Pintakäsittely on vain yhtä hyvä kuin laitteisto, joka toimittaa purkauksen. Koronakäsittelyelektrodi sijaitsee täsmälleen siinä kohdassa, jossa sähköenergiasta tulee pintakemiaa, ja jokainen sen materiaalia, geometriaa ja jäähdytysreittiä koskeva päätös ratkaisee, toimiiko kalvosi, kalvosi tai pinnoitelinjasi täydellä nopeudella vai onko hylättyjen rainojen mukana. Tässä oppaassa käydään läpi ekstruusio-, laminointi- ja painolinjoilla käytettävien teollisten koronakäsittelylaitteiden, plasmakäsittelimien ja rainanpuhdistusjärjestelmien elektrodien valinnan käytännöllinen suunnittelu.
Mitä koronakäsittelyelektrodi todella tekee
Koronakäsittelyelektrodi on johtava elementti, joka muokkaa korkean{0}}jännitekentän käsittelyraon poikki. Elektrodin ja maadoitetun telan väliin syötetään 10 kHz - 40 kHz vaihtovirta, ja raossa oleva ilma hajoaa ionien, elektronien ja otsonin kylmäksi plasmaksi. Tämä plasma pommittaa polymeerin pintaa, katkaisee hiili-vetysidoksia ja kiinnittää happi--funktionaalisia ryhmiä, kuten hydroksyyli-, karbonyyli- ja karboksyyliradikaaleja. Tuloksena on suurempi pintaenergia, joka mitataan yleensä dyneinä senttimetriä kohti.
Elektrodi ei vain pudota jännitettä rakoon. Sen muoto ohjaa, mihin kenttä keskittyy, kuinka leveästi purkaus leviää, kuinka paljon lämpöä syntyy ja kuinka tasaisesti käsittely laskeutuu radan leveydelle. Huonosti valittu koronakäsittelyelektrodi tuottaa nauhoituksia, reikiä ja takapuolen käsittelyä, kun taas hyvin-sovitettu elektrodi tuottaa tasaisen dyna-tason reunasta reunaan pienimmällä mahdollisella tehonkulutuksella.
Koska hoitovaikutus heikkenee ajan myötä, elektrodin on myös oltava vakaa. Jos purkaus on epätasaista, käyttäjät kompensoivat tehoa nostamalla, mikä nopeuttaa telapinnoitteen kulumista ja lyhentää koko aseman käyttöikää.
Elektrodimateriaalien vertailu
Kaksi hallitsevaa perhettä ovat alumiini ja ruostumaton teräs, ja kummallakin on omat kompromissit{0}}.
Alumiinielektrodit ovat kevyitä, halpoja ja helppoja työstää, minkä vuoksi ne ovat suosittuja kapeissa{0}}verkko- ja laboratorioyksiköissä. Ne johtavat lämpöä kohtuullisen hyvin, mutta hapettuvat tasaisesti otsonipitoisessa ympäristössä purkauksen ympärillä. Hapetus karhentaa pintaa, ja karkea koronakäsittelyelektrodi syövyttää dielektristä päällystettä vastarullalla- nopeammin kuin kiillotettu.
Ruostumattomasta teräksestä valmistetut elektrodit, tyypillisesti 304 tai 316, kestävät otsonin hyökkäyksen ja säilyttävät mittasietokykynsä vuosia. Ne maksavat enemmän ja painavat enemmän, millä on merkitystä leveillä-verkkolinjoilla, joissa elektrodikokoonpano on nostettava kierteitystä varten. Käytännössä suurin osa tuotannossa olevista koronakäsittelykoneista, joiden rainan leveys on yli metrin leveys, käyttää ruostumatonta terästä.
Joissakin malleissa on ohut keraaminen tai nikkelipinnoite poistoreunassa. Pinnoitteet pidentävät käyttöikää, mutta tuovat mukanaan vikatilan: jos pinnoite roiskuu, paljas epäjalometalli kaareutuu ja kuoppaa telan päällysteeseen. Pinnoitetut elektrodit on siksi tarkastettava samassa aikataulussa kuin itse dielektriikka.
Kuparia ja messinkiä esiintyy ajoittain matalataajuisissa-tai erikoisplasmolaitteissa, mutta niiden eroosionopeus tekee niistä huonon valinnan jatkuvaan tuotantoon.
