ES2280035T3 - Dispositivo de tratamiento de superficie por zonas de un articulo mediante descarga electrica con barrera dielectrica. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de tratamiento de superficie por zonas de un artículo, mediante descarga eléctrica con barrera dieléctrica, en presencia de una mezcla gaseosa de tratamiento, que comprende un electrodo metálico cortado en elementos individuales aptos cada uno para girar alrededor de un eje central para garantizar una distancia suficiente entre el elemento considerado girado y la zona del artículo enfrente del elemento considerado para que la descarga no pueda desarrollarse en la misma; caracterizado porque: - el electrodo metálico es hueco, lo que permite la circulación en su interior de la mezcla gaseosa y la estanqueidad de esta mezcla hasta la zona de descarga; - el eje central de giro sirve de canal de circulación de la mezcla gaseosa en el interior del electrodo, y está dotado de orificios de escape de la mezcla gaseosa hacia la zona de descarga; - el giro de uno de los elementos del electrodo realiza el taponamiento del orificio de escape al que está asociado, pudiendo escaparse la mezclagaseosa solamente por los orificios de escape de los elementos no girados
Description
Dispositivo de tratamiento de superficie por
zonas de un artículo mediante descarga eléctrica con barrera
dieléctrica.
La presente invención se refiere al dominio de
los tratamientos de superficie mediante una descarga por efecto
corona bajo atmósfera gaseosa controlada (especialmente atmósferas a
base de nitrógeno que comprenden adiciones controladas de silano, o
incluso de CO_{2}, N_{2}O, H_{2}, etc.).
Este dominio es el objeto de numerosas
publicaciones por parte del solicitante, podrá hacerse referencia
especialmente a los documentos siguientes:
EP-1108264, EP-622474, WO 01/58992 o
incluso WO 02/40738.
Estos procedimientos y equipos permiten el
tratamiento del sustrato en desplazamiento de manera homogénea sobra
todo su ancho. Un tratamiento de este tipo conviene perfectamente a
un gran número de aplicaciones industriales.
No obstante, cuando se trata la superficie de
una película mediante descarga de tipo corona, ya sea en el aire o
bajo una atmósfera gaseosa controlada, se hace difícil el sellado en
caliente.
Se presenta por tanto el hecho de que las
películas destinadas a la vez a imprimirse por una parte y sellarse
por otra parte deben combinar las características, en principio
contradictorias, de una buena impresión (gracias al tratamiento de
tipo corona) y de una buena "capacidad de sellado" (película no
tratada). Lo mismo vale respecto a las películas destinadas a la
vez a contracolarse parcialmente en una parte en un sustrato y
sellarse sobre otra parte.
Esta industria se ha centrado, por supuesto, en
este problema técnico y puede decirse brevemente que en la
actualidad se proponen dos soluciones para permitir combinar estas
dos características técnicas en principio contradictorias:
- o bien se aumenta la temperatura de sellado:
esta solución permite de hecho sellar películas tratadas con corona
pero las consecuencias generadas a nivel de la cadena de fabricación
del producto final no son aceptables para una producción industrial
y además no se aceptan por una gran cantidad de transformadores de
películas de polímeros
- o bien se aplica el tratamiento de tipo corona
en las zonas que deben imprimirse o contracolarse y no se aplica en
las zonas que deben sellarse: esta solución es actualmente la
solución retenida por la casi totalidad de los profesionales, es
eficaz gracias a los procedimientos de "tratamiento por zonas"
de las estaciones de tipo corona bajo el aire comercialmente
disponibles.
Los sistemas de "tratamiento por zonas" de
las estaciones de tipo corona en el aire comercialmente disponibles
(a continuación se verá en detalle su esquematización en la figura
1) consisten en un electrodo metálico formado por pequeños
elementos independientes, que pueden girar según un eje. Los
elementos girados se alejan de la superficie de la película que
debe tratarse y, de ese modo, estos elementos, aunque conectados a
la alta tensión, ya no permiten crear una descarga sobre la
superficie de la película. En cambio, los elementos del electrodo
no girados permiten crear una descarga sobre la superficie de la
película. De esta manera, el tratamiento de tipo corona se aplica
sobre los elementos no girados y no se aplica sobre los elementos
girados (zonificación). Por tanto, las zonas de la película que
pasan bajo los elementos no girados pueden imprimirse (o
contracolados), mientras que las zonas de la película que pasan bajo
los elementos girados pueden sellarse.
