等離子體表面處理與常規(guī)處理的對(duì)比
等離子體表面處理
通過(guò)放電裝置將電離的等離子體中的電子或離子打到承印物表面,一方面,可以打開(kāi)材料的長(zhǎng)分子鏈,出現(xiàn)高能基團(tuán);另一方面,經(jīng)打擊使薄膜表面出現(xiàn)細(xì)小的針孔,同時(shí)還可使表面雜質(zhì)離解、重解。電離時(shí)放出的臭氧有強(qiáng)氧化性,附著的雜質(zhì)被氧化而除去,使承印物表面自由能提高,達(dá)到改善印刷性能的目的
電暈處理
利用高頻(中頻)高壓電源,在放電刀架和刀片的間隙產(chǎn)生一種電暈釋放現(xiàn)象,用這種方法對(duì)塑料薄膜在印刷前進(jìn)行表面處理,叫電暈處理,也稱(chēng)電子沖擊或電火花處理。其處理作用為:通過(guò)放電,使兩極之間的氧氣電離,產(chǎn)生臭氧,臭氧是一種強(qiáng)氧化劑,可以立即氧化塑料薄膜的表面分子,使其由非極性轉(zhuǎn)化為極性,表面張力得到提高。電子沖擊后,使薄膜表面產(chǎn)生微凹密集孔穴,使塑料表面粗化,增大表面活性。
化學(xué)處理法
印刷前利用氧化劑對(duì)PP、PE塑料薄膜的表面進(jìn)行處理,使其表面生成羥基、羰基等極性集團(tuán),同時(shí)得到一定程度的粗化,以提高油墨與塑料薄膜的表面結(jié)合牢度。
化學(xué)處理法是應(yīng)用較早的一種表面處理法,對(duì)于印刷,復(fù)合前薄膜的表面處理效果好,使用簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì),但需較長(zhǎng)的處理時(shí)間影響了生產(chǎn)效率。并且處理液一般都具有化學(xué)侵蝕性,造成環(huán)境污染及對(duì)人體的危害,目前較少采用這種工藝,一般只在不便使用其他處理方法的情況下才采用這種表面處理工藝
光化學(xué)處理法
一般是利用紫外線(xiàn)照射高聚物表面,使其引起化學(xué)變化,達(dá)到改善表面張力,提高潤(rùn)濕性和粘合性的目的。和電暈處理一樣,紫外線(xiàn)照射也能使高聚物表面發(fā)生裂解、交聯(lián)和氧化。
要想得到較好的光化學(xué)處理效果,必須選擇適當(dāng)波長(zhǎng)的紫外線(xiàn),例如用波長(zhǎng)為184mm的紫外線(xiàn)照射聚乙烯表面,能使其表面發(fā)生交聯(lián),但如改用2537A的波長(zhǎng)則難有相同的效果。
火焰處理法
適用于小型塑料容器的表面處理,其目的在于用高溫使表面去污,并溶化膜層表面,提高表面粘附油墨的性能。
聚烯烴經(jīng)火焰處理后形成了極性基團(tuán),潤(rùn)濕性得以改善,而粘接性的改善則由于極性基團(tuán)改善了潤(rùn)濕性以及產(chǎn)生斷鏈而相對(duì)改善。
火焰處理效果較好,無(wú)污染,成本低廉,但操作要求嚴(yán)格,如不小心會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品變形,使成品報(bào)廢。目前主要應(yīng)用于較厚的塑料制品的表面處理。
防靜電處理
塑料薄膜印刷中的靜電會(huì)給操作帶來(lái)一系列難題,直接影響印品的產(chǎn)量和質(zhì)量。例如,在印刷小包裝塑料薄膜時(shí),由于靜電粘連,薄膜間處于缺氧狀態(tài),會(huì)阻礙塑料印墨層固化的過(guò)程,若遇高溫高濕環(huán)境,更易形成墨層粘連,輕則使印刷墨色移染,增加印刷、分切、整理等工序的難度,重則薄膜互相粘連,撕不開(kāi),造成印品報(bào)廢。另外制袋后的儲(chǔ)運(yùn)、存放過(guò)程中也會(huì)不斷放電,既影響熱封又影響袋內(nèi)實(shí)物與空間層次的透明度。在印刷大幅面薄膜時(shí),因?yàn)樯傻撵o電多,在機(jī)速高、樹(shù)脂中未摻有抗靜電劑的情況下,很可能引起火災(zāi)或爆炸事故。