Keraamiset dielektriset ja rullapäällysteet
Elektrodia päin oleva rulla on päällystetty dielektrisellä, historiallisesti silikonikumilla tai nykyaikaisissa koronakäsittelylaitteissa plasma-suihkutetulla keramiikalla, kuten alumiinioksidilla tai kromioksidilla. Dielektrisyys muodostaa kondensaattorin, joka rajoittaa raon läpi kulkevaa virtaa, joten sen paksuus ja dielektrisyysvakio määräävät suoraan käsittelyn intensiteetin.
Silikonipäällysteet ovat edullisia ja helppoja vaihtaa, mutta ne hajoavat jatkuvan suuren tehon vaikutuksesta muodostaen johtavan radan, joka lopulta oikosulkee. Keraamiset päällysteet kestävät paljon suurempaa wattitiheyttä ja säilyttävät paksuuden kymmenen vuoden ajan, mutta ne ovat hauraita ja herkkiä mekaanisille vaurioille, jotka aiheutuvat väärin kohdistetusta koronakäsittelyelektrodista.
Yleinen virhe on keraamisen telapäällysteen yhdistäminen aggressiiviseen elektrodiprofiiliin. Keramiikka suosii hellävaraista, hyvin-tuettua purkausta; terävät reunat keskittävät kentän ja voivat halkeilla pinnoitteen. Kun määrität koronakäsittelyelektrodin, määritä se tosiasiallisesti käyttämääsi eristettä vastaan, älä yleistä tietolehteä vastaan.
Myös rullan halkaisijalla on väliä. Suurempi rulla antaa pidemmän kosketuspituuden ja pidemmän hoidon viipymäajan, minkä ansiosta voit vähentää tehoa menettämättä dynaamistasoa.
Elektrodin geometria ja väliasetukset
Raon koko on aseman herkin muuttuja. Tyypillisessä koronakäsittelyssä elektrodin reunan ja dielektrisen pinnan välissä on 1,0–2,5 mm:n rako. Liian suuri rako nostaa tarvittavaa läpilyöntijännitettä, pakottaa lisää tehoa ja tuottaa enemmän otsonia ja lämpöä. Liian pieni rako vaarantaa kosketuksen, kipinöinnin ja rullan välittömän vaurioitumisen.
Elektrodiprofiilit jakautuvat kolmeen laajaan muotoon: terä- tai veitsielektrodit kapeita leveyksiä varten, kenkäelektrodit leveille uumoille ja segmentoidut elektrodit linjoille, joissa tarvitaan osittaista{0}}leveyttä käsittelyä. Segmentoiduilla malleilla voit kytkeä yksittäiset vyöhykkeet pois päältä, mikä on hyödyllistä ajaessasi kapeita raitoja leveällä koronakäsittelyelektrodikokoonpanolla -, joka ajetaan koko leveydellä kapealla radalla, kuluttaa tehoa ja ylikuumentaa käyttämättömät vyöhykkeet.
Kentän tasaisuus riippuu reunan geometriasta. Pyöreä purkausreuna levittää plasman laajemmalle alueelle, mikä antaa hellävaraisen käsittelyn ja pidemmän dielektrisen käyttöiän. Terävä reuna keskittää energiaa aggressiiviseen käsittelyyn nopeamman kulumisen kustannuksella.
Johtavilla substraateilla ja plasmakäsittelijöillä, jotka toimivat ilmakehän paineessa dielektrisellä sulkupurkauksella, geometriasäännöt muuttuvat jälleen, koska purkausta on estettävä muodostamasta johtavaa kanavaa.
Jäähdytys, puhdistus ja käyttöikä
Koronapurkaus muuttaa merkittävän osan syöttötehosta lämmöksi. Tämä lämpö laskeutuu elektrodille, dielektrille ja rainalle. Jäähdytys ei ole valinnaista korkean-watin-tiheyden linjoilla.
Ilmajäähdytys on yksinkertaisin tapa: hallittu ilmavirta poistoalueen poikki kuljettaa pois otsonia ja lämpöä. Se toimii hyvin kohtuulliseen wattitiheyteen asti ja on halpa ylläpitää. Vesijäähdytys joko elektrodin sisäisten kanavien tai itse telan kautta on tarpeen, kun ajetaan yli noin 10 W neliösenttimetriä kohti minuutissa tai kun käsitellään lämpöherkkiä substraatteja.
Otsonipoisto ja jäähdytys jakavat kanavat monissa asennuksissa, minkä vuoksi tukkeutunut poistokanava näkyy ensin lämpötilahälyttimenä. Tarkista molemmat yhdessä.
