塑(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)與傳統的(de)包(bao)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)材料(liao)(liao)(liao)相(xiang)比(bi)(bi)(如(ru)紙(zhi)、玻(bo)璃(li)、金屬)相(xiang)比(bi)(bi),具有質輕(qing)、防潮、耐腐(fu)、價廉、易成型等(deng)優(you)點,所以塑(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)在(zai)包(bao)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)領(ling)域(yu)應用愈來愈多。主(zhu)要有塑(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)包(bao)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)袋、包(bao)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)容(rong)器,廣泛用于食(shi)品、飲料(liao)(liao)(liao)、化妝品、醫藥(yao)、化工原料(liao)(liao)(liao)等(deng)的(de)包(bao)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)。常用作包(bao)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)材料(liao)(liao)(liao)的(de)塑(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)種(zhong)類主(zhu)要是PE、PP、PVC、PET等(deng),這(zhe)(zhe)些塑(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)表(biao)面張力都不(bu)大,特別是前兩種(zhong)塑(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)的(de)表(biao)面張力更小(見表(biao)1),導致了對其進(jin)(jin)行(xing)印(yin)刷、粘(zhan)接(jie)效(xiao)果不(bu)好。為改善塑(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)包(bao)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)材料(liao)(liao)(liao)的(de)印(yin)刷性與粘(zhan)接(jie)性,對其表(biao)面進(jin)(jin)行(xing)處理(li)是一(yi)種(zhong)有效(xiao)方法。塑(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)包(bao)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)材料(liao)(liao)(liao)表(biao)面改性的(de)方法很多,主(zhu)要是電(dian)暈放(fang)電(dian)處理(li)、火焰處理(li),以下對這(zhe)(zhe)兩種(zhong)方法的(de)實用技術予以介紹。

表1 常用塑料包裝材料表面張力大小(xiao)mN/m

電(dian)暈放(fang)電(dian)處理(li)

電(dian)暈放(fang)電(dian)處理的(de)原理和裝置

電(dian)(dian)暈放電(dian)(dian)處理(li)是(shi)將(jiang)被(bei)處理(li)的塑料置于高(gao)壓(ya)電(dian)(dian)極與地電(dian)(dian)極之(zhi)間,在大氣壓(ya)下使(shi)兩(liang)極電(dian)(dian)壓(ya)控制為15kV左(zuo)右,導致兩(liang)極之(zhi)間的空氣發生電(dian)(dian)離,電(dian)(dian)離后的各種粒子在高(gao)頻交變(bian)電(dian)(dian)場的作(zuo)用下高(gao)速沖擊(ji)兩(liang)極間的塑料表面,使(shi)塑料表面性能改變(bian)。

電暈放電處理裝置按振蕩方式不同主要有三種類型,即火花間隙式、電子管式和固態式,它們各有特點,其中,固態式電暈放電裝置效率高、質量穩定、能耗低,是電暈處理的首選裝置，三種電暈放電裝置的比較見表2。

表2 電暈放電處(chu)理裝置的比較

電(dian)暈(yun)放電(dian)處理(li)(li)的(de)效果(guo)當(dang)對塑料(liao)包裝材料(liao)進行(xing)電(dian)暈(yun)放電(dian)處理(li)(li)后(hou),其表(biao)(biao)面(mian)張力(li)與表(biao)(biao)面(mian)極性(xing)均增大,提高了油(you)墨(mo)、粘接劑在其表(biao)(biao)面(mian)的(de)潤濕(shi)性(xing)及(ji)它們之間的(de)作用力(li)。常見塑料(liao)包裝材料(liao)經電(dian)暈(yun)放電(dian)處理(li)(li)后(hou)其表(biao)(biao)面(mian)張力(li)變化(hua)見表(biao)(biao)3。

