1.电晕(Corona treatment)的定义与作用
电晕是一种表面改性技术,大多数塑料薄膜(如聚烃薄膜)属非极性聚合物,表面张力较低,一般在29-30mN/m,从理论上讲,若某物体的表面张力低于33mN/m,已知的油墨与粘合剂都无法在上面附着牢固,因此要对其表面进行电晕法处理。其处理原理是在处理设备上施加高频、高压电,使其产生高频、高压放电,产生细小密集的紫蓝色火花。
空气电离后产生的各种离子在强电场的作用下,加速并冲击处理装置内的塑料薄膜。使塑料分子的化学键断裂而降解,增加表面粗糙度和表面积。放电时还会产生大量的臭氧,臭氧是一种强氧化剂,能使塑料分子氧化,产生羰基与过氧化物等极性较强的基团,从而提高了其表面能。
由于各类聚乙烯(PE)为非极性分子,在PE膜的表面难以附着极性的油墨分子。所以在进行PE膜印刷之前进行电火花处理(或者叫电晕处理),使其形成极性的表面层以提高与极性油墨的结合牢度。
2.表面张力的单位
Dyne(达因):物理学中一个力的单位,dyn/cm(达因每厘米)是表面张力的单位。
1 dyne = 1 g·cm/s² = 10−5 kg·m/s²
25 °C的蒸馏水的表面张力为72 dyn/cm ,化为国际单位为72×10−3 N/m 或 72 mN/m。
3.表面张力的测试(达因笔测试)
达因笔是一种用于准确的测试出塑料薄膜之表面张力是否达到试笔的数值的表面张力测试笔。
一般来说,薄膜基材形成墨滴、涂层和其表面的能量相关。如果基材表面的能量低于所涂测试液的表面的张力,则形成珠点和画线收缩(如图中1所示),这就是所谓的润湿。大多数塑料基材的原始表面张力都比较小,几种聚合物的原始表面张力大致如下:
材料 | 表面张力 |
---|---|
PTFE聚四氟乙烯 | 18.5 |
PVF聚偏二氟乙烯 | 28 |
PCTFE聚三氟氯乙烯 | 31 |
PE、PP | 31 |
PS | 33 |
PVC | 39 |
PMMA | 39 |
PVDC | 40 |
PET | 44 |
通常用作油墨溶剂的表面能为:乙醇22 mN/m、醋酸乙酯24 mN/m,而配制油墨需要加入树脂、粘结料、颜料、助剂后,表面张力一般要在38-42达因左右。塑料表面张力数值与成型温度、降温速度、添加剂和是否处理都有关系,所以很多塑料基材在印刷前要进行电晕处理,使其表面张力不能小于油墨的表面张力,这样才能达到润湿的效果。
3.1达因笔测试方法
达因笔垂直于薄膜平面,加上适当的压力,轻轻在薄膜表面上画一条线(见下图)。一般需要3支相邻型达因数的达因笔。
3.2达因笔测试结果分析
1、画线很平均地分布,不起任何珠点,则说明该薄膜表面张力,高于达因笔上所标出的指数,这种情况可以印刷。
2、画线慢慢地收缩,则说明该薄膜表面张力,稍低于达因笔上所标出的指数。这种情况印刷效果不好。
3、画线立即收缩,并且形成珠点,则说明该薄膜表面张力,很低于达因笔所标出的指数。这种情况不能印刷。
【注】参考文章:《达因笔的具体测试方法》