Устройство для обработки поверхности изделий коронным разрядом

 

Изйбретение относится к обработке поверхности изделий коронным разрядом. Оно м.б. использовано в электронно-ионной технологии. Цель изобретения - повышение качества обработки изделий за счет увеличения адгезии поверхности изделий и обеспечения равномерной обработки по их ширине. Для этого устройство для обработки поверхности изделий коронным разрядом снабжено камерой газораспределения, установленной неподвижно в продольной полости активного электрода. На стенке ка-меры выполнены сквозные отверстия с проходным сечением, плавно увеличивающимся от центра камеры к ее торцам. Активный электрод соединен с источником напряжения. Напротив активного электрода размещен заземленный валковый электрод со слоем диэлектрика. Сквозные отверстия расположены диаметрально противоположно щелевому отверстию активного электрода для выпуска газа на поверхность изделия. Площадь сечения сквозных отверстий по меньшей мере равна площади щелевого отверстия. Активный электрод смонтирован с возможностью поворота относительно горизонтальной плоскости. При работе инертный газ подается в камеру, выходит из сквозных отверстий и попадает в щелевое отверстие. При этом между электродами образуется коронный разряд. Равномерное распределение газа спосоОствует равномерному коронному разряду. Это повышает качество обработки и адгезию материала. 2 з.п. флы, 3 ил.V,I ^^Изобретение относится к электронноионной технологии и может быть использовано для обработки поверхности изделий, в частности полимерных материалов, коронным разрядом с целью повышения их адгезионных свойстЬ к красящим, клеящим и другим материалам без существенного изменения физико-механических свойств.Цель изобретения - повышение качества обработки изделий за счет увеличения адгезии поверхности изделий и обеспечения равномерной обработки по их ширине.На фиг. 1 изображено предложенное устройство для обработки поверхности изделий коронным разрядом, продольныйразрез: на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - схема распределения потока газа относительно поверхности изделия.Устройство для обработки поверхности изделий коронным разрядом содержит по меньшей мере один заземленный валковый электрод 1 в виде цилиндра с диэлектрическим слоем 2 покрытия и активный электрод 3, расположенный над заземленным валковым электродом 1 и параллельно ему с образованием межэлектродного зазора Н, причем активный электрод 3 соединен токопроводом 4 с заземленным источником высокого напряжения - генератором 5, а заземляющие линии связи выполнены в ви-S00оСА) СЛ>& ND

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДА РСТВЕ ННЫ Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1691129 (21) 4639619/05 (22) 25.11.88 (46) 30.01.92.Бюл. М 4 (72) А.С. Корушенков (53) 678.055(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1691129, кл. В 29 С 71/04, 198?. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТИ ИЗДЕЛИЙ КОРОННЫМ РА3РЯДОМ . (57) Изобретение относится к обработке поверхности изделий коронным разрядом.

Оно м,б. использовано в электронно- ионной технологии. Цель изобретения — повышение качества обработки изделий за счет увеличения адгезии поверхности изделий и обеспечения равномерной обработки по их ширине. Для этого устройство для обработки поверхности изделий коронным разрядом снабжено камерой газораспределения, установленной неподвижно в продольной полости активного электрода. На стенке као

Изобретение относится к электронноионной технологии и может быть использовано для обработки поверхности изделий, в частности полимерных материалов, коронным разрядом с целью повышения их адгезионных свойств к красящим, клеящим и другим материалам без существенного изменения физико-механических свойств.

Цель изобретения — повышение качества обработки изделий за счет увеличения адгезии поверхности изделий и обеспечения равномерной обработки по их ширине.

На фиг. 1 изображено предложенное устройство для обработки поверхности изде.лий коронным разрядом, продольный

„„5U „„1708635 А2 (5цз В 29 С 71/04, // В 29 7:00 меры выполнены сквозные отверстия с проходным сечением, плавно увеличивающимся от центра камеры к ее торцам. Активный электрод соединен с источником напряжения. Напротив активного электрода размещен заземленный валковый электрод со слоем диэлектрика. Сквозные отверстия расположены диаметрально противоположно щелевому отверстию активного электрода для выпуска газа на поверхность изделия. Площадь сечения сквозных отверстий по меньшей мере равна площади щелевого отверстия. Активный электрод смонтирован с возможностью поворота относительно горизонтальной плоскости. При работе инертный газ подается в камеру, выходит из сквозных отверстий и попадает в

