इलेक्ट्रिकल कोरोना डिस्चार्ज
मुख्य बातें
- कोरोना इलेक्ट्रोड और भूयुक्त सतह के बीच छोटे अंतराल में परिवेश की हवा को आयनीकृत करके निम्न-तापमान प्लाज़्मा बनाता है।
- सामान्य इनपुट 10–30 kV AC होता है, जो नुकीले या रोल्ड इलेक्ट्रोड पर लगाया जाता है।
- यह सतह ऊर्जा बढ़ाता है, ताकि पॉलीएथिलीन, पॉलीप्रोपिलीन और पॉलीएस्टर फ़िल्मों पर स्याही और चिपकाने वाले पदार्थ फैलकर टिकें।
- इसमें सफ़ाई की क्षमता लगभग नहीं होती — संदूषक उपचार से पहले हटाने होते हैं, उपचार से नहीं हटते।
इलेक्ट्रिकल कोरोना डिस्चार्ज
इलेक्ट्रिकल कोरोना डिस्चार्ज ट्रीटमेंट प्लास्टिक फ़िल्मों, शीट और वेब को वायुमंडलीय दाब पर हवा में उच्च-वोल्टेज, उच्च-फ़्रीक्वेंसी विद्युत डिस्चार्ज से गुज़ारकर उनकी सतह ऊर्जा बढ़ाता है। यह सतत वेब कन्वर्टिंग — एक्सट्रूज़न कोटिंग, फ़्लेक्सिबल पैकेजिंग, लेबल स्टॉक और फ़िल्म प्रिंटिंग — में प्रमुख पूर्व-उपचार है, क्योंकि यह तेज़ है, प्रति वर्ग मीटर सस्ता है और सीधे लाइन में एकीकृत हो जाता है।
कोरोना ट्रीटर कैसे बना होता है
वेब उच्च-वोल्टेज इलेक्ट्रोड और अर्थ किए गए रोलर के बीच संकरे अंतराल से गुज़रता है। दोनों में से एक सतह पर डाइइलेक्ट्रिक आवरण होता है। अंतराल पर उच्च-फ़्रीक्वेंसी उच्च वोल्टेज — सामान्यतः 10–30 kHz पर 10–20 kV के क्षेत्र में — लगाने से हवा आयनीकृत होती है और वह दिखाई देने वाला बैंगनी डिस्चार्ज बनता है जिससे इस प्रक्रिया का नाम पड़ा।
उस डिस्चार्ज में बनी अभिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियाँ पॉलिमर सतह को ऑक्सीकृत करती हैं और हाइड्रोकार्बन शृंखला पर हाइड्रॉक्सिल, कार्बोनिल और कार्बोक्सिल समूह जोड़ती हैं। पॉलीएथिलीन और पॉलीप्रोपिलीन फ़िल्में, जो अनुपचारित अवस्था में लगभग प्रिंट-योग्य नहीं होतीं, एक ही पास में नियमित रूप से लगभग 30 dyne/cm से 40–46 dyne/cm तक पहुँच जाती हैं।
डोज़ और उसका नियंत्रण
कोरोना उपचार को वाट घनत्व के रूप में मापा जाता है — प्रति इकाई क्षेत्रफल प्रति इकाई समय दी गई पावर, जिसे सामान्यतः W·min/m² में व्यक्त किया जाता है:
वाट घनत्व = पावर (W) ÷ [ वेब चौड़ाई (m) × लाइन स्पीड (m/min) × उपचारित पक्षों की संख्या ]
वाट घनत्व को स्थिर रखना ही लाइन स्पीड बदलने पर डाइन स्तर को स्थिर रखता है। 100 m/min पर सही सेट किया गया ट्रीटर 200 m/min पर कम उपचार देगा, जब तक पावर अनुपात में न बढ़ाई जाए।
विशिष्ट समस्याएँ
- उपचार का क्षीण होना। कोरोना-उपचारित फ़िल्म पॉलिमर शृंखलाओं के पुनः उन्मुख होने और निम्न-आणविक-भार वाले ऑक्सीकृत पदार्थ के विस्थापन से दिनों से हफ़्तों में सतह ऊर्जा खोती है। स्लिप और एंटीब्लॉक एडिटिव नुकसान तेज़ करते हैं। रोल स्टॉक को सत्यापित विंडो के भीतर प्रिंट या लैमिनेट किया जाना चाहिए, महीनों बाद नहीं।
- पिछली ओर का उपचार। डिस्चार्ज पतले या संकरे वेब के चारों ओर लिपटकर पिछली सतह का भी उपचार कर सकता है, जिससे लिपटे रोल में ब्लॉकिंग होती है। सही रोलर आवरण और गैप सेटिंग इसे नियंत्रित करते हैं।