Puhdistustiheys määräytyy alustan mukaan. Kalvot, joissa on raskasta liukastumista tai mineraalitäyteaineita, keräävät valkeahkoa tuhkaa elektrodin reunaan ja eristeeseen. Tämä kerros on itsessään dielektrinen, joten se muuttaa tehollista rakoa ja aiheuttaa vyöhykettä. Täytetyllä polyolefiinilinjalla oleva koronakäsittelyelektrodi saattaa tarvita puhdistusta viikoittain, kun taas puhdas BOPP-linja voi kestää kuukausia.
Seuraa elektrodin käyttöikää purkaustuntien, ei kalenteriajan mukaan, ja vaihda ennen kuin reunaprofiili pyöristää toleranssinsa yli.
Yhdistä koronakäsittelyelektrodi alustaasi
Eri substraatit vaativat erilaisia käsittelystrategioita. Polyolefiineilla, kuten polyeteenillä ja polypropeenilla, on alhainen pintaenergia, ja ne tarvitsevat aggressiivista käsittelyä saavuttaakseen 38-42 dyniä senttimetriä kohti. Polyesteri ja nylon alkavat korkeammalta, ja ne tarvitsevat vain kevyen läpäisyn saavuttaakseen 45 dynin.
Ohuet kalvot, joiden koko on alle 20 mikronia, ovat alttiita taustakäsittelylle ja termiselle vääristymälle. Käytä näissä pyöristettyä koronakäsittelyelektrodia, suurempaa rullaa, pienempää wattitiheyttä ja suurempaa linjanopeutta energian levittämiseksi.
Kalvot ja metalloidut rainat vaativat hoitoa, koska johtava kerros voi ohjata virtaa. Näissä tapauksissa koronakäsittelyelektrodi, jolla on alennettu käyttösuhde, tai plasmakäsittelykone, joka toimii kontrolloidussa ilmakehässä, on usein turvallisempi valinta.
Ekstruusiopinnoitus- ja laminointilinjat tarvitsevat korkeimmat ja tasaisimmat dyne-tasot, koska sula polymeeri levitetään muutamassa sekunnissa käsittelystä. Kaikki nauhat purkauksessa näkyvät suoraan tartuntahäiriönä.
| Substraatti | Tyypillinen dyne-kohde | Elektrodiprofiili | Suhteellinen wattitiheys |
|---|---|---|---|
| LDPE / LLDPE kalvo | 38–42 | Pyöristetty terä | Keskikokoinen |
| BOPP elokuva | 38–42 | Pyöristetty terä | Keskikokoinen |
| PET-kalvo | 45–48 | Kenkä, segmentoitu | Matala – keskitaso |
| Metalloitu kalvo | 44–50 | Alennettu käyttömäärä | Matala |
| Alumiinifolio | 42–46 | Kenkä, vesijäähdytteinen | Keskikokoinen |
| Päällystetty kartonki | 40–44 | Kenkä | Korkea |
| Johtavat alustat | Erityinen prosessi | DBD / plasma | Matala |
Yleisiä virheitä määritettäessä koronakäsittelyelektrodia
Käsittelyasemien auditoinneissa ilmenee useita virheitä kerta toisensa jälkeen.
- Elektrodin mitoitus koneeseen rainan sijaan.Leveä koronakäsittelyelektrodi, joka kulkee kapeaa rainaa, tuhlaa yli puolet energiastaan ja ylikuumenee käyttämättömän alueen. Segmentoidut elektrodit tai kapeampi kokoonpano maksaa itsensä nopeasti takaisin.
- Dielektriikka huomioimatta profiilia valittaessa.Keraamisella{0}}päällystetyn telan terävä reuna halkeaa pinnoitteen viikoissa.
- Eron asettaminen kerran ja sen unohtaminen.Tärinä, lämpökasvu ja rullan muutokset muuttavat rakoa. Sen pitäisi olla osa rutiinihuoltotarkastusta.
- Jäähdytystä jälkikäteen.Vesijäähdytyksen jälkiasennus ilmajäähdytteiseen{0}}koronakäsittelyelektrodiin toimii harvoin hyvin, koska elektrodin runkoa ei ole koskaan suunniteltu sisäisille kanaville.
