JPH0664304A - プラスチック材料とくにポリプロピレンまたはポリエチレンからなる潤滑剤含有ホイルの電気的予備処理方法および装置 - Google Patents
プラスチック材料とくにポリプロピレンまたはポリエチレンからなる潤滑剤含有ホイルの電気的予備処理方法および装置Info
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- JPH0664304A JPH0664304A JP8738793A JP8738793A JPH0664304A JP H0664304 A JPH0664304 A JP H0664304A JP 8738793 A JP8738793 A JP 8738793A JP 8738793 A JP8738793 A JP 8738793A JP H0664304 A JPH0664304 A JP H0664304A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 プラスチック材料からなる潤滑剤含有ホイル
の電気的予備処理方法と装置に関し、電極装置からのコ
ロナ放電により表面張力を高めることを目的とする。 【構成】 ノズル装置4により熱ガス好ましくは空気を
ホイル3に導く。熱ガスの温度は、ホイルの融点より高
くかつ潤滑剤の沸点または分解温度よりも高くする。
の電気的予備処理方法と装置に関し、電極装置からのコ
ロナ放電により表面張力を高めることを目的とする。 【構成】 ノズル装置4により熱ガス好ましくは空気を
ホイル3に導く。熱ガスの温度は、ホイルの融点より高
くかつ潤滑剤の沸点または分解温度よりも高くする。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、プラスチック材料とく
にポリプロピレンまたはポリエチレンからなる潤滑剤含
有ホイルの電気的予備処理方法及び装置に関し、電極装
置を使ってコロナ放電により表面張力を高め、同時にホ
イルを熱処理することを目的とする。
にポリプロピレンまたはポリエチレンからなる潤滑剤含
有ホイルの電気的予備処理方法及び装置に関し、電極装
置を使ってコロナ放電により表面張力を高め、同時にホ
イルを熱処理することを目的とする。
【0002】
【従来の技術】材料に印刷を行い、物質を材料につける
には、印刷インキ、プライマー、接着剤等を充分にその
材料に供給することが不可欠である。普通に用いられる
一般に知られた予備処理方法は電気コロナ放電による表
面の改質である。この処理は非常に効果的で、精密な制
御が可能であり、処理装置を容易に操作することができ
る。
には、印刷インキ、プライマー、接着剤等を充分にその
材料に供給することが不可欠である。普通に用いられる
一般に知られた予備処理方法は電気コロナ放電による表
面の改質である。この処理は非常に効果的で、精密な制
御が可能であり、処理装置を容易に操作することができ
る。
【0003】典型的なコロナ処理ステーションは、電気
的な接地電位に接続されて予備処理すべきウェブをガイ
ドする1個のローラと、高電位と接続される電極システ
ムを備えている。
的な接地電位に接続されて予備処理すべきウェブをガイ
ドする1個のローラと、高電位と接続される電極システ
ムを備えている。
【0004】コロナ放電の電気火花はその電極システム
とローラ間に生じる。ローラまたは電極を誘電体でコー
ティングすると、放電火花がステーションの全長にわた
って均一に分散し、強力な局部的火花の生成を防止す
る。電極の周囲に空気流が導入され、その結果電極が冷
却される。空気操作コロナで常に発生するオゾンは同時
に放電する。コロナ放電による物理的および化学的な効
果は非常に複雑であり、詳細は分っていない。しかしな
がら、予備処理の効果はウェブの速度及び供給する電力
を変えることにより容易に制御することができ、予備処
理の効果はすぐれた再現性を示す。
とローラ間に生じる。ローラまたは電極を誘電体でコー
ティングすると、放電火花がステーションの全長にわた
って均一に分散し、強力な局部的火花の生成を防止す
る。電極の周囲に空気流が導入され、その結果電極が冷
