DE3735001A1

DE3735001A1 - Vorrichtung fuer die elektrostatische fixierung einer schmelzefahne aus thermoplastischem kunststoff auf einer kuehlwalze

Info

Publication number: DE3735001A1
Application number: DE19873735001
Authority: DE
Inventors: Walter Kraemer; Klemens Krumm; Hans Dieter Ott
Original assignee: Reifenhaeuser GmbH and Co KG Maschinenenfabrik
Current assignee: Reifenhaeuser GmbH and Co KG Maschinenenfabrik
Priority date: 1987-10-16
Filing date: 1987-10-16
Publication date: 1989-04-27
Also published as: NL8802554A; IT8822329A0; IT1231259B; US4908165A; DE3735001C2

Description

Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf eine Vorrichtung für die elektrostatische Fixierung einer Schmelzefahne aus thermoplasti schem Kunststoff auf einer Kühlwalze, - mit einer metallischen Sprühelektrode, die achsparallel zur Kühlwalze angeordnet und beid seits der Kühlwalze an eine Befestigungseinrichtung angeschlossen ist, wobei die Kühlwalze als Gegenelektrode geschaltet und mit einer vorgebbaren Winkelgeschwindigkeit rotierend angetrieben ist. - Es versteht sich, daß die Sprühelektrode nach den Gesetzen der Elektro technik so geschaltet ist, daß eine Sprühentladung erfolgt. Die Sprühelektrode erzeugt auf diese Weise ein Sprühfeld aus Elektronen, die durch Anlagerung ionisierend wirken.