- पिनहोलिंग और माइक्रो-छिद्रण। पतली फ़िल्म पर अत्यधिक वाट घनत्व उसे छेद सकता है या कमज़ोर, अति-ऑक्सीकृत सीमा परत बना सकता है जो संसंजक रूप से विफल होती है — अधिक उपचार बेहतर नहीं है।
- ओज़ोन। लगातार उत्पन्न होती है; एक्सट्रैक्शन और विनाश आवश्यक हैं।
- ज्यामिति। यह प्रक्रिया द्विआयामी वेब के लिए उपयुक्त है। मोल्डेड त्रिआयामी पार्ट के लिए इसके बजाय फ्लेम प्लाज़्मा, वायुमंडलीय प्लाज़्मा या कोल्ड गैस प्लाज़्मा चाहिए।
मापन
ASTM D2578 के अनुसार डाइन पेन और वेटिंग टेंशन घोल शॉप फ़्लोर पर मानक जाँच बने हुए हैं, जिन्हें एकसमानता की पुष्टि के लिए एक बिंदु पर नहीं, पूरे वेब की चौड़ाई पर लगाया जाता है। किनारे से केंद्र तक भिन्नता एक आम और आसानी से छूट जाने वाला दोष है। सत्यापन कार्य के लिए कॉन्टैक्ट एंगल मापन मात्रात्मक सतह ऊर्जा मान देता है — वही दृष्टिकोण जो प्लास्टिक आसंजन समस्याओं के समाधान के विज्ञान में बताया गया है।
व्यवहार में वाट-घनत्व लक्ष्य
वाट घनत्व नियंत्रण वेरिएबल है, पर मायने रखने वाली संख्या वह डाइन स्तर है जो वह किसी दिए गए सब्सट्रेट पर उत्पन्न करता है। ये वेब कन्वर्टिंग में आम तौर पर मिलने वाली सीमाएँ हैं; इन्हें ट्रायल के प्रारंभिक बिंदु की तरह लें, स्पेसिफ़िकेशन की तरह नहीं, क्योंकि स्लिप और एंटीब्लॉक पैकेज आवश्यकता को काफ़ी खिसका देते हैं:
| सब्सट्रेट | अनुपचारित सतह ऊर्जा | उपचार के बाद सामान्य लक्ष्य | टिप्पणियाँ |
|---|---|---|---|
| LDPE फ़िल्म | लगभग 31 dyne/cm | 38–44 dyne/cm | स्लिप एडिटिव तेज़ी से विस्थापित होकर उपचारित स्तर को वापस नीचे खींच लेते हैं |
| HDPE फ़िल्म | लगभग 31 dyne/cm | 38–44 dyne/cm | LDPE जैसा; क्षीणन सामान्यतः धीमा |
| BOPP | लगभग 29 dyne/cm | 38–42 dyne/cm | क्लासिक कोरोना सब्सट्रेट; ओवर-ट्रीटमेंट से आसानी से ब्लॉकिंग होती है |
| PET फ़िल्म | लगभग 41 dyne/cm | 46–52 dyne/cm | ऊँचे स्तर से शुरू होता है, इसलिए आवश्यक वृद्धि कम है |
| नायलॉन फ़िल्म | लगभग 40 dyne/cm | 46–52 dyne/cm | आर्द्रताग्राही — परिवेश की आर्द्रता रीडिंग को प्रभावित करती है |
| पॉलीएथिलीन एक्सट्रूज़न कोटिंग | निम्न, और मेल्ट तापमान के साथ गिरती हुई | लैमिनेशन बंधन की आवश्यकता से निर्धारित | सब्सट्रेट पर कोरोना के साथ प्रायः मेल्ट कर्टन का ओज़ोन उपचार भी होता है |
आवश्यकता उस स्याही, चिपकाने वाले पदार्थ या कोटिंग से तय करें जो वास्तव में उपयोग हो रही है, सामान्य डाइन लक्ष्य से नहीं। जो स्पेसिफ़िकेशन 42 dyne/cm इसलिए कहती है कि उद्योग प्रायः 42 dyne/cm कहता है, वह ऐसी स्पेसिफ़िकेशन है जिसे किसी ने परखा नहीं।
कोरोना लाइन का समस्या-निवारण
| लक्षण | संभावित कारण | सुधार |
|---|---|---|
| केंद्र में डाइन स्तर सही, किनारों पर कम | इलेक्ट्रोड पूरी वेब चौड़ाई को कवर नहीं करता, या रोल पर गैप बदलता है | हर बार पूरी चौड़ाई पर मापें, कभी एक बिंदु पर नहीं। वेब चौड़ाई के विरुद्ध इलेक्ट्रोड की लंबाई जाँचें और गैप की एकरूपता सत्यापित करें। |
