(57)【要約】  本発明は、ガス混合物が中を循環し、その混合物が排出領域に輸送されることを可能とする中空金属電極を備える非大気性の制御されたガス混合物の存在下で誘電バリア放電により物品の帯域状表面処理を行うための装置に関し、それにより前記電極は、回動される要素と放電が起こらないように問題の要素と反対の物品の部分との間に十分な距離を確保するために中心軸の周りをそれぞれ回動し得る個別の要素に分割される。中心の回動軸は電極の内側のガス混合物の循環のためのチャンネルとして用いられ、ガス混合物が放電領域に排出されることを可能とするオリフィスを備える。電極の要素の１つを回動させることは、連なる排出オリフィスを遮蔽し、ガス混合物は、回動されない要素の排出オリフィスを介してのみ排出され得る。
2007502524.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理ガス混合物の存在下での誘電バリア放電による物品の帯域状処理のための装置であって、以下の手段：
−該装置が、ガス混合物が中を流れ、かつこのガス混合物がその放電領域に直ちに運ばれる中空金属電極を備えること、
−前記電極が個別の要素に分割され、各要素は、回動により離隔した当該要素中に放電が延びないように前記当該要素と該当該要素とは反対側の物品の領域との間に十分な距離を設けるために、中心シャフトの周りで回動され得ること、
−前記中心回動シャフトが、前記ガス混合物が前記電極内を流れるチャンネルとして機能し、前記ガス混合物が放電ゾーンに入るための出口オリフィスを備えること、および
−前記電極要素の１つが回動により離隔されるとき、それと連なる前記出口オリフィスが遮蔽され、前記ガス混合物が回動により離隔されない要素の出口オリフィスを介してのみ排出され得ること
を用いることを特徴とする装置。
【請求項２】
各個別の要素がその出口オリフィスの反対に位置する個別の中央均質化チャンバを含み、個別の中央チャンバの組が電極の全長に渡って１の中央均質化チャンバを形成し、電極それ自体は前記出口オリフィスを介してガス混合物が供給され得、各個別の中央均質化チャンバは、物品にガスを注入するための注入スロットを備え、各個別の要素は、該当該要素が回動により離隔されるとき、回動により離隔されない隣り合う要素の個別の中央均質化チャンバの間に配置されるように、それと連なる個別の中央均質化チャンバを押し離し、かくして、かかる様態で該後方部分が回動により離隔された該当該要素の出口オリフィスを遮蔽することが可能な後方部分を備えることを特徴とする請求項１記載の帯域状表面処理装置。
【請求項３】
前記中心回動シャフトが、前記ガス混合物に乱流を作り出すためのバッフルタイプの部品を備えることにより、ガス流を均質化することを特徴とする請求項１記載の帯域状表面処理装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の開示】
【０００１】
本発明は、制御されたガス雰囲気（特に、シラン、またはＣＯ2 、Ｎ2 Ｏ、Ｈ2 などの制御された添加を含む窒素系雰囲気）中でのコロナ放電による表面処理の分野に関する。
【０００２】
本出願人は、この分野で多くの刊行物を出願してきた。読者は、例えば、以下の刊行物：ＥＰ−１１０８２６４、ＥＰ−６２２４７４、ＷＯ０１／５８９９２またはＷＯ０２／４０７３８を参照し得る。
【０００３】
それらの方法および装置は、走行する基材をその全幅にわたって均一に処理するために用いられる。そのような処理は、きわめて多くの工業用途にとって完全に適切である。
【０００４】
しかしながら、空気中か、制御されたガス雰囲気中かのいずれかでフィルムの表面がコロナ放電により処理されるとき、熱シールは困難となる。
【０００５】
それゆえ、その状況は、ある部分で印刷され、別の部分でシールされることの両方が意図されるフィルムは、元来相反する、良好な印刷特性（コロナ処理のため）および良好なシール性（処理されていないフィルム）といった特性を組み合わせねばならないというものである。おなじことは、基材に一部が積層され、別の部分にシールがなされることが意図されるフィルムにも適用される。
【０００６】
もちろんこの産業は、この技術的問題を研究してきた。そして、２つの解決策が提案されて、現在、それら２つの本質的に相反する技術的特性を組み合わせるために存在すると要約され得る。
【０００７】
−１つは、シール温度を高めることであり、その場合に、この解決策はコロナ処理されたフィルムがシールされることを可能とする。しかし、最終製品のための製造ラインについて得られる結果は、工業的規模での製造のためには不適切であり、さらに、適切な数のポリマーフィルムコンバーターによっては受け入れられてこなかった。
