Elektriksel korona deşarjı
Öne çıkan noktalar
- Korona, bir elektrot ile topraklanmış yüzey arasındaki küçük aralıkta ortam havasını iyonize ederek düşük sıcaklıklı bir plazma oluşturur.
- Tipik girdi, keskin veya silindirik bir elektroda uygulanan 10–30 kV AC'dir.
- Yüzey enerjisini artırır; böylece mürekkepler ve yapıştırıcılar polietilen, polipropilen ve polyester filmlerde ıslatır.
- Temizleme kabiliyeti neredeyse yoktur — kirleticiler işlemle değil, işlemden önce giderilmelidir.
Elektriksel korona deşarjı
Elektriksel korona deşarj işlemi; plastik filmleri, levhaları ve bantları atmosfer basıncında havada yüksek gerilimli, yüksek frekanslı bir elektriksel deşarjdan geçirerek yüzey enerjisini artırır. Hızlı, metrekare başına ucuz ve doğrudan hatta entegre olduğu için sürekli bant dönüştürmede — ekstrüzyon kaplama, esnek ambalaj, etiket stoku ve film baskısı — baskın ön işlemdir.
Korona işlem ünitesi nasıl yapılır?
Bant, yüksek gerilimli bir elektrot ile topraklanmış bir silindir arasındaki dar aralıktan geçer. İki yüzeyden birinde dielektrik bir kaplama bulunur. Aralık boyunca yüksek frekanslı yüksek gerilim uygulamak — tipik olarak 10–30 kHz'de 10–20 kV civarında — havayı iyonize eder ve prosese adını veren görünür mor deşarjı üretir.
Bu deşarjda oluşan reaktif oksijen türleri polimer yüzeyini oksitleyerek hidrokarbon omurgasına hidroksil, karbonil ve karboksil grupları aşılar. İşlenmemiş halde esasen baskıya elverişsiz olan polietilen ve polipropilen filmler, tek geçişte rutin olarak yaklaşık 30 dyne/cm'den 40–46 dyne/cm'ye çıkar.
Doz ve kontrolü
Korona işlemi, birim alan ve birim zamana aktarılan güç olan ve genellikle W·dk/m² olarak ifade edilen watt yoğunluğu ile nicelendirilir:
Watt yoğunluğu = Güç (W) ÷ [ bant genişliği (m) × hat hızı (m/dk) × işlenen yüz sayısı ]
Watt yoğunluğunu sabit tutmak, hat hızı değiştiğinde dyne seviyesini sabit tutan şeydir. 100 m/dk'da doğru ayarlanmış bir ünite, güç orantılı olarak artırılmadıkça 200 m/dk'da yetersiz işlem yapar.
Karakteristik sorunlar
- İşlem etkisinin azalması. Koronayla işlenmiş film, polimer zincirleri yeniden yöneldikçe ve düşük molekül ağırlıklı oksitlenmiş malzeme göç ettikçe günler ila haftalar içinde yüzey enerjisini kaybeder. Kayganlaştırıcı ve blok önleyici katkılar kaybı hızlandırır. Rulo stok, aylar sonra değil, doğrulanmış penceresi içinde basılmalı veya laminasyon yapılmalıdır.
- Arka yüz işlemi. Deşarj ince veya dar bantların etrafına dolanıp ters yüzü işleyebilir ve sarılı rulo içinde yapışmaya (blokajlanma) neden olur. Doğru silindir kaplaması ve aralık ayarı bunu kontrol eder.
- İğne deliği ve mikro delinme. İnce filmde aşırı watt yoğunluğu filmi delebilir veya kohezif olarak kopan zayıf, aşırı oksitlenmiş bir sınır katmanı oluşturabilir — daha fazla işlem daha iyi değildir.
- Ozon. Sürekli üretilir; emiş ve imha gereklidir.
- Geometri. Proses iki boyutlu bantlara uygundur. Kalıplanmış üç boyutlu parçalar bunun yerine alev plazması, atmosferik plazma veya soğuk gaz plazması gerektirir.