塑料薄膜的靜電形成是由于PE和PP具有優(yōu)良的介電性能、電阻高、導(dǎo)電性差,薄膜在擠出收卷過(guò)程中因摩擦而產(chǎn)生靜電,在印刷過(guò)程中使靜電進(jìn)一步產(chǎn)生和積累,并不易釋放,使薄膜表面聚積大量的靜電荷。印刷薄膜收卷后,薄膜與薄膜之間緊緊地卷在一起,使電荷不利于排斥而利于吸引,造成粘合。等離子噴涂的基礎(chǔ)發(fā)展了新的技術(shù)
1.真空等離子噴涂(又叫低壓等離子噴涂)
真空等離子噴涂是在氣氛可控的,4~40Kpa的密封室內(nèi)進(jìn)行噴涂的技術(shù)。
因?yàn)楣ぷ鳉怏w等離子化后,是在低壓氣氛中邊膨脹體積邊噴出的,所以噴流速度是超音速的,而且非常適合于對(duì)氧化高度敏感的材料。
2.水穩(wěn)等離子噴涂
前面說(shuō)的等離子噴涂的工作介質(zhì)都是氣體,而這種方法的工作介質(zhì)不是氣而是水,它是一種高功率或高速等離子噴涂的方法,其工作原理是:
噴槍內(nèi)通入高壓水流,并在槍筒內(nèi)壁形成渦流,這時(shí),在槍體后部的陰極和槍體前部的旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極間產(chǎn)生直流電弧,使槍筒內(nèi)壁表面的一部分蒸發(fā)、分解,變成等離子態(tài),產(chǎn)生連續(xù)的等離子弧。由于旋轉(zhuǎn)渦流水的聚束作用,其能量密度提高,燃燒穩(wěn)定,因此,可噴涂高熔點(diǎn)材料,特別是氧化物陶瓷,噴涂效率非常高
3.氣穩(wěn)等離子噴涂
氣穩(wěn)等離子噴涂的原理是由等離子噴槍?zhuān)ǖ入x子弧發(fā)生器)產(chǎn)生等離子射流(電弧焰流)。噴槍的電極(陰極)和噴嘴(陽(yáng)極)分別接整流電源的正、負(fù)極,向噴槍供給工作氣體(Ar、N2等),通過(guò)高頻火花引燃電弧。電弧將氣體加熱到很高的溫度,使氣體電離,在熱收縮效應(yīng)、自磁收縮效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)的作用下,電弧被壓縮,產(chǎn)生非轉(zhuǎn)移性等離子弧。高溫等離子氣體從噴嘴噴出后,體積迅速膨脹,形成高溫高速等離子射流。送分氣流推動(dòng)粉末進(jìn)入等離子射流后,被迅速加熱到熔融或半熔融狀態(tài),并將等離子射流加速,形成飛翔基材的噴涂離子束,陸續(xù)撞擊到經(jīng)預(yù)處理的基材表面,形成涂層。大氣等離子噴涂用氬氣、氮?dú)?、氫氣作為等離子氣。大氣等離子處理機(jī)技術(shù)的特點(diǎn):
1. 均勻度高。大氣等離子是輝光式的等離子幕,直接作用于材料表面,實(shí)驗(yàn)證明,同一材料不同位置的處理均勻性很高,這一特性對(duì)于工業(yè)領(lǐng)域進(jìn)行下一環(huán)節(jié)的貼合、邦定、涂布、印刷等制程十分重要。
2. 效果可控。大氣等離子有三種效果模式可選。一是選用
氬氣/氧氣 組合,主要面向非金屬材料并且要求較高的表面親水效果時(shí)采用,比如玻璃,PET Film等。 二是選用 氬氣/氮?dú)?組合,主要面向各種金屬材料,如金線(xiàn)、銅線(xiàn)等。因氧氣的氧化作用,替換為此方案中的氮?dú)夂?,該?wèn)題可以得到有效控制。三是只采用氬氣的情況,只采用氬氣也可以實(shí)現(xiàn)表面改性,但是效果相對(duì)較弱。此為特殊情況,是少數(shù)工業(yè)客戶(hù)需要有限而均勻的表面改性時(shí)采用的方案。
3. 安全易用。大氣式等離子,也是低溫等離子,不會(huì)對(duì)材料表面造成損傷,例如對(duì)方阻值敏感的ITO Film材質(zhì)亦可處理。無(wú)電弧,無(wú)需真空腔體,也無(wú)需廢氣排放系統(tǒng),長(zhǎng)時(shí)間使用并不會(huì)對(duì)操作人員造成身體損害。
4. 面積寬大。大氣等離子大可以處理2m寬的材料,可以滿(mǎn)足現(xiàn)有多數(shù)工業(yè)企業(yè)的需求。
5. 成本低廉。大氣等離子設(shè)備功耗低,運(yùn)行成本以氣體為主。以主要消耗氣體氬氣為例,同corona等離子氣體消耗量相比不足其1/20.