【０００８】
−もう１つは、コロナ処理が、印刷または積層されねばならない領域には適用されるが、シールされねばならない領域には適用されないことである。この解決策は、現在実際に、現場全体により採用されているものである。それは、空気コロナステーションの商業的に入手可能な「帯域状処理」システムのために有効である。
【０００９】
空気コロナステーションの商業的に入手可能な「帯域状処理」システム（その配置についての更なる詳細については図１を参照されたい）は、１つの軸の周りに旋回し得る小さな独立の要素から形成される金属電極からなる。それらの要素が処理されるフィルムの表面から離れて旋回されるとき、高い電圧は掛けられているけれども、それらの要素はこのときもはやフィルムの表面上で放電を生じさせない。対照的に、離れて旋回しなかった電極要素は、フィルムの表面上で放電を起こし得る。この方式において、コロナ処理は回動により離隔されなかった要素の下に適用され、一方、回動により離隔された要素の下には適用されない（帯域状処理）。それゆえ、回動により離隔されなかった要素の下を通過するフィルムの領域は、印刷され得るか、（または積層され得る）ものであり、一方、回動により離隔された要素の下を通過するフィルムの領域は、シーリング可能である。
【００１０】
領域の限定されたコロナ処理プロセスの現在の技術の状況を知るためには、読者は、例えば、刊行物ＧＢ−２０１４７９９およびＵＳ−６００７７８４を参照されたい。
【００１１】
これまで確認されたように、空気コロナ処理は、領域内で容易に適用され得るものであり、このことを行うために、要求されるすべてのことは、ある種の要素の下で発生する放電を防止することである。
【００１２】
しかしながら、これから確認され得るように、コロナ処理が制御されたガス雰囲気中で実施される用途において、電極は、放電するための高電圧支持体として役割を果たすのみならず、処理ガス混合物を注入する役割も果たす。例えば、ガス混合物が流れることを可能とし、放電されることを可能とするために、電極は中空であるので、図１の空気コロナ回動要素モデルを用いて実施される帯域状処理は、回動により離隔された要素と回動により離隔されなかった要素との間のシールを困難とし、ガス混合物を電極に供給することを困難にし、または電極全体を支持することを困難にするかもしれない。今や、ガス雰囲気中でのコロナ処理は、ガス混合物が放電の中核に制御された流量で注入されるならば、有効である。それゆえ、処理のために用いられる電極要素のすべてがガス混合物を正確に供給することを確保することは絶対に必要である。
【００１３】
電極要素間のシールの制御の貧弱さは、回動により離隔された要素とそうでない要素との間の結合部でガス混合物の回復不可能な漏れの危険をもたらす。このとき、ガス混合物は、放電の中心にほんの部分的にしか注入されないか、またはまったく注入されないので、処理の品質は、この場合にはランダムになるであろう。
【００１４】
それゆえ、制御されたガス雰囲気中での帯域状コロナ処理は、単に以下の２つの基準に合致しているならば、正確に実施され得る。
【００１５】
−放電が電極のある種の領域の下では起きない（先行技術の空気コロナ処理における回動により離隔された要素の場合におけるように）。
【００１６】
−処理のために用いられる電極の領域を通して、制御された流量でガス混合物が分配される。
【００１７】
それら２つの条件に合致させるための１つの可能な解決策は、互いに完全に独立である要素で構成される電極を製造することであり、その場合のそれぞれの要素は、それ自体の高い電圧の供給およびそれ自体のガス混合物供給がなされる完全な電極を構成するものである。この解決策は要素がシールされることを保証するという利点を有する。というのは、完全な電極はそれ自体の電圧供給およびガス供給を行うのみならず、シールを提供する壁も有し、かつ、ガス混合物のすべてが意図される場所即ち放電の中心にのみ流れることを可能とするからである。
【００１８】
しかしながら、この解決策は、実施上は容易に達成可能ではない。というのは、それぞれの電極要素の寸法は１ｃｍ台または５ｍｍ台であるからである。産業で典型的に用いられる幅、すなわち、１ないし２メートルほどについては、数百の電極を製造して組み立てることを想像するのは困難であり、それぞれが高い電圧の接続とガス混合物の供給を行い、それ自体チューブと接合部からなり、このすべては、シールされていなければならず、長さ１ｃｍ未満である。それゆえ、この解決策は、実施上の観点から達成不可能であるように思われる。
【００１９】
もう１つの解決策は、電極の２つの機能、すなわち、高電圧供給および放電部へのガス混合物の注入を分離することであろう。この場合には、（図１の例におけるように）高い電圧をちょうど供給される回動する要素を有する帯域状空気コロナ処理電極を用い、ガス混合物注入ノズルを近くに配置することが想定可能である。この解決策は、電極要素間のシーリングの消失のリスクが絶対に存在しないという利点を有する。というのは、ガス混合物は、それらの内側を流れないからである。しかしながら、電極から分離しているがその近くに配置されるノズルは、ガス混合物が放電の中核に注入されることを可能としなければならない。この方法に伴う寸法のために、すなわち、より正確には、典型的には１ｍｍ台の放電領域の高さのために、ノズルの中の同じガス混合物の流れを増加させる必要なく放電の中核に正確にガス混合物が流れることを保証する方法を考案することは困難である。ノズルの中の流れと放電を起こす流れとの間の差異は、あきらかに、放電が展開する高さにして１ｍｍの限定された空間に達しないガス混合物の当該部分に対応する。経済的には、この「損失の」ガス混合物部分は、この産業の顧客が受け入れるのは困難である。というのはそれは付加的な経費に相当するからである。そして、放電の中核に注入されねばならない流れが、処理が完全に有効であることを保証するために設定されるのである。それゆえ、この解決策は、経済的な観点からは、あまり想定可能であるとは思われない。
【００２０】
それゆえ、当該産業のためには、技術的にも経済的にも受け入れ可能である条件の下で帯域状処理を可能とする制御されたガス雰囲気の中でコロナ放電表面処理のための新規な解決策を提供することが可能であることが有益かつ必要であることが理解されるであろう。
【００２１】
このことを行うために、本発明は、処理ガス混合物の存在下での誘電バリア放電による物品の帯域状処理のための装置であって、以下の手段：
−該装置が、ガス混合物が中を流れ、かつこのガス混合物がその放電領域に直ちに運ばれる中空金属電極を備えること、
−前記電極が個別の要素に分割され、各要素は、回動により離隔した当該要素中に放電が延びないように前記当該要素と該当該要素とは反対側の物品の領域との間に十分な距離を設けるために、中心シャフトの周りで回動され得ること、
−前記中心回動シャフトが、前記ガス混合物が前記電極内を流れるチャンネルとして機能し、前記ガス混合物が放電ゾーンに入るための出口オリフィスを備えること、および
−前記電極要素の１つが回動により離隔されるとき、それと連なる前記出口オリフィスが遮蔽され、前記ガス混合物が回動により離隔されない要素の出口オリフィスを介してのみ排出され得ること
を用いることを特徴とする装置を提供する。
【００２２】
本発明の態様の１つによれば、各個別の要素がその出口オリフィスの反対に位置する個別の中央均質化チャンバを含み、個別の中央チャンバの組が電極の全長に渡って１の中央均質化チャンバを形成し、電極それ自体は前記出口オリフィスを介してガス混合物が供給され得、各個別の中央均質化チャンバは、物品にガスを注入するための注入スロットを備え、各個別の要素は、該当該要素が回動により離隔されるとき、回動により離隔されない隣り合う要素の個別の中央均質化チャンバの間に配置されるように、それと連なる個別の中央均質化チャンバを押し離し、かくして、かかる様態で該後方部分が回動により離隔された該当該要素の出口オリフィスを遮蔽することが可能な後方部分を備える。
【００２３】
本発明の態様の１つによれば、中心回動シャフトは、ガス混合物中に乱流を作り出すためのバッフルタイプの部品を備えることにより、ガス流を均質化する。
【００２４】
「処理ガス混合物」という概念は、本発明によれば、制御されたガス混合物を意味するものとして理解されねばならず、それゆえ、大気空気ではない（例えば、シランまたはＣＯ2 、Ｎ2 Ｏ、Ｈ2 などの制御された添加を含む窒素系雰囲気である）。
【００２５】
当業者には明らかであるように、明確さを維持するために誘電材料で被覆された対極の存在は上述されていないが、もちろん対極は存在し、物品は電極と対極との間に位置するか、または対極上を実際に走行している。同じ理由のために、前記対極は、本明細書に添付された図面の中に現れていない。
【００２６】
