用于对尤其带状物体进行等离子处理的设备的制作方法

本发明涉及一种用于对具有独立权利要求1的前序部分特征的物体进行等离子处理的设备。

借助这种设备引起被介电地阻挡的气体放电。在被介电地阻挡的气体放电的区域中产生的物理等离子体也称为冷等离子体，因为等离子体中的反应性物质的气体温度相对于环境温度而言基本上没有提高。因此，借助这种冷等离子体的等离子处理的作用基本上限于等离子体中包含的反应性物质的作用、即尤其限于引起气体放电的气体基团的作用。通过以冷等离子体进行处理，将物体在其表面处物理地和/或化学地活化，使得例如随后建立的与表面的粘接接触具有特别好的附着性。

背景技术：

由wo2013/156352a2已知一种称为等离子体滚压装置的用于对物体表面进行等离子处理的设备。该设备具有辊，该辊在由电介质构成的圆柱外壳形的接触壳内部包括电极。电极电容式地(即在接触壳上以及布置在耦合电极前面的附加的电介质上)连接到交变高压发电机。辊设置用于在待处理的表面上滚动，其中，接触壳与表面线接触。在线接触两侧，在物体表面与接触壳表面之间发生被介电地阻挡的气体放电。这至少适用于由能够导电的材料构成的物体。由不能够导电的材料构成的物体则必须多次连接到对应电极，该对应电极对面的交变高压发电机产生交变高压，以便引起用于对物体表面进行等离子处理的气体放电。已知的设备可以构造为电池运行的或蓄电池运行的手持器具，该手持器具具有用于使辊在物体上运动的手柄。在此，物体表面的当前等离子处理限于沿着接触壳与物体表面之间的线接触的两个区域。

由us6,083,355已知一种用于对带状物体进行等离子处理的设备。该设备包括具有构造为圆柱电极的接触壳的辊——该辊由待处理的物体以缠绕角度缠绕——以及与接触壳越过空隙相对置的多个凹式对应电极。在圆柱电极与对应电极之间施加交变高压，所述交变高压在空隙中产生基本上非被介电地阻挡的气体放电，通过辊的旋转将带状材料输送穿过空隙。在此，在限定的气氛中在压力降低的情况下进行等离子处理。

由wo2009/096785a1已知另一种用于对带状物体进行等离子处理的设备。在此，构成圆柱形电极的并且在缠绕角度上支撑待处理物体的辊与凹式对应电极相对地布置。掩模带与带状物体一起穿过电极与对应电极之间的空隙。掩模带限定带状材料承受等离子体的区域，该等离子体由电极与对应电极之间的被介电地阻挡的电荷引起。通过布置在对应电极前面的电介质或电极的不能够导电的涂层来实现放电的介电阻挡。

由wo2012/097904a2已知一种用于在大气压下进行表面处理的介电共面放电源。该共面放电源包括两个延伸的电极，所述两个延伸的电极具有共同的由电介质构成的屏障并且彼此平行地且平行于屏障的自由表面延伸。在屏障的自由表面中，设置有横向于电极(即在电极的间距方向上)延伸的凹槽。

由wo0223960a1已知，为了对幅带状材料进行等离子处理，将该幅带状材料引导经过横向于该幅带状材料的并且彼此平行地固定布置在共同的介电屏障后面的两个电极，其中，在电极之间存在交变高压，该交变高压在介电屏障上引起气体放电。由此，将改善现有技术，其中，幅带状材料通过辊张紧地穿过固定电极下方，在该电极处，存在相对于辊中的圆柱形电极的交变高压，其中，辊中的圆柱形电极被由介电材料构成的接触壳包围。

由us2004/0194223a1已知一种具有独立权利要求1的前序部分特征的用于等离子处理的设备。在此，连接到交变高压发电机的电极和对应电极嵌入到构成辊的接触壳的介电体中。电极在辊的圆周方向上交替地相继跟随，并且在各一个电极与与其相邻的对应电极之间，布置有更靠近介电体表面的辅助电极，然而同样如电极和对应电极那样完全地嵌入到介电体中。所有的辅助电极彼此电连接。电极、对应电极以及辅助电极分别是辊的轴向方向上的延长体，其中，对应电极和电极是金属片，辅助电极是金属线。