| लाइन तेज़ होने पर उपचार स्तर गिरता है | पावर अनुपात में नहीं बढ़ाई गई, इसलिए वाट घनत्व गिर रहा है | पावर को लाइन स्पीड से इंटरलॉक करें ताकि पावर नहीं, वाट घनत्व स्थिर रहे। |
| खोलने पर रोल ब्लॉक हो जाता है | पिछली ओर का उपचार — डिस्चार्ज पतले या संकरे वेब के चारों ओर लिपट रहा है | रोलर आवरण और गैप सही करें। जाँचें कि वेब चौड़ाई इलेक्ट्रोड विन्यास से मेल खाती है। |
| डाइन रीडिंग अच्छी, फिर भी स्याही का आसंजन खराब | संदूषण। कोरोना सतह पर जो भी हो उसे सक्रिय करता है, संदूषक सहित | स्रोत खोजें — स्लिप एडिटिव ब्लूम, कंप्रेसर तेल का बहकर आना, मोल्ड रिलीज़, हवा में सिलिकोन। कोरोना में सफ़ाई की क्षमता लगभग नहीं है। |
| कन्वर्टिंग पर आसंजन अच्छा, हफ़्तों बाद विफल | संग्रहित रोल स्टॉक में उपचार का क्षीण होना | उपचार और कन्वर्टिंग के बीच सत्यापित विंडो स्थापित करें और उसका पालन कराएँ। पुराने रोल चलाने से पहले डाइन स्तर दोबारा मापें। |
| पिनहोल या कमज़ोर, पाउडर जैसी सतह | ओवर-ट्रीटमेंट — अत्यधिक वाट घनत्व ने सतह को कमज़ोर सीमा परत में बिगाड़ दिया है | वाट घनत्व घटाएँ। अधिक उपचार बेहतर नहीं है; अति-ऑक्सीकृत परत संसंजक रूप से विफल होती है। |
| परिणाम मौसम के साथ बदलता है | परिवेश की आर्द्रता डिस्चार्ज को, और आर्द्रताग्राही फ़िल्मों पर रीडिंग को भी, प्रभावित कर रही है | यह निष्कर्ष निकालने से पहले कि ट्रीटर ड्रिफ़्ट हुआ है, डाइन रीडिंग के साथ परिवेश की स्थितियाँ भी दर्ज करें। |
पूर्व-उपचारों में कोरोना कहाँ फ़िट बैठता है
| कोरोना | फ्लेम प्लाज़्मा | वायुमंडलीय प्लाज़्मा | कोल्ड गैस प्लाज़्मा | |
|---|---|---|---|---|
| सर्वोत्तम ज्यामिति | द्विआयामी वेब | वेब और सरल त्रिआयामी | त्रिआयामी, चयनित क्षेत्र | जटिल त्रिआयामी, बैच |
| सफ़ाई की क्षमता | मूलतः नहीं | कुछ | अच्छी | उत्कृष्ट |
| प्रति इकाई क्षेत्रफल लागत | सबसे कम | कम | मध्यम | सबसे अधिक |
| लाइन एकीकरण | सीधा, इनलाइन | इनलाइन | इनलाइन या रोबोट-माउंटेड | बैच, वैक्यूम चैंबर |
| छायांकित सतहों का उपचार | नहीं | नहीं | नहीं | हाँ |
| सक्रियण का टिकाऊपन | दिनों से हफ़्ते | दिनों से हफ़्ते | घंटों से दिन | चारों में सबसे लंबा |
संबंधित शब्द और अतिरिक्त पठन
- इलेक्ट्रिकल कोरोना डिस्चार्ज ट्रीटमेंट सेवाएँ
- पॉलिमर सतह पूर्व-उपचार की सभी विधियाँ
- पॉलीएथिलीन की सजावट के लिए उन्नत प्रौद्योगिकियाँ
- निम्न सतह ऊर्जा वाले पॉलिमर पर इंकजेट प्रिंटिंग और आसंजन
इसे उत्पादन में लागू करना
The Sabreen Group कोरोना उपचार के अनुकूलन और वेब पूर्व-उपचार की समस्या-निवारण के लिए स्वतंत्र इंजीनियरिंग सहायता प्रदान करता है। चाहे आप कोई प्रक्रिया निर्दिष्ट कर रहे हों, सामग्री क्वालिफ़ाई कर रहे हों या उत्पादन की किसी समस्या का निवारण कर रहे हों, हमारी इंजीनियरिंग सेवाएँ टीम मदद कर सकती है। अपने एप्लिकेशन पर चर्चा के लिए संपर्क करें।
अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न
इलेक्ट्रिकल कोरोना डिस्चार्ज ट्रीटमेंट क्या है?
