【精品】表面处理对塑料薄膜印刷适性影响研究毕业论文

【精品】表面处理对塑料薄膜印刷适性影响研究毕业论文 本科毕业设计论文 题 目 名 称 表面处理对塑料薄膜 印 刷适性影响研究 学 院部 包装与材料 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 学院 专 业 印刷工程 学 生 姓 名 陈 镇 班 职称 副教授 最终评定成绩 2012年05月 摘 要 近些年来人们对商品包装的要求越来越高塑料是一种高分子合成材料以其无可比拟的优势在包装领域中得到了广泛的应用但是由于塑料薄膜的表面能低在一定程度上阻碍了其在包装印刷中的应用主要表现为难印刷难复合等因此塑料薄膜在其上机印刷复合之前必须进行处理来改善塑料薄膜的印刷适性 电晕表面处理技术与应用对高科技经济的发展及传统工业的改造有着巨大的影响电晕表面处理是目前最常用也是技术相对最成熟的一种处理方式采用高频高压或中频高压对塑料薄膜表面进行处理使电极间产生电子流在薄膜表面形成氧化极化基使薄膜表面产生极性便于印刷油墨吸附 本次研究主要通过理论结合实验分析了电晕表面处理对塑料薄膜印刷适性的影响理论部分通过查阅大量文献从油墨与薄膜之间的附着机理进行分析实验部分则是通过对比三种不同极性的材料电晕处理前与电晕处理后的表面张力摩擦系数油墨密度以及油墨附着率从而得出电晕处理对薄膜印刷适性的影响最后通过实验结果的综合分析和评价得出一定的结论希望能为今后对塑料薄膜表面处理的进一步研究打下一定的理论和实验基础 关键词塑料薄膜表面处理电晕印刷适性 ABSTRACT In recent years people of commodity packaging to demand more and more Plastic is a polymer synthetic materials it widely used in printing and packaging filedbecause they printing process such as So before using plastic film to print and compound must do some processes to improve the print adaptability of plastics Corona physics and application the development of of traditional industry Presently corona is usually used to treat plastic films surface The between electrode other words in the film surface formation oxidation polarization base make the film surface produces polarity facilitate printing ink absorption This research mainly through the theory experimental analysis the corona surface treatment of plastic film printing eligibility influence Theoretical part is consulting a large number of literature from ink and thin films of attachment mechanism between analysis The experiment part is by comparing the three different polarity materials corona treatment before and after processing the surface tension of the corona friction coefficient printing ink density and the