表面处理对塑料薄膜印刷适性影响研究 本科毕业论文.doc

表面处理对塑料薄膜印刷适性影响研究摘 要近些年来，人们对商品包装的要求越来越高，塑料是一种高分子合成材料，以其无可比拟的优势在包装领域中得到了广泛的应用。但是由于塑料薄膜的表面能低，在一定程度上阻碍了其在包装印刷中的应用，主要表现为难印刷、难复合等。因此，塑料薄膜在其上机印刷、复合之前必须进行处理，来改善塑料薄膜的印刷适性。电晕表面处理技术与应用对高科技经济的发展及传统工业的改造有着巨大的影响。电晕表面处理是目前最常用也是技术相对最成熟的一种处理方式，采用高频高压或中频高压对塑料薄膜表面进行处理，使电极间产生电子流，在薄膜表面形成氧化极化基，使薄膜表面产生极性，便于印刷油墨吸附。本次研究，主要通过理论结合实验分析了电晕表面处理对塑料薄膜印刷适性的影响。理论部分通过查阅大量文献，从油墨与薄膜之间的附着机理进行分析。实验部分则是通过对比三种不同极性的材料，电晕处理前与电晕处理后的表面张力、摩擦系数、油墨密度以及油墨附着率，从而得出电晕处理对薄膜印刷适性的影响。最后，通过实验结果的综合分析和评价得出一定的结论，希望能为今后对塑料薄膜表面处理的进一步研究打下一定的理论和实验基础。关键词：塑料薄膜，表面处理，电晕，印刷适性abstract in recent years, people of commodity packaging to demand more and more. plastic is a polymer synthetic materials, it has been widely used in printing and packaging filed,because they have many advantages comparing to other materials. while plastic low surface energy cause many problems in printing process, such as hard to printed, compounded and so on. so before using plastic film to print and compound must do some processes to improve the print adaptability of plastics. corona physics and application have huge influence on the development of high-tech economy and the reconstruction of traditional industry. presently, corona is usually used to treat plastic films surface. the high pressure or intermediate frequency of high pressure of high frequency plastic film surface processing, make the generation between electrode other words, in the film surface formation oxidation polarization base, make the film surface produces polarity, facilitate printing ink absorption. this research, mainly through the theory experimental analysis the corona surface treatment of plastic film printing eligibility influence. theoretical part is consulting a large number of literature, from ink and thin films of attachment mechanism between analysis. the experiment part is by comparing the three different polarity materials, corona treatment before and after processing the surface tension of the corona, friction coefficient, printing ink density and the ink adhesion, and