Ölçüm
Dyne kalemleri ve ASTM D2578'e uygun ıslatma gerilimi çözeltileri standart atölye kontrolü olmaya devam eder; tek bir noktada değil, homojenliği doğrulamak için bant genişliği boyunca uygulanır. Kenar-merkez farkı yaygın ve kolay gözden kaçan bir kusurdur. Doğrulama çalışmalarında temas açısı ölçümü nicel yüzey enerjisi değerini verir — bu yaklaşım plastiklerde yapışma sorunlarını çözmenin bilimi yazısında ortaya konmuştur.
Uygulamada watt yoğunluğu hedefleri
Kontrol değişkeni watt yoğunluğudur, ancak önemli olan, belirli bir altlık malzemede ürettiği dyne seviyesidir. Bunlar bant dönüştürmede yaygın olarak karşılaşılan aralıklardır; kayganlaştırıcı ve blok önleyici paketler gereksinimi önemli ölçüde kaydırdığından, bunları şartname olarak değil deneme için başlangıç noktası olarak değerlendirin:
| Altlık malzeme | İşlenmemiş yüzey enerjisi | İşlem sonrası olağan hedef | Notlar |
|---|---|---|---|
| LDPE film | Yaklaşık 31 dyne/cm | 38–44 dyne/cm | Kayganlaştırıcı katkılar hızla göç eder ve işlenmiş seviyeyi yeniden aşağı çeker |
| HDPE film | Yaklaşık 31 dyne/cm | 38–44 dyne/cm | LDPE'ye benzer; azalma genellikle daha yavaştır |
| BOPP | Yaklaşık 29 dyne/cm | 38–42 dyne/cm | Klasik korona altlık malzemesi; aşırı işlem kolayca blokajlanmaya yol açar |
| PET film | Yaklaşık 41 dyne/cm | 46–52 dyne/cm | Daha yüksekten başlar, dolayısıyla gereken artış daha küçüktür |
| Naylon film | Yaklaşık 40 dyne/cm | 46–52 dyne/cm | Higroskopiktir — ortam nemi okumayı etkiler |
| Polietilen ekstrüzyon kaplama | Düşük ve ergiyik sıcaklığıyla birlikte düşer | Laminasyon bağı gereksinimine göre belirlenir | Ergiyik perdesinin ozon işlemi çoğu zaman altlık malzemedeki koronaya eşlik eder |
Gereksinimi genel bir dyne hedefinden değil, gerçekte kullanılan mürekkepten, yapıştırıcıdan veya kaplamadan belirleyin. Sektör sık sık 42 dyne/cm dediği için 42 dyne/cm diyen bir şartname, kimsenin test etmediği bir şartnamedir.
Bir korona hattında sorun giderme
| Belirti | Olası neden | Düzeltme |
|---|---|---|
| Dyne seviyesi merkezde doğru, kenarlarda düşük | Elektrot bant genişliğinin tamamını kapsamıyor veya aralık silindir boyunca değişiyor | Her seferinde tek bir noktada değil, genişlik boyunca ölçün. Elektrot uzunluğunu bant genişliğiyle karşılaştırın ve aralık homojenliğini doğrulayın. |
| Hat hızlandığında işlem seviyesi düşüyor | Güç orantılı olarak artırılmadığı için watt yoğunluğu düşüyor | Gücü değil watt yoğunluğunu sabit tutmak için gücü hat hızına kilitleyin. |
| Rulo açılırken yapışıyor | Arka yüz işlemi — deşarj ince veya dar bir bandın etrafına dolanıyor | Silindir kaplamasını ve aralığı düzeltin. Bant genişliğinin elektrot konfigürasyonuyla uyumlu olduğunu kontrol edin. |
| Dyne okuması iyi, buna rağmen mürekkep yapışması zayıf | Kirlilik. Korona, kirletici dahil yüzeyde ne varsa onu aktive eder | Kaynağı bulun — kayganlaştırıcı katkı çiçeklenmesi, kompresör yağı taşınması, kalıp ayırıcı, havadaki silikon. Koronanın esasen hiç temizleme kabiliyeti yoktur. |
| Dönüştürmede yapışma iyi, haftalar sonra başarısız | Depolanan rulo stokta işlem etkisinin azalması | İşlem ile dönüştürme arasında doğrulanmış bir pencere belirleyin ve uygulayın. Yaşlanmış rulolarda çalıştırmadan önce dyne seviyesini yeniden ölçün. |
| İğne delikleri veya zayıf, tozlu yüzey | Aşırı işlem — aşırı watt yoğunluğu yüzeyi zayıf bir sınır katmanına dönüştürmüş | Watt yoğunluğunu azaltın. Daha fazla işlem daha iyi değildir; aşırı oksitlenmiş katman kohezif olarak kopar. |
| Sonuç hava durumuna göre değişiyor | Ortam nemi deşarjı ve higroskopik filmlerde okumayı etkiliyor | İşlem ünitesinin kaydığı sonucuna varmadan önce ortam koşullarını dyne okumalarıyla birlikte kaydedin. |
Korona, ön işlemler arasında nerede durur?