却される。空気操作コロナで常に発生するオゾンは同時
に放電する。コロナ放電による物理的および化学的な効
果は非常に複雑であり、詳細は分っていない。しかしな
がら、予備処理の効果はウェブの速度及び供給する電力
を変えることにより容易に制御することができ、予備処
理の効果はすぐれた再現性を示す。
【0005】表面に対するコロナ放電の効果はコロナ雰
囲気をつくり出せる化学反応に基づくものである。電極
とキャリヤローラ間の放電ギャップにおいて、電子はそ
の高電場で加速される。加速電子が空気分子に衝突する
と、制御不可能な多数の分子フラクションと新たな分子
が生じて、これらは付加的にイオン化され、電子的に励
起される。コロナによって活性化された空気は印刷すべ
き材料の表面を僅かに数〓の深さだけ酸化するので、薄
いホイルであっても表面の性質だけが改質される。酸化
が進むと、表面エネルギおよび従って印刷すべき材料に
対する物質の付着力が増加する。生成される官能基は極
性を有し、塗布する印刷インキ、ニスなどに対する接着
中心を形成する。
囲気をつくり出せる化学反応に基づくものである。電極
とキャリヤローラ間の放電ギャップにおいて、電子はそ
の高電場で加速される。加速電子が空気分子に衝突する
と、制御不可能な多数の分子フラクションと新たな分子
が生じて、これらは付加的にイオン化され、電子的に励
起される。コロナによって活性化された空気は印刷すべ
き材料の表面を僅かに数〓の深さだけ酸化するので、薄
いホイルであっても表面の性質だけが改質される。酸化
が進むと、表面エネルギおよび従って印刷すべき材料に
対する物質の付着力が増加する。生成される官能基は極
性を有し、塗布する印刷インキ、ニスなどに対する接着
中心を形成する。
【0006】コロナ処理の強さは印刷すべき材料の表面
に当てたコロナ線量Dに比例する。コロナ線量Dはエネ
ルギ密度と等しく、用いた電力P、コロナ放電CBの巾
およびウェブがステーションから引き抜かれる速度vに
より計算される。 D=P/(CB*v) [Wmin/m2 ] コロナ技術のこのスケール−アップ則は、放電速度を2
倍にするかまたはステーションの巾を2倍にすると、適
用電力を同時に2倍にすれば同一の前一処理が得られる
ことを意味する。
に当てたコロナ線量Dに比例する。コロナ線量Dはエネ
ルギ密度と等しく、用いた電力P、コロナ放電CBの巾
およびウェブがステーションから引き抜かれる速度vに
より計算される。 D=P/(CB*v) [Wmin/m2 ] コロナ技術のこのスケール−アップ則は、放電速度を2
倍にするかまたはステーションの巾を2倍にすると、適
用電力を同時に2倍にすれば同一の前一処理が得られる
ことを意味する。
【0007】処理すべき材料に線量Dのコロナをあてた
ときの効果はその処理に用いた電極の配置構造はもちろ
んであるが、材料の化学的性質にも依存する。潤滑剤含
有のポリプロピレンおよびポリエチレンホイルは処理が
難しい材料に属する。図1の図面は処理力が潤滑剤含有
量とともに減少することを示す。図1の例では300pp
m の潤滑剤を含有するPEホイルを42mN/mに処理
するのにおよそ16Wmin/m2 が必要である。潤滑剤含
有量600ppm ではコロナ線量は49に増加し、120
0ppm では104Wmin/m2 に増加する。他方、潤滑剤
なしの材料の場合、コロナ線量は約4Wmin/m2 が用い
られる。換言すると、潤滑剤含有ホイルの処理にはそれ
ぞれ潤滑剤なしの材料や処理に比べて4倍、12倍およ
び26倍の電力を用いることが必要である。潤滑剤含有
ホイルの既知の処理方法は比較的効果がなく、しかもコ
スト的にも不利である。コスト低減に対する絶えざる要
求は効率の高い電極と装置を用いたときにのみかなえら
れる。
ときの効果はその処理に用いた電極の配置構造はもちろ
んであるが、材料の化学的性質にも依存する。潤滑剤含
有のポリプロピレンおよびポリエチレンホイルは処理が
難しい材料に属する。図1の図面は処理力が潤滑剤含有
量とともに減少することを示す。図1の例では300pp
m の潤滑剤を含有するPEホイルを42mN/mに処理
