JP2000511694A - コロナ電極装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 対向電極として使用するローラ電極（１）の周りに部分角度領域で案内される樹脂フィルムの電気的処理用のコロナ電極装置は、樹脂フィルム（３）の処理幅に亘って延伸するコロナ電極（７）を有する。その際、コロナ電極（７）は、放電部分（１１）を含む。本発明の改良は、放電部分（１１）を有孔板から形成して達成される。

Description

【発明の詳細な説明】 コロナ電極装置 本発明は、請求項１の前文による樹脂フィルムの電気的処理用のコロナ電極装 置に関する。 例えば水溶性インクを用いて樹脂フィルムに良好に印刷するため、まず、これ に対応する処理を行わなければならない。即ち、樹脂フィルムの表面張力を対応 して制御するため、コロナ処理ステーションを使用する必要がある。この処理工 程中、樹脂フィルムは、高圧電極によりフィルムに対して数ミリメートルの間隔 で全有効幅に亘って発生するコロナ放電に曝露される。処理中、樹脂フィルム自 体は、接地されたローラにより案内される。発生するコロナ放電及び生成される オゾンにより、目的に合致するようにフィルムが制御される。 特に、コロナ前処理は、後に印刷され、金属被覆され又は他の面にラミネート されるフィルムの場合にしばしば実施される。 有毒のオゾンが制御不能となって流出するのを防ぐため、一般に電極装置全体 はハウジング内に収容される。発生するオゾンは、連続的にハウジングから吸引 され又は適宜に分解される。 その際、コロナ電極及びコロナ電極を包囲するハウジングは、接地されたロー ラに可能な限り密着する。 適当なコロナ電極は、例えば米国特許第３９７３１３２号明細書から公知であ る。このコロナ電極は、フィルムが案内されかつ接地電極として使用されるロー ラ電極を含む。コロナ電極は、縦方向に延伸しかつ周方向に偏位する多数のリブ を備えたローラ体から形成される。 同様に、樹脂の表面処理に適したコロナ電極は、ヨーロッパ特許第００９５０ ５１号より公知である。このコロナ電極は、少なくとも三つの互いに平行に整列 されたナイフ縁から成りかつ放電縁がローラ電極の表面から一定の距離を有する ナイフ電極装置を含む。このヨーロッパ特許では、ナイフ縁は、フィルムの移動 方向に対し垂直に整列する。ナイフ電極の放電縁は面取りされ又は半円形状に形 成される。電極の内部空間は、前記と同様に発生するオゾンの排出用の低圧源（ 真空源）に連結される。 本発明の課題は、最後に挙げた従来の技術（ヨーロッパ特許第００９５０５１ 号）の構成から出発して、改良されたコロナ放電及び改良された樹脂フィルム処 理を達成できる改良されたコロナ電極装置を提供することにある。 本発明では、請求項１に示す特徴部分により前記課題を解決する。本発明の有 利な他の実施の形態を他の請求項に示す。 本発明のコロナ電極の完全に新規な構成により、予想以上に著しく改良された コロナ放電が可能なことが明らかとなった。更に、その際、本発明のコロナ電極 装置は、従来のコロナ電極装置に比べ、極めて簡単かつコスト上有利に製造でき る利点を有することが判明した。 即ち、好ましくは有孔板を使用する孔構造体を備える本発明のコロナ電極装置 により、予想以上に著しく改良された放電を達成できることが判明した。多数の 孔及びそれにより生ずる放電線により、コロナ電極構造体内で改良されたコロナ 放電が発生する。特に、板材から押抜加工（パンチ加工）によりコロナ電極の孔 を形成する場合、孔の鋭利な角部が改良されたコロナ放電に有利なことが判明し た。 