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Vorrichtung zur Behandlung der Oberfläche von Hohlkörpern aus thermoplastischem
Kunststoff durch Corona-Entladung Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung
zur Behandlung der Oberfläche von Hohlkörpern aus thermoplastischem Kunststoff durch
Corona-Entladung, bei der in das Innere des Hohlkörpers eine Elektrode eingeführt
ist, deren Durchmesser nur um ein geringes kleiner als der Innendurchmesser des
Hohlkörpers ist, zur Herstellung einer für Farben, Überzüge, Klebstoffe od. dgl:
aufnahmefähigen Oberfläche auf ihnen. Die Erfindung ist dabei insbesondere auf die
Innenbehandlung von Hohlkörpern gerichtet und soll gewährleisten, daß innen aufgebrachte
Überzüge zuverlässig und gleichmäßig auf dieser Innenfläche haften bleiben.
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Manche Kunststoffe, z. B. Polyolefine, wie Polyäthylen, besitzen
Eigenschaften, die normalerweise die Erzielung einer guten Adhäsion von Uberzugssubstanzen
auf ihren Oberflächen erschweren.
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Es wurden bereits die verschiedensten Behandlungsweisen entwickelt,
um die Oberfläche dieser Kunststoffe derart zu verändern, daß ihre Adhäsion eigenschaften
verbessert wurden. Darunter befand sich insbesondere auch eine Behandlung dieser
Oberflächen durch Corona-Entladung. Die Oberfläche des zu behandelnden Kunststoffes
muß dabei ganz nahe an die verwendete Elektrode herangehalten werden, muß dabei
aber doch einen gewissen Abstand von ihr besitzen. Sobald nämlich irgendwelche Teile
die Elektrode tatsächlich berühren, erfolgt bei diesen Teilen keine Behandlung.
Eine gleichmäßige Abstandshaltung wirkt sich also in gewissem Maße auf die Gleichmäßigkeit
der vorgenommenen Behandlung aus. Es ist allgemein bekannt, welche Schwierigkeiten
sich bei der Erzielung einer einigermaßen gleichmäßigen Abstandshaltung und der
Vermeidung des Auftretens größerer Kontaktstellen ergeben, und es wurden deshalb
bereits die verschiedensten Verfahrensweisen entwickelt, um eine möglichst weite
Annäherung an den gewünschten Zustand zu erreichen.
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In der USA-Patentschrift 2 957 077 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung
beschrieben und dargestellt zum Behandeln der Oberfläche von Behältern aus thermoplastischen
Kunststoffen. Es wird hier bereits mit einem Luftstrom zwischen den Elektroden und
dem zu behandelnden Gegenstand gearbeitet.
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Dies allein reicht jedoch nicht aus für eine befriedigende Zentrierung.
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Die Erfindung schlägt vor, bei der Behandlung der Oberfläche von
Hohlkörpern aus thermoplastischem Kunststoff durch Corona-Entladung zur Zentrierung
der Elektrode in dem zu behandelnden Hohlkörper beiderseits mechanische Zentrierelemente
vorzusehen und außerdem in den Raum zwischen der Elektrode und dem Hohlkörper Druckluft
einzuführen.
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In den Figuren ist die Erfindung zeichnerisch erläutert.
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F i g. 1 zeigt eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung
teilweise im Schnitt und mit schematischer Darstellung der elektrischen Schaltung;
F i g. 2 ist ein Schnitt gemäß der Linie 2-2 der Fig. 1.
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In den Figuren ist mit 1 eine Elektrode in Form eines hohlen Metalldorns
bezeichnet der an einer (nicht gezeigten) entsprechenden Halterung befestigt ist.
Die Elektrode 1 kann jedoch gegebenenfalls auch auf einem Schaltmechanismus oder
einem Drehkopf angebracht sein, oder sie kann auch in ihrer Halterung drehbar sein.
Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist die Elektrode 1 derart ausgebildet, daß sie
lose in den Hohlkörper C hineinpaßt, der auf ihr behandelt werden soll, wobei zwischen
Elektrode und Hohlkörper C ein kleiner Raum besteht. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
besitzt der Hohlkörper C einen konisch zulaufenden Schulterteil 5, einen mit Gewinde
versehenen Hals 7 und ein geschlossenes,
abgerundetes Vorderende
9. An der Elektrode 1 ist entsprechend ebenfalls ein konisch zulaufender Endabschnitt
11 angesetzt, der unter Einhaltung eines geringen Abstandes genau in die Schulter
5 hineinpaßt Ein axialer Ansatz 13 der Elektrode ragt in den Hals 7 des Hohlkörpers
C hinein. Außerdem besitzt auch die Elektrode vorzugsweise noch ein kugelförmig
abgerundetes Endes, das in das Innnere des abgerundeten Vorderendes 9 paßt und zur-Halterung
und Zentrierung des Hohlkörpers an dieser Stelle dient.
