Plastics_11_2014

w w w . p l a s t i c s . r u 19 ТЕМА НОМЕРА /ЭКСТРУЗИЯ: НАСТОЯЩЕЕ И БУДУЩЕЕ П Л А С Т И К С № 1 1 ( 1 4 0 ) 2 0 1 4 земленного контрэлектрода (обычно ме- таллического валка с диэлектрическим по- крытием), а также двигателя, управляющего вращением заземленного валка. Коронный разряд формируется в узком воздушном зазо- ре с высокой разностью потенциалов между электродами, через этот зазор протягивается обрабатываемая пленка. Высокое напряжение — только одно из условий для эффективного увеличения по- верхностной энергии пленок. Обработка ко- ронным разрядом осуществляется при высо- ких частотах, причем чем выше частота, тем ниже мощность для достижения заданной степени обработки. Для получения равно- мерного коронного разряда используется вы- сокое напряжение с частотой 25-50 кГц. Ин- тенсивность обработки коронным разрядом варьируется изменением мощности и скоро- сти протяжки обрабатываемой пленки. Обработка пленок коронным разрядом приводит к значительному росту их поверх- ностной энергии, при этом изменяется толь- ко верхний слой макромолекул толщиной не более 0,00001 мкм, без влияния на объем- ные свойства полимера и на внешний вид материала. В полукристаллических материа- лах воздействию подвергаются в основном аморфные области. Когда пленка движется в воздушном про- межутке между электродом высокого напря- жения и изолированным валком в однород- ном поле коронного разряда, свободные электроны, которые всегда присутствуют в воздухе, ускоряются к заземленному элек- троду и ионизируют газ с такой энергией, что отрывают электроны из молекул в воз- душном зазоре, в результате создавая лави- нообразование электронов. При этом в воздушном зазоре после стол- кновения молекул кислорода с ускорен- ными в электрическом поле электронами кислород диссоциирует на атомы, образуя озон — нестабильное соединение с чрезвы- чайно высокой окисляющей способностью. Образовавшийся озон окисляет поверхность пленки, увеличивая адгезию клеев, красок или покрытий. Когда пленка попадает в зону коронного разряда, электроны, образовавшиеся в поле коронного разряда, воздействуют на ее по- верхность с энергией в 2-3 раза большей, чем необходимо для разрыва молекулярных свя- зей на поверхности большинства полимер- ных пленок, при этом образуются различные очень реакционноспособные промежуточ- ные кислородсодержащие функциональные группы. Именно эти карбонильные, карбок- сильные, гидроперекисные и гидроксильные группыэффективно увеличивают химическое взаимодействие с полимерной матрицей: R°+ O 2 R – O 2 ° R – O 2 H – C – OH – C = O – COOH У таких групп сильное химическое срод- ство с полярными красками и клеями, что способствует значительному увеличению поверхностной энергии и, следовательно, повышению адгезии. Окисление — лишь часть сложного ком- плекса физико-химических процессов при активации поверхности субстрата. На поверхности пленки происходит вы- жигание пластификаторов и скользящих агентов, а также микротравление, в резуль- тате чего образуются микропоры, в которые затекают краски или клей, повышая проч- ность соединения. Увеличению поверхностной энергии и общей площади контакта в немалой степе- ни способствует формирование электретов на поверхности пленки, то есть областей на поверхности диэлектрического материала, образующихся в поле коронного разряда и длительно сохраняющих пространственные электрические заряды или поляризацию. Формирование поверхностных электретов повышает адгезионное взаимодействие как между слоями многослойных пленок, так и с другими материалами благодаря дополни- тельному вкладу электретной составляющей в адгезионную прочность. В приповерхностном слое электроизоля- ционного материала образуется простран- ственный заряд, совпадающий по знаку со знаком заряда электрода. Происходит перенос носителей заряда из области электрического разряда в воздуш- ном зазоре на поверхность электроизоля- ционного материала и фиксирование их на энергетических поверхностных ловушках. Через некоторое время эти заряды релакси- руют, электреты со временем «растекаются» и пропадают. Распад электретов несколько снижает поверхностную энергию пленки уже через несколько часов после обработки коронным разрядом. Устройства для обработки Активатор обработки коронным разрядом обязательно входит в ком- плектацию каждой пленочной линии, хотя на всех печатных машинах и на всех ламинаторах обязательно имеются свои, более мощные активаторы (рис. 2). Предпочтительно обрабатывать корон- ным разрядом поверхность полимерной пленки непосредственно на линии во Рисунок 2. Устройство для обработки коронным разрядом рукавных пленок