1 щелевае отверстие. При этом между электродами образуется коронный разряд. Равномерное распределение газа способствует равномерному коронному. разряду. Это повышает качество обработки и адгезию материала. 2 з.п. флы, 3 ил. разрез: на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1; íà Q() фиг. 3 — схема распределения потока газа - ©, относительно поверхности изделия, Cd

Устройство для обработки поверхности у изделий коронным разрядом содержит по меньшей мере один заземленный валковый электрод 1 в виде цилиндра с диэлектрическим слоем 2 покрытия и активный электрод

3, расположенный над заземленным валковым электродом 1 и параллельно ему с образованием межэлектродного зазора Н, причем активный электрод 3 соединен токопроводом 4 с заземленным источником высокого напряжения — генератором 5, а заземляЮщие линии связи выполнены в ви1708635 сквозные отверстия 11 с проходным сечени- 15 ем, плавно увеличивающимся от центра ка20

30 электродами 1 и 3, где активный электрод 3 40 соединен с источником 5 высокого напря45

Качество обработки поверхности изделия,55 де проводов 6 и 7, Активный электрод 3 выполнен в виде цилиндра с продольной цилиндрической полостью 8 с щелевым отверстием 9, расположенным по длине его образующей, обращенной к заземленному валковому электроду 1. Продольная цилиндрическая полость 8 активного электрода 3 снабжена газораспределительной камерой

10, установленной неподвижно в продольной полости 8 по центральной оси и образу- ющей равномерный кольцевой зазор с поверхностью продольной полости 8, причем на стенке камеры 10 (которая выполнена плоской или выпуклой) выполнены меры 10 к ее торцам для образования ламинарного потока газа по длине щелевого отверстия 9 продольной полости 8 активного электрода 3 на поверхность изделия. В торцовых стенках активного электрода 3 и камеры 10 активного электрода 3 установлены патрубки 12 и 13 для сообщения с источником 14 инертного газа посредством трубопроводной системы, содержащей гибкие диэлектрические трубопроводы 15, вентили 16 и 17 и расходомеры 18 и 19.

Активный электрод 3 смонтирован с возможностью вертикального перемещения и поворота вокруг горизонтальной оси для изменения угла выхода газа из щелевого отверстия 9 относительно поверхности изделия 20 (механизм поворота на чертеже не показан).

Устройство работает следующим образом.

Изделие 20 (полимерная пленка, лист, бумажное полотно, кожа и др.) проходит в межэлектродном зазоре Н между двумя жения, а второй электрод 1, покрытый слоем

2 диэлектрика, заземлен приводом 7, 8 межэлектродном зазоре Н образуется коронный разряд, и изделие 20 обрабатывается с одной стороны поверхности (если оно плотно прижато к заземленному электроду

1 с диэлектрическим слоем 2 покрытия) или с двухсторон (если оно проходит в межэлектродном зазоре Н между электродами 1 и 3).

Эффективность обработки поверхности изделия 20 зависит в основном от мощности и частоты тока, подаваемого на электрод 3, а также.от скорости движения. изделия 20.

20, лежащего на поверхности заземленного электрода 1 с диэлектрическим слоем 2 покрытия, достигается тем, что электрический разряд по всей ширине обрабатываемой поверхности изделия 20 в межэлектродном за5

10 зоре Н равномерно распределен в виде короны, Проводником электрического тока в межэлектродном зазоре Н является инертный газ, выходящий из щелевого отверстия

9 активного электрода 5. Обработка поверхности иэделия 20 между электродами 1 и 3 в среде инертного газа исключает образование озона, который является сильным окислителем и токсичен, и снижает энергозатраты. Снижение рабочего напряжения снижает тепловыделения в межзлектродном зазоре Н. Отсутствие высоких температур газа исключает деструкцию и растрескивание диэлектрического слоя 2 покрытия заземленного электрода 1, что увеличивает срок службы установки и качество изделия 20.

Инертный гаэ от источника 14 по трубопроводам 15 подают к патрубкам 12 и 13 газораспределительной камеры 10 активного электрода 3.