| Korona | Alev plazması | Atmosferik plazma | Soğuk gaz plazması | |
|---|---|---|---|---|
| En uygun geometri | İki boyutlu bant | Bant ve basit üç boyutlu | Üç boyutlu, seçici alanlar | Karmaşık üç boyutlu, toplu |
| Temizleme kabiliyeti | Esasen yok | Biraz | İyi | Mükemmel |
| Birim alan başına maliyet | En düşük | Düşük | Orta | En yüksek |
| Hatta entegrasyon | Doğrudan, hat içi | Hat içi | Hat içi veya robota monte | Toplu, vakum odası |
| Gölgeli yüzeyleri işler | Hayır | Hayır | Hayır | Evet |
| Aktivasyonun dayanıklılığı | Günler ila haftalar | Günler ila haftalar | Saatler ila günler | Dördü arasında en uzun |
İlgili terimler ve okumalar
- Elektriksel korona deşarj işlemi hizmetleri
- Tüm polimer yüzey ön işlem yöntemleri
- Polietilen dekorasyonu için gelişmiş teknolojiler
- Düşük yüzey enerjili polimerlerde mürekkep püskürtmeli baskı ve yapışma
Bunu üretimde uygulamak
The Sabreen Group, korona işlemi optimizasyonu ve bant ön işlemi sorun giderme konularında bağımsız mühendislik desteği sağlar. Bir prosesi belirliyor, bir malzemeyi nitelendiriyor veya üretimdeki bir sorunu gideriyorsanız mühendislik hizmetleri ekibimiz size yardımcı olabilir. Uygulamanızı görüşmek için bizimle iletişime geçin.
Sıkça sorulan sorular
Elektriksel korona deşarj işlemi nedir?
Küçük bir hava aralığına yüksek gerilimli bir elektrik alan uygulayan ve ortam havasını malzeme yüzeyine yakın soluk, fırçamsı bir plazmaya iyonize eden yüzey işlemidir. Oluşan reaktif tür yüzeyi oksitleyerek enerjisini artırır; böylece mürekkepler, yapıştırıcılar ve kaplamalar ıslatabilir.
Korona işlemi hangi gerilimi kullanır?
Keskin veya silindirik bir elektroda uygulanan, tipik olarak 10 ile 30 kV arasında alternatif akım. Yoğun alan çevredeki hava moleküllerini iyonize ederek yüzeyi modifiye eden reaktif oksijen türleri ve UV fotonları oluşturur.
Hangi malzemeler korona işleminden en çok yararlanır?
Yapıştırmaya direnen düşük yüzey enerjili polimerler — özellikle polietilen, polipropilen ve polyester filmler. Bu altlık malzemelerde baskı, laminasyon, kaplama ve yapıştırıcı ile birleştirmeden önce yaygın olarak kullanılır.
Korona deşarjı yüzeyi de temizler mi?
Esasen hayır. Koronanın neredeyse hiç temizleme kabiliyeti yoktur; bu nedenle kir, gres, yağlar, silikonlar, kalıp ayırıcı ve kayganlaştırıcılar işlemden önce giderilmelidir. Kirliliğin üzerine işlem yapmak altlık malzemeyi değil, yalnızca kirleticiyi aktive eder.
Korona işlemi ne kadar süre dayanır?
İşlem yaşlanır ve raf ömrü reçineye, formülasyonuna ve depolama ortamına bağlıdır. Yüzeye göç eden düşük molekül ağırlıklı malzemeler etkiyi giderek azaltır; bu nedenle yapıştırma, kaplama veya baskı mümkün olan en kısa sürede yapılmalıdır.
Hangi watt yoğunluğunda çalışmalıyım?
