電暈處理是廣泛用于對塑料、紙張及金屬箔作表面處理以改進油墨、油漆;連接劑及涂料的附著力。它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(shè)備的效率及作用不斷改進,與高產(chǎn)的加工設(shè)備保持著同步并進。 一、可濕性與附著力 電暈處理是改變不少非吸收性基材表面特性的一種有效手段,能使油墨有更好的濕潤及附著性能,即所謂可濕性,這就是諸如油墨、底膠、涂料等對塑料、紙張或金屬箔附著的基礎(chǔ)??蓾裥詻Q定一種液體在一種固體表面上的展延性。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。潤濕性視化學組成及表面結(jié)構(gòu)而異。對塑料進行印刷或燙箔時,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(zhuǎn)移及附著均會發(fā)生困難。幾種聚合物的表面性能大致如下: 聚乙烯(PE)31-33mN/m 聚丙烯(PP)29-30mN/m 滌綸聚酯(PET) 4142mN/m 通常用作油墨溶劑的表面能為;乙醇22mN/m、醋酸乙酯24mN/m,而水為72mN/m,就難以濕潤塑料,所以水基油墨一般不用來印塑料?! ∷芰鲜且环N復合物質(zhì),含一種或多種聚合物及多種添加劑,如填充料、抗氧化劑、潤滑劑、抗靜電劑、顏料等。雖然塑料的主體聚合物的化學結(jié)構(gòu)(基團)決定油墨或底膠的可濕性和附著力,但其添加劑會從塑料內(nèi)部向表面遷移,而影響塑料的表面能。所以,塑料存放的時間越長,或某些添加劑的含量(如潤滑劑)越高時,其表面能的變化也越大。故塑料在印刷前還需對其表面能進行測試,并作電暈處理,以免發(fā)生轉(zhuǎn)移或附著力不足的問題。一般來說,20-40千赫的中頻處理大多就可以了。特殊處理(如復雜的產(chǎn)品)則可采用特定的電極進行處理?! V油墨比溶劑性油墨要求塑料薄膜有更高的表面能,水基油墨系統(tǒng)含醇量高的也要求較高的表面能力,而且要求在狹的范圍內(nèi),才能有好的附著力?! ∫圆煌愋陀湍【垡蚁r;要求聚乙烯的表面能不低于如下: 溶劑型油墨38-42mN/m UV油墨4246mN/m 水溶性墨4248mN/m 水基墨38-42mN/m 對聚乙烯上涂料肘,要求聚乙烯的表面能不低于如下: 溶劑型膠38-42mN/m uV,涂料 42-46mN/m 乳劑42-48mN/m 無溶劑膠粘劑4448mN/m 二、可濕性和附著力的測試 在工業(yè)性實踐中,聚合物表面能的測定是通過測試油墨按照DINIS08296或ASTMD2578-99a來進行的。 按DINIS08296法,是以已知不同表面能的墨在擬測的薄膜上刷上約100mm長的墨條,并觀察其90%以上的墨條邊在2秒鐘內(nèi)是否發(fā)生收縮并形成墨滴,如有,則換低一級表面能的墨再刷墨條,進行同樣的觀察,直至不收縮和出現(xiàn)墨滴,此測試墨的表面能即相對應為該薄膜的表面能。此種方法是測試表面能中間數(shù)值的方法,小出入不計。 按ASTMD2578-99a方法是以棉絮墊蘸測試墨涂出約25X25mm的方塊,參照上述相同的方法進行觀察,測得的是薄膜的最低表面能數(shù)值。此種測試方法由于墨層厚薄均勻度難以掌握,其準確性不及DINISO 8296法,DINIS08296的誤差大約在±1mN/m范圍內(nèi),而ASTMD2578-99a的誤差大約在±2mN/m。所以在工業(yè)實踐中,多采用DIN S08296法,且更簡易、快速。(在我國有國家標準GBl0003-88對電暈處理效果測試方法的規(guī)定)但不論采用哪種方法,均可用同一種Sofial測試墨,有30到72mN/m二十一種表面能級的測試墨(每種相差2mN/m)。