Из газораспределительной камеры 10 через сквозные отверстия 11, выполненные на стенке камеры 10, обращенной к внутренней стенке продольной полости 8, инертный газ равномерно по длине выходит в продольную полость 8 Цилиндрической формы и далее в щелевое отверстие 9 и межэлектродный зазор, Тонкость регулирования и равномерность подачи и выхода газа по длине щелееого отверстия 9 осуществляется вентилями

16 и 17 по показанию расходомеров 18 и 19 с обеспечением Р1=Рг расходов в патрубках

12 и 13.

Для обеспечения ламинарного потока газа на поверхность иэделия 20 и исключения пульсации газа на выходе из щели 9 инертный газ из газораспределительной камеры 10 в цилиндрическую продольную полость 8 активного электрода 3 через сквозные отверстия 11 подают на стенку по центру для разделения на два равных потока, сходящихся в единый поток газа в щелевом отверстии 9, Процесс обработки поверхности изделия 20 коронным разрядом — непрерывный и проходит в течение длительного времени.

B процессе обработки в сети подачи инерт-, ного газа могут возникнуть колебания давления при подачи его в камеру 10, что сказывается на равномерности обработки поверхности изделия 20 по ширине, т.е. свойства адгезии будут разные. Чтобы исключить влияния незначительных колебаний и падений давления в системе подачи и выхода газа, площадь сечения отверстий 11 для выхода газа на стенке камеры 10 больше или равна площади сечения щелевого от1708635 верстия 9 в активном электроде 3 (l=ors

Ъ Рщели)

Коронный разряд в газовом межэлектродном зазоре Н образуется при подаче высокого напряжения от генератора 5 на 5 активный электрод 3 по токопроводу 4. Равномерное распределение коронного разряда между электродом 3 и электродом 1 с диэлектрическим слоем 2 обеспечивается по ширине иэделия 20 благодаря равномер- 10 ному распределению инертного газа по его длине. Использование инертного газа, имеющего низкую по сравнению с воздухом диэлектрическую проницаемость, снижает энергозатраты. Посредством вертикально- 15 го перемещения активного электрода 3 изменяется величина межэлектродного разряда Н. Практика показала, что в случае обработки поверхности изделия 20 коронным разрядом в зазоре Н на скорости пере- 20 мещения его менее 30 м/мин наиболее благоприятно направление подачи газовой струи против движения изделия 20 с углом наклона с (см. фиг-. 3). В случае обработки поверхности иэделия на скорости переме- 25 щения более 30 м/мин увеличение тепловой нагрузки на проходящее изделие (пленка, кожа и.др.) на узком участке достигается увел иче н и ем угла накл о н а а2 газовой струи, а также уменьшением межэлектрод- 30 ного зазора с углом наклона а1 =90О.

Оптимальный выбор угла Q наклона газовой струи в сторону противодвижения изделия 20 позволяет получить минимальные тепловые гютери газовой струи и обеспечи; 35 вает качественную обработку поверхности, иэделия 20 коронным разрядом в межэлектронном зазоре Н при минимальных энергозатратах. .Выбор вида инертного газа определяет- 40 ся различными технико-экономическими факторами, среди, которых важнейшими являются требования минимального пробойного электрического напряжения, в частности для осушенного и подогретого азо- 45 та равного 600 В/мм, Относительно заземленного электрода 1 с диэлектрическим слоем 2 с целью увеличения интенсивности обработки поверхности изделия 20 могут быть установлены параллельно несколько .активных электродов 3 предложенной конструкции.

Пример, Изотропную заготовку полипропиленовой (ПП) пленки, полученную на экструзионной установке, толщиной 55

1000 мкм вытягивают в продольном направлении со степенью вытяжки 5,5.

Продольно вытянутое полотно толщиной 180 мкм вытягивают в поперечном направлении со степенью вытяжки 9 на установке поперечной ориентации.

Затем двухосно-ориентированную пленку ПП толщиной 20 мкм подают в межэлектродный зазор Н на обработку поверхности коронным разрядом. От источника 14 инертного газа по трубопроводам 15 азот подают к патрубкам 12 и 13 при установившемся давлении 0,8 атм. Если давление газа увеличить свыше 1,5 атм, коронный. разряд разрывается. При подаче высокого напряжения 2000 В на активный электрод 3 от генератора 5 возникает коронный разряд между поверхностью пленки ПП, лежащей на диэлектрическом слое 2 электрода l,. и электродом 3.

Равномерное распределение коронного разряда по межэлектродному зазору Н обеспечивается равномерным и постоянным распределением азота по его длине. В результате обработки пленки ПП на скорости 80 м/мин получают двухосно-ориентированную пленку ПП с активированной поверхностью толщиной 20 мкм. Изменение свободной энергии поверхности пленки оценивают по,степени ее смачивания смесью целовольв-формамид., Величина свободной энергии поверхности пленки ПП, обработанной коронным разрядом, составляла 70-72 мнlн, что характеризует хорошие печатные свойства и повышение адгезии к тем или иным субстратам.

Выполнение стенки камеры 10 газораспределения выпуклой или плоской со сквозными отверстиями 11 ведет к упрощению ее изготовления. Выполнение щелевого отверстия 9 сложной формы, т.е. щелевого отверстия 9, плавно увеличивающегося от центра камеры 10 к ее торцам, очень сложно и трудоемко по сравнению с выполнением сквозных отверстий 11 на стенке камеры 10.

Если на стенке камеры 10 газораспределения выполнить сквозные отверстия 11 равной площади, то по длине стенки камеры

10 поток газа распределяется неравномерно при подаче потока газа с обеих сторон камеры 10 при Р1=Ратм, Как показали испытания, если Роте.=Рщели. то это условие обеспечивает по длине равномерное распределение потока газа в щелевом отверстии 9 активного электрода 3 и равномерное распределение электрического разряда, что обеспечивает качество обработки поверхности изделия 20 (при условии, если газораспределительная камера 10 установлена по центру).

С увеличением скорости подачи изделия 20 в межэлектродный зазор для обработки поверхности изделия 20 коронным разрядом (более 80. м/мин) наблюдается

1708635 унос потока rasa в сторону движения изделия 20, что снижает качество обработки поверхности изделия коронным разрядом. готв

llpN Ротв щели ИЛИ ) 1 . ПОТОК

Ещели газа динамически устойчивый (без пульсаций, в межэлектродном зазоре по ширине изделия 20, равномерный электрический разряд, что обеспечивает качественную об. работку. поверхности изделия 20.

Механизмом поворота (не показан) изменяют угол выхода потока газа из щелевого отверстия 9 активного электрода 3 относительно горизонтальной поверхности изделия для тонкой регулировки качества активации поверхности изделия 20.

В зависимости от необходимой интенсивности теплопереноса от газовой струи на поверхность изделия расстояния между сквозными отверстиями 14 или диаметры . последних выбраны различными по длине камеры.

Применение предлагаемого устройства для обработки различных плоских изделий коронным разрядом позволяет повысить «ачество обработки поверхности изделия (адгезинф на 5-10 .

Применение изобретения позволяет расширить эксплуатационные возможности устройства;

Формула изобретения

1, Устройство для обработки поверхности изделий коронным разрядом по авт. св..

М 1691129, о т л и. ч а ю щ е е с я тем, что, 5 =c целью повышения качества обработки изделий за счет увеличения адгезии поверхности иэделий и обеспечения равномерной обработки по их ширине, оно снабжено ка-. мерой газораспределения, установленной

10 неподвижно по центральной оси в продольной полости активного электрода с образованием равномерного кольцевого зазора с поверхностью продольной полости, причем в стенке камеры газораспределения, парал15 лельно щелевому отверстию, диаметрально противоположно щелевому отверстию и в одной вертикальной плоскости с ним выполнены сквозные отверстия для выхода газа из камеры в продольную полость с проходным

20 сечением, плавно увеличивающимся от центра камеры к ее торцам.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что суммарная площадь сечений проходных отверстий по меньшей мере рав25 на площади сечения щелевого отверстия.

3. Устройство по пп. 1 и 2, о т л и ч а ющ е е с я тем, что активный электрод смонтирован с возможностью поворота относительно горизонтальной оси, 30

1708635

1708635 ур I

Составитель Л.Кольцова ©

Редактор Л.Веселовская Техред М,Моргентал Корректор 3.Лойчакова

Заказ 395 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул.Гагарина, 101