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塑料表面电晕处理设备的测试及应用分析

2021-08-18 来源:九江农业机械网

塑料表面电晕处理设备的测试及应用分析

现在塑料软包装已广泛用于商品包装的各个领域,软包装最常用的聚乙烯、聚丙烯等非极性薄膜属于非极性材料,表面致密、光洁,是一种惰性表面,表面自由能相对偏低,仅(2.9~3.0)×10-6J/cm2。从理论上讲,表面自由能低于3.3×10-6J/cm2的薄膜无法使目前已知的任何一种胶黏剂发生浸润,所以必须先通过表面处理,使薄膜的表面自由能达到(3.8~4.0)×10-6J/cm2,才有利于获得良好的复合强度。常用的薄膜表面处理方法很多,其中电晕处理就是最常用的一种方法。

我厂使用的3台凹版印刷机都配备了相应的电晕处理设备,在需要处理时,只要将薄膜按顺序穿入电极辊之间即可,处理后的薄膜直接进入印刷单元,油墨在薄膜上的附着效果不错。

在干式复合机上安装电晕处理设备是我厂技改的一个方面,目的是提高聚烯烃薄膜的表面张力值,提高复合产品的附着牢度。我厂在干式复合机上按照实际情况配备了相应的电火花处理设备后,取得了很好的效果。所配备的电晕处理设备是大连无线电九厂生产的SDCD16-2-10型塑料表面电晕处理设备。经过电晕处理,薄膜的表面张力可达到3.8×10-2N/m以上,高的可达4.0×10-2N/m,使复合膜的剥离强度大大提高,完全可以达到质量要求。安装该电晕处理设备,对镀铝膜,特别是BOPP镀铝膜有很大帮助,只是在设备的安装接线方面要有所改变。下面将从电晕处理原理、表面张力检测方法、设备的安装接线和常见故障排除几个方面进行论述。

一、电晕处理原理

1.电冲击或击穿

在高压电场作用下,电子流对塑料薄膜进行强有力的冲击可以使薄膜表面起毛,变得粗糙,增加表面积。当胶黏剂与其表面接触时,就可产生良好的浸润,胶黏剂会渗透到被拉毛了的凹沟中,靠"抛锚"作用,使薄膜牢度黏结,这是一种物理作用。在高倍放大镜下观察,处理后的薄膜相对于未处理的薄膜,其表面明显凹凸不平,而且很粗糙。

电冲击强度可以随着电压和电流的升高而增强。

2.增加薄膜的极性

在高压电场作用下,空气中的氧气变成臭氧,臭氧又分解成氧气和新生态氧原子。而新生态氧原子是一种强氧化剂,可对聚乙烯或聚丙烯分子中的α-碳原子进行氧化,形成羰基或羟基。有了这种结构后,薄膜分子极性增大,表面张力提高,对胶黏剂的亲和力增加,复合膜之间的黏结牢度提高。另外,由于产生了羰基,又会使分子链中产生新的α-碳原子,出现活泼氢。这种活泼氢能和聚氨酯胶黏剂中的活泼性基团异氰酸根(-NCO)发生化学反应,使被黏材料和胶黏剂之间生成牢固的化学键,更增加了黏结牢度。从红外光谱检测中发现,经过处理的聚烯烃薄膜表面在谱线上有羰基或羟基吸收峰存在,证明上述化学作用是存在的。

二、表面张力检测方法

常用的检测方法有3种。

1.用BOPP单面胶带进行剥离检验

将BOPP单面胶带粘贴在待测薄膜表面,压紧,而后再撕开。如果薄膜的表面张力达到使用要求,那么剥离时很用力,而且声音小;相反则很容易剥离,并伴有"沙沙"声。

2.利用达因测试笔进行测试

薄膜表面张力值符合要求时 (BOPP:3.8x10-2N/m,PET:5.010-2N/m,尼龙:5.2x10-2N/m),测试笔划过的地方液痕均匀,无断痕,不收缩;否则测试液将收缩。如果一部分收缩,一部分不收缩,说明处理得还不够。

值得一提的是,检测PET和尼龙时,需选用大一级的测试笔。表面张力测试笔的常用规格有:3.8×10-2N/m、4.0×10-2N/m、4.2×10-2N/m、4.4×10-2N/m、4.8×10-2N/m 5种(测铝箔用)。

3.自行配制表面张力测试液

部分表面张力测试液配方见附表。测试方法是用棉球蘸少许测试液涂布在处理面,判断方法与第2点大致相同。

处理后的薄膜不宜放置时间过长,最多放7天。时间越长,表面张力值降低越明显。如果需要放置较长时间,则在处理薄膜时,表面张力初期值要提高(2~4)×10-2N/m。

(待续)

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