等離子體在印刷包裝工業(yè)中的應(yīng)用簡介

等離子體在印刷工業(yè)中的應(yīng)用提綱1.印刷包裝材料表面等離子表面改性2.印刷機械零件等離子體表面改性------------等離子體滲金屬,磁控濺射,維弧氧化,等離子體噴涂3.等離子體制備新型包裝材料-----SiO阻隔薄膜----類金剛石阻隔薄膜4.新型印刷版材的制備-----凹版耐磨層的制備印刷材料表面等離子改性1，物理基礎(chǔ)A，印刷業(yè)中大部分印刷行為的發(fā)生在材料的表面和界面，影響界面相互作用的因素有兩個：

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比表面積大?。ù植诙龋?/p>

★界面相互作用力的大?。ū砻婺艽笮。┯∷⒉牧媳砻娴入x子改性

界面相互作用力包括以下幾類：※離子結(jié)合力（一次結(jié)合力）：※共有結(jié)合力：物理基礎(chǔ)印刷材料表面等離子改性※色散力：※取向結(jié)合力（二次結(jié)合力）：物理基礎(chǔ)印刷材料表面等離子改性※誘導(dǎo)力：※前兩項為一次力，后三項為二次力物理基礎(chǔ)印刷材料表面等離子改性其中式中：

所以提高材料表面極化程度（活化程度），增大和是提高表面能的方向。物理基礎(chǔ)常數(shù)分子間距電子能量結(jié)合能電離能偶極子能率極化率原子間引力與其他力相互抵消距離分子鍵C-HC-NC-ClC-FC-OC-CC=CC≡C結(jié)合能（eV）4.32.93.44.48.03.46.18.4印刷材料表面等離子改性B，在印刷工業(yè)中常用材料主要分子鍵及鍵能如下表1。

表1一些分子的鍵能物理基礎(chǔ)印刷材料表面等離子改性C，常用低溫等離子體中：電子溫度：Te=2-10eV離子溫度：Ti=0.2-2eV光子能量：hv=2-10eV因為1eV=10000K所以可以通過等離子體在一個電子或離子尺度內(nèi)到局部高溫，誘發(fā)其他條件可不能產(chǎn)生的反應(yīng)，打斷有機材料的分子鏈，形成活性基團，增加表面能，從而改善吸收性和粘接強度。物理基礎(chǔ)印刷材料表面等離子改性D，帶電粒子與表面作用時，會引起表面粗糙度的變化，出現(xiàn)大量數(shù)十到數(shù)百nm的起伏，這種效果使比表面積大大增加，因此它從物理方面改善了材料的表面性能。物理基礎(chǔ)印刷材料表面等離子改性2，應(yīng)用舉例（主要是本研究室所做的工作）⑴紙張表面改性等離子處理前后與水接觸角的變化Fig.6contactangleoftreated(left)anduntreatedpaper(right)towater印刷材料表面等離子改性

表面粗糙度變化如下圖

Fig.2SEMphotoofuntreated(left)andtreated(right)paper此技術(shù)已有兩個使用方向：應(yīng)用舉例印刷材料表面等離子改性A，用等離子體改善郵票紙印刷適性裝置應(yīng)用舉例印刷材料表面等離子改性A，用等離子體改善郵票紙印刷適性改善效果：印刷密度特別是高亮調(diào)明顯增加，如表2所示。表2.郵票紙等離子體改性前后印刷密度變化應(yīng)用舉例色階ABCD未處理紙（D1）1.0290.6000.2890.060處理過紙（D2）1.0370.6500.3390.097

0.8%

7.4%

17.3%

61.97%印刷材料表面等離子改性A，用等離子體改善郵票紙印刷適性網(wǎng)點密度照片：應(yīng)用舉例Fig.5Printedmarksonuntreated(right)andtreated(left)stamppaper印刷材料表面等離子改性B，用等離子體改善紙張涂布效果，提高紙張表面強度（在北京造紙七廠）工藝流程：應(yīng)用舉例Fig.7Processofpaper-makingwithandwithoutplasmatreatment(a):Processwithplasmatechnology(b):Processwithoutplasmatechnology

印刷材料表面等離子改性B，用等離子體改善紙張涂布效果，提高紙張表面強度（在北京造紙七廠）處理結(jié)果：表面強度提高60%，白度與原工藝的紙相同，印刷適性與原工藝的紙相同應(yīng)用舉例在生產(chǎn)線上等離子體設(shè)備紡織品材料表面等離子改性針對印染業(yè)中退漿和煮煉工藝長，成本高，污染嚴(yán)重等問題，我們于1989年曾研究過用等離子體技術(shù)取代簡化原退漿煮煉的問題，取得了較好的實驗成果，在北京床單廠進行了中試，并申報了國家發(fā)明專利。應(yīng)用舉例紡織品材料表面等離子改性這項成果的具體內(nèi)容為：對化纖與棉紗比例高于65/35的紡織品，經(jīng)等離子體處理后毛效明顯變化，將原始織物用等離子體處理后，可以直接進行漂白，完全省掉退漿和煮煉工藝，用等離子體處理和不用等離子體處理時，漂染工藝如下圖：應(yīng)用舉例紡織品材料表面等離子改性紡紗機纖維褂漿織布退漿煮煉清水漂洗烘干漂白染色……紡紗機纖維褂漿織布漂白染色……等離子體改性兩種不同處理工藝路線應(yīng)用舉例紡織品材料表面等離子改性在工廠根據(jù)在染整生產(chǎn)線上的實驗結(jié)果，用等離子體技術(shù)后在經(jīng)濟上帶來的效益如下表所列。以生產(chǎn)100米混紡布（65/35）成本例算（1989年價格）單位：元所用工藝用電化工原料用水用汽設(shè)備合計等離子體工藝0.14///0.110.25化學(xué)退漿工藝0.171.030.050.850.823.92煮煉工藝0.171.071.051.820.823.96應(yīng)用舉例紡織品材料表面等離子改性從以上可見，用等離子體技術(shù)所花費用僅為傳統(tǒng)工藝的3%，且消除了環(huán)境污染。對棉線所占比例大于65/35的紡織品，原退漿、煮煉工藝不能全部被等離子體工藝取代，但是可以大大縮短煮煉時間。實驗結(jié)果表明，對棉含量達82%的混紡布，等離子體處理后，表面果膠含量減少了50%，且表面被打出大量直徑為0.4-0.5um的小孔，這種小孔擴大了煮煉的反應(yīng)截面，有利于提高煮煉效率，促進縮短煮煉時間。應(yīng)用舉例紡織品材料表面等離子改性仍以100米棉/絳=82/18紡織品，用和不用等離子進行處理煮煉，并達到相同效果時所花成本比例估計為：0.053：1。最近此項技術(shù)又有新的進展，我們在實驗室又開發(fā)出了新型等離子槍。應(yīng)用舉例印刷材料表面等離子改性⑵炭黑表面改性目標(biāo)：解決黑墨不黑問題實驗裝置：應(yīng)用舉例印刷材料表面等離子改性結(jié)果如圖所示1：應(yīng)用舉例Fig.1SEMphotographofcarbonblackbefore(left)andafter(right)modifiedinairplasma印刷材料表面等離子改性結(jié)果如圖所示2：應(yīng)用舉例Fig.2relationshipofacidamountincrementvs.treatmenttime印刷材料表面等離子改性結(jié)果如圖所示3：應(yīng)用舉例Fig.9patternsofgrindabilityofcarbonblackinbinderbefore(a)andafter(b)modificationinairplasma印刷材料表面等離子改性⑶塑料（PET）表面改性此改性效果：提高了表面自由能，加強了與涂料粘結(jié)力，在此基礎(chǔ)上制備了激光印字機專用軟片和激光印字機直接制版。應(yīng)用舉例印刷材料表面等離子改性應(yīng)用舉例與傳統(tǒng)版材的對比如下圖：印刷材料表面等離子改性⑷用等離子體離子濺射技術(shù)制備計算機直接印刷版材計算機直接印刷（數(shù)字印刷）是印刷業(yè)發(fā)展方向應(yīng)用舉例其中成像層用等離子體磁控濺射技術(shù)制備，現(xiàn)在表面斥墨層用化學(xué)方法制備。

印刷材料表面等離子改性直接制版和數(shù)字印刷與傳統(tǒng)膠印印刷工藝比較圖應(yīng)用舉例印刷材料表面等離子改性其中版材是關(guān)鍵，版材結(jié)構(gòu)和制版過程如圖（激光燒蝕版結(jié)構(gòu)）應(yīng)用舉例23415

1、激光束2、表面斥墨層3、成像層4、基材5、圖文斑點（吸墨）圖5、熱燒蝕型熱敏版材制版過程現(xiàn)在版材已經(jīng)在實驗室生產(chǎn)出，并在DI-46機上印刷。印刷材料表面等離子改性版材分辨率如圖應(yīng)用舉例印刷材料表面等離子改性⑸用等離子體離子聚合技術(shù)制備低表面能?。┠ぃ―4膜）目標(biāo)：激光燒蝕型數(shù)字制版斥墨層成膜的表面能見表3。表3基材（PET）和D4薄膜表面能比較應(yīng)用舉例印刷材料表面等離子改性⑹用等離子體化學(xué)氣相沉積（PECVD）制備類金剛石薄膜、硅氧薄膜等。雷達表殼抗磨損保護膜包裝材料高阻隔性薄膜

應(yīng)用舉例其它材料表面等離子改性⑺利用等離子體多向離子注入技術(shù)改善金屬表面硬度和耐磨性原理如圖應(yīng)用舉例其它材料表面等離子改性⑺利用等離子體多向離子注入技術(shù)改善金屬表面硬度和耐磨性

應(yīng)用舉例Mn鋼經(jīng)離子注入等處理后摩擦磨損性能其它材料表面等離子改性⑻利用等離子體技術(shù)去除空氣中有機溶劑應(yīng)用舉例裝置圖其它材料表面等離子改性⑻利用等離子體技術(shù)去除空氣中有機溶劑應(yīng)用舉例處理結(jié)果結(jié)論等離子體作為一個新的學(xué)科，它是一個技術(shù)平臺，可以開發(fā)出多種用途，用于不同行業(yè)和方面，包括新材料制備，改性及加工技術(shù)。我