靜電的產(chǎn)生機理
眾所周知，包裝印刷業(yè)所用的材料如紙張、塑料、油墨、粘合劑、導(dǎo)輥(部分經(jīng)陽極處理生成氧化鋁)都是絕緣體；印刷、復(fù)合、復(fù)卷、分切等工藝又是高速進行摩擦、接觸、分離的“表面'工程。而不同種類的絕緣材料在快速摩擦、接觸、分離過程中，具有較強吸附電子能力的材料由于獲得電子而出現(xiàn)負(fù)電荷，而另一種材料由于失去電子而帶正電荷。靜電的產(chǎn)生主要與絕緣材料的化學(xué)組成、分子結(jié)構(gòu)、力學(xué)特性、光潔程度、電性能以及環(huán)境溫濕度、外界機械作用情況如接觸壓力、摩擦分離的速度等因素有關(guān)。薄膜的種類、接觸類型、接觸時間、接觸面積、分離速度不同，產(chǎn)生的靜電放電時間以及電壓不同。如電性能越好的材料靜電強度越大；相同材料間也易產(chǎn)生靜電，例如當(dāng)把兩塊密切接觸的塑料材料如聚乙烯薄膜迅速分開時，瞬間產(chǎn)生的靜電可達(dá)一萬伏以上。此外，不含水分的液體和氣體也容易帶上靜電。印刷材料中的紙張、塑料、油墨、印版(如柔印版)等對電子的親疏特性各不相同，且印刷過程中很大的壓力使它們密切接觸，又有很高的速度使它們迅速分離，完全具備靜電產(chǎn)生的條件。因此印刷過程中，極易產(chǎn)生成千上萬伏的靜電積累并放電。特別是紙張、塑料材料在制造過程中，由于粒料之間、熔體與螺桿、料筒、�？�(模唇)之間的摩擦、收卷時和導(dǎo)輥摩擦都會產(chǎn)生靜電積累，靜電來不及逸散就被銷售到包裝印刷廠，在印刷、復(fù)合等加工前就帶有靜電，為靜電持續(xù)積累并放電提供了條件。塑料材料帶電的規(guī)律是：塑料的功函數(shù)大，則易帶負(fù)電；其功函數(shù)小，則帶正電，常見的塑料材料中，功函數(shù)由大到小的順序依此為：PP、PE、PS、PVDC、PET、紙、AL(鋁箔)、PA。即PP、PE極易帶負(fù)電，PET、紙、AL(鋁箔)、PA極易帶正電。
靜電的危害
一旦帶靜電，就會給印刷帶來首先是在靜電作用下，紙張與紙張之間牢牢吸住，無法整齊。在印刷過程中，由于靜電吸引，單張紙之間牢牢地粘貼在一起，有時兩張，有時幾張，有時一沓紙難以分開，導(dǎo)致分紙吸嘴吸不起紙張，嚴(yán)重影響印刷效率。塑料材料在進行彩印時，由于靜電放電，經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)印晶邊緣出現(xiàn)毛刺狀油墨溢出、套印偏差增加等現(xiàn)象；油墨產(chǎn)生靜電會產(chǎn)生淺網(wǎng)或漏印現(xiàn)象；塑料薄膜以及油墨吸附環(huán)境中的粉塵、毛發(fā)等異物易發(fā)生刀絲等質(zhì)量問題。在進行復(fù)卷、分切、制袋等工藝時，靜電放電會破壞設(shè)備的光電糾偏系統(tǒng)、電磁控制系統(tǒng)等。高達(dá)數(shù)萬伏的靜電放電極易引燃有機溶劑，發(fā)生火災(zāi)事故。特別是包裝材料因吸附異物會造成對所包裝產(chǎn)品的污染；在顧客使用時降低了自動灌裝效率；在包裝粉劑產(chǎn)品如洗衣粉、藥劑、奶粉時，由于袋口吸附了粉劑，封口強度無法保證。
抗靜電技術(shù)
要結(jié)合生產(chǎn)實際、包裝材料的用途(包裝什么產(chǎn)品)、顧客的使用條件等情況，采取不同的抗靜電技術(shù)。常見的抗靜電技術(shù)如下：
1．物理消除法
物理消除法是在不改變材料性能的情況下，利用靜電本身固有的特性來消除的方法。如“接地”消除法，就是在工序上安裝消靜電毛刷。將刷體置于紙張或塑料卷材的收卷或放卷處，并使消靜電毛刷的接地端可靠接地，而不能接于設(shè)備或?qū)л伾�。因為設(shè)備有可能接地不良；部分導(dǎo)輥經(jīng)過陽極處理，表面生成氧化鋁，而氧化鋁是不導(dǎo)電的。例如高壓放電式靜電消除法，即采用高壓放電式靜電消除器來消除靜電。泫靜電消除器按放電極性分為單極性和雙極性。單極性靜電消除器只中和一種電荷(正電荷或負(fù)電荷)，雙極性靜電消除器既可以消除正電荷，又可以消除負(fù)電荷。環(huán)境濕度控制法也是較為常見的一種，增加車間環(huán)境的相對濕度(適宜在60％～70％范圍)，可以提高塑料、紙張表面的水分，形成微薄的、可以導(dǎo)電的水膜，從而加速靜電泄漏。以上三種相結(jié)合的靜電消除法在進行印刷、復(fù)合、分切以及制袋工藝時較為常見。