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Wie aus der Zeichnung weiter hervorgeht, kann an der Elektrode 1 außerdem
noch ein zu Halterungszwecken dienender Teil 17 vorgesehen sein, welcher derart
ausgebildet ist, daß er die Innenflächen des Hohlkörpers C an einigen im Abstand
voneinander befindlichen Punkten wie bei 19 berührt, woraus sich eine zusätzliche
Halterungs- und Zentrierwirkung ergibt.
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Außen an der Elektrode 1 ist ein Zentrierelement 21 angebracht, das
auf der dem freien Ende der Elektrode zugewandten Seite mit einem Ringbund 23 versehen
ist. Die Größe dieses Ringbundes 23 ist derart bemessen, daß er die Außenfläche
des Hohlkörpers C mit Reibungspassung aufnehmen kann. Vorzugsweise besteht das Zentrierelement
21 aus einem hitzebeständigen Kunststoff, wie Polytetrafluoräthylen und ist an der
Elektrode 1 entlang verschieb- und einstellbar, so daß es zur Halterung und Aufnahme
von Hohlkörpern unterschiedlicher Länge verwendet werden kann. Das Zentrierelement
21 ist bis zu einem gewissen Grad zusammendrückbar und elastisch und kann infolgedessen
mit Hilfe eines entsprechenden Klemmringes 25 an der gewünschten Stelle auf der
Oberfläche der Elektrode 1 festgeklemmt werden.
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Wie bereits erwähnt, ist die Elektrode 1 innen hohL Die Verbindung
zwischen ihrer Innen- und Außenseite wird durch eine oder mehrere kleine Bohrungen
27 hergestellt. Dem Innenraum der Elektrode 1 kann ein unter Druck stehendes strömendes
Mittel von einer beliebigen Quelle her zugeführt werden. Die angewandten Druckwerte
liegen gewöhnlich ziemlich niedrig; es hat sich gezeigt, daß mit Druckwerten von
annähernd 0,04 kg/cm2 in zahlreichen Fällen zufriedenstellende Ergebnisse erzielt
werden. Durch diesen Druck wird bewirkt, daß der Hohlkörper C von der Oberfläche
der Elektrode 1 in einer geringen Entfernung gehalten und damit ein im wesentlichen
gleichmäßiger Raum 3 eingehalten wird, so daß keine Kontaktstellen auftreten, was
dann der Fall sein könnte, wenn die Hohlkörper C z. B. in Form von Tuben auch nur
geringfügig flach zusammengedrückt wären oder anderweitig eine unrunde Form aufweisen
würden.
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Um eine sichere Halterung des Hohlkörpers C auf der Elektrode zu
gewährleisten, ist gegenüber dem Eiektronenende ein Zentrierelement 29 vorgesehen,
das ein Lockern oder ein Verschieben des Hohlkörpers C infolge des Luftdruckes verhindert.
Findet die Vorrichtung in einer Maschine mit automatischem Drehkopf Verwendung,
so ist das Zentrierelement 29 derart angebracht, daß es sich gegenüber derjenigen
Stelle befindet, auf die die Elektroden während des Behandlungsvorganges eingestellt
sind. In diesem Fall ist dann am Zentrierelement 29- eine Art Aufs auf rampe 31
(F i g. 2) vorgesehen, durch die das Zentrierelement 29 und ein auf der Elektrode
1 befindlicher Hohikörper C langsam und gleichmäßig zur Anlage aneinander gebracht
werden können, wäh-
rend sich der Drehkopf dreht und damit die Elektrode in die Behandlungsstellung
bringt.
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Bei der vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung findet eine drehbare
Elektrode 1 Verwendung, die in beliebiger Weise angetrieben werden kann. In einem
geringen Abstand von der Oberfläche der Seitenwandung des Hohlkörpers C ist ein
Elektrodenstab 33 angeordnet, der vorzugsweise aus durch Verschieben zueinander
einstellbaren Segmentee 35 und 37 besteht, die ihrerseits durch dieKlemmschrauben
39 in ihrer Stellung zueinander festgehalten werden. Auf diese Weise kann die Elektrode
jeweils so eingestellt werden, daß sie zur Behandlung von Hohlkörpern unterschiedlicher
Länge verwendet werden kann.
