Nguyên lý hoạt động Tất cả các hệ thống xử lý corona có hai thành phần Các thành phần đầu tiên là nguồn năng lượng và thành phần thứ hai là các trạm treater Thiết bị gồm có máy biến thế, điện cực, trục lăn silicon và những trục lăn tự do tạo ra sự điện hoa bằng cách tạo ra tính hiệu điện áp cao và tần số cao Cơ cấu làm việc của phương pháp này là dựa trên quá trình oxy hóa tốc độ cao Bề mặt cần xử lý sẽ đi qua khe hở giữa điện cực và trục silicon, nơi tạo ra những trận mưa ion liên tục gọi là Co.
Trang 1Nguyên lý hoạt động:
Tất cả các hệ thống xử lý corona có hai thành phần Các thành phần đầu tiên là nguồn năng lượng và thành phần thứ hai là các trạm treater Thiết bị gồm có máy biến thế, điện cực, trục lăn silicon và những trục lăn tự do tạo ra sự điện hoa bằng cách tạo ra tính hiệu điện áp cao
và tần số cao
Cơ cấu làm việc của phương pháp này là dựa trên quá trình oxy hóa tốc độ cao Bề mặt cần
xử lý sẽ đi qua khe hở giữa điện cực và trục silicon, nơi tạo ra những trận mưa ion liên tục gọi là Corona (điện hoa) Các phân tử oxy được tách ra trở về trạng thái nguyên tử và liên kết với các gốc tự do tạo ra trong môi trường corona, từ đó kích hoạt những phản ứng hoá học trên bề mặt đang cần xử lý Những phản ứng hoá học này làm tăng độ nhạy trong việc kết dính với các phân tử mực, dung môi
Xử lý corona
Một thiết bị xử lý corona điển hình bao gồm một hệ thống điện cực nối với điện thế cao và một lô dẫn hướng màng Khi điện thế tăng vượt quá điện trở của không khí với một khoảng cách 1 – 2 mm, thì sự xả điện liên tục xảy ra Mục đích là để tạo ra nhiều dòng có một không gian đồng nhất và phân bố nhiệt độ đều và không có tia lửa nhiệt Nhờ các chất điện môi trên trục lô mà sự xả điện nhỏ phân bố đều
Các điện cực được bảo vệ trong một hộp tránh bị va chạm Để làm lạnh và lấy ozone ra trong suốt quá trình xả điện, không khí xung quanh thiết bị xả phải được hút ra bằng các quạt hút đi qua hệ thống điện cực Nhờ các bộ lọc mà ozone được lấy ra từ các ống xả khí trước khi đi vào môi trường
Hiện tại thì việc xả điện corona đại diện cho sự xả điện plasma khí quyển Các ảnh hưởng hóa, lý trên bề mặt rất phức tạp Kết quả xử lý dễ dàng thiết lập và kiểm soát theo điều kiện xác định sau đây:
- Hệ thống điện cực chuyên dụng
- Các chất điện môi trên lô,
- Công suất điện cực
Trong đó, tốc độ màng, độ rộng màng và loại vật liệu làm thay đổi công suất phát điện phải được canh chỉnh tự động và kết quả xử lý có thể đạt được
Chức năng của phương pháp corona có thể được cấu trúc như sau:
- Các electron rời khỏi điện cực và được gia tốc dưới điện thế cao đi qua vật liệu màng
- Các electron va chạm với các phân tử khí truyền ánh sáng và phản ứng từng phần với ozon và nitrogen oxide
- Các electron có nhiều năng lượng khi chúng va chạm với polyethylene nên chúng bẻ gãy liên kết giữa các carbon – hydro hoặc các liên kết carbon – carbon
- Phản ứng với khí corona chẳng hạn như không khí chiếm chỗ các vòng tròn tự do, theo hướng oxi hóa là chính