ऐसा सतह उपचार जो छोटे हवा के अंतराल पर उच्च-वोल्टेज विद्युत क्षेत्र लगाता है, और परिवेश की हवा को सामग्री की सतह के निकट हल्के ब्रश-जैसे प्लाज़्मा में आयनीकृत करता है। बनने वाले अभिक्रियाशील कण सतह को ऑक्सीकृत करते हैं और उसकी ऊर्जा बढ़ाते हैं, ताकि स्याही, चिपकाने वाले पदार्थ और कोटिंग फैलकर टिक सकें।
कोरोना उपचार में कितना वोल्टेज उपयोग होता है?
प्रत्यावर्ती धारा, सामान्यतः 10 से 30 kV के बीच, जो नुकीले या रोल्ड इलेक्ट्रोड पर लगाई जाती है। तीव्र क्षेत्र आसपास के हवा के अणुओं को आयनीकृत करता है, जिससे अभिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियाँ और UV फ़ोटॉन बनते हैं जो सतह को बदलते हैं।
कोरोना उपचार से किन सामग्रियों को सबसे अधिक लाभ होता है?
निम्न सतह ऊर्जा वाले पॉलिमर जो बंधन का विरोध करते हैं — विशेषकर पॉलीएथिलीन, पॉलीप्रोपिलीन और पॉलीएस्टर फ़िल्में। इन सब्सट्रेट पर प्रिंटिंग, लैमिनेशन, कोटिंग और चिपकाने वाले पदार्थ से बंधन से पहले इसका व्यापक उपयोग होता है।
क्या कोरोना डिस्चार्ज सतह को साफ़ भी करता है?
मूलतः नहीं। कोरोना में सफ़ाई की क्षमता लगभग नहीं होती, इसलिए गंदगी, ग्रीज़, तेल, सिलिकोन, मोल्ड रिलीज़ और स्लिप एजेंट उपचार से पहले हटाने होंगे। संदूषण के ऊपर उपचार करने से सब्सट्रेट नहीं, संदूषक सक्रिय होता है।
कोरोना उपचार कितने समय तक टिकता है?
उपचार पुराना होता है, और शेल्फ़ जीवन रेज़िन, उसके फ़ॉर्मूलेशन और भंडारण परिवेश पर निर्भर करता है। सतह पर आने वाली निम्न आणविक भार सामग्री प्रभाव को क्रमशः घटाती है, इसलिए बंधन, कोटिंग या प्रिंटिंग यथाशीघ्र होनी चाहिए।
मुझे कौन-सा वाट घनत्व चलाना चाहिए?
जो भी उस डाइन स्तर को बनाए रखे जिसकी स्याही, चिपकाने वाले पदार्थ या कोटिंग को वास्तव में आवश्यकता है — संख्या वास्तविक रसायन के साथ ट्रायल से आनी चाहिए, उद्योग के सामान्य आँकड़े से नहीं। पॉलीओलेफ़िन फ़िल्में आमतौर पर अनुपचारित लगभग 30 dyne/cm से उपचारित 38–44 dyne/cm तक जाती हैं; PET और नायलॉन ऊँचे स्तर से शुरू होते हैं और 46–52 का लक्ष्य रखते हैं। लाइन स्पीड बदलने पर पावर नहीं, वाट घनत्व स्थिर रखें।
डाइन रीडिंग लक्ष्य पर होने पर भी आसंजन विफल क्यों होता है?
लगभग हमेशा संदूषण। कोरोना में सफ़ाई की क्षमता लगभग नहीं होती, इसलिए यह सतह पर जो भी हो उसे सक्रिय कर देता है — स्लिप एडिटिव ब्लूम, कंप्रेसर तेल का बहकर आना, मोल्ड रिलीज़ या हवा में मौजूद सिलिकोन। डाइन पेन संदूषक की सतह ऊर्जा को बड़े आराम से पढ़ लेता है। उपचार स्तर बढ़ाने के बजाय स्रोत खोजकर हटाएँ, क्योंकि बढ़ाने से मदद नहीं मिलेगी।
क्या कोरोना-उपचारित रोल को प्रिंटिंग से पहले संग्रहित किया जा सकता है?
केवल सत्यापित विंडो के भीतर। पॉलिमर शृंखलाओं के पुनः उन्मुख होने और निम्न आणविक भार वाली सामग्री के वापस सतह पर आने से उपचारित फ़िल्म दिनों से हफ़्तों में सतह ऊर्जा खोती है, और स्लिप तथा एंटीब्लॉक एडिटिव नुकसान तेज़ करते हैं। विशिष्ट फ़िल्म और भंडारण स्थितियों के लिए विंडो तय करें, उसका पालन कराएँ, और पुराने हो चुके किसी भी रोल को चलाने से पहले पूरी चौड़ाई पर डाइन स्तर दोबारा मापें।
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अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न
विद्युत कोरोना डिस्चार्ज उपचार क्या है?
शास्त्रीय विद्युत कोरोना डिस्चार्ज — परावैद्युत अवरोध डिस्चार्ज — में उच्च वोल्टेज स्रोत पर जनित्र और इलेक्ट्रोड, शून्य विभव पर एक प्रति-इलेक्ट्रोड, तथा अवरोध का काम करने वाला एक परावैद्युत होता है। यह उच्च आवृत्ति, उच्च वोल्टेज डिस्चार्ज है जो दो बिंदुओं के बीच विभवांतर बनाता है और सामान्यतः 35 kV से अधिक तथा 20 से 25 kHz पर भू-संपर्क की माँग करता है।
क्या कोरोना डिस्चार्ज त्रिविमीय पुर्ज़ों का उपचार कर सकता है, या केवल सपाट फ़िल्म का?
विशेष रूप से बनाए गए इलेक्ट्रोड विन्यास बहुत भिन्न सतह-ज्यामितियों — सपाट, वक्र, गहरी और ढकी हुई — के उपचार की अनुमति देते हैं। एक प्रलेखित अनुप्रयोग विद्युत कनेक्टरों के लिए कोरोना उपचार प्रणाली है, जिसमें सुई और गोलक इलेक्ट्रोड का संयोजन छोटे व्यास के त्रिविमीय छिद्रों और बाहरी सपाट सतहों का एक साथ उपचार करता है; यह अमेरिकी पेटेंट US5051586 (1991) में वर्णित है।
क्या वायुमंडलीय प्लाज़्मा कोरोना डिस्चार्ज का सस्ता विकल्प है?
सामान्यतः नहीं। बड़े क्षेत्रफल और अधिक उपचार गहराई पर कोरोना डिस्चार्ज प्रायः अधिक प्रभावी होता है, और कई वायुमंडलीय प्लाज़्मा प्रणालियाँ वस्तुतः सस्ती नहीं बल्कि महँगी होती हैं। चुनाव सापेक्ष लागत की धारणा पर नहीं, बल्कि उपचार की आवश्यकता और ज्यामिति पर आधारित होना चाहिए।
सफ़ाई में कोरोना डिस्चार्ज कितना प्रभावी है?
विलायक या अपमार्जक से धुलाई के बाद बचे अदृश्य हाइड्रोकार्बन अवशेष हटाने में यह उचित रूप से प्रभावी पाया गया है, इसलिए इसे सफ़ाई के विकल्प के बजाय सफ़ाई के बाद के चरण के रूप में प्रयोग किया जाता है।
क्या कोरोना डिस्चार्ज से ओज़ोन बनती है?
हाँ। विद्युत डिस्चार्ज के परिणामस्वरूप प्लाज़्मा क्षेत्र में ओज़ोन बनती है और संस्थापन में उसका प्रबंधन करना पड़ता है।