Para ilustrar este estado de la técnica de los
procedimientos de tratamiento de tipo corona zonificados, puede
hacerse referencia especialmente a los documentos
GB-2014799 y US-6007784.
Tal como viene de verse, el tratamiento de tipo
corona en el aire puede aplicarse fácilmente por zonas, para ello es
suficiente evitar la creación de la descarga eléctrica en ciertos
elementos.
En cambio, tal como se verá a continuación, en
las aplicaciones en las que el tratamiento de tipo corona se
realiza bajo atmósfera gaseosa controlada, el electrodo no sólo
sirve como soporte de alta tensión para la aplicación de la
descarga eléctrica, sino que también sirve como inyector de la
mezcla gaseosa de tratamiento. Por ejemplo, siendo el electrodo
hueco, para permitir la circulación e inyección en la descarga de la
mezcla gaseosa, un tratamiento por zonas realizado según el modelo
de elementos giratorios de tipo corona en el aire de la figura 1
conlleva dificultades de estanqueidad entre los elementos girados y
los elementos no girados, de alimentación de mezcla gaseosa del
electrodo o incluso de mantenimiento del conjunto del electrodo.
Ahora bien, un tratamiento de tipo corona bajo atmósfera gaseosa es
eficaz si se inyecta la mezcla gaseosa en el núcleo mismo de la
descarga con un caudal controlado. Por tanto, es imperativo
garantizar una buena alimentación de la mezcla gaseosa para todos
los elementos del electrodo que sirven para el tratamiento.
Una estanqueidad mal controlada entre los
elementos del electrodo corre irremediablemente el riesgo de
provocar un escape de la mezcla gaseosa en las uniones entre los
elementos girados y los no girados. Al inyectarse tan sólo
parcialmente la mezcla gaseosa en este caso, o incluso no
inyectarse, en el núcleo de la descarga, la calidad del tratamiento
se vuelve aleatoria.
Por tanto, un tratamiento de tipo corona bajo
atmósfera gaseosa controlada por zonas sólo puede realizarse a
condición de permitir a la vez:
- la no creación de la descarga eléctrica en
ciertas zonas del electrodo (tales como para los elementos girados
de los tratamientos de tipo corona en el aire de la técnica
anterior);
- la distribución, según un caudal controlado,
de la mezcla gaseosa a través de las zonas del electrodo que sirven
para el tratamiento.
Una solución posible para respetar estas dos
condiciones sería fabricar un electrodo compuesto por elementos
totalmente independientes entre sí, constituyendo cada elemento un
electrodo completo que permite su propia alimentación de alta
tensión y su propia alimentación de mezcla gaseosa. Esta solución
tiene la ventaja de garantizar la estanqueidad entre los elementos
ya que un electrodo completo no sólo comprende sus propias
alimentaciones, sino también paredes que garantizan la estanqueidad
y permiten la circulación del conjunto de la mezcla gaseosa
únicamente hacia su destino, es decir, el núcleo de la descarga.
En cambio, es difícilmente realizable en la
práctica dado que las dimensiones de cada elemento del electrodo
son del orden de 1 cm, o incluso de 5 mm. Para los anchos utilizados
normalmente en la industria, es decir, del orden de 1 a 2 metros,
es difícil de concebir la fabricación y montaje de algunos cientos
de electrodos que comprenden cada uno una conexión de alta tensión,
una alimentación de mezcla gaseosa constituida a su vez por tubos y
empalmes, debiendo ser la totalidad estanca y medir menos de 1 cm de
largo. Esta solución parece por tanto irrealizable desde el punto de
vista práctico.
