Блок коронарного заряда что это
В условиях резко неоднородных электромагнитных полей, на электродах с высокой кривизной наружных поверхностей, в некоторых ситуациях может начаться коронный разряд — самостоятельный электрический разряд в газе. В качестве острия, подходящей для данного явления формы, может выступать: острие, провод, угол, зубец и т. д.
Главное условие для начала разряда — вблизи острого края электрода должна присутствовать сравнительно более высокая напряженность электрического поля, чем на остальном пути между электродами, создающими разность потенциалов.
Для воздуха в нормальных условиях (при атмосферном давлении), предельное значение электрической напряженности составляет 30кВ/см, при такой напряженности на острие электрода уже появляется слабое свечение, напоминающее по форме корону. Вот почему разряд называется коронным разрядом.
Для такого разряда характерно протекание процессов ионизации только возле коронирующего электрода, при этом второй электрод может выглядеть вполне обычно, то есть без образования короны.
Коронные разряды можно наблюдать иногда и в природных условиях, например на верхушках деревьев, когда этому способствует картина распределения природного электрического поля (перед грозой или в метель).
Процесс формирования коронного разряда протекает следующим образом. Молекула воздуха случайно ионизируется, при этом вылетает электрон.
Электрон испытывает ускорение в электрическом поле возле острия, и достигает достаточной энергии, чтобы как только встретит на своем пути следующую молекулу — ионизировать и ее, и снова вылетает электрон. Число заряженных частиц, движущихся в электрическом поле возле острия, лавинообразно увеличивается.
Если острым коронирующим электродом является отрицательный электрод (катод), в этом случае корона будет называться отрицательной, и лавина электронов ионизации будет двигаться от коронирующего острия — в сторону положительного электрода. Образованию свободных электронов способствует термоэлектронная эмиссия на катоде.
Когда движущаяся от острия лавина электронов достигает той области, где напряженности электрического поля оказывается уже не достаточно для дальнейшей лавинной ионизации, электроны рекомбинируют с нейтральными молекулами воздуха, образуя отрицательные ионы, которые далее становятся носителями тока в наружной от короны области. Отрицательная корона имеет характерное ровное свечение.
В случае, когда источником короны является положительный электрод (анод), движение лавин электронов направлено к острию, а движение ионов — наружу от острия. Вторичные фотопроцессы возле положительно заряженного острия способствуют воспроизведению запускающих лавину электронов.
Вдали от острия, где напряженность электрического поля не достаточна для обеспечения лавинной ионизации, носителями тока остаются положительные ионы, движущиеся в сторону отрицательного электрода. Для положительной короны характерны стримеры, распускающиеся в разные стороны от острия, а при более высоком напряжении стримеры приобретают вид искровых каналов.
На проводах высоковольтных линий электропередач тоже возможна корона, причем здесь это явление приводит к потерям электроэнергии, которая в основном расходуется на движение заряженных частиц и частично на излучение.
Корона на проводах линий возникает в том случае, когда напряженность поля на них превосходит критическую величину.
Корона вызывает появление высших гармоник в кривой тока, которые могут резко усилить мешающее влияние линий электропередач на линии связи, и активной составляющей тока в линии, обусловленной движением и нейтрализацией объемных зарядов.
Если пренебречь падением напряжения в коронирующем слое, то можно принять, что радиус проводов, а следовательно, и емкость линии периодически увеличиваются, причем колебание этих величин происходит с частотой, в 2 раза большей, чем частота сети (период этих изменений заканчивается в течение полупериода рабочей частоты).
Так как на потерю энергии при короне в линии существенное влияние оказывают атмосферные явления, то при расчете потерь необходимо учитывать следующие основные виды погоды: хорошая погода, дождь, изморозь, снег.
Для борьбы с данным явлением, провода ЛЭП расщепляют на несколько штук, в зависимости от напряжения на линии, чтобы уменьшить локальные напряженности вблизи проводов, и предотвратить образование короны в принципе.
Благодаря расщеплению проводов уменьшается напряженность поля вследствие большей поверхности расщепленных проводов по сравнению с поверхностью одиночною провода того же сечения, причем заряд на расщепленных проводах увеличивается в меньшее число раз, чем поверхность проводов.
