電暈處理和電火花處理
電暈處理
電暈處理是利用靜電放電方式對塑料表面進行處理,以改進印刷油墨的附著力,解決聚丙烯或聚乙烯薄膜在印刷時所產生的附著性的問題。
電暈處理能使油墨有更好的可濕性及附著性能??蓾裥詻Q定一種液體在一種固體表面上的展延性。對塑料進行印刷時,塑料表面的可濕性必須比油墨或箔的可濕性高,否則其展延、轉移及附著均會發生困難。水滴在親水性表面就展延成一薄水層,而在親油性表面卻形成小水滴。水滴外表層的切線與固體表面間所形成的接觸角(夾角),即表示該表面潤濕性能的強弱,接觸角越大,潤濕性能越差。
電暈處理被廣泛采用的原因是效果好、能控制及便于掌握。尤其是因為電暈處理設備的效率及作用不斷改進,與高產的加工設備同步并進。電暈處理器由電極、高電位器及走卷導輥組成,當電壓超過1~2mm的空氣間隙的電離電阻時,就會產生連續放電,導輥上的電介質使放電獲得均一的分散。電極裝在罩室內,防止接觸。為了降溫及排除所產生的臭氧,需用排氣風扇把電暈處理器附近的空氣往外吹散。但為了不讓臭氧向外排放,還需讓氣體先通過一個空氣凈化器。
電暈處理能增加塑料附著性能主要是由于它能移除表面上被吸收的原子和分子;促進原子的接觸,增進濕潤;增進表面能,調節極性;創造能起化學反應的原子基或功能團等。
由于不同的化學結構有不同的原子鍵,所以對塑料電暈處理的效果也視塑料的化學結構而異。不同的塑料需要進行不同強度的電暈處理。例如,BOPP薄膜在生產后還會發生結構狀態的變化,在幾天內,聚合物由無定形變化成晶體形,從而影響電暈處理的效果。經過電暈處理后,塑料表面層的交聯結構比其內層的交聯結構減少,因此其表面層的功能團有較高的移動性。所以,在儲存中,不少塑料出現電暈處理效果的衰退,添加劑由內部向表面遷移,這也是使表面能下降,影響附著力的因素,這種負面影響無法完全抑制。
電暈處理的效果與電極的設計有較大關系。多片電極的效果最好,其特點是電暈處理的能力是通過平行成排的電極散發出來的。在熱膨脹的情況下,電極片可以在不改變極片間隙的情況下移動。另外,由于放電的均一性,可避免長持續的放電通道。多片電極比一般金屬電極要高5~10mN/m,處理后的塑料在儲存一個月后,其表面能的衰減情況也比單片電極弱。此外,薄膜表面產生的水分和高固分放射固化油墨也會導致表面能的增加。一般薄膜都采取燃燒處理、電暈處理或增進附著性的涂裝等印前前處理。
電暈處理可以增加表面氧化,促使化學鍵的斷裂而形成更多的氫氧基團、碳基團和過氧化氫鍵,使薄膜表面粗化,降低表面污染。電暈處理時塑料薄膜通常被安置在滾筒之間,讓電壓逐漸增加直至達到電暈處理的目的,并給予雙極性物質處理,通過相距約數厘米的電極與電極表面。
電暈處理隨著時間的減少,其影響因素有:上升的溫度和濕度,此外,還有涂裝后減少表面能及改善滑性的添加劑,因此,電暈處理需避免塊狀的產生及表面能的增加而影響松卷與卷繞。電暈處理一般適用于聚丙烯和低表面能塑料。
電火花處理
電子火焰處理又稱電火花處理,是將高壓(2~100kV)、中頻(2~20kHz)電施加于電極上,在兩電極間形成電暈放電,產生大量的等離子氣體及臭氧,與塑料制品表面作用,從而達到表面預處理的目的。一般將薄膜送進高壓發生器進行表面活性處理。電暈放電時產生的大量等離子氣體及臭氧與塑料制品表面分子直接或間接作用,使其表面分子鏈產生碳基等極性基團,并能粗化其表面,另外還能去除油污、水氣和塵垢。電火花放電處理設備簡單,只采用較普通的電暈處理設備。通過處理,塑料可生成碳基、醚基醇,提高表層分子的極性。
由于電子處理效果不夠穩定,為了保證處理效果,經處理后的塑料應及時進行印刷。如果制品處理后放置時間超過1周,在印刷前還需要重新處理。這種方法在薄膜生產線上較為常用,即通常所說的熱膜處理,它是最常見的一種形式。其特點是處理容易、質量好,但它只適用于即時進行再加工的薄膜處理,處理裝置設置在印刷裝置(或涂布、復合裝置)之前,即薄膜經電暈或電子火焰處理后,要立即進行印刷、涂布和復合等,以得到最佳的潤濕性和附著力。如果薄膜生產后存放時間長,薄膜的處理效果會隨存放時間延長呈指數規律消退,附在薄膜表層的析出物增多,使處理效果變差。消退速度與存放的環境溫度、原料特性、薄膜厚度等多種因素有關。存放的環境溫度高,消退速度快,并且徹底。例如,在20℃以下的環境中存放,聚乙烯薄膜的臨界表面張力為38~42mN/m,一般能保持1個月至半年;如果環境溫度提高到36℃以上,不管薄膜原處理程度有多深,1個月后將退到38mN/m以下。含有添加劑(如滑爽劑、增塑劑、抗靜電劑等)的原料制成的薄膜,消退速度比無添加劑的要快。一般厚的薄膜消退速度比薄的薄膜要快。因此,對不能馬上進行再加工的薄膜要采取適當措施來解決。例如,可選用消退速度慢的原料做薄膜,增加處理程度,將薄膜存放在陰涼的地方,確保再加工的質量等。此外,選用電火花處理形式時,還應注意電火花是否會與所使用的溶劑蒸氣反應,發生著火的可能。
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