ink adhesion and concluded that corona treatment on film printing eligibility influence Finally some conclusions are educed according to the whole study which are expected to be the theory and experimental basics of further study in plastic films surface treatment Keywords plastic film surface treatment corona print adaptability 目录 第一章 概论 1 11 课题背景 1 12 薄膜表面处理研究现状 1 13 研究目的与 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 3 maxbook118com 研究目标 3 maxbook118com 研究内容 3 maxbook118com 研究方法 3 第二章 理论分析 4 21 电晕处理 4 maxbook118com 电晕原理 4 maxbook118com 影响电晕效果的因素 5 22 所选薄膜的性能 5 maxbook118com 聚乙烯薄膜PE 6 maxbook118com 聚氯乙烯薄膜PVC 6 maxbook118com 聚酯薄膜PET 7 23 印刷适性与影响因素 7 maxbook118com 表面能与附着力的关系 8 maxbook118com 接触角与附着力的关系 8 maxbook118com 表面粗糙度与附着力的关系 9 第三章 实验研究与结论分析 10 31 薄膜表面张力及评价实验研究 10 maxbook118com 实验材料及制备 10 maxbook118com 实验方法 11 maxbook118com 实验结果与分析 11 32 薄膜表面摩擦系数的测试研究 12 maxbook118com 实验材料与设备 12 maxbook118com 实验方法 13 maxbook118com 实验结果与分析 14 33 油墨密度与附着力的测试实验研究 14 maxbook118com 实验材料与设备 14 maxbook118com 实验方法 15 maxbook118com 实验结果与分析 16 结 论 20 参考文献 21 致 谢 23 附 录 24 概论 11 课题背景 进入21世纪以来人们的生活水平有了很大的提高人们的消费行为更为理智和挑剔所以对商品包装的要求也越来越高塑料是一种高分子合成材料用于包装印刷的塑料薄膜因具有透明度高强度好韧性强密度低耐化学性优良等特性越来越得到广泛的应用 塑料薄膜经过印刷后不仅要求具有色彩鲜艳层次丰富立体感强的印刷效果而且要求印刷油墨必须牢固墨层不脱落不掉色但是印刷用的塑料薄膜的品种很多因其表面特性因子结构基材的极性基团结晶程度和塑料稳定性等不同因素而有很大的差异这些差异对于印刷油墨的结合牢度影响很大且在成形过程中加入的增塑剂引发剂及残留单体和降解物等低分子物质这些低分子物质很容易析出而汇集于材料表面形成无定形层使塑料薄膜表面的润湿性能变差因此在印刷之前应根据不同塑料的表面特性而确定其是否需要进行表面处理例如聚氯乙烯PVC尼龙PA聚苯乙烯PS等薄膜属于极性结构印刷前不必进行表面处理而聚酯薄膜 PET聚乙烯PE聚丙烯PP等薄膜属于非极性的高分子聚合物它们的化学稳定性较高表面张力较小不易被大多数油墨和溶剂所浸润为了提高薄膜的表面张力提高薄膜与油墨的粘结强度在印刷之前必须对这些薄膜进行表面处理 塑料薄膜进行印前表面处理的方法很多主要分为化学处理法和物理处理法化学处理法主要是在薄膜表面导入极性基团或用化学试剂去除薄膜表面的助剂以提高薄膜的表面能各类化学处理法均会造 成不同程度的化学试剂残留且化学处理法速度慢成本高设备要求高所以目前工业生产中基本不采用化学处理法物理处理法主要有火焰处理法和电晕放电处理法由于火焰处理法难于控制目前已经被电晕放电处理法完全替代所以本次毕业设计主要是研究电晕表面处理对塑料薄膜印刷适性影响 