电晕处理和原理之欧阳科创编

电晕处理于BOPP薄膜加工上的应用
创作：欧阳科
下面是电晕原理
摘耍：本文主要对电晕处理在BOPP加工上的测试、控制以及对薄膜性能的影响等几方面进探讨。

重
点讨论了影响电晕处理效果的因素，包括有电极类型.薄膜温度、生产线速度、电极排风量、农而材料和农面材料等几方闻。

另外就薄膜的摩擦系数、收缩率和热封强度等方闻的物理性能与电晕处理的关
系进行了探讨。

关键词：BOPP薄膜：电晕处理：测试：控制：薄膜性能
BOPP在应用于食品、挂历、画册、胶粘带等时，往往需要进行印刷、涂层、粘合等操作，由于聚丙烯材料本身的农闻张力值和对偏低，仅为31达因，而在应用于上述几方而时，•般要求薄膜单而衣闻张力强度在38达因以上，因此，在生产BOPP时往往需要对薄膜进行衣面处理，提高其衣面张力，改善聚合物的粘接性和润湿性，以满足使用的要求。

常用的农闻处理方式有两种：•为电晕处理：另•为火焰处理。

电晕处理的原理是薄膜经过有高压存在的两电极间，高压使电极间的空气发生电离，使电极间产生电/流，在薄膜农面形成氧化极化基，使薄膜农闻产生极性，便于印刷油墨吸附：火焰处理是用特指的喷灯，燃烧•定组成和配比的煤气和空气，形成温度高达2100-2800°C的氧化火焰，来达到在瞬间改变薄膜衣而性能的目的，在实际处理过程中，火焰的温度.火焰与薄膜之间的距离和处理时间是影响处理效果的重要因素。

在实际应用上，由于电晕处理简便易行，处理效果好，因此在BOPP的设备生产厂家基本上都采用这•方式。

以下是对电晕处理在BOPP加工上的测试、控制以及对薄膜性能的影响等几方面进探讨。

1.1 BOPP薄膜电晕处理强度的测定
通常用于BOPP薄膜的衣面张力的测试办法是涂液法，其原理是利用甲醜胺和乙二醇乙酯两种液体按
不同比例进行混合，得到•系列不同达因值的测试液（见农・）•操作时，将测试液涂拭在薄膜农面上，于2秒钟液面破裂的测试液所对应的达因值即衣示薄膜电晕处理强度。

作为三层共挤的烟膜，其衣层主要成份是具有自粘合的聚丙烯共聚物，目前国内外常用的BOPP 热封材料主要有聚丙烯无规二元共聚物（乙烯/丙烯共聚物）如SOWAYKS413、Montel PLZ697. CHISSOXF7511等，无规三元共聚物（丙烯/乙烯/丁烯共聚物）如Solvay KS309. Sumitomo SP89 El. Montel EP3C39F以及混合物（三元共聚物与丁烯的混合物）如Schulman IS2739 ,这三种热封材料各具特点，它们对烟膜的热
封性能具有不同的影响。

衣1衣面张力的测试液的配制
2.BOPP薄膜电晕处理强度的影响因素
电晕处理器由电极、高电位器及硅橡胶棍组成，当电压通过的空气间隙时，就会产生连续放电，另外为了扌II：除所产生的臭氧及降温，用抽风风机把电晕处理器附近的空气往外排走以及在硅橡胶規内部利用工艺水冷散热。

影响电晕处理效果的因素主要有以下几种：
2.1电极类型
电晕处理的效果与电极的设计有较大关系。

设备上采用单电极或双电极方式在处理效果上有•定的差别，双电极比较于单电极有几方ifri优点：D）能产生更高处理值，耗能更低；2》能减少储存时，衣闻张力的下降：3》减少薄膜在电晕处理过程中的受热；4》减少衣面感应的静电。

2.2薄膜温度
BOPP是挤出耳片经激冷后，再经纵、横二个方向拉伸后所制得的薄膜，在进入牵引单元后，通过冷却、切边.测厚、预热等工序，然后再进行电晕处理。

这时薄膜的温度对电晕处理的效果有宜接的影响，而薄膜温度则主耍由预热規的设定温度进行控制，下农为采用单电极生产20微米印刷膜，在其它匸艺条件不变的情况下，侦热辘的设定温度与电晕处理的达因值的对应关系。

