blanke elektrodevalser i forbindelse med en isoleret modelektrodevalse. Dette forslag ses imidlertid ikke at hâve fordele over for en faststâende elektrodeprofil (kniv, kam o.s.v.), og kan - bortset fra, at man her har forladt den isolerede elektrodes fordelagtige princip - kun forstâs som et kompromis mellem onsket om at forbedre et ikke optimalt System uden at forlade det kendte princip.

Endelig beskrives i tysk patentskrift nr. 20 44 828 et coronaapparat med inden for et af stænger fremstillet valselegeme anbragte elek-trodetrâde, som aflader undersiden af den hen over trâdene forte folie, medens oven for valselegemet anbragte elektrodetrâde aflader foliens overside. Denne coronaindretning er imidlertid kun anvendelig til afladning af folier, men ikke egnet til overflade-modificering til forbedring af pâtrykkeligheden og/eller vedluaft-ningsevnen.

Udgâende fra denne kendte teknik tager opfindelsen sigte pâ at tilvejebringe et coronaapparat til overflademôdificering af folier og med en orienteret, stor effektivitet. Dette opnâs ved det i krav

4 DK 156793 B

l's kendetegnende del angivne. Herved opnâs mellem samvirkende elektroder under udladningen en ekstrem stor energitæthed og dermed en tilsvarende intensiv pâvirkning af folien til modifi-cering af denne.

Selv om valsekappens ydre belaegning eller eventuelt hele kappen principielt kan bestâ af et hvilket soin helst dielektrisk mate-riale, har erfaringen i praksis vist, at især materialer sâsom glas, phénol- eller melaminharpiksimprægneret papir, glasfiber-armeret epoxid- eller siliconeharpiks, polyester eller polycar-bonat er særligt hensigtsmæssige. Blandt de nævnte materialer foretrækkes igen armerede polyester- eller epoxidharpiksmasser, fordi disse ikke blot har gode dielektriske egenskaber men til-lige stor mekanisk styrke.

Endelig opnâs ved det i krav 4 angivne, at elektroderne kan anvendes mod hinanden og med en bestemt retningsvirkning med henblik pâ det substrat, der skal behandles.

I det f0lgende forklares opfindelsen nærmere ved hjælp af tegnin-gens hvor fig» 1 er et tværsnit efter linien A-A i fig. 2 gennem en udf0-reisesform for coronaapparatet ifelge opfindelsen^ fig» 2 et aksialt snit gennem apparatet, figo 3a-3c viser anbringelsen af elektroder og modelektroder i tre forskellige versioner, og fig. 4 viser afhængigheden af de ved hjælp af elektrodeplacerin-gerne i fig. 3a-3c opnàede overfladespændinger af substratets, nærmere betegnet en polypropylenfladfolies gennemlebshastighed.

Coronaapparatet ifolge opfindelsen bestâr hovedsageligt af et som elektrode virkende cylindrisk valselegeme ¥, der samtidigt tjener til at styre det substrat S, der skal coronabehandles, samt af en over valsen ¥ anbragt og om en svingningsakse D i vertikalplanet svingelig ramme R, der bærer jordede modelektroder 17. Under sub- 5

DK 156793 B

• stratet S's transport hen over valsen ¥ behandles den bort fra valsen ¥ vendende overflade pâ foliebanen S af en coronaudladning mellem i valsen ¥ anbragte elektroder 7 og de pâ rammen R anbragte ydre modelektroder 17.

Coronaapparatets opbygning fremgâr tydeligst af fig. 2. Valsen har en hul, stationær aksel 1, der med sine to ender er fastspændt i bukke 2. Pâ akslen 1 er i indbyrdes afstand anbragt to pâ akslen roterbare centreringsbosninger 4, der er lejret pâ akslen via hvert sit kugleleje 3» og som sammen med hver sin spændering 6 og hvert sit kugleleje 3 danner en skive 8. De to skiver 8 bærer en cylindrisk valsekappe 5 af et dielektrisk materiale. Det af delene 8 og 5 bestâende komplette valselegeme er sikret mod aksial for-"skydning pâ akslen 1 ved hjælp 'af-,’spa2nderingene 6v Inden-i- det af de to centreringsb0sninger og af valsekappen afgrænsede rum er anbragt stromforende elektroder 7, jævnfor ogsâ fig. 3, i form af tynde metaltrâde, fortrinsvis med en diameter pâ ca. 0,2-0,3 mm. Elektrodetrâdene er ophængt i skulderringe 22 af et elektrisk isolerende materiale via fjedrende ’spændeelementer 9 til kom-pensation for trâdenes varmeudvidelse og til trâdenes efter-spænding, sâ at trâdene ikke hænger slapt. Da elektroderne 7 let skal kunne komme i kontakt med den roterende valsekappe 5’s indre flade til undertrykkelse af en indre corona, holdes elektrodetrâdene 7 i beroring med nævnte væg ved hjælp af i noter 10 i skulderringene 22 styrede, af skruetrykfjedre 11 pâvirkede ring-segmenter 12. Elektroderne forsynes ved hjælp af et hejspændings-kabel 13 med h0jfrekvent vekselstrom fra en generator G. Mellem generatoren og hojspændingskablet 13 er indskudt en transforma-tor T til forogelse af stromspændingen. Da forbehandlingsprocessen medforer varmeudvikling, indblæses i den hule aksel 1 ved hjælp af en blæser V et gasformigt kolemedium, fortrinsvis luft, hvor-ved hele coronaapparatet koles sâledes, at temperaturen holdes neden for en kritisk ovre grænse. Fra akslen 1 passerer koleluf-ten gennem fordelingshuller 14 i akslens væg ind i elektroderum-met. Den opvarmede keleluft strommer bort fra elektroderummet i valsen gennem aksiale kanaler 15 i skulderringene 22 og gennem tilsvarende kanaler i centreringsbosningerne 4. Til supplerende temperering af valsekappen 5 kan denne ligge an mod to tempererede stâlvalser 16, fig. 1, der berorer elektrodevalsekappen 5 pâ ste- 6

DK 156793 B

der, hvor der ikke længere finies elektrisk spænding. I tilfælde af et st0rre kelebehov kan coronaapparatets indre koles af en elektrisk dârligt ledende væske, f.eks. destilleret vand, trans-formatorolie eller siliconedlie, àvorved apparatets konstruktion og dermed omkostningerne ved dets fremstilling imidlertid 0ges betydeligt.

De over valsen anbragte modelektroder 17 bestâr ligeledes fortrins-vis af tynde metaltrâde, der er anbragt i en afstand pâ mellem 1 og 2 mm fra valsekappen 5· De ydre elektrodetrâde er fikseret i den korrekte stilling ved bjælp af til valselegemet ¥'s radius tilpassede segmentskiver 18, fig. 1, og holdes spændt ved hjælp af trykfjedre 19, der kompenserer for trâdenes varmeudvidelse og forhindrer nedhængning af trâdene. Modelektrodetrâdene 17- er op-hængt i en ranime 20, der som nævnt kan svinges opad om svingnings-akslen D til en stilling, ved hvilken substratet, som skal corona-behandles, lettere kan indferes i apparatet. Rammen 20 er ved hjælp af svingakslen D lejret pâ bærearme 21, der er fast forbundet med akslen 1.

Coronaapparatets optimale funktion er hovedsageligt opnâet ved den ideelle udformning af elektroden .og modelektroden med skarpe spidser. Ved den foretagne drastiske reduktion af elek-trodernes kapacitet og dermed af de elektriske tab til et minimum opnâs en ekstrem hoj energitætihed for udladningen. Ved de kendte coronaapparater kan der ikke opnâs blot tilnærmet samme hoje energitæthed. Selv i de tilfælde, hvor man af konstruktive grunde (sterre arbejdsbredde med risiko for nedbejning af valselegemet pâ midten o.s.v.) er nedsaget til at 0ge elektrodeval-sens diameter, vil den nævnte fordel, d.v.s. den opnàede store energitæthed ikke gâ tabt, fordi elektrodernes dimensioner er uafhængige af rotationslegemets.

Ved at placere elektroderne 17 med en anden periferiel afstand mellem hver to naboelektroder 17 end afstanden i omkredsretnin-gen mellem elektroderne 7 som vist i fig. 3b opnâs over for den i fig. 3a viste placering af elektroderne 7 og 17 radiait over for hinanden en yderligere forogelse af overfladepsendin-gen. Denne intensiverede skrâbehandling forbedres yderligere, 7

DK 156793 B

nâr elektroderne 7 og 17 placeres indbyrdes som vist i fig.

3e, hvor hver af elektroderne 7 og 17 samvirker med to i for-hold til denne periferielt forsatte elektroder henholdsvis 17 og 7.

Fig. 4 viser, hvorledes overfladespændingen é (mN/m) er afhængig af substratets (i det f.oreliggende tilfælde polypropylenfoliens) fremforingshastighed og af elektrodegeometrien under i ovrigt Constante betingelser.

En yderligere fmiktionst eknisk fordel ved coronaapparatet ifolge opfindelsen er dets anvendelighed til forbehandling af metalfoli- er. I sâ tilfælde skal det i fig. 1 viste apparat kan drejes 180°, hvorved elektroderne ville blive rettet mod de stiplet viste, jordede stâlvalser 16, sâ at en hen over disse stâlvalser 16 fort metalfolie ville kunne udsættes for en coronaudladning.

En overraskende virkning ved coronaapparatet ifolge opfindelsen gor dette særlig velegnet til anvendelse i forbindelse med lagpâ-ferings- eller trykkemaskiner. Medens ved de traditionelle corona-anlæg fugtighed, der f ar es ind i forbehandlingsstationen, oje-blikkeligt medferer overslag, f.eks. sâfremt materialebanen rives itu, sâ at det dielektriske materialelag gennembrænder, reagerer coronaapparatet ifelge opfindelsen ikke pâ sâdanne driftsforstyrrelser . Selv med vilje pâ folien anbragte væskeklat-ter har i det foreliggende apparat ikke medfort gennemslag eller svigt i udladningen.

Foruden de i det foregâende forklarede procestekniske fortrin har coronaapparatet ifclge opfindelsen yderligere fordele, blandt hvilke f.eks. kan nævnes den elektrisk sikre konstmktion med aile stromforende dele placeret inden i elektrodevalsen.

Apparatets forholdsvis enkle konstruktion medforer fordele under den praktiske anvendelse. Da de anvendte dielektriske valsekap-per 5 har en forholdsvis hârd overflade i modsætning til tyndes blode gummilag, er coronaapparatet ifolge opfindelsen i langt mindre grad end de kendte apparater udsat for mekanisk beskadi" gelse.

Claims (4)

1. Coronaapparat til modificering af en overflade pâ folier, især termoplastiske folier (S), og hovedsageligt bestâende af en roterbar valseelektrode (W) med en aksel (1) og en via to ved hver sin akselende pâ akselen anbragte skiver (8) med ak-selen forbundet valsekappe med en ydre belaegning (5) af et di-elektrisk materiale, samt af fortrinsvis flere isser trâdforme-de stationære elektroder (17), der umiddelbart ud for valsens periferi i indbyrdes afstand i valsens omkredsretning strækker sig parallelt med valseaksen, kendetegnet ved, at der under valsekappens dielektriske belægning (5) ved valsens periferi er anbragt parallelt med de ydre stationære elektroder (17) forlobende, fortrinsvis ligeledes trâdformede valseelek-troder (7).

2. Coronaapparat ifolge krav 1, kendetegnet ved, at de indre elektroder (7) er anbragt med en anden periferiel afstand mellem naboelektroder end de ydre elektroder (17).

3. Coronaapparat ifolge krav 2, kendetegnet ved, at der i omrâdet ud for hver indre elektrode (7) findes mindst to ydre elektroder (17).

4. Coronaapparat ifolge krav 1-3, kendetegnet ved, at skiverne (8) er drejeligt forbundet med akslen (1).