電暈處理張力測試

在工業(yè)性實踐中，塑料表面能量(表面張力)的測定是通過測試油墨按照DIN ISO 8296或ASTM D 2578-99a宋進行的。

按DINISO 8296法，是以已知不同表面能量的油墨在擬測試的薄膜上刷上約100mm上的墨條，并觀察其90%1~2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，直至不收縮和不出現(xiàn)墨滴，此測試墨的表面能即相對應(yīng)為該薄膜的表面能。這種方法能準(zhǔn)確測出基材的表面張力、表面濕力并判定工作前基材表面因素是否符合要求以便將油墨、涂層、粘度調(diào)整到工作所需。

按ASTM D 2578-99a方法是以棉絮墊蘸測試墨涂出約25mmx25mm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(zhǔn)確性不及DIN ISO 8296法，DIN ISO8296的誤差大約在1 mN/m范圍內(nèi)，而ASTM D 2578-99a的誤差大約在2mN/m。所以在工業(yè)實踐中，多采用DINISO8296法，且更簡易、快速，而且使用英國舒曼牌的居多。

但不論采用哪種方法，均可用同一種Sofial測試墨，有30-72mN/m 21種表面能級的測試墨(每種相差2mN/m)。達因試筆(38 mN/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(dāng)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。

表面張力、表面濕力對于準(zhǔn)確測定印刷油墨和其他材料在表面的粘結(jié)狀況是非常明確的標(biāo)準(zhǔn)，但影響粘度的還有其他因素，如靜電及諸多的添加劑。然而這些因素在測試時卻不常顯示出，甚至是測試結(jié)果很好但實際卻不合要求。這就需要和原料供應(yīng)商討論這些技術(shù)問題。一般而言，以上情況對他們來說是不會發(fā)生的，且表面值在38-41mN/m即能達到粘度要求。而表面張力在37mN/m以下時會造成許多白頁(無印刷內(nèi)容)，在35mN/m以下時粘度就不好了。

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(xué)反應(yīng)，影響準(zhǔn)確性。在這種情況下，宜以蒸餾水作接觸角測試。

總之，包裝材料及其結(jié)構(gòu)是隨著各種密封方法、復(fù)合工藝、印刷及油墨技術(shù)規(guī)范的提高而不斷發(fā)展，有關(guān)的承印物也得到改進，而且技術(shù)難度更大。在這種背景下，電暈處理會發(fā)揮出更大的作用，電暈處理及測試技術(shù)亦將不斷提高。2100433B

電暈處理對塑料表面所產(chǎn)生的物理及化學(xué)影響是復(fù)雜的，其效果主要通過三方面來控制：①特定的電極系統(tǒng)，②導(dǎo)輥上的物介質(zhì)，③特定的電極功率。

由于不同的化學(xué)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(xué)結(jié)構(gòu)而異。不同的塑料需要進行不同強度的電暈處理。實踐證明：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，塑料表面層的交聯(lián)結(jié)構(gòu)比其內(nèi)層的交聯(lián)結(jié)構(gòu)減少，因此其表面層的官能團有較高的移動性。所以，在儲存中，不少塑料出現(xiàn)電暈處理效果的衰退，添加劑由內(nèi)部向表面遷移，也是使表面能下降，影響附著力的因素，這種負(fù)面影響無法完全抑制。

實際上相對濕度也會影響電暈處理的效果，濕度是去極化劑，但一般來說由于影響并不嚴(yán)重，往往在測試誤差范圍之內(nèi)，被忽略不計。如果采用連機電暈處理，則更可不必考慮。

電暈處理的目的是為了改變許多承印物的表面能量，使之易于同印刷油墨、涂布材料及膠粘劑相粘結(jié)。所有承印物在制造過程中進行一些處理之后便具有較好的粘著特性。電暈處理屬于后期處理，需要指出的是電暈處理并不是在生產(chǎn)承印物時所能運用的改變承印物表面能的處理法。其它處理方法包括火焰處理及涂布處理法。具體采用哪種處理法主要取決于承印物的結(jié)構(gòu)。