衣2单电极生产20微米印刷膜时预热輕的设定温度与电晕处理强度的关系
由以上衣格可以看出，随着薄膜的温度的升高，薄膜的衣而处理达因值也同时升高。

通过预热辘的设定温度来调整薄膜的衣闻处理达因值，是在工艺控制中经常采用的有效方法之
2.3生产线速度
生产线速度是影响电晕处理效果另•重要因素。

BOPP薄膜是在极短的时间内通过高压电极间隙，而使农闻达因值得以捉高，于高压电极间隙内停留时间的长短，会影响薄膜的电晕处理效果。

以28微米粘胶带基膜的生产为例，随着线速度的不同，要达到相同的处理效果，电极电压的调整见农三。

由图2可以看岀，在•定的热封范圉内，薄膜的热封强度随着热封层厚度的增加而增加。

在实际生产中应根据使用需要来控制热封层厚度，•般情况下22U标准烟膜的热封层厚度为0.8〜1.2U,对包装速度较慢的条包烟膜，由于使用时热封时间稍长，可适当调薄热封层厚度。

由此可见，电晕处理的电极电压要随着生产线速度的变化耍作出相应的调整，随着生产线速度的增大而增人。

2.4电极排风量在电晕处理过程中，随着空气离了•化，会产生等离了•体，其中包含有电/、氧离臭氧等，等离了体会渗透薄膜，破坏其它化学键，激发自由游离基，与氧气离了•起作用成氧化极化基.这些基团会对薄膜的农而润湿特性产生影响。

从另•方ifri来说，等离了体在薄膜农闻的浓度会直接影响电晕处理的效果。

•般而言，电极排风阀门的开启度越大，薄膜的农ifti处理达因值会越小：反之，电
极排风阀门的开启度越小，薄膜的农面处理达因值会越大。

2.5衣面材料
BOPP的生产会涉及到不同的材料及添加母料。

从用途上区分，BOPP可分作热封型和非热封型两人类，在农层的基本材料中分别是到共聚物及均聚物，由于两者材料本身的差异.在经受同样的电晕处理后，两者农闻张力有•定的差异，•般来说，对于共聚物，如目前国内外常用的SOLVAY KS413、MONTEL PLZ679. BASEAL EP5C37等，离了•体渗透进薄膜的衣面效能比均聚物更大，所以热封型薄膜会更加容易达到更高的处理强度。

此外，在热封型薄膜的配方设计上，通常为了适应包装机器的要求，需要使用爽滑剂来改善薄膜的摩擦性能，在选择爽滑剂时耍尽可能避免使用硅酮类爽滑剂，这是由于硅酮的衣闻张力比较低，在常温下约为12达因，与PP的31达因有较人的差距，使用硅崩类爽滑剂会大幅降低BOPP的农面张力值。

抗静电剂对BOPP薄膜电晕处理效果也会有•定的影响。

在BOPP薄膜的生产中，抗静电剂人多数添加在芯层，由于抗静电剂的具有迁移性，渗透的抗静电剂会影响薄膜的农【衍电晕处理特性，处理强度
值会有-•定程度的降低。

2.6表面材料
BOPP薄膜在生产后还会发生结构状态的变化，在几天内，聚合物由无定形变化成晶体形，从而影响电晕处理的效果。

处理强度会随着时间的推移先是逐步下降，最后渐渐保持稳定。

电晕处理的消减幅度
与贮存温度有关，温度越高，消减幅度越快。

3.电晕处理对薄膜物理特性的影响
电晕处理除了可以改变薄膜的农闻达因值外，还会对薄膜的其他物理性能产生影响，主要包括以下几
方面：
3.1摩擦系数
由于电晕处理的原理是薄膜经过有两高压电极产生电了流，使薄膜农而产生极性，而薄膜处理面与非薄膜处理闻相比，位于薄膜芯层的添加剂（包括抗静电剂及爽滑剂）更加容易通过薄膜处理面渗出。

以ABA 类型薄膜即内、外两面配方结构相同的薄膜为例，未经电晕处理的薄膜内、夕卜两闻的摩擦系数是•致的，但是在经过电晕处理后，薄膜处理血•的摩擦系数值比非处理而的摩擦系数值低。

农四是经单闻电晕处理的22微米ABA类型普通小包烟膜在生产后，处理而与非处理面的静.动摩擦系数的跟踪测试比较。

衣4单而电晕处理的22微米ABA类型普通小包烟膜的两而摩擦系数跟踪测试比较
衣四的数据可看出，从生产到14天，薄膜芯层的添加剂处于高速的迁移期，处理面与非处理面的静.
动摩擦系数都呈快速下降趋势，14天后数值趋于稳定。