12 薄膜表面处理研究现状 目前表面处理有电晕处理等离子处理火焰法处理氧化法溶剂法等几种处理方式而电晕表面处理是最常用也是技术相对最成熟的一种处理方式在处理设备上施加高频高压电使其产生高频高压放电产生细小密集的紫蓝色火花空气电离后产生的各种等离子在强电场的作用下加速而冲击处理装置内的塑料薄膜这些等离子离子能量一般在几到几十电子伏特与塑料分子的化学键能相近因而能诱发塑料表面分子的化学键断裂而降解增加表面粗糙度提高比表面积放电时还会产生大量的臭氧臭氧是一种强氧化剂能使塑料分子氧化在活性点生成极性基团使分子极性增大表面张力提高对油墨产生很强的亲和力吸引力增加油墨的印刷牢度 目前国内外塑料表面处理的常用方法 火焰处理将塑料薄膜放置空气中通过气体火焰处火焰中含有处于激发状态的0NOOH和NH等自由基它们能从塑料表面把氢抽取出来随后按自由基机理进行表面氧化并引入了一些极性的含氧基团发生断链反应聚烯烃经火焰处理后形成了极性基团润湿性得以改善而粘接性的改善则由于极性基团改善了润湿性以及产生断链而相对改善 火焰处理效果较好无污染成本低廉但操作要求严格如不小心会导致产品变形使成品报废 化学氧化处理印刷前利用氧化剂对PPPE塑料薄膜的表面进行处理使其表面生成轻基拨基等极性集团同时得到一定程度的粗化以提高油墨与塑料薄膜的表面结合牢度常采用重铬酸钾一硫酸溶液处理聚烯烃表面处理液的配方处理过程的时间和温度都对处理效果有一定的影响一般来说处理时间长处理温度高效果较好但时间过长或温度过高虽然增加了表面极性同时还将引起表面氧化老化粘接强度反而降低化学处理法是应用较早的一种表面处理法对于印刷复合前薄膜的表面处理效果好使用简便经济但需较长的处理时间影响了生产效率并且处理液一般都具有化学侵蚀性造成环境污染及对人体的危害目前较少采用这种工艺一般只在不便使用其他处理方法的情况下才采用这种表面处理工艺 光化学处理一般是利用紫外线照射高聚物表面使其引起化学变化达到改善表面张力提高润湿性和粘合性的目的紫外线照射使高聚物表面发生裂解交联和氧化但要想得到较好的光化学处理效果必须选择适当波长的紫外线光化学处理法的处理效率太低 涂层处理法是在薄膜上涂以特定的涂料以改变其表面吸附性能将异丙醇甲苯季戊四醇双丙烯酸戊酷四氢糠醇丙烯酸安息香乙醚以提高薄膜表面的张力显然涂层处理的效率也太低 电晕处理薄膜的表面处理目前通常采用电晕处理 CORONA 工艺利用高频高压电源在放电刀架和刀片的间隙产生电晕放电而形成低 温等离子体区这种方法即叫电晕处理也称电子冲击或电火花处理 13 研究目的与方案 maxbook118com 研究目标 为了得到表面能高油墨转移性能好附着性能好的薄膜从而提高在印刷过程中油墨在薄膜表面的附着力以及减少在复合与成型过程中因油墨和薄膜粘接不牢而产生的油墨与膜材分离等质量问题电晕处理处理的目标 1 提高表面能由于表面能极性的增加改善油墨与薄膜表面的润湿性更好的使界面上分子键紧密接近从而获得更大的分子间作用力和化学作用力 2 提高表面粗糙度增加薄膜油墨界面上的机械咬合作用同时为界面上分子间的物理和化学作用提供更大的接触面积 maxbook118com 研究内容 1 从接触角表面张力与粗糙度等因素对附着强度的影响来进行薄膜的印刷适性理论分析 2 对电晕表面处理原理以及该处理对薄膜印刷适性的影响进行理论分析 3 分别对PEPVC与PET三种薄膜进行电晕处理实验来改善薄膜表面的性能提高其印刷适性 4 对处理前后的PEPVCPET薄膜进行表面能及表面摩擦系数这些因素进行测量与探测实验来评价改性效果 5 对处理后的PEPVC与PET薄膜进行丝网印刷对油墨在处理前 后的薄膜上的的密度以及油墨在处理前后的薄膜上的附着力进行测试通过实验数据的对比来比较PEPVC与PET薄膜的印刷适性以及总结出电晕处理对薄膜印刷适性的改善程度 maxbook118com 研究方法 本研究首先采用电晕技术分别对PEPVC和PET三种薄膜进行表面处理以提高其表面极性增加薄膜在印刷过程中与油墨的粘合作用然后通过三种测试方法来对比改性前后的表面性能1通过自制的表面测试液达因液对未经处理的薄膜以及电晕处理后的薄膜进行测试确定各表面大致的表面张力2使用摩擦测试仪测出处理前后薄膜的表面粗糙度3最后采用丝网印刷对不同表面进行色块的印刷然后对油墨的主密度进行测量分析并使用胶粘-数格法检测油墨的附着牢度 