EP1746696A1

EP1746696A1 - Cylindrical counter electrode of a Corona electrode system for Corona treatment of sheet materials with a limited strength; particularly foils

Info

Publication number: EP1746696A1
Application number: EP05015936A
Authority: EP
Inventors: Eckhard Dipl. - Phys. Prinz; Frank Dr. rer. nat. Förster
Original assignee: Softal Elektronik GmbH; Softal Electronic Erik Blumenfeld GmbH and Co KG
Current assignee: Softal Elektronik GmbH; Softal Electronic Erik Blumenfeld GmbH and Co KG
Priority date: 2005-07-22
Filing date: 2005-07-22
Publication date: 2007-01-24

Abstract

Cylinder-like counter electrode (1) has a larger diameter on its external ends (5, 6) than in the central section (3). An independent claim is also included for a corona electrode system for continuous corona treatment of strip-like material, especially films, comprising a high voltage electrode and the above counter electrode. Preferred Features: The counter electrode is concave or conically tapers from its outer ends via sections (2, 4). The external ends have identical diameters.

Description

Die Erfindung betrifft eine walzenförmige Gegenelektrode eines Koronaelektrodensystems zur Koronabehandlung von bahnförmigen Materialien von geringer Stärke, insbesondere Folien. Sie betrifft ferner ein eine solche walzenförmige Gegenelektrode enthaltendes Koronaelektrodensystem.The invention relates to a roller-shaped counterelectrode of a corona electrode system for the corona treatment of web-shaped materials of low thickness, in particular films. It further relates to a corona electrode system containing such a cylindrical counterelectrode.

Es ist bekannt und eine gängige Maßnahme, bahnförmige Materialien von geringer Stärke, insbesondere Folien, in Korona-Behandlungsanlagen mit einer Koronaentladung zu behandeln, um die Eigenschaften der Oberfläche dieser Materialien gezielt zu beeinflussen bzw. zu verändern. Dies geschieht häufig in kontinuierlich arbeitenden Korona-Anlagen. Dabei wird das zu behandelnde Bahnmaterial von einer Rolle abgewickelt und durch ein Koronaelektrodensystem transportiert, um anschließend entweder auf eine weitere Rolle aufgewickelt oder unmittelbar einer weiteren Behandlung zugeführt zu werden. Das Korona-Elektrodensystem besteht dabei aus wenigstens einer Hochspannungselektrode und einer der Hochspannungselektrode gegenüberliegend angeordneten Gegenelektrode in Form einer Walze. Über diese Gegenelektrode wird das Bahnmaterial geführt. Durch eine zwischen der Hochspannungselektrode und der Gegenelektrode wirkende Hochspannung wird im Bereich des Korona-Elektrodensystems ein Plasma gezündet, mit dem die Oberfläche des Bahnmaterials gezielt beeinflusst wird, um beispielsweise die Hafteigenschaften für später aufzubringende Beschichtungen wie Farben, Kleber oder dgl. zu verbessern.It is known and a common measure to treat web-shaped materials of low strength, in particular films, in corona treatment plants with a corona discharge in order to influence the properties of the surface of these materials targeted or change. This often happens in continuous corona systems. In this case, the web material to be treated is unwound from a roll and transported by a corona electrode system, in order subsequently either to be wound onto a further roll or to be supplied directly to a further treatment. The corona electrode system consists of at least one high voltage electrode and one of the high voltage electrode opposite arranged counter electrode in the form of a roller. About this counter electrode, the web material is guided. By means of a high voltage acting between the high voltage electrode and the counterelectrode, a plasma is ignited in the area of the corona electrode system, with which the surface of the web material is specifically influenced, for example to improve the adhesive properties for later applied coatings such as paints, adhesives or the like.

Bei bekannten Elektrodensystemen sind die walzenförmigen Gegenelektroden zylindrisch ausgebildet, d.h. sie haben über ihre gesamte Länge einen gleich bleibenden Durchmesser.In known electrode systems, the cylindrical counter-electrodes are cylindrically shaped, i. they have a constant diameter over their entire length.