Otra solución sería separar las dos funciones
del electrodo, es decir, la alimentación de alta tensión y la
inyección de la mezcla gaseosa en la descarga. En este caso, puede
considerarse utilizar un electrodo de tratamiento de tipo corona en
el aire por zonas con elementos giratorios alimentados únicamente en
alta tensión (tal como en el ejemplo de la figura 1) y colocar en
su proximidad una boquilla de inyección de la mezcla gaseosa. Esta
solución tiene como ventaja no presentar nunca un riesgo de pérdida
de estanqueidad entre los elementos del electrodo ya que la mezcla
gaseosa no circula al interior del mismo. No obstante, la boquilla,
separada del electrodo y colocada en su proximidad, debe permitir
la inyección de la mezcla gaseosa en el núcleo de la descarga.
Teniendo en cuenta las dimensiones puestas en práctica para este
procedimiento, es decir, más precisamente una altura de la zona de
descarga normalmente del orden de 1 mm, es difícilmente concebible
el garantizar el buen caudal de la mezcla gaseosa al núcleo de la
descarga sin recurrir a un aumento del caudal de esta misma mezcla
gaseosa a nivel de la boquilla. La diferencia entre el caudal de la
boquilla y el que alimenta la descarga corresponde evidentemente a
la parte de la mezcla gaseosa que no alcanza este espacio confinado
de 1 mm de altura en el que se desarrolla la descarga.
Económicamente, esta opción de mezcla gaseosa "perdida" es
difícilmente aceptable por los clientes de esta industria ya que
corresponde a un coste suplementario debido a que el caudal que
debe inyectarse en el núcleo de la descarga se impone para
garantizar una eficacia total del tratamiento. Esta solución parece
por tanto poco considerable desde el punto de vista económico.
Se concibe por tanto que, para esta industria,
es interesante y necesario poder proponer una nueva solución de
tratamiento de superficie mediante descarga de tipo corona en
atmósfera gaseosa controlada, que permite un tratamiento por zonas,
en condiciones aceptables tanto técnica como económicamente.
Para ello, la presente invención propone un
dispositivo de tratamiento de superficie por zonas de un artículo
mediante descarga eléctrica con barrera dieléctrica, en presencia de
una mezcla gaseosa de tratamiento, que comprende:
- un electrodo metálico cortado en elementos
individuales aptos cada uno para girar alrededor de un eje central
para garantizar una distancia suficiente entre el elemento
considerado girado y la zona del artículo enfrente del elemento
considerado para que la descarga no pueda desarrollarse en la misma;
caracterizado porque el electrodo metálico es hueco, lo que permite
la circulación en su interior de la mezcla gaseosa y la estanqueidad
de esta mezcla hasta la zona de descarga;
- el eje central de giro sirve de canal de
circulación de la mezcla gaseosa en el interior del electrodo, y
está dotado de orificios de escape de la mezcla gaseosa hacia la
zona de descarga;
- el giro de uno de los elementos del electrodo
realiza el taponamiento del orificio de escape al que está asociado,
pudiendo escaparse la mezcla gaseosa solamente por los orificios de
escape de los elementos no girados.
Según uno de los modos de realización de la
invención, cada elemento individual comprende una cámara central de
homogeneización individual, situada enfrente de su orificio de
escape, formando el conjunto de las cámaras centrales individuales
una cámara central de homogeneización sobre toda la longitud del
electrodo, apta para alimentarse ella misma con mezcla gaseosa a
través de dichos orificios de escape, estando cada cámara central
de homogeneización individual dotada de una abertura de inyección
que permite la inyección de gas sobre el artículo, y cada elemento
individual esta dotado de una parte trasera apta, cuando se gira el
elemento considerado, para empujar la cámara central de
homogeneización individual a la que está asociado para colocarse
entre las cámaras centrales de homogeneización individuales de sus
elementos adyacentes no girados, y para proceder así a dicho
taponamiento del orificio de escape del elemento considerado cuya
parte trasera se ha hecho girar.
Según uno de los modos de realización de la
invención, el eje central de giro realiza la homogeneización del
flujo gaseoso por el hecho de que está dotado de componentes de tipo
desviador que permiten crear turbulencias en la mezcla gaseosa.
