塑料表面電暈處理設備的測試及應用
時間:2005-07-01
現(xiàn)在塑料軟包裝已廣泛用于商品包裝的各個領(lǐng)域，軟包裝最常用的聚乙烯、聚丙烯等非極性薄膜屬于非極性材料，表面致密、光潔，是一種惰性表面，表面自由能相對偏低，僅（2.9～3.0)×10-6J/cm2。從理論上講，表面自由能低于3.3×10-6J/cm2的薄膜無法使目前已知的任何一種膠黏劑發(fā)生浸潤，所以必須先通過表面處理，使薄膜的表面自由能達到（3.8～4.0)×10-6J/cm2，才有利于獲得良好的復合強度。常用的薄膜表面處理方法很多，其中電暈處理就是最常用的一種方法。
我廠使用的3臺凹版印刷機都配備了相應的電暈處理設備，在需要處理時，只要將薄膜按順序穿入電極輥之間即可，處理后的薄膜直接進入印刷單元，油墨在薄膜上的附著效果不錯。
在干式復合機上安裝電暈處理設備是我廠技改的一個方面，目的是提高聚烯烴薄膜的表面張力值，提高復合產(chǎn)品的附著牢度。我廠在干式復合機上按照實際情況配備了相應的電火花處理設備后，取得了很好的效果。所配備的電暈處理設備是大連無線電九廠生產(chǎn)的SDCD16-2-10型塑料表面電暈處理設備。經(jīng)過電暈處理，薄膜的表面張力可達到3.8×10-2N/m以上，高的可達4.0×10-2N/m，使復合膜的剝離強度大大提高，完全可以達到質(zhì)量要求。安裝該電暈處理設備，對鍍鋁膜，特別是BOPP鍍鋁膜有很大幫助，只是在設備的安裝接線方面要有所改變。下面將從電暈處理原理、表面張力檢測方法、設備的安裝接線和常見故障排除幾個方面進行論述。
一、電暈處理原理
1.電沖擊或擊穿
在高壓電場作用下，電子流對塑料薄膜進行強有力的沖擊可以使薄膜表面起毛，變得粗糙，增加表面積。當膠黏劑與其表面接觸時，就可產(chǎn)生良好的浸潤，膠黏劑會滲透到被拉毛了的凹溝中，靠"拋錨"作用，使薄膜牢度黏結(jié)，這是一種物理作用。在高倍放大鏡下觀察，處理后的薄膜相對于未處理的薄膜，其表面明顯凹凸不平，而且很粗糙。
電沖擊強度可以隨著電壓和電流的升高而增強。
2.增加薄膜的極性
在高壓電場作用下，空氣中的氧氣變成臭氧，臭氧又分解成氧氣和新生態(tài)氧原子。而新生態(tài)氧原子是一種強氧化劑，可對聚乙烯或聚丙烯分子中的α-碳原子進行氧化，形成羰基或羥基。有了這種結(jié)構(gòu)后，薄膜分子極性增大，表面張力提高，對膠黏劑的親和力增加，復合膜之間的黏結(jié)牢度提高。另外，由于產(chǎn)生了羰基，又會使分子鏈中產(chǎn)生新的α-碳原子，出現(xiàn)活潑氫。這種活潑氫能和聚氨酯膠黏劑中的活潑性基團異氰酸根(-NCO)發(fā)生化學反應，使被黏材料和膠黏劑之間生成牢固的化學鍵，更增加了黏結(jié)牢度。從紅外光譜檢測中發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過處理的聚烯烴薄膜表面在譜線上有羰基或羥基吸收峰存在，證明上述化學作用是存在的。
二、表面張力檢測方法
常用的檢測方法有3種。
1.用BOPP單面膠帶進行剝離檢驗
將BOPP單面膠帶粘貼在待測薄膜表面，壓緊，而后再撕開。如果薄膜的表面張力達到使用要求，那么剝離時很用力，而且聲音小；相反則很容易剝離，并伴有"沙沙"聲。
2.利用達因測試筆進行測試
薄膜表面張力值符合要求時 (BOPP:3.8x10-2N/m，PET:5.0x10-2N/m，尼龍:5.2x10-2N/m)，測試筆劃過的地方液痕均勻，無斷痕，不收縮；否則測試液將收縮。如果一部分收縮，一部分不收縮，說明處理得還不夠。
值得一提的是，檢測PET和尼龍時，需選用大一級的測試筆。表面張力測試筆的常用規(guī)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種(測鋁箔用)。
3.自行配制表面張力測試液
部分表面張力測試液配方見附表。測試方法是用棉球蘸少許測試液涂布在處理面，判斷方法與第2點大致相同。
處理后的薄膜不宜放置時間過長，最多放7天。時間越長，表面張力值降低越明顯。如果需要放置較長時間，則在處理薄膜時，表面張力初期值要提高（2～4）×10-2N/m。
三、在干式復合機上的安裝方法
SDCD16-2-10型電暈處理設備由沖擊電極架、高壓變壓器及控制裝置3部分組成。
我們廠機修工將高壓變壓器放置在烘道上面用角鐵專做的小平臺上，用4顆螺絲固定。小平臺專門放置高壓變壓器，放置要求平穩(wěn)、無晃動。變壓器有3個進線端子，它們分別與控制裝置的3個高壓端相連接。輸出端是一條火線和一條零線，分別與沖擊電極架的正負極相連，正極接正極，負極接絕緣導輥。
沖擊電極架的作用是對薄膜進行電暈處理，必須裝在復合機放料部位的上端，最好距地面2m左右。我廠機修工在改裝時先在安裝位置按沖擊電極架的尺寸焊接了一個角鐵框，將其鎖在烘干道的機械螺口處，再將沖擊電極架放上去，實際上，沖擊電極架是半懸在空中，這樣，干式復合機無論以多高的速度運轉(zhuǎn)，沖擊電極架都不會掉下來。
控制裝置放在地面上，我廠專門做了一個柜臺來放置，以便于復合人員操作。
在對不同薄膜進行電暈處理時務必要注意正確接線(指沖擊電極架上火線與零線的接線)。在處理VMCPP、VMOPP時，必須將電極架上的正負極對調(diào)，對調(diào)后電火花從硅橡膠輥發(fā)出。
進行電暈處理時，可通過調(diào)節(jié)電壓獲得不同的處理強度，電壓一般不超過15kV(指針)。停機時，必須關(guān)閉沖擊火花，以防將材料燒焦，同時也防止火災。在進行電暈處理時，必須兩人配合，隨時觀察沖擊狀況。電火花一般要由小到大，慢慢開啟。要求電極鋁排放電均勻，無紅色火焰產(chǎn)生。
四、設備常見故障及排除方法
SDCD16-2-10型電暈處理設備在使用過程中有時會發(fā)生一些故障，包括電氣故障和機械方面的故障。下面將本人在實際工作中碰到的問題歸類分析，供參考。
1.設備不產(chǎn)生火花，沖擊架上正極放電而鋁排不放電
這種故障常常發(fā)生在多雨季節(jié)，由于室內(nèi)濕度偏大，沖擊架上放電鋁排及絕緣硅橡膠輥上有水，導致正極放電而鋁排無法放電。
處理方法是：將總電源關(guān)閉，用干布將沖擊架上所有的輥(包括牽引輥和絕緣硅橡膠輥)及放電鋁排擦干，并用電吹風進行熱風處理，沒有水了，放電設備便能正常工作了。
遇到上述情況，熱風處理后，開啟沖擊機應由小到大，同時觀察火花狀況，正常的火花是連續(xù)、無紅點、均勻的。
2.放電鋁排不放電，電壓不上升(指kV表)，電流(A)指示偏大
原因：
(1) 處理設備并聯(lián)，二極管損壞；或串聯(lián)，電容損壞，被擊穿；
(2) 高壓變壓器接線錯誤；
(3) 處理設備內(nèi)可控硅損壞，被擊穿；
(4) 高壓變壓器碳刷接觸不好或滑環(huán)上有油污；
(5) 控制面板上的過流開關(guān)損壞；
(6) 線路板上的三極管損壞，不能起放大作用；
(7) 高壓變壓器繞組斷路或絕緣瓷瓶損壞，被擊穿；
(8) 高壓變壓器輸出端正負極連線，發(fā)生漏電或被擊穿；
(9) 交流接觸器線圈損壞，不吸合。
解決方法：
(1) 測量二極管的電容、電阻值，若損壞則更換新的；
(2) 正確接線，綠色線在中間，兩邊為紅色線；
(3) 更換可控硅；
(4) 檢查碳刷，同時用1000#耐水砂紙研磨滑環(huán)盤面，直到干凈為止；
(5) 更換過流開關(guān)；
(6) 更換三極管；
(7) 認真檢查繞組，更換絕緣瓷瓶；
(8) 更換同型號、同規(guī)格的連線；
(9) 更換新的交流接觸器。
3.處理BOPP、PE薄膜時，放電鋁排放電，而處理VMOPP、VMCPP薄膜時，放電鋁排不放電
原因：
(1) 處理設備的二極管被擊穿；
(2) 沖擊架上的硅橡膠絕緣輥被擊穿，在處理VMOPP時曾聽到"啪"的響聲，火花只有一點點；
(3) 高壓變壓器輸出端的正負極連線，觸及導體，以致漏電或擊穿；
(4) 正負極接線錯誤；
(5) 放電鋁排上有油污或太臟。
解決方法：
(1) 更換二極管；
(2) 更換硅橡膠絕緣輥；
(3) 連接線應懸在空中，不能和導體相觸，若擊穿則應更換；
(4) 調(diào)換正負極接線；
(5) 將油污擦拭干凈。
SDCD16-2-10電暈處理設備在使用過程中，要常常觀察電火花狀況，同時應保持設備清潔。電暈處理過程中，放電鋁排可以根據(jù)材料的寬窄任意調(diào)節(jié)，但嚴禁用手觸及，以保障安全。處理后的薄膜經(jīng)測試表面張力值足夠即可，并非越大越好。值得一提的是，在沖擊VMOPP、VMCPP薄膜時，必須將高壓變壓器與沖擊架的正負極接線對調(diào)，也就是說，沖擊架上正極接負極，負極接正極或火線。
