电晕放电的能量可通过光辐射、中性分子流和离子流而作用于材料表面,这些能量的作用是材料表面改性的根本原因。在放电电极上施加高频高压电,将电极相邻的薄膜处理面的空气电离放电,从而产生大量自由离子、高能电子、自由基等高能粒子。这些高能粒子的能量一般约为几个到几十个电子伏特,聚合物中常见化学键的键能一般约为几个电子伏特,所以这些气体电离的高能粒子在强电场的作用下快速冲击运行中的薄膜,使薄膜表层分子链的化学键断裂而降解或重新组合,对材料表面产生刻蚀作用,增加表面的粗糙度。同时在紫外线作用下,薄膜表面将发生交联、降解和氧化等化学反应,生成经基、梭基等极性含氧基团。在放电过程中,同时还伴随有臭氧的生成,臭氧是一种强氧化剂,可以使薄膜表面分子部分氧化并生成轻基化合物和过氧化合物等。另外,电晕处理还有除油污、水汽和污垢作用。经过上述的物理和化学改性,达到改善薄膜表面粗糙度、润湿性和附着性的目的。因此,电晕处理技术广泛应用于印刷、粘合、涂层、复合等工序前的表面处理。

薄膜电晕处理设备结构

薄膜电晕处理设备通常包括电晕电源、放电电极架、电晕处理辊、压辊、排臭氧抽风机等。待处理薄膜经过压辊紧贴在电晕处理辊表面,如果薄膜与处理辊表面紧贴程度不好且两者之间存在间隙,那么在薄膜紧贴处理辊面也会有相应的电晕处理效果,在某些只需单面处理的场合是不允许的,在实际应用中需要特别的注意。电晕处理辊作为接地电极,外面一圈橡胶作为介质材料包裹整个接地电极,如下图1所示。长条型的放电电极一般有单刀型、多刀型、圆棒型等多种,为了增大薄膜处理面积和处理功率通常采用多刀型电极。电极的刀口应该平直,不应该有缺口,否则在缺口处的放电强度不均匀,薄膜的处理程度也会不均匀,会出现临界表面张力低的纵向线条。若需要处理薄膜正反两面,则需要两个高压电极分别进行处理。

薄膜电晕处理设备结构示意图

在电晕处理过程中会产生大量的臭氧和氮氧化物等有害气体,高浓度长期接触会引起头疼、恶心、哮喘等症状,因此一般在使用过程中都需要安装排臭氧抽风机,将臭氧和氮氧化物等有害气体及时地抽排出去。

电晕处理辊由电机带动转动,既有利于处理后塑料薄膜进行收卷或直接印刷等流水线操作,又有利于处理辊的散热,尤其在大功率的应用场合,还可以采用水冷等措施来降低电晕处理辊的表面温度,防止因温度过高而影响薄膜表面处理的效果。过高的温度还会加速绝缘介质的老化,导致电晕处理辊使用寿命的降低,绝缘介质的老化也会使得绝缘介质的介电系数发生变化,电晕处理机的处理频率也会随之发生变化,因此在实际烤机过程中一般应对处理辊的温度适时地加以观察。