国際公開第ＷＯ９４／２８５６８号公報より同様に公知のコロナ電極装置では 、処理すべき樹脂フィルムが二つの互いに平行に整列した電極間を通過し、その 際二つの平行な互いに整列された電極面間に接地された有孔板が設けられる。し かしながら、この有孔板はコロナ電極を構成せず、国際公開第ＷＯ９４／２８５ ６８号公報では単なる支持板として使用され、これにより処理すべき樹脂フィル ムが面平行の電極装置を通過する。この公知の有孔板は、樹脂フィルム用の純然 たる機械的支持機能と共に、面平行の電極間に形成された電場を弱める機能を有 し、そのため有孔板は接地される。 本発明の好適な実施の形態では、電極は、熱応力を受けた場合にも確実に反り を生じない特徴を有する。更に好ましくは、電極は、凹状の電極処理面から側方 に向く保持取付板を備え、好適には電極装置の縦方向に互いに偏位する多数のス リットを備える。本発明の好適な実施の形態では、前記スリットは取付板の自由 端から取付板の全高に亘って延伸する。本実施の形態では、取付板の高さはコロ ナ電極の内壁の高さを意味する。 安定した電極構造体を形成するために、更に有利には、コロナ電極の側方の保 持又は取付板は互いに対向する折曲部を備える。この場合、例えば高級鋼から成 りかつコロナ電極の補強に役立つ四角形の断面形状を使用すると有利である。 従って、特に簡単な実施の形態では、前記コロナ電極を板材から形成し、多数 の孔をパンチ加工し、更に本発明の実施の形態では側方の角を有する保持取付板 を設ける。 最後に、処理すべき樹脂フィルムを接地ローラの周面の一部に亘って案内する ため、コロナ電極と協働する接地ローラに対し前記多数のコロナ電極を周方向に 偏位して設けてもよい。 更に、不活性ガス等の処理ガス、特に窒素のローラ方向への導入に本発明のコ ロナ電極装置を使用してもよい。この構成により、気体状の酸素を処理ガスによ って排除するため、有毒のオゾンの形成を回避できる。更に同時に、ガスにより 電極が冷却され、これにより特に熱的引張（熱的引張応力）の問題が低減する。 また、窒素を使用すると処理結果が好ましい影響を受けることも判明した。 特に前記の処理ガスを使用する際、コロナ電極と対向する側に、スリットでは なく、取付板の縦方向に対し横方向に延伸しかつ互いに離間して多数の材料薄肉 部を形成して、コロナ電極のローラ対向面だけに孔を形成しかつこれらの孔での み目的に適合して処理すべき樹脂フィルムにガスを流すと有利なことが理解でき よう。この場合、例えば取付板の元の壁厚の板材に等しい壁厚を有する薄肉部に 側方の取付板に設けたスリットを置換することにより、側面は、一方では気密に 形成されるが、他方では熱膨張に必要な弾性を有する。 以下、図面について本発明の二つの実施の形態を詳細に説明する。図面中、 図１は、接地ローラの軸方向に平行に延伸しかつ処理すべき樹脂フィルムの排 出方向に偏位して設けた本発明による三つのコロナ電極を配置した略示斜視図で ある。 図２は、図１に示す本発明によるコロナ電極の裏面側の略示斜視図である。 図３は、理解のため前側端面カバーを省略した、三つのコロナ電極全部を覆う カバーハウジングを備えた図１に示す実施の形態の略示側面図である。 図４は、カバーハウジングを省略した図３に示す装置の斜視図である。 図５は、ローラを省略した図３に示す実施の形態の中央縦方向断面図である。 図６は、密着した側壁を備えたコロナ電極の変形例の図２と同様の斜視図であ る。 図１の略示斜視図は、一般に接地されるローラ電極１を示す。この場合、点線 で輪郭のみ示す処理すべき樹脂フィルム３は、表面処理中、矢印５に従い部分角 度範囲でローラ電極１の周りに案内され、更に排出方向５に搬送される。 