技术实现要素：

本发明所基于的任务在于，阐明一种用于对尤其带状物体进行等离子处理的设备，该设备具有独立权利要求1的前序部分的特征，并且在该设备中实现物体的面处理，而所述物体不必在电极与对应电极之间穿过。

本发明的任务通过具有独立权利要求1的特征的设备来解决。根据本发明的设备的有利的实施方式在从属权利要求中限定。

在根据本发明的用于对物体进行等离子处理的设备中，电极和对应电极分别由能够导电的材料构成。交变高压发电机构造并且连接为用于以交变高压引起电极与对应电极之间的气体放电。根据本发明的设备的围绕辊轴线可旋转地支承的辊具有用于接触待处理物体的接触壳。在该接触壳中，电极和对应电极并排布置。在此可以理解，电极和对应电极在接触壳内部相互电绝缘。此外，接触壳具有覆盖电极和对应电极的、由介电材料构成的覆盖层。该材料至少基本上构成介电壁垒，其在电极与对应电极之间与气体放电串联地(inreihe)连接，以便介电地阻挡气体放电。为了简化电极与对应电极之间的气体放电的点火，在电极上方和/或对应电极上方布置有通过覆盖层与电极或与对应电极隔离的、但是裸露在接触壳外圆周上的、由能够导电的材料构成的线状点火电极。点火电极电容式地耦合到处于其下方的电极或对应电极上，并且面向所述电极或对应电极在接触壳上形成电场的场峰。所述场峰确保在接触壳的由点火电极预给定的区域之间的气体放电的可靠点火。然而，通过流过气体放电的电流，点火电极上的场峰迅速被补偿，使得它们的存在不会抵抗均匀分布的气体放电。如果设置多个点火电极，则这些点火电极也彼此电隔离。

通过将电极和对应电极布置在接触壳中，在接触壳上形成气体放电，借助交变高压发电机在电极与对应电极之间引起该气体放电。借助通过气体放电产生的等离子体对进入到接触壳上的气体放电区域中的或穿过那里的物体进行处理。

在根据本发明的设备中，在辊的圆周上实现等离子处理，而为此不需要布置在圆周对面的对应电极。在此，将物体在卷进到根据本发明的设备的辊上的过程中在其表面承受等离子体，该表面接下来在围绕辊轴线的缠绕角度上支撑在辊的接触壳上。在该缠绕角度上，在物体的背对辊的侧上实现物体的等离子处理，而根据本发明的设备的任何一部分都不会紧靠背对辊的该侧布置。如果处理的物体是胶带，则被证明是非常有利的。胶带可以以其非粘接侧支撑在接触壳上，而在其粘接侧上进行等离子处理以用于活化。在此，胶带以其粘接侧裸露。因此，不存在以不期望的方式附着到所述设备的任何位置上的危险。

为了介电地阻挡气体放电而与气体放电串联连接的介电壁垒，也还可以在交变高压发电机的电流回路中布置在不同于所述电极与对应电极之间的如下位置处：在该位置处，该介电壁垒同样介电地阻挡电极与对应电极之间的气体放电。电极或对应电极例如可以经过介电壁垒电容式地耦合到交变高压发电机上。唯一重要的在于，介电壁垒在总体上将流过气体放电的电流在交变高压的每个半波期间(即只要交变高压保持其极性)的积分限界到最大值内。

如果面状构造的电极在接触壳内部布置在面状构造的对应电极旁边，则存在以下危险：气体放电集中到对应电极与电极之间的最小间距上方的区域。为了使气体放电也布满电极和对应电极地分布，在电极和对应电极上方的覆盖电极和对应电极的覆盖层的厚度可以随着到对应电极或到电极的距离的增加而减小。因此，得出以下电场分布：其中，该电场也足够地进一步远离对应电极相对于电极的对于引起气体放电的最小间距。与至少一个根据本发明的点火电极结合地，也可以得出气体放电的面状分布的以下优点，在电极和/或对应电极上方的覆盖电极和对应电极的覆盖层的厚度随着相对于对应电极或到电极的间距增加而增加。任何情况下，相应的电极或对应电极与接触壳表面之间的角度可以为直至10°、具体约为5°。与电极和/或对应电极构造成圆锥形或圆柱形无关地，覆盖它们的由介电材料构成的覆盖层的厚度可以约为1至10mm或尤其为2至8mm。