するのにおよそ16Wmin/m2 が必要である。潤滑剤含
有量600ppm ではコロナ線量は49に増加し、120
0ppm では104Wmin/m2 に増加する。他方、潤滑剤
なしの材料の場合、コロナ線量は約4Wmin/m2 が用い
られる。換言すると、潤滑剤含有ホイルの処理にはそれ
ぞれ潤滑剤なしの材料や処理に比べて4倍、12倍およ
び26倍の電力を用いることが必要である。潤滑剤含有
ホイルの既知の処理方法は比較的効果がなく、しかもコ
スト的にも不利である。コスト低減に対する絶えざる要
求は効率の高い電極と装置を用いたときにのみかなえら
れる。
【0008】高効率電極の要素は例えばEP95051
の多重ナイフ電極システムである。このシステムではコ
ロナパワーが4ないし11個の平行な電極ナイフに分配
されるので、多数の小さな火花を有する均一なコロナが
得られる。このシステムを使用することにより効率をか
なり向上させることができるが、潤滑油含有ホイルの処
理の場合にはとくに効率をさらにあげるのが望ましい。
の多重ナイフ電極システムである。このシステムではコ
ロナパワーが4ないし11個の平行な電極ナイフに分配
されるので、多数の小さな火花を有する均一なコロナが
得られる。このシステムを使用することにより効率をか
なり向上させることができるが、潤滑油含有ホイルの処
理の場合にはとくに効率をさらにあげるのが望ましい。
【0009】ホイルに潤滑剤を添加するのは移動するウ
ェブとホイルに接触する機械構成部材との摩擦力を小さ
くするためである。潤滑剤含有ホイルは高速で取扱い可
能である。潤滑剤はホイルの表面に析出し、熱可塑性樹
脂と機構構成部材との間で潤滑効果を示す。他方、潤滑
剤層はホイルに対するコロナの処理性に否定的な影響を
及ぼす。ポリエチレンとポリプロピレンの場合、潤滑剤
層は第一脂肪酸アミドエルカ酸アミドとオレイン酸アミ
ドから成る。
ェブとホイルに接触する機械構成部材との摩擦力を小さ
くするためである。潤滑剤含有ホイルは高速で取扱い可
能である。潤滑剤はホイルの表面に析出し、熱可塑性樹
脂と機構構成部材との間で潤滑効果を示す。他方、潤滑
剤層はホイルに対するコロナの処理性に否定的な影響を
及ぼす。ポリエチレンとポリプロピレンの場合、潤滑剤
層は第一脂肪酸アミドエルカ酸アミドとオレイン酸アミ
ドから成る。
【0010】表面処理した潤滑剤の塗布力および固着力
はホイルの熱処理により向上することが原則として知ら
れている。しかしながら、過去においてホイルの容積的
性質が同時に低下することを防止することは不可能であ
った。ホイルの熱ローラまたはIR照射による加熱で
は、従来知られているように、加熱を表面のみに限定す
ることはできない。同時に容積的性質の変質が生じ、こ
れは、一般的にホイル性質が低下し、例えば引張力が減
少するので、ホイルウェブを所望の高速度でプロセス機
械に導入することができない。この否定的な効果(影
響)は表面に対して優先的に作用するフレーム予備処理
の場合も除くことはできない。
はホイルの熱処理により向上することが原則として知ら
れている。しかしながら、過去においてホイルの容積的
性質が同時に低下することを防止することは不可能であ
った。ホイルの熱ローラまたはIR照射による加熱で
は、従来知られているように、加熱を表面のみに限定す
ることはできない。同時に容積的性質の変質が生じ、こ
れは、一般的にホイル性質が低下し、例えば引張力が減
少するので、ホイルウェブを所望の高速度でプロセス機
械に導入することができない。この否定的な効果(影
響)は表面に対して優先的に作用するフレーム予備処理
の場合も除くことはできない。
【0011】
【発明の要約】かくして、本発明の第一の目的は潤滑剤
を含有するプラスチックホイルを経済的に予備処理する
ことができる前述したタイプの方法と装置を提供するに
ある。本発明によれば、加熱処理は熱ガス好ましくは空
気をホイルの融点より高くかつ潤滑剤の沸点または分解
温度よりも高い温度でホイルに対して吹きつけることに
より行なう。本発明による装置はホイルに熱ガスを吹き
つけるためのノズル装置を備えている。このノズル装置
はホイルの入口点に設けられて電極装置に達している。
