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再谈等离子技术在糊盒糊箱工艺上的应用

低温等离子体中粒子的能量一般约为几个至十几电子伏特,大于聚合物材料的结合键能(几个至十几电子伏特),完全可以破裂有机大分子的化学键而形成新键;但远低于高能放射性射线,只涉及材料表面,不影响基体的性能。处于非热力学平衡状态下的低温等离子体中,电子具有较高的能量,可以断裂材料表面分子的化学键,提高粒子的化学反应活性(大于热等离子体),而中性粒子的温度接近室温,这些优点为热敏性高分子聚合物表面改性提供了适宜的条件。通过低温等离子体表面处理,材料表面发生多种的物理、化学变化,或产生刻蚀而粗糙,或形成致密的交联层,或引入含氧极性基团,使亲水性、粘结性、可染****、生物相容性及电性能分别得到改善。在适宜的工艺条件下处理材料表面,使材料的表面形态发生了显著变化,引入了多种含氧基团,使表面由非极性、难粘性转为有一定极性、易粘性和亲水性,有利于粘结、涂覆和印刷。 
  目前各种薄膜的生产已经普遍采用电晕处理的方法来解决表面亲和性的问题。 但由于电晕只能在两个相邻的平行电极间进行,且距离不能过大,所以电晕处理的方法不适合用来处理三维物体的表面极化问题。如果用火焰法来处理,其弱点是所有聚合物都是易燃和熔点低。当有机材料置于高温火焰下时,会因受高温的处理而变形、变色、表面粗糙、燃烧和散发出有毒气体。且处理工艺难以掌握。
  物体表面的改性处理采用低温等离子体炬处理工艺为最佳方案。其原理如图1.1所示。在高压和地电极两端施加交流高频高压,使两电极间的气体产生电离而形成等离子区。等离子在气流的推动下到达被处理物体的表面而实现对物体表面进行改性的目的。
  由于射流型大气低温等离子体表面处理机喷射出的低温等离子体炬为中性粒子不带电,因此,可以处理一下材料:
  ★ 带有OPP, PP, PE覆膜的纸板
  ★ 带有PET覆膜的纸板
  ★ 带有金属镀层的纸板
  ★ 带有UV 涂层的纸板(UV油固化后本身不能脱层)
  ★ 浸渍纸板
  ★ PET,PP等透明塑料片材
  低温等离子技术在印刷包装行业的应用,源于90年代中期国外诸与Plasmatreat等公司的引进,引进到我**业挠∷靶幸盗煊蚴窃2006下半年左右,当时的机器价格相当不菲,单个窄幅枪头将近40万元人民币的价格,再加上大家对新工艺的认知度不够,所以,只有为数不多的使用高档糊盒机的客户才尝试使用。
  其实我国低温等离子技术不比国外晚几年,前些年主要应用在汽车等行业,因印刷包装行业的特殊性,这项技术也一直未被行业届所认知,直到我们接触到国外公司成功应用到糊盒技术上,由此而受到启发,于是和研究所共同试验,终于在2007年上半年成功将此项技术应用到糊盒机上,虽然当时的很多实用技术还未完善,但毕竟已经成功了一大步。
  我公司不仅最早将这项技术应用到我国印刷包装领域,而且经过两年多来的不断进步,让低温等离子技术的应用使得糊盒工艺在技术上有了革命性的突破,而且我们已经成功实现将等离子处理表面技术与各种糊盒甚至糊箱机械本身的电气控制技术相融合,在糊盒和糊箱机随意开停的情况下都不易出废品,不干涉糊盒机的喷胶与喷码系统正常工作,在处理宽度方面,不仅有处理窄幅的小糊口盒型机器,在2008上半年我们还成功开发出宽幅处理结构,能处理2CM以上的宽糊口纸箱。在国内有多家大型印刷包装企业及其他相关印刷厂已经让我们成功地为他们提供了这项技术,并使他们彻底摆脱产品开胶粘不牢的烦恼,有的客户还大大地降低了成本。
二.低温等离子技术在印刷包装工艺上的具体应用 
  在现在的印刷包装工艺中,为保证印刷品在流通中不被蹭花,为了提高防水功能,或提高产品档次等,在印刷品表面都会做一层保护,有的上一层光油,有的复一层膜等。上光工艺中UV上光相对较复杂一些,出现的问题可能更多一点,目前来说,因UV油与纸张的亲和力较差,而造成在糊盒或糊箱时经常会出现开胶的现象,而复膜后,因膜的表面张力及表面能会在不同的条件下有不同的值,大小忽异,再加上不同品牌的胶水所表现出的粘接性能不同,也经常会出现开胶现象,而一旦产品交到客户手上再开胶,就会有被罚款的可能,这些都令各厂家较烦恼,有的客户为了尽量减少出现以上情况,不惜加大成本尽量采购进口或国产高档糊盒胶水,但如果对化学品的保管不当,或其他原因,有时还是会出现开胶现象。
  传统工艺中,为了有效对付开胶现象,各糊盒机厂家在自己的各型糊盒机上均配备了磨边机,将糊口部分上了UV光的糊舌进行打磨,有效解决了开胶的问题。
  而复膜的产品无法用磨轮进行打磨,则采用打刀齿线的方法,或在复膜时让开糊口位置(较大尺寸产品实用,小包装产品也无法使用此方法),再配合高品质的胶水,也较有效,但不是最佳方法。