在根据本发明的设备的一种特别的实施方式中，交变高压发电机具有布置在辊中的变压器，该变压器的初级绕组不相对转动地布置在不随辊围绕辊轴线旋转的芯上，该变压器的次级绕组不相对转动地支承在接触壳上，使得该接触壳随辊围绕辊轴线旋转，并且在端侧上一侧连接到电极，另一侧连接到对应电极。然后，可以将更小幅度的交变电压提供给初级绕组，由辊中的变压器将该交变电压升压变换到更高的电压。因此，辊是根据本发明的设备的唯一施加交变电压的部分，其中，该辊通过电极和对应电极上的由介电材料构成的覆盖层所屏蔽。此外，不必在辊与交变高压发电机的非旋转的连接端之间建立直接的电接通。

在根据本发明的设备的一种实施方式中，电极和对应电极在辊轴线方向上相继跟随。在此，电极和对应电极基本上可以相同地、环状地或圆柱外壳区段状地构造。在根据本发明的设备的这种实施方式中，分别由一个电极和一个对应电极组成的多个对也可以在辊轴线的方向上相继跟随。

为了在根据本发明的设备的这种实施方式中使气体放电均匀地分布到接触壳上，接触壳可以在其外圆周上设有在围绕辊轴线的圆周方向上延伸的凹槽，所述凹槽确保场峰在接触壳上均匀分布。

在根据本发明的设备的另一种实施方式中，多个电极以及多个对应电极在围绕辊轴线的圆周方向上交替布置在接触壳中。在根据本发明的这种实施方式中可以连接有交变高压发电机，以便选择性地在电极与对应电极之间产生交变高压，所述电极与对应电极当前处于围绕辊轴线的预给定的圆周角中。相应地，气体放电不会在整个接触壳上形成，而仅在预给定的圆周角中形成。该预给定的圆周角尤其可以集中到围绕辊轴线的一个缠绕角度上，在该缠绕上，接触壳支撑待处理的带状物体。

为了在根据本发明的设备的这种实施方式中使气体放电均匀地分布到接触壳上，接触壳可以在其外圆周上设有平行于辊轴线延伸的凹槽，这确保场峰在接触壳上均匀分布。

与凹槽的走向无关，用于使气体放电均匀分布到接触壳上而设置在接触壳中的凹槽可以具有分别0.05mm至几毫米的深度和宽度，通常为0.1mm至1mm，并且将接触壳的外圆周例如塑造为锯齿形或三角函数形式的轮廓。

在这一点上应该指出，在根据本发明的设备中，不必所有的电极和所有的对应电极不同，除非它们分别与交变高压发电机的如下不同输出端连接：在所述不同输出端之间存在由交变高压发电机生成的交变高压。在正常情况下，这也是它们唯一的区别。在交变高压对称的情况下，每个电极以及每个对应电极的功能以半波的形式完全相反，使得也不存在功能性的区别。

在根据本发明的设备的若干实施方式中，交变高压发电机可以产生约5000v至50000v之间的交变高压。

在根据本发明的设备的这些以及其他实施方式中，交变高压发电机可以产生频率约为100khz至3mhz之间或150khz至约1mhz之间或200khz至600khz之间的交变高压。通过交变高压的这些频率，确保根据本发明的设备的提高的运行安全性，因为由于在意外接触设备的存在交变高压的构件情况下的趋肤效应，最终所得的电流仅沿接触人员的身体表面流动，而不会深层侵入表面以下的组织。因此，可以排除根据本发明的设备的用户的危险。

附加地，可以给交变高压加时钟信号，以便限制进入到待处理物体中的以及接触交变高压的人员身体中的热输入。在此，给交变高压加时钟信号可以理解为，在各一组交替极性的高压脉冲之后中断交变高压。一个这种组例如可以包括几个至几十个交替极性的高压脉冲。

在给交变高压加时钟信号的情况下，通过改变每组中的高压脉冲的数量和/或组跟随频率，借助该组跟随频率，高压脉冲的各组相继跟随，可以将由交变高压引起的气体放电的电学功率调节到期望的值，尤其调节到待处理物体表面的单位面积单元的期望的值。面积功率密度可以处于0.1至10w/cm²之间。