表(biao)(biao)3 常見塑料包裝材料電暈放電處理(li)后表(biao)(biao)面(mian)張力(li)的變化mN/m

塑(su)料(liao)包裝材(cai)料(liao)經(jing)電暈處理(li)(li)后其表面極性增大,主要是因為電暈處理(li)(li)的過程中塑(su)料(liao)表面有(you)羰基等(deng)極性基團生(sheng)成(各種(zhong)粒(li)子高速沖(chong)擊塑(su)料(liao)表面,空氣中的氧與(yu)材(cai)料(liao)表面分(fen)子發生(sheng)了復(fu)雜的化學反應)。現(xian)代科學分(fen)析證(zheng)明,PE材(cai)料(liao)表面經(jing)電暈處理(li)(li)后,其表面含氧量增加。

電暈放電處理的影響因素(su)

電(dian)暈放(fang)電(dian)處(chu)理(li)塑料包裝材料的(de)(de)處(chu)理(li)效果影響因(yin)(yin)素(su)很復雜,影響的(de)(de)主要(yao)因(yin)(yin)素(su)有:電(dian)極與塑料的(de)(de)相(xiang)對位置、輸出電(dian)流、處(chu)理(li)時(shi)間(jian)、環境(jing)溫度(du)、環境(jing)濕(shi)度(du)、處(chu)理(li)后存(cun)放(fang)材料時(shi)間(jian)等(deng)。

電極與塑料的(de)相對位置

電(dian)(dian)(dian)(dian)極與被處理塑(su)料(liao)(liao)包裝材(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)相(xiang)對位置決(jue)定了電(dian)(dian)(dian)(dian)暈(yun)(yun)(yun)與被處理材(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)接(jie)觸程度(du)大小。電(dian)(dian)(dian)(dian)暈(yun)(yun)(yun)放電(dian)(dian)(dian)(dian)產(chan)生電(dian)(dian)(dian)(dian)暈(yun)(yun)(yun)的(de)(de)類(lei)型有膜(mo)狀(zhuang)電(dian)(dian)(dian)(dian)暈(yun)(yun)(yun)、火花電(dian)(dian)(dian)(dian)暈(yun)(yun)(yun)、梳(shu)狀(zhuang)電(dian)(dian)(dian)(dian)暈(yun)(yun)(yun)等(deng),對塑(su)料(liao)(liao)材(cai)(cai)料(liao)(liao)進行(xing)電(dian)(dian)(dian)(dian)暈(yun)(yun)(yun)處理的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)暈(yun)(yun)(yun)一(yi)般以梳(shu)狀(zhuang)電(dian)(dian)(dian)(dian)暈(yun)(yun)(yun)較好(hao)。

當電極(ji)與(yu)被(bei)處理(li)塑(su)料(liao)相距過大,電暈不(bu)能充分(fen)沖擊塑(su)料(liao),處理(li)效果差,當電極(ji)與(yu)被(bei)處理(li)塑(su)料(liao)相距過近,沖擊粒子未(wei)被(bei)充分(fen)加速,處理(li)效果也不(bu)理(li)想。故電極(ji)與(yu)被(bei)處理(li)塑(su)料(liao)包裝材料(liao)間有一最(zui)佳距離,且不(bu)同類型的電暈處理(li)裝置最(zui)佳距離不(bu)同。對于梳狀電暈一般3～5mm為宜。

輸出電流(liu)的大小

電(dian)(dian)(dian)暈處(chu)理(li)時輸(shu)出(chu)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)大(da)小對處(chu)理(li)的(de)效果(guo)影響很(hen)大(da),當輸(shu)出(chu)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)過(guo)低時,電(dian)(dian)(dian)暈處(chu)理(li)效果(guo)差,當輸(shu)出(chu)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)達到某臨界(jie)值后,電(dian)(dian)(dian)暈處(chu)理(li)的(de)效果(guo)增加不多,即對某種塑料包裝材料進(jin)行電(dian)(dian)(dian)暈處(chu)理(li)時有一最佳輸(shu)出(chu)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)。

處理(li)時(shi)間

塑料(liao)包(bao)裝材料(liao)電暈處(chu)理(li)時間愈(yu)長(chang),處(chu)理(li)效果愈(yu)好(hao),但處(chu)理(li)時間過長(chang)會(hui)(hui)導(dao)致處(chu)理(li)過度,塑料(liao)會(hui)(hui)產(chan)生(sheng)異味,對(dui)于薄膜制(zhi)品則還會(hui)(hui)發生(sheng)粘連,若塑料(liao)中含有(you)某些助劑,有(you)時由于過度處(chu)理(li)而導(dao)致助劑向表面(mian)遷移,影響(xiang)透(tou)明度。故處(chu)理(li)的(de)時間不(bu)能(neng)過長(chang),以不(bu)影響(xiang)產(chan)品質量為度。

環境條(tiao)件

電暈(yun)(yun)處(chu)理包裝(zhuang)材料(liao)時(shi)的環境溫(wen)度、濕(shi)度對處(chu)理的效果(guo)(guo)有(you)較大的影(ying)響(xiang),環境溫(wen)度高,處(chu)理的效果(guo)(guo)好,如(ru)處(chu)理熱(re)膜比(bi)處(chu)理冷膜的效果(guo)(guo)好得多(duo)。原因是(shi)溫(wen)度高時(shi),發(fa)生(sheng)的化學反應快(kuai),反應的程度也(ye)大,但處(chu)理后(hou)產(chan)品存(cun)放的環境溫(wen)度高,電暈(yun)(yun)處(chu)理的效果(guo)(guo)消退也(ye)快(kuai),這在(zai)生(sheng)產(chan)中要予以注意。環境的濕(shi)度大,電暈(yun)(yun)處(chu)理的效果(guo)(guo)會變差,這可能是(shi)空氣中的水分(fen)子(zi)捕捉了(le)部(bu)分(fen)由電暈(yun)(yun)使空氣電離而產(chan)生(sheng)的各種粒子(zi),使對塑料(liao)包裝(zhuang)材料(liao)進行處(chu)理的電暈(yun)(yun)粒子(zi)能量減少,從而影(ying)響(xiang)了(le)處(chu)理的效果(guo)(guo)。

處理后存放的時間

對塑(su)(su)(su)料(liao)包裝材料(liao)進(jin)行電暈處理(li)(li)(li)(li)后(hou),隨(sui)著(zhu)存放(fang)時間的(de)(de)增長(chang),處理(li)(li)(li)(li)的(de)(de)效果會下降,原因(yin)可(ke)能是因(yin)為(wei)隨(sui)著(zhu)存放(fang)時間的(de)(de)增長(chang)電暈處理(li)(li)(li)(li)所產生的(de)(de)極性基團向塑(su)(su)(su)料(liao)內部遷移的(de)(de)結果。所以,經電暈處理(li)(li)(li)(li)后(hou)的(de)(de)塑(su)(su)(su)料(liao)包裝材料(liao)必須(xu)盡快(kuai)地進(jin)行印刷或(huo)粘接,以保證(zheng)后(hou)處理(li)(li)(li)(li)的(de)(de)效果。

火(huo)焰處理

火焰處(chu)理是用燃(ran)燒可(ke)燃(ran)氣(qi)體產生(sheng)的火焰與被處(chu)理的塑(su)料(liao)表面(mian)相接觸,從(cong)而(er)使被處(chu)理塑(su)料(liao)材料(liao)表面(mian)粗化(結晶型(xing)塑(su)料(liao)產生(sheng)晶體)并發生(sheng)復(fu)雜(za)的化學反應,使表面(mian)產生(sheng)極性基團(tuan)(羰基)從(cong)而(er)改變(bian)表面(mian)性能的方(fang)法(fa)。

