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高密度聚乙烯管内壁电晕处理技术要点

2020-01-10 13:15:14

 1   电晕处理机理与优点


 


①机理         高密度聚乙烯外护管


 


在高压电场的作用下,将待处理表面附近的空气进行电离,产生各种等离子。等离子在高压电场的作用下高速冲击塑料制品的表面,使其形成蚀刻效果。从化学角度出发,电离产生的等离子能量接近塑料分子化学键能,能够诱发塑料表面分子化学键断裂而降解,使得塑料表面的分子进行重新排列,粗糙度大。空气电离还会产生大量的臭氧,使得塑料制品表面碳分子氧化,从而提高表面湿润性和附着性,强化表面张力。 

②优点



可用于聚乙烯、聚丙烯等塑料制品的化处理,适用材料范围广;处理速度快,可直接在生产线上进行加工处理;操作简单,容易控制;电晕处理仅涉及塑料制品的表面,不影响整体性能;基本污染物排放,绿色环保。实践证明,HDPE管在挤出后,内表面张力一般为300μN/cm,经电晕处理后,内表面张力能够达到500 μN/cm以上[2]。


 



电晕处理程度由输出电压、放电频率表征,关系着电晕处理效果,需要严格把控。若处理程度不足,HDPE管内壁与聚氨酯保温材料的粘结性能不理想。相反,处理程度过度,易造成HDPE管的破坏,主要表现为HDPE管内表面老化,附着性下降,表面分子交联过多,与聚氨酯保温材料粘接能力变差。


 


因此,在实际处理中应严格控制处理程度,在满足加工需要以及质量标准的前提下,控制电晕装置的输出电压、放电频率。


 


①输出电压


 


电晕装置输出电压应与HDPE管的壁厚匹配,一般而言管壁越厚,需要的输出电压越高。HDPE管壁厚一定时,很大输出电压,会收到较好的电晕处理效果,但并不成严格的正相关性。而且,当输出电压升至一定值时,处理效果将不会发生变化。通常用于HDPE管电晕处理的输出电压为5~10 kV,应注意的是,输出电压的稳定也是影响电晕处理效果的重要因素。 


高密度聚乙烯外护管


②放电频率


 


在极化处理中采用高频交流电,电离出来的等离子由于质量较轻,很容易抵达HDPE管内壁产生轰击作用。但放电频率不宜过高,若放电频率过高,电离出来的等离子将在内外电极间来回振动,不能到达HDPE管内壁对其进行轰击,反而削弱了电晕效果[3]。



常用规格HDPE管的放电频率设定为:D1370×17规格HDPE管放电频率设定为24 kHz,D760×12规格HDPE管放电频率设定为21 kHz,D420×7规格HDPE管放电频率设定为16 kHz。

 

电极间隙(即处理间隙)指内外电极间的空间距离。若电极间隙过大,为实现相同的处理程度,处理时间将延长,且当HDPE管挤出速率以及电晕装置输出电压、放电频率一定的前提下,电晕处理效果易被削弱。电极间隙过小,待处理表面受到的轰击作用相应加大,易出现处理程度过度以及处理不均匀的情况。实践证明,将HDPE管内外表面与相对应的内外电极之间的距离控制在1~2 mm时,电晕效果佳。


①方法1


用达因测试笔(达因测试笔测试能力应与HDPE管内壁所要达到的表面张力匹配)在HDPE管内壁划线,若2 s内笔迹没有明显收缩现象,表明表面张力已达到或超过要求。


②方法2



根据GB/T 14216—2008《塑料膜和片润湿张力的测定》,采用试验混合溶液(根据HDPE管内表面所要达到的表面张力,配置相应的试验混合溶液)对电晕处理后的HDPE管内壁表面张力进行测定。用棉球棒蘸取试验混合溶液涂在待测HDPE管内壁,涂布面积应大于6 cm2,若待测位置的试验混合溶液薄膜持续时间超过2 s,表明电晕质量达到要求。


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