由整体上比较，处理面的摩擦系数较非处理面的摩擦系数低。

3.2收缩率
由于电晕处理的过程中会产生•定的热量，因此薄膜的收缩率会有•定程度的下降。

3.3热封强度
在生产BOPP热封型薄膜时，衣层使用的材料为乙烯丙烯共聚物。

如在前面所提及到的，在实际生产上如需达到同样的处理强度，共聚物仅需要比较低的处理电压值。

但需要注盘的是，过高的电晕处理值会引发共聚物间的交联作用，导致热封型薄膜失去热封效能。

因此在实际生产热封型薄膜中，尤其是调节较高电晕处理值时，热封强度是•项必备的检测措施。

4结论
(1)电晕处理应用于BOPP薄膜生产时，测试时基本采用涂液法。

(2)影响电晕处理效果的主要包括有电极类型.薄膜温度、生产线速度、电极排风量、衣面材料和表面材料等几方面因素。

(3)电晕处理会影响薄膜的摩擦系数、收缩率和热封强度等方而的物理性能。

电晕处理原理2•电冲击或击穿
在高压电场作用下，电子流对塑料薄
膜进行强有力的冲击可以使薄膜表面
起毛，变得粗糙，增加表面
积。

当胶黏剂与其表面接触时，就可
产生良好的浸润，胶黏剂会渗透到被
拉毛了的凹沟中，靠”抛锚,,作用，
使薄膜牢度黏结，这是一种物理作用。

在高倍放大镜下观察，处理后的薄膜相对于未处理的薄膜，其表面明显凹凸不平，而且很粗糙O
电冲击强度可以随着电压和电流的升高而增强。

2.增力口薄膜的极性在高压电场作用下，空气中的氧气变成臭氧，臭氧又分解成氧气和新生态氧原子。

而新生态氧原子是一种强氧化剂，可对聚乙
烯或聚丙烯分子中的a碳原子进行氧化，形成殒基或轻基。

有了这种结构后，薄膜分子极性增大，表面张力提高，对胶黏剂的亲和力增加，复合膜之间的黏结牢度提高。

另外，由于产生了媒基，又会使分子链中产生新的a碳原子，出现活泼氢。

这种活泼氢
能和聚氨酯胶黏剂中的活泼性基团异
氤酸根(NCO)发生化学反应，使被黏材料和胶黏剂之间生成牢固的化学键，更增加了黏结牢度。

从红外光谱检测中发现，经过处理的聚烯姪薄膜表面在谱线上有媒基或短基吸收峰存
在，证明上述化学作用是存在的。

电晕处理
电晕处理
电晕处理
From KeyinWiki
电晕处理是一种电击处理，它使承印物的表面具有更高的附着性。

其原理是利用高频率高电压在被处理的塑料表面电晕放电（高频交流电压高达500015000V / m2）,而产生低温等离子体，使塑料表面产生游离基反应而使聚合物发生交联•表面变粗糙并增加其对极性溶剂的润湿性这些离子体由电击和渗透进入被印体的表面破坏其分子结构，进而将被处理的表面分子氧化和极化，离子电击侵蚀表面，以致增加承印物表面的附着能力。