上述から明らかであるように、本発明の態様の１つによれば、それぞれの個別の要素は、その要素が回動により離隔されているとき２つの隣り合う要素の個別の中央均質化チャンバの間に配置されるように、連なる個別の中央均質化チャンバを押し戻し、そうして、後方部分が回動により離隔されるところの当該要素の出口オリフィスを遮蔽することが可能な後方部分を備える。以下、図面は、さまざまな想定可能な状況をよりよく説明するものであり、その場合、どの要素が回動により離隔されるかに応じて（隔離された要素またはいくつかの連続した要素）、所定の後方部分は２つの隣接する中央チャンバの間に位置し、またはいくつかの連続する後方部分は回動により降下し、隣接し、それ自体隔離されていない中央チャンバの間に存在する空間を遮蔽する。
【００２７】
他の特徴および利点は、単に例である以下の記載および添付の図面を参照して明らかになるであろう。
【００２８】
図１は、先行技術による帯域状空気コロナ処理設備の模式図であり、
図２は、考えられる２つの配列、すなわち、回動により離隔されているか、回動により離隔されていない本発明による電極要素の形態を模式的に示し、
図３は、６つの電極要素の組の場合の図２の態様をより明確に示し、
図４は、電極回動シャフトが中央チャンバとしても機能する本発明の別態様を示す。
【００２９】
上述されたように、図１は、小さな並置された独立の要素から形成される金属電極からなる「帯域状」空気コロナ処理システムを示し、そのそれぞれの要素は、軸の周りを回動可能である。回動により離隔された要素は、処理されるフィルムの表面から遠く、したがって、高い電圧に接続されているけれども、それらの要素は、もはや要素に面しているフィルムの表面上に放電を作り出し得ない。対照的に、回動により離隔されていない電極要素は、要素に面するフィルムの表面上に放電を作り出し得る。この方式において、コロナ処理は、回動により離隔されていない要素の下に適用され、回動により離隔された要素の下に適用されない（帯域状処理）。したがって、電極要素が回動により離隔されておらず、それゆえ処理が幅全体にわたって実施される図の左側の形状と、ある種の電極要素が回動により離隔されており（すなわち、上昇され、それゆえ、フィルムの表面から遠い）、それゆえフィルムのある種の領域のみが処理される（回動により離隔されていない電極要素に面する）右側の形状との間には明確な違いが存在する。
【００３０】
図２それ自体は、要素の組が周りを回動し得る１の中心シャフトを備える個別の要素（典型的には示される態様において５ないし１０ｍｍの長さを有する）に分割される本発明による電極の１態様を例示し、そこでのシャフトも、ガス混合物を一般的に供給し、電極の全長にわたって可能な限り均一にガス混合物を分配するようにその全長に渡って出口オリフィスを備える。中心シャフトの出口オリフィスは、中央チャンバにガス混合物を供給する機能を果たし、中央チャンバは、それ自体走行するフィルム上にガスを注入するための注入スロットを備えている。
【００３１】
本発明によれば、隣接する要素間のシールは、それぞれの要素を有する後方部分（ある種のショルダー）の存在により維持されている。したがって、１つの要素が回動により離隔されるとき、その後方部分はその隣の中央チャンバの正確に反対側にやってきて、それらの間に配置される。したがって、回動により離隔された位置において、（それぞれの中央チャンバにガスを供給する）中心シャフトの出口オリフィスは、対応する要素が回動により離隔されたとき後方ショルダーにより遮断される。この方式において、ガス混合物は、もはや、回動により離隔された要素に供給されず、回動により離隔されていない要素の注入スロットを介してのみ排出され得る。
【００３２】
したがって、ガス混合物は、放電をさせるために全体的にかつ、実質的な損失なしに用いられる。このことは、その方法は、ポリマーフィルム加工産業における方法として経済的に受け入れられることを意味する。
【００３３】
そのようなシステムは、
−中央化された電力供給とすべての要素に対する中央化されたガス供給により、実施および製造の容易さと、
−ガス混合物の完全な使用とそれによる付加的な操作コストの消失と
を組み合わせるものである。
【００３４】
すべての要素は金属で作られているという事実は、それらの要素のそれぞれが電極の１つの末端にのみ供給することにより高い電圧を供給され得ることを意味し、その高い電圧は、隣接する要素間の接触により伝達される。
【００３５】
図３は、２つの配列、すなわち、回動により離隔されているか、回動により離隔されていない状態を示す６つの電極要素の組の場合に、図２の態様がよりよく理解されることを可能とする。１つの要素が回動により離隔されるとき、その対応する後部ショルダーはそれに対応する中央チャンバを押し離し、その直接の隣接部を形成する２つの中央チャンバの間に配置される。図面を複雑にし過ぎないために、電極回動シャフトは示されていないことに注意されたい。