- Dynen mittaus vain keskeltä.Tasaisuus reunasta-reunaan- on todellinen todiste siitä, että koronakäsittelyelektrodi ja eriste sopivat oikein.
- Elektrodin vaihto tarkistamatta rullaa.Kulunut eriste tuhoaa uuden elektrodin.
FAQ
Q1: Kuinka usein koronakäsittelyelektrodi tulee vaihtaa?
Vaihda poistumisaikoina kalenteriiän sijaan. Useimmat ruostumattomasta teräksestä valmistetut elektrodit säilyttävät profiilinsa 8 000 - 15 000 tuntia. Tarkasta purkausreuna 2 000 tunnin välein ja vaihda, kun profiili on näkyvästi pyöristynyt tai reunassa on kuoppia.
Kysymys 2: Voinko käyttää koronakäsittelyelektrodia leveämmällä välillä valokaaren vähentämiseksi?
Raon leventäminen vähentää mekaanisen kosketuksen riskiä, mutta nostaa rikkoutumiseen tarvittavaa jännitettä, mikä lisää otsonin muodostumista ja lämpöä. Työskentele valmistajan väliikkunan sisällä ja korjaa valokaaren perimmäinen syy, yleensä dielektrinen kuluminen tai kontaminaatio.
Q3: Mikä aiheuttaa kaistanmuodostusta verkossa?
Nauha jää lähes aina epätasaiseen koronakäsittelyelektrodiin: paikallinen dielektrinen kuluminen, tuhkan kertyminen-reunaan, taipunut elektrodin runko tai epätasainen jäähdytys. Tarkista ensin elektrodi ja sitten rullan suojus.
Kysymys 4: Onko keraaminen{1}}päällystetty rulla lisäkustannusten arvoinen?
Kyllä kaikilla linjoilla, jotka kulkevat yli kohtuullisen wattitiheyden tai useamman kuin yhden työvuoron päivässä. Pidempi dielektrisen käyttöikä ja vakaa käsittelytaso maksavat palkkion yleensä takaisin parissa vuodessa. Keramiikka myös laajentaa käyttöikkunaa, mikä vähentää romua tuotevaihdon aikana.
K5: Mistä tiedän, onko alustani käsitelty takapuolelta?
Takapuolen käsittely näkyy tukoksena tai tarttumana kääntöpuolella ja dyna-lukemana käsittelemättömällä puolella. Se johtuu yleensä liian pienestä rakosta, liian suuresta wattitiheydestä tai koronakäsittelyelektrodiprofiilista, joka on liian aggressiivinen kalvonpaksuuteen nähden.
Q6: Vaikuttaako elektrodimateriaali dynen tasoon?
Ei suoraan. Materiaali vaikuttaa eroosion nopeuteen, jäähdytystehoon ja käyttöikään. Dyne-tasoa säätelevät rako, teho, viipymäaika ja rainan lämpötila. Eroosioelektrodi tuottaa kuitenkin epäjohdonmukaisen purkauksen, joten materiaalivalinta näkyy epäsuorasti yhtenäisyydessä.
Q7: Millä wattitiheydellä minun pitäisi aloittaa?
Aloita valmistajan substraattiperhellesi suosittelemasta perusarvosta, yleensä noin 5–8 W neliösenttimetriä kohti minuutissa polyolefiinikalvoille, ja säädä ylöspäin pienin askelin samalla, kun mittaat dynen tasoa koko rainan leveydeltä.
Johtopäätös
Koronakäsittelyelektrodin valinta on järjestelmäpäätös. Materiaali, profiili, rako, dielektrisyys ja jäähdytys ovat vuorovaikutuksessa, ja vaihto toiseen siirtää toisiaan. Luotettava lähestymistapa on määrittää ensin substraatti, vaadittu dynin taso ja linjan nopeus, sitten mitoittaa elektrodi ja sen eriste siten, että se osuu kohteeseen pienimmällä käytännöllisellä wattitiheydellä.
Shenzhen Hefeng Jiada Technology valmistaa koronakäsittelylaitteita, plasmakäsittelykoneita ja kontaktiradan puhdistusjärjestelmiä, jotka on rakennettu juuri tämän suunnittelulogiikan ympärille. Jos olet määrittämässä uutta asemaa tai rakentamassa uudelleen olemassa olevaa, lähetä meille substraatti, leveys ja tavoitedyne-taso, niin insinöörimme suosittelevat oikeaa koronakäsittelyelektrodia ja telakokoonpanoa linjallesi.