第二章 理论分析 21 电晕处理 塑料薄膜表面处理最常见的是电晕处理电晕放电处理又称电子冲击电火花处理采用高频高压或中频高压对塑料薄膜表面进行处理使电极间产生电子流在薄膜表面形成氧化极化基使薄膜表面产生极性便于印刷油墨吸附 1塑料薄膜2电弧放电 3高频高压电发生器4电极 5绝缘辊6导辊7收卷装置 图2-1 电晕处理示意图 maxbook118com 电晕原理 电晕处理的是将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电晕处理对薄膜表面有三大作用1表面氧化氧在电晕处理的作用下产生电离形成臭氧它可以立即氧化塑料分子可在其分子链上生成羟基羧基不饱和键等表面氧化的结果是使聚乙烯薄膜转化为极性表面由低表面能转化为高表面能使其对印刷油墨的润湿性黏附性增加从而提高了印迹的牢度2表面微观毛糙电晕处理后的薄膜表面糙化改变了原来膜面光滑的状态增大了塑料膜面的表面积提高了对油墨的结合力3使表面的低分子物质发生交联反应除去表面的弱界面层增强油墨的附着力 maxbook118com 影响电晕效果的因素 功率的选择以及电极的间隙 电晕处理时输出功率的大小对处理的效果影响很大当输出功率过低时电晕处理效果差当输出功率达到某临界值后电晕处理的效果反而增加缓慢即对某种塑料薄膜进行电晕处理时有一最佳输出电流 电极间隙越大电晕效果越差 温湿度的影响 当处理温度高时化学反应的速度加快反应的程度也大处理效果好但温度不宜太高否则会形成新的薄弱界面层反而使强度下降不同材料处理温度不同 湿度大时处理效果变差是由于空气中的水分子吸收了部分由电晕而产生的离子 机器速度的影响 薄膜表面的电晕处理时间越长处理强度增加效果愈好要处理时间长机器的速度就要慢一些但若机器的速度太慢处理时间太长会使材料老化产生异味发生粘边光泽变差 薄膜本身的影响 ?薄膜厚度影响处理强度较厚的膜需增加处理能量但在处理较薄的膜时由于牵引速度快摩擦也比较剧烈膜温下降得少些相对处理电流也可小些 ?薄膜密度的影响密度过高电晕处理效果变差 ?薄膜种类的影响在相同的处理条件下不同薄膜的处理效果也不相同如聚丙烯薄膜比聚乙烯薄膜就需要更高的能量才能达到相同的处理效果 薄膜处理后表面张力的时效性问题 表面处理后的表面张力有一个时效问题当刚刚处理好时能达到4042mNm但过几天以后再去检测时会下降到39mNm左右再过两个星期又会下降一些因此加工好的薄膜最好在7天内用完保存期超过一个月时表面张力会下降到38mNm以下在粘接印刷方面就不太理想 22 所选薄膜的性能 针对不同塑料薄膜我选了三种具有代表意义材料PEPVCPET三者分别是非极性极性和强极性物质表面自由能也不一样表21有具体数值三种共同点就是表面平滑度都比较高光滑的表面不利于油墨在上面进行附着这是因为其表面积较小且不能形成机械咬合力 表21 塑料表面极性与表面张力mNm 代表性塑料 PE PVC PET μ偶极矩 0 05 07 极性强弱 非极性 极性 强极性 未经处理的表面能 31 39 44 虽然理论上分析薄膜表面张力大于38mNm就可以满足印刷要求PVCPET表面呈极性完全符合要求可以不进行表面处理但在实际生产中为得到高质量的包装产品PVCPET同样要进行表面处理原因有三点1为了增加印刷和非印刷表面能的差别防止油墨的卷取时反粘到非印刷面上还是对印刷面进行了电晕处理2PVCPET的内聚力要大于PE同样表面能的三种薄膜用于印刷PVCPET的印刷效果要比PE差在印刷过程中为了有效附着油墨保证印刷质量被印薄膜表面能必须高于油墨表面能10个达因3 材料后加工的要求如转移膜就不需要进行表面 处理但一般印刷薄膜后工序需要进行复合而复合对薄膜表面能的要求比印刷高一般表面能要求达到48mNm综上所述三种不同极性的薄膜都需要进行表面处理 4表面张力会随时间的推移有衰减的趋势一般塑料薄膜的保质期在一到两年所以刚出厂的塑料薄膜的表面张力应处于一个比较高的值 maxbook118com 聚乙烯薄膜PE 