Коронный разряд

Коронирование – это способ обработки полимерных материалов в плазме низкотемпературного коронного разряда, который применяется для повышения адгезионных свойств внешнего слоя материала. Такая обработка увеличивает шероховатость поверхности и изменяет ее свойства на молекулярном уровне, делая ее более восприимчивой к клеям, краскам и покрытиям.

При производстве предизолированных труб процедуру коронирования проводят на внутренней поверхности полиэтиленовой защитной оболочки незадолго до заливки слоя ППУ. Это улучшает адгезию пенополиуретана к полиэтилену и тем самым снижает риск попадания влаги в теплоизоляционный слой при последующей эксплуатации труб.

Коронный разряд

Основы процесса коронирования

Воздействовать на материалы коронным разрядом предложил в середине 20-го века датский инженер Вернер Эйсби для улучшения адгезии чернил к поверхности при печати на пластмассе. В дальнейшем, благодаря высокой эффективности и простоте, обработку поверхностей коронным разрядом стали применять в различных отраслях промышленности для изделий из полипропилена, винила, фольги, полиэтилена, бумаги, поливинилхлорида, различных металлов и других материалов при их покраске, ламинировании или склеивании.

Суть процесса коронирования заключается в следующем. Как правило, полимерные материалы имеют химически инертную, непористую поверхность, которая плохо смачивается жидкостью. Это затрудняет нанесение красок, клеев и различных покрытий на изделия из пластика. Смачиваемость и адгезия напрямую связаны с поверхностной энергией.

Для увеличения поверхностной энергии и, как следствие, улучшения адгезионных свойств, полимерный материал обрабатывается в плазме низкотемпературного коронного разряда. В электрическом поле, возникающем при разряде, происходит разрушение молекулярных связей в полимерных цепочках на поверхности обрабатываемого материала. В силу специфики взаимодействия плазмы с поверхностью эти процессы затрагивают только очень тонкий поверхностный слой толщиной не более 0,1 мкм.

Таким образом, в объеме полимерного материала свойства остаются неизменными, в то время как поверхность претерпевает значительные изменения. Так, количество свободных молекулярных связей возрастает. При этом увеличивается поверхностное натяжение и поверхность полимера становится гораздо более восприимчивой к дальнейшей обработке.

Почему еще ППУ может отслаиваться от ПЭ оболочки и трубы? Читайте в этой статье.

Получение коронного разряда

Коронирование полиэтиленовой защитной оболочки труб ППУ осуществляется с помощью специальной установки — коронатора. Это устройство включает в себя трансформатор высокого напряжения, генератор высокой частоты, систему электродов и блок управления. Плазма низкотемпературного коронного разряда создается за счет подачи высокого напряжения на систему электродов, расположенных в виде линейной решетки вдоль поверхности трубы. При этом возникает завеса коронной плазмы, равномерно окутывающая внутреннюю поверхность полиэтиленовой трубы.

Важно учитывать тот факт, что эффективность обработки коронным разрядом сильно зависит от химического состава конкретного используемого материала. При этом, действие коронного разряда носит кратковременный характер. Обработанные полимерные поверхности могут потерять свою адгезию уже через 24 часа после обработки. Поэтому при производстве труб ППУ коронирование производят непосредственно перед заливкой слоя пенополиуретана, что обеспечивает его максимальное сцепление с защитной оболочкой.

Коронирование ПЭ оболочки

Возникновение коронного разряда в природных условиях

Коронный разряд можно наблюдать и в повседневной жизни, например, вблизи воздушных линий электропередач (ЛЭП). В связи с необходимостью передачи достаточно большого количества электроэнергии от генерирующих станций к потребителям передача электроэнергии по воздушным ЛЭП осуществляется при очень высоких напряжениях, достигающих сотен тысяч вольт.

Столь высокие напряжения генерируют значительные градиенты электрического потенциала. При этом воздух вокруг проводников ЛЭП ионизируется и возникает коронный разряд. Обнаружить такой разряд можно по шипящему звуку, потрескиванию и визуальному фиолетовому свечению, исходящему от проводников.

Кроме того, возникновение коронного разряда можно обнаружить стоя под линиями электропередач из-за характерного запаха, связанного с выделением озона, а также из-за потерь мощности в ЛЭП и образования радиопомех. В некоторых случаях возникновение коронного разряда может привести к повреждению изоляторов ЛЭП. Поэтому оборудование современных ЛЭП спроектировано таким образом, чтобы свести к минимуму образование коронного разряда.

Читайте также:

— Коронарная обработка;
— Адгезия