2．化學(xué)消除法
化學(xué)消除靜電法即抗靜電劑處理技術(shù)，主要是將抗靜電劑(表面活性劑)通過添加(填充)技術(shù)或涂層技術(shù)，對樹脂或基材進行電性能改性的方法，是較為徹底和完善的抗靜電技術(shù)。但由于添加或涂布了抗靜電劑，引起了材料化學(xué)成分的改變，因而該技術(shù)不適用于對紙張的處理，只適用于對塑料樹脂的改性。
特別是在包裝食品、醫(yī)藥、化妝品、化工產(chǎn)品等，要注意安全性、衛(wèi)生性以及與基體樹脂的相容性等等，故而技術(shù)含量較高。具有抗靜電性能的包裝材料，不僅杜絕了由于靜電引起的各種質(zhì)量事故，而且為顧客提高了包裝效率，保證了封口強度，因而得到顧客的認(rèn)可。令人欣慰的是，塑料工業(yè)界早在上世紀(jì)90年代初期就加強了對抗靜電劑的研究，抗靜電劑的性能日趨成熟，抗靜電劑處理技術(shù)也得到了廣泛的推廣與使用。
2．1添加型處理技術(shù)
該技術(shù)(即母粒技術(shù))是將添加型抗靜電劑按一定濃度(百分之幾到百分之幾十)與熱塑性樹脂混合，并添加多種助劑，經(jīng)熔融、混煉、造粒，制得抗靜電母粒�？轨o電劑的選用，要注意與基體樹脂的相容性。若相容性太差，則制得的抗靜電粒子性能較差；但相容性太好，則抗靜電劑向表面遷移的速度太慢，難以形成抗靜電水膜。選用與制品樹脂相同的樹脂作為基體樹脂，在進行熔融、混煉、造粒的過程中，要盡可能維持較低的加工溫度，防止抗靜電劑因熱穩(wěn)定性不好而分解甚至變質(zhì)。利用抗靜電粒子制備抗靜電塑料薄膜，常采用三層(ABC)共擠吹塑工藝。注意添加抗靜電母粒的比例要根據(jù)其有效物的濃度確定，并依據(jù)測試結(jié)果作適當(dāng)調(diào)節(jié)，使其表面電阻率ps在1011n左右即可；添加量增大不僅增加產(chǎn)品成本，而且會對后期的加工工序帶來不利影響。若要制備抗靜電復(fù)合包裝材料，則把抗靜電粒子加入功能面(熱封面)，而不加入復(fù)合面(電暈處理面)，以免遷移出的抗靜電劑及水膜形成阻隔層，影響復(fù)合后材料的剝離強度。也可將抗靜電母粒按一定比例加入涂覆級樹脂如PE、PP中經(jīng)擠出復(fù)合(流延)工藝，從而避免了薄膜因粘連及吸附異物等引發(fā)的質(zhì)量問題。
2．2涂層型處理技術(shù)
涂層型抗靜電劑處理技術(shù)是將離子型表面活性劑制成抗靜電涂料，涂覆于塑料薄膜表面，起防止電荷積累效果。涂層型抗靜電劑的選用，要根據(jù)被涂覆基材的功函數(shù)大小來確定。塑料材料的功函數(shù)大，則易帶負(fù)電；其功函數(shù)小，則帶正電。常見的塑料材料中功函數(shù)由大到小的順序前面已談到，PP、PE極易帶負(fù)電，宜采用陽離子型表面活性劑涂覆；PET、PA極易帶正電，宜采用陰離子型表面活性劑涂覆。要求塑料薄膜表面潤濕張力大于38dyn／cm；抗靜電涂料成膜性好、耐摩擦、耐化學(xué)腐蝕且作用持久。制備抗靜電涂料的方法是：將抗靜電劑溶解于成膜性好、與塑料薄膜附著牢固的醇溶性或酯溶性樹脂或乳液中；也可用聚氨酯粘合劑作載體，用酯類溶解；還可溶解于溶劑型塑料涂料中，制成抗靜電涂料。涂布時注意選擇合適的涂布干量，設(shè)定好干燥箱階梯溫度，控制好卷取速度及環(huán)境相對濕度，防止涂布后產(chǎn)生霧度、彩虹等現(xiàn)象。
靜電的測量與測試
對包裝材料的靜電測量主要是測量其所積累電荷的電壓，可采用靜電電壓表進行測量，且要先選擇最大量程，而后逐步縮小量程。對包裝材料表面電阻率的測試，要依據(jù)GB／1410—89《固體絕緣材料體積電阻率和表面電阻率試驗方法》，在規(guī)定的環(huán)境溫度、相對濕度條件下進行。測得其表面電阻率在109n一1012~范圍內(nèi)，即具有抗靜電性能。
靜電是一種常見的物理現(xiàn)象，有物體運動就容易產(chǎn)生靜電。加之包裝印刷業(yè)幾乎所有的加工工藝都是在絕緣材料表面進行，靜電的產(chǎn)生就不足為奇。只要我們加深對靜電產(chǎn)生的機理、危害的認(rèn)識，科學(xué)、經(jīng)濟地運用抗靜電技術(shù)，就能保持軟塑包裝材料的快速發(fā)展，并運用到各個領(lǐng)域。
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