一、大氣低溫等離子體表面處理技術(shù)簡介

　　低溫等離子體中粒子的能量一般約為幾個(gè)至十幾電子伏特，大于聚合物材料的結(jié)合鍵能(幾個(gè)至十幾電子伏特)，完全可以破裂有機(jī)大分子的化學(xué)鍵而形成新鍵;但遠(yuǎn)低于高能放射性射線，只涉及材料表面，不影響基體的性能。處于非熱力學(xué)平衡狀態(tài)下的低溫等離子體中，電子具有較高的能量，可以斷裂材料表面分子的化學(xué)鍵，提高粒子的化學(xué)反應(yīng)活性(大于熱等離子體)，而中性粒子的溫度接近室溫，這些優(yōu)點(diǎn)為熱敏性高分子聚合物表面改性提供了適宜的條件。通過低溫等離子體表面處理，材料表面發(fā)生多種的物理、化學(xué)變化，或產(chǎn)生刻蝕而粗糙，或形成致密的交聯(lián)層，或引入含氧極性基團(tuán)，使親水性、粘結(jié)性、可染色性、生物相容性及電性能分別得到改善。在適宜的工藝條件下處理材料表面，使材料的表面形態(tài)發(fā)生了顯著變化，引入了多種含氧基團(tuán)，使表面由非極性、難粘性轉(zhuǎn)為有一定極性、易粘性和親水性，有利于粘結(jié)、涂覆和印刷。

　　目前各種薄膜的生產(chǎn)已經(jīng)普遍采用電暈處理的方法來解決表面親和性的問題。 但由于電暈只能在兩個(gè)相鄰的平行電極間進(jìn)行，且距離不能過大，所以電暈處理的方法不適合用來處理三維物體的表面極化問題。如果用火焰法來處理，其弱點(diǎn)是所有聚合物都是易燃和熔點(diǎn)低。當(dāng)有機(jī)材料置于高溫火焰下時(shí)，會(huì)因受高溫的處理而變形、變色、表面粗糙、燃燒和散發(fā)出有毒氣體。且處理工藝難以掌握。

　　物體表面的改性處理采用低溫等離子體炬處理工藝為***佳方案。其原理如圖1.1所示。在高壓和地電極兩端施加交流高頻高壓，使兩電極間的氣體產(chǎn)生電離而形成等離子區(qū)。等離子在氣流的推動(dòng)下到達(dá)被處理物體的表面而實(shí)現(xiàn)對(duì)物體表面進(jìn)行改性的目的。

　　由于射流型大氣低溫等離子體表面處理機(jī)噴射出的低溫等離子體炬為中性粒子不帶電，因此，可以處理一下材料：

　　★ 帶有OPP, PP, PE覆膜的紙板

　　★ 帶有PET覆膜的紙板

　　★ 帶有金屬鍍層的紙板

　　★ 帶有UV 涂層的紙板(UV油固化后本身不能脫層)

　　★ 浸漬紙板

　　★ PET,PP等透明塑料片材

　　低溫等離子技術(shù)在印刷包裝行業(yè)的應(yīng)用，源于90年代中期國外諸與Plasmatreat等公司的引進(jìn)，引進(jìn)到我們國家的印刷包裝行業(yè)領(lǐng)域是在2006下半年左右，當(dāng)時(shí)的機(jī)器價(jià)格相當(dāng)不菲，單個(gè)窄幅槍頭將近40萬元人民幣的價(jià)格，再加上大家對(duì)新工藝的認(rèn)知度不夠，所以，只有為數(shù)不多的使用***糊盒機(jī)的客戶才嘗試使用。

　　其實(shí)我國低溫等離子技術(shù)不比國外晚幾年，前些年主要應(yīng)用在汽車等行業(yè)，因印刷包裝行業(yè)的特殊性，這項(xiàng)技術(shù)也一直未被行業(yè)屆所認(rèn)知，直到我們接觸到國外公司成功應(yīng)用到糊盒技術(shù)上，由此而受到啟發(fā)，于是和研究所共同試驗(yàn)，終于在2007年上半年成功將此項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用到糊盒機(jī)上，雖然當(dāng)時(shí)的很多實(shí)用技術(shù)還未完善，但畢竟已經(jīng)成功了一大步。