図１に示す実施の形態では、ローラ電極１の軸に対して平行かつ処理幅に対応 する長さで延伸する三つのコロナ電極７が設けられる。従って、通常、コロナ電 極７の長さは、少なくとも処理すべき樹脂フィルムシートの幅、通常はほぼロー ラ電極１の軸方向長さに対応する。 複数のコロナ電極７は、ローラ電極１の周方向に密な間隔で排出方向５に偏位 して設けられる。簡単のため図１では詳細に示さないが、共通のハウジング内に は、通常、各コロナ電極７を１ずつ又は複数若しくは全部収容される。この場合 、各コロナ電極７を可能な限り完全に包囲するコロナ電極ハウジングは、外部へ のオゾンの漏洩を防止するため、発生するオゾンを減圧により連続的に吸引して ローラ電極１の表面に可能な限り密着される。 図１及び構造を下側から見た図２に示すように、個々のコロナ電極は、横方向 断面にて凹状に形成されかつローラ軸に対する表面曲率がローラ電極１の曲率半 径に適合する放電部分１１を有する。放電部分１１の面とローラ電極１の表面と の間に極力一定の間隔を保持するように放電部分１１の曲率半径が選定される。 放電部分１１は、多数の縦列及び横列に多数の孔１３が形成された円筒面部分 を有する。 極力フィルムの均一な表面処理を行うため、図面に明示した放電部分１１の孔 １３の列配置は、フィルム進行方向に対し平行でないことが好ましい。図示の実 施の形態では、孔１３がフィルムの排出方向に対して斜めに延伸する孔列１２ａ の孔模様を有する。コロナ電極の縦方向に対し、孔列がフィルムシートの排出方 向に対して横方向であるので、孔１３はコロナ電極の縦方向に対し平行な孔列１ ２ｂ上に配置される。 好ましくは、コロナ電極７は、導電性の有孔板から形成された後、孔１３を刻 印して製造される。特にこのようなパンチ工程により、角の尖った孔１３が形成 され、これによりコロナ放電が好ましい影響を受ける。 各コロナ電極７は、ローラ電極１の軸に平行でかつ樹脂フィルムシート３の排 出方向５に横方向に側方の取付板１５を備え、取付板１５はパンチ加工された板 からコロナ電極７を製造する際に、縁部を加工することにより形成できる。 図示の実施の形態では、取付板１５は互いに平行に整列される。しかしながら 、取付板１５が放電部分１１から一つの構成要素により互いに重複し又は互いに 離反する配置も可能である。 前記のコロナ電極の作動時、即ちコロナ処理中に発生する熱によってコロナ電 極に反りが発生する結果、放電部分１１のローラ電極１の表面とローラ電極１の 表面を越えて延伸するフィルムとの間隔での好ましくない変化をできるだけ回避 するために、取付板１５には多数のスリット１７が形成される。図示の実施の形 態では、スリット１７は側方の取付板１５に平行に設けられ、コロナ電極７に対 し縦方向に離間し、自由端から取付板１５の高さの一部である。スリット１７は それぞれ孔抜部１９まで延伸する。 従って、スリット１７の形態により形成される側方の切欠部により、コロナ電 極の形状を特段変更せずに、電極材料の一定の熱膨張が可能となる。 更に、常に行なわれるオゾン吸引により後から流入する新鮮な空気が電極を通 過して流れて最適に冷却するので、スリット１７及び付加的に取付板１５に形成 される孔１３'により、コロナ電極の作動中に電極温度が低温に維持される。 最も簡単に構成されたコロナ電極をできるだけ安定した形状で形成しかつ補強 するため、更に図示の実施の形態では、例えば金属又は高級鋼から成る中空部材 ２３'の形態の支持部材２３が設けられる。支持部材２３の断面は四角形状であ り、二つの互いに対向する取付板１５の間で取付板１５の自由端の領域内に延伸 し、このため取付板１５は自由端が互いに対向する折曲部２７を備え、折曲部２ ７は同様にスリット１７を備える。