塑料包装材料电晕处理及表面张力测试技术应用

塑料包装材料电晕处理及表面张力测试技术应用

近年来，塑料包装的大量应用极大的促进薄膜加工技术的提高、电晕处理技术由无到有不断发展，电暈处理机目前已是一种基本的工具，广泛的应用在包装行业中，电晕处理技术及测试是提高包装行业产品质量的重要一环。因此包装工作者深入了解电晕处理技术及测试大有必要。 一  、电晕处理技术 　    电晕处理是一种电击处理，它造成被印体的表面具有更高的附着性。是利用高频率高电压在被处理的塑料表面电晕放电，高频交流电压高达  5000  ～  15000  伏特／平方厘米，而产生低温等离子体，使塑料表面产生游离基反应而使聚合物发生交联，表面变粗糙并增加其对极性溶剂的润湿性。這些离子藉由电击和滲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，以至愿增加被印体表面的附着能力。　 电晕处理对塑料表面所产生的物理及化学影响是复杂的，其效果主要通过三方面来控制：1、特定的电极系统，2、导辊上的电介质，3、特定的电极功率。           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。已证实：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。           电晕处理的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。所有承印物在制造过程中进行一些处理之后便具有较好的粘着特性。电晕处理属于后期处理，需要指出的是电晕处理并不是在生产承印物时所能运用的改变承印物表面能的唯一处理法。其它处理方法包括火焰处理及涂布处理法。具体采用哪种处理法主要取决于承印物的结构。           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。表面能的测量单位为达因（dyne）。所有的液体以及大多数承印物（多孔型除外）都可以测出其达因值。为了使印刷油墨能够很好地附着在承印物表面上，承印物的达因值应该比所有油墨的达因值高出10个达因。           水性油墨的表面能高于溶剂型油墨的表面能，所以其承印物也必须具有较高的表面达因值。自然界中的一切都有回归初始状态的特性。纸制品加工商想要达到的达因值越高，处理能量衰减得就越快。所以用水性油墨在薄膜、金属箔及一些纸张上印刷时，应该在开机印刷前进行二次处理。在印刷机上使用电晕处理装置（匹配得当）时，可使薄膜的处理能级加长到原来的能级（或者略高）。           前面谈到，处理能级随着时间的推移而衰减。二次处理可以除去薄膜表面的污物，不仅有助于提高印刷油墨的粘着程度，而且还能改进视觉效果。有鉴于此，专家们建议在使用溶剂型油墨，水性油墨或UV油墨承印薄膜，金属箔或一些纸张印刷活件时，应该对承印物表面进行二次电晕处理。       二、表面张力的测试 在工业性实践中，塑料表面能量（表面张力）的测定是通过测试油墨按照DIN  ISO  8296或ASTM  D  2578-99a来进行的。   按DIN  ISO  8296法，是以已知不同表面能量的墨在拟测的薄膜上刷上约100mm长的墨条，并观察其90%以上的墨条边在2秒钟内是否发生收缩并形成墨滴，如有，则换低一级表面能的墨再刷墨条，进行同样的观察，直至不收缩和出现墨滴，此测试墨的表面能即相对应为该薄膜的表面能。这种方法能准确测出基材的表面张力、表面湿力并判定工作前基材表面因素是否符合要求以便调整油墨、涂层、粘度到工作所需。   　　按ASTM  D  2578-99a方法是以棉絮垫蘸测试墨涂出约25×25mm的方块，参照上述相同的方法进行观察，测得的是薄膜的最低表面能数值。此种测试方法由于墨层厚薄均匀度难以掌握，其准确性不及DIN  ISO  8296法，DIN  ISO  8296的误差大约在±1  mN/m范围内，而ASTM  D  2578-99a的误差大约在±2  mN/m。所以在工业实践中，多采用DIN  ISO  8296法，且更简易、快速，而且使用英国舒曼牌的居多。   但不论采用哪种方法，均可用同一种Softal测试墨，有30到72  mN/m二十一种表面能级的测试墨（每种相差2mN/m）。达因试笔（38mN/m）可以用作电晕处理后表面能的一种快速测试工具，但不适合作为已印好或涂布好表面的系统测试。当测试笔在电晕处理过的表面划出一条线，如果是连续成线的，说明该材料表面能不低于38mN/m，如断断续续不连成线，说明该材料表面能不到38mN/m，处理不足或甚至未处理，不符合印刷加工要求。 表面张力、表面湿力对于准确测定印刷油墨和其他材料在表面的粘结状况是非常明确的标准，但影响粘度的还有其他因素，如静电及诸多的添加剂。然而这些因素在测试时却不常显示出，甚至是测试结果很好但实际却不合要求。这就需要和原料供应商讨论这些技术问题。一般而言，以上情况对他们来说是不会发生的，且表面值在38-41mN/m  即能达到粘度要求。而表面张力在37mN/m以下时会造成许多白页（无印刷内容），在35mN/m以下时粘度就不好了 如果塑料薄膜内含大量添加剂或覆有涂膜，用以上测试墨或测试液测试时，往往会发生化学反应，影响准确性。在这种情况下，宜以蒸馏水作接触角测试。   总之，随着包装材料及其结构继续随着各种密封方法覆合工艺，印刷及油墨技术规范的提高而有所发展。有关的承印物也在得到改进，而且技术难度更大。在这种背景下，电晕处理会发挥出更大的作用，电晕处理及测试技术亦将不断提高。