La noción de "mezcla gaseosa de
tratamiento" debe entenderse según la invención como que se
refiere a una mezcla gaseosa controlada, por tanto no atmosférica
(por ejemplo, una atmósfera a base de nitrógeno que comprende
adiciones controladas de silano, o incluso de CO_{2}, N_{2}O,
H_{2}, etc.).
Tal como resultará evidente para el experto en
la técnica, por motivos de claridad, no se ha evocado en lo anterior
la presencia de un contraelectrodo recubierto de un material
dieléctrico, contraelectrodo que por supuesto se entiende que está
presente, estando situado el artículo entre el electrodo y el
contraelectrodo, o incluso que desplazándose sobre el
contraelectrodo. Por los mismos motivos, no figura en las figuras a
continuación.
Tal como se ha observado anteriormente, según
uno de los modos de realización de la invención, cada elemento
individual está dotado de una parte trasera apta, cuando se gira el
elemento considerado, para empujar la cámara central de
homogeneización individual a la que está asociado para colocarse
entre las cámaras centrales de homogeneización individuales de sus
elementos adyacentes, y para proceder así a dicho taponamiento del
orificio de escape del elemento considerado cuya parte trasera se ha
hecho girar. Se visualizará mejor a continuación, con ayuda de las
figuras, las diferentes situaciones que pueden considerarse en las
que según los elementos girados (elementos aislados o varios
elementos consecutivos) se colocará una parte trasera entre dos
cámaras centrales inmediatamente adyacentes o bien varias partes
traseras consecutivas se inclinarán y taponarán el espacio situado
entre las cámaras centrales a las que son adyacentes y que no se han
desplazado.
Otras características y ventajas surgirán a
partir de la descripción siguiente, facilitada únicamente a título
de ejemplo y que hace referencia a los dibujos adjuntos, en los
que:
- la figura 1 es una vista esquemática de una
instalación de tratamiento de tipo corona en el aire por zonas según
la técnica anterior;
- la figura 2 ilustra de manera esquemática la
configuración de un elemento de electrodo según la invención, en las
dos disposiciones consideradas, es decir girado y no girado;
- la figura 3 permite visualizar mejor el modo
de realización de la figura 2 sobre un conjunto de 6 elementos de
electrodo;
- la figura 4 ilustra otro modo de realización
de la invención en el que el eje de giro del electrodo sirve
igualmente como cámara central.
Tal como se evocó anteriormente, se reconoce en
la figura 1 un sistema de "tratamiento por zonas" de tipo
corona en el aire, que consiste en un electrodo metálico formado por
pequeños elementos independientes yuxtapuestos, que pueden girar
cada uno según un eje. Los elementos girados se alejan de la
superficie de la película que debe tratarse y así, estos elementos,
aunque unidos a la alta tensión, ya no permiten crear una descarga
sobre la superficie de la película que tienen enfrente. En cambio,
los elementos del electrodo no girados permiten crear una descarga
sobre la superficie de la película que tienen enfrente. De esta,
manera, el tratamiento de tipo corona se aplica en los elementos no
girados y no se aplica en los elementos girados (zonificación). Se
observa de este modo la diferencia entre la configuración de la
izquierda en la figura en la que ningún elemento del electrodo se
ha girado y por tanto se realiza el tratamiento sobre todo el ancho,
y la configuración de la derecha en la que se han girado ciertos
elementos del electrodo (es decir, se han levantado y por tanto
alejado de la superficie de la película) y en la que sólo ciertas
zonas de la película se tratan (aquellas que tienen enfrente un
elemento del electrodo que no se ha
girado).
girado).
En cuanto a la figura 2, ilustra un modo de
realización de un electrodo según la invención, cortado en elementos
individuales (de longitud comprendida normalmente entre 5 y 10 mm
para el modo representado), que comprende un eje central de giro
del conjunto de los elementos que tiene lugar, que tiene igualmente
alimentación general de mezcla gaseosa y que está equipado con
orificios de escape en toda su longitud con el fin de garantizar
una distribución lo más homogénea posible de la mezcla gaseosa en
toda la longitud del electrodo. El orificio de escape del eje
central permite la alimentación de mezcla gaseosa de una cámara
central, dotada a su vez de una abertura de inyección que permite
la inyección de gas sobre la película en desplazamiento.