Bei der (aus der Praxis) bekannten gattungsgemäßen Ausführungs form ist die Sprühelektrode ein Draht, der fest angeordnet und ge spannt ist. Man beobachtet beim Arbeiten mit einer solchen Vor richtung am Produkt, nämlich an der fertigen Kunststoffolie o. dgl., eine optisch sichtbare Streifenbildung. Untersuchungen haben ergeben, daß dieses auf bereichsweise unterschiedlicher Kühlwirkung beruht. Die Kühlwirkung ist im allgemeinen im Bereich der Mitte der Kühl walze stärker als in den Randbereichen. Zur Erfindung gehört die Feststellung, daß dieses störende Phänomen von der Vorrichtung für die elektrostatische Fixierung der Schmelzefahne auf der Kühlwalze ausgeht. Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß die elek trostatische Fixierung der Schmelzefahne auf der Kühlwalze über die Breite der Kühlwalze nicht überall gleich ist. Folglich ist auch der Wärmeübergang nicht überall gleich, was die beschriebenen störenden Phänomene bewirkt. Tatsächlich hängt bei der bekannten Vorrichtung der als Sprühelektrode eingesetzte, oberhalb der Kühlwalze angeord nete Draht zur Gegenelektrode, d. h. zur Kühlwalze hin, ein wenig durch, und zwar unterschiedlich weit, zumal sich beim Betrieb der Anlage insgesamt die Temperatur des Drahtes ändern kann. Daraus resultieren bereichsweise unterschiedliche elektrostatische Potentiale, was bereichsweise unterschiedliche Entladungsvorgänge der Sprüh elektrode zuläßt. Die Entladung ist wegen des Durchhängens im Be reich der Mitte der Sprühelektrode intensiver als in den Randbe reichen. Hinzukommen toleranzbedingte Schwankungen der Entladungs vorgänge, weil der Draht Dickentoleranzen und unter Umständen auch unterschiedliche Oberflächenrauhigkeiten aufweist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung so weiter auszubilden, daß die Schmelzefahne über die gesamte Breite der Kühlwalze eine sehr gleichmäßige elektrostatische Fixierung erfährt.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß die Sprühelek trode als starrer Profilstab ausgeführt ist und daß der Profilstab um seine Achse rotierend angetrieben ist. Starr bedeutet im Rahmen der Erfindung, daß der Flächenträgheitsmoment des Profilstabes unter Berücksichtigung der Länge des Profilstabes so eingerichtet ist, daß ein meßbares Durchhängen nicht mehr stattfindet, wobei die Rotation und die dadurch bedingten Zentrifugalkräfte zusätzlich dem Durch hängen entgegenwirken. Nach bevorzugter Ausführungsform der Er findung besitzt der Profilstab einen rotationssymmetrischen Quer schnitt. Der Querschnitt kann beispielsweise kreuzförmig oder stern förmig mit sechs oder mehr als sechs Armen sein. Man kann aber auch mit einem Profilstab arbeiten, dessen Querschnitt Y-förmig ge staltet ist, wobei der Winkel zwischen den Y-Armen 120° beträgt. Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung ist der Profilstab als Zylinder ausgeführt. lnsbes. kann er als Hohlzylinder ausge führt sein. Die Spannung, die an die Sprühelektrode angelegt wird, wird jedenfalls so eingerichtet, daß eine ausreichende Sprühent ladung stattfindet. Es versteht sich, daß man die Entladungsober flächen der Profilstäbe, mit denen erfindungsgemäß gearbeitet wird, insbes. also auch den Zylindermantel, durch Schleifen sehr glatt einrichten wird. Arbeitet man mit einem Zylinder, so sollen auch die Abweichungen von der Kreisform und die Durchmessertoleranzen über die Länge dieses Profilstabes sehr klein gehalten werden.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung müssen, wie bei der be kannten Ausführungsform, toleranzbedingte Ungenauigkeiten und in bezug auf die elektrostatischen Potentiale und die Sprühentladung Schwankungen in Kauf genommen werden. Diese werden jedoch durch die Rotation des Profilstabes über die Länge des Profilstabes und damit die Breite der Schmelzefahne statistisch verteilt, so daß eine sehr gleichmäßige elektrostatische Fixierung der Schmelzefahne auf der Kühlwalze erreicht wird. Es versteht sich, daß der Profilstab ausreichend schnell rotieren muß. Dazu reicht es aus, daß der Pro filstab mit einer Winkelgeschwindigkeit rotierend angetrieben ist, die um ein Vielfaches größer ist als die Winkelgeschwindigkeit der Kühlwalze. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in diesem Zusammenhang dadurch gekennzeichnet, daß der Profilstab mit einer Winkelgeschwindigkeit angetrieben ist, deren Produkt mit dem Profilstabdurchmesser größer ist, vorzugsweise um ein Mehr faches größer ist, als das Produkt der Winkelgeschwindigkeit der Kühlwalze mit deren Durchmesser.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann die als Profilstab aus geführte Sprühelektrode frei angeordnet sein, selbstverständlich so, daß unerlaubte Berührungen durch Bedienungspersonen nicht statt finden können und Umwelteinflüsse sich störend nicht auswirken können. Man kann jedoch den Profilstab auch mit einer Ionisations kammer umgeben, die gleichzeitig einen Berührungsschlitz darstellt. In diesem Zusammenhang ist eine bevorzugte Ausführungsform der Er findung dadurch gekennzeichnet, daß der Profilstab in einer fest stehenden Ionisationskammer aus Isolierstoff rotiert, und daß die lonisationskammer zumindest eine Luftzuführungsöffnung sowie einen Luftaustrittsschlitz aufweist, der achsparallel zur Achse des Pro filstabes verläuft. Die Ionisationskammer ist zweckmäßigerweise als zylindrische Hülse ausgeführt und achsparallel zum Profilstab an geordnet. Arbeitet man so, so erreicht man, daß aus dem Luftaus trittsschlitz ein Strahl ionisierter Luft austritt, der die Schmelzefahne beaufschlagt und auf diese Weise auch zur Kühlung beiträgt. Dieser sog. Ionisationsstrahl ist insbes. dann besonders ausgeprägt und verläuft in bezug auf die Achse des Profilstabes in radialer Rich tung, wenn die zylindrische Hülse auf der dem Luftaustrittsschlitz abgewandten Seite und symmetrisch in bezug auf einen durch den Luftaustrittsschlitz geführten Durchmesser eine Mehrzahl von Luft zuführungsöffnungen aufweist. Um die Sprühentladung bzw. die elektrostatische Fixierung zu steuern, kann der Abstand des Pro filstabes und/oder der der Ionisationskammer von der Oberfläche der Kühlwalze sein. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Profilstab und/oder die Ionisa tionskammer in axialer Richtung hin und her bewegbar sind, und zwar mit ausreichend hoher Frequenz. Arbeitet man mit einem Profilstab, der kreuzförmigen oder sternförmigen Querschnitt aufweist, so kann in der Ionisationskammer durch die Rotation des Profilstabes gleich zeitig eine Pumpwirkung erreicht werden, die fördernd auf den ionisierten Luftstrahl wirkt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Aus führungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung, orthogonal zur Achse der Sprühelektrode,

Fig. 2 einen Schnitt in Richtung A-A durch den Gegenstand nach Fig. 1.

Die in den Figuren dargestellte Vorrichtung dient zur elektro statischen Fixierung einer Schmelzefahne 1 aus thermoplastischem Kunststoff auf einer Kühlwalze 2. Die Schmelzefahne 1 tritt aus der links in der Fig. 1 schematisch dargestellten Breitschlitzdüse 3 aus. Die Kühlwalze 2 rotiert in Richtung des eingezeichneten Pfeiles.

Zum grundsätzlichen Aufbau der Vorrichtung gehört eine metallische Sprühelektrode 4, die achsparallel zur Kühlwalze 2 angeordnet und beidseits der Kühlwalze 2 an eine Befestigungseinrichtung 5 ange schlossen ist. Die Kühlwalze 2 ist als Gegenelektrode geschaltet. Sie rotiert mit einer vorgebbaren Winkelgeschwindigkeit.

