Подготовка поверхностей изделий

Методы активирования поверхностей изделий принято разделять на две большие группы:

  • • физического активирования (обработка коронным разрядом, ионизирующим излучением, тлеющим разрядом, газовым пламенем и иные методы, создающие развитый микрорельеф поверхности изделия):
  • • химического активирования (обработка травлением и химическая модификация).

Хотя все методы существенно отличаются друг от друга, их воздействие на изделия сводится к трем факторам: окислению поверхности, сшиванию (появлению сетчатой структуры) и образованию развитого микрорельефа.

Поверхность литьевой и выдувной тары из полиолефинов наиболее часто активируют газопламенным способом, применяя факельные горелки. Зона обработки находится в области восстановительного пламени на расстоянии И от факела окислительного пламени (рис. 11.12). Эффективность газопламенной обработки зависит от продолжительности активации т, коэффициента избытка воздуха в газовой смеси (X, расстояния до поверхности изделия h и скорости истечения газа v.

Схема активации изделий из полиолефинов газовым пламенем

Рис. 11.12. Схема активации изделий из полиолефинов газовым пламенем: а — листа или пленки;

б — цилиндрического изделия; в — плоского или овального изделия; 1 — горелка; 2 — лист или пленка; 3 — охлаждаемый валок; 4 — цилиндрическое изделие; 5 — плоское или овальное изделие

На процесс активации влияют также конструктивные параметры горелки: свободное сечение сопла S и диаметр отверстий в сопле d. Зависимость сопротивления отслаиванию краски от поверхности полимера от свободного сечения сопла выражается уравнением пр = /LV06, где Л — константа, зависящая от т, А. а и d.

Рекомендуемые оптимальные параметры активации:

  • • скорость истечения газа v = 2-2,5 м/с;
  • • коэффициент избытка воздуха в газовой смеси а = 1,05—1,1;
  • • температура в зоне активации / = 1050— 1100 °С;
  • • продолжительность обработки т = 0,5— 1 с;
  • • расстояние от факела внутреннего окислительного конуса пламени до обрабатываемой поверхности И = 15—20 мм;
  • • свободное сечение сопла горелки S = 65—85 %;
  • • диаметр отверстий в сопле d = 0,5—1,5 мм.

Поверхность изделий остается активной в течение нескольких недель при температуре —5...+60 °С.

Для активирования поверхности пленочных материалов из полиолефинов наиболее технологичны методы обработки коронным разрядом, газовым пламенем, ионизирующим излучением, а также химическая модификация.

Для промышленного активирования пленки из полиолефинов перед нанесением печати широко применяется обработка коронным разрядом (вид электрического разряда в газе, возникающий между электродами, находящимися под высоким напряжением). За счет большой разницы потенциалов между электродами происходит выделение из воздуха озона и атомарного кислорода. Одновременно заряженные электрические частицы бомбардируют поверхность пленки и образуют активные центры, которые вступают в реакцию с кислородом воздуха, озоном и атомарным кислородом, окисляются и приобретают полярное строение, улучшающее адгезию между изделием и краской. Схема установки для активирования коронным разрядом приведена на рис. 11.13 [21.

Схема активирования пленки из полиолефинов коронным разрядом

Рис. 11.13. Схема активирования пленки из полиолефинов коронным разрядом:

1 — высоковольтная установка; 2,3 — высоковольтный и заземленный провода; 4,5 — высоковольтный и заземленный электроды; 6 — диэлектрическое покрытие; 1 — обрабатываемая пленка

Активирование коронным разрядом проводится на установках с рабочими органами в виде двух электродов, между которыми пропускается активируемая пленка.

Так называемый «горячий» электрод располагается над активируемой поверхностью. К нему подводится высокое напряжение от генератора переменного тока, мощность которого, в зависимости от толщины и ширины пленки, может достигать 20 кВт. «Горячий» электрод состоит из одной или нескольких металлических полос прямоугольного сечения, длина которых обычно на 1,5—2 мм меньше ширины пленки (во избежание электрических пробоев). Если установка предназначается для активирования пленок различной ширины, электрод имеет раздвижную конструкцию.

«Холодный» электрод устанавливается с другой стороны пленки и заземляется. Часто в качестве «холодного» электрода используется барабан или ролик, выполняющий также транспортную функцию: он поддерживает и распрямляет проходящую между электродами пленку.

Оптимальное расстояние между электродами колеблется в пределах 1—2 мм, отклонение в ту или иную сторону снижает эффект активирования. При увеличении зазора понижается сила тока, а при уменьшении — растет вероятность пробоя и снижается количество активного кислорода.

Установки для активирования коронным разрядом могут размещаться непосредственно на печатном оборудовании (перед поступлением пленки на формный цилиндр) или на экструзионной линии, производящей пленку. В первом случае возникает проблема синхронизации скоростей печати и активации. Второй вариант предпочтительнее, так как скорости экструзии гораздо ниже скоростей печати. Кроме того, физико-химические процессы, происходящие при активации поверхности только что полученной пленки, повышают ее адгезию. Свойства, приобретенные полиэтиленовой пленкой после активации, сохраняются практически в полном объеме около месяца.

Нужно помнить, что использование электроразрядных установок требует тщательного соблюдения правил электробезопасности. Установки должны быть оснащены защитными кожухами и откидными щитами, предохраняющими персонал от случайного прикосновения к оголенным токоведущим частям аппаратуры. Предусматривается также сблокированное автоматическое обесточивание аппаратуры при подъеме кожухов и щитов, открывающих доступ к электродам для заправки пленки и иным рабочим узлам, находящимся под напряжением.

Защитный кожух активатора должен быть подключен к вытяжной вентиляции для удаления образующихся при работе вредных газов (озона и окиси азота).

Обработка газовым пламенем также используется для активирования поверхности пленок из полиолефинов. Пленку (рис. 11.14) [2] на короткое время помещают в определенную зону факела горящего газа. Воздействие повышенной температуры и кислорода воздуха приводит к окислению, деструкции и фазовым превращениям на поверхности полимера. Интенсивность процесса зависит от температуры, количества кислорода в газовой смеси и концентрации его в зоне активирования, растущей от светлого ядра горящего факела к его верхней окислительной зоне.

Схема обработки поверхности пленки газовым пламенем

Рис. 11.14. Схема обработки поверхности пленки газовым пламенем:

7 — газопровод; 2 — воздуховод; 3 — краны; 4 — расходомеры; 5 — смесители; б — горелки; 7 — охлаждаемый водой валок; 8 — обрабатываемая пленка

На практике используются два метода активирования поверхности пленок газовым пламенем |7|:

  • • обжиг изделия непосредственно в пламени газовой горелки;
  • • использование только газов, нагретых до высокой температуры.

Во избежание подплавления или возгорания пленка интенсивно охлаждается с тыльной стороны. На схеме (см. рис. 11.14) пленка охлаждается валком 7, через который пропускается проточная охлажденная вода. Если пленка перегревается, процесс проводят циклически, чередуя кратковременный разогрев и охлаждение.

Еще один способ активирования пленок из полиолефинов — метод ионишру- ющего излучении. Однако надо учитывать, что он дает двойной эффект, причем эффект активизации поверхности как бы вторичен, а основной результат — улучшение механических свойств и теплостойкости изделий. Наиболее широко этот метод применяется при переработке полиэтиленовых пленок. В качестве источника ионизирующего излучения чаще всего используются ускорители электронов.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >