電暈處理設(shè)備原理介紹

電暈處理設(shè)備主要由三部分構(gòu)成,即升壓變壓器、調(diào)整電路和電極,如下圖所示。

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電暈處理機(jī)結(jié)構(gòu)原理

(1)變壓器。電暈處理機(jī)用變壓器為升壓變壓器。輸入電壓為380V,輸出電壓一般為9000-12000V,用調(diào)壓器調(diào)節(jié)。變壓器的形式有油浸式(也稱為濕式)、干式兩種。濕式變壓器單臺(tái)功率大、體積大、安全耐用;干式變壓器,由于散熱差功率不宜做得過高,一般功率為1-2kW,制造工藝要求髙否則容易擊穿,不耐用。國產(chǎn)電暈處理機(jī)大部分用濕式變壓器,進(jìn)口產(chǎn)品用干式變壓器較多。

(2)電路。輸入到變壓器的電壓是50Hz,而電暈處理需要高頻率輸出。通過一個(gè)開關(guān)電路將50Hz輸入信號(hào)轉(zhuǎn)化為約20kHz的高頻輸出信號(hào)。變換頻率目的是使髙速運(yùn)動(dòng)的離子更均勻地作用在薄膜的每個(gè)單位面積上。下圖所示為輸入電壓和變頻后輸出電壓波形,圖(a)為50Hz低頻電壓波形,2π相位即l/50s電壓全波圖。電壓從最髙峰值到最低峰值完成一個(gè)周期。在這個(gè)電壓作用下離子,1/50s(即0.02s)時(shí)間內(nèi)電壓從0升到最大值后再回到0,再到最低峰值又回到0,0.02s內(nèi)離子被加速兩次,也就是說0.2s內(nèi)發(fā)出兩個(gè)離子小球撞擊到薄膜表面。

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電暈處理時(shí)的電壓波形
(a)50周低頻的電壓波形,按正弦規(guī)律變化
(b)低頻工作時(shí)電流的零值區(qū)域和峰值區(qū)域
(c)晶體管振蕩器輸出電壓波形

若薄膜以速度U在電極下運(yùn)動(dòng),則在薄膜運(yùn)動(dòng)方向小球兩次撞擊薄膜表面,撞出兩個(gè)小坑的間隔為D=0.02υ如下圖所示為塑料薄膜運(yùn)動(dòng)速度υ=20m/min,則小坑間隔為 D=0.02X20/60=0.66mm。

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離子作用在運(yùn)動(dòng)薄膜表面狀態(tài)示意

若輸出頻率為20kHz,則小坑間隔為50Hz時(shí)的1/400,即0.000825mm。顯然高頻輸出時(shí)處理塑料薄膜表面均勻。這就好像用一顆炮彈射向表面,不如將炮彈粉碎成無數(shù)小子 彈射向表面產(chǎn)生的坑均勻。

(3)電極的設(shè)計(jì),放電正、負(fù)極各有不同的設(shè)計(jì)要求負(fù)電極是產(chǎn)生火花放電的位置,溫度很高,因此負(fù)極應(yīng)設(shè)計(jì)為一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的金屬輥,輥的周長(zhǎng)要大,周圍圓柱面積大則散熱效果好。最好用導(dǎo)熱好的鋁輥。平面負(fù)極要散熱面積大、易更換的金屬板。正極的設(shè)計(jì)要根據(jù)被處理材料傳送方式來確定。電極材料有合金鋁刀形電極和鋼絲電極兩種。如下圖。

從原理上放電的效果與電極材料沒有關(guān)系,電極壽命與電極材料有直接關(guān)系。

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放電極設(shè)計(jì)原理示意

電極幾何形狀與被處理材料特性之間存在一定關(guān)系。從物理電學(xué)理論中尖端放電得知,帶電導(dǎo)體放電處的曲率半徑小,即尖端處導(dǎo)體電荷積累多,電場(chǎng)強(qiáng)度大,放電強(qiáng)烈,一般常說尖端放電就是這個(gè)道理。根據(jù)這個(gè)原理如下圖所示,在同樣電位的導(dǎo)體,電極放電部分半徑小處發(fā)出火花能量高,電暈處理效果好。

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放電極形狀與放電效果關(guān)系

表面張力低、極性差的塑料薄膜,如PE、PP膜最好用直徑較小、較尖的電極處理,如上圖(a)所示。直徑小的電極散熱效果差,因此每一根電極電流不宜大,采用多根電極處理,這種電極設(shè)計(jì)處理均勻而且離子速度高、處理效果好,電極結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低;有些塑料薄膜如PET、PVC表面極性較大,只需輕微處理一下,則采用直徑大些的電極,如圖(b)所示,用電極根數(shù)少,這種設(shè)計(jì)放電效果一般,但也可以達(dá)到目的,并且電極壽命長(zhǎng),電極結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)一般;圖(c)所示為圓柱形電極,這種電極的設(shè)計(jì)是為處理板材的,并且材料只需稍微處理一下,就能達(dá)到表面張力要求,這種電極處理后,對(duì)材料表面化學(xué)極化作用明顯,但對(duì)物理粗化的作用很弱,電極結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)較高,印刷用塑料薄膜一般不用這種電極處理。