concluded that corona treatment on film printing eligibility influence. finally , some conclusions are educed according to the whole study , which are expected to be the theory and experimental basics of further study in plastic films surface treatment. keywords: plastic film , surface treatment , corona , print adaptability 目录第一章 概论11.1 课题背景11.2 薄膜表面处理研究现状11.3 研究目的与方案31.3.1 研究目标31.3.2 研究内容31.3.3 研究方法3第二章 理论分析42.1 电晕处理42.1.1 电晕原理42.1.2 影响电晕效果的因素52.2 所选薄膜的性能52.2.1 聚乙烯薄膜pe62.2.2 聚氯乙烯薄膜pvc62.2.3 聚酯薄膜pet72.3 印刷适性与影响因素72.3.1 表面能与附着力的关系82.3.2 接触角与附着力的关系82.3.3 表面粗糙度与附着力的关系9第三章 实验研究与结论分析103.1 薄膜表面张力及评价实验研究103.1.1 实验材料及制备103.1.2 实验方法113.1.3 实验结果与分析113.2 薄膜表面摩擦系数的测试研究123.2.1 实验材料与设备123.2.2 实验方法133.2.3 实验结果与分析143.3 油墨密度与附着力的测试实验研究143.3.1 实验材料与设备143.3.2 实验方法153.3.3 实验结果与分析16结 论20参考文献21致 谢23附 录24第1章 概论1.1 课题背景进入21世纪以来，人们的生活水平有了很大的提高，人们的消费行为更为理智和挑剔，所以对商品包装的要求也越来越高。塑料是一种高分子合成材料，用于包装印刷的塑料薄膜因具有透明度高、强度好、韧性强、密度低、耐化学性优良等特性，越来越得到广泛的应用。塑料薄膜经过印刷后，不仅要求具有色彩鲜艳、层次丰富、立体感强的印刷效果，而且要求印刷油墨必须牢固，墨层不脱落、不掉色。但是印刷用的塑料薄膜的品种很多，因其表面特性因子结构、基材的极性基团、结晶程度和塑料稳定性等不同因素而有很大的差异，这些差异对于印刷油墨的结合牢度影响很大。且在成形过程中加入的增塑剂、引发剂及残留单体和降解物等低分子物质，这些低分子物质很容易析出而汇集于材料表面，形成无定形层，使塑料薄膜表面的润湿性能变差。因此，在印刷之前应根据不同塑料的表面特性而确定其是否需要进行表面处理。例如聚氯乙烯（pvc）、尼龙（pa）、聚苯乙烯（ps）等薄膜属于极性结构，印刷前不必进行表面处理。而聚酯薄膜(pet）、聚乙烯（pe）、聚丙烯（pp）等薄膜属于非极性的高分子聚合物，它们的化学稳定性较高，表面张力较小，不易被大多数油墨和溶剂所浸润。为了提高薄膜的表面张力，提高薄膜与油墨的粘结强度，在印刷之前必须对这些薄膜进行表面处理。塑料薄膜进行印前表面处理的方法很多，主要分为化学处理法和物理处理法。化学处理法主要是在薄膜表面导入极性基团或用化学试剂去除薄膜表面的助剂，以提高薄膜的表面能。各类化学处理法均会造成不同程度的化学试剂残留，且化学处理法速度慢、成本高、设备要求高，所以目前工业生产中基本不采用化学处理法。物理处理法主要有火焰处理法和电晕放电处理法，由于火焰处理法难于控制，目前已经被电晕放电处理法完全替代，所以本次毕业设计主要是研究电晕表面处理对塑料薄膜印刷适性影响。1.2 薄膜表面处理研究现状目前，表面处理有电晕处理、等离子处理、火焰法处理、氧化法、溶剂法等几种处理方式。而电晕表面处理是最常用也是技术相对最成熟的一种处理方式，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等离子在强电场的作用下，加速而冲击处理装置内的塑料薄膜。这些等离子离子能量一般在几到几十电子伏特，与塑料分子的化学键能相近，因而能诱发塑料表面分子的化学键断裂而降解，增加表面粗糙度，提高比表面积。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，在活性点生成极性基团，使分子极性增大，表面张力提高，对油墨产生很强的亲和力、吸引力，增加油墨的印刷牢度。目前国内外塑料表面处理的常用方法:1、 火焰处理，将塑料薄膜放置空气中，通过气体火焰处，火焰中含有处于激发状态的0、no、oh和nh等自由基，它们能从塑料表面把氢抽取出来，随后按自由基机理进行表面氧化，并引入了一些极性的含氧基团，发生断链反应。