Ein Problem in derartigen Korona-Anlagen besteht häufig darin, dass aufgrund der im Bereich der Koronaentladung auf das Bahnmaterial wirkenden thermischen Belastung und der damit einhergehenden Materialausdehnungen sich feine, in der Regel in Längsrichtung des Bahnmaterials verlaufende Falten bzw. Verwerfungen bilden. Im Bereich dieser Falten bzw. Verwerfungen liegt das Bahnmaterial nicht mehr exakt auf der Oberfläche der walzenförmigen Gegenelektrode auf, es bildet sich zwischen dem Bahnmaterial und der Oberfläche der walzenförmigen Gegenelektrode ein kleiner Luftspalt. In diesem Luftspalt kommt es durch das Zusammenwirken der Hochspannungselektrode und der Gegenelektrode regelmäßig zur Zündung eines Plasmas, so dass die Oberfläche des Bahnmaterials auch auf der der eigentlich zu behandelnden Vorderseite gegenüberliegenden Rückseite koronabehandelt wird. Eine solche, ungewollte und unkontrollierte Oberflächenveränderung des Bahnmaterials ist in vielen Fällen allerdings ungewünscht, da in nachgeschalteten Behandlungsprozessen beispielsweise auch an diesen Stellen eine aufgebrachte Beschichtung haften bleibt, was ungewollt, oft sogar nicht erwünscht ist.A problem in such corona systems is often that due to the thermal stress acting on the web material in the region of the corona discharge and the associated material expansions, fine wrinkles or distortions generally occur in the longitudinal direction of the web material. In the area of these folds or distortions, the web material no longer lies exactly on the surface of the cylindrical counterelectrode, a small air gap is formed between the web material and the surface of the cylindrical counterelectrode. In this air gap, the interaction of the high-voltage electrode and the counter electrode regularly leads to the ignition of a plasma, so that the surface of the web material is also corona-treated on the rear side which is actually to be treated. Such, unwanted and uncontrolled surface modification of the web material is in many cases, however, undesirable, since in downstream treatment processes, for example, at these points an applied coating remains adhere, which is unwanted, often not even desirable.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Korona-Elektrodensystem dahingehend zu verbessern, dass bahnförmiges Material ohne Faltenwurf auf einer walzenförmigen Gegenelektrode des Systems koronabehandelt werden kann. Insbesondere soll eine in diesem Sinne verbesserte, walzenförmige Gegenelektrode angegeben werden.The present invention is therefore based on the object to improve a corona electrode system to the effect that web-like material can be corona treated without drape on a cylindrical counter-electrode of the system. In particular, an improved in this sense, cylindrical counter-electrode should be specified.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich der walzenförmigen Gegenelektrode mit einer solchen nach den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Hinsichtlich des Koronaelektrodensystem ist eine Lösung dieser Aufgabe durch die Merkmale des Anspruches 6 gekennzeichnet.This object is achieved with respect to the cylindrical counter-electrode with such according to the features of claim 1. With regard to the corona electrode system, a solution to this problem is characterized by the features of claim 6.

Vorteilhafte Weiterbildungen der walzenförmigen Gegenelektrode gemäß dieser Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 5 angegeben.Advantageous developments of the cylindrical counter-electrode according to this invention are specified in the dependent claims 2 to 5.

Erfindungsgemäß ist die walzenförmige Gegenelektrode nicht mehr zylindrisch mit einem durchgehend gleichen Durchmesser gebildet, sondern weist an ihren äußeren Enden einen größeren Durchmesser auf als in einem mittleren Abschnitt. Bevorzugt ist sie ausgehend von ihren äußeren Enden zumindest über jeweils einen Abschnitt ihrer Länge konisch sich verjüngend oder konkav gebildet (Anspruch 2). Materialbahnen aus flexiblen Material, insbesondere Folien, werden beim Überlaufen einer solchermaßen gebildeten Walze mit einer entlang der Länge der Walze verlaufenden, also entlang der Breite der Materialbahn zeigenden Kraft beaufschlagt, die die Materialbahn "auseinander zieht". Dadurch legt sich die Materialbahn mit ihrer Oberfläche an die Oberfläche der walzenförmigen Elektrode an, ohne dort Falten oder Verwerfungen zu bilden, auch dann, wenn es zu einer thermischen Beanspruchung durch die gezündete Korona-Entladung kommt. Somit kann sicher verhindert werden, dass eine unerwünschte Behandlung auf der Rückseite der Materialbahn durch eine im Bereich einer Falte oder Verwerfung der Materialbahn zwischen der Gegenelektrode und der Rückseite der Materialbahn gezündete Korona-Entladung erfolgt.According to the invention, the roller-shaped counterelectrode is no longer cylindrically formed with a continuously identical diameter, but has a larger diameter at its outer ends than in a middle section. Preferably, it is starting from its outer ends at least over a portion of its length conically tapered or concave (claim 2). Material webs of flexible material, in particular foils, are subjected to overflow of a roll formed in this way with a force running along the length of the roll, that is to say along the width of the material web, which "pulls" the material web apart. As a result, the material web with its surface forms on the surface of the cylindrical electrode, without forming wrinkles or distortions there, even if there is a thermal stress from the ignited corona discharge. Thus it can be safely prevented that an undesirable treatment on the back of the web by a in the field of Fold or warp of the web between the counter electrode and the back of the web ignited corona discharge occurs.

