Скидка на подшипники из наличия!
Уже доступен
Корона-обработка — это технология активации поверхности полимерных материалов с помощью электрического коронного разряда. Метод применяется для повышения адгезионных свойств пленок, пластиков и других материалов перед печатью, ламинированием или нанесением покрытий. Обработка увеличивает поверхностное натяжение с исходных 30-32 до необходимых 38-42 дин/см, что обеспечивает надежное сцепление красок и клеев с поверхностью.
Корона-обработка представляет собой процесс воздействия на материал низкотемпературным коронным разрядом в атмосферных условиях. Технология была разработана датским инженером Вернером Эйсби в 1951 году для решения проблемы печати на химически инертных полимерах. До этого производители использовали менее эффективные методы — обработку пламенем или кислотное травление.
Суть метода заключается в создании высокочастотного электрического разряда между электродом и обрабатываемой поверхностью. Коронный разряд возникает в воздушном промежутке при напряжении высокой частоты и ионизирует молекулы газа, образуя плазму. Эта плазма взаимодействует с поверхностным слоем материала, изменяя его химическую структуру на молекулярном уровне.
Важно знать: большинство полимеров имеют низкую поверхностную энергию от 30 до 32 дин/см, что недостаточно для качественной печати. Корона-обработка повышает этот показатель до оптимального уровня 38-42 дин/см, при котором краски надежно закрепляются на поверхности.
Коронный разряд образуется в неоднородном электрическом поле между электродом и заземленным валом. При подаче высокого напряжения частотой от 15 до 30 кГц происходит ионизация воздуха. Свободные электроны, ускоряясь в электрическом поле, сталкиваются с молекулами кислорода и азота, выбивая из них новые электроны и создавая лавинообразный процесс.
В результате образуются активные частицы — озон, атомарный кислород, оксиды азота и свободные радикалы. Эти высокоэнергетические частицы бомбардируют поверхность полимера, разрывая углерод-водородные связи и создавая активные центры. На месте разорванных связей образуются полярные группы — карбонильные, гидроксильные и карбоксильные, которые резко повышают поверхностную энергию материала.
Процесс активации включает несколько одновременных механизмов. Во-первых, происходит окисление поверхности с образованием полярных функциональных групп. Во-вторых, увеличивается микрошероховатость за счет травления, что создает дополнительную площадь контакта. В-третьих, удаляются загрязнения и низкомолекулярные фракции, которые препятствуют адгезии.
Глубина воздействия коронного разряда составляет не более 0,01 микрометра (около 10 нанометров). Это означает, что изменяются только поверхностные свойства материала, а его объемные характеристики — прочность, эластичность, прозрачность — остаются неизменными. Такая избирательность делает метод безопасным для большинства полимеров.
Поверхностное натяжение материала определяет его способность смачиваться жидкостями. Для успешной печати или склеивания поверхностная энергия подложки должна превышать поверхностное натяжение наносимой жидкости минимум на 7-10 единиц. Водные краски имеют натяжение около 72 дин/см, сольвентные — 30-35 дин/см, УФ-отверждаемые — 35-40 дин/см.
Необработанный полипропилен и полиэтилен демонстрируют поверхностную энергию на уровне 30-32 дин/см. Это критически мало для большинства печатных технологий. После корона-обработки значение возрастает до 38-42 дин/см, что обеспечивает качественное смачивание поверхности красками и формирование прочной адгезионной связи.
Для проверки эффективности коронирования используют специальные тестовые маркеры и растворы с калиброванным поверхностным натяжением. Маркеры выпускаются с градацией от 30 до 72 дин/см с шагом 2 единицы. При нанесении жидкости на поверхность оценивают поведение капли в течение двух секунд.
Если жидкость растекается ровной пленкой и не собирается в капли, поверхностная энергия материала выше значения маркера. Если жидкость немедленно собирается в капли — энергия ниже требуемой. Оптимальный результат достигнут, когда жидкость держится ровным слоем ровно 2 секунды, после чего начинает собираться в капли.
Установка для коронирования состоит из нескольких основных компонентов. Высокочастотный генератор преобразует сетевое напряжение в высокочастотные импульсы. Высоковольтный трансформатор повышает напряжение до 10-30 киловольт. Электродная система формирует разрядную зону, а заземленный опорный вал обеспечивает контакт с материалом.
Электроды изготавливают из стали, алюминия или керамики. Стальные подходят для обработки неметаллизированных пленок, керамические применяют для металлизированных материалов и фольги. Опорный вал покрывают диэлектрическим материалом — силиконовой резиной или эпоксидным компаундом толщиной 5-10 мм.
