Основные аспекты работы электродов для систем обработки коронным разрядом, различия и характеристики

Про коронирование и электроды

Система для активации поверхности состоит из двух основных компонентов: источника питания и станции обработки, которая включает в себя заземлённый электрод и электрод, создающий коронный разряд.

Принцип работы коронатора

Источник питания получает стандартное напряжение от электрической сети на 50/60 Гц и преобразует его в ток более высокой частоты — обычно от 10 до 30 кГц, который подается на станцию обработки.

Станция обработки направляет полученную энергию на поверхность материала через искровой промежуток с помощью 2 электродов, один из них с высоким потенциалом, другой представляет собой ролик с нулевым потенциалом, который поддерживает материал. Активируется сторона материала, расположенная ближе к электроду с высоким потенциалом.

Более детально про процесс активации полимерных поверхностей в плазме коронного разряда

В процессе коронного разряда выдувная воздушная плазма образуется в результате обдува атмосферным воздухом двух высоковольтных силовых электродов/электронноударной ионизацией.

 Молекулы газа (в сухом воздухе преобладают молекулы кислорода и азота) захватывают электроны со средними значениями энергии, образуя вторичные электроны и отрицательные ионы, таким образом ионизация приводит к увеличению числа электронов.

Электрический разряд положительно заряжает окружающие электрод ионы. Заряженные частицы, ускоренные действием электрического поля, двигаются в направлении поверхности обрабатываемого материала, при ударе вызывают разрывы цепей макромолекул полимера, образуя множество открытых концевых связей и свободную валентность, что приводит к структурным изменениям в поверхностном слое полимера, связанным с увеличением доли кристаллической фазы полимера. На молекулярном уровне происходит изменение поверхности пленки, поверхностная энергия пластика возрастает на 7–10 дин., обработанный участок становится шероховатым, микропористым и более восприимчивым к попадающим на нее чернилам.

Например, возьмем пленку ПЭТФ толщиной 20–100 мкм после обработки коронным разрядом с частотой 20–40 кГц, в течение 0,05 с, напряжением 7–20 кВ и межэлектродным зазором 0,1–3 мм. Значение поверхностного натяжения повыситься с 42 до 53 дин/см.

Материалы:

Автоматизированная обработка поверхности с использованием коронного разряда подходит как для токопроводящих, так и электроизоляционных материалов: широкого спектра пластиков, включая полиэтилен, полипропилен, полиэтилентерефталат, нейлон, полистирол, поликарбонат, ПВХ и другие термопластичные и термореактивные пластики.

Электроды: виды и различия

В коронаторах используются два типа электродов:

Заземленный электрод - металлический вал, покрытый керамическим, эпоксидным или силиконовым материалом. Предназначен для создания разности потенциалов относительно коронирующего электрода. Также выполняет функцию поддержки, распрямления и позиционирования полимерного полотна на одинаковом расстоянии. Плёнка поддерживается в воздушном зазоре 1-2 мм между электродами с помощью приводных валов намотки и размотки, которые можно регулировать в зависимости от типа обрабатываемой пленки.

 Расположенный напротив заземленного - коронирующий электрод, при подаче питающего напряжения ионизирует воздушный промежуток, вследствие чего происходит перенос носителей электронов и ионов к поверхности полимерной пленки.

В производственной сфере активно применяются электроды, которые представляют собой сегментированные пластины. Эти электроды позволяют избирательно обрабатывать определённые участки поверхности плёнки. Существует два типа сегментированных электродов — откидных и утапливаемых

Откидные электроды предназначены для обработки коронным разрядом на невысоких скоростях — от 10 до 150 метров в минуту. Они не повреждают ни электрод, ни плёнку при прохождении мест склейки или складок, так как способны отклоняться в направлении движения материала и возвращаться в исходное положение.

Конструкция позволяет выводить в нерабочее положение центральные сегменты для обработки узких полос пленки. Например: ферромагнитный электрод PFL с мощностью питания 4 кВт/м, применяемый в коронных установках Vetaphone (Дания), Softal (Германия).