ガスの除去は電極装置のオゾン放電手段により行なわれ
る。
を含有するプラスチックホイルを経済的に予備処理する
ことができる前述したタイプの方法と装置を提供するに
ある。本発明によれば、加熱処理は熱ガス好ましくは空
気をホイルの融点より高くかつ潤滑剤の沸点または分解
温度よりも高い温度でホイルに対して吹きつけることに
より行なう。本発明による装置はホイルに熱ガスを吹き
つけるためのノズル装置を備えている。このノズル装置
はホイルの入口点に設けられて電極装置に達している。
ガスの除去は電極装置のオゾン放電手段により行なわれ
る。
【0012】驚くべきことにホイル表面の望ましい性質
が熱ガス、好ましくは熱空気を短時間ホイル表面に吹き
つけることにより大きく改善されることがわかった。そ
のときのガスの温度は例えば600°Cであり、コロナ
処理の直前またはコロナ処理と同時に吹きつける。前述
のように、熱ガスとしては空気を用いるが、例えば窒素
などの他のガスを用いることもできる。
が熱ガス、好ましくは熱空気を短時間ホイル表面に吹き
つけることにより大きく改善されることがわかった。そ
のときのガスの温度は例えば600°Cであり、コロナ
処理の直前またはコロナ処理と同時に吹きつける。前述
のように、熱ガスとしては空気を用いるが、例えば窒素
などの他のガスを用いることもできる。
【0013】次の例は潤滑剤を含有するものと含有しな
い異なるホイルの処理を示すものである。
い異なるホイルの処理を示すものである。
【表1】 PEホイル(潤滑剤含有量が異なる) ホイル: 潤滑剤含有量 0 300 600 1200 ppm ──────────────────────────────────── 表面エネルギ 未処理 31 31 31 31 mN/m コロナ処理 38 38 38 38 mN/m 熱ショック処理 31 31 31 31 mN/m コロナ+熱ショック 42 42 42 42 mN/m (熱空気コロナと同時) コロナ+熱ショック 42 42 41 41 mN/m (熱空気コロナと同時) コロナ処理: 線 量 2.7 9.1 28 82 Wmin/m2 ウェブ速度 50m/min 熱ショック 空気温度 600°C 処理長さ当りの空気量 501/min/cm
【0014】本発明に従って予備すると、処理したホイ
ルの貯蔵寿命をかなり永くすることができる。このよう
にして得られた知見によれば、本発明方法による積極的
な効果はホイル表面の潤滑剤が気化または熱変成するこ
とに起因する。この目的のため、ホイル表面の温度は実
質的に潤滑剤の沸点または分解温度より高くすることが
必要である。この温度の代表例は約300°Cである。
即ち、この温度はポリマーホイルの融点より高い。熱ガ
スはホイルを極めて短時間で高温にするから、熱ガスの
適用期間が十分に短かければホイルの加熱を表面領域に
限定することが可能である。その理由は、ポリマーの熱
伝導率が小さいので、熱がホイル容積または内部に伝わ
るのを防げるからである。内部への伝熱はまたホイル表
面でのポリマーの溶融によっても阻止される。溶融には
大量の熱が必要なためである。ホイル表面だけの溶融は
次のプロセス段階の妨げとならない。既知の方法とは反
対に、ホイルの表面に限定された上述の加熱によりホイ
ル容積における材料の有害な熱的変質が防止される。
ルの貯蔵寿命をかなり永くすることができる。このよう
にして得られた知見によれば、本発明方法による積極的
な効果はホイル表面の潤滑剤が気化または熱変成するこ
とに起因する。この目的のため、ホイル表面の温度は実
質的に潤滑剤の沸点または分解温度より高くすることが
必要である。この温度の代表例は約300°Cである。
即ち、この温度はポリマーホイルの融点より高い。熱ガ
スはホイルを極めて短時間で高温にするから、熱ガスの
適用期間が十分に短かければホイルの加熱を表面領域に
限定することが可能である。その理由は、ポリマーの熱
伝導率が小さいので、熱がホイル容積または内部に伝わ
るのを防げるからである。内部への伝熱はまたホイル表
面でのポリマーの溶融によっても阻止される。溶融には
大量の熱が必要なためである。ホイル表面だけの溶融は