許多人認(rèn)為，電暈處理使承印物表面變得粗糙，從而易于吸附印刷油墨及膠粘劑，但是這種看法卻被利用掃描電子顯微鏡得出的觀察結(jié)果所否定。流行的理論認(rèn)為，電暈處理使承印物表面分子結(jié)構(gòu)重新排列，產(chǎn)生更多的極性部位，有利于附著外物。表面能的測量單位為達因(dyne)。所有的液體以及大多數(shù)承印物(多孔型除外)都可以測量其達因值。為了使印刷油墨能夠很好地附著在承印物表面上，承印物的達因值應(yīng)該比所有油墨的達因值高出10個達因。水性油墨的表面能高于溶劑型油墨的表面能，所以其承印物也必須具有較高的表面達因值。自然界中的一切都有回歸初始狀態(tài)的特性。紙制品加工商想要達到的達因值越高，處理能量衰減得就越快。所以用水性油墨在薄膜、金屬箔及一些紙張上印刷時，應(yīng)該在開機印刷前進行二次處理。在印刷機上使用電暈處理裝置(匹配得當(dāng))時，可使薄膜的處理能級加長到原來的能級(或者略高)。

前面談到，處理能級隨著時間的推移而衰減。二次處理可以除去薄膜表面的污物，不僅有助于提高印刷油墨的粘著程度，而且還能改進視覺效果。有鑒于此，專家們建議在使用溶劑型油墨、水性油墨或UV油墨承印薄膜、金屬箔或一些紙張印刷活件時，應(yīng)該對承印物表面進行二次電暈處理。

其原理是利用高頻率高電壓在被處理的塑料表面電暈放電(高頻交流電壓高達5000-15000V/m2)，而產(chǎn)生低溫等離子體，使塑料表面產(chǎn)生游離基反應(yīng)而使聚合物發(fā)生交聯(lián)．表面變粗糙并增加其對極性溶劑的潤濕性-這些離子體由電擊和滲透進入被印體的表面破壞其分子結(jié)構(gòu)，進而將被處理的表面分子氧化和極化，離子電擊侵蝕表面，以致增加承印物表面的附著能力。

電暈處理系統(tǒng)包括：發(fā)電機(generator)、高電壓變壓器(high voltage transformer和處理機器(treating machine)。而處理機器基本上是一個電容器(capacitor)，處理的材料被安置在電極之間，讓電壓逐漸增加直至達到電暈處理的目的。因此，電暈處理可以增加表面氧化，促使化學(xué)鍵的斷裂而造成更多的氫氧基團(hydroxyl groups)、碳基團(carbonyl bonds)和過氧化氫鍵，則薄膜表面會改變得粗化(rougheng)，使表面污染降低。

塑料薄膜通常被安置在輥筒(roller)之間，并給予雙極性物質(zhì)處理，且通過電極與電極表面相離約數(shù)公分。電暈處理隨著時間的減少，其影響因素包括:上升溫度(elevated temperature)和濕度(humidity)，除此之外，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(chǎn)生及表面能的增加而影響松卷與卷繞。 電暈處理使用于薄膜的各種變化，所適用的范圍是聚丙烯和低表面能塑料，當(dāng)空氣間隔提升至5omm，則電壓為5600OKHz，如此，才能控制電暈的放電情形。

電暈處理原理即是利用靜電放電(electrostatic discharge)方式改善塑料薄膜的涂裝附著性，解決聚丙烯或聚乙烯薄膜的印刷方面所產(chǎn)生附著性的問題。除此之外，薄膜表面產(chǎn)生的水份和高固份放射固化油墨(high solids radiation cumable ink)都會導(dǎo)致表面能的增加，例如:聚氯乙烯和聚酯都是屬于此種薄膜。一般薄膜采取的前處理包括:燃燒處理、電暈處理或增進附著性的涂裝作業(yè)。