聚乙烯简称PE是乙烯进行加聚而成的高分子有机化合物由碳氢两种元素组成和石蜡的分子结构相似只是分子量比石蜡大得多分子结构呈线型或支链型是世界上产量最大的一种热塑性塑料无毒无味无臭符合食品包装卫生 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 聚乙烯薄膜轻盈透明具有防潮抗氧耐酸耐碱气密性一般热封性优异等功能聚乙烯的表面能极低属于非极性材料印刷复合之前必须要进行表面处理 maxbook118com 聚氯乙烯薄膜PVC 聚氯乙烯是由乙炔与氯化氢进行加成反应所生成的氯乙烯经聚合而成的一种热塑性塑料在光热作用下易释放出Hcl气体而分解此外在空气中也会发生分解经添加助剂处理后可提高薄膜的使用功能聚氯乙烯的耐化学性能比较好耐油脂性好它与聚丙烯膜相同也可以进行单向拉伸或双向拉伸也可以进行热定型化处理或者不进行热定型化而成收缩薄膜聚氯乙烯透明性好耐水性耐药品性优良但含有增塑剂和有害稳定剂的聚氯乙烯不适合食品包装延伸处理过的PVC薄膜可以用于收缩包装 maxbook118com 聚酯薄膜PET 聚酯原名为据聚对苯二甲酸乙二酯简称PET它是以乙二醇和对二苯酸酯化而成的对苯二甲酸二甲酯缩聚所得的聚对苯二甲酸乙二酯为原料采用挤出法制成厚片再与双向拉伸工艺相配合制成薄膜PET薄膜是一种透明度和光泽度都非常好的薄膜特别适合用于里印PET薄膜适用的温度范围比较广它耐热性好故常用作蒸煮袋的印刷层聚酯薄膜的机械强度大其拉伸强度大约是聚乙烯的510倍聚酯薄膜还具有挺度高耐冲力强耐油性好有良好的气体阻隔性和良好的异味阻隔性 23 印刷适性与影响因素 薄膜的印刷适性可以没有标准的定义在参考各种资料后我认为可将其理解为 薄膜能适应油墨印版及工艺条件的要求保证印刷工序顺利进行并获得优秀印刷品所必需的条件根据此定义一般没有经过任何处理的薄膜其印刷适性要达到优秀印刷品的要求是较困难的也就是印刷适性较差薄膜的印刷适性较差主要表现在油墨转移不良印迹的附着性不好油墨的干燥速度和印材本身变形等方面原因而出现墨层脱落粘连套印不准的问题 造成塑料薄膜表面油墨附着力差的原因主要有 1 分子结构的非极性特征塑料薄膜印刷的基材中聚乙烯和聚丙烯分子结构基本上不带有极性属非极性高分子结构惰性强不容易接受油墨 2 表面张力小高分子聚合物的表面能越低其表面张力越低越 不容易被液体所浸润要达到油墨与承印物材料表面有良好的接触印刷物的表面必须得到充分的浸润那么承印物材料的表面张力必须等于或大于油墨的表面张力 3 化学稳定性强PE和PP能耐大多数酸碱的腐蚀在常温下不溶于一般溶剂这样就使薄膜表面对油墨涂料等的吸附力很差 4 助剂的影响在制造过程中为了使薄膜容易开口抗静电耐老化防紫外线照射等就要加入一定量的助剂如白油十八烯酞胺抗静电剂稳定剂等这些助剂在高温吹塑后就会缓慢的向表面迁移形成油污使薄膜不易与其它物质粘合 因此要改善这些难印塑料的印刷适性需要在塑料表面引进极性基团或提高表面能或提高表面粗糙度而采用电晕表面处理可以达到改善塑料薄膜印刷适性的目的从而为难印塑料的印刷提供了一种新途径油墨在塑料薄膜表面的附着是塑料印刷适性的一个重要方面油墨的附着可以通过表面能接触角以及表面粗糙度等几个参数来衡量 maxbook118com 表面能与附着力的关系 在研究印墨的润湿和附着时塑料薄膜表面能也是一个重要参数塑料的表面能不能直接测定实际中评价塑料表面张力常用临界表面张力来表示临界表面张力是指塑料薄膜表面恰好被液体完全润湿时此液体的表面张力就是该塑料薄膜的的临界表面张力塑料薄膜的临界表面张力较好地反映了油墨的润湿性和附着性临界表面张力高润湿和附着性好反之则差在业内常用达因厘米作为承印物表面附着能量的单位在印刷过程中为了有效附着油墨保证印刷质量被印薄膜表 面能必须高于油墨表面能10个达因 maxbook118com 接触角与附着力的关系 图2-2 接触角与各界面张力的关系 在考虑油墨的润湿和附着时接触角是一个重要的参数接触角即为由液体 l 与固体s 气体 g 接触的三相分界点作液滴曲面的切线该切线与固体表面之间的夹角α称为接触角 在液体一方的角 如图23所示液体对固体的润湿程度可用接触角α来衡量α越小表示液体愈易润湿固体表面一般以90?