Comment éliminer l'électricité statique dans l'impression d'emballages
Il est bien connu que les matériaux utilisés dans l'industrie de l'emballage et de l'impression, tels que le papier, le plastique, l'encre, les adhésifs et les rouleaux guides (dont certains sont anodisés pour former de l'alumine), sont des isolants. Les procédés d'impression, de pelliculage, de rembobinage et de refente sont des opérations à grande vitesse impliquant frottement, contact et séparation, essentiellement de l'ingénierie de surface. La génération d'électricité statique dans les usines d'emballage et d'impression est principalement liée à la composition chimique, à la structure moléculaire, aux propriétés mécaniques, à la planéité et aux propriétés électriques des matériaux isolants, ainsi qu'à des facteurs environnementaux comme la température, l'humidité et des actions mécaniques externes telles que la pression de contact et la vitesse de séparation par frottement. Le type de film, le mode de contact, la durée de contact, la surface de contact et la vitesse de séparation influencent tous le temps de décharge statique et la tension produite.
1. Les dangers de l'électricité statique
Lorsque le papier devient chargé d'électricité statique, cela entraîne de nombreux défis pour l'impression. D'abord, l'électricité statique fait que les feuilles de papier collent étroitement ensemble, ce qui rend difficile leur séparation nette. Pendant le processus d'impression, l'attraction statique fait que les feuilles adhèrent fermement les unes aux autres, parfois par deux, trois ou même en piles, ce qui rend difficile la prise des feuilles par le margeur, impactant gravement l'efficacité d'impression. Dans l'impression couleur sur matériaux plastiques, la décharge statique peut entraîner des problèmes tels qu'un débordement d'encre dentelé autour des bords des impressions, une augmentation du désalignement de la surimpression et d'autres défauts d'impression. L'électricité statique sur l'encre peut également provoquer des problèmes de trame légère ou d'impression manquante. Les films plastiques et les encres attirent la poussière, les cheveux et autres contaminants de l'environnement, ce qui conduit à des problèmes comme des rayures de lame. Pendant des processus comme le rembobinage, la refente et la fabrication de sacs, la décharge statique peut endommager des équipements tels que le système de correction optique et les systèmes de commande électromagnétique.
2. Méthodes d'élimination de l'électricité statique
Différentes techniques antistatiques doivent être appliquées selon les conditions de production, l'usage prévu des matériaux d'emballage (quel produit est emballé) et les exigences d'utilisation du client. Les techniques antistatiques courantes comprennent :
2.1 Méthode d'élimination physique
La méthode physique élimine l'électricité statique sans modifier les propriétés du matériau en utilisant les caractéristiques inhérentes de l'électricité statique. L'une de ces méthodes est la méthode d'élimination par « mise à la terre », qui consiste à installer une brosse d'élimination de l'électricité statique. Le corps de la brosse est placé au niveau du rouleau ou de la zone de déroulement des matériaux en papier ou en plastique, et l'extrémité de mise à la terre de la brosse antistatique doit être reliée à la terre de manière fiable, et non connectée à l'équipement ou aux rouleaux, qui peuvent ne pas être correctement mis à la terre. Certains rouleaux sont anodisés, produisant de l'alumine, qui est non conductrice.
2.2 Méthode d'élimination chimique
L'élimination chimique de l'électricité statique, également appelée traitement par agent antistatique, consiste à ajouter ou à enduire des agents antistatiques (tensioactifs) pour modifier les propriétés électriques des résines ou des substrats. Cette méthode est plus complète et plus efficace mais peut modifier la composition chimique des matériaux. Par conséquent, cette technique ne convient pas au traitement du papier mais est couramment utilisée pour modifier les résines plastiques.
Il faut prendre des précautions particulières lors de l'utilisation de cette technique pour l'emballage de produits alimentaires, pharmaceutiques, cosmétiques et chimiques, en tenant compte de facteurs tels que la sécurité, l'hygiène et la compatibilité avec la résine de base. Les matériaux d'emballage dotés de propriétés antistatiques non seulement évitent divers problèmes de qualité causés par l'électricité statique, mais améliorent également l'efficacité de l'emballage et garantissent la résistance des soudures, ce qui suscite l'approbation des clients.
2.2.1 Technique de traitement par additif
Cette méthode, également appelée technique du mélange maître, consiste à mélanger des agents antistatiques à des concentrations spécifiques (allant de quelques pour cent à plusieurs dizaines de pour cent) avec des résines thermoplastiques ainsi que divers additifs. Le mélange est ensuite fondu, compoundé et granulé pour produire des mélanges maîtres antistatiques. La sélection des agents antistatiques doit tenir compte de leur compatibilité avec la résine de base. Une mauvaise compatibilité entraîne une mauvaise performance des particules antistatiques, tandis qu'une compatibilité excessive ralentit la migration de l'agent antistatique vers la surface, ce qui rend difficile la formation d'un film d'eau antistatique. Il est important de sélectionner une résine identique à la résine de base du produit lors du processus de fusion, de compoundage et de granulation. Il convient de veiller à maintenir des températures de traitement basses pour éviter la décomposition ou la détérioration de l'agent antistatique en raison d'une mauvaise stabilité thermique. La production de films plastiques antistatiques utilise souvent un procédé de film soufflé co-extrudé à trois couches (ABC). La proportion de mélange maître antistatique doit être ajustée en fonction de la concentration de l'ingrédient actif et sur la base des résultats d'essai, en veillant à ce que la résistivité de surface (ps) soit d'environ 10^11 Ω. Un ajout excessif augmente non seulement les coûts de production mais peut avoir un impact négatif sur les transformations ultérieures.
2.2.2 Technique de traitement par enduction
La technique d'enduction d'agent antistatique consiste à appliquer des tensioactifs ioniques comme revêtements antistatiques sur la surface de films plastiques pour empêcher l'accumulation de charges. La sélection des agents antistatiques d'enduction dépend du travail de sortie du substrat à enduire. Si le travail de sortie du matériau plastique est élevé, il a tendance à porter une charge négative ; s'il est faible, il a tendance à porter une charge positive. Parmi les plastiques courants, l'ordre du travail de sortie du plus grand au plus petit a été discuté précédemment, le PP et le PE ayant tendance à porter des charges négatives, ce qui rend les tensioactifs cationiques plus appropriés pour l'enduction. Le PET et le PA ont tendance à porter des charges positives, ce qui rend les tensioactifs anioniques plus appropriés. La surface du film plastique doit avoir une tension de mouillage supérieure à 38 dyn/cm. Le revêtement antistatique doit avoir de bonnes propriétés de formation de film, être résistant à la friction et à la corrosion chimique, et offrir des effets durables.
3. Mesure et contrôle de l'électricité statique
Dans les imprimeries d'emballages, la mesure de l'électricité statique consiste principalement à déterminer la tension de la charge accumulée sur les matériaux d'emballage à l'aide d'un voltmètre électrostatique. Il est recommandé de sélectionner d'abord la plage maximale, puis de la réduire progressivement. Pour le contrôle de la résistivité de surface des matériaux d'emballage, suivez la norme GB/1410-89 « Méthodes d'essai de la résistivité volumique et surfacique des matériaux isolants solides ». Les essais doivent être réalisés dans les conditions environnementales spécifiées de température et d'humidité relative. Si la résistivité de surface des matériaux d'emballage se situe dans la plage de 10^9 Ω à 10^12 Ω, le matériau présente des propriétés antistatiques.