聚烯烃经火焰处理后形成了极性基团，润湿性得以改善，而粘接性的改善则由于极性基团改善了润湿性以及产生断链而相对改善。火焰处理效果较好，无污染，成本低廉，但操作要求严格，如不小心会导致产品变形，使成品报废。2、 化学氧化处理,印刷前利用氧化剂对pp、pe塑料薄膜的表面进行处理，使其表面生成轻基、拨基等极性集团，同时得到一定程度的粗化，以提高油墨与塑料薄膜的表面结合牢度。常采用重铬酸钾一硫酸溶液处理聚烯烃表面，处理液的配方、处理过程的时间和温度，都对处理效果有一定的影响。一般来说，处理时间长，处理温度高、效果较好，但时间过长或温度过高，虽然增加了表面极性，同时还将引起表面氧化、老化，粘接强度反而降低。化学处理法是应用较早的一种表面处理法，对于印刷，复合前薄膜的表面处理效果好，使用简便、经济，但需较长的处理时间影响了生产效率。并且处理液一般都具有化学侵蚀性，造成环境污染及对人体的危害，目前较少采用这种工艺，一般只在不便使用其他处理方法的情况下才采用这种表面处理工艺。3、 光化学处理一般是利用紫外线照射高聚物表面，使其引起化学变化，达到改善表面张力，提高润湿性和粘合性的目的。紫外线照射使高聚物表面发生裂解、交联和氧化。但要想得到较好的光化学处理效果，必须选择适当波长的紫外线，光化学处理法的处理效率太低。4、 涂层处理法是在薄膜上涂以特定的涂料，以改变其表面吸附性能。将异丙醇、甲苯、季戊四醇双丙烯酸戊酷、四氢糠醇丙烯酸、安息香乙醚以30:5:10:5:1的比膜表面涂布，风干105后，用高压水银灯照155，固化后，即可提高薄膜表面的张力。显然涂层处理的效率也太低。5、 电晕处理,薄膜的表面处理目前通常采用电晕处理(corona)工艺。利用高频高压电源，在放电刀架和刀片的间隙产生电晕放电而形成低温等离子体区。这种方法即叫电晕处理，也称电子冲击或电火花处理。1.3 研究目的与方案1.3.1 研究目标为了得到表面能高、油墨转移性能好、附着性能好的薄膜，从而提高在印刷过程中油墨在薄膜表面的附着力以及减少在复合与成型过程中因油墨和薄膜粘接不牢而产生的油墨与膜材分离等质量问题，电晕处理处理的目标：(1)提高表面能。由于表面能极性的增加，改善油墨与薄膜表面的润湿性，更好的使界面上分子键紧密接近，从而获得更大的分子间作用力和化学作用力。(2)提高表面粗糙度。增加薄膜/油墨界面上的机械咬合作用，同时为界面上分子间的物理和化学作用提供更大的接触面积。1.3.2 研究内容 (1)从接触角、表面张力与粗糙度等因素对附着强度的影响来进行薄膜的印刷适性理论分析。(2)对电晕表面处理原理以及该处理对薄膜印刷适性的影响进行理论分析。(3)分别对pe、pvc与pet三种薄膜进行电晕处理实验,来改善薄膜表面的性能，提高其印刷适性。(4)对处理前后的pe、pvc、pet薄膜进行表面能及表面摩擦系数这些因素进行测量与探测实验来评价改性效果。(5)对处理后的pe、pvc与pet薄膜进行丝网印刷，对油墨在处理前后的薄膜上的的密度以及油墨在处理前后的薄膜上的附着力进行测试，通过实验数据的对比来比较pe、pvc与pet薄膜的印刷适性以及总结出电晕处理对薄膜印刷适性的改善程度。1.3.3 研究方法本研究首先采用电晕技术分别对pe、pvc和pet三种薄膜进行表面处理，以提高其表面极性，增加薄膜在印刷过程中与油墨的粘合作用；然后通过三种测试方法来对比改性前后的表面性能：（1）通过自制的表面测试液达因液对未经处理的薄膜以及电晕处理后的薄膜进行测试，确定各表面大致的表面张力；（2）使用摩擦测试仪测出处理前后薄膜的表面粗糙度；（3）最后采用丝网印刷，对不同表面进行色块的印刷，然后对油墨的主密度进行测量分析，并使用胶粘-数格法检测油墨的附着牢度。第二章 理论分析2.1 电晕处理塑料薄膜表面处理最常见的是电晕处理。电晕放电处理又称电子冲击、电火花处理，采用高频高压或中频高压对塑料薄膜表面进行处理，使电极间产生电子流，在薄膜表面形成氧化极化基，使薄膜表面产生极性，便于印刷油墨吸附。1塑料薄膜；2电弧放电；3高频高压电发生器；4电极；5绝缘辊；6导辊；7收卷装置图2-1 电晕处理示意图2.1.1 电晕原理电晕处理的是将薄膜经过有高压存在的两电极间，高压使电极间的空气发生电离。电晕处理对薄膜表面有三大作用：（1）表面氧化。氧在电晕处理的作用下，产生电离形成臭氧，它可以立即氧化塑料分子，可在其分子链上生成羟基、羧基、不饱和键等。表面氧化的结果是使聚乙烯薄膜转化为极性表面，由低表面能转化为高表面能，使其对印刷油墨的润湿性、黏附性增加，从而提高了印迹的牢度。（2）表面微观毛糙。电晕处理后的薄膜表面糙化，改变了原来膜面光滑的状态，增大了塑料膜面的表面积，提高了对油墨的结合力。（3）使表面的低分子物质发生交联反应，除去表面的弱界面层，增强油墨的附着力。