Bevorzugt wird eine gemäß den Merkmalen des Anspruches 3 gebildete Gegenelektrode. Eine solche ist nur in den Bereichen ihrer äußeren Enden konisch sich verjüngend bzw. konkav geformt, wohingegen sie in einem mittleren Abschnitt einen zylinderförmigen Abschnitt mit gleich bleibendem Durchmesser aufweist. Die in Anspruch 3 angegebene, prozentuale Aufteilung hat sich als besonders wirksam erwiesen, um die Materialbahn über die gesamt Länge der walzenförmigen Gegenelektrode auch unter dem thermischen Einfluss der Korona-Entladung an der Oberfläche der Gegenelektrode anliegend zu halten.Preference is given to a counter electrode formed according to the features of claim 3. Such is tapered or concave shaped only in the areas of its outer ends, whereas in a central portion it has a cylindrical portion of constant diameter. The stated in claim 3, percentage distribution has been found to be particularly effective to keep the web over the entire length of the cylindrical counter electrode also under the thermal influence of the corona discharge on the surface of the counter electrode adjacent.

Die walzenförmige Gegenelektrode ist bevorzugt gemäß den Merkmalen des Anspruches 4 aufgebaut, noch weiter bevorzugt symmetrisch zu einer Mittelebene der Walze.The roller-shaped counterelectrode is preferably constructed according to the features of claim 4, even more preferably symmetrically to a median plane of the roller.

Ferner werden die in Anspruch 5 angegebenen Verhältnisse des kleinsten Durchmessers der walzenförmigen Gegenelektrode zu dem größten Durchmesser der walzenförmigen Gegenelektrode bevorzugt. Die dort angegebene, lediglich geringe Durchmesseränderung der walzenförmigen Gegenelektrode stellt sicher, dass die über die Gegenelektrode laufende Materialbahn nicht etwa "durchhängt" und somit zumindest in einigen Teilen von der Oberfläche der walzenförmigen Gegenelektrode gelöst ist. Diese kleine Durchmesseränderung genügt allerdings auch, um den "Straffungseffekt" der Materialbahn zu bewirken.Furthermore, the ratios of the smallest diameter of the cylindrical counter-electrode to the largest diameter of the cylindrical counter-electrode specified in claim 5 are preferred. The there indicated, only small change in diameter of the cylindrical counter-electrode ensures that the running over the counter electrode material web is not "sagging" and thus solved at least in some parts of the surface of the cylindrical counter-electrode. However, this small change in diameter is sufficient to cause the "streamlining effect" of the web.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der beigefügten Figur. Dabei zeigt:

Fig. 1: schematisch eine erfindungsgemäße, walzenförmige Gegenelektrode, wobei die konisch sich verjüngenden Bereiche an den Enden der walzenförmigen Gegenelektrode stark überzeichnet dargestellt sind.

Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of an embodiment with reference to the accompanying figure. Showing:

Fig. 1: schematically a roll-shaped counter electrode according to the invention, wherein the conically tapered portions are shown heavily oversubscribed at the ends of the cylindrical counter electrode.

In der einzigen Figur 1 ist schematisch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen, walzenförmigen Gegenelektrode 1 gezeigt. Diese Gegenelektrode 1 lässt sich in drei Abschnitte unterteilen, einen ersten äußeren Abschnitt 2, einen mittleren Abschnitt 3 sowie einen dem ersten äußeren Abschnitt zwei gegenüberliegenden, zweiten äußeren Abschnitt 4. Die beiden äußeren Abschnitte 2 und 4 grenzen jeweils an ein axiales Ende 5 bzw. 6 der walzenförmigen Gegenelektrode 1 an.In the single FIGURE 1, an embodiment of a cylindrical counter-electrode 1 according to the invention is shown schematically. This counter-electrode 1 can be subdivided into three sections, a first outer section 2, a middle section 3 and a first outer section two opposite, second outer section 4. The two outer sections 2 and 4 respectively adjacent to an axial end 5 and 6 of the cylindrical counter-electrode 1 at.

In der Figur 1 ist gut zu erkennen ist, dass die walzenförmige Gegenelektrode an ihren axialen Enden 5 und 6 jeweils einen größeren Durchmesser B aufweist als im mittleren Abschnitt 3, in dem sie den Durchmesser A hat. Der mittlere Abschnitt 3 ist mit gleich bleibendem Durchmesser A zylindrisch gebildet. Die äußeren Abschnitte 2 und 4 sind jeweils ausgehend von dem axialen Ende 5 bzw. 6 konisch sich verjüngend gebildet, wobei sie sich von dem größeren Durchmesser B kontinuierlich auf den kleineren Durchmesser A verjüngen.In the figure 1 it can be seen well that the roller-shaped counter electrode at their axial ends 5 and 6 each have a larger diameter B than in the central portion 3, in which it has the diameter A. The middle section 3 is cylindrically formed with a constant diameter A. The outer sections 2 and 4 are each tapered starting from the axial end 5 and 6, wherein they taper continuously from the larger diameter B to the smaller diameter A.

