פריקת קורונה חשמלית
עיקרי הדברים
- קורונה מייננת אוויר סביבתי ברווח קטן בין אלקטרודה למשטח מוארק ויוצרת פלזמה בטמפרטורה נמוכה.
- הקלט הטיפוסי הוא 10-30 kV AC המופעל על אלקטרודה חדה או גלילית.
- היא מעלה את אנרגיית פני השטח כך שדיו ודבקים מרטיבים סרטי פוליאתילן, פוליפרופילן ופוליאסטר.
- אין לה כמעט יכולת ניקוי – יש להסיר מזהמים לפני הטיפול, לא באמצעותו.
פריקת קורונה חשמלית
טיפול בפריקת קורונה חשמלית מעלה את אנרגיית פני השטח של סרטים, יריעות ורשתות פלסטיק על ידי העברתם דרך פריקה חשמלית במתח גבוה ובתדר גבוה באוויר בלחץ אטמוספרי. זהו הטיפול המקדים הדומיננטי בהמרת יריעות רציפה – ציפוי באקסטרוזיה, אריזות גמישות, חומר תוויות והדפסה על סרטים – מפני שהוא מהיר, זול למטר רבוע ומשתלב ישירות בקו.
כיצד בנוי מטפל קורונה
היריעה עוברת ברווח צר בין אלקטרודה במתח גבוה לגליל מוארק. אחד משני המשטחים נושא ציפוי דיאלקטרי. הפעלת מתח גבוה בתדר גבוה על פני הרווח – בדרך כלל בסביבות 10-20 kV ב-10-30 kHz – מייננת את האוויר ומפיקה את הפריקה הסגולה הגלויה שנתנה לתהליך את שמו.
מינים תגובתיים של חמצן הנוצרים בפריקה מחמצנים את פני הפולימר ומרכיבים קבוצות הידרוקסיל, קרבוניל וקרבוקסיל על עמוד השדרה הפחמימני. סרטי פוליאתילן ופוליפרופילן, שאינם ניתנים להדפסה כמעט כלל ללא טיפול, עוברים באופן שגרתי מכ-30 dyne/cm ל-40-46 dyne/cm במעבר אחד.
מינון ושליטה בו
טיפול קורונה נמדד בצפיפות וואט – הספק המועבר ליחידת שטח ליחידת זמן, המבוטא בדרך כלל ב-W·min/m²:
צפיפות וואט = הספק (W) ÷ [ רוחב יריעה (m) × מהירות קו (m/min) × מספר הצדדים המטופלים ]
שמירה על צפיפות וואט קבועה היא מה ששומרת על רמת dyne קבועה כשמהירות הקו משתנה. מטפל שהוגדר נכון ב-100 m/min יטפל פחות מדי ב-200 m/min אלא אם ההספק יועלה באופן יחסי.
בעיות אופייניות
- דעיכת הטיפול. סרט שטופל בקורונה מאבד אנרגיית פני שטח במשך ימים עד שבועות כשהשרשראות הפולימריות מתמקמות מחדש וחומר מחומצן במשקל מולקולרי נמוך נודד. תוספי החלקה ואנטי-בלוק מאיצים את האובדן. יש להדפיס או לרבד גלילי חומר בתוך החלון המאושר שלהם, לא חודשים מאוחר יותר.
- טיפול בצד האחורי. הפריקה יכולה להיצמד סביב יריעות דקות או צרות ולטפל בפנים האחורי, מה שגורם להידבקות שכבות בגליל המגולגל. ציפוי הגליל הנכון והגדרת הרווח שולטים בכך.
- חורים זעירים ופרפורציה מיקרוסקופית. צפיפות וואט מופרזת על סרט דק יכולה לנקב אותו או ליצור שכבת גבול חלשה ומחומצנת יתר שנכשלת בכשל קוהסיבי – יותר טיפול אינו טוב יותר.
- אוזון. נוצר ברציפות; נדרשות שאיבה והשמדה.
- גיאומטריה. התהליך מתאים ליריעות דו-ממדיות. חלקים יצוקים תלת-ממדיים דורשים במקום זאת פלזמת להבה, פלזמה אטמוספרית או פלזמת גז קר.
