在110kV以上的变电所和线路上,时常能听到"咝咝"的放电声和淡蓝色的光环,这就是电晕现象。现在利用电晕的原理,人们制造了电晕机,用它来进行包装行业在塑料印刷、吹膜、复合、涂覆、真空镀铝等生产工艺之前必须进行的一道电子处理流程。
电晕处理是一种电击处理,它使承印物的表面具有更高的附着性。其原理是利用高频率高电压在被处理的塑料表面电晕放电,而产生低温等离子体,使塑料表面产生游离基反应.表面变粗糙并增加其对极性溶剂的润湿性-这些离子体由电击和渗透进入被印体的表面破坏其分子结构,进而将被处理的表面分子氧化和极化,离子电击侵蚀表面,以致增加承印物表面的附着能力。
电晕处理对塑料表面所产生的物理及化学影响是复杂的。
由于不同的化学结构有不同的原子键,所以对塑料电晕处理的效果也视塑料的化学结构而异。不同的塑料需要进行不同强度的电晕处理。实践证明:BOPP薄膜在生产后还会发生结构状态的变化,在几天内,聚合物由无定形变化成晶体形,从而影响电晕处理的效果。
经过电晕处理后,塑料表面层的交联结构比其内层的交联结构减少,因此其表面层的功能团有较高的移动性。所以,在储存中,不少塑料出现电晕处理效果的衰退,添加剂由内部向表面迁移,也是使表面能下降,影响附着力的因素,这种负面影响无法完全抑制。
实际上相对湿度也会影响电晕处理的效果,湿度是去极化剂,但一般来说由于影响并不严重,往往在测试误差范围之内,被忽略不计。如果采用连机电晕处理,则更可不必考虑。
许多人认为,电晕处理使承印物表面变得粗糙,从而易于吸附印刷油墨及胶粘剂,但是这种看法却被利用扫描电子显微镜得出的观察结果所否定。目前流行的理论认为,电晕处理使承印物表面分子结构重新排列,产生更多的极性部位,有利于附着外物。
对薄膜电晕处理的应用要点及检测方法
对薄膜电晕处理的应用要点及检测方法
大多数塑料薄膜(如聚烯烃薄膜)属非极性聚合物,表面张力较低,一般在29—30mN/m,从理论上讲,若某物体的表面张力低于33mN/m,目前已知的油墨与粘合剂都无法在上面附着牢固,因此要对其表面进行电晕法处理。其处理原理是在处理设备上施加高频、高压电,使其产生高频、高压放电,产生细小密集的紫蓝色火花。空气电离后产生的各种离子在强电场的作用下,加速并冲击处理装置内的塑料薄膜。这些等离子粒子能量一般在几电子伏特到几十电子伏特,与塑料分子的化学键能相近,因而能诱发塑料表面分子的化学键断裂而降解,增加表面粗糙度和表面积。放电时还会产生大量的臭氧,臭氧是一种强氧化剂,能使塑料分子氧化,产生羰基与过氧化物等极性较强的基团,从而提高了其表面能。
电晕处理的优点如下:处理材料的范围广,可用于聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯氟类塑料,以及各种相应的共聚物;处理时间短,速度快,可在生产线上进行处理;操作简单,易于控制;电晕处理只涉及塑料表面极浅的范围,一般只有纳米数量级,基本不影响塑料的机械性能;无废液排放,基本不污染环境。
电晕处理广泛用于薄膜印刷、涂布和复合前的表面处理,以及厚度小于0.6mm片材的表面处理。薄膜的处理程度直接影响后加工的质量,必须严格加以控制。若处理程度不够,薄膜的表面润湿性没有明显改善,会出现油墨的附着力差等问题。反之,若处理程度过头,会出现薄膜表层老化,光泽变差,表面分子交联过多,热封性变差,薄膜易粘连(特别是在夏季高温天),出现分切困难,使用时难以分开等毛病。总之,在满足后加工要求前提下,应防止处理过度。实际操作上常用临界表面张力测试法来进行检测。不同的薄膜印刷、复合所需的临界张力。
处理效果会随时间延长呈指数规律消退,消退速度与存放环境温度、原料牌号与薄膜厚度等因素有关。存放环境温度越高,消退速度越快,并且越彻底。例如在20℃以下环境温度中存放,聚乙烯薄膜的临界表面弓长力在38—42mN/m,—般能保持一个月,甚至半年;如果环境温度提高到36℃以上,不管原薄膜处理程度有多深,一个月后,将会退到38mN/m以下。处理完后,最好在一个月内用完,否则,印刷或复合效果会明显下降。
处理效果的检测方法
临界表面张力法检测。将乙二醇乙醚(表面张力30mN/m)和甲酰胺(表面张力57mN/m)混合,就可得到表面张力30—57mN/m的一系列测试液。预先估计出薄膜的表面张力值,然后在其表面涂布相同张力值的测试液,每次的涂布面积约为40X土5mm2,涂布要在0.5S内完成。如果涂布的液膜保持Zs以上不破裂时,再用表面张力高的测试液测试;如果液膜在2s内破裂成许多小液滴,则改用表面张力较小的测试液测试。若测试的临界表面张力小于36mN/m,说明处理质量不好,需重新处理。
胶带粘揭法。用胶粘带粘贴在印刷过的薄膜上,用手指将其压平,使之与薄膜紧密贴合,将薄膜慢慢揭起,观看印墨被胶粘带粘起的情况。如果印墨的剥离率小于1%,可认为处理质量好;印墨的剥离率在1~10%之间,可认为处理质量欠佳;印墨的剥离率大于土10%,处理质量差,需重新处理。