Выделяют несколько видов установок в зависимости от технологического процесса:
Требуемая мощность коронатора зависит от ширины обрабатываемого материала и скорости процесса. Для полотна шириной 600 мм достаточно генератора мощностью 1 киловатт, для 1000 мм требуется 1,5-2 киловатта, а для широкоформатных материалов 2000 мм и более — от 4 до 6 киловатт. Скорость обработки современных установок может достигать 100-200 метров в минуту.
Современные установки выпускаются с шириной обработки от 200 до 3000 мм. Компактные модели мощностью 1-2 киловатта подходят для узкорулонной печати этикеток. Промышленные коронаторы достигают мощности 15-20 киловатт для широкоформатной упаковочной пленки.
Основная сфера использования коронной обработки — подготовка полимерных пленок к печати. Без активации поверхности краски не закрепляются на полиэтилене и полипропилене, что приводит к смазыванию изображения, низкой стойкости к истиранию и отслаиванию красочного слоя. Обработка коронным разрядом решает эти проблемы, обеспечивая качественную печать на упаковочных материалах.
Технология применяется при производстве гибкой упаковки для продуктов питания, фармацевтических препаратов, бытовой химии. Корона-обработка необходима для изготовления полиэтиленовых пакетов с логотипами, этикеток на синтетических пленках, термоусадочной упаковки с печатью.
При создании многослойных материалов коронирование обеспечивает прочное соединение слоев. Обработка перед нанесением клея повышает адгезию на 50-80% по сравнению с необработанной поверхностью. Это критически важно для ламинированной упаковки, где требуется герметичность и сохранность продукта.
Технология используется при производстве металлизированных пленок с барьерными свойствами, композитных материалов для автомобильной промышленности, защитных покрытий для электроники.
Специфическое применение корона-обработки — активация полиэтиленовых защитных оболочек для теплоизолированных труб. Коронирование внутренней поверхности оболочки перед заливкой пенополиуретана обеспечивает надежное сцепление изоляции с защитным слоем. Это предотвращает попадание влаги в теплоизоляцию и продлевает срок службы трубопровода.
Главный недостаток корона-обработки — временный эффект. Поверхностная энергия начинает снижаться сразу после обработки из-за миграции низкомолекулярных добавок из объема материала и релаксации ориентированных молекул. За первые сутки потеря составляет 10-15%, через неделю — до 30-40%, через месяц активация может снизиться на 50% и более.
Скорость деактивации зависит от типа полимера, условий хранения и наличия добавок. Материалы с антиблоками и скользящими агентами теряют активацию быстрее. Хранение при повышенной температуре ускоряет процесс деградации. Поэтому оптимально проводить обработку непосредственно перед печатью или ламинированием.
Другая особенность — обработка только одной стороны. Коронный разряд воздействует на сторону, обращенную к электроду. Для двусторонней активации требуется либо повторный проход, либо специальные системы с двумя электродными узлами.
Результат коронирования зависит от множества параметров процесса. Мощность генератора определяет плотность энергии разряда. Скорость протяжки материала влияет на время воздействия. Расстояние между электродом и поверхностью регулирует интенсивность разряда. Влажность воздуха изменяет условия ионизации.
Чистота поверхности критически важна. Пыль, масла, антиадгезионные добавки препятствуют активации. Для стабильных результатов необходимо контролировать состояние оборудования — износ диэлектрического покрытия вала снижает эффективность обработки. Регулярная очистка электродов от отложений озона поддерживает стабильность разряда.
Корона-обработка остается наиболее распространенным и эффективным методом активации поверхности полимерных материалов перед печатью и ламинированием. Технология обеспечивает необходимый уровень поверхностного натяжения 38-42 дин/см, что гарантирует качественную адгезию красок и покрытий. Несмотря на временный характер эффекта, простота оборудования, экологичность процесса и низкие эксплуатационные расходы делают коронирование оптимальным выбором для упаковочной и полиграфической промышленности.
Отказ от ответственности: Данная статья носит ознакомительный и образовательный характер. Информация представлена для общего понимания технологии корона-обработки и не является руководством к действию. Автор не несет ответственности за результаты применения описанных методов и технологий. При внедрении оборудования для коронирования необходимо руководствоваться технической документацией производителя, соблюдать требования охраны труда и промышленной безопасности. Для получения профессиональной консультации по выбору и настройке оборудования обращайтесь к специализированным компаниям.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.