　　我公司不僅***早將這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用到我國印刷包裝領(lǐng)域，而且經(jīng)過兩年多來的不斷進(jìn)步，讓低溫等離子技術(shù)的應(yīng)用使得糊盒工藝在技術(shù)上有了***性的突破，而且我們已經(jīng)成功實(shí)現(xiàn)將等離子處理表面技術(shù)與各種糊盒甚至糊箱機(jī)械本身的電氣控制技術(shù)相融合，在糊盒和糊箱機(jī)隨意開停的情況下都不易出廢品，不干涉糊盒機(jī)的噴膠與噴碼系統(tǒng)正常工作，在處理寬度方面，不僅有處理窄幅的小糊口盒型機(jī)器，在2008上半年我們還成功開發(fā)出寬幅處理結(jié)構(gòu)，能處理2CM以上的寬糊口紙箱。在國內(nèi)有多家大型印刷包裝企業(yè)及其他相關(guān)印刷廠已經(jīng)讓我們成功地為他們提供了這項(xiàng)技術(shù)，并使他們徹底擺脫產(chǎn)品開膠粘不牢的煩惱，有的客戶還大大地降低了成本。

　　二.低溫等離子技術(shù)在印刷包裝工藝上的具體應(yīng)用

　　在現(xiàn)在的印刷包裝工藝中,為保證印刷品在流通中不被蹭花，為了提高防水功能,或提高產(chǎn)品檔次等，在印刷品表面都會(huì)做一層保護(hù)，有的上一層光油，有的復(fù)一層膜等。上光工藝中UV上光相對(duì)較復(fù)雜一些，出現(xiàn)的問題可能更多一點(diǎn)，目前來說,因UV油與紙張的親和力較差，而造成在糊盒或糊箱時(shí)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)開膠的現(xiàn)象，而復(fù)膜后,因膜的表面張力及表面能會(huì)在不同的條件下有不同的值，大小忽異，再加上不同品牌的膠水所表現(xiàn)出的粘接性能不同，也經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)開膠現(xiàn)象，而一旦產(chǎn)品交到客戶手上再開膠，就會(huì)有被罰款的可能，這些都令各廠家較煩惱，有的客戶為了盡量減少出現(xiàn)以上情況，不惜加大成本盡量采購進(jìn)口或國產(chǎn)***糊盒膠水，但如果對(duì)化學(xué)品的保管不當(dāng)，或其他原因，有時(shí)還是會(huì)出現(xiàn)開膠現(xiàn)象。

　　傳統(tǒng)工藝中，為了有效對(duì)付開膠現(xiàn)象，各糊盒機(jī)廠家在自己的各型糊盒機(jī)上均配備了磨邊機(jī)，將糊口部分上了UV光的糊舌進(jìn)行打磨，有效解決了開膠的問題。

　　而復(fù)膜的產(chǎn)品無法用磨輪進(jìn)行打磨，則采用打刀齒線的方法，或在復(fù)膜時(shí)讓開糊口位置(較大尺寸產(chǎn)品實(shí)用，小包裝產(chǎn)品也無法使用此方法)，再配合高品質(zhì)的膠水，也較有效，但不是***佳方法。

　　在糊盒糊箱時(shí)打磨糊口雖然能較有效地解決粘接問題，但下面問題依然存在：1.打磨時(shí)被磨去的紙毛紙粉一部分會(huì)對(duì)機(jī)器周邊的環(huán)境造成污染，加大機(jī)器設(shè)備的磨損;2.因磨輪運(yùn)動(dòng)的線速度方向與產(chǎn)品運(yùn)行方向相反，勢(shì)必對(duì)一些產(chǎn)品的運(yùn)行速度產(chǎn)生影響，降低工作效率;3.雖然將涂層磨去，但磨去的只是UV涂層和少量的紙張表面涂層，對(duì)于***的藥盒和化妝品盒等產(chǎn)品，一般廠家也不敢輕易采用普通膠水來粘盒，這樣，糊盒成本不會(huì)太低。

　　復(fù)膜開膠的情況相對(duì)UV產(chǎn)品來說要好一點(diǎn)，但復(fù)膜讓糊口的方法對(duì)小盒產(chǎn)品無法使用，打刀齒線也會(huì)出現(xiàn)工藝問題，增加刀版成本等。

　　而低溫等離子技術(shù)很好地解決了以上所出現(xiàn)的矛盾，既不用對(duì)產(chǎn)品表面做打磨或打齒線，有條件時(shí)還可以使用較低成本的膠水，能有效解決了傳統(tǒng)糊盒工藝中的幾大問題：一、紙粉紙毛對(duì)環(huán)境及設(shè)備的影響;二、打磨影響工作效率、三、產(chǎn)品會(huì)開膠;四、糊盒成本較高。