מדידה
עטי dyne ותמיסות מתח הרטבה לפי ASTM D2578 נותרים בדיקת רצפת הייצור הסטנדרטית, המופעלת לרוחב היריעה כדי לאשר אחידות ולא בנקודה בודדת. שונות מהקצה למרכז היא פגם נפוץ שקל לפספס. בעבודת אימות, מדידת זווית מגע נותנת את נתון אנרגיית פני השטח הכמותי – הגישה המפורטת בהמדע שבפתרון בעיות הידבקות בפלסטיק.
יעדי צפיפות וואט בפועל
צפיפות וואט היא משתנה הבקרה, אך המספר החשוב הוא רמת ה-dyne שהיא מפיקה על מצע נתון. אלה הטווחים הנפוצים בהמרת יריעות; התייחסו אליהם כנקודת פתיחה לניסוי ולא כמפרט, מפני שחבילות תוספי החלקה ואנטי-בלוק מזיזות את הדרישה משמעותית:
| מצע | אנרגיית פני שטח ללא טיפול | יעד רגיל לאחר טיפול | הערות |
|---|---|---|---|
| סרט LDPE | כ-31 dyne/cm | 38-44 dyne/cm | תוספי החלקה נודדים במהירות ומורידים חזרה את הרמה המטופלת |
| סרט HDPE | כ-31 dyne/cm | 38-44 dyne/cm | דומה ל-LDPE; הדעיכה איטית יותר בדרך כלל |
| BOPP | כ-29 dyne/cm | 38-42 dyne/cm | מצע הקורונה הקלאסי; טיפול יתר גורם בקלות להידבקות שכבות |
| סרט PET | כ-41 dyne/cm | 46-52 dyne/cm | מתחיל גבוה יותר, ולכן התוספת הנדרשת קטנה יותר |
| סרט ניילון | כ-40 dyne/cm | 46-52 dyne/cm | היגרוסקופי – לחות הסביבה משפיעה על הקריאה |
| ציפוי פוליאתילן באקסטרוזיה | נמוכה, ויורדת עם טמפרטורת ההתכה | נקבעת לפי דרישת חוזק הדבקת הריבוד | טיפול באוזון של וילון ההתכה מלווה לעיתים קרובות קורונה על המצע |
קבעו את הדרישה לפי הדיו, הדבק או הציפוי שמשמשים בפועל ולא לפי יעד dyne גנרי. מפרט שקובע 42 dyne/cm מפני שהתעשייה אומרת לעיתים קרובות 42 dyne/cm הוא מפרט שאיש לא בדק.
איתור ופתרון תקלות בקו קורונה
| תסמין | סיבה סבירה | תיקון |
|---|---|---|
| רמת dyne נכונה במרכז, נמוכה בקצוות | האלקטרודה אינה מכסה את רוחב היריעה המלא, או שהרווח משתנה לרוחב הגליל | מדדו לרוחב בכל פעם, לעולם לא בנקודה אחת. בדקו את אורך האלקטרודה מול רוחב היריעה ואמתו אחידות רווח. |
| רמת הטיפול יורדת כשהקו מאיץ | צפיפות הוואט יורדת כי ההספק לא הועלה באופן יחסי | קשרו את ההספק למהירות הקו כך שצפיפות הוואט נשמרת קבועה ולא ההספק. |
| הגליל נדבק בפריסה | טיפול בצד האחורי – פריקה העוטפת יריעה דקה או צרה | תקנו את ציפוי הגליל ואת הרווח. בדקו שרוחב היריעה תואם לתצורת האלקטרודה. |
| קריאת dyne טובה, הדבקת דיו גרועה בכל זאת | זיהום. קורונה מפעילה כל מה שנמצא על פני השטח, כולל המזהם | מצאו את המקור – פריחת תוסף החלקה, גלישת שמן מדחס, חומר שחרור מתבנית, סיליקון מוטס. לקורונה אין למעשה יכולת ניקוי. |
| ההדבקה טובה בהמרה, נכשלת שבועות מאוחר יותר | דעיכת טיפול בגלילי חומר מאוחסנים | קבעו ואכפו חלון מאושר בין הטיפול להמרה. מדדו מחדש את רמת ה-dyne בגלילים שהתיישנו לפני הרצתם. |
