Как устранить статическое электричество в печати упаковки

Известно, что материалы, применяемые в упаковке и полиграфии, такие как бумага, пластик, краска, клеи и направляющие ролики (часть из них анодирована с образованием оксида алюминия), являются диэлектриками. Процессы печати, ламинации, перемотки и резки представляют собой высокоскоростные операции с трением, контактом и разделением, по сути, «поверхностную» инженерию. Возникновение статического электричества на предприятиях упаковки и печати в основном связано с химическим составом, молекулярной структурой, механическими свойствами, гладкостью и электрическими свойствами изоляционных материалов, а также с факторами окружающей среды, такими как температура, влажность, и внешними механическими воздействиями, например контактным давлением и скоростью фрикционного разделения. Тип плёнки, способ контакта, время контакта, площадь контакта и скорость разделения влияют на время разряда статического электричества и возникающее напряжение.

1. Опасности статического электричества

Когда бумага наэлектризована, это создаёт множество проблем при печати. Во-первых, статика заставляет листы бумаги плотно слипаться, что затрудняет их аккуратное разделение. В процессе печати статическое притяжение приводит к тому, что отдельные листы прочно прилипают друг к другу, иногда по два, три или даже стопками, из-за чего самонаклад с трудом захватывает листы, что серьёзно снижает эффективность печати. При цветной печати на пластиковых материалах статический разряд может вызывать такие дефекты, как зубчатое растекание краски по краям оттисков, увеличение несовмещения при приводке и другие дефекты печати. Статика на краске также может приводить к дефектам в виде ослабленного изображения или пропусков печати. Пластиковые плёнки и краски притягивают пыль, волоски и другие загрязнения из окружающей среды, что приводит к таким проблемам, как полосы от ножа. В процессах перемотки, резки и изготовления пакетов статический разряд может повредить оборудование, например систему оптической коррекции и системы электромагнитного управления.

2. Способы устранения статического электричества

Различные антистатические методы следует применять в зависимости от условий производства, назначения упаковочных материалов (какой продукт упаковывается) и требований заказчика к использованию. Распространённые антистатические методы включают:

2.1 Физический метод устранения
Физический метод устраняет статическое электричество без изменения свойств материала, используя собственные характеристики статического заряда. Один из таких методов, метод "заземления", предполагает установку щётки для снятия статического заряда. Корпус щётки размещается в зоне намотки или размотки бумажных или пластиковых материалов, а заземляющий конец антистатической щётки должен быть надёжно заземлён, а не подключён к оборудованию или валам, которые могут быть не заземлены должным образом. Некоторые валы анодированы, что создаёт оксид алюминия, который не проводит ток.

2.2 Химический метод устранения
Химическое устранение статического электричества, также известное как обработка антистатиком, включает добавление или нанесение антистатиков (поверхностно-активных веществ) для изменения электрических свойств смол или подложек. Этот метод более основательный и эффективный, но может изменить химический состав материалов. Поэтому этот метод непригоден для обработки бумаги, но обычно используется для модификации пластиковых смол.

Особую осторожность следует соблюдать при использовании этого метода для упаковки продуктов питания, фармацевтических препаратов, косметики и химических продуктов, учитывая такие факторы, как безопасность, гигиена и совместимость с базовой смолой. Упаковочные материалы с антистатическими свойствами не только предотвращают различные проблемы с качеством, вызванные статическим электричеством, но также повышают эффективность упаковки и обеспечивают прочность запечатывания, получая одобрение клиентов.

2.2.1 Метод добавления
Этот метод, также известный как метод мастербатча, включает смешивание антистатиков в определённых концентрациях (от нескольких процентов до нескольких десятков процентов) с термопластичными смолами и различными добавками. Смесь затем плавят, компаундируют и гранулируют для получения антистатических мастербатчей. При выборе антистатиков следует учитывать их совместимость с базовой смолой. Плохая совместимость приводит к плохим характеристикам антистатических частиц, в то время как чрезмерная совместимость замедляет миграцию антистатика на поверхность, затрудняя образование антистатической водяной плёнки. Важно выбирать смолу, идентичную базовой смоле продукта, в процессе плавления, компаундирования и грануляции. Следует соблюдать осторожность для поддержания низких температур обработки, чтобы предотвратить разложение или ухудшение антистатика из-за плохой термической стабильности. Производство антистатических пластиковых плёнок часто использует трёхслойный (ABC) соэкструзионный метод выдувной плёнки. Пропорция антистатического мастербатча должна корректироваться в соответствии с концентрацией активного ингредиента и на основе результатов испытаний, обеспечивая удельное поверхностное сопротивление (ps) около 10^11 Ω. Чрезмерное добавление не только увеличивает производственные затраты, но может негативно повлиять на последующую обработку.

2.2.2 Метод нанесения покрытия
Метод нанесения антистатического покрытия включает нанесение ионных поверхностно-активных веществ в качестве антистатических покрытий на поверхность пластиковых плёнок для предотвращения накопления заряда. Выбор антистатиков для покрытия зависит от работы выхода подложки, на которую наносится покрытие. Если работа выхода пластикового материала велика, он склонен нести отрицательный заряд; если мала, он склонен нести положительный заряд. Среди распространённых пластиков порядок работы выхода от большого к малому был рассмотрен ранее, при этом PP и PE склонны нести отрицательные заряды, что делает катионные поверхностно-активные вещества более подходящими для покрытия. PET и PA склонны нести положительные заряды, что делает анионные поверхностно-активные вещества более подходящими. Поверхность пластиковой плёнки должна иметь поверхностное натяжение смачивания более 38 дин/см. Антистатическое покрытие должно обладать хорошими плёнкообразующими свойствами, быть устойчивым к трению и химической коррозии, а также обеспечивать длительный эффект.

3. Измерение и контроль статического электричества

На полиграфических предприятиях, выпускающих упаковку, измерение статики сводится главным образом к определению напряжения накопленного заряда на упаковочных материалах с помощью электростатического вольтметра. Рекомендуется сначала выбирать максимальный диапазон, затем постепенно его снижать. Для испытания поверхностного сопротивления упаковочных материалов следуйте стандарту GB/1410-89 "Методы испытания объёмного и поверхностного сопротивления твёрдых изоляционных материалов". Испытания следует проводить при заданных условиях по температуре и относительной влажности. Если поверхностное сопротивление упаковочного материала находится в диапазоне от 10^9 Ω до 10^12 Ω, материал обладает антистатическими свойствами.