Меньшие радиусы проводов дают более медленный рост потерь на корону. Наименьшие потери на корону получаются, когда расстояние между проводами в фазе будет 10 — 20 см. Однако из-за опасности зарастания гололедом пучка проводов фазы, что вызовет резкое увеличение давления ветра на линию, расстояние принимают равным 40 — 50 см.
Кроме того на высоковольтных ЛЭП применяют антикоронные кольца, представляющие собой тороиды из проводящего материала, обычно металла, который прикреплен к терминалу или другой аппаратной части высоковольтного оборудования.
Роль коронирующего кольца заключается в распределении градиента электрического поля и понижении его максимальных значений ниже порога короны, таким образом коронный разряд предотвращается полностью, либо разрушительные эффекты разряда хотя бы переносятся от ценного оборудования — на кольцо.
Практическое применение коронный разряд находит в электростатических очистителях газов, а также для обнаружения трещин в изделиях. В копировальной технике — для заряда и разряда фотобарабанов, и для переноса красящего порошка на бумагу. Кроме того, при помощи коронного разряда можно определить давление внутри лампы накаливания (по размеру короны в одинаковых лампах).
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Обработка коронным разрядом
Иногда мы сталкиваемся с ситуациями, когда необходимо напечатать что-либо на самоклеящейся пленке с помощью струйного принтера или на прозрачной плёнке сделать, например, презентацию для школьного проектора. Отпечатав яркими красками наклейку на любимый ноутбук, обнаруживаем, что краска размазалась, как муха на лобовом стекле автомобиля, а любимые визитки, отпечатанные на глянцевой бумаге, испачкали карман белоснежной рубашки. Начинаем грешить на принтер, краску.
Обработка коронным разрядом
Иногда мы сталкиваемся с ситуациями, когда необходимо напечатать что-либо на самоклеящейся пленке с помощью струйного принтера или на прозрачной плёнке сделать, например, презентацию для школьного проектора. Отпечатав яркими красками наклейку на любимый ноутбук, обнаруживаем, что краска размазалась, как муха на лобовом стекле автомобиля, а любимые визитки, отпечатанные на глянцевой бумаге, испачкали карман белоснежной рубашки. Начинаем грешить на принтер, краску.
Стоит разобраться, отчего это происходит, ведь не всегда краска расплывается даже на обычной бумаге. Как добиться качественной печати на поверхности материала?
Оказывается, различные материалы имеют поверхности, пористость которых не позволяет произвести качественную печать. Краска просто не проникает в материал, причем это происходит при печати как на дешёвеньком струйнике Epson, так и на огромных типографских машинах, таких как Soma Flex IMPERIA. Для хорошей адгезии краски необходимо надлежащее смачивание ею поверхности полимера или бумаги, и добиться этого позволяет обработка поверхности материалов коронным разрядом.
Как же повысить проникновение краски в материалы и улучшить качество печати?
Предпечатная обработка электричеством
Одним из методов решения этой проблемы является предпечатная обработка материалов электричеством, так называемым коронным разрядом, или «Огнями святого Эльма». Эксперименты по предпечатной подготовке различных материалов с помощью электрической энергии проводил в XIX веке знаменитый изобретатель в области электротехники Никола Тесла. В середине XX века, с появлением синтетических плёнок и необходимости качественной типографской печати на них, наработки великого учёного позволили поставить коронирование материалов на промышленную основу, и на данный момент обработка полиграфических основ для печати электричеством является одним из важнейших способов повышения качества типографской продукции.
Первой компанией, поставившей коронирование на промышленную основу, стала датская компания Vetaphone. История компании началась более 60 лет назад, когда к молодому инженеру-электрику Вернеру Эйсби обратился известный производитель бумажных пакетов, который решил расширить производство и начать выпуск пластиковых пакетов. Он был шокирован, когда понял, что на пластиковый пакет невозможно нанести изображение. Краски просто не держались на поверхности! Восемь месяцев бесчисленных экспериментов позволили Вернеру доказать свою теорию. Так был изобретен один из самых востребованных методов увеличения адгезии — коронная обработка. В ноябре 1951 г. Вернер Эйсби получил патент на свое изобретение и основал компанию Vetaphone.
