Az ipari koronakezelő berendezésekben a koronahengerek kulcsfontosságúak a vékonyabb koronahengerek eléréséhez és élettartamuk meghosszabbításához. Az epoxigyantás bevonatú koronahengerek nagy átütési szilárdságuknak és stabil felületi tulajdonságaiknak köszönhetően széles körben használatosak műanyag fóliák, kábelköpenyek, papír és kompozit anyagok koronakezelő berendezéseiben.
Amikor a berendezésmérnökök választanakkoronahengerek, az egyik legfontosabb paraméter a következő: Milyen hőmérsékleti tartományt bírnak ki az epoxigyantás bevonatú koronahengerek?
Ez a cikk szisztematikusan elemzi az epoxi koronahengerek hőmérsékleti tartományát több szempontból, beleértve az anyagtulajdonságokat, a hővezető szerkezetet és a koronakezelő gépek működési jellemzőit, elmagyarázva, hogy miért térnek el a hőmérsékleti korlátai a szilikon, kerámia és más anyagokétól.
Mi az epoxigyantával bevont koronahengerek standard hőmérsékleti tartománya?
Az epoxi bevonóanyagok jó szigetelőszilárdsággal és bizonyos fokú hőstabilitással rendelkeznek. Általánosságban elmondható:
Az epoxigyantás bevonatú koronahengerek alkalmazható hőmérsékleti tartománya jellemzően a következő:
80°C és 120°C között (hosszú távú folyamatos üzem esetén)
Rövid távú csúcshőmérséklet mellett körülbelül 150°C-ot is képes ellenállni.
Ez azt jelenti, hogy az epoxi koronahengerek nem tekinthetők magas hőmérsékletű hengereknek, de a legtöbb koronakezelési folyamathoz elegendőek.
Miért ez a hőmérsékleti tartomány?
Mivel az epoxigyanta kikeményedett szerkezete egy bizonyos hőmérséklet túllépése után a következőkre hajlamos:
• Lágyítás
• Molekuláris kötések részleges relaxációja
• Csökkent felületi feszültség
• Alacsonyabb elektromos meghibásodási küszöbérték
Ezért, bár az epoxigyantával bevont koronahengerek dielektromos szilárdsága elérheti a 500 hüvelyk/kilowatt értéket, hőmérséklet-tűrése nem olyan széles, mint a kerámiáké vagy a szilikoné.
Ezután szerkezeti szempontból elemezzük a hőmérséklet-korlátozás forrását.
Miért nem bírják az epoxigyantás bevonatú koronahengerek a magasabb hőmérsékletet?
Az iparban használt különböző típusú koronahengerek hőmérséklet-állósága jelentősen eltér, ami az anyagok belső szerkezetének különbségeiből adódik. Az epoxi koronahengerek hőmérséklet-állóságát elsősorban három tényező korlátozza:
1. Az epoxigyanta üvegesedési hőmérséklete (Tg) korlátozza a maximális üzemi hőmérsékletet.
Az epoxigyanták legfontosabb hőteljesítmény-mutatója az üvegesedési hőmérséklet (Tg).
Amikor a hőmérséklet eléri a Tg-t:
• Az anyag egy "hkemény és törékenyddddhh állapotból egy "puha és rugalmas" állapotba megy át.
• A nyomószilárdság csökken.
• A felületi keménység csökken.
• A szigetelési teljesítmény csökkenni kezd.
Az ipari minőségű epoxi bevonatok szokásos Tg-tartománya jellemzően 80°C és 120°C között van, ezért a koronahengerek nem alkalmasak hosszabb távú működésre magasabb hőmérsékleten.
Más szóval:
A koronahengerek üzemi hőmérsékletének mindig a bevonóanyag üvegesedési hőmérséklete alatt kell lennie.
2. Az epoxi bevonatok endoterm tulajdonságai a felületi szigetelés csökkenéséhez vezetnek.
Az epoxigyantás anyagok enyhe endotermikus tágulást mutatnak melegített környezetben, ami nemcsak a keménységet csökkenti, hanem megváltoztatja dielektromos tulajdonságaikat is.
A megnövekedett hőmérséklet a következőket okozhatja:
• A dielektromos állandó változásai
• Megnövekedett dielektromos veszteség
• Megnövekedett számú koronaveszteségi pont
• Megerősített lokalizált elektromos tér
• Megnövekedett meghibásodási kockázat
Ezért a magas hőmérséklet csökkenti a koronakisülés egyenletességét a koronahenger felületén, sőt akár a feldolgozás minőségét is befolyásolhatja.
3. A koronakisüléses kezelés során az elektromos tér által termelt hő szuperponálható a külső hőmérsékletre.
Maga a koronakezelés hőt termel, és ez a szuperpozíció a koronahenger felületi hőmérsékletének a környezeti hőmérsékletnél magasabbra emelkedését okozhatja.
Például:
A környezeti hőmérséklet 80°C lehet, de az elektromos mező által termelt hő a görgő felületének hőmérsékletét 100°C-ra vagy magasabbra emelheti.
Ezért, még ha maga a berendezés hőmérséklete nem is magas, a koronahenger az elektromos mező által termelt hő miatt akkor is megközelítheti a hőmérsékleti határértékét.
Miért befolyásolja a koronahenger hőmérséklete a dielektromos tulajdonságait?
A koronahenger fő funkciója, hogy ellenálljon a nagyfeszültségű elektromos térnek, biztosítva a koronaplazma stabil keletkezését. A dielektromos réteg hőmérséklet-ellenállása azonban közvetlenül meghatározza, hogy stabilan képes-e ellátni funkcióját.
