4. Обработка плёнок
В большинстве случаев технические поверхности плохо смачиваются и имеют низкое поверхностное натяжение.
Причиной тому, прежде всего, являются свойства материала, например полимерной поверхности. В процессе производства или обработки поверхности могут загрязняться.
Перед печатью поверхности подготавливаются (предварительно обрабатываются) для обеспечения хорошей адгезии. Кроме праймеров (предварительная химическая обработка) очень часто применяются физические методы, такие как обработка коронным разрядом, плазмой или пламенем.
Преимущество этих методов по сравнению с предварительной химической обработкой заключается в простой интеграции в существующие машины и очень хороших показателях адгезии. Кроме этого, не образуются отходы, утилизация которых требует больших расходов. Ниже описываются отдельные методы и рассматриваются случаи их применения.
4.1 Обработка пленок коронным разрядом
Установка для предварительной обработки коронным разрядом состоит из высоковольтного электрода и заземленного противоположного электрода, между которыми возникает разряд (Рисунок 22).
Одна из двух электродных систем дополнительно покрыта диэлектриком.
Противоположный электрод представляет собой вал, над которым находится высоковольтный электрод.
Источник энергии работает при таких напряжении и частоте, при которых газ внутри установки ионизируется. Если газом является воздух, вокруг электрода, к которому приложено напряжение, появляется голубое свечение или «корона». Поверхностное натяжение увеличивается.
Рисунок 22 - Обработка коронным разрядом
Необходимая электрическая мощность и количество высоковольтных электродов зависит от скорости машины, вида материала и толщины пленки. Для материалов, которые не проводят электрический ток, можно использовать эффективные голые электроды. Покрытые электроды и голые противоположные электроды необходимо использовать вместе с электропроводящими пленками.
Для двухсторонней предварительной обработки необходимо использовать два устройства для коронирования.
Как правило, мощность аппаратов для обработки коронным разрядом необходимо определять с помощью испытаний. Для лабораторного испытания можно использовать ручной прибор с помощью которого можно предварительно обработать образец формата А4. Полученное поверхностное натяжение можно быстро измерить с помощью тестовых чернил.
Стандартные установки мощностью 3 кВт могут обработать пленки с рабочей шириной приблизительно 1 м, которые движутся со скоростью более 100 м/мин. Для более высоких скоростей и большей рабочей ширины требуются установки более высокой мощности. Озон, возникающий в результате разряда, необходимо отсосать. Имеются специальные формы электродов, например, тросовые электроды, регулируемые по рабочей ширине, или цилиндрические электроды для предварительной обработки листов.
Основные области применения предварительной обработки коронным разрядом - это пленки и тонкие пластины, которые позволяют простое размещение высоковольтного и противоположного электрода. Хорошая и эффективная обработка пленок, которые не проводят электрический ток, голыми металлическими электродами подходит для печати или склеивания. Электропроводящие пленки нуждаются в голых противоположных электродах.
4.2 Обработка пленок пламенем
Кроме обработки коронным разрядом полимерная пленка подвергается обработке пламенем для улучшения адгезии, а в случае картона с покрытием - для последующей печати. Преимущество такого метода обработки по сравнению с обработкой коронным разрядом заключается в лучшей долговременной стабильности предварительной обработки. Кроме этого, обратная сторона пленки не обрабатывается. Толщина пленки не имеет значения.
Во время обработки пламенем из-за высоких температур сгорания возникает термически активированная плазма. В качестве горючих газов используются, в основном, природный газ, пропан или бутан. Соответствующее управление процессом горения позволяет ввести несгоревший кислород в поверхность и тем самым увеличить поверхностное натяжение. Кроме этого сгорают тонкие загрязненные слои. К тому же обработка пламенем оказывает чистящее действие (тонкая очистка).
Устройство для обработки пленки пламенем состоит из горелки (с водяным охлаждением), которая выпускает пламя на охлаждаемый вал (с поддержанием постоянной температуры), по которому двигается пленка (Рисунок 23). Горячие отработавшие газы пламени можно отсосать. Такая конструкция позволяет обрабатывать пламенем даже тонкие пленки. Однако, в зависимости от толщины пленки, скорость не должна опускаться ниже своего минимального предела. Регулирование температуры, зависящее от скорости, позволяет дополнительно снизить минимальную скорость. Кроме того, в случае остановки машины копье для выдувания будет сдувать пламя с пленки. В случае подачи пленок разной ширины можно отрегулировать ширину пламени посредством заслонки.