　　人們都知道，其實(shí)影響覆膜產(chǎn)品糊盒糊箱時(shí)***大的障礙，是因?yàn)檎辰訒r(shí)膜的表面達(dá)因值很低，這是為什么呢?因塑料廠對(duì)薄膜出廠前表面所做的處理主要是電暈處理和靜電處理，而電暈處理裝置的電暈處理能力有限，所以薄膜在出廠前的***高達(dá)因值一般不超過42達(dá)因，且電暈處理只是使膜的表面發(fā)生物理變化，而這種變化是可以隨著時(shí)間延長而變化的(達(dá)因值降低)，因而實(shí)際薄膜到印刷廠真正使用時(shí)，薄膜表面的達(dá)因值有可能降低到40達(dá)因以下甚至還低，還有重要的一點(diǎn)，除非印刷廠告訴薄膜供應(yīng)商，他需要的是雙面電暈處理的薄膜，否則一般情況下印刷廠所拿到的都是單面處理的膜，這樣在薄膜覆在紙張上后表面的達(dá)因值就更低了，而在線利用等離子噴涂薄膜表面后，根據(jù)處理速度的不同達(dá)因值可相應(yīng)提高到45-60達(dá)因，這樣加上等離子的清潔功能、化學(xué)破壞分子鍵功能以及除靜電功能使得糊口容易粘牢。

　　所以低溫粒子流技術(shù)在糊盒工藝中的應(yīng)用，直接產(chǎn)生的益處在于：一、產(chǎn)品品質(zhì)更加穩(wěn)定,不會(huì)再開膠;二、糊盒成本降低，有條件的情況下可直接使用普通膠水,節(jié)約成本達(dá)30%以上;三、直接消除紙粉紙毛對(duì)環(huán)境及設(shè)備的影響;四、提高工作效率,五.對(duì)北方的客戶來說,BSP處理機(jī)在冬天所起作用更加明顯。載體：各種品牌全自動(dòng)糊盒機(jī)及半自動(dòng)糊箱機(jī)。

　　附注：在做極性實(shí)驗(yàn)時(shí)，所采用的膠粘劑為普通木膠(或普通白乳膠)，能很好地對(duì)處理過的膜和UV層表面進(jìn)行粘接，對(duì)比物為未處理過的盒型-無法粘牢。但因普通木膠(或普通白乳膠)初粘性較差，實(shí)際生產(chǎn)中工藝上行不通，無法真正使用。實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖亲C明經(jīng)低溫粒子流處理過后的表面粘接能力大大改善。

　　三、低溫等離子技術(shù)應(yīng)用的局限性

　　因目前等離子技術(shù)研究的技術(shù)瓶頸，包括國外國內(nèi)的一些公司和研究所，就低溫等離子的處理效率而言，單個(gè)噴槍的效率基本固定在1000W，即使花更大的成本將功率增大幾何倍數(shù)，但是，對(duì)工件的處理效果其實(shí)甚微，所以，這是目前為什么國內(nèi)國外單個(gè)噴槍只設(shè)計(jì)在1000W的主要原因，因此應(yīng)用到糊盒機(jī)上，就單個(gè)槍頭而言，它所能處理的工件線速度一般不超過200M/MIN，如果要超過這個(gè)速度，就只有將2個(gè)以上的單槍頭直線并列處理才能滿足。

　　以上提到，低溫等離子只有對(duì)★ 帶有OPP, PP, PE覆膜的紙板;★ 帶有PET覆膜的紙板;★ 帶有金屬鍍層的紙板;★ 帶有UV 涂層的紙板(UV油固化后本身不能脫層);★ 浸漬紙板;★ PET,PP透明塑料片材等基材起到作用，所以，紙盒紙箱一般的表面處理結(jié)果，如普通上光或壓光等的表面，用等離子處理過后的效果是不大的，特別是表面填充料較大的***白卡、灰底板紙等(列如紅塔紙，太陽紙，晨明紙等紙張的普通上光)。

　　而UV上光工藝相對(duì)復(fù)雜一些，要想做到UV表面效果好，嚴(yán)格的工藝是打底后上UV油，或使用免打底的UV油，這樣，檢驗(yàn)UV上光后的效果，UV油固化后一般8小時(shí)，用指甲或利器括或用窄膠帶(6-10MM寬)去粘，UV油脫層的為不合格，不脫層為合格，在脫層的情況下，低溫等離子處理后，糊口依然會(huì)開膠，因?yàn)閁V層與油墨層脫離，而不是膠層脫離;而不脫層的情況下，低溫等離子處理后效果就非常好，糊口不易開膠，而且膠水成本降低，這已經(jīng)得到客戶使用后的事實(shí)驗(yàn)證。

　　綜上所述，常壓低溫等離子技術(shù)在糊盒工藝上的應(yīng)用，有它的優(yōu)勢(shì)，也有局限性，但我們要認(rèn)識(shí)到，任何新技術(shù)的應(yīng)用，都不是一天就成熟的，而且任何技術(shù)都不是萬能的，還需要人們的努力，不斷完善，不斷進(jìn)步。就目前而言，畢竟它已經(jīng)實(shí)實(shí)在在給我們帶來了巨大的效益，使我們的包裝技術(shù)又前進(jìn)了一大步，希望這項(xiàng)新技術(shù)能被更多的印刷包裝廠應(yīng)用，來幫助他們解更多的問題。