A megnövekedett hőmérséklet a következőkhöz vezet:
• Csökkentett szigetelésátütési feszültség
• Az epoxi bevonat csökkent belső polarizációs képessége
• Egyenetlen felületi elektromos mező eloszlás
• Instabil koronaintenzitás
• Lokalizált elektrolitikus fáradás
Ezért a hőmérséklet nemcsak a bevonat szerkezetét, hanem a koronahenger általános elektromos teljesítményét is befolyásolja.
Növelhető-e az epoxigyantával bevont koronahenger maximális hőmérséklet-tűrése a bevonat sűrítésével?
A bevonat vastagítása valóban növelheti a dielektromos átütési feszültséget, de a hőmérséklet-tűrés felső határát nehéz jelentősen megnövelni.
Az okok a következők:
• Az epoxi anyag üvegesedési hőmérséklete (Tg) nem változik a vastagsággal
• Minél vastagabb a bevonat, annál hajlamosabb az egyenetlen belső feszültségre és hőtágulásra
• A túl vastag epoxi rétegek hajlamosak a felületi repedésekre melegítés után
• A vastag bevonatok felgyorsítják az öregedést magas hőmérsékleten
Ezért a hőmérséklet-állóság javítását az anyagminőséggel kell kezdeni, nem a bevonat vastagságával.
Hogyan viszonyul egy epoxi koronahenger hőmérséklet-állósága egy szilikon koronahengeréhez?
A szilikon koronahengerek a következő hőmérséklet-ellenállási jellemzőkkel rendelkeznek:
• Tipikus hőmérséklet-tűrési tartomány: 150°C és 200°C között
• Rövid távú csúcshőmérséklet esetén akár 250°C és 300°C között is felmelegedhet
Összehasonlításképpen:
• Epoxi koronahengerek: 80°C és 120°C között (csúcshőmérséklet 150°C)
• Szilikon koronahengerek: 150°C és 200°C között (csúcshőmérséklet 250°C felett)
Nyilvánvaló, hogy a szilikonkoronahengerekJelentősen nagyobb hőmérséklet-állósággal rendelkeznek, mint az epoxi koronahengerek.
Ezért az epoxi koronahengerek előnye a nagy átütési szilárdságukban rejlik, nem pedig a magas hőmérsékleti teljesítményükben.
Változik-e az epoxigyantával bevont koronahengerek keménysége a hőmérséklettel?
Igen, és jelentősen.
Amikor a hőmérséklet emelkedik:
• A bevonat keménysége csökken
• Enyhe lágyulás előfordulhat a felületen
• Az érintkezési nyomás helyi bemélyedést okozhat
• A súrlódási együttható megnőhet vagy instabillá válhat
Ezek a változások a következőkhöz vezethetnek:
• Egyenetlen koronavírus-kezelés
• A kisülési energia lokalizált felhalmozódása
• Nagyított felületi textúra
• Gyorsított bevonatkopás
Ezért az epoxi koronahengerek normál üzemi hőmérsékletét mindig az anyag biztonságos tartományán belül kell tartani.
A koronahengerek üzemi hőmérséklete befolyásolja az élettartamukat?
Teljesen.
Az epoxi bevonatok öregedési sebessége nagymértékben hőmérsékletfüggő. Minden 10°C-os hőmérséklet-emelkedés 1-2-szeresére növelheti az öregedési sebességet, ami nagyon gyakori jelenség a szigetelőanyagok területén.
A magas hőmérséklet felgyorsítja:
• Bevonat oxidációja
• Felületi krétásodás
• Lokalizált elektrolitikus korrózió
• Dielektromos tulajdonságok romlása
• Mikrorepedések képződése
Ezért, még ha az epoxigyantával bevont koronahengerek átmenetileg ellenállnak is a magasabb hőmérsékleteknek, azokat nem szabad hosszabb ideig üzemeltetni a felső határértékeikhez közeli környezetben.
Milyen hőmérsékleten a legstabilabbak az epoxi koronahengerek?
Kiterjedt mérnöki alkalmazások és anyagadatok alapján az epoxi koronahengerek ajánlott stabilitási tartománya a következő:
60°C és 90°C között
Ezen a hőmérsékleti tartományon belül:
• A bevonat keménysége stabil marad
• A dielektromos szilárdság nem csökken
• A belső feszültség egyensúlyban van
• A felület lágyulása kisebb valószínűséggel fordul elő
• A koronakisülés a legegyenletesebb
Ezért a berendezésmérnököknek biztosítaniuk kell, hogy a koronahenger hőmérsékleti környezete ezen a stabil tartományon belül legyen egy koronarendszer tervezésekor.
Alkalmasak-e az epoxigyantás koronahengerek magas hőmérsékletű filmekhez vagy magas hőmérsékletű folyamatokhoz?
Általánosságban elmondható, hogy nem.
Forgatókönyvpéldák (elméleti, esettanulmányok nélkül):
• Ha a fólia letekercselési hőmérséklete meghaladja a 100°C-ot
• Ha az extrudáló berendezés hőmérséklete magas
• Ha a fóliaanyag a melegnyújtás után nem hűlt le kellőképpen
Ilyen körülmények között az epoxi koronahengerek hajlamosak a lágyulásra, a gyorsuló öregedésre vagy a dielektromos tulajdonságok csökkenésére.
Ezért magas hőmérsékletű üzemi körülmények között jellemzően a következőket választják:
• Szilikon koronahenger (magasabb hőmérséklet-állóság)
• Kerámia koronahenger (nagy keménység, rendkívül magas hőmérséklet-állóság)
Az epoxi koronahengerek leginkább a viszonylag mérsékelt hőmérsékletű és magas dielektromos szilárdsági követelményekkel rendelkező koronarendszerekhez alkalmasak.