静电对印刷产品的影响包装印刷业所用的材料如纸张、塑料、油墨、粘合剂、导辊(部分经阳极处理生成氧化铝 )都是绝缘体;印刷、复合、复卷、分切等工艺又是高速进行摩擦、接触、分离的“表面 “工程。而不同种类的绝缘材料在快速摩擦、接触、分离过程中,具有较强吸附电子能力 的材料由于获得电子而出现负电荷,而另一种材料由于失去电子而带正电荷。薄膜的种类、接触类 型、接触时间、接触面积、分离速度不同,产生的静电放电时间以及电压不同。因此印刷过程中,极易产生成千上万伏的静电 积累并放电。特别是纸张、塑料材料在制造过程中,由于粒料之间、熔体与螺杆、料筒 、模口(模唇)之间的摩擦、收卷时和导辊摩擦都会产生静电积累,静电来不及逸散就被 销售到包装印刷厂,在印刷、复合等加工前就带有静电,为静电持续积累并放电提供了 条件。塑料材料带电的规律是:塑料的功函数大,则易带负电;其功函数小,则带正电 ,常见的塑料材料中,功函数由大到小的顺序依此为:PP、PE、PS、PVDC、PET、纸、 AL(铝箔)、PA。即PP、PE极易带负电,PET、纸、AL(铝箔)、PA极易带正电。
静电的危害一旦带静电,就会给印刷带来首先是在静电作用下,纸张与纸张之间牢牢吸住,无 法整齐。在印刷过程中,由于静电吸引,单张纸之间牢牢地粘贴在一起,有时两张,有 时几张,有时一沓纸难以分开,导致分纸吸嘴吸不起纸张,严重影响印刷效率。塑料材 料在进行彩印时,由于静电放电,经常会发现印晶边缘出现毛刺状油墨溢出、套印偏差 增加等现象;油墨产生静电会产生浅网或漏印现象;塑料薄膜以及油墨吸附环境中的粉 尘、毛发等异物易发生刀丝等质量问题。在进行复卷、分切、制袋等工艺时,静电放电 会破坏设备的光电纠偏系统、电磁控制系统等。高达数万伏的静电放电极易引燃有机溶 剂,发生火灾事故。特别是包装材料因吸附异物会造成对所包装产品的污染;在顾客使 用时降低了自动灌装效率;在包装粉剂产品如洗衣粉、药剂、奶粉时,由于袋口吸附了 粉剂,封口强度无法保证。
抗静电技术要结合生产实际、包装材料的用途(包装什么产品)、顾客的使用条件等情况,采取 不同的抗静电技术。常见的抗静电技术如下:
1.物理xx法物理xx法是在不改变材料性能的情况下,利用静电本身固有的特性来xx的方法 。如“接地”xx法,就是在工序上安装消静电毛刷。将刷体置于纸张或塑料卷材的收 卷或放卷处,并使消静电毛刷的接地端可靠接地,而不能接于设备或导辊上。因为设备 有可能接地不良;部分导辊经过阳极处理,表面生成氧化铝,而氧化铝是不导电的。例 如高压放电式静电xx法,即采用高压放电式静电xx器来xx静电。泫静电xx器按 放电极性分为单极性和双极性。单极性静电xx器只中和一种电荷(正电荷或负电荷), 双极性静电xx器既可以xx正电荷,又可以xx负电荷。环境湿度控制法也是较为常 见的一种,增加车间环境的相对湿度(适宜在60%~70%范围),可以提高塑料、纸张表 面的水分,形成微薄的、可以导电的水膜,从而加速静电泄漏。以上三种相结合的静电 xx法在进行印刷、复合、分切以及制袋工艺时较为常见。
2.化学xx法化学xx静电法即抗静电剂处理技术,主要是将抗静电剂(表面活性剂)通过添加(填 充)技术或涂层技术,对树脂或基材进行电性能改性的方法,是较为彻底和完善的抗静电 技术。但由于添加或涂布了抗静电剂,引起了材料化学成分的改变,因而该技术不适用 于对纸张的处理,只适用于对塑料树脂的改性。