折曲部２７は、少なくとも僅かに支持部材２ ３を覆い、例えば溶接により支持部材２３に連結される。 図示の実施の形態では、支持要素としての支持部材２３と実際のコロナ電極と しての有孔板との間で縦方向膨張が可能なように、コロナ電極を形成する有孔板 が支持部材２３に固着されるので、電極の引張（引張応力）は発生しない。別法 として、例えば、それぞれ互いに対向して外側に向いた溝状の嵌合スリット３３ を形成する案内要素３１を、互いに対向する縦側部でかつ支持部材２３の放電部 分１１に対向する側でコロナ電極７へ固着してもよい。この実施の形態では、折 曲部２７は前記のように形成された溝状の嵌合スリット３３内に係合する。案内 要素３１は支持部材２３上に堅固に固着され、その際コロナ電極は、好ましくは 一箇所のみで、即ち好ましくはコロナ電極の中心で、案内要素３１及び／又は支 持部材２３の輪郭と堅固に連結される。これにより、好ましくは電極板として形 成されたコロナ電極は、膨張の際に支持部材に対し縦方向に摺動できる。 個別に分離した三つのカバーハウジング内又は図３若しくは図５に示す実施の 形態のように共通のカバーハウジング４１内にコロナ電極７を収容してもよい。 更に、コロナ電極により、例えば特に窒素等の不活性ガスが処理ガスとしてロ ーラ電極の方向に導入される。 このために、カバーハウジング４１の端面壁部４３がコロナ電極７の端面の開 口領域４５を離間して被覆するようにカバーハウジング４１が形成される。通常 は、作業の安全のため、外側のカバーハウジング４１は接地電位である。これに 対し、コロナ電極に印加される電圧は例えば７０００オーダになる。従って、コ ロナ電極とカバーハウジング４１とは、直接電気的に接触しない。それにもかか わらず、コロナ電極の端面は、（図４で手前に見えるように）適当な方法によっ て被覆又は閉鎖される。その場合、コロナ電極４７の内部空間には、供給管４７ により、不活性ガスとして例えば窒素が導入される。図示の実施の形態では、（ カバーハウジング４１の端面カバー壁部を図示しない）図３の略示側面図及び図 ４の略示斜視図で明らかなように、中空又は支持部材２３内に開口する二つの供 給管４７がコロナ電極毎に設けられる。従って、支持部材２３は、同時にガス用 の分配通路として役立つ。更にガス分配の均一性が強く要求される場合には、例 えば一列のより小さな孔を通って中空部材２３を介してコロナ電極の内部に不活 性ガスが流出して分配されるように、支持部材から電極内部への流出部が適宜 最適化される。この場合、窒素は、孔１３を通って各放電部分１１内にて、ロー ラ表面に直接に、即ちローラ表面に沿って案内されかつ処理すべき樹脂フィルム に導入される。この方法により、気体状の酸素が不活性処理ガス、特に窒素に置 換され、有害なオゾンの形成を防止できる。この場合、適宜の吸引又は排出管５ １を介して、カバーハウジングの内部空間５３から不活性ガスが吸引される。し かしながら、この装置によって、有害なオゾンの形成を回避できるだけでなく、 同時に周囲を流れるガスによって電極が冷却され、その結果、熱引張の問題が低 減される。本実施の形態では、前記の通り、窒素の使用が特に有利でありかつ適 する。 更に、吸引又は排出管５１を介して吸引されるガスを再び製造工程に供給でき る。コロナステーションでの窒素使用量は比較的大きく、このため前記の装置の 運転コストが著しく高くなるので、吸引したガスを再処理し又は純粋な窒素に混 合して再び製造工程に供給することは有効である。 