2.1.2 影响电晕效果的因素(1) 功率的选择以及电极的间隙电晕处理时输出功率的大小对处理的效果影响很大，当输出功率过低时，电晕处理效果差，当输出功率达到某临界值后，电晕处理的效果反而增加缓慢，即对某种塑料薄膜进行电晕处理时有一最佳输出电流。电极间隙越大，电晕效果越差。(2) 温湿度的影响当处理温度高时，化学反应的速度加快，反应的程度也大，处理效果好。但温度不宜太高，否则会形成新的薄弱界面层，反而使强度下降。不同材料，处理温度不同。湿度大时处理效果变差，是由于空气中的水分子吸收了部分由电晕而产生的离子。(3) 机器速度的影响薄膜表面的电晕处理时间越长，处理强度增加，效果愈好。要处理时间长，机器的速度就要慢一些，但若机器的速度太慢，处理时间太长，会使材料老化，产生异味，发生粘边，光泽变差。(4) 薄膜本身的影响 薄膜厚度影响处理强度，较厚的膜需增加处理能量，但在处理较薄的膜时由于牵引速度快，摩擦也比较剧烈，膜温下降得少些，相对处理电流也可小些。薄膜密度的影响。密度过高，电晕处理效果变差。薄膜种类的影响。在相同的处理条件下，不同薄膜的处理效果也不相同，如聚丙烯薄膜比聚乙烯薄膜就需要更高的能量才能达到相同的处理效果。 (5) 薄膜处理后表面张力的时效性问题表面处理后的表面张力有一个时效问题，当刚刚处理好时，能达到4042mn/m，但过几天以后，再去检测时，会下降到39mn/m左右，再过两个星期，又会下降一些，因此，加工好的薄膜最好在7天内用完，保存期超过一个月时表面张力会下降到38mn/m以下，在粘接、印刷方面就不太理想。2.2 所选薄膜的性能针对不同塑料薄膜，我选了三种具有代表意义材料：pe、pvc、pet。三者分别是非极性、极性和强极性物质，表面自由能也不一样，表21有具体数值。三种共同点就是表面平滑度都比较高，光滑的表面不利于油墨在上面进行附着，这是因为其表面积较小，且不能形成机械咬合力。表21 塑料表面极性与表面张力（mn/m)代表性塑料pepvcpet（偶极矩）00.50.7极性强弱非极性极性强极性未经处理的表面能313944虽然理论上分析，薄膜表面张力大于38mn/m就可以满足印刷要求，pvc、pet表面呈极性完全符合要求，可以不进行表面处理。但在实际生产中，为得到高质量的包装产品，pvc、pet同样要进行表面处理。原因有三点：（1）为了增加印刷和非印刷表面能的差别，防止油墨的卷取时反粘到非印刷面上，还是对印刷面进行了电晕处理；（2）pvc、pet的内聚力要大于pe，同样表面能的三种薄膜用于印刷，pvc、pet的印刷效果要比pe差，在印刷过程中，为了有效附着油墨保证印刷质量，被印薄膜表面能必须高于油墨表面能10个达因。；（3)材料后加工的要求，如转移膜就不需要进行表面处理，但一般印刷薄膜后工序需要进行复合，而复合对薄膜表面能的要求比印刷高，一般表面能要求达到48mn/m。综上所述，三种不同极性的薄膜都需要进行表面处理；(4）表面张力会随时间的推移有衰减的趋势，一般塑料薄膜的保质期在一到两年，所以刚出厂的塑料薄膜的表面张力应处于一个比较高的值。2.2.1 聚乙烯薄膜pe聚乙烯简称pe，是乙烯进行加聚而成的高分子有机化合物。由碳氢两种元素组成，和石蜡的分子结构相似，只是分子量比石蜡大得多。分子结构呈线型或支链型，是世界上产量最大的一种热塑性塑料。无毒、无味、无臭，符合食品包装卫生标准。聚乙烯薄膜，轻盈透明，具有防潮、抗氧、耐酸、耐碱、气密性一般、热封性优异等功能。聚乙烯的表面能极低，属于非极性材料，印刷、复合之前必须要进行表面处理。2.2.2 聚氯乙烯薄膜pvc聚氯乙烯是由乙炔与氯化氢进行加成反应所生成的氯乙烯经聚合而成的一种热塑性塑料。在光热作用下易释放出hcl气体而分解，此外在空气中也会发生分解，经添加助剂处理后，可提高薄膜的使用功能。聚氯乙烯的耐化学性能比较好，耐油脂性好，它与聚丙烯膜相同，也可以进行单向拉伸或双向拉伸，也可以进行热定型化处理，或者不进行热定型化而成收缩薄膜。聚氯乙烯透明性好，耐水性、耐药品性优良，但含有增塑剂和有害稳定剂的聚氯乙烯不适合食品包装。延伸处理过的pvc薄膜可以用于收缩包装。2.2.3 聚酯薄膜pet聚酯，原名为据聚对苯二甲酸乙二酯，简称pet。它是以乙二醇和对二苯酸酯化而成的对苯二甲酸二甲酯缩聚所得的聚对苯二甲酸乙二酯为原料，采用挤出法制成厚片，再与双向拉伸工艺相配合制成薄膜。pet薄膜是一种透明度和光泽度都非常好的薄膜，特别适合用于里印。pet薄膜适用的温度范围比较广，它耐热性好，故常用作蒸煮袋的印刷层。聚酯薄膜的机械强度大，其拉伸强度大约是聚乙烯的510倍。聚酯薄膜还具有挺度高、耐冲力强、耐油性好，有良好的气体阻隔性和良好的异味阻隔性。2.3 印刷适性与影响因素薄膜的印刷适性可以没有标准的定义，在参考各种资料后，我认为可将其理解为：薄膜能适应油墨、印版及工艺条件的要求，保证印刷工序顺利进行，并获得优秀印刷品所必需的条件。根据此定义，一般没有经过任何处理的薄膜其印刷适性要达到优秀印刷品的要求是较困难的，也就是印刷适性较差。薄膜的印刷适性较差主要表现在油墨转移不良、印迹的附着性不好、油墨的干燥速度和印材本身变形等方面原因而出现墨层脱落、粘连、套印不准的问题。造成塑料薄膜表面油墨附着力差的原因主要有：(1) 分子结构的非极性特征。塑料薄膜印刷的基材中，聚乙烯和聚丙烯分子结构基本上不带有极性，属非极性高分子结构，惰性强，不容易接受油墨。(2) 表面张力小。高分子聚合物的表面能越低，其表面张力越低，越不容易被液体所浸润。要达到油墨与承印物材料表面有良好的接触，印刷物的表面必须得到充分的浸润，那么承印物材料的表面张力必须等于或大于油墨的表面张力。(3) 化学稳定性强。pe和pp能耐大多数酸、碱的腐蚀，在常温下不溶于一般溶剂，这样就使薄膜表面对油墨、涂料等的吸附力很差。(4) 助剂的影响。在制造过程中，为了使薄膜容易开口、抗静电、耐老化、防紫外线照射等。就要加入一定量的助剂。如白油、十八烯酞胺、抗静电剂、稳定剂等。这些助剂在高温吹塑后，就会缓慢的向表面迁移，形成油污，使薄膜不易与其它物质粘合。因此，要改善这些难印塑料的印刷适性，需要在塑料表面引进极性基团，或提高表面能，或提高表面粗糙度。而采用电晕表面处理，可以达到改善塑料薄膜印刷适性的目的，从而为难印塑料的印刷提供了一种新途径。油墨在塑料薄膜表面的附着是塑料印刷适性的一个重要方面，油墨的附着可以通过表面能、接触角以及表面粗糙度等几个参数来衡量。2.3.1 表面能与附着力的关系在研究印墨的润湿和附着时，塑料薄膜表面能也是一个重要参数。塑料的表面能不能直接测定，实际中评价塑料表面张力常用临界表面张力来表示。临界表面张力是指塑料薄膜表面恰好被液体完全润湿时，此液体的表面张力就是该塑料薄膜的的临界表面张力。塑料薄膜的临界表面张力较好地反映了油墨的润湿性和附着性，临界表面张力高，润湿和附着性好；反之则差。在业内常用“达因/厘米”作为承印物表面附着能量的单位。在印刷过程中，为了有效附着油墨保证印刷质量，被印薄膜表面能必须高于油墨表面能10个达因。2.3.2 接触角与附着力的关系图2-2 接触角与各界面张力的关系在考虑油墨的润湿和附着时，接触角是一个重要的参数。接触角即为由液体(l)与固体（s)、气体(g)接触的三相分界点作液滴曲面的切线，该切线与固体表面之间的夹角称为接触角(在液体一方的角)。如图23所示，液体对固体的润湿程度可用接触角来衡量，越小表示液体愈易润湿固体表面。一般以90为界限。90为能润湿，=0为完全润湿；=180为完全不润湿。接触角象征着三个界面张力、相互作用的平衡状态，它们之间达到平衡后，水平方向的力平衡关系如下： （2-1）式中的为接触角，此式就是表面张力与接触角关系的杨氏方程。如果从分子的内聚功与粘附功来分析，当液体与固体表面接触时，附着层中的液体分子所受的内聚功和粘附功跟液-液间的内聚功是相似的。液体一方面受到液体内部分子内聚力的作用，另一方面也要受到固体分子对它的粘附力的作用。其分离时都要作功，极为： （2-2） （2-3）将式（2-1）、（2-2）代入式（2-3）中，得： （2-4）由式（2-4）可知液体能否润湿固体，可根据液体的内聚功和液-固间的粘附功大小而定。只有当，液体完全被润湿；时，润湿不完全；而则完全不润湿。它把粘附功与接触角联系起来，当接触角增大时，值变小，液-固间的结合力减弱；当接触角减小时，值变大，液-固间的结合力增强。要增大油墨在塑料表面的附着力，希望值越大越好。当时，达到最大值，它是最佳的附着条件。2.3.3 表面粗糙度与附着力的关系印墨的附着力还与塑料薄膜表面粗糙度有关，只有在合适的表面粗糙度下，才能获得最大的附着力。粗糙度大的印墨与塑料薄膜的有效粘接界面面积增大，而且印墨能直接进入微孔，当溶剂挥发后，印墨树脂就被机械地镶嵌在孔隙中，形成许多微小的结协联结点，将印墨牢牢地“铆”在塑料薄膜表面。但是，表面太粗糙对印墨的附着也不利，因为表面过于粗糙会使印墨的润湿性变差，不能填满微孔，造成粘附缺陷，附着力反而下降。液体在粗糙表面的接触角与在光滑平面的接触角有如下关系： （2-5）式中：为新的接触角，r为粗糙度系数。当时，塑料薄膜的粗糙度越大，表面越容易被润湿，印墨的附着力也越大。反之，当时，塑料薄膜的表面粗糙度越大，越难以被润湿，印墨的附着力也越小。第3章 实验研究与结论分析通过第二章对电晕表面处理、三种薄膜的特性以及印刷适性影响因素的系统分析，可以清楚发现表面张力以及表面粗糙度的提高，能够很明显地提高薄膜表面的印刷适性。本次实验研究，通过检测薄膜表面电晕前后表面张力以及表面粗糙度，来研究电晕表面处理对印刷适性的影响。