高压脉冲的组的组跟随频率可以处于超出人类可听到的频率范围中，即至少为16khz，使得设备的运行不会造成该重复频率的噪音。组跟随频率也可以显著高于可听到的范围的极限，即至少为20khz或至少为30khz，使得该频率不会与人类可感知的振动激励相关联。

除了辊之外，根据本发明的设备可以具有具有平行于辊轴线延伸的转轴的旋转轴承，所述旋转轴承用于缠绕成储备卷的待处理的幅带状物体。在此，接触壳可以设置用于支撑由储备卷在围绕辊轴线的限定的缠绕角度上展开的物体，直到例如借助接触壳将该物体压紧到表面上或将该物体由所述辊展开到另一辊。

为了借助辊或借助分开的、围绕平行于辊轴线的旋转轴线可旋转支承的压紧辊将带状物体压紧到表面上，可以在设备上设置手柄。该设备尤其设置用于将胶带以其粘接侧滚动到表面上，其中，粘接侧之前已经通过等离子处理活化。

附加地，该设备也可以设置用于对施加有带状物体的物体表面进行等离子预处理。为此可以使用等离子体，当辊本身用于将带状材料压紧到表面上时，该等离子体气体放电的区域中通过接触壳在带状材料的侧上形成。然而，为了对物体表面进行等离子预处理，也可以设置附加的、围绕平行于辊轴线的旋转轴线可旋转地支承的等离子处理辊。该等离子处理辊可以与用于处理带状材料的设备的辊以完全相同的方式构造。然而，例如也可以涉及如由根据wo2013/156352a2的等离子体滚压装置已知的辊。

由权利要求、说明书和附图得出本发明有利的扩展方案。在说明书中提及的特征的优点以及多个特征的组合的优点仅仅是示例性的，并且可以替代地或累积地生效，而并不一定必须由根据本发明的实施方式所实现。在不由此改变所附的权利要求的主题的情况下，在原始申请材料的公开内容和专利的公开内容方面适用的是：可以从附图——尤其从多个构件相互之间示出的几何形状和相对的尺寸、以及它们的相对布置和有效连接——得出其他特征。同样地，可以与权利要求所选择的引用偏离地实现并且借此引起本发明的不同的实施方式的特征的组合或不同的权利要求的特征的组合。这也涉及在独立的附图中示出的或在其描述中提及的特征。所述特征也可以与不同的权利要求的特征组合。同样地，对于本发明的其他实施方式，可以缺少在权利要求中列举的特征。

在权利要求和说明书中提及的特征应该在它们的数量方面如此理解：存在恰好所述数量或大于所提及数量的数量，而不需要明确地使用副词“至少”。例如当就一个介电壁垒而言时，应如此理解：即存在恰好一个介电壁垒、两个介电壁垒或多个介电壁垒。所提及的特征可以通过其他特征得以补充或是产生相应结果的唯一特征。