| חורים זעירים או פני שטח חלשים ואבקתיים | טיפול יתר – צפיפות וואט מופרזת פגעה בפני השטח והפכה אותם לשכבת גבול חלשה | הפחיתו צפיפות וואט. יותר טיפול אינו טוב יותר; שכבה מחומצנת יתר נכשלת בכשל קוהסיבי. |
| התוצאה משתנה עם מזג האוויר | לחות הסביבה משפיעה על הפריקה ובסרטים היגרוסקופיים גם על הקריאה | רשמו את תנאי הסביבה לצד קריאות dyne לפני שמסיקים שהמטפל סטה. |
היכן קורונה משתלבת בין הטיפולים המקדימים
| קורונה | פלזמת להבה | פלזמה אטמוספרית | פלזמת גז קר | |
|---|---|---|---|---|
| גיאומטריה מתאימה ביותר | יריעה דו-ממדית | יריעה ותלת-ממד פשוט | תלת-ממד, אזורים סלקטיביים | תלת-ממד מורכב, אצווה |
| יכולת ניקוי | כמעט אפסית | מסוימת | טובה | מצוינת |
| עלות ליחידת שטח | הנמוכה ביותר | נמוכה | בינונית | הגבוהה ביותר |
| שילוב בקו | ישיר, בתוך הקו | בתוך הקו | בתוך הקו או על רובוט | אצווה, תא ואקום |
| מטפלת במשטחים מוצללים | לא | לא | לא | כן |
| עמידות ההפעלה | ימים עד שבועות | ימים עד שבועות | שעות עד ימים | הארוכה מבין הארבע |
מונחים וקריאה נוספת
- שירותי טיפול בפריקת קורונה חשמלית
- כל שיטות הטיפול המקדים בפני השטח של פולימרים
- טכנולוגיות מתקדמות לעיטור פוליאתילן
- הדפסת הזרקת דיו והידבקות על פולימרים בעלי אנרגיית פני שטח נמוכה
יישום בפועל בייצור
The Sabreen Group מספקת ליווי הנדסי עצמאי באופטימיזציה של טיפול קורונה ובאיתור ופתרון תקלות בטיפול מקדים ביריעות. אם אתם מגדירים תהליך, מאשרים חומר או מאתרים תקלת ייצור, צוות שירותי ההנדסה שלנו יכול לסייע. צרו קשר כדי לדון ביישום שלכם.
שאלות נפוצות
מהו טיפול בפריקת קורונה חשמלית?
טיפול בפני השטח המפעיל שדה חשמלי במתח גבוה על פני רווח אוויר קטן, ומייצן את האוויר הסביבתי לפלזמה חלשה דמוית מברשת ליד פני החומר. המינים התגובתיים שנוצרים מחמצנים את פני השטח ומעלים את האנרגיה שלהם כך שדיו, דבקים וציפויים יכולים להרטיב.
באיזה מתח משתמש טיפול קורונה?
זרם חילופין בדרך כלל בין 10 ל-30 kV המופעל על אלקטרודה חדה או גלילית. השדה העז מייצן את מולקולות האוויר שמסביב ויוצר מינים תגובתיים של חמצן ופוטוני UV המשנים את פני השטח.
אילו חומרים נהנים ביותר מטיפול קורונה?
פולימרים בעלי אנרגיית פני שטח נמוכה שמתנגדים להדבקה – במיוחד סרטי פוליאתילן, פוליפרופילן ופוליאסטר. משתמשים בו בהרחבה לפני הדפסה, ריבוד, ציפוי והדבקה על מצעים אלה.
האם פריקת קורונה מנקה גם את פני השטח?
למעשה לא. לקורונה כמעט אין יכולת ניקוי, ולכן יש להסיר לכלוך, שומן, שמנים, סיליקונים, חומר שחרור מתבנית ותוספי החלקה לפני הטיפול. טיפול מעל זיהום פשוט מפעיל את המזהם ולא את המצע.
כמה זמן נמשך טיפול קורונה?
הטיפול מתיישן, וחיי המדף תלויים בשרף, בפורמולציה ובסביבת האחסון. חומרים במשקל מולקולרי נמוך הנודדים אל פני השטח מפחיתים בהדרגה את ההשפעה, ולכן הדבקה, ציפוי או הדפסה צריכים לבוא בהקדם המעשי.
באיזו צפיפות וואט כדאי להפעיל?