由于实验室电晕仪器的局限性，电晕处理无法进行，本次实验选用的部分材料为出厂前进过电晕处理过的。表面粗糙度越大摩擦系数越大，所以本实验用摩擦系数代替表面粗糙度。此外，为了能更直观地发现薄膜表面电晕前后的印刷适性的改变，对薄膜进行色块的印刷，使用分光光度仪对油墨的主密度进行测试，然后通过胶粘-数格法检测油墨在薄膜表面的附着力，来对比薄膜表面电晕前后的印刷适性。3.1 薄膜表面张力及评价实验研究塑料的表面能是不能直接测定，而是通过临界表面张力的测定来评价塑料薄膜的表面能。测定塑料薄膜临界表面张力最简单直接的方法就是通过达因笔测试。由于达因笔相对来说比较昂贵，很多工厂都会使用自己配置的表面张力测定液(俗称“达因水”，其配比见附录表1)来进行测试，此种方法简单方便，价格实惠。在本实验中也是使用自行配置的达因水进行测试。3.1.1 实验材料及制备pe增强薄膜，厚度为63，此膜用于复合，为潮安万奇包装材料有限公司生产，采用流延法加工。试样为单面电晕pe薄膜。pet聚酯薄膜，厚度为12，为浙江大东南包装材料有限公司生产，采用德国布鲁克纳的双向拉伸聚酯薄膜生产线。试样分两种，一种为未电晕pet薄膜，另一种为单面电晕pet薄膜。pvc热收缩薄膜，厚度为50，为无锡久滕包装材料有限公司生产，其是采用挤出流延形成厚膜，然后在一个方向上定向拉伸形成薄膜，此种薄膜具有单向收缩性。试样分两种，一种为未电晕pvc薄膜，另一种为单面电晕pvc薄膜。配制达因液：将甲酰胺和乙二醇乙醚按照所规定的比例配制，为便于观察需加入甲基兰染料使之有颜色，并将配好的各种比例的达因液分别装入瓶中备用。3.1.2 实验方法测定时，将试样水平放在光滑的试验台平面或平板上，用脱脂棉签蘸上某一配比的达因液，顺同一方向在试样上水平移动棉签涂抹，使测试液分布到至少两平方厘米以上。根据涂抹测试液2s以上液膜层的状态，来判断润湿张力。 图3-1 图3-2如果液膜持续2s以上不破裂，即达因液均匀分布如图3-1，用下一较高表面张力的达因液重新涂抹在同一类型的新试样上，直到液膜在2s破裂；如果连续液膜保持不到2s，即达因液呈水珠状分布如图3-2，则用较低表面张力的达因液，直至液膜能持续2s为止。使试样表面润湿最接近2s的达因液，用这种达因液至少测定三次，该达因液的润湿张力即为试样的表面张力。注意事项：1、达因液的配比必须准确；2、不同达因值液体使用的棉签不能混用；3、 检测是所涂的达因液的厚度对其收缩速度有一定影响，一般涂布量越厚其收缩速度越慢。涂布后要求无积液存在；4、 达因液为易挥发有毒物质，其应储存在深棕色瓶中密闭。3.1.3 实验结果与分析经过反复测试，最终确定各表面的张力，见表3-2表3-1 印刷面经过电晕与未电晕的表面张力（mn/m)品种pepvcpet未处理303843已处理424855 图3-3 印刷面经过电晕与未电晕的表面张力的对比观察图3-3，很明显发现电晕处理对于三种薄膜的表面张力都有明显的提高。塑料薄膜的表面张力较好地地反映了油墨的润湿性与附着性，因此电晕处理提高了塑料薄膜的表面张力，也就是提高了薄膜的印刷适性。3.2 薄膜表面摩擦系数的测试研究 表面粗糙度越大摩擦系数越大，而摩擦系数相对比较直观，测试也比较简单，所以本实验用摩擦系数的测试代替表面粗糙度的测试。3.2.1 实验材料与设备pe增强薄膜，厚度为63，此膜用于复合，为潮安万奇包装材料有限公司生产，采用流延法加工。试样为单面电晕pe薄膜；pet聚酯薄膜，厚度为25，为浙江大东南包装材料有限公司生产，采用德国布鲁克纳的双向拉伸聚酯薄膜生产线。试样分两种，一种为未电晕pet薄膜，另一种为单面电晕pet薄膜；pvc热收缩薄膜，厚度为50，为无锡久滕包装材料有限公司生产，其是采用挤出流延形成厚膜，然后在一个方向上定向拉伸形成薄膜，此种薄膜具有单向收缩性。试样分两种，一种为未电晕pvc薄膜，另一种为单面电晕pvc薄膜；（以上试样均裁剪为6cm*6cm与10cm*10cm两种规格，每种规格10张）双面胶、直尺、小刀；实验仪器为frt-f1 摩擦系数/剥离实验仪。图3-4 frt-f1 摩擦系数/剥离实验仪3.2.2 实验方法1、 依次打开电脑、仪器电源，运行摩擦剥离软件，选择操作模式（摩擦实验），再进行参数设定。2、 将仪器水平调节好；3、 打开仪器正面左侧的电源开关，主机显示器待机状态；4、 打开计算机之后，进入操作软件主画面；5、 参数设定：根据试样的规格以及实际需要输入相应的参数；6、 设置实验模式，选择“摩擦系数测试”；7、 选择试验速度；8、 调整钢带位置：实验前，仔细检查水平钢带上“0”箭头是否指向指示牌上的“夹具放置区”内；否则，点击【前进】键或【后退】键，使水平钢带上“箭头”指向“夹具放置区”内，然后点击【停止传动】键；9、 将一个试样的实验表面向上，平整地固定在水平试验台上，试样与试验台的长度方向应平行；10、 将另一个试样的试验表面向下，包住滑块带毛毡的一面，用胶带在两侧固定。