电源技术中的基于串联谐振模式的塑料薄膜电晕处理负载特性电源技术中的基于串联谐振模式的塑料薄膜电晕处理负载特性
分析分析
1 引言 塑料薄膜的电晕处理技术广泛应用于包装及印刷工业中。为了增强塑料薄膜表面粘附力,必须进行
表面电晕处理。电晕处理是一种电击处理,目的是为了改变许多承印物的表面能量,使之易于同印刷油墨、涂
布材料及胶粘剂相粘结。其技术是应用高压(高频交流电压高达5000-15000V/m2)放电技术使放电极间的空
气电离成电晕放电,聚合物等被处理对象经过放电空间接受放电时,其表面即产生极性基团(分子中的电子分
布不产生显着电偶极矩的有机部分。这种基团对低极性有机溶剂呈现亲和性,并决定了分子的亲油特性。介电
性是指高聚物在电场作用下,表现出对静电能的储存和损耗的性质。通常用介电常数和介电损耗来表示。 根据
高聚
1 引言引言
塑料薄膜的电晕处理技术广泛应用于包装及印刷工业中。为了增强塑料薄膜表面粘附力,必须进行表面电晕处理。电晕处
理是一种电击处理,目的是为了改变许多承印物的表面能量,使之易于同印刷油墨、涂布材料及胶粘剂相粘结。其技术是应用
高压(高频交流电压高达5000-15000V/m2)放电技术使放电极间的空气电离成电晕放电,聚合物等被处理对象经过放电空
间接受放电时,其表面即产生极性基团(分子中的电子分布不产生显着电偶极矩的有机部分。这种基团对低极性有机溶剂呈现
亲和性,并决定了分子的亲油特性。介电性是指高聚物在电场作用下,表现出对静电能的储存和损耗的性质。通常用介电常数
和介电损耗来表示。 根据高聚物中各种基团的有效偶极距μ,可以把高聚物按极性的大小分成四类:非极性(μ=0);弱极性
(μ≤0.5);极性(μ>0.5); 强极性(μ>0.7) ),同时强烈的离子冲击使被处理表面粗化,从而增强油墨及胶水在被处理
材料表面的渗透力和粘合力。
电晕负载类似于臭氧发生器。顾名思义,臭氧发生器是用于制取臭氧的设备装置,采用空气或氧气为原料利用高频高压放
电产生臭氧。属于介质阻挡放电。一般电晕处理装置都是利用串联谐振技术,逆变器经升压变压器输出5~8kV频率为20kHz
左右高压方波,经负载与升压变压器漏感谐振到工艺要求的电压(10~20kV)。虽然薄膜电晕处理应用很广泛,但国内生产
厂家很少,对于负载的等效电路及伏安特性研究较少,本文在此对其仅作实验和仿真分析。
2 电晕负载特性分析及其等效电路电晕负载特性分析及其等效电路
2.1 电晕放电特性电晕放电特性
电晕放电是一种介质阻挡放电(介质阻挡放电(Dielectric Barrier Discharge,DBD)是有绝缘介质插入放电空间的一种非
平衡态气体放电又称介质阻挡电晕放电或无声放电),介质一般为耐热性能好的胶皮或陶瓷。图1是电晕处理装置介质阻挡放
电示意图。
图1 介质阻挡放电示意图
介质只覆盖在单个电极上,厚度为L
d
,放电气隙为Lg,当作用在电极上电压为Vs时,设介质密度是均匀的,而在介质和放
电气隙间电场强度E
d
和Eg是不同的。
E
d
/Eg=εg/ε
d
于是
Vs=L
d
E
d
+LgEg
因此介质和气隙上的电场强度为
E
d
= ,E
g
=
式中:ε
g
、ε
d
分别为放电气隙及介质的介电常数。
由于电极间介质层的存在,介质阻挡放电的工作电压必须是交变的。因为交变电压的频率存在差异,所以放电的特性有所
不同。通常可以分成低频介质阻挡放电和高频介质阻挡放电。前者的频率范围为50Hz到10kHz,后者的频率为100kHz以上。
这两种介质阻挡放电的等效电路如图2所示。