- Các nhóm chức như Hydroxide, ceton, ether, carbon acid và ester thì có cực và là nền tảng cho sự bám dính
Các liên kết phân tử phụ thuộc vào cấu trúc hóa học, vì vậy việc xử lý corona phụ thuộc vào cấu trúc hóa học của polymer đem xử lý Các polymer khác nhau cần cường độ xử lý khác nhau để đạt được năng lượng bề mặt như nhau Một thực tế rõ ràng là màng BOPP thay đổi hình thái sau khi sản xuất Trong vài ngày ở dạng polymer, thì trạng thái hình học của nó sẽ chuyển sang dạng crystal vì thế nên ảnh hưởng đến việc xử lý corona
Trong lớp bề mặt được xử lý, liên kết ngang bị giảm so với ban đầu Các nhóm chức trên mặt
có tính lưu động cao, do đó trong quá trình lưu trữ nhiều polymer bị giảm hiệu quả xử lý corona Các chất phụ gia di cư từ bên trong ra ngoài và phủ toàn bộ bề mặt gây ra các vấn đề như: làm giảm năng lượng bề mặt và là giảm độ bám dính Các ảnh hưởng này cũng có thể hạn chế đến mức tối thiểu nhưng không thể loại bỏ hoàn toàn
Trang 2Trong thực tế, ảnh hưởng của việc xử lý corona phụ thuộc vào độ ẩm tương đối Độ ẩm sẽ khử phân cực, nhưng ảnh hưởng của việc xử lý là nằm trong phạm vi đo được bằng các phương pháp kiểm tra mực Xử lý corona trực tuyến trên máy in có thể tránh được các ảnh hưởng xấu ở trên
Bề mặt vật liệu xử lý chứa năng lượng bề mặt [mN/m] ngụ ý rằng một năng lượng xác định (xử lý corona D[W x phút/m2]) được áp dụng Công thức tính là:
s = f(D)
Trong các trường hợp đặc biệt, như màng polyethylene thì công thức tính năng lượng được xác định như sau:
s = k x D
Trong đó k là hằng số
Lượng xử lý corona D được xác định theo công thức:
s: năng lượng bề mặt [mN/m]
D: lượng xử lý corona [W x phút/m2]
P: công suất phát điện [W]
CB: Khổ rộng xử lý corona [m]
v: tốc độ màng [m/phút]
Ví dụ sau đây sẽ giải thích cho công thức trên:
Một màng dự định in với tốc độ 350 m/phút, khổ rộng 1.600 mm: PET, LDPE, PP
co-polymer và PP homoco-polymer Các màng này đã được xử lý trước trong khi sản xuất, lưu trữ một thời gian Trên máy in chúng phải được xử lý đạt năng lượng bề mặt là 45 mN/m Do thực tế xử lý corona đòi hỏi lượng xử lý phụ thuộc vào các đặc tính bề mặt (xem bảng) Công suất P được tính như sau:
P = D x CB x v
Do vật liệu PP homopolymer khó xử lý nhất với 25 W x phút/m2, nên công suất phải là P =
25 x 1,6 x 350 = 14.000 W Đối với PP co-polymer, LDPE và PET thì công suất tương ứng là 7.000W, 4.200W và 2.800W
Nói chung thiết bị xử lý corona được thiết lập dựa trên vật liệu khó xử lý nhất Đối với các vật liệu xử lý cần ít năng lượng thì công suất sẽ giảm
Lượng xử lý corona có thể được xác định bởi việc lấy mẫu trong phạm vi thí nghiệm với công thức tính đã đề cập ở trên Với các dữ liệu này và các thông số máy in của khách hàng thì công thức tính ở trên cho phép dễ dàng phát triển thiết bị xử lý corona
Ảnh hưởng của lượng xử lý corona phụ thuộc rất lớn vào sự thiết kế các điện cực Các loại
điện cực nhiều thanh (multi-blade) hiệu quả cao sẵn có theo hình 1.