特别是在包装食品、医药、化妆品、化工产品等,要注意安全性、卫生性以及与基 体树脂的相容性等等,故而技术含量较高。具有抗静电性能的包装材料,不仅杜绝了由 于静电引起的各种质量事故,而且为顾客提高了包装效率,保证了封口强度,因而得到 顾客的认可。令人欣慰的是,塑料工业界早在上世纪90年代初期就加强了对抗静电剂的 研究,抗静电剂的性能日趋成熟,抗静电剂处理技术也得到了广泛的推广与使用。
2.1添加型处理技术该技术(即母粒技术)是将添加型抗静电剂按一定浓度(百分之几到百分之几十)与热 塑性树脂混合,并添加多种助剂,经熔融、混炼、造粒,制得抗静电母粒。抗静电剂的 选用,要注意与基体树脂的相容性。若相容性太差,则制得的抗静电粒子性能较差;但 相容性太好,则抗静电剂向表面迁移的速度太慢,难以形成抗静电水膜。选用与制品树 脂相同的树脂作为基体树脂,在进行熔融、混炼、造粒的过程中,要尽可能维持较低的 加工温度,防止抗静电剂因热稳定性不好而分解甚至变质。利用抗静电粒子制备抗静电 塑料薄膜,常采用三层(ABC)共挤吹塑工艺。注意添加抗静电母粒的比例要根据其有效物 的浓度确定,并依据测试结果作适当调节,使其表面电阻率ps在1011n左右即可;添加量 增大不仅增加产品成本,而且会对后期的加工工序带来不利影响。若要制备抗静电复合 包装材料,则把抗静电粒子加入功能面(热封面),而不加入复合面(电晕处理面),以免 迁移出的抗静电剂及水膜形成阻隔层,影响复合后材料的剥离强度。也可将抗静电母粒 按一定比例加入涂覆级树脂如PE、PP中经挤出复合(流延)工艺,从而避免了薄膜因粘连 及吸附异物等引发的质量问题。
2.2涂层型处理技术涂层型抗静电剂处理技术是将离子型表面活性剂制成抗静电涂料,涂覆于塑料薄膜 表面,起防止电荷积累效果。涂层型抗静电剂的选用,要根据被涂覆基材的功函数大小 来确定。塑料材料的功函数大,则易带负电;其功函数小,则带正电。常见的塑料材料 中功函数由大到小的顺序前面已谈到,PP、PE极易带负电,宜采用阳离子型表面活性剂 涂覆;PET、PA极易带正电,宜采用阴离子型表面活性剂涂覆。要求塑料薄膜表面润湿张 力大于38dyn/cm;抗静电涂料成膜性好、耐摩擦、耐化学腐蚀且作用持久。制备抗静电 涂料的方法是:将抗静电剂溶解于成膜性好、与塑料薄膜附着牢固的醇溶性或酯溶性树 脂或乳液中;也可用聚氨酯粘合剂作载体,用酯类溶解;还可溶解于溶剂型塑料涂料中 ,制成抗静电涂料。涂布时注意选择合适的涂布干量,设定好干燥箱阶梯温度,控制好 卷取速度及环境相对湿度,防止涂布后产生雾度、彩虹等现象。
静电的测量与测试对包装材料的静电测量主要是测量其所积累电荷的电压,可采用静电电压表进行测 量,且要先选择{zd0}量程,而后逐步缩小量程。对包装材料表面电阻率的测试,要依据 GB/1410—89《固体绝缘材料体积电阻率和表面电阻率试验方法》,在规定的环境温度 、相对湿度条件下进行。测得其表面电阻率在109n一1012~范围内,即具有抗静电性能。
静电是一种常见的物理现象,有物体运动就容易产生静电。加之包装印刷业几乎所 有的加工工艺都是在绝缘材料表面进行,静电的产生就不足为奇。只要我们加深对静电 产生的机理、危害的认识,科学、经济地运用抗静电技术,就能保持软塑包装材料的快 速发展,并运用到各个领域。此次中心研究静电对印刷效果影响结论进一步提高了行业的印象效果和技术。