Как же происходит процесс коронации?
Обработку коронным разрядом (коронацию) в самой простой форме можно сравнить с конденсатором. Обрабатывающая коронным разрядом установка воздействует на материал электрической энергией, генерированной блоком питания, в виде короны через воздушную прослойку. Поверхность материала приобретает уникальные свойства, образно говоря, становится «шероховатой на молекулярном уровне», что и позволяет улучшить качество печати.
Решить проблему печати на различных материалах помогут вам специалисты высокого класса липецкого предприятия «Электрома» благодаря уникальному оборудованию, профессионализму и достаточному опыту в области предпечатной подготовки.
Что такое коронная обработка?
Как и зачем увеличивать адгезию материалов?
Как правило, пластики имеют химически инертные и непористые поверхности с низким поверхностным натяжением, что затрудняет образование связей с подложками, печатными красками, покрытиями и клеями. Среди различных пластиков самую низкую поверхностную энергию имеют полиэтилен и полипропилен, и именно эти два материала чаще всего подвергаются обработке для улучшения их адгезионных свойств.
Цель коронной обработки поверхности – увеличение адгезии для улучшения ее способности к образованию связей с растворителями, клеями, покрытиями и материалами для экструзионного покрытия. Чтобы поверхность хорошо смачивалась жидкостью, поверхностная энергия пластика должна быть выше поверхностного натяжения жидкости. Поверхностная энергия измеряется в динах на сантиметр. В идеале поверхностная энергия пластика должна быть на 7-10 дин/см выше, чем поверхностное натяжение растворителя или жидкости. Например, печатная краска с поверхностным натяжением 30 дин/см не может в достаточной мере смочить или соединиться с материалом, поверхностная энергия которого меньше 37 или 40 дин/см (см. Рис. 1).
Рис.1 
Согласно традиционному взгляду, предварительно обработанный материал не требует дополнительной встроенной системы обработки при использовании печатной краски на растворителях. Однако, многие полиграфические компании осознали, что включение станции коронной обработки поверхности в технологический процесс имеет несколько преимуществ. Эти компании получают пользу от встроенной в поток обработки поверхности за счет более сильной адгезии и смачивания печатной краской, устранения точечных пробелов в однотонных цветах и переходах цвета и более высокого качества печати в целом. Материалы с более высокой поверхностной энергией могут потребовать повторной обработки поверхности коронным разрядом, чтобы получить необходимую адгезию.
Рис.2 
Изображенный рисунок (Рис.2) был напечатан на основе, обработанной только с верхней стороны.
Увеличить адгезию позволяет один из четырех методов обработки поверхности:
Что такое обработка коронным разрядом?
Система обработки коронным разрядом предназначена для повышения поверхностной энергии полимерных пленок, фольги и бумаги с целью увеличения смачиваемости и адгезии к печатным краскам, покрытиям и клеям. В результате обработанный материал демонстрирует более высокие печатные и адгезионные свойства, а также более высокую прочность ламинирования. Система состоит из двух основных элементов:
Систему обработки коронным разрядом в самой простой форме можно сравнить с конденсатором (Рис. 3):
Рис.3 
Напряжение подается на верхнюю обкладку, в роли которой в случае системы обработки коронным разрядом выступает электрод. Диэлектрическая часть конденсатора в системе обработки коронным разрядом состоит из покрытия валика, воздуха и субстрата. Последний компонент, нижняя обкладка, здесь имеет форму заземленного валика. В системе обработки коронным разрядом нарастающее напряжение ионизирует воздух в воздушной прослойке, создавая коронный разряд, который повышает поверхностное натяжение субстрата, проходящего по заземленному валику.
Однако, поверхностная обработка не ограничивается этими двумя материалами и может использоваться для повышения адгезионных свойств практически всех пластиков, а также ряда других материалов.
Компания «Юман» представляет в России системы короной обработки поверхности Vetaphone Corona-Plus (Дания), которые рассчитана на высокую производительность, большие скорости, продолжительный срок службы, безопасность производства и простоту пользования для персонала, что позволяет увеличить адгезию материала.
Зарядка порошковой краски в поле коронного разряда
Для зарядки порошка в поле коронного разряда между заземленным окрашиваемым изделием и зарядным электродом распылителя создается высоко неоднородное электрическое поле.
Таким образом пространство между изделием и зарядным электродом заряжается большим количеством заряженных молекул воздуха (ионов), в процессе напыления они присоединяются к частицам порошка, заряжая их.
Однако множество ионов остаются в свободном состоянии и не присоединяются к частицам порошка, они следуют по линиям электрического поля и устремляются к окрашиваемому изделию со скоростью во много раз превышающей скорость частиц порошка. (см. Иллюстрацию 5).
В том случае, когда поверхность изделия не является диэлектрической, заряд ионов просто стекает на землю не вредя технологическому процессу.
Но в тот момент, когда порошковое покрытие формируется, способность ионов свободно стекать уменьшается и они начинают формировать кумулятивный заряд на покрытии.
Накопление заряда приводит к «обратной ионизации» электрических разрядов внутри слоя, что приводит к значительному снижению эффективности депозиции частиц порошка и тем самым к ухудшению качества покрытия.
Если же изделие имеет слой диэлектрического покрытия (перекраска или многослойное покрытие), свободные ионы ограничивают возможность нанесения нового слоя за счет того, что заряжают поверхность изделия и тем самым отталкивают подлетающие частицы порошковой краски.
Одна из отличительных особенностей системы коронного разряда — эффект клетки Фарадея: влияние наружного поля коронного разряда на проникновение частиц порошка в труднодоступные участки поверхности окрашиваемого изделия. На иллюстрации №6 можно увидеть, что комбинация объемного заряда и поля коронного разряда создают вместе поле высокой интенсивности в местах краев углублений и выступов. Из-за этого поля происходит интенсивное осаждение частиц порошка в названных участках, что в какой-то момент может препятствовать проникновению порошка внутрь изделий.
Решение проблемы
Формирование излишнего количества свободных ионов являлось традиционной проблемой в процессе коронной зарядки порошковых красок. Однако, в 1994 году специалисты компании «Нордсон» создали технологию «Select Charge»,. которая позволила существенно повысить эффективность процесса и решить проблему прокраски труднодоступных участков изделий имеющих сложную форму.
Новая технология позволила контролировать количество свободных ионов, а также менять силу поля и динамику процесса зарядки, тем самым оптимизируя процесс нанесения покрытий и увеличив эффективность нанесения покрытия на изделия сложной формы. Также эта технология позволила замедлить процесс обратной ионизации, что повысило качество наносимых покрытий.
Новые технологии были воплощены в 1995 году на серии оборудования Sure-Coat (Иллюстрация 7), в которой впервые в индустрии были применены специальные режимы окраски для изделий различной формы, перекраса, работы с металликами.
Те самые режимы окраски, которые за последние 2-3 года были в той или иной степени и с разным успехом имитированы многими производителями систем порошковой окраски от Турции до Швейцарии.
Обработка коронным разрядом
Устройства обработки коронным разрядом для нанесения покрытий
Vetaphone Corona для линий нанесения покрытия
Устройство обработки коронным разрядом для производителей этикеток
Vetaphone для производителей этикеток
Устройство обработки коронным разрядом для конвертинга
Устройство обработки коронным разрядом для конвертинга
Сложность нанесения текстов и графических изображений на пластиковые поверхности общеизвестна. Например, если попробовать написать что-нибудь ручкой на пластиковом пакете, можно увидеть, что чернила не ложатся на поверхность. Причиной является специфическая структура пластика, отличающегося плохой адгезией. Решением проблемы служит обработка коронным разрядом.
Что такое обработка коронным разрядом
Пластик является синтетическим материалом, который состоит из длинных однородных молекулярных цепей, образующих прочный и однородный продукт. Цепи молекул, как правило, стыкуются друг с другом и формируют еще более длинные цепи, оставляя лишь несколько открытых концов цепей, а следовательно, небольшое число точек сцепления с поверхностью. Именно малое количество точек сцепления вызывает низкую адгезию и смачиваемость, что становится проблемой в процессе обработки. Высокочастотный разряд обеспечивает более эффективный и регулируемый способ повышения адгезии и смачиваемости поверхности пластика.