  在糊盒糊箱时打磨糊口虽然能较有效地解决粘接问题,但下面问题依然存在:1.打磨时被磨去的纸毛纸粉一部分会对机器周边的环境造成污染,加大机器设备的磨损;2.因磨轮运动的线速度方向与产品运行方向相反,势必对一些产品的运行速度产生影响,降低工作效率;3.虽然将涂层磨去,但磨去的只是UV涂层和少量的纸张表面涂层,对于高档的药盒和化妆品盒等产品,一般厂家也不敢轻易采用普通胶水来粘盒,这样,糊盒成本不会太低。
  复膜开胶的情况相对UV产品来说要好一点,但复膜让糊口的方法对小盒产品无法使用,打刀齿线也会出现工艺问题,增加刀版成本等。
  而低温等离子技术很好地解决了以上所出现的矛盾,既不用对产品表面做打磨或打齿线,有条件时还可以使用较低成本的胶水,能有效解决了传统糊盒工艺中的几大问题:一、纸粉纸毛对环境及设备的影响;二、打磨影响工作效率、三、产品会开胶;四、糊盒成本较高。
  人们都知道,其实影响覆膜产品糊盒糊箱时最大的障碍,是因为粘接时膜的表面达因值很低,这是为什么呢?因塑料厂对薄膜出厂前表面所做的处理主要是电晕处理和静电处理,而电晕处理装置的电晕处理能力有限,所以薄膜在出厂前的最高达因值一般不超过42达因,且电晕处理只是使膜的表面发生物理变化,而这种变化是可以随着时间延长而变化的(达因值降低),因而实际薄膜到印刷厂真正使用时,薄膜表面的达因值有可能降低到40达因以下甚至还低,还有重要的一点,除非印刷厂告诉薄膜供应商,他需要的是双面电晕处理的薄膜,否则一般情况下印刷厂所拿到的都是单面处理的膜,这样在薄膜覆在纸张上后表面的达因值就更低了,而在线利用等离子喷涂薄膜表面后,根据处理速度的不同达因值可相应提高到45-60达因,这样加上等离子的清洁功能、化学破坏分子键功能以及除静电功能使得糊口容易粘牢。
  所以低温粒子流技术在糊盒工艺中的应用,直接产生的益处在于:一、产品品质更加稳定,不会再开胶;二、糊盒成本降低,有条件的情况下可直接使用普通胶水,节约成本达30%以上;三、直接消除纸粉纸毛对环境及设备的影响;四、提高工作效率,五.对北方的客户来说,BSP处理机在冬天所起作用更加明显。载体:各种品牌全自动糊盒机及半自动糊箱机。
  附注:在做极性实验时,所采用的胶粘剂为普通木胶(或普通白乳胶),能很好地对处理过的膜和UV层表面进行粘接,对比物为未处理过的盒型-无法粘牢。但因普通木胶(或普通白乳胶)初粘性较差,实际生产中工艺上行不通,无法真正使用。实验目的是证明经低温粒子流处理过后的表面粘接能力大大改善。
  三、低温等离子技术应用的局限性
  因目前等离子技术研究的技术瓶颈,包括国外国内的一些公司和研究所,就低温等离子的处理效率而言,单个喷**的效率基本固定在1000W,即使花更大的成本将功率增大几何倍数,但是,对工件的处理效果其实甚微,所以,这是目前为什么国内国外单个喷枪只设计在1000W的主要原因,因此应用到糊盒机上,就单个枪头而言,它所能处理的工件线速度一般不超过200M/MIN,如果要超过这个速度,就只有将2个以上的单枪头直线并列处理才能满足。
  以上提到,低温等离子只有对★ 带有OPP, PP, PE覆膜的纸板;★ 带有PET覆膜的纸板;★ 带有金属镀层的纸板;★ 带有UV 涂层的纸板(UV油固化后本身不能脱层);★ 浸渍纸板;★ PET,PP透明塑料片材等基材起到作用,所以,纸盒纸箱一般的表面处理结果,如普通上光或压光等的表面,用等离子处理过后的效果是不大的,特别是表面填充料较大的高档白卡、灰底板纸等(列如红塔纸,太阳纸,晨明纸等纸张的普通上光)。
  而UV上光工艺相对复杂一些,要想做到UV表面效果好,严格的工艺是打底后上UV油,或使用免打底的UV油,这样,检验UV上光后的效果,UV油固化后一般8小时,用指甲或利器括或用窄胶带(6-10MM宽)去粘,UV油脱层的为不合格,不脱层为合格,在脱层的情况下,低温等离子处理后,糊口依然会开胶,因为UV层与油墨层脱离,而不是胶层脱离;而不脱层的情况下,低温等离子处理后效果就非常好,糊口不易开胶,而且胶水成本降低,这已经得到客户使用后的事实验证。
  综上所述,常压低温等离子技术在糊盒工艺上的应用,有它的优势,也有局限性,但我们要认识到,任何新技术的应用,都不是一天就成熟的,而且任何技术都不是万能的,还需要人们的努力,不断完善,不断进步。就目前而言,毕竟它已经实实在在给我们带来了巨大的效益,使我们的包装技术又前进了一大步,希望这项新技术能被更多的印刷包装厂应用,来帮助他们解更多的问题。
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