电晕处理对塑料表面所产生的物理及化学影响是复杂的，其效果主要通过三方面来控制：①特定的电极系统，②导银上的物介质，③特定的电极功率。

由于不同的化学结构有不同的原子键，所以对塑料电晕处理的效果也视塑料的化学结构而异。

不同的塑料需要进行不同
强度的电晕处理。

实践证明：BOPP薄膜在生产后还会发生结构状态的变化，在几天内，聚合物由无定形变化成晶体形，从而影响电晕处理的效果。

经过电晕处理后，塑料表面层的交联结构比其内层的交联结构减少，因此其表面层的功能团有较高的移动性。

所以，在储存中，不少塑料出现电晕处理效果的衰退，添加剂由内部向表面迁移，也是使表面能下降，影响附着力的因素，这种负面影响无法完全抑制。

实际上相对湿度也会影响电晕处理的效果，湿度是去极化剂，
但一般来说由于影响并不严重，往往在测试误差范围之内，被忽略不计。

如果采用连机电晕处理，则更可不必考虑。

电晕处理的曰的是为了改变许多承印物的表面能量，使之易于同印刷油墨、涂布材料及胶粘剂相粘结。

所有承印物在制造过程中进行一些处理之后便具有较好的粘着特性。

电晕处理属于后期处理，需要指出的是电晕处理并不是在生产承印物时所能运用的改变承印物表面能的唯一处理法。

其它处理方法包括火焰处理及涂布处理法。

具体采用哪种处理法主要取决于承印物的结构。

许多人认为，电晕处理使承印物表面变得粗糙，从而易于吸附印刷油墨及胶粘剂，但是这种看法却被利用扫描电子显微镜得出的观察结果所否定。

目前流行的理论认为，电晕处理使承印物表面分子结构重新排列，产生更多的极性部位，有利于附着外物。

表面能的测量单位为达因（dyne）o所有的液体以及大多数承印物（多孔型除外）都可以测十其达因值。

为了使印刷油墨能够很好地附着在承印物表面上，承印物的达因值应该比所有油墨的达因值高出10个达因。

水性油墨的表面能高于溶剂型油墨的表面能，所以其承印物也必须具有较高的表面达因值。

自然界中的一切都有回归初始状态的特性。

纸制品加工商想要达到的达因值越高，处理能量衰减得就越快。

所以用水性油墨在薄膜、金属箔及一些纸张上印刷时，应该在开机印刷前进行二次处理。

在印刷机上使用电晕处理装置（匹配得当）时，可使薄膜的处理能级加长到原来的能级（或者略高）。

前面谈到，处理能级随着时间的推移而衰减。

二次处理可以除
去薄膜表面的污物，不仅有助于提高印刷油墨的粘着程度，而且还
能改进视觉效果。

有鉴于此，专家们建议在使用溶剂型油墨、水性
油墨或UV油墨承印薄膜、金属箔或一些纸张印刷活件时，应该对
承印物表面进行二次电晕处理。

［编辑本段］
表面张力的测试
在工业性实践中，塑料表面能量（表面张力）的测定是通过测
试油墨按照DIN ISO 8296或ASTM D 257899a宋进行的。

按DINISO 8296法，是以已知不同表面能量的油墨在拟测试的薄膜上刷上约100mm上的墨条，并观察其90%1~2上的墨条边在2秒钟内是否发生收缩并形成墨滴，如有，则换低一级表面能的墨再刷墨条，进行同样的观察，直至不收缩和不出现墨滴，此测试墨的表面能即相对应为该薄膜的表面能。

这种方法能准确测出基材的表面张力、表面湿力并判定工作前基材表面因素是否符合要求以便将油墨、涂层、粘度调整到工作所r+o o
按ASTM D 257899a方法是以棉絮垫蘸测试墨涂出约25m
mx25mm的方块，参照上述相同的方法进行观察，测得的是薄膜的最低表面能数值。

此种测试方法由于墨层厚薄均匀度难以掌握，其准确性不及DIN ISO 8296法，DIN ISO8296的误差大约在1 mN / m 范围内，而ASTM D 257899a的误差大约在2m N/m o所以在工业实践中，多采用DINISO8296法，且更简易、快速，而且使用英国舒曼牌的居多。

但不论采用哪种方法，均可用同一种Sofial测试墨，有307
2mN / m 21种表面能级的测试墨(每种相差2mN / m)o达因试笔(38 mN / m)可以用作电晕处理后表面能的一种快速测试工具，但不适合作为已印好或涂布好表面的系统测试。

当测试笔在电晕处理过的表面划出一条线，如果是连续成线的，说明该材料表面能不低于
38mN/m,如断断续续不连成线，说明该材料表面能不到38mN/m,处理不足或甚至未处理，不符合印刷加工要求。

表面张力、表面湿力对于准确测定印刷油墨和其他材料在表面
欧阳科创编2021.02.05
的粘结状况是非常明确的标准，但影响粘度的还有其他因素，如静电及诸多的添加剂。

然而这些因素在测试时却不常显示出，甚至是测试结果很好但实际却不合要求。

这就需要和原料供应商讨论这些技术问题。

一般而言，以上情况对他们来说是不会发生的，且表面值在3841mN / m即能达到粘度要求。

而表面张力在37mN / m以下时会造成许多白页（无印刷内容）, 在35mN / m以下时粘度就不好了。

如果塑料薄膜内含大量添加剂或覆有涂膜，用以上测试墨或测试液测试时，往往会发生化学反应，影响准确性。

在这种情况下，宜以蒸镭水作接触角测试。

总之，包装材料及其结构是随着各种密封方法、复合丁艺、印刷及油墨技术规范的提高而不断发展，有关的承印物也得到改进，而且技术难度更大。

在这种背景下，电晕处理会发挥出更大的作用，电晕处理及测试技术亦将不断提高。

时间：2021.02.05 | 创作：欧阳科
欧阳科创编2021.02.05。