Mürekkebin, yapıştırıcının veya kaplamanın gerçekte gerektirdiği dyne seviyesini tutan değerde — sayı genel bir sektör rakamından değil, gerçek kimyayla yapılan bir denemeden gelmelidir. Poliolefin filmler genellikle işlenmemiş halde yaklaşık 30 dyne/cm'den işlenmiş halde 38–44 dyne/cm'ye çıkar; PET ve naylon daha yüksekten başlar ve 46–52'yi hedefler. Hat hızı değiştiğinde gücü değil watt yoğunluğunu sabit tutun.
Dyne okuması hedefte olduğu halde yapışma neden başarısız oluyor?
Hemen her zaman kirlilik. Korona yüzeyde ne varsa onu aktive eder — kayganlaştırıcı katkı çiçeklenmesi, kompresör yağı taşınması, kalıp ayırıcı veya havadaki silikon. Bir dyne kalemi kirleticinin yüzey enerjisini gayet rahatça okur. İşlem seviyesini yükseltmek yerine kaynağı bulup giderin; yükseltmek işe yaramaz.
Koronayla işlenmiş bir rulo baskıdan önce depolanabilir mi?
Yalnızca doğrulanmış pencere içinde. İşlenmiş film, polimer zincirleri yeniden yöneldikçe ve düşük molekül ağırlıklı malzeme yüzeye geri göç ettikçe günler ila haftalar içinde yüzey enerjisini kaybeder; kayganlaştırıcı ve blok önleyici katkılar kaybı hızlandırır. Belirli film ve depolama koşulları için pencereyi belirleyin, uygulayın ve yaşlanmış her rulonun bant genişliği boyunca dyne seviyesini çalıştırmadan önce yeniden ölçün.
Ücretsiz Teklif Alın
Scott Sabreen — Başkan ve Baş Mühendis, 30 yılı aşkın uzmanlık. Uygulamanızı ve SABREEN çözümlerini ücretsiz ve yükümlülüksüz görüşmek için bugün bizimle iletişime geçin. En zorlu sorunlarınızı bize getirin.
Telefon: +1 972-820-6777
Sıkça sorulan sorular
Elektriksel korona deşarjı işlemi nedir?
Klasik elektriksel korona deşarjı — dielektrik bariyer deşarjı — yüksek gerilim kaynağına bağlı bir jeneratör ve elektrotlar, sıfır potansiyelde bir karşı elektrot ve bariyer görevi gören bir dielektrik kullanır. İki nokta arasında potansiyel farkı yaratan yüksek frekanslı, yüksek gerilimli bir deşarjdır ve tipik olarak 35 kV üzerinde ve 20 ila 25 kHz'de topraklama gerektirir.
Korona deşarjı üç boyutlu parçaları işleyebilir mi, yoksa yalnızca düz film mi?
Özel elektrot düzenlemeleri birçok farklı yüzey geometrisinin — düz, kavisli, girintili ve kapalı — işlenmesine olanak tanır. Belgelenmiş bir uygulama, iğne ve bilye elektrot bileşimiyle küçük çaplı üç boyutlu delikleri ve düz dış yüzeyleri aynı anda işleyen, elektrik konnektörlerine yönelik bir korona işlem sistemidir; ABD patenti US5051586 (1991) kapsamındadır.
Atmosferik plazma, korona deşarjının daha ucuz bir ikamesi midir?
Genel olarak hayır. Korona deşarjı büyük yüzeylerde ve daha büyük işlem derinliğinde çoğu kez daha etkilidir ve birçok atmosferik plazma sistemi aslında daha ucuz değil daha pahalıdır. Seçim, göreli maliyete ilişkin bir varsayıma değil, işlem gereksinimine ve geometriye göre yapılmalıdır.
Korona deşarjı temizlemede ne kadar etkilidir?
Solvent veya deterjanla yıkamanın ardından kalan görünmez hidrokarbon kalıntılarını uzaklaştırmakta makul ölçüde etkili bulunmuştur; bu yüzden temizliğin yerine değil, temizliği izleyen adım olarak kullanılır.
Korona deşarjı ozon üretir mi?
Evet. Elektriksel deşarjın sonucu olarak plazma bölgesinde ozon oluşur ve tesiste yönetilmesi gerekir.
