포장 인쇄에서 정전기를 제거하는 방법
포장 및 인쇄 업계에서 사용하는 종이, 플라스틱, 잉크, 접착제, 가이드 롤러(일부는 양극 산화 처리되어 알루미나를 형성함) 등의 재료가 절연체라는 점은 잘 알려져 있습니다. 인쇄, 라미네이팅, 권취, 슬리팅 공정은 마찰, 접촉, 분리를 수반하는 고속 작업이며, 본질적으로 "표면" 공학입니다. 포장 및 인쇄 공장에서 정전기가 발생하는 원인은 주로 절연 재료의 화학 조성, 분자 구조, 기계적 물성, 평활도, 전기적 특성과 온도, 습도 같은 환경 요인, 그리고 접촉 압력과 마찰 분리 속도 같은 외부 기계적 작용에 관련됩니다. 필름의 종류, 접촉 방식, 접촉 시간, 접촉 면적, 분리 속도는 모두 정전기 방전 시간과 발생 전압에 영향을 미칩니다.
1. 정전기의 위험
종이에 정전기가 대전되면 인쇄에 많은 문제가 생깁니다. 첫째, 정전기로 인해 종이 시트가 서로 단단히 달라붙어 깔끔하게 분리하기 어렵습니다. 인쇄 과정에서 정전기 흡착으로 개별 시트가 두 장, 세 장, 심지어 여러 장씩 겹쳐 붙어 급지 장치가 시트를 집어 올리기 어려워지고, 이는 인쇄 효율에 심각한 영향을 줍니다. 플라스틱 소재의 컬러 인쇄에서는 정전기 방전으로 인쇄물 가장자리의 잉크가 삐죽삐죽 넘치는 현상, 겹침 인쇄의 어긋남 증가 등 인쇄 불량이 발생할 수 있습니다. 잉크의 정전기는 망점이 약해지거나 인쇄가 누락되는 문제를 일으킬 수도 있습니다. 플라스틱 필름과 잉크는 환경의 먼지, 털 등의 오염 물질을 끌어당겨 블레이드 줄무늬 같은 문제를 유발합니다. 권취, 슬리팅, 봉투 제작 같은 공정 중 정전기 방전은 광학 보정 시스템과 전자기 제어 시스템 같은 장비를 손상시킬 수 있습니다.
2. 정전기 제거 방법
생산 조건, 포장재의 용도(어떤 제품을 포장하는지), 고객의 사용 요구 사항에 따라 서로 다른 정전기 방지 기법을 적용해야 합니다. 일반적인 정전기 방지 기법은 다음과 같습니다.
2.1 물리적 제거법
물리적 방법은 정전기의 고유 특성을 활용하여 재료의 물성을 변경하지 않고 정전기를 제거합니다. 그중 하나가 정전기 제거 브러시를 설치하는 "접지" 제거법입니다. 브러시 본체는 종이나 플라스틱 소재의 롤 또는 권출부에 배치하며, 정전기 브러시의 접지단은 반드시 확실하게 접지해야 하고, 제대로 접지되지 않을 수 있는 장비나 롤러에 연결해서는 안 됩니다. 일부 롤러는 아노다이징 처리되어 알루미나가 생성되는데, 이는 전도성이 없습니다.
2.2 화학적 제거법
화학적 정전기 제거는 대전 방지제 처리라고도 하며, 대전 방지제(계면활성제)를 첨가하거나 코팅하여 수지나 기재의 전기적 특성을 변화시킵니다. 이 방법은 더 철저하고 효과적이지만 재료의 화학 조성을 변화시킬 수 있습니다. 따라서 이 기법은 종이 처리에는 적합하지 않지만, 플라스틱 수지를 개질하는 데 일반적으로 사용됩니다.
식품, 의약품, 화장품, 화학 제품 포장에 이 기법을 사용할 때는 안전성, 위생성, 기본 수지와의 상용성 등의 요소를 고려하여 특별한 주의를 기울여야 합니다. 대전 방지 특성을 지닌 포장재는 정전기로 인한 다양한 품질 문제를 방지할 뿐만 아니라 포장 효율을 높이고 밀봉 강도를 보장하여 고객의 승인을 얻습니다.
2.2.1 첨가 처리 기법
마스터배치 기법이라고도 하는 이 방법은 대전 방지제를 특정 농도(수 퍼센트에서 수십 퍼센트 범위)로 열가소성 수지 및 각종 첨가제와 혼합합니다. 그런 다음 혼합물을 용융, 컴파운딩, 펠릿화하여 대전 방지 마스터배치를 생산합니다. 대전 방지제를 선택할 때는 기본 수지와의 상용성을 고려해야 합니다. 상용성이 나쁘면 대전 방지 입자의 성능이 떨어지고, 상용성이 지나치게 좋으면 대전 방지제가 표면으로 이동하는 속도가 느려져 대전 방지 수막을 형성하기 어렵습니다. 용융, 컴파운딩, 펠릿화 과정에서는 제품의 기본 수지와 동일한 수지를 선택하는 것이 중요합니다. 열 안정성이 나빠 대전 방지제가 분해되거나 변질되는 것을 막기 위해 가공 온도를 낮게 유지하도록 주의해야 합니다. 대전 방지 플라스틱 필름 생산에는 흔히 3층(ABC) 공압출 블로운 필름 공정이 사용됩니다. 대전 방지 마스터배치의 비율은 유효 성분의 농도에 따라 그리고 시험 결과에 기초하여 조정해야 하며, 표면 저항률(ps)이 약 10^11 Ω가 되도록 해야 합니다. 과도하게 첨가하면 생산 비용이 증가할 뿐만 아니라 후속 가공에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다.
2.2.2 코팅 처리 기법
대전 방지제 코팅 기법은 플라스틱 필름 표면에 이온성 계면활성제를 대전 방지 코팅으로 도포하여 전하 축적을 방지합니다. 코팅용 대전 방지제의 선택은 코팅되는 기재의 일함수에 따라 달라집니다. 플라스틱 소재의 일함수가 크면 음전하를 띠는 경향이 있고, 작으면 양전하를 띠는 경향이 있습니다. 일반적인 플라스틱 중 일함수가 큰 순서에서 작은 순서는 앞서 논의한 바 있으며, PP와 PE는 음전하를 띠는 경향이 있어 양이온성 계면활성제가 코팅에 더 적합합니다. PET와 PA는 양전하를 띠는 경향이 있어 음이온성 계면활성제가 더 적합합니다. 플라스틱 필름 표면은 습윤 장력이 38 dyn/cm보다 커야 합니다. 대전 방지 코팅은 성막성이 좋아야 하고, 마찰과 화학적 부식에 강해야 하며, 효과가 오래 지속되어야 합니다.
3. 정전기 측정 및 시험
포장 인쇄 공장에서 정전기 측정은 주로 정전 전압계를 사용하여 포장 재료에 축적된 전하의 전압을 측정하는 것을 포함합니다. 먼저 최대 범위를 선택한 다음 점차 줄이는 것이 좋습니다. 포장 재료의 표면 저항률 시험은 GB/1410-89 표준 "고체 절연 재료의 체적 및 표면 저항률 시험 방법"을 따릅니다. 시험은 지정된 온도 및 상대 습도 환경 조건에서 수행해야 합니다. 포장 재료의 표면 저항률이 10^9 Ω에서 10^12 Ω 범위에 있으면 해당 재료는 정전기 방지 특성을 갖습니다.