权利要求中包含的附图标记不表示对通过权利要求所保护的主题的范围的限制。所述附图标记仅仅旨在使权利要求便于理解。

附图说明

以下借助在附图中示出的优选实施例来进一步阐述和描述本发明：

图1示出根据本发明的用于借助轴向方向上相继跟随的电极对尤其带状物体进行等离子处理的设备的第一实施方式；

图2示出根据本发明的用于借助轴向方向上相继跟随的电极对尤其带状物体进行等离子处理的设备的第二实施方式；

图3示出根据本发明的用于借助轴向方向上相继跟随的电极对尤其带状物体进行等离子处理的设备的第三实施方式；

图4示出根据本发明的用于借助轴向方向上相继跟随的电极对尤其带状物体进行等离子处理的设备的第四实施方式；

图5示出根据本发明的用于借助轴向方向上相继跟随的电极对尤其带状物体进行等离子处理的设备的第五实施方式；

图6示出作为根据本发明的设备应用的胶带滚子的第一实施方式；

图7示出作为根据本发明的设备应用的胶带滚子的第二实施方式。

具体实施方式

图1中示出的设备包括辊1，其借助两个彼此轴向间隔开的旋转轴承3和4围绕辊轴线2可旋转地支承。辊1具有接触壳5，该接触壳设置用于接触物体、尤其带状物体，其方式是：带状物体以围绕辊轴线2的缠绕角度贴靠在接触壳5的外圆周上。接触壳5由介电材料6构成。在接触壳5中嵌入有电极7和对应电极8，所述电极与对应电极在轴向方向上彼此间隔开，其中，该间距通过介电材料6填充。以这种方式，电极7、8在接触壳5中彼此电绝缘。此外，电极7和电极8处于接触壳5的由介电材料6构成的覆盖层9或10下面，也就是说，不直接处于接触壳5的外圆周上。轴向向外地，电极7、8由电绝缘的端盖11、12覆盖，所述端盖在此也轴向向外地覆盖旋转轴承3、4。然而，旋转轴承3、4导电地构造，并且将电极7、8电连接到由能够导电的材料构成的非旋转的轴承销13、14上。交变高压发电机17的两个连接端15、16连接到所述轴承销13、14上，交变高压发电机17在所述两个连接端之间生成交变高压。这种通过轴承销13、14以及旋转轴承3、4在电极7与8之间存在的交变高压，在接触壳5上引起辊1的周围环境中的气氛18中的被介电地阻挡的气体放电。这种气体放电在围绕辊轴线2的圆周方向上在整个接触壳5上延伸。相应地，借助由气体放电引起的等离子体对施加在接触壳5上的带状物体进行处理。在此，气体放电通过在电极7与8之间所有路径上作为介电壁垒生效的介电材料6而介电地阻挡。因此，由气体放电产生的等离子体是冷等离子体。为了促进由交变高压发电机14的交变高压产生的气体放电的点火和均匀分布，在电极7和对应电极8的上方分别布置有裸露在接触壳5的外圆周上的、但不会突出于该外圆周的由能够导电的材料构成的线状点火电极21、22。点火电极21、22环状地围绕辊轴线2延伸，它们虽然不直接与处于它们下方的电极7或8电接通，然而，却与所述电极电容式地耦合。点火电极21、22造成由交变高压发电机17的交变高压在接触壳5上形成的电场的场峰。因此，所述场峰导致点火电极21与22之间的气体放电的更可靠的点火。然而，在此流过气体放电的电流消除所述场峰，使得不仅在点火电极21与22之间形成气体放电，而且在电极7、8的其他区域上形成气体放电。

图2中示出的根据本发明的设备的实施方式在以下细节上不同于图1中示出的实施方式。旋转轴承3和4在此构造为简单的滑动轴承，而在图1中绘制成球轴承。在此，旋转轴承3和4也不由电绝缘的端盖11和12覆盖。然而，这种区别对设备的功能没有根本影响。然而，借助另外的区别，进一步促进由交变高压发电机14的交变高压产生的气体放电的点火和均匀分布。不同于图1，覆盖层9和10在此没有恒定的厚度，而是具有随着相对于分别另一电极8或7的间距的增加而减小的厚度。以这种方式实现，辊1外圆周上的电场线不仅在电极7、8之间的最短几何间距上汇聚到辊1的轴向中心。通过电极7和8的相对于辊1的中心圆锥形减小的外圆周以及通过由介电材料6构成的浇铸质量19，在设计上实现覆盖层9和10的减小的厚度，电极的外圆周和浇铸质量与由介电材料6构成的成型体20一起构成接触壳5。在围绕辊轴线2的圆周方向上延伸的凹槽23对气体放电的分布做出贡献，接触壳5在其外圆周上设置有所述凹槽。在此，凹槽23也可以以外螺纹的形式围绕辊轴线2以轻微的斜度螺旋状地延伸。凹槽23导致通过交变高压发电机17的交变高压引起的电场的场峰分布到接触壳5的整个外圆周上。

根据图3的根据本发明的设备的实施方式与根据图1的实施方式的区别在于，电极7和8的外圆周在此以相对于图2(即相对于辊1的末端)相反的方向圆锥形地减小。与点火电极21和22结合地，由此也可以促进气体放电在接触壳5上的均匀分布。

根据图4的根据本发明的设备的实施方式以不同于根据图2的实施方式的细节区别于根据图1的实施方式，其中，也可以将这些区别结合到根据本发明的设备的在此未示出的另一实施方式上。根据图4，辊1包括具有初级绕组25的变压器24，该初级绕组围绕不随辊旋转的由铁素体材料27构成的芯26。变压器24的次级绕组28设置在由铁素体材料27构成的支承体29中、具体地设置在支承体29的绕组室30中。支承体29磁性地耦合到芯26上，然而可以理解的是，不仅初级绕组25相对于芯26电绝缘、而且次级绕组28相对于支承体29电绝缘。次级绕组28连接到接触壳5中的两个电极7和8上。相反地，初级绕组25连接到交变高压发电机17的连接端15和16上，该交变高压发电机在所述连接端之间生成交变高压。通过初级绕组25相对于次级绕组28的匝数比，可以将由交变高压发电机17生成的交变高压在辊1中升压变换到期望的电压电平，则该电压电平仅仅存在于介电屏蔽的电极7、8之间。在此，旋转轴承3和4构造为端盖11和12与芯26之间的滑动轴承。

图5中描绘的本发明的实施方式示出没有交变高压发电机17的情况。此外，与图1至4中不同，辊1不以纵截面呈现，而是以垂直于辊轴线2的横截面呈现。在此，在接触壳5中沿着辊轴线2延伸的电极7和对应电极8在围绕辊轴线的圆周方向上交替地相继跟随布置。相应地，点火电极21、22也长形延伸地构造，其中，每个电极7以及每个对应电极8在此分别设置有两个点火电极21或22。由此，在辊1的圆周上形成具有交替方向的电场，只要所有电极7和8连接到交变高压发电机上，则所述电场分别在辊1的整个圆周上引起期望的被介电地阻挡的气体放电。然而，也可以仅连接选择的电极7和8，所述电极以围绕辊轴线2的确定的圆周角分布。因此，气体放电例如可以在接触壳5的外圆周上聚焦到缠绕角度上，辊1以该缠绕角度缠绕有待处理的带状物体。

图6示出用于缠绕成储备卷32的胶带33的胶带滚子31。胶带滚子31是根据本发明的设备的一种应用，并且相应地包括辊1以及在此未示出的交变高压发电机。储备卷围绕平行于辊轴线2的旋转轴线可旋转地支承。从储备卷取下的胶带33以围绕辊轴线2的缠绕角度缠绕辊1。通过在辊1的接触壳5的整个外圆周上产生的气体放电对胶带33进行等离子处理，在此，具体说用于在该胶带以其粘接侧34压紧到表面35上之前在其粘接侧34上对该胶带进行活化。同样借助辊1实现这种压紧。在此，在胶带33压紧到表面35之前，在辊1的表面上形成的等离子体也对该表面起作用。胶带33的背侧36在辊1的卷进和展开过程中同样经受等离子处理。然而，这特别取决于粘接侧34上的等离子处理，其中，胶带贴靠在辊1的接触壳5上，使得在接触壳5上在气氛18中形成的等离子体也处于胶带33上并且因此处于其粘接侧34上。为了手动操作胶带滚子31，即为了借助辊1使胶带33在表面上滚动，设置手柄37。

根据图7的用于胶带33的胶带滚子31的实施方式与根据图6的实施方式的区别在于，围绕平行于辊轴线2的旋转轴线可旋转地支承的另一等离子处理辊38设置用于，在压紧胶带33之前对表面35进行预处理。等离子处理辊28可以类似于辊1(即根据图1至4)地构造。然而，等离子处理辊38也可以相应于由wo2013/156352a2已知的等离子体滚压装置。

附图标记

1.辊

2.辊轴线

3.旋转轴承

4.旋转轴承

5.接触壳

6.介电材料

7.电极

8.对应电极

9.覆盖层

10.覆盖层

11.端盖

12.端盖

13.轴承销

14.轴承销

15.连接端

16.连接端

17.交变高压发电机

18.气氛

19.浇铸质量

20.成型体

21.点火电极

22.点火电极

23.凹槽

24.变压器

25.初级绕组

26.芯

27.铁素体材料

28.次级绕组

29.支承体

30.绕组室

31.胶带滚子

32.储备卷

33.胶带

34.粘接侧

35.表面

36.背侧

37.手柄

38.等离子处理辊