電暈處理容易出現(xiàn)的問(wèn)題以及注意事項(xiàng)

電暈處理容易出現(xiàn)的問(wèn)題以及注意事項(xiàng)

前言聚丙烯薄膜具有耐熱、耐化學(xué)腐蝕、質(zhì)輕、絕緣性能優(yōu)良和機(jī)械性能較好的特性，因而得到了廣泛的應(yīng)用，但PP高聚物不含極性基團(tuán)、化學(xué)性質(zhì)較為穩(wěn)定，與其它親水性基團(tuán)結(jié)合困難，一般在投入使用前需預(yù)先進(jìn)行表面處理，以適應(yīng)工藝要求。用于BOPP薄膜表面處理主要是電暈處理法。這種方法效率高，可適用于生產(chǎn)，它主要使薄膜非極性的表面產(chǎn)生極性基團(tuán)，使其浸潤(rùn)張力等方面發(fā)生變化，有利于蒸鍍及印刷。實(shí)踐證明經(jīng)過(guò)電暈處理的BOPP膜在各項(xiàng)參數(shù)上均是較為優(yōu)秀的。電暈的使用已有百余年的歷史，但對(duì)其機(jī)理和化學(xué)變化過(guò)程只是近些年才被研究和確定下來(lái)，本文僅根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)中電暈處理應(yīng)用方面的若干問(wèn)題作一探討(對(duì)某些涉及商業(yè)秘密的數(shù)據(jù)本文不作具體介紹)。2原理本文所述的電暈處理是一種在高電壓下令電子加速離開(kāi)電極，并撞擊聚合物表面的一種過(guò)程。由于兩極間的傳導(dǎo)被阻斷，使得處于電場(chǎng)中的氣體因受電子碰撞后離子化濃度急劇增加，其主要反應(yīng)過(guò)程如下：O2+高能量電子→2O+低能量電子2O+2O2→2O3+熱即：3O2+電能→2O3+熱前式也可寫(xiě)成：3O2+M→2O3+M式中M為空氣中任何其它氣體分子，如氮。它們也可受高能電子沖擊離解為氮原子，并引發(fā)一系列反應(yīng)，此處略去。在臭氧生成過(guò)程中，伴有彌散藍(lán)紫色輝光的電暈現(xiàn)象，從而被稱之為電暈。換言之，薄膜的電暈處理就是把薄膜置于電場(chǎng)中成為阻斷傳導(dǎo)的介質(zhì)，在電場(chǎng)作用下，獲得高能量，并激活其它離子或分子，同時(shí)把這種能量分配到薄膜上，在薄膜表面駐極，形成極性的化學(xué)自由基團(tuán)，使薄膜表面產(chǎn)生懸掛鍵。在這一過(guò)程中，高能電子碰撞空氣中的氧分子、氮分子、水分子等，伴之發(fā)生氧化—還原反應(yīng)，并產(chǎn)生臭氧和氮氧化物等。由于臭氧具有強(qiáng)烈的氧化性，當(dāng)它接觸到聚丙烯薄膜表面時(shí)，會(huì)在其表面毫微米發(fā)生復(fù)雜的有機(jī)反應(yīng)，產(chǎn)生羥基(-OH)、羧基(-COOH)、羰基(>C=O)等。而這些含氧官能團(tuán)的引入，是增加薄膜表面張力的關(guān)鍵所在。因此，通過(guò)氧化，不僅可以改良薄膜表面張力，還可以提高薄膜表面的可蒸鍍性和可印刷性。電暈處理設(shè)備一般包括了一個(gè)高頻高壓發(fā)生器和一個(gè)附帶金屬電極和支持卷軸的電暈處理站。它們互相平行，并以一個(gè)1.5mm的空氣間隙作為分隔。當(dāng)電暈處理站輸入20～40kHz或數(shù)千伏高電壓時(shí)，電極間便會(huì)產(chǎn)生放電現(xiàn)象，在薄膜表面形成均勻火花。