Коронный разряд — коронаторы

Обычно, полимерные материалы имеют химически инертные и непористые поверхности, с низкомолекулярными фракциями полимера, мономерами, скользящими добавками и т.п.
Самую низкую поверхностную энергию имеют полиэтилен и полипропилен, именно эти два материала чаще всего подвергаются обработке для улучшения их адгезионных свойств.
Предварительная очистка материала перед печатью с помощью различных растворителей, обезжиривание, травление, обработка горячим воздухом или пламенем благоприятно сказываются на адгезионной прочности.
По существу, все методы обработки направлены на повышение поверхностной энергии полимера.
Электрофизические методы активации обладают рядом существенных технологических и экономических
1. Высокая скорость обработки
2. Равномерность обработки
3. Регулируемая степень воздействия
4. Отсутствие взрывоопасных испарений
5. Сокращение расходов на растворители и праймеры
Широкое распространение в качестве метода обработки поверхностей полимеров для улучшения взаимодействия (сцепления) с печатными красками, лаками и клеями получила обработка коронным разрядом.
Коронный разряд - это характерная форма самостоятельного газового разряда, возникающего в резко неоднородных полях. Главной особенностью этого разряда является то, что ионизационные процессы электронами происходят не по всей длине промежутка, а только в небольшой его части вблизи электрода с малым радиусом кривизны (так называемого коронирующего электрода). Эта зона характеризуется значительно более высокими значениями напряженности поля по сравнению со средними значениями для всего промежутка. Само название “коронный” разряд получил из-за своего свечения, наблюдаемого на тонких проводах и напоминающего солнечную корону.
Активными компонентами «плазмы» коронного разряда, способными инициировать химические реакции в поверхностных слоях полимера, являются свободные электроны, свободные атомы и радикалы, возбужденные частицы, УФ излучение и озон.
Электроны, которые бомбардируют поверхность с энергией, превышающей энергию химических связей, могут инициировать реакции, аналогичные радиационно-химческим. Особенности реакций при ударе тяжелых ионов, в отличие от электронного удара, связаны с возможностью передачи атомам или фрагментам полимерных молекул заметного импульса и с высокой плотностью удельных энергетических потерь.
Для наиболее простых по химическому строению полимеров- полиолефинов (полиэтилен и полипропилен относятся к полиолефинам) основными продуктами взаимодействия электронов и УФ излучения являются свободные радикалы, ненасыщенные соединения, межмолекулярные сшивки, газообразные продукты- преимущественно водород. В том случае, если коронирование происходит в воздушной атмосфере, имеют место вторичные реакции, связанные с выделением озона и процессами окисления.
Принято величину поверхностной энергии оценивать в ДИНах. Например, для нанесения стандартной флексографской краски уровень активации полиэтилена должен быть в пределах 38-40 ДИН, тогда как поверхностная энергия не активированного полиэтилена – 30-32 ДИНа.
Активированная поверхность приобретает уникальные свойства, образно говоря, становится «шероховатой на молекулярном уровне». Активированные молекулы полимера прочно сшиваются с веществами краски, лака и клея, образуя неразрывное целое.
Существуют различные методы определения поверхностной энергии, наиболее подходящими для проверки активации являются косвенные методы оценки, основанные на явлении смачиваемости. Используются тестовые жидкости с эталонным поверхностным натяжением или фломастеры, заполненные этими жидкостями. Поверхностное натяжение жидкости, которая смачивает полимер, приравнивается к значению поверхностной энергии полимера. «Микронная» точность такими методами не обеспечивается, но для создания оптимальных условий печати точность с разбросом +/- 2ДИНа является достаточной.
Стоимость набора фломастеров колеблется от 200 до 250 евро в зависимости от производителя. Стоимость набора жидкостей изменяется в более широких пределах, так как есть упаковки по 15 мл и по 1 л. Важным недостатком мелкой фасовки является то, что кисточка для нанесения жидкости переносит пыль и загрязнения в раствор, который теряет свои свойства, еще не закончившись. Отечественный набор жидкостей в 20 мл расфасовке, выпускаемых под маркой КОРОНАТОР® стоит в пределах 130 евро и в комплекте находится упаковка одноразовых ватных палочек.
Состав и пространственное распределение продуктов, образующихся на поверхности и в поверхностном слое полимера при взаимодействии с коронным разрядом, изменяются во времени после прекращения процесса. Этот эффект называется процессом “старения” и зависит от времени хранения, структуры полимера, состава окружающей среды и температуры. Можно выделить четыре основных механизма процесса “старения”:
1. Переориентация полярных групп с поверхности вглубь образца вследствие термодинамической релаксации;
2. Диффузия низкомолекулярных примесей и олигомеров из объема полимера на поверхность;
3. Образование низкомолекулярных продуктов в поверхностном слое во время плазменной обработки и последующая их диффузия на поверхность;
4. Пост-процессы с участием свободных радикалов и других активных частиц, реагирующих как между собой, так и с компонентами окружающей среды.
Обычно эффект “старения” является результатом одновременного протекания всех вышеперечисленных процессов. Эффект “старения” для углеводородных полимеров, обработанных в кислородной плазме, проявляется в том, что контактный угол смачивания, уменьшающийся в несколько раз сразу после обработки, затем начинает расти и достигает практически исходной величины через несколько суток хранения на воздухе. То есть поверхностная активность полимеров со временем возвращается к исходному значению.
Именно поэтому производители оборудования для нанесения красок, лаков и клеев встраивают в машины устройства по предварительной обработке коронным разрядом.
В нашей практике коронаторы встраивались в различное оборудование: экструдеры, флексографские машины, офсетные машины, машины трафаретной и тампонной печати.

http://www.poly.turkavkaz.ru/forum/showthread.php?t=14&page=1

Оставить комментарий