処理ガスによる処理を適宜改良するため、コロナ電極の互いに対向する取付板 １５に多数のスリット１７を形成する代わりに、図６に輪郭を示す材料薄肉部１ ７'を設けてもよい。その他、材料薄肉部１７'の材料厚は、この位置で残りの材 料厚の部分にのみ対応し、従って、元の材料厚に対し例えば少なくとも５０％以 下、特に４０％、３０％、２０％以下又は例えば僅か１０％である。これにより 電極の側方領域での気密性を確保できるので、目的に適合させて、有害なオゾン 回避及び冷却に役立つ周囲を流れる不活性ガスが、放電部分１１に設けた孔１３ を通ってのみ処理すべき樹脂フィルムに供給される。その際、コロナ電極の互い に対向する端面は、前記の別体のカバーキャップにより被覆される。 特に個々のコロナ電極に不活性ガスを供給する際、図６のコロナ電極を使用す るだけでなく、側面にフィルム、特に金属フィルムを貼着してコロナ電極の側壁 又は取付板１５を密閉しても、図１及び図２に示すスリット１７の密閉状態を達 成できる。これによっても、電極の湾曲回避が比較的容易になり、熱膨張運動が 可能となる。コロナ電極の側壁又は取付板１５の密閉に影響せずに、発熱過程（ 熱膨張運動）で金属フィルムを処理できる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 樹脂フィルム（３）の処理幅に亘って延伸するコロナ電極（７）を備え 、放電部分（１１）を有する対向電極としてコロナ電極を使用するローラ電極（ １）の周りに部分角度範囲にて案内される樹脂フィルムの電気的処理用のコロナ 電極装置において、放電部分（１１）を有孔板により形成したことを特徴とする コロナ放電装置。 ２． コロナ電極（７）の放電部分（１１）は凹状の円筒面部分から形成され かつ多数の孔（１３）が設けられる請求項１に記載のコロナ電極装置。 ３． 放電部分（１１）の多数の孔（１３）は、縦方向及び横方向に延伸する 多数の孔列（１２ａ、１２ｂ）上に配置される請求項１又は２に記載のコロナ電 極装置。 ４． 孔（１３）は多数の孔列（１２ａ）上に配置され、孔列（１２ａ）は樹 脂フィルムの排出方向及びローラ電極（１）の周回運動に対して鋭角を成す請求 項３に記載のコロナ電極装置。 ５． 斜めに配置された孔列（１２ａ）は、樹脂フィルムの排出方向及びロー ラ電極（１）の周回運動に対し、少なくとも接し、好ましくは重なる請求項４に 記載のコロナ放電装置。 ６． 孔（１３）は、コロナ電極（１１）の縦方向に平行に延伸する孔列（１ ２ｂ）上に配置される請求項３〜５のいずれか１項に記載のコロナ電極装置。 ７． ローラ電極（１）の表面又はローラ電極（１）の表面を越えて延伸する 樹脂フィルム（３）に対する放電部分（１１）の間隔は一定である請求項１〜６ のいずれか１項に記載のコロナ放電装置。 ８． コロナ電極（７）の二つの互いに対向する縦側部に、それぞれ放電部分 （１１）から延伸する後方の取付板（１５）を設けた請求項１〜７のいずれか１ 項に記載のコロナ電極装置。 ９． 取付板（１５）に多数の孔（１３'）を設けた請求項８に記載のコロナ 電極装置。 １０ コロナ電極（７）の縦方向に偏位する多数のスリット（１７）を両側の 取付板（１５）に設けた請求項８又は９に記載のコロナ電極装置。 １１． スリット（１７）は、取付板（１５）の自由端から取付板（１５）の 高さの一部まで延伸して形成され、好ましくは取付板（１５）の全高に亘り形成 される請求項１０に記載のコロナ電極装置。 １２． 複数のスリット（１７）は互いに平行に整列する請求項１０又は１１ に記載のコロナ電極装置。 １３． スリット（１７）は孔抜部（１９）、好ましくは凹状の形状まで延伸 する請求項１０〜１２のいずれか１項に記載のコロナ電極装置。 １４． 側壁又は取付板（１５）に形成された孔（１３'）又はスリット（１ ７）は、カバー、特にフィルム又は金属フィルムカバーにより密閉される請求項 ８〜１３のいずれか１項に記載のコロナ電極装置。 １５． コロナ電極（７）の縦方向に偏位する多数の材料薄肉部（１７'）を 両側の取付板（１５）に設けた請求項８に記載のコロナ電極装置。 １６． 材料薄肉部（１７'）は取付板（１５）の自由端から取付板（１５） の高さの一部まで延伸して形成され、好ましくは取付板（１５）の全高に亘り形 成される請求項１５に記載のコロナ電極装置。 １７． 材料薄肉部（１７'）は、互いに平行に整列した溝又は材料凹陥部等 の隣接する材料厚と比較して小さい厚さで延伸する請求項１５又は１６に記載の コロナ電極装置。 １８． 支持部材（２３）は、コロナ電極（７）の両側に設けられた取付板（ １５）の間で放電部分（１１）に対して外方向へ偏位して延伸しかつ取付板（１ ５）に連結される請求項１〜１７のいずれか１項に記載のコロナ電極装置。 １９． 支持部材（２３）は中空部材（２３'）である請求項１８に記載のコ ロナ電極装置。 ２０． 支持部材（２３）、特に中空部材（２３'）は金属部分、特に高級鋼 から成る請求項１８又は１９に記載のコロナ電極装置。 ２１． 互いに対向する折曲部（２７）を取付板（１５）の自由端に設けた請 求項８〜２０のいずれか１項に記載のコロナ電極装置。 ２２． 折曲部（２７）は支持部材（２３）と堅固に連結される請求項２１に 記載のコロナ電極装置。 ２３． コロナ電極（７）は、コロナ電極（７）の長さに対し、一部の長さの み、好ましくは点状部のみで支持部材（２３）と堅固に連結される請求項１〜２ ２のいずれか１項に記載のコロナ電極装置。 ２４． コロナ電極（７）の材料は放電部分（１１）に対向しかつ案内方向に 沿って支持部材（２３）に連結し、これにより支持部材（２３）及び／又は案内 方向に対するコロナ電極（７）の材料の少なくとも部分的な相対運動が可能であ る請求項２３に記載のコロナ電極装置。 ２５． 支持部材（２３）、好ましくは支持部材（２３）の互いに対向する縦 側部に、それぞれ嵌合スリット（３３）を形成する案内要素（３１）を固着又は 形成し、各取付板（１５）、特に取付板（１５）に形成された折曲部（２７）は 嵌合スリット（３３）内に装着され、更にコロナ電極（７）が少なくとも長さの 一部で支持部材（２３）に対し僅かに移動可能に保持される請求項２３又は２４ に記載のコロナ電極装置。 ２６． コロナ電極（７）の端面は閉鎖される請求項１〜２５のいずれか１項 に記載のコロナ電極装置。 ２７． 側方の取付板（１５）は気密である請求項１〜２６のいずれか１項に 記載のコロナ電極装置。 ２８． 処理ガス、特に窒素が放電部分（１１）に設けた多数の孔（１３）を 通過して流れる請求項１〜２７のいずれか１項に記載のコロナ電極装置。 ２９． 唯一つの又は２以上のコロナ電極（７）をカバーハウジング（４１） 内に収容し、更に少なくとも一つの供給管（４７）を介して処理ガスをコロナ電 極（７）の各内部空間内に供給でき、孔（１３）を介して放電部分（１１）内を 流れかつカバーハウジングの内部空間（５３）に集まる処理ガスを排出又は吸引 管（５１）を介してカバーハウジング内部空間（５３）から除去できる請求項１ 〜２８のいずれか１項に記載のコロナ電極装置。 ３０． コロナ電極（７）に関連付けられた少なくとも一つの供給管（４７） は、コロナ電極（７）の内部空間、好ましくは支持部材（２３）により形成され た空間内に開口する請求項１８〜２９のいずれか１項に記載のコロナ電極装置。