 Утапливаемый многопластинчатый электрод предназначен для регулировки мощности и интенсивности обработки плёнок различной толщины, подходит для линий со скоростью 200-250 метров в минуту. Для решения проблемы неравномерной обработки в поперечном направлении в областях с большой кривизной — по краям электрода и на его поверхности — конструкция была усовершенствована с использованием анодированных алюминиевых электродов с 5–16 рёбрами. Утапливаемые электроды с ребрами используются для станций производительностью 300-500 м/мин с мощностью питания до 6 кВт/м. Примером является электрод PF5-16, применяемый в установках производства компаний Vetaphone (Дания), Softal (Германия)

Что важно в работе электрода

• Мощность. Уровень мощности источника питания определяется в киловаттах - сколько энергии будет подаваться на коронатор.

Коронный разряд измеряется плотностью мощности, которая позволяет учесть ширину обработки, линейную скорость и уровень мощности. У каждого типа электродов имеется верхний предел объема мощности, которое он может воспринять на длину устройства. Используемая плотность мощности прямо пропорциональна объему мощности энергопитания в ваттах и обратно пропорциональная размеру станции (ширина полотна). для того, чтобы сохранять необходимую плотность мощности, если ширина полотна удваивается, номинальная мощность источника питания также должна быть удвоена. Такое простое соотношение осложняется двумя факторами: скоростью линии и мощностью электрода, необходимыми для работы с данным уровнем используемой мощности.

Правильная настройка воздушного зазора, типа электродов и электроизоляционного покрытия заземленного вала, в соответствии с видом обработки устанавливаемой полимерной пленки. Например, неправильная установка электродов с различным межэлектродным зазором может привести к повреждению обрабатываемой пленки, узлов коронатора и остановке производственной линии

• Использование нержавеющей стали в качестве материала электрода практически исключает застревание сегментов или деформацию электрода.
• Для проводящего полотна необходимо устанавливать на электрод изоляцию
• Трансформатор высокого напряжения должен быть расположен как можно ближе к электроду для того, чтобы избежать ненужного воздействия на персонал.

Самые частые поломки

• Одна из самых распространенных причин отказов систем обработки коронным разрядом: замыкание высокого напряжения на землю.
• Если поврежденные электроды выгорели, имейте под рукой запасные, чтобы быстро заменить сломанные элементы и предотвратить длительные простои.

Опыт компании Протехно в вопросах поставок электродов, коронаторов

Компания ПроТехно выполняет регулярные поставки оригинального оборудования для обработки короной пленок (активации пленки), комплектующих и запчастей, расходных материалов для коронаторов. Только за последний год мы привезли керамические электроды Vetaphone, Ahlbrandt, Eltex, ME.RO, ABB, Martignoni, Arcotec, AFS, Labelflex, Softal, LM, HF, Softal, Rosemount, TMC, Etatron, Gestra. А также - трансформаторы, силовые блоки, валы для коронаторов, силиконовые рукава для коронаторов, винты бокового держателя электродов, держатели керамического электрода, изоляторы для электрода, распорки для электродов и многое другое. 

Дополнительные устройства, которые могут оказаться полезными для работы активатора пленки коронным разрядом

• Датчик падения уровня обработки для источника питания подает сигнал тревоги, если выходная мощность падает ниже нужного уровня. Сигнал будет принят оператором и позволит избежать поломок из-за недостаточной мощности обрабатывающего устройства.
• Станция дистанционного управления позволяет разместить систему управления обрабатывающим устройством в месте, которое удобно оператору
• Реле останова отключает обрабатывающее устройство при остановке линии.

Для получения дополнительной информации о поставках и обслуживании коронных установок, а также для заказа оборудования и запчастей, свяжитесь с нами:

• Телефон: +7 (812) 309-23-84, +7 (320) 30-39
• Email: info@pro-tehno.ru

Подробнее о том, как проверить уровень коронации, читайте в нашей статье.