11、 将固定有试样的滑块无冲击地放在第一个试样中央，并使两试样的试验方向与滑动方向平行且测力系统恰好不受力；12、 将标准压环固定在传感器上，用细钢丝将滑块和传感器连接；13、 在软件界面点击运行试验，试验结束后，钢带自动回位，显示试验数据；14、 试验完毕后保存数据，退出系统，关闭电源。3.2.3 实验结果与分析测量时发现误差比较大，所以选择同种试样进行多次测量，每组数据测量十次，去除两组偏离值，另外八组数据取平均值，得到如下数据：表3-2 试样摩擦系数平均值pe1pe2pvc1pvc2pet1pet2静摩擦0.0890.1130.1260.1690.1490.153 动摩擦 0.033 0.089 0.050 0.077 0.059 0.069 注：“1”表示未处理，“2”已经电晕处理过。通过对不同试样摩擦系数的测试发现，进过电晕处理的薄膜，摩擦系数有一定的增大，摩擦系数越大表面粗糙度越大。一方面，粗糙度大的印墨与塑料薄膜的有效粘接界面面积增大，而且印墨能直接进入微孔，当溶剂挥发后，印墨树脂就被机械地镶嵌在孔隙中，形成许多微小的结协联结点，将印墨牢牢地“铆”在塑料薄膜表面。另一方面，薄膜表面的摩擦系数过小，会在导辊间传送时出现横向跑偏，影响精度，提高摩擦系数有利于提高薄膜的印刷精度。3.3 油墨密度与附着力的测试实验研究本实验通过测试处理面与未处理面印刷油墨的密度，两者相对比，观察电晕处理对印刷油墨密度的影响。油墨的附着性测试是模拟印刷过程，测试印后油墨在薄膜表面的附着力。采用胶粘数格法法对未经处理的三种薄膜和经过电晕处理的三种薄膜进行测试。胶粘数格法的计算公式为:a=n/(40x100)，其中n为胶带上油墨所占的格数，40mmx100mm为胶带的规格。a为印墨剥落率，印墨剥落率越大，油墨附着性越差；印墨剥落率越小，油墨附着性越好。3.3.1 实验材料与设备材料：粘网胶、丝网、感光胶、杭华塑料凹印油墨、甲苯、试样薄膜（同上）设备：爱色丽528分光光度仪、绷网机、烘箱、手动丝网印刷机3.3.2 实验方法1、丝网版的制作网框的表面处理涂粘网胶裁取丝网夹网初拉重拉固网整边清洗丝网干燥涂布感光胶干燥贴合晒版显影网框的表面处理：包括粗化和去污。去油污，用砂纸打磨，除去网框上的毛刺，以免弄破丝网。涂粘网胶：网框表面处理后，马上对其粘网面涂刷一层粘网胶。裁取丝网：为了使绷好的丝网的经、纬线尽可能与框边保持垂直，在绷网前裁取丝网时不要用剪刀而要用手撕。夹网：将丝网夹入网夹内，应十分仔细，使丝网的经、纬丝线与网夹边保持平行，并尽可能挺直，切忌斜拉网。初拉、重拉：初拉仅拉伸至额定张力的60%，初拉后等待十分钟左右，提高气压至额定值，同时用张力计测量张力值，每隔5-10min对损失的张力补偿一次。固网：往黏合面上刷粘网胶，随即用棉纱擦压网框的黏合处，视整个粘网面上呈现较深而均匀的颜色，黏结才算充分。如果出现浅色区，则该区涂胶不足，应予补涂。整边：裁去多余的丝网，包边，标注，以及用胶带或加涂涂料保护黏合部分不受有害溶剂的侵蚀。涂布感光胶：对经过清洗、干燥的丝网进行感光胶的涂布，将调制好的感光胶倒入刮斗中，让刮斗的前端与丝网接触进行涂布。刮斗来回两到三次，速度与角度要把握好。将涂布好感光胶的丝网放入干燥箱内干燥。晒版、显影：将不透光的4.5cm*17cm的黑色纸片至于网框中央，进行晒版。晒版完成后显影，干燥。2、 试样的印刷将试样膜平整地铺在白卡纸上，并用胶带固定好。在制好的丝网版网框内倒入适量的凹印油墨，将贴有试样膜的白卡纸放置与丝印台上，进行丝网印刷。尽量保证每次刮墨的角度与力度相当。3、 油墨密度的测量打开爱色丽528分光光度仪，进入密度菜单，设置为相对密度，同时将密度设置为自动，这样测出的是印刷样张的主密度值。每种样张选两张印刷较好的，每张选五个固定的点进行测量，每种样张共测出10个主密度值。4、 油墨附着力的测试用40mmx100mm透明胶带平整地粘在被测品印墨上，反复碾压几次，保证平整、无气泡，放置3min。然后慢速粘拉2次，再将测试后的胶带贴于格纸上，要求胶带边对准坐标纸格线。数出胶带上油墨所占格数n。则印墨剥落率a=n/(10x20)印墨剥落率越大，油墨附着性越差。3.3.3 实验结果与分析油墨密度的测试具体数值见附录表3，结果与分析如下：图3-5 pe薄膜电晕处理面与非电晕处理面油墨密度从图3-5很显然可以看出，油墨在pe处理面上的密度大于pe未处理面上的密度，同种油墨的密度值大的即为墨层厚的。从以上数据分析得出：油墨在pe薄膜电晕处理面上的转移效果比pe薄膜未电晕处理面的好。对于pe薄膜，电晕处理提高了其油墨转移效果，即电晕处理改善了pe薄膜的表面印刷适性。图3-6 pvc薄膜电晕处理面与非电晕处理面油墨密度从图3-6中很难看出pvc处理面上的油墨密度与pvc未处理面的油墨密度有何区别，通过计算pvc处理面油墨密度的平均值比未处理面的高0.027。通过数据分析得出，电晕处理对pvc薄膜油墨转移效果有一定的提高，但效果不明显。图3-7 pet薄膜电晕处理面与非电晕处理面油墨密度从图3-7中很难看出pet处理面上的油墨密度与pet未处理面的油墨密度有何区别，通过计算pet处理面油墨密度的平均值与未处理面的油墨相差0.001，这么小的密度差值完全可以忽略。通过数据分析得出，电晕处理对pet薄膜油墨转移效果没有影响。油墨附着力的测试结果与分析如下：未经电晕处理的pe薄膜与电晕处理过的pe薄膜印刷后，经过胶粘后的效果如图3-7。图3-8 两种pe印刷膜胶粘后的效果表3-3 电晕处理前后的pe薄膜的印墨附着性pe薄膜表面能胶粘-数格法n/格a=n/(1020)304000100%4200%通过以上图表的对比，不难发现，pe薄膜未经电晕处理的情况下印墨附着性极差，完全达不到印刷要求，而经过电晕处理后的pe薄膜油墨的附着性有了极大的提高，完全可以满足印刷的要求，这些直接证明了电晕处理对pe薄膜印刷适性的提高。未经电晕处理的pvc薄膜与电晕处理过的pvc薄膜印刷后，经过胶粘后的效果如图3-8。图3-9 两种pvc印刷膜胶粘后的效果表3-4 电晕处理前后pvc薄膜的印墨附着性pvc薄膜表面能胶粘-数格法n/格a=n/(1020)38110.27%4800%通过以上图表的对比，可以比较直观地看出电晕处理对pvc薄膜的油墨附着性有一定的影响，但效果没有pe薄膜明显。未经电晕处理的pet薄膜与电晕处理过的pet薄膜印刷后，经过胶粘后的效果如图3-9。图3-10 两种pet印刷膜胶粘后的效果表3-5 未经电晕处理的pet薄膜的印墨附着性pet薄膜表面能胶粘-数格法n/格a=n/(1020)4300%5500%通过以上图表的对比，不难发现，经过电晕处理后的pet薄膜附着性基本没有变化，从理论分析可知，表面能达到38达因就已经满足印刷要求，对于相对表面能较高的pet薄膜来说，本次实验没发现电晕处理对其印刷适性的影响。26结 论（1) 经过电晕处理之后，pe薄膜的表面张力由30mn/m增加到42mn/m,提高了40%，pvc薄膜的张力由38mn/m增加到48mn/m，提高了26.32%，pet薄膜的张力由43mn/m增加到54mn/m，提高了25.58%。三者电晕之后，表面张力都有了显著的提高，改善了薄膜表面的润湿性和印刷适性。（2) 通过对不同试样摩擦系数的测试发现，进过电晕处理的薄膜，摩擦系数有一定的增大，摩擦系数越大表面粗糙度越大。因此可以得出，电晕处理使得薄膜表面粗糙度有所提高，改善了薄膜表面的印刷适性。 （3) 油墨密度的测试试验得出：电晕处理后的pe薄膜的油墨密度明显提高，pvc薄膜的油墨密度有很小的提升，而pet薄膜的油墨密度基本没有变化。此试验中油墨密度反映了油墨的厚度，所以电晕处理对pe、pvc的油墨转移有一定的改善。（4) 通过胶粘-数格法进行油墨附着性测试，对比处理前后三种薄膜的油墨附着性，电晕处理后的pe薄膜的油墨附着性明显提高，pvc薄膜的油墨附着性有很小的提升，而pet薄膜的油墨附着性基本没有变化。（5) 综合实验结果及实验数据表明，电晕表面处理对表面能较低的薄膜有显著的影响，经电晕表面处理后印刷适性明显提高；而对表面能本身就比较高的薄膜影响不明显。本研究是采用电晕对塑料薄膜进行表面处理，以提高薄膜的表面能和表面润湿性，从理论和实践上证明是可行的。本论文的不足：1、 对薄膜印刷适性的分析尚不全面，实验有待进一步改进；2、 手动丝网印刷存在很多弊端，有待寻找一直更合适的打样方式；3、 油墨附着力测试仅为对比性试验，无法得到准确的数值。 参考文献1王建清主编.包装材料学m.北京：国防工业出版社，2004年6月第1版2章燕豪.吸附作用m.上海科技文献出版社，19893王经武.塑料改性技术m.北京：化学工业出版社，20042窦翔，程冠清主编.塑料包装印刷m.北京：印刷工业出版社，2002年12月3艾海荣.印刷材料m.北京：中国轻工业出版社，2009年03月4冯瑞乾.印刷原理及工艺m.北京：印刷工业出版社，19995陈永常主编纸张、油墨的性能与印刷适性m.北京：化学工业出版社6刘昕.油墨转移的最新研究进展j.今日印刷，2003.127冯长勇.胶印油墨转移的应用研究d，20078何定邦等.印刷色彩学m.国防科技大学出版社，2002年11月9向阳,王捷先.印刷材料及适性m.北京：印刷工业出版社，200510金银河.塑料制品印刷m.北京：化学工业出版社，200211刘武辉.塑料包装的印刷技术m.北