次のプロセス段階の妨げとならない。既知の方法とは反
対に、ホイルの表面に限定された上述の加熱によりホイ
ル容積における材料の有害な熱的変質が防止される。
【0015】本発明による予備処理はホイルの片面だけ
行う。従って、摩擦的効果の増加は有利な方法でこの片
面にだけ制限される。さらに、この摩擦の増加は次に続
くプロセス段階、通常は数個のローラだけに有効である
から、この摩擦の増加はささいなものである。
行う。従って、摩擦的効果の増加は有利な方法でこの片
面にだけ制限される。さらに、この摩擦の増加は次に続
くプロセス段階、通常は数個のローラだけに有効である
から、この摩擦の増加はささいなものである。
【0016】本発明を特徴づける種々の新規な点につい
てはとくに開示の一部に併合されかつこれを形成する請
求項において言及する。本発明、その操作の有利性およ
びその使用によって得られる特異事項をよりよく理解す
るために、本発明の好ましい実施態様を説明、記載した
図面および記述を参照されたい。
てはとくに開示の一部に併合されかつこれを形成する請
求項において言及する。本発明、その操作の有利性およ
びその使用によって得られる特異事項をよりよく理解す
るために、本発明の好ましい実施態様を説明、記載した
図面および記述を参照されたい。
【0017】
【好ましい実施態様の説明】図2ないし図4に示した3
つの実施態様には、実質的に等しくかつ同一の符号をつ
けた構成部材を含んでいる。ホイル3は通常誘電体をコ
ーティングした処理ローラ1に案内される。処理ローラ
1と向い合って既知のナイフ電極装置である電極装置8
が設けられている。コロナ放電は符号7で示される。個
々の電極はハウジング2に支持されている。オゾンは符
号5のところから引き出される。
つの実施態様には、実質的に等しくかつ同一の符号をつ
けた構成部材を含んでいる。ホイル3は通常誘電体をコ
ーティングした処理ローラ1に案内される。処理ローラ
1と向い合って既知のナイフ電極装置である電極装置8
が設けられている。コロナ放電は符号7で示される。個
々の電極はハウジング2に支持されている。オゾンは符
号5のところから引き出される。
【0018】図の実施態様において、ノズル装置4は電
極装置におけるホイル3のすぐ入口に設けられている。
ノズル装置から出るガス流は符号6で示される。図から
明らかなように、熱ガス流または噴流はノズル装置から
難なく入口領域のホイルの上に導かれて電極装置に入
る。ガスの排出はオゾン排出手段5によって行なわれ
る。
極装置におけるホイル3のすぐ入口に設けられている。
ノズル装置から出るガス流は符号6で示される。図から
明らかなように、熱ガス流または噴流はノズル装置から
難なく入口領域のホイルの上に導かれて電極装置に入
る。ガスの排出はオゾン排出手段5によって行なわれ
る。
【0019】図3の実施態様において、ノズル装置4は
電極装置1,8から離れて設けられている。このため、
独立の排気手段5′が設けられている。本発明によるこ
の実施態様は異なる巾のウェブ類を処理するときにとく
に使用される。この装置はホイルがステーションの巾に
達しないときにウェブの次の処理ローラの加熱を防止す
る。
電極装置1,8から離れて設けられている。このため、
独立の排気手段5′が設けられている。本発明によるこ
の実施態様は異なる巾のウェブ類を処理するときにとく
に使用される。この装置はホイルがステーションの巾に
達しないときにウェブの次の処理ローラの加熱を防止す
る。
【0020】図4の実施態様において、ノズル装置4は
ホイルの上方に設けられた電極装置の部分の内部に一体
的になっている。ガスの抜き出しはオゾン排出手段5に
より行われる。
ホイルの上方に設けられた電極装置の部分の内部に一体
的になっている。ガスの抜き出しはオゾン排出手段5に
より行われる。
【0021】ノズル装置は、簡単なフィッシュテイルノ
ズルまたは必要なガス量をできるだけ少なくするために
いわゆるエアナイフを用いることができる。ガス供給装
置には図示していないが空気量調節器およびコントロー
ル式エアヒータが備えられている。空気量および空気温
度を選択することにより、ウェブの速度およびホイル材
料に応じて予備処理(熱ショック)を調節することがで
きる。
ズルまたは必要なガス量をできるだけ少なくするために
いわゆるエアナイフを用いることができる。ガス供給装
置には図示していないが空気量調節器およびコントロー
ル式エアヒータが備えられている。空気量および空気温
度を選択することにより、ウェブの速度およびホイル材
料に応じて予備処理(熱ショック)を調節することがで
きる。
【0022】好ましい実施態様および実施例は本発明の
説明を目的としたものであって、付属の請求項に記載さ
れた本発明の範囲を制限するものと解釈すべきでないこ
とを理解されたい。
説明を目的としたものであって、付属の請求項に記載さ
れた本発明の範囲を制限するものと解釈すべきでないこ
とを理解されたい。
【図1】潤滑剤濃度の異なる3つの同じPEホイルをコ
ロナ線量を変えて処理した結果を示す概略図である。
ロナ線量を変えて処理した結果を示す概略図である。
【図2】本発明方法を実施する装置の第1の実施態様を
示す概略側面図である。
示す概略側面図である。
【図3】本発明装置の他の実施態様を示す側面図であ
る。
る。
【図4】本発明装置の第3の実施態様を示す側面図であ
る。
る。
1 処理ローラ 3 ホイル 4 ノズル装置 5 オゾン排出手段 5′ 排気手段 8 電極装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヴェルナー ハスマン ドイツ連邦共和国 デー−4540 レンゲリ ッヒ/ウェストファーレン、ヤーンシュト ラッセ 19 (72)発明者 エックハルト プリンツ ドイツ連邦共和国 デー−2071 ハムフェ ルデ、ドルフシュトラッセ 23 (72)発明者 クラウス ヴェー・ゲルステンベルク ドイツ連邦共和国 デー−2083 ハルステ ンベック、パペンモールヴェーク 2
Claims (9)
- 【請求項1】 プラスチック材料からなる潤滑剤含有ホ
イルの電気的予備処理方法であって、表面張力を高める
ために電極装置からホイルに対してコロナ放電を行い、
ホイルに対して該ホイルの融点よりも高くかつ潤滑剤組
成物の沸点または分解温度よりも高い温度で熱ガスを導
くことを特徴とする方法。 - 【請求項2】 ホイルのプラスチック材料がポリプロピ
レンまたはポリエチレンである請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 ガスが空気である請求項1に記載の方
法。 - 【請求項4】 熱ガスを直接コロナ放電中に導く請求項
1に記載の方法。 - 【請求項5】 熱ガス流をコロナ放電の前の位置でホイ
ルに対して該ホイルの移動方向に導く請求項1に記載の
方法。 - 【請求項6】 プラスチック材料からなる潤滑剤含有ホ
イルの電気的予備処理装置であって、ホイルの表面張力
を高めるためにホイルに対してコロナ放電を行なう電極
装置を備え、該電極装置はオゾン排出手段を有し、また
ホイルに対して熱ガス流を導くためのノズル手段を備
え、該ノズル手段は排気手段を有することを特徴とする
装置。 - 【請求項7】 電極装置がホイルの入口点を有し、ノズ
ル装置がホイルの該入口点のすぐそばに設けられてお
り、ガス排出手段が電極装置のオゾン排出手段と一体的
に設けられている請求項6に記載の装置。 - 【請求項8】 ノズル装置が電極装置と一体的に設けら
れ、ガス排出手段がオゾン排出手段と一体に設けられて
いる請求項6に記載の装置。 - 【請求項9】 電極装置がホイルの入口点を含み、ノズ
ル装置がホイルの入口点から離れて設けられている請求
項6に記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4212549:9 | 1992-04-15 | ||
| DE19924212549 DE4212549C1 (ja) | 1992-04-15 | 1992-04-15 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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