Рисунок 23 - Обработка пламенем
1- газовая горелка, 2- охлаждаемый валок, 3- обрабатываемая плёнка, 4- вспомогательный валок.
Для толстых листов, например, картона, охлаждаемый вал не нужен. В данном случае горелка обрабатывает пламенем материал между двумя направляющими валами. Высокая скорость машины ограничивает передачу тепла в пленку. В некоторых случаях нагревание поверхности выгодно для последующего применения.
Для получения оптимального результата предварительной обработки необходимо проанализировать такие важные параметры обработки пламенем, как скорость, мощность горелки, расстояние, соотношение компонентов газовоздушной смеси. Эти параметры можно определить с помощью испытаний. Существует набор параметров, который обеспечивает максимальную адгезию (или максимальное поверхностное натяжение). Однако следует учесть, что слишком высокая мощность горелки может иметь противоположные последствия: поверхностное натяжение снова уменьшится.
Для специальных случаев применения можно также добавлять примеси в пламя. Так добавление в пламя незначительного количества силана улучшит адгезию. В результате его сгорания на поверхности образовывается очень тонкий, невидимый слой силиката (SiOx) с очень хорошими адгезионными свойствами. Поверхностное натяжение можно увеличить посредством повышения концентрации кислорода в газовоздушной смеси.
Области применения обработки пламенем - это трехмерные большие формованные изделия, такие как амортизаторы, панель приборов в автомобильной промышленности. Однако обработка пламенем также применяется для пленок. Преимущество этого метода обработки заключается в лучшей долговременной стабильности предварительной обработки, а также в том, что обратная сторона пленки не обрабатывается. Даже в случае большей рабочей ширины и большей скорости обработка пламенем может быть выгодней.
5. Область применения
В основном полимерные пленки: полиолефиновые, поливинилхлоридные, поливинилиденхлоридные, полиамидные и многослойные - применяют как упаковочный материал для пищевых продуктов (мясных, рыбных полуфабрикатов, сосисок, колбас, вторых блюд, масла, молока, соков и др.), товаров широкого потребления, жидких и сыпучих химических и нефтехимических товаров, для бытовых целей (Рисунок 24).
Рисунок 24 - Упаковочный материал
Полистирольные, поликарбонатные, полиэтилентерефталатные, полипропиленовые и полиамидные пленки широко используют для электроизоляции обмоточных и монтажных проводов, кабелей, обмоток трансформаторов, двигателей и др. электрических машин (Рисунок 25). Все вышеперечисленные полимерные пленки в сочетании с фольгой - хорошие диэлектрики для конденсаторов, а подвергнутые металлизации, применяют в конденсаторах. Они служат также световодами, регуляторами солнечной радиации в помещениях.
Полиэтилентерефталатные пленки, кроме того, используют при изготовлении кино-, фото- и рентгеновских пленок, магнитных носителей информации, фотоматриц миниатюрных печатных плат, полупроводниковых переключателей, фоторезисторов, для замены кальки и ватмана (матовая пленка), как чертежные пленки в компьютерно управляемых системах черчения. Для этих же целей при температурах выше 1300C используют пленки из полиимидов, полифениленсульфидов, полисульфонов.
Рисунок 25 - Электроизоляционные пленки
Рисунок 26 -Мульчирование почвы
Полиамидные пленки применяют для автоклавного прессования крупногабаритных деталей, полистирольные - как облицовочный материал для панелей холодильников, прозрачные "окна" в упаковке, полиолефиновые пленки применяют для укрытия теплиц, пропаривания и мульчирования почвы (Рисунок 26).
Заключение
Полимерные пленки - наиболее популярный материал. Его свойства позволяют ему найти широкое применение. Они незаменимы в силу некоторых своих уникальных функций.
С точки зрения экологической безопасности они помогают снизить объемы затрат, уменьшить вес упаковочных материалов. К сожалению, отходы полимеров трудно перерабатываются, из-за чего пленки в глазах потребителя кажутся менее привлекательными.
Литература
1. Электронная энциклопедия «Химик.ру» (http://www.xumuk.ru/encyklopedia/2/3407.html)
2. Спецвыпуск «Все о пленках»/ Отраслевой сервер Unipack.Ru
3. Полимерные материалы и основные изделия из них/ http://ru-ecology.info
4. Оборудование для производства полимерных пленок/ http://origroup.ru
5. Виды полимерных пленок/ http://www.rotopack.kz
6. Предварительная обработка полимерной пленки/ http://pechatnick.com
7. Добавки к полимерным пленкам/ http://proizvodim.com