達因試筆(38mN/m)可以用作電暈處理后表面能的一種快速測試工具,但不適合作為已印好或涂布好表面的系統(tǒng)測試。當測試筆在電暈處理過的表面劃出一條線,如果是連續(xù)成線的,說明該材料表面能不低于38mN/m,如斷斷續(xù)續(xù)不連成線,說明該材料表面能不到38mN/m,處理不足或甚至未處理,不符合印刷加工要求。如果塑料薄膜內(nèi)含大量添加劑或覆有涂膜,用以上測試墨或測試液測試時,往往會發(fā)生化學反應,影響準確性。在這種情況下,宜以蒸餾水作接觸角測試。對漆料、涂料、油墨等的附著力作快速測定,可按照ASTMD3359-97作膠帶粘拉測試。 三、電暈處理 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的牛氣間隙的電離電阻時,就會產(chǎn)生連續(xù)放電,由于導輥上的電介質(zhì)使放電獲得均一的分散。電極裝在罩室內(nèi),以防接觸。為了降溫及排除所產(chǎn)生的臭氧,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,還須讓排氣先通過一個空氣凈化器?! ‰姇炋幚碓黾踊牡母街阅苁峭ㄟ^下列原理的: ·移除表面上被吸收的原子和分子?! ご龠M原子的接觸,增進濕潤。 ·增進表面能,調(diào)節(jié)極性?! ?chuàng)造能起化學反應的原子基或功能團?! ‰姇炋幚韺λ芰媳砻嫠a(chǎn)生的物理及化學影響是復雜的,其效果主要通過:方面來控制,1、特定的電極系統(tǒng),2;導輥上的電介質(zhì),3、特定的電極功率?! ≈劣谧呔硭俣?、卷的寬度及塑料種類的變化,只需調(diào)節(jié)電機功率,有的是門動控制的,其效果的重復性有保證。電暈處理的作用在于: ·從電極上釋出的電子受高壓的加速而沖向走卷?! る娮优c空氣分子相撞擊產(chǎn)生部分臭氧及氧化氮?! る娮优c塑料膜(例如聚乙烯)撞擊后,使碳氫鏈或碳碳鏈斷裂?! な茈姇炗绊懙目諝馀c這些自由基發(fā)生反應,主要是氧化?! ∮捎诓煌幕瘜W結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)而異。不同的塑料需要進行不同強度的電暈處理。已證實:BOPP薄膜在生產(chǎn)后還會發(fā)生結(jié)構(gòu)狀態(tài)的變化,在幾天內(nèi),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(jīng)過電暈處理后,塑料表面層的功能團有較高的移動性,在儲存中, 不少塑料出現(xiàn)電暈處理效果的影響附著力的負面影響。實際.上相對濕度也會影響電暈處理的效果,但一般來說并不嚴重,如果采用連機電暈處理,則可不必考慮。要把塑料表面處理達到一定的表面能,就需要把電暈處理的量(D)達到一定數(shù)值,其公式是:D=P÷(CBXV) D=電暈處理量 P=電動機功率(瓦) CB=電暈處理寬度(米) V=走卷速度(米/分) 一般情況來說,電暈處理器是按照要求最高的功率設(shè)定,對于要求低些的薄膜,把功率調(diào)低來處理。電暈處理的效果與電極的設(shè)計有較大關(guān)系。多片電極的效果最好(如Softal公司的專利),這一系統(tǒng)的特點是電暈處理的能力是通過平行成排的電極片播散出來的。在熱膨脹的情況下,電極片可以在不改變極片間隙的情況卜移動。另一優(yōu)點是;由于放電的均一性,可避免長持續(xù)的放電通道。據(jù)對比,多片電極比一般金屬電極(如單片電極或U型電極)的效果,可能要高出5到10mN/m。而且處理后的塑料在儲存一個月后,其表面能的衰減情況前者卻反而比后者弱。
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