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至十幾電子伏特，大于聚合物材料的結(jié)合鍵能(幾個至十幾電子伏特)，完全可以破裂有機大分子的化學(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，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，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，其弱點是所有聚合物都是易燃和熔點低。當(dāng)有機材料置于高溫火焰下時，會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下到達(dá)被處理物體的表面而實現(xiàn)對物體表面進(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)時的機器價格相當(dāng)不菲，單個窄幅槍頭將近40萬元人民幣的價格，再加上大家對新工藝的認(rèn)知度不夠，所以，只有為數(shù)不多的使用***糊盒機的客戶才嘗試使用。

　　其實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，終于在2007年上半年成功將此項技術(shù)應(yīng)用到糊盒機上，雖然當(dāng)時的很多實用技術(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)成功實現(xiàn)將等離子處理表面技術(shù)與各種糊盒甚至糊箱機械本身的電氣控制技術(shù)相融合，在糊盒和糊箱機隨意開停的情況下都不易出廢品，不干涉糊盒機的噴膠與噴碼系統(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上光相對較復(fù)雜一些，出現(xiàn)的問題可能更多一點，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經(jīng)常會出現(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，但如果對化學(xué)品的保管不當(dāng)，或其他原因，有時還是會出現(xiàn)開膠現(xiàn)象。

　　傳統(tǒng)工藝中，為了有效對付開膠現(xiàn)象，各糊盒機廠家在自己的各型糊盒機上均配備了磨邊機，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)膜時讓開糊口位置(較大尺寸產(chǎn)品實用，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.打磨時被磨去的紙毛紙粉一部分會對機器周邊的環(huán)境造成污染，加大機器設(shè)備的磨損;2.因磨輪運動的線速度方向與產(chǎn)品運行方向相反，勢必對一些產(chǎn)品的運行速度產(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，糊盒成本不會太低。

　　復(fù)膜開膠的情況相對UV產(chǎn)品來說要好一點，但復(fù)膜讓糊口的方法對小盒產(chǎn)品無法使用，打刀齒線也會出現(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，既不用對產(chǎn)品表面做打磨或打齒線，有條件時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、紙粉紙毛對環(huán)境及設(shè)備的影響;二、打磨影響工作效率、三、產(chǎn)品會開膠;四、糊盒成本較高。

　　人們都知道，其實影響覆膜產(chǎn)品糊盒糊箱時***大的障礙，是因為粘接時膜的表面達(dá)因值很低，這是為什么呢?因塑料廠對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間延長而變化的(達(dá)因值降低)，因而實際薄膜到印刷廠真正使用時，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，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環(huán)境及設(shè)備的影響;四、提高工作效率,五.對北方的客戶來說,BSP處理機在冬天所起作用更加明顯。載體：各種品牌全自動糊盒機及半自動糊箱機。

　　附注：在做極性實驗時，所采用的膠粘劑為普通木膠(或普通白乳膠)，能很好地對處理過的膜和UV層表面進(jìn)行粘接，對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，實際生產(chǎn)中工藝上行不通，無法真正使用。實驗?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，對工件的處理效果其實甚微，所以，這是目前為什么國內(nèi)國外單個噴槍只設(shè)計在1000W的主要原因，因此應(yīng)用到糊盒機上，就單個槍頭而言，它所能處理的工件線速度一般不超過200M/MIN，如果要超過這個速度，就只有將2個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★ 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UV上光后的效果，UV油固化后一般8小時，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，糊口依然會開膠，因為UV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驗證。

　　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，也有局限性，但我們要認(rèn)識到，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)實實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。