В промышленном оборудовании для коронной обработки коронные валики играют решающую роль, позволяя получать более тонкие валики и продлевать срок их службы. Валки с эпоксидным покрытием, благодаря высокой диэлектрической прочности и стабильным свойствам поверхности, широко используются в оборудовании для коронной обработки пластиковых пленок, оболочек кабелей, бумаги и композитных материалов.
Когда инженеры выбирают оборудованиекоронные роликиОдним из наиболее важных параметров является: какой диапазон температур могут выдерживать коронные ролики с эпоксидным покрытием?
В данной статье будет проведен систематический анализ температурного диапазона эпоксидных коронных валиков с различных точек зрения, включая свойства материала, структуру тепловых характеристик и рабочие характеристики аппаратов для коронной обработки, а также будет объяснено, почему их температурные ограничения отличаются от ограничений для силиконовых, керамических и других материалов.
Какой стандартный температурный диапазон для коронных валиков с эпоксидным покрытием?
Эпоксидные покрытия обладают хорошей теплоизоляционной прочностью и определенной термостойкостью. В целом:
Диапазон рабочих температур для коронных валиков с эпоксидным покрытием обычно составляет:
80–120 °C (для длительной непрерывной работы)
Он способен выдерживать температуру приблизительно 150 °C в условиях кратковременного пикового воздействия.
Это означает, что эпоксидные коронные валики не считаются высокотемпературными, но они достаточны для большинства процессов коронной обработки.
Почему именно такой температурный диапазон?
Поскольку затвердевшая структура эпоксидной смолы после превышения определенной температуры подвержена следующим процессам:
• Смягчение
• Частичная релаксация молекулярных связей
• Снижение поверхностного натяжения
• Снижен порог электрического пробоя
Таким образом, хотя диэлектрическая прочность коронных валов с эпоксидным покрытием может достигать 500 дюймов на киловатт, их термостойкость не так широка, как у керамики или силикона.
Далее мы проведем дальнейший анализ источника температурного ограничения с точки зрения структуры.
Почему коронные ролики с эпоксидным покрытием не выдерживают высоких температур?
Термостойкость различных типов коронных валиков, используемых в промышленности, значительно различается из-за различий в структуре материалов. Термостойкость эпоксидных коронных валиков ограничивается в первую очередь тремя факторами:
1. Температура стеклования (Тг) эпоксидной смолы ограничивает максимальную рабочую температуру.
Наиболее важным показателем тепловых характеристик эпоксидных материалов является температура стеклования (Тг).
Когда температура приближается к Тг:
• Материал переходит из твердого и хрупкого состояния в мягкое и упругое состояние.
• Прочность на сжатие снижается.
• Твердость поверхности снижается.
• Эффективность теплоизоляции начинает снижаться.
Обычно температура стеклования (Тг) для эпоксидных покрытий промышленного класса составляет от 80°C до 120°C, поэтому коронные валики не подходят для длительной работы при более высоких температурах.
Другими словами:
Рабочая температура коронных валиков всегда должна быть ниже температуры стеклования наносимого покрытия.
2. Эндотермические свойства эпоксидных покрытий приводят к снижению теплоизоляции поверхности.
Эпоксидные материалы проявляют незначительное эндотермическое расширение в нагретой среде, что не только снижает твердость, но и изменяет их диэлектрические свойства.
Повышение температуры может привести к:
• Изменения диэлектрической постоянной
• Увеличение диэлектрических потерь
• Увеличение количества точек потери из-за коронавируса
• Усиленное локализованное электрическое поле
• Повышенный риск поломки
Следовательно, высокие температуры снижают равномерность коронного разряда на поверхности коронного ролика и могут даже повлиять на качество обработки.
3. Тепло, выделяемое электрическим полем во время коронного разряда, может накладываться на внешнюю температуру.
Сама по себе коронная обработка генерирует тепло, и это наложение может привести к тому, что температура поверхности коронного валика окажется выше температуры окружающей среды.
Например:
Температура окружающей среды может составлять 80 °C, но тепло, выделяемое электрическим полем, может повысить температуру поверхности ролика до 100 °C или выше.
Следовательно, даже если температура самого оборудования невысока, коронный валик все равно может приблизиться к своему предельному температурному пределу из-за тепла, выделяемого электрическим полем.
Почему температура коронного разрядника влияет на его диэлектрические свойства?
Основная функция коронного валика заключается в противостоянии высоковольтному электрическому полю, обеспечивая стабильное образование коронной плазмы. Однако температурная стойкость диэлектрического слоя напрямую определяет, сможет ли он стабильно выполнять свою функцию.