El mantenimiento de la estanqueidad entre
elementos adyacentes se obtiene según la invención mediante la
presencia de una parte trasera (una especie de hombro) en cada
elemento. Así, cuando se gira un elemento, su parte trasera se
coloca justo enfrente de las cámaras centrales adyacentes,
colocándose entre ellas. Así, en posición de giro, los orificios de
escape del eje central (que alimentan de gas cada cámara central)
están obstruidos por el hombro trasero cuando el elemento
correspondiente está girado. De la misma manera, la mezcla gaseosa
no alimenta a los elementos girados y sólo puede escaparse por las
aberturas de inyección de los elementos no girados.
De este modo, se utiliza la mezcla gaseosa en su
conjunto y sin pérdida importante para alimentar la descarga, lo
que permite mantener el procedimiento económicamente aceptable por
los industriales de la transformación de películas de polímeros.
Un sistema de este tipo permite combinar:
- la simplicidad de puesta en práctica y de
fabricación gracias a una alimentación, tanto eléctrica como
gaseosa, centralizada para todos sus elementos;
- con un uso total de la mezcla gaseosa, que no
conlleva de este modo un gasto excesivo suplementario de
funcionamiento.
El hecho de que todos los elementos sean
metálicos permite garantizar la alimentación de alta tensión de cada
uno de estos elementos alimentando solamente un extremo del
electrodo, obteniéndose la transmisión de la alta tensión por
contacto entre elementos adyacentes.
La figura 3 permite visualizar mejor el modo de
realización de la figura 2 sobre un conjunto de 6 elementos de
electrodo según las dos posiciones girada y no girada: cuando se
gira un elemento, su hombro trasero correspondiente empuja la
cámara central que le corresponde y se coloca entre las dos cámaras
centrales que forman sus elementos adyacentes inmediatos. Se
observará que por motivos de legibilidad de la figura, no se ha
representado el eje de giro del electrodo.
Por supuesto, se entiende que cuando varias
partes traseras consecutivas se inclinan, taponan el espacio situado
entre las cámaras centrales que son adyacentes y que no se han
desplazados.
Por su parte, la figura 4 ilustra una variante
de la invención en la que la cámara central y el eje central de
giro se confunden en el interior de una única y misma pieza. En esta
configuración, la homogeneización del flujo gaseoso (realizada por
la cámara central en la configuración largamente descrita
anteriormente) se realiza aquí por el eje central de giro. Para
ello, éste último contiene ventajosamente componentes de tipo
desviador con el fin de crear suficientes turbulencias en el flujo
gaseoso para realizar una inyección homogénea a lo largo de todo el
electrodo.
En situación de giro el elemento está lo
bastante alejado de la película para no crear descarga eléctrica,
pero se realiza por otra parte el taponamiento de los orificios de
escape del eje central de giro.
Por tanto, se entiende bien a partir de la
descripción anterior, que se obtiene el no tratamiento de ciertas
zonas evitando desarrollar una descarga enfrente de los elementos
girados. Ahora bien, todos los elementos del electrodo están
conectados a la alta tensión, ya estén girados o no. De este modo,
todos los elementos son susceptibles de crear una descarga en la
superficie de la película. Teniendo en cuenta que la altura de
descarga (distancia entre los elementos no girados y la superficie
de la película) en las zonas que deben tratarse es del orden de 1
mm, conviene garantizar una distancia entre los elementos girados y
la película superior a 1 cm. Ya que la tensión que alimenta el
electrodo está adaptada para crear una descarga de 1 mm de altura,
esta distancia de 1 cm es lo suficientemente elevada como para que
la tensión del electrodo permanezca inferior a la tensión de salto
de chispa de la descarga entre un elemento girado y la película. De
esta manera, se garantiza el tratamiento de la película mediante los
elementos no girados y se garantiza el no tratamiento de ciertas
zonas de la película por el giro de los elementos
correspondientes.