3問(wèn)題在BOPP膜的生產(chǎn)中，薄膜的處理是一項(xiàng)較為復(fù)雜的工藝，它涉及到化工工藝、機(jī)械設(shè)備和電控等多方面的知識(shí)，對(duì)它的調(diào)整和控制需相當(dāng)精細(xì)，稍有不慎，就可能造成薄膜在后道工序中的脫落、處理不均、運(yùn)行不平穩(wěn)、隱性條紋等多方面的質(zhì)量問(wèn)題，根據(jù)我們?cè)谏a(chǎn)中使用的情況來(lái)看，下述比較常見(jiàn)的幾個(gè)問(wèn)題，是應(yīng)當(dāng)引起我們重視和研究的：(1)電暈處理站的設(shè)備和調(diào)整狀態(tài)(2)膜面溫度和空氣相對(duì)濕度對(duì)電暈處理的影響(3)電暈處理中電暈強(qiáng)度和處理時(shí)間(4)電暈處理輥和電極平行(5)膜運(yùn)行的平穩(wěn)性(6)薄膜發(fā)脆走偏問(wèn)題(7)輥面的污染4討論4.1電暈處理站的設(shè)備配置和調(diào)整狀態(tài)4.1.14.1.2電暈處理輥與電極之間的間隙大小必須保持一致，亦即兩者之間既要有一定的距離又要相互平行，這樣才能使膜表面處的場(chǎng)強(qiáng)相同，產(chǎn)生均勻的電暈處理。一般二者的間隙在1.5～2.5mm4.1.34.2膜面溫度和空氣相對(duì)溫度對(duì)電暈處理的影響在電暈處理的過(guò)程中，膜面溫度和空氣相對(duì)濕度是影響它的兩個(gè)顯著的變量。隨著空氣相對(duì)濕度和膜面溫度的增大所需電暈處理的時(shí)間就越長(zhǎng)，也即薄膜越不容易被電暈處理。這是因?yàn)楫?dāng)空氣中相對(duì)濕度增大時(shí)，空氣中水分子的含量增大，而電暈過(guò)程中產(chǎn)生的臭氧可溶于水，在常溫常壓下，臭氧在水中的溶解度比氧約高13倍，比空氣高25倍。由于臭氧濃度的下降，使含氧官能團(tuán)在膜面生成及駐極的機(jī)會(huì)大大減小，從而降低電暈處理的效果。隨著膜面溫度的增高，使駐極分子的穩(wěn)定性變差，表面分子遷移的比例增大，不利于膜面的高表面能區(qū)域的形成，部分抵消了通過(guò)電暈增加薄膜表面張力的作用。但另一方面，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)中的經(jīng)驗(yàn)，膜面的溫度也并非越低越好。在生產(chǎn)中，電暈處理過(guò)程會(huì)產(chǎn)生大量的熱。為防止膜面溫度過(guò)高，通常我們采用循環(huán)水輥內(nèi)進(jìn)行閉式循環(huán)，并增加一套加熱裝置使冷卻水保持一定的溫度。過(guò)低的溫度會(huì)使膜面的分子在極化和發(fā)生化學(xué)變化時(shí)基本能量不足，也會(huì)造成膜面表面張力不足的問(wèn)題，所以，把電暈處理輥處的膜面溫度控制在適當(dāng)?shù)臏囟确秶鷥?nèi)是電暈處理的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，這也是我們?cè)陂L(zhǎng)期生產(chǎn)中摸索發(fā)現(xiàn)的。4.3電暈處理中電暈強(qiáng)度和處理時(shí)間的控制在生產(chǎn)中，為了使薄膜表面張力的處理達(dá)到某一等級(jí)，通常采用的方法是增加電暈處理的強(qiáng)度，在一定界限內(nèi)，這種方法是行之有效的，當(dāng)超過(guò)這一界限后，即使再增加電暈，也不會(huì)使薄膜表面能等級(jí)得到提高，這是因?yàn)楫?dāng)膜在瞬時(shí)進(jìn)行電暈處理過(guò)程中，電極與電暈輥之間的空氣量處于一種相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)，而這相對(duì)穩(wěn)定空氣量中的氧氣分子含量是一定的，即使提高電極的電壓和電流值，也不能激活更多的氧分子，使更多的含氧官能團(tuán)駐極到薄膜表面，達(dá)到提高薄膜表面能的目的。的設(shè)定溫度來(lái)調(diào)整薄膜的表面處理達(dá)因值，是在工藝控制中經(jīng)常采用的有效方法之一。