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Elektrode 33 und Elektrode 1 sind über den Schalter 43 an eine Wechselstromquelle
hoher Spannung, z. B. den Generator 41, angeschlossen. Damit wird eine entsprechende
Spannung an den zwischen diesen Teilen befindlichen Zwischenraum angelegt und auf
diese Weise eine Corona-Entladung verursacht, durch welche die Oberflächen des Hohlkörpers
C einer Behandlung unterzogen werden.
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Eine weitere gesonderte Elektrode 45 ist vorzugsweise im Bereich
der Schulter- und Halsteile des Hohlkörpers C angeordnet. Da diese häufig dicker
sind als die Seitenwandungen des Hohlkörpers C, sind bei ihnen entsprechend auch
etwas anders gelagerte Behandlungsbedingungen notwendig. Wie aus der Zeichnung hervorgeht,
besitzt die Elektrode 45 einen Rand 47 mit einem solchen Umriß, daß sie nahe an
den Umriß von Btehälterhals und -schulter herankommt. Auch an den zwischen der Elektrode
45 und der Elektrode 1 bestehenden Spalt wird eine entsprechend hohe Wechselstromspannung
angelegt Da Schulter und Hals eines Hohlkörpers C gewöhnlich aus einem dickeren
Werkstoff bestehen als die Seitenwandung des Hohlkörpers C, erscheint es meist zweckmäßig,
hier auch eine etwas höhere Spannung anzulegen. Dies wird insgesamt dadurch angedeutet,
daß entsprechend der Darstellung der Zeichnung die Elektrode 1 und der Stab 45 an
die Sekundärwicklung eines Aufspanners 49 angeschlossen sind, dessen Pri märwicklung
ebenfalls durch den Generator41 gespeist werden kann.
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Bei der Benutzung der Einrichtung wird ein Kunst stoffhohlkörper
C auf das Ende der Elektrode 1 aufgesteckt und sein offenes Ende in den Ringbund
23 des - Zentrierelementes 21 eingedrückt. Naturgemäß kann das Zentrierelement 21
auch auf der Elektrode 1 in die für den jeweils zu behandelnden Hohlkörper C richtige
Stellung verschoben werden. In den kugelförmig abgerundeten Endabschnitt 9 schiebt
sich das abgerundete Ende 15 ein, das die Zentrierung des Hohlkörpers C auf der
Elektrode unterstützt. Durch dieAnlagestelIeni9 des Halteteiles 17 wird diese Zentrierwirkung
noch weiter verbessert. Wenn sich die einzelnen Teile dann in dieser Stellung befinden,
wird die Elektrode (beispielsweise durch einen Einstellkopf) so weit seitlich bewegt,
bis das kugelförmig ausgehöhlte Ende 9 am Zentrierelement 29 anstößt.
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Dann wird durch Einlassen von Luft im Innern der Elektrode 1 der gewünschte
Luftdruck hergestellt1 der sich über die Bohrungen 27 auch in dem zwischen der Elektrode
und dem Hohlkörper C befindlichen Raum 3 einstellt. Durch diesen Luftdruck wird
der Hohlkörper C leicht gedehnt und damit in seine endgültige Form gebracht. Gleichzeitig
wird auf diese
Weise der gewünschte Abstand im gesamten Innenraum
aufrechterhalten. Anschließend wird der Schalter 43 geschlossen und damit an den
Elektroden 33 und 45 eine Corona-Entladung hervorgerufen. Währenddessen wird die
Elektrode 1 in eine Drehbewegung versetzt, so daß die einzelnen Abschnitte des Hohlkörpers
C nacheinander zur Behandlung durch diese Corona-Entladung gebracht werden. Da der
Raum 3 genau gleichmäßig gehalten wird, erfolgt auch eine über die gesamte Innenfläche
des Hohlkörpers gleichmäßige Behandlung. Selbstverständlich wird auch die Außenfläche
des Hohlkörpers in dem beschriebenen Verfahren behandelt.
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Dann wird die Elektrode 1 aus ihrer mit dem Zentrierelement 29 fluchtenden
Stellung verschoben, der Hohlkörper C von der Elektrode abgenommen, seine Innenfläche
mit einem Überzug versehen und das kugelförmige Ende 9 meist abgeschnitten. Wie
außerdem aus den Zeichnungen hervorgeht, wird bei der vorzugsweisen Ausführungsform
der Erfindung der am offenen Hohlkörperende C befindliche Rand des Hohlkörpers C
der Corona-Entladung nicht ausgesetzt; damit wird bezweckt, daß der Hohlkörper an
diesem Ende leichter verschlossen werden kann, indem ein Kunststoff-Verschlußteil
an ihm angeschweißt wird oder indem die Seitenwandungen ein-
fach selbst flach aufeinandergedrückt
und anschließend miteinander verschweißt werden.