כל צפיפות שמחזיקה את רמת ה-dyne שהדיו, הדבק או הציפוי דורשים בפועל – המספר צריך לבוא מניסוי עם הכימיה האמיתית, לא מנתון תעשייתי גנרי. סרטי פוליאולפין עוברים בדרך כלל מכ-30 dyne/cm ללא טיפול ל-38-44 dyne/cm לאחר טיפול; PET וניילון מתחילים גבוה יותר ומכוונים ל-46-52. שמרו על צפיפות וואט קבועה, לא על הספק קבוע, כשמהירות הקו משתנה.
מדוע ההדבקה נכשלת כשקריאת ה-dyne ביעד?
כמעט תמיד זיהום. לקורונה כמעט אין יכולת ניקוי, ולכן היא מפעילה כל מה שנמצא על פני השטח – פריחת תוסף החלקה, גלישת שמן מדחס, חומר שחרור מתבנית או סיליקון מוטס. עט dyne קורא בשמחה את אנרגיית פני השטח של המזהם. מצאו והסירו את המקור במקום להעלות את רמת הטיפול, שלא תעזור.
האם אפשר לאחסן גליל שטופל בקורונה לפני הדפסה?
רק בתוך חלון מאושר. סרט מטופל מאבד אנרגיית פני שטח במשך ימים עד שבועות כשהשרשראות הפולימריות מתמקמות מחדש וחומר במשקל מולקולרי נמוך נודד חזרה אל פני השטח, ותוספי החלקה ואנטי-בלוק מאיצים את האובדן. קבעו את החלון לסרט ולתנאי האחסון הספציפיים, אכפו אותו, ומדדו מחדש את רמת ה-dyne לרוחב היריעה בכל גליל שהתיישן לפני הרצתו.
בקשו הצעת מחיר ללא עלות
Scott Sabreen — נשיא ומהנדס ראשי, עם למעלה מ-30 שנות מומחיות. צרו קשר עוד היום כדי לדון ביישום שלכם ובפתרונות SABREEN, ללא עלות וללא התחייבות. הביאו אלינו את האתגרים הקשים ביותר שלכם.
טלפון: +1 972-820-6777
שאלות נפוצות
מהו טיפול בפריקת קורונה חשמלית?
פריקת קורונה חשמלית קלאסית — פריקת מחסום דיאלקטרי — משתמשת בגנרטור ובאלקטרודות על מקור מתח גבוה, באלקטרודה נגדית בפוטנציאל אפס ובדיאלקטרי המשמש מחסום. זוהי פריקה בתדר גבוה ובמתח גבוה היוצרת הפרש פוטנציאלים בין שתי נקודות, ובדרך כלל דורשת הארקה במתח של יותר מ־35 קילו־וולט ובתדר 20 עד 25 קילו־הרץ.
האם פריקת קורונה יכולה לטפל בחלקים תלת־ממדיים, או רק ביריעה שטוחה?
תצורות אלקטרודה מותאמות מאפשרות לטפל בגאומטריות משטח שונות מאוד — שטוחות, מעוגלות, שקועות ומוסתרות. יישום מתועד הוא מערכת טיפול קורונה למחברים חשמליים, שבה שילוב של אלקטרודות מחט וכדור מטפל בעת ובעונה אחת בחורים תלת־ממדיים בקוטר קטן ובמשטחים חיצוניים שטוחים, והוא מכוסה בפטנט האמריקאי US5051586 (1991).
האם פלזמה אטמוספרית היא תחליף זול יותר לפריקת קורונה?
בדרך כלל לא. פריקת קורונה יעילה לעיתים קרובות יותר על שטחים גדולים יותר ובעומק טיפול רב יותר, ורבות ממערכות הפלזמה האטמוספרית יקרות יותר ולא זולות יותר. הבחירה צריכה להיעשות לפי דרישת הטיפול והגאומטריה, לא לפי הנחה בדבר עלות יחסית.
עד כמה יעילה פריקת קורונה בניקוי?
נמצא שהיא יעילה במידה סבירה בהסרת שאריות פחמימנים בלתי נראות הנותרות לאחר שטיפה בממס או בדטרגנט, ולכן היא משמשת לרוב כשלב שלאחר הניקוי ולא כתחליף לו.
האם פריקת קורונה מייצרת אוזון?
כן. אוזון נוצר באזור הפלזמה כתוצאה מהפריקה החשמלית ויש לנהל אותו במתקן.