In dieser Figur ist der Unterschied zwischen den Durchmessern B und A stark überzeichnet dargestellt, um ihn überhaupt graphisch deutlich machen zu können. Tatsächlich betragen in diesem Ausführungsbeispiel der Durchmesser B 123,0 mm und der Durchmesser A 122,6 mm, so dass sich der Durchmesser um lediglich 0,4 mm reduziert bzw. um ungefähr 0,33%.In this figure, the difference between the diameters B and A is shown heavily overdrawn in order to even make it graphically clear. In fact, in this embodiment, the diameter B is 123.0 mm and the diameter A is 122.6 mm, so that the diameter is reduced by only 0.4 mm or by about 0.33%.

Die Längen der einzelnen Abschnitte 2, 3, 4 sind in der Figur 1 mit a, b, c bezeichnet. Dabei betragen die Längen a bzw. c der äußeren Abschnitte 2 bzw. 4 jeweils 25% der durch die Summen der Längen a, b und c gebildeten Gesamtlänge der walzenförmigen Gegenelektrode; die Länge b des mittleren Abschnittes 3 beläuft sich auf 50% der Gesamtlänge.The lengths of the individual sections 2, 3, 4 are designated by a, b, c in FIG. The lengths are a or c of the outer sections 2 and 4 respectively 25% of the total length of the cylindrical counter-electrode formed by the sums of the lengths a, b and c; the length b of the middle section 3 amounts to 50% of the total length.

In der Fig. 1 ist ebenfalls zu erkennen, dass die walzenförmige Gegenelektrode 1 symmetrisch zu einer senkrecht auf der Mittelachse der Walze stehenden Mittelebene geformt ist.It can also be seen in FIG. 1 that the roller-shaped counterelectrode 1 is shaped symmetrically to a center plane perpendicular to the center axis of the roller.

In Versuchen, in denen in einem herkömmlichen Korona-Entladungssystem eine gebräuchliche, zylinderförmige, walzenförmige Gegenelektrode durch eine erfindungsgemäße Gegenelektrode ausgetauscht wurde, konnten bei ansonsten gleichen Entladungsbedingungen unerwünschte Korona-Behandlungen der rückseitigen Oberfläche einer Folienbahn zuverlässig verhindert werden.In experiments in which a conventional, cylindrical, cylindrical counterelectrode was replaced by a counterelectrode according to the invention in a conventional corona discharge system, unwanted corona treatments of the back surface of a film web could be reliably prevented under otherwise identical discharge conditions.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Walzenförmige GegenelektrodeRoll-shaped counterelectrode
22: Abschnittsection
33: Abschnittsection
44: Abschnittsection
55: EndeThe End
66: EndeThe End

aa: Längelength
bb: Längelength
cc: Längelength

AA: Durchmesserdiameter
BB: Durchmesserdiameter

Claims

A roll-shaped counterelectrode of a corona electrode system for the corona treatment of web-shaped materials of low thickness, in particular foils, characterized in that it has a larger diameter (B) at its outer ends (5, 6) than in a middle section (3).

Roll-shaped counterelectrode according to claim 1, characterized in that , starting from its outer ends (5, 6), it is conically tapered or concave at least over a respective section (2, 4) of its length.

A roll-shaped counterelectrode according to claim 2, characterized in that, seen from its outer ends (5, 6), it has a portion (2, 3) of between 20% and 30% of its length, preferably 25% of its length in each case Direction of a central portion (3) which is cylindrically shaped, conically tapered or concave, wherein the central portion (3) 40% to 60% of the length, preferably 50% of the length of the cylindrical counter-electrode (1).

Roll-shaped counterelectrode according to one of the preceding claims, characterized in that it has at its outer ends (5, 6) in each case an identical diameter (B).

A roll-shaped counterelectrode according to any one of the preceding claims, characterized in that it has a diameter between 0.25% and 0.5% smaller in a central portion (3) of the smallest diameter (A) as at their extreme ends (5, 6), which form the sections of the largest diameter (B).

Corona electrode system for preferably continuous corona treatment of web-shaped materials of low thickness, in particular films, with at least one high voltage electrode and one of these oppositely arranged, roll-shaped counter electrode (1) according to one of claims 1 to 5.