为界限α 90?为能润湿α 0为完全润湿α 180?为完全不润湿接触角α象征着三个界面张力相互作用的平衡状态它们之间达到平衡后水平方向的力平衡关系如下 2-1 式中的为接触角此式就是表面张力与接触角关系的杨氏方程 如果从分子的内聚功与粘附功来分析当液体与固体表面接触时附着层中的液体分子所受的内聚功和粘附功跟液-液间的内聚功是相似的液体一方面受到液体内部分子内聚力的作用另一方面也要受到固体分子对它的粘附力的作用其分离时都要作功极为 2-2 2-3 将式2-12-2代入式2-3中得 2-4 由式2-4可知液体能否润湿固体可根据液体的内聚功和液-固间的粘附功大小而定只有当液体完全被润湿时润湿不完全而则完全不 润湿它把粘附功与接触角联系起来当接触角增大时值变小液-固间的结合力减弱当接触角减小时值变大液-固间的结合力增强要增大油墨在塑料表面的附着力希望值越大越好当时达到最大值它是最佳的附着条件 maxbook118com 表面粗糙度与附着力的关系 印墨的附着力还与塑料薄膜表面粗糙度有关只有在合适的表面粗糙度下才能获得最大的附着力粗糙度大的印墨与塑料薄膜的有效粘接界面面积增大而且印墨能直接进入微孔当溶剂挥发后印墨树脂就被机械地镶嵌在孔隙中形成许多微小的结协联结点将印墨牢牢地铆在塑料薄膜表面但是表面太粗糙对印墨的附着也不利因为表面过于粗糙会使印墨的润湿性变差不能填满微孔造成粘附缺陷附着力反而下降 液体在粗糙表面的接触角与在光滑平面的接触角有如下关系 2-5 式中为新的接触角R为粗糙度系数当时塑料薄膜的粗糙度越大表面越容易被润湿印墨的附着力也越大反之当时塑料薄膜的表面粗糙度越大越难以被润湿印墨的附着力也越小 实验研究与结论分析 通过第二章对电晕表面处理三种薄膜的特性以及印刷适性影响因素的系统分析可以清楚发现表面张力以及表面粗糙度的提高能够很明显地提高薄膜表面的印刷适性本次实验研究通过检测薄膜表面电晕前后表面张力以及表面粗糙度来研究电晕表面处理对印刷适性的影响由于实验室电晕仪器的局限性电晕处理无法进行本次实验选用的部分材料为出厂前进过电晕处理过的表面粗糙度越大摩擦系数越大所以本实验用摩擦系数代替表面粗糙度此外为了能更直观地发现薄膜表面电晕前后的印刷适性的改变对薄膜进行色块的印刷使用分光光度仪对油墨的主密度进行测试然后通过胶粘-数格法检测油墨在薄膜表面的附着力来对比薄膜表面电晕前后的印刷适性 31 薄膜表面张力及评价实验研究 塑料的表面能是不能直接测定而是通过临界表面张力的测定来评价塑料薄膜的表面能测定塑料薄膜临界表面张力最简单直接的方法就是通过达因笔测试由于达因笔相对来说比较昂贵很多工厂都会使用自己配置的表面张力测定液 俗称达因水其配比见附录表1 来进行测试此种方法简单方便价格实惠在本实验中也是使用自行配置的达因水进行测试 maxbook118com 实验材料及制备 PE增强薄膜厚度为63此膜用于复合为潮安万奇包装材料有限公司生产采用流延法加工试样为单面电晕PE薄膜 PET聚酯薄膜厚度为12为浙江大东南包装材料有限公司生产采 用德国布鲁克纳的双向拉伸聚酯薄膜生产线试样分两种一种为未电晕PET薄膜另一种为单面电晕PET薄膜 PVC热收缩薄膜厚度为50为无锡久滕包装材料有限公司生产其是采用挤出流延形成厚膜然后在一个方向上定向拉伸形成薄膜此种薄膜具有单向收缩性试样分两种一种为未电晕PVC薄膜另一种为单面电晕PVC薄膜 配制达因液 将甲酰胺和乙二醇乙醚按照所规定的比例配制为便于观察需加入甲基兰染料使之有颜色并将配好的各种比例的达因液分别装入瓶中备用 maxbook118com 实验方法 测定时将试样水平放在光滑的试验台平面或平板上用脱脂棉签蘸上某一配比的达因液顺同一方向在试样上水平移动棉签涂抹使测试液分布到至少两平方厘米以上根据涂抹测试液2s以上液膜层的状态来判断润湿张力 图3-1 图3-2 如果液膜持续2s以上不破裂即达因液均匀分布如图3-1用下一较高表面张力的达因液重新涂抹在同一类型的新试样上直到液膜在2s破裂如果连续液膜保持不到2s即达因液呈水珠状分布如图3-2则用较低表面张力的达因液直至液膜能持续2s为止使试样表面润湿最接近2s的达因液用这种达因液至少测定三次该达因液的润湿张力即 为试样的表面张力 注意事项 1达因液的配比必须准确 2不同达因值液体使用的棉签不能混用 检测是所涂的达因液的厚度对其收缩速度有一定影响一般涂布量越厚其收缩速度越慢涂布后要求无积液存在 达因液为易挥发有毒物质其应储存在深棕色瓶中密闭 maxbook118com 实验结果与分析 经过反复测试最终确定各表面的张力见表3-2 表3-1 印刷面经过电晕与未电晕的表面张力mNm 品种 PE PVC PET 未处理 30 38 43 已处理 42 48 55 图3-3 印刷面经过电晕与未电晕的表面张力的对比 观察图3-3很明显发现电晕处理对于三种薄膜的表面张力都有明显的提高塑料薄膜的表面张力较好地地反映了油墨的润湿性与附着性因此电晕处理提高了塑料薄膜的表面张力也就是提高了薄膜的印刷适性 32 薄膜表面摩擦系数的测试研究 表面粗糙度越大摩擦系数越大而摩擦系数相对比较直观测试也比较简单所以本实验用摩擦系数的测试代替表面粗糙度的测试 maxbook118com 实验材料与设备 PE增强薄膜厚度为63此膜用于复合为潮安万奇包装材料有限公 司生产采用流延法加工试样为单面电晕PE薄膜 PET聚酯薄膜厚度为25为浙江大东南包装材料有限公司生产采用德国布鲁克纳的双向拉伸聚酯薄膜生产线试样分两种一种为未电晕PET薄膜另一种为单面电晕PET薄膜 PVC热收缩薄膜厚度为50为无锡久滕包装材料有限公司生产其是采用挤出流延形成厚膜然后在一个方向上定向拉伸形成薄膜此种薄膜具有单向收缩性试样分两种一种为未电晕PVC薄膜另一种为单面电晕PVC薄膜 以上试样均裁剪为6cm6cm与10cm10cm两种规格每种规格10张 双面胶直尺小刀 实验仪器为FRT-F1 摩擦系数剥离实验仪 图3-4 FRT-F1 摩擦系数剥离实验仪 maxbook118com 实验方法 依次打开电脑仪器电源运行摩擦剥离软件选择操作模式摩擦实验再进行参数设定 将仪器水平调节好 打开仪器正面左侧的电源开关主机显示器待机状态 打开计算机之后进入操作软件主画面 参数设定根据试样的规格以及实际需要输入相应的参数 设置实验模式选择摩擦系数测试 选择试验速度 调整钢带位置实验前仔细检查水平钢带上0箭头是否指向指示 牌上的夹具放置区内否则点击前进键或后退键使水平钢带上箭头指向夹具放置区内然后点击停止传动键 将一个试样的实验表面向上平整地固定在水平试验台上试样与试验台的长度方向应平行 将另一个试样的试验表面向下包住滑块带毛毡的一面用胶带在两侧固定 将固定有试样的滑块无冲击地放在第一个试样中央并使两试样的试验方向与滑动方向平行且测力系统恰好不受力 将标准压环固定在传感器上用细钢丝将滑块和传感器连接 在软件界面点击运行试验试验结束后钢带自动回位显示试验数据 试验完毕后保存数据退出系统关闭电源 maxbook118com 实验结果与分析 测量时发现误差比较大所以选择同种试样进行多次测量每组数据测量十次去除两组偏离值另外八组数据取平均值得到如下数据 表3-2 试样摩擦系数平均值 PE1 PE2 PVC1 PVC2 PET1 PET2 静摩擦 0089 0113 0126 0169 0149 0153 动摩擦 0033 0089 0050 0077 0059 0069 注1表示未处理2已经电晕处理过 通过对不同试样摩擦系数的测试发现进过电晕处理的薄膜摩擦系数有一定的增大摩擦系数越大表面粗糙度越大一方面粗糙度大的 印墨与塑料薄膜的有效粘接界面面积增大而且印墨能直接进入微孔当溶剂挥发后印墨树脂就被机械地镶嵌在孔隙中形成许多微小的结协联结点将印墨牢牢地铆在塑料薄膜表面另一方面薄膜表面的摩擦系数过小会在导辊间传送时出现横向跑偏影响精度提高摩擦系数有利于提高薄膜的印刷精度 33 油墨密度与附着力的测试实验研究 本实验通过测试处理面与未处理面印刷油墨的密度两者相对比观察电晕处理对印刷油墨密度的影响 油墨的附着性测试是模拟印刷过程测试印后油墨在薄膜表面的附着力采用胶粘数格法法对未经处理的三种薄膜和经过电晕处理的三种薄膜进行测试胶粘数格法的计算 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 为A n 40X100 其中n为胶带上油墨所占的格数40mmx100mm为胶带的规格A为印墨剥落率印墨剥落率越大油墨附着性越差印墨剥落率越小油墨附着性越好 maxbook118com 实验材料与设备 材料粘网胶丝网感光胶杭华塑料凹印油墨甲苯试样薄膜同上 设备爱色丽528分光光度仪绷网机烘箱手动丝网印刷机 maxbook118com 实验方法 1丝网版的制作 网框的表面处理涂粘网胶裁取丝网夹网初拉重拉固网整边清洗丝网干燥涂布感光胶干燥贴合晒版显影 网框的表面处理包括粗化和去污去油污用砂纸打磨除去网框上的毛刺以免弄破丝网 涂粘网胶网框表面处理后马上对其粘网面涂刷一层粘网胶 裁取丝网为了使绷好的丝网的经纬线尽可能与框边保持垂直在绷网前裁取丝网时不要用剪刀而要用手撕 夹网将丝网夹入网夹内应十分仔细使丝网的经纬丝线与网夹边保持平行并尽可能挺直切忌斜拉网 初拉重拉初拉仅拉伸至额定张力的60初拉后等待十分钟左右提高气压至额定值同时用张力计测量张力值每隔5-10min对损失的张力补偿一次 固网往黏合面上刷粘网胶随即用棉纱擦压网框的黏合处视整个粘网面上呈现较深而均匀的颜色黏结才算充分如果出现浅色区则该区涂胶不足应予补涂 整边裁去多余的丝网包边标注以及用胶带或加涂涂料保护黏合部分不受有害溶剂的侵蚀 涂布感光胶对经过清洗干燥的丝网进行感光胶的涂布将调制好的感光胶倒入刮斗中让刮斗的前端与丝网接触进行涂布刮斗来回两到三次速度与角度要把握好将涂布好感光胶的丝网放入干燥箱内干燥 晒版显影将不透光的45cm17cm的黑色纸片至于网框中央进行晒版晒版完成后显影干燥 试样的印刷 将试样膜平整地铺在白卡纸上并用胶带固定好在制好的丝网版网框内倒入适量的凹印油墨将贴有试样膜的白卡纸放置与丝印台上 进行丝网印刷尽量保证每次刮墨的角度与力度相当 油墨密度的测量 打开爱色丽528分光光度仪进入密度菜单设置为相对密度同时将密度设置为自动这样测出的是印刷样张的主密度值每种样张选两张印刷较好的每张选五个固定的点进行测量每种样张共测出10个主密度值 油墨附着力的测试 用40mmx100mm透明胶带平整地粘在被测品印墨上反复碾压几次保证平整无气泡放置3min然后慢速粘拉2次再将测试后的胶带贴于格纸上要求胶带边对准坐标纸格线数出胶带上油墨所占格数n则印墨剥落率A n 10X20 印墨剥落率越大油墨附着性越差 maxbook118com 实验结果与分析 油墨密度的测试具体数值见附录表3结果与分析如下 图3-5 PE薄膜电晕处理面与非电晕处理面油墨密度 从图3-5很显然可以看出油墨在PE处理面上的密度大于PE未处理面上的密度同种油墨的密度值大的即为墨层厚的从以上数据分析得出油墨在PE薄膜电晕处理面上的转移效果比PE薄膜未电晕处理面的好对于PE薄膜电晕处理提高了其油墨转移效果即电晕处理改善了PE薄膜的表面印刷适性 图3-6 PVC薄膜电晕处理面与非电晕处理面油墨密度 从图3-6中很难看出PVC处理面上的油墨密度与PVC未处理面的油墨密度有何区别通过计算PVC处理面油墨密度的平均值比未处理 面的高0027通过数据分析得出电晕处理对PVC薄膜油墨转移效果有一定的提高但效果不明显 图3-7 PET薄膜电晕处理面与非电晕处理面油墨密度 从图3-7中很难看出PET处理面上的油墨密度与PET未处理面的油墨密度有何区别通过计算PET处理面油墨密度的平均值与未处理面的油墨相差0001这么小的密度差值完全可以忽略通过数据分析得出电晕处理对PET薄膜油墨转移效果没有影响 油墨附着力的测试结果与分析如下 未经电晕处理的PE薄膜与电晕处理过的PE薄膜印刷后经过胶粘后的效果如图3-7 图3-8 两种PE印刷膜胶粘后的效果 表3-3 电晕处理前后的PE薄膜的印墨附着性 PE薄膜 表面能 胶粘-数格法 n格 A n 10×20 30 4000 100 42 0 0 通过以上图表的对比不难发现PE薄膜未经电晕处理的情况下印墨附着性极差完全达不到印刷要求而经过电晕处理后的PE薄膜油墨的附着性有了极大的提高完全可以满足印刷的要求这些直接证明了电晕处理对PE薄膜印刷适性的提高 未经电晕处理的PVC薄膜与电晕处理过的PVC薄膜印刷后经过胶粘后的效果如图3-8 图3-9 两种PVC印刷膜胶粘后的效果 表3-4 电晕处理前