Повышение температуры приводит к:
• Снижение напряжения пробоя изоляции
• Снижена способность эпоксидного покрытия к внутренней поляризации
• Неравномерное распределение электрического поля на поверхности
• Нестабильная интенсивность коронного разряда
• Локализованная электролитическая усталость
Следовательно, температура влияет не только на структуру покрытия, но и на общие электрические характеристики коронного валика.
Можно ли повысить максимальную термостойкость коронного валика с эпоксидным покрытием за счет увеличения толщины покрытия?
Увеличение толщины покрытия действительно может повысить напряжение пробоя диэлектрика, но существенно повысить верхний предел термостойкости сложно.
Причины следующие:
• Температура стеклоперехода (Тг) самого эпоксидного материала не изменяется с увеличением толщины.
• Чем толще покрытие, тем больше вероятность возникновения неравномерных внутренних напряжений и термического расширения.
• Слишком толстые слои эпоксидной смолы склонны к растрескиванию поверхности после нагревания.
• Толстые покрытия ускоряют старение при высоких температурах
Следовательно, повышение термостойкости должно начинаться с марки материала, а не с толщины покрытия.
Как термостойкость эпоксидного коронного валика соотносится с термостойкостью силиконового коронного валика?
Силиконовые коронные ролики обладают следующими характеристиками термостойкости:
• Типичный диапазон температурной стойкости: от 150°C до 200°C
• В кратковременных пиковых условиях температура может достигать даже 250–300 °C.
Для сравнения:
• Валики для нанесения эпоксидной коронной разрядки: от 80°C до 120°C (пиковая температура 150°C)
• Силиконовые коронные ролики: от 150°C до 200°C (пиковая температура выше 250°C)
Очевидно, что силиконкоронные роликиобладают значительно более высокой термостойкостью, чем эпоксидные коронные валики.
Таким образом, преимущество эпоксидных коронных валиков заключается в их высокой диэлектрической прочности, а не в их способности работать при высоких температурах.
Изменяется ли твердость коронных валиков с эпоксидным покрытием в зависимости от температуры?
Да, и это очень важно.
Когда температура повышается:
• Твердость покрытия снижается
• Возможно незначительное размягчение поверхности.
• Контактное давление может вызвать локальные вмятины.
• Коэффициент трения может увеличиться или стать нестабильным.
Эти изменения могут привести к:
• Неравномерное лечение коронарного разряда
• Локализованное накопление энергии разряда
• Увеличенная текстура поверхности
• Ускоренный износ покрытия
Следовательно, нормальная рабочая температура эпоксидных коронных валиков всегда должна поддерживаться в пределах безопасного диапазона для данного материала.
Влияет ли рабочая температура коронных валков на срок их службы?
Абсолютно.
Скорость старения эпоксидных покрытий сильно зависит от температуры. При повышении температуры на каждые 10 °C скорость старения может увеличиваться в 1-2 раза, что является очень распространенным явлением в области изоляционных материалов.
Высокие температуры ускоряют:
• Окисление покрытия
• Образование мела на поверхности
• Локализованная электролитическая коррозия
• Ухудшение диэлектрических свойств
• Образование микротрещин
Следовательно, даже если коронные ролики с эпоксидным покрытием могут временно выдерживать более высокие температуры, их не следует эксплуатировать в течение длительного времени в условиях, близких к их верхним пределам.
При какой температуре коронные разряды эпоксидных смол наиболее стабильны?
На основе обширных инженерных исследований и данных о материалах рекомендуемый диапазон стабильности для эпоксидных коронных валиков составляет:
от 60°C до 90°C
В этом температурном диапазоне:
• Твердость покрытия остается стабильной
• Диэлектрическая прочность не снижается
• Внутренний стресс находится в равновесии
• Вероятность размягчения поверхности снижается.
• Коронный разряд является наиболее равномерным
Следовательно, при проектировании коронной системы инженеры-проектировщики должны убедиться, что температурный режим коронного валика находится в пределах этого стабильного диапазона.
Подходят ли коронные ролики с эпоксидным покрытием для нанесения пленок при высоких температурах или для высокотемпературных процессов?
В целом, нет.
Примеры сценариев (теоретические, без анализа конкретных случаев):
• Если температура разматывания пленки превышает 100°C
• Если температура экструзионного оборудования высокая
• Если пленочный материал недостаточно остыл после горячей растяжки
В таких условиях эпоксидные коронные валики склонны к размягчению, ускоренному старению или снижению диэлектрических свойств.
Поэтому в условиях высоких температур обычно выбирают следующие варианты:
• Силиконовый коронный ролик (обладающий повышенной термостойкостью)
• Керамический коронный валик (высокая твердость, чрезвычайно высокая термостойкость)
Ролики для коронного разряда на основе эпоксидной смолы лучше всего подходят для коронных систем с относительно умеренными температурами и высокими требованиями к диэлектрической прочности.