Обработка коронным разрядом (иногда называемая воздушной плазмой ) — это метод модификации поверхности, в котором используется низкотемпературная плазма коронного разряда для изменения свойств поверхности. Коронная плазма генерируется путем подачи высокого напряжения на электрод с острым кончиком. Плазма образуется на кончике. Линейный массив электродов часто используется для создания завесы из коронной плазмы. Такие материалы, как пластик, ткань или бумага, можно пропускать через коронно-плазменную завесу, чтобы изменить поверхностную энергию материала. Все материалы обладают собственной поверхностной энергией . Системы обработки поверхности доступны практически для любого формата поверхности, включая размерные объекты, листы и рулонные изделия, которые обрабатываются в веб-формате. Обработка коронным разрядом — широко используемый метод обработки поверхности в производстве пластиковых пленок, экструзии и переработке. [1] [2]
Обработка коронным разрядом была изобретена датским инженером Вернером Эйсби в 1951 году. Один из его клиентов спросил Эйсби, может ли он найти решение, которое позволило бы печатать на пластике. Эйсби обнаружил, что уже существует несколько способов добиться этого. Один из них представлял собой газопламенный метод, а другой — метод, генерирующий искры, оба из которых были грубыми, неконтролируемыми и не давали однородного продукта. Эйсби выдвинул теорию, что высокочастотный коронный разряд станет более эффективным и контролируемым методом обработки поверхности. Исчерпывающие эксперименты доказали его правоту. Компания Эйсби Vetaphone получила патентные права на новую систему лечения коронным разрядом.
Многие пластмассы , такие как полиэтилен и полипропилен , имеют химически инертные и непористые поверхности с низкой поверхностной энергией , что делает их невосприимчивыми к склеиванию с печатными красками , покрытиями и клеями . Хотя результаты невидимы невооруженным глазом, обработка поверхности модифицирует поверхности для улучшения адгезии. [3]
Этим методом обычно обрабатывают полиэтилен, полипропилен, [4] нейлон , винил , ПВХ , ПЭТ , металлизированные поверхности, фольгу, бумагу и картон . Это безопасно, экономично и обеспечивает высокую пропускную способность линии. Обработка коронным разрядом также подходит для обработки деталей, полученных литьем под давлением и выдувным формованием, и позволяет обрабатывать несколько поверхностей и сложные детали за один проход. [5] [6]
Аппаратура коронного разряда состоит из высокочастотного генератора энергии, высоковольтного трансформатора , неподвижного электрода и заземляющего валка. Стандартная электроэнергия от сети преобразуется в мощность более высокой частоты, которая затем подается на станцию обработки. Станция обработки передает эту мощность через керамические или металлические электроды через воздушный зазор на поверхность материала.
При нанесении экструзионных покрытий используются две основные станции обработки коронным разрядом — голый валок и покрытый валок . На станции обработки голых валков электрод герметизирует диэлектрик. На крытой станции валков он герметизирует базовый валок протравливателя. На обеих станциях протравитель состоит из электрода и базового валика. Теоретически, для обработки непроводящих полотен обычно используется машина для обработки покрытых валков, а для обработки проводящих полотен используется машина для обработки голыми валками. Однако производители, обрабатывающие различные материалы на одной производственной линии, могут использовать протравливатель Bare Roll. [7]
Многие подложки обеспечивают лучшую поверхность склеивания, если их обработать во время производства. Это называется «предварительная обработка». Эффекты лечения короной со временем уменьшаются. Поэтому многие поверхности потребуют второй «ударной» обработки во время их преобразования, чтобы обеспечить склеивание с печатными красками, покрытиями и клеями.
Другие технологии, используемые для обработки поверхности, включают поточную атмосферную (воздушную) плазму, пламенную плазму и системы химической плазмы.
Обработка плазмой атмосферного давления очень похожа на обработку коронным разрядом, но между ними есть несколько различий. В обеих обработках могут использоваться один или несколько электродов высокого напряжения, которые заряжают окружающие молекулы выдуваемого газа и ионизируют их. Однако в атмосферных плазменных системах общая плотность плазмы намного выше, что увеличивает скорость и степень внедрения ионизированных молекул на поверхность материалов. Происходит повышенная скорость ионной бомбардировки, что может привести к более прочным связям материала в зависимости от молекул газа, используемых в процессе. Технология атмосферно-плазменной обработки также исключает возможность обработки необработанной стороны материала; также известное как лечение задней стороны.
Аппараты пламенно-плазменной обработки выделяют больше тепла, чем другие процессы обработки, но материалы, обработанные этим методом, обычно имеют более длительный срок хранения. Эти плазменные системы отличаются от воздушно-плазменных систем, поскольку пламенная плазма возникает, когда горючий газ и окружающий воздух сгорают с образованием интенсивного синего пламени. Поверхности объектов поляризуются из-за плазмы пламени, что влияет на распределение электронов поверхности в окислительной форме. Эта обработка требует более высоких температур, поэтому многие материалы, обработанные пламенной плазмой, могут быть повреждены.
Химическая плазма основана на сочетании воздушной плазмы и пламенной плазмы. Подобно воздушной плазме, химические плазменные поля генерируются из электрически заряженного воздуха. Но вместо воздуха химическая плазма основана на смеси других газов, наносящих различные химические группы на обрабатываемую поверхность.