2.3生產(chǎn)線速度

生產(chǎn)線速度是影響電暈處理效果另一重要因素。BOPP薄膜是在極短的時(shí)間內(nèi)通過(guò)高壓電極間隙，而使表面達(dá)因值得以提高，于高壓電極間隙內(nèi)停留時(shí)間的長(zhǎng)短，會(huì)影響薄膜的電暈處理效果。

由此可見(jiàn)，電暈處理的電極電壓要隨著生產(chǎn)線速度的變化要作出相應(yīng)的調(diào)整，隨著生產(chǎn)線速度的增大而增大。

2.4電極排風(fēng)量

在電暈處理過(guò)程中，隨著空氣離子化，會(huì)產(chǎn)生等離子體，其中包含有電子、氧離子、臭氧等，等離子體會(huì)滲透薄膜，破壞其它化學(xué)鍵，激發(fā)自由游離基，與氧氣離子起作用成氧化極化基，這些基團(tuán)會(huì)對(duì)薄膜的表面潤(rùn)濕特性產(chǎn)生影響。從另一方面來(lái)說(shuō)，等離子體在薄膜表面的濃度會(huì)直接影響電暈處理的效果。一般而言，電極排風(fēng)閥門(mén)的開(kāi)啟度越大，薄膜的表面處理達(dá)因值會(huì)越??；反之，電極排風(fēng)閥門(mén)的開(kāi)啟度越小，薄膜的表面處理達(dá)因值會(huì)越大。

2.5表面材料

BOPP的生產(chǎn)會(huì)涉及到不同的材料及添加母料。BOPP可分作熱封型和非熱封型兩大類，在表層的基本材料中分別是共聚物及均聚物，由于兩者材料本身的差異，在經(jīng)受同樣的電暈處理后，兩者表面張力有一定的差異，一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于共聚物，如目前國(guó)內(nèi)外常用的SOLVAYKS413、MONTELPLZ679、BASEALEP5C37等，離子體滲透進(jìn)薄膜的表面效能比均聚物更大，所以熱封型薄膜會(huì)更加容易達(dá)到更高的處理強(qiáng)度。

此外，在熱封型薄膜的配方設(shè)計(jì)上，通常為了適應(yīng)包裝機(jī)器的要求，需要使用爽滑劑來(lái)改善薄膜的摩擦性能，在選擇爽滑劑時(shí)要盡可能避免使用硅酮類爽滑劑，這是由于硅酮的表面張力比較低，在常溫下約為12達(dá)因，與PP的31達(dá)因有較大的差距，使用硅酮類爽滑劑會(huì)大幅降低BOPP的表面張力值。

抗靜電劑對(duì)BOPP薄膜電暈處理效果也會(huì)有一定的影響?？轨o電劑大多數(shù)添加在芯層，其具有遷移性，滲透至表面的抗靜電劑會(huì)影響薄膜的表面電暈處理特性，處理強(qiáng)度值會(huì)有一定程度的降低。

2.6表面材料

BOPP薄膜在生產(chǎn)后還會(huì)發(fā)生結(jié)構(gòu)狀態(tài)的變化，在幾天內(nèi)，聚合物由無(wú)定形變化成晶體形，從而影響電暈處理的效果。處理強(qiáng)度會(huì)隨著時(shí)間的推移先是逐步下降，最后漸漸保持穩(wěn)定。電暈處理的消減幅度與貯存溫度有關(guān)，溫度越高，消減幅度越快。3.電暈處理對(duì)薄膜物理特性的影響

電暈處理除了可以改變薄膜的表面達(dá)因值外，還會(huì)對(duì)薄膜的其他物理性能產(chǎn)生影響，主要包括以下幾方面：

3.1摩擦系數(shù)

由于電暈處理的原理是薄膜經(jīng)過(guò)有兩高壓電極產(chǎn)生電子流，使薄膜表面產(chǎn)生極性，而薄膜處理面與非薄膜處理面相比，位于薄膜芯層的添加劑（包括抗靜電劑及爽滑劑）更加容易通過(guò)薄膜處理面滲出。以ABA類型薄膜即內(nèi)、外兩面配方結(jié)構(gòu)相同的薄膜為例，未經(jīng)電暈處理的薄膜內(nèi)、外兩面的摩擦系數(shù)是一致的，但是在經(jīng)過(guò)電暈處理后，薄膜處理面的摩擦系數(shù)值比非處理面的摩擦系數(shù)值低。

從生產(chǎn)到14天后，薄膜芯層的添加劑處于高速的遷移期，處理面與非處理面的靜、動(dòng)摩擦系數(shù)都呈快速下降趨勢(shì)，14天后數(shù)值趨于穩(wěn)定。由整體上比較，處理面的摩擦系數(shù)較非處理面的摩擦系數(shù)低。

3.2收縮率

由于電暈處理的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一定的熱量，因此薄膜的收縮率會(huì)有一定程度的下降。

3.3熱封強(qiáng)度

在生產(chǎn)BOPP熱封型薄膜時(shí)，表層使用的材料為乙烯-丙烯共聚物。如在前面所提及到的，在實(shí)際生產(chǎn)上如需達(dá)到同樣的處理強(qiáng)度，共聚物僅需要比較低的處理電壓值。但需要注意的是，過(guò)高的電暈處理值會(huì)引發(fā)共聚物間的交聯(lián)作用，導(dǎo)