火焰處(chu)理裝置及(ji)原理

火(huo)焰(yan)處理(li)(li)(li)裝(zhuang)(zhuang)置比較(jiao)簡單,國內尚無定型(xing)的(de)專(zhuan)用(yong)設備(國外(wai)已有專(zhuan)用(yong)設備),可(ke)根(gen)據處理(li)(li)(li)產品(pin)的(de)類(lei)型(xing)進行自制,主要部分為(wei)供氣裝(zhuang)(zhuang)置與燃(ran)(ran)燒(shao)噴口,燃(ran)(ran)燒(shao)噴口要保證燃(ran)(ran)氣充(chong)分燃(ran)(ran)燒(shao)且能(neng)夠調節火(huo)焰(yan)大(da)小。對(dui)塑(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)包(bao)(bao)裝(zhuang)(zhuang)膜(片)進行火(huo)焰(yan)處理(li)(li)(li)時,需將膜緊貼(tie)在冷卻(que)的(de)金(jin)屬輥筒(tong)上,以防止處理(li)(li)(li)時塑(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)包(bao)(bao)裝(zhuang)(zhuang)材料(liao)(liao)(liao)(liao)發生(sheng)(sheng)軟化(hua)(hua)變形甚至熔化(hua)(hua)。當處理(li)(li)(li)塑(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)包(bao)(bao)裝(zhuang)(zhuang)容器時,要求能(neng)對(dui)容器四周進行均(jun)勻的(de)火(huo)焰(yan)處理(li)(li)(li)。火(huo)焰(yan)處理(li)(li)(li)的(de)原理(li)(li)(li)是(shi):在高溫下使塑(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)包(bao)(bao)裝(zhuang)(zhuang)材料(liao)(liao)(liao)(liao)表(biao)面的(de)大(da)分子發生(sheng)(sheng)氧化(hua)(hua)反(fan)應產生(sheng)(sheng)極(ji)性(xing)(xing)基團,另外(wai)還對(dui)表(biao)面分子聚集的(de)結構形態產生(sheng)(sheng)影(ying)響(xiang),如結晶(jing)性(xing)(xing)塑(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)表(biao)面球晶(jing)尺寸增大(da),從而增大(da)了塑(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)包(bao)(bao)裝(zhuang)(zhuang)材料(liao)(liao)(liao)(liao)的(de)表(biao)面粗糙度和表(biao)面極(ji)性(xing)(xing),達到(dao)提高印刷質量和粘接強度的(de)目的(de)。

影響火焰處理效果的主要因素(su)

影(ying)響火焰(yan)處(chu)理效果的主要因素:混合氣(qi)體的比例、處(chu)理的時(shi)間、火焰(yan)與塑料的相對位(wei)置等。

混(hun)合(he)氣的比(bi)例

用于對塑(su)料(liao)包裝材料(liao)進行火(huo)(huo)(huo)(huo)焰(yan)(yan)處(chu)理的(de)主要(yao)燃(ran)氣(qi)(qi)(qi)(qi)有煤氣(qi)(qi)(qi)(qi)、天(tian)燃(ran)氣(qi)(qi)(qi)(qi)、液化(hua)石油汽等,這些燃(ran)氣(qi)(qi)(qi)(qi)燃(ran)燒(shao)(shao)是否(fou)完(wan)全與產(chan)生的(de)火(huo)(huo)(huo)(huo)焰(yan)(yan)溫度(du)高低與混合比例(li)關系(xi)很大(da)。如(ru)使用煤氣(qi)(qi)(qi)(qi),煤氣(qi)(qi)(qi)(qi)與空氣(qi)(qi)(qi)(qi)比例(li)為(wei)1∶1時(shi)(shi),則(ze)產(chan)生的(de)溫度(du)低于1000℃,處(chu)理效(xiao)果不理想(xiang);若改為(wei)煤氣(qi)(qi)(qi)(qi)∶空氣(qi)(qi)(qi)(qi)∶氫氣(qi)(qi)(qi)(qi)為(wei)3∶5∶1時(shi)(shi),則(ze)火(huo)(huo)(huo)(huo)焰(yan)(yan)溫度(du)可高于1000℃,火(huo)(huo)(huo)(huo)焰(yan)(yan)處(chu)理的(de)效(xiao)果要(yao)好些。對于天(tian)燃(ran)氣(qi)(qi)(qi)(qi),天(tian)燃(ran)氣(qi)(qi)(qi)(qi)∶空氣(qi)(qi)(qi)(qi)為(wei)1∶1時(shi)(shi),燃(ran)燒(shao)(shao)產(chan)生的(de)火(huo)(huo)(huo)(huo)焰(yan)(yan)對塑(su)料(liao)包裝材料(liao)表面處(chu)理的(de)效(xiao)果較(jiao)好。如(ru)用液化(hua)石油氣(qi)(qi)(qi)(qi)作(zuo)為(wei)燃(ran)氣(qi)(qi)(qi)(qi),則(ze)要(yao)求該燃(ran)氣(qi)(qi)(qi)(qi)充分燃(ran)燒(shao)(shao),火(huo)(huo)(huo)(huo)焰(yan)(yan)呈青(qing)藍(lan)色時(shi)(shi)火(huo)(huo)(huo)(huo)焰(yan)(yan)溫度(du)較(jiao)高,處(chu)理效(xiao)果較(jiao)為(wei)理想(xiang)。