【００３６】
もちろん、いくつかの連続的な後方部分が回動して降下されるとき、それらは中央チャンバに隣接し、それ自体隔離されていない中央チャンバの間に存在する空間を遮蔽することが理解されるであろう。
【００３７】
その部分についての図４は、中央チャンバおよび中心回動シャフトが１つの同一の部品の中に取り込まれている本発明の別態様を例示する。この形態では、ガス流（適切な長さの上記形状の中央チャンバによりもたらされる）の均質化は、この場合には、中心回動シャフトによりもたらされる。そうするために、シャフトは、有利には、電極の全長に渡っての均一な注入を確保するためにガス流中に十分な乱流を作り出すようにバッフルタイプの部品を含む。
【００３８】
回動により離隔された状況において、その要素は、放電させないためにフィルムから十分に遠ざけられるが、しかし、中心回動シャフトの出口オリフィスは遮蔽されている。
【００３９】
それゆえ、ある種のゾーンは、放電が回動により離隔されている要素の反対側に展開することを防止することにより処理されないことが前述の記載から明確に理解されるであろう。しかしながら、すべての電極要素は、それらが回動により離隔されているかいないかにかかわらず、高い電圧に接続される。したがって、すべての要素は、フィルムの表面で放電を作り出すことが可能である。処理される領域の放電高さ（回動により離隔されていない要素とフィルムの表面との間の距離）が１ｍｍ台であるならば、回動により離隔された要素とフィルムとの間に１ｃｍを超える距離を設けることが推奨される。電極に供給される電圧は、高さ１ｍｍの放電を作り出すように設計されているので、この１ｃｍの距離は、電極の電圧が回動により離隔された要素とフィルムとの間の放電の降伏電力を下回るままであるのに十分に大きい。この方式において、フィルムは、回動により離隔されていない要素により処理され、フィルムから回動により離隔されている対応する要素によりフィルムの特定された領域の中では処理されない。
【００４０】
処理、すなわち、放電の中心への注入のためのガス混合物のすべてを用い、付加的なプロセスコストと同じ意味である実質的な漏れを防止することを可能とするために、良好なシーリングがすべての要素の中央チャンバに設けられねばならない。このシーリングは、以下の２つの状況で提供されねばならない。
【００４１】
同じ配列（ともに回動により離隔されているか、またはともに回動により離隔されていない）の２つの隣接する要素の間のシールが、２つの要素の中央チャンバの輪郭部の間の緊密な接触により提供される。このことは、以下の条件でのみ達成される。
【００４２】
１．２つの要素の間の接触は十分に近接して保たれる。
【００４３】
２．接触表面の粗さは、２つの対面する表面のすべてにわたって平面／平面タイプの接触を可能とするのに十分に小さい。
【００４４】
そして、異なる配列（一方は回動により離隔され、他方は回動により離隔されていない）の２つの隣接する要素の間のシールは、回動により離隔されていない要素の中央チャンバの輪郭と回動により離隔された要素の後方部分との間の緊密な接触により提供される。これは、以下の条件でのみ達成される。
【００４５】
１．２つの要素の間の接触は十分に近接して保たれている。
【００４６】
２．回動により離隔された要素の後方部分は、回動により離隔されていない隣接要素の中央チャンバの反対側となる。
【００４７】
３．接触表面の粗面度は、２つの対面する表面のすべてにわたって平面／平面タイプの接触を可能とするのに十分に小さい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】先行技術による帯域状空気コロナ処理設備の模式図である。
【図２】考えられる２つの配列、すなわち、回動により離隔されているか、回動により離隔されていない本発明による電極要素の形態を模式的に例示する。
【図３】６つの電極要素の組の場合の図２の態様をより明確に示す。
【図４】電極回動シャフトが中央チャンバとしても機能する本発明の別態様を例示する。
【図１】
2007502524.tif 000003
【図２】
2007502524.tif 000004
【図３】
2007502524.tif 000005
【図４】
2007502524.tif 000006
【国際調査報告】
2007502524.tif 000007
2007502524.tif 000008
2007502524.tif 000009
2007502524.tif 000010
2007502524.tif 000011
2007502524.tif 000012