Aus einer vergleichenden Betrachtung der Fig. 1 und 2 entnimmt man, daß die Sprühelektrode 4 als starrer Profilstab 6 ausgeführt ist. Der Profilstab ist um seine Achse rotierend angetrieben, wie man aus dem in Fig. 1 erkennbaren Bogenpfeil entnimmt. Der Antriebs motor 7 ist in Fig. 2 links angeschlossen. In Fig. 2 rechts erkennt man die Zuführung 8 für die Spannung. Der Profilstab 6 besitzt einen rotationssymmetrischen Querschnitt. Er ist im Ausführungsbei spiel als Zylinder, nämlich als Hohlzylinder, ausgeführt. Die in Fig. 1 eingezeichneten, sich kreuzenden Durchmesser machen deutlich, daß der Profilstab 6 auch ein kreuzförmiges oder ein ähn liches Profil aufweisen könnte. Der Profilstab 6 ist mit einer Winkel geschwindigkeit rotierend angetrieben, die um ein Vielfaches größer ist als die Winkelgeschwindigkeit der Kühlwalze 2. Vorzugsweise ist die Anordnung so getroffen, daß der Profilstab 6 mit einer Winkel geschwindigkeit angetrieben ist, deren Produkt mit dem Profilstab durchmesser größer ist, vorzugsweise um ein Mehrfaches größer ist, als das Produkt der Winkelgeschwindigkeit der Kühlwalze 2 mit deren Durchmesser.

Im Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung ist der Profilstab 6 in einer feststehenden Ionisations kammer 9 aus Isolierstoff rotierend angeordnet. Die Ionisationskammer 9 besitzt zumindest eine Luftzuführungsöffnung 10 sowie einen Luft austrittsschlitz 11, der achsparallel zur Achse des Profilstabes 6 verläuft. Im Ausführungsbeispiel ist die Ionisationskammer 9 eine zylindrische Hülse. Sie ist achsparallel, aber nicht koaxial, zum Profilstab 6 angeordnet. Man entnimmt aus der Fig. 1, daß die Hülse auf der dem Luftaustrittsschlitz 11 abgewandten Seite und symmetrisch in bezug auf einen durch den Luftaustrittsschlitz 11 geführten Durchmesser eine Mehrzahl von Luftzuführungsöffnungen 10 aufweist. Auf diese Weise und durch den Achsabstand zwischen Achse des Profilstabs 6 und Achse der Ionisationskammer 9 wird erreicht, daß ein Strahl ionisierter Luft in radialer Richtung aus der Ioni sationskammer 9 austritt. Der Abstand des Profilstabes 6 und/oder der Ionisationskammer 9 von der Oberfläche der Kühlwalze 3 kann einstellbar sein.

Claims

1. Vorrichtung für die elektrostatische Fixierung einer Schmelzefahne aus thermoplastischem Kunststoff auf einer Kühlwalze, - mit

einer metallischen Sprühelektrode, die achsparallel zur Kühl walze angeordnet und beidseits der Kühlwalze an eine Be festigungseinrichtung angeschlossen ist,

wobei die Kühlwalze als Gegenelektrode geschaltet und mit einer vor gebbaren Winkelgeschwindigkeit rotierend angetrieben ist, da durch gekennzeichnet, daß die Sprühelektrode (4) als starrer Profilstab (6) ausgeführt ist und daß der Profilstab (6) um seine Achse rotierend angetrieben ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Profilstab (6) einen rotationssymmetrischen Querschnitt besitzt.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß der Profilstab (6) als Zylinder ausgeführt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Profilstab (6) als Hohlzylinder ausgeführt ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß der Profilstab (6) mit einer Winkelgeschwindigkeit rotierend angetrieben ist, die um ein Vielfaches größer ist als die Winkelgeschwindigkeit der Kühlwalze (2).

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Profilstab (6) mit einer Winkelgeschwindigkeit angetrieben ist, deren Produkt mit dem Profilstabdurchmesser größer ist als das Produkt der Winkelgeschwindigkeit der Kühlwalze (2) mit deren Durchmesser.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, daß der Profilstab (6) in einer feststehenden Ionisations kammer (9) aus Isolierstoff rotiert, und daß die Ionisationskammer (9) zumindest eine Luftzuführungsöffnung (10) sowie einen Luftaus trittsschlitz (11) aufweist, der achsparallel zur Achse des Profil stabes (6) verläuft.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ionisationskammer (9) als zylindrische Hülse ausgeführt und achs parallel zum Profilstab (6) angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse auf der dem Luftaustrittsschlitz (11) abgewandten Seite und symmetrisch in bezug auf einen durch den Luftaustrittsschlitz (11) geführten Durchmesser eine Mehrzahl von Luftzuführungsöffnungen (10) aufweist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn zeichnet, daß der Profilstab (6) und/oder die Ionisationskammer (9) zusätzlich in axialer Richtung hin und her bewegbar sind.