Во время обработки коронным разрядом электроны проникают в поверхность пластика и разрывают длинные цепи молекул, что создает множество открытых концов цепей и свободных валентностей. Озон в электрическом разряде проникает в обрабатываемую поверхность, что в свою очередь формирует новые карбонильные группы с более высокой поверхностной энергией. Результатом является улучшение химического соединения(дин/см) между молекулами пластика и наносимых материалов/жидкостей.
Важно, что данная поверхностная обработка не снижает и не изменяет ни прочность подложки, ни внешний вид материала. Коронная обработка затрагивает только цепи молекул, диаметр которых составляет 0,00001 микрон.
Как избежать проблем с адгезией
Коронная обработка – это подача высокочастотного разряда, увеличивающего адгезию поверхности пластика. Степень адгезии в первую очередь зависит от химической природы жидкости и подложки и определяется соотношением между поверхностной энергией жидкости и подложки. В общем, материал легко подвергается окрашиванию, если его поверхностная энергия, выраженная в дин/см, больше, чем поверхностная энергия жидкости. Если это не так, то возникают проблемы адгезии. На графике ниже показан базовый уровень дин материала и требуемый уровень дин для различных нанесений.
Предварительная обработка в процессе коронирования необходима, чтобы получить достаточную смачиваемость и адгезию на поверхности полимерной пленки или металлической фольги перед печатью, ламинированием или нанесением покрытия. Коронное разрядное устройство используется для оптимизации смачиваемости и адгезии и является как высокоэффективным, так и экономически выгодным, поскольку может быть встроено в производственную линию.
Определение уровня обработки
Эффективность коронной обработки зависит от конкретного используемого материала. Материалы имеют различные характеристики и различные количества примесей и добавок, которые определяют результат обработки коронным разрядом. В отношении материалов, которые могут быть обработаны коронным разрядом, нет никаких ограничений, но требуемая интенсивность обработки, измеряемая в Вт/мин/м2, может варьироваться в широких пределах.
Уровень воздействия коронным разрядом может быть вычислен с помощью следующей формулы:
P = TxSxWxМ,
где P – общая требуемая мощность(Вт),
T – количество поверхностей, подвергаемых обработке(одна/две),
S – скорость технологической линии(м/мин),
W – ширина пленки(м),
M – коэффициент материала(Вт/мин/м2).
Точное значение лучше всего определяется с помощью испытаний образца фактической пленки, которая используется для конкретного нанесения.
Износостойкость
Со временем полученный уровень дин может снижаться, и может понадобиться повторная коронная обработка материала непосредственно перед использованием. Если материал содержит примеси, уровень дин падает быстрее, и более толстые и старые запасы полимерной пленки сложнее обрабатывать, так как антифрикционные добавки могут переместиться на поверхность.
Условия хранения и температура тоже могут влиять на эффективность обработки коронным разрядом. Также чем выше количество антифрикционных добавок, тем быстрее материал подвергается разрушению.
Кроме того, было доказано, что некоторые пленки с очень высоким содержанием антифрикционных добавок, например более 1200 частей на миллион(ppm), могут стать полностью устойчивыми к печати спустя всего 24 ч после обработки и может возникнуть необходимость подвергнуть пленки дальнейшему технологическому процессу сразу же после коронной обработки либо совместить процесс обработки с процессом печати.
С материалом, который не подвергся экструзии, могут возникнуть сложности при его дальнейшей обработке. Поэтому оптимальным вариантом является коронная обработка сразу после экструзии и, если необходимо, восстановительная обработка впоследствии, непосредственно перед нанесением жидкости или других материалов на поверхность.
Несмотря на то что научная сторона обработки коронным разрядом для большинства не столь важна, никто не отрицает ее действенность и выгодность. Рыночная доля компании Vetaphone в данном секторе составляет 80%. В планах компании стоит дальнейшее расширение бизнеса на рынке гибкой упаковки.