處理時間(jian)

火焰(yan)處(chu)理(li)時(shi)(shi)間(jian)長則表面改性效果好,但處(chu)理(li)時(shi)(shi)間(jian)不能過(guo)長,否則塑料受熱時(shi)(shi)間(jian)過(guo)長,塑料會出現熔(rong)化、變形、分解等(deng)現象,特別是處(chu)理(li)塑料薄膜類包裝材料時(shi)(shi),一般(ban)要(yao)求對著火焰(yan)的時(shi)(shi)間(jian)需控制在最(zui)短限(xian)度內,以保證材料不熔(rong)化、不燒焦。

火焰與塑料的(de)相對位置

火(huo)焰與被處(chu)理(li)塑(su)(su)料(liao)(liao)的距離過遠或過近,處(chu)理(li)的效(xiao)果(guo)(guo)均(jun)不理(li)想,因為(wei)塑(su)(su)料(liao)(liao)離火(huo)焰過遠或過近都不是(shi)以(yi)最高火(huo)焰溫度對塑(su)(su)料(liao)(liao)進(jin)行(xing)處(chu)理(li)。一般要(yao)(yao)求讓塑(su)(su)料(liao)(liao)與火(huo)焰的最高溫度處(chu)進(jin)行(xing)接觸以(yi)提(ti)高火(huo)焰處(chu)理(li)的效(xiao)果(guo)(guo)。故要(yao)(yao)將被處(chu)理(li)的塑(su)(su)料(liao)(liao)與“氧化焰”的中(zhong)部相(xiang)接觸,以(yi)期(qi)得到最好(hao)的處(chu)理(li)效(xiao)果(guo)(guo)。

這(zhe)是因為“氧(yang)(yang)化焰”不(bu)但溫度最高,而且還(huan)具有一(yi)定的氧(yang)(yang)化性(xing),能使塑(su)料表面的大分子發生氧(yang)(yang)化反應而產(chan)生極性(xing)基團(tuan),提高塑(su)料表面活性(xing)以利(li)于提高印刷、粘接質量。

雖(sui)然對塑料包(bao)裝材(cai)料表(biao)面(mian)(mian)改性的(de)方(fang)(fang)法(fa)(fa)很多,如(ru)表(biao)面(mian)(mian)接枝、臭氧處(chu)(chu)(chu)理(li)、化學(xue)藥品處(chu)(chu)(chu)理(li)、紫外線照射處(chu)(chu)(chu)理(li)等(deng),就塑料表(biao)面(mian)(mian)處(chu)(chu)(chu)理(li)工(gong)業(ye)實(shi)用性來說,現(xian)仍是(shi)以電(dian)暈放電(dian)處(chu)(chu)(chu)理(li)及(ji)火焰(yan)處(chu)(chu)(chu)理(li)為主(zhu)要方(fang)(fang)法(fa)(fa)。它(ta)們在工(gong)業(ye)生產上應用最廣(guang)泛。這兩種方(fang)(fang)法(fa)(fa)不但處(chu)(chu)(chu)理(li)技術較為簡單,而且處(chu)(chu)(chu)理(li)效(xiao)果(guo)也較好,但影響(xiang)處(chu)(chu)(chu)理(li)效(xiao)果(guo)的(de)因(yin)素較為復雜,了解與掌握其原理(li)及(ji)影響(xiang)因(yin)素是(shi)保證處(chu)(chu)(chu)理(li)效(xiao)果(guo)的(de)關鍵。

標簽：