Con el fin de poder utilizar el conjunto de la
mezcla gaseosa para el tratamiento (es decir, su inyección en el
núcleo de la descarga) y evitar toda fuga importante que sería
sinónimo de coste suplementario del procedimiento, debe
garantizarse una excelente estanqueidad a nivel de las cámaras
centrales de todos los elementos. Esta estanqueidad debe
garantizarse en las dos situaciones siguientes:
- La estanqueidad entre dos elementos adyacentes
en la misma disposición (los dos están girados o ninguno de los dos
está girado) se garantiza mediante el contacto estrecho entre los
contornos de las cámaras centrales de los dos elementos. Esto sólo
se realiza con la condición de que:
1. Se mantenga el contacto entre los dos
elementos lo suficientemente estrecho.
2. La rugosidad de las superficies de contacto
es lo suficientemente débil como para permitir un contacto, de tipo
plano-plano, sobre el conjunto de estas dos
superficies enfrentadas.
- La estanqueidad entre dos elementos adyacentes
en disposiciones diferentes (uno está girado y el otro no está
girado) se garantiza mediante el contacto estrecho entre el contorno
de la cámara central del elemento no girado y la parte trasera del
elemento girado. Esto sólo se realiza con la condición de
que:
que:
1. Se mantenga el contacto entre los dos
elementos lo suficientemente estrecho.
2. La parte trasera del elemento girado se pone
enfrente de la cámara central del elemento adyacente no girado.
3. La rugosidad de las superficies de contacto
es lo suficientemente débil como para permitir un contacto, de tipo
plano-plano, sobre el conjunto de estas dos
superficies enfrentadas.
Claims (3)
1. Dispositivo de tratamiento de superficie por
zonas de un artículo, mediante descarga eléctrica con barrera
dieléctrica, en presencia de una mezcla gaseosa de tratamiento, que
comprende un electrodo metálico cortado en elementos individuales
aptos cada uno para girar alrededor de un eje central para
garantizar una distancia suficiente entre el elemento considerado
girado y la zona del artículo enfrente del elemento considerado para
que la descarga no pueda desarrollarse en la misma;
caracterizado porque:
- el electrodo metálico es hueco, lo que permite
la circulación en su interior de la mezcla gaseosa y la estanqueidad
de esta mezcla hasta la zona de descarga;
- el eje central de giro sirve de canal de
circulación de la mezcla gaseosa en el interior del electrodo, y
está dotado de orificios de escape de la mezcla gaseosa hacia la
zona de descarga;
- el giro de uno de los elementos del electrodo
realiza el taponamiento del orificio de escape al que está asociado,
pudiendo escaparse la mezcla gaseosa solamente por los orificios de
escape de los elementos no girados
2. Dispositivo de tratamiento de superficie por
zonas según la reivindicación 1, caracterizado porque cada
elemento individual comprende una cámara central de homogeneización
individual, situada enfrente de su orificio de escape, formando el
conjunto de las cámaras centrales individuales una cámara central de
homogeneización sobre toda la longitud del electrodo, apta para
alimentarse ella misma con mezcla gaseosa a través de dichos
orificios de escape, estando cada cámara central de homogeneización
individual dotada de una abertura de inyección que permite la
inyección de gas sobre el artículo, y porque cada elemento
individual esta dotado de una parte trasera apta, cuando se gira el
elemento considerado, para empujar la cámara central de
homogeneización individual a la que está asociado para colocarse
entre las cámaras centrales de homogeneización individuales de sus
elementos adyacentes no girados, y para proceder así a dicho
taponamiento del orificio de escape del elemento considerado cuya
parte trasera se ha hecho girar.
3. Dispositivo de tratamiento de superficie por
zonas según la reivindicación 1, caracterizado porque el eje
central de giro realiza la homogeneización del flujo gaseoso por el
hecho de que está dotado de componentes de tipo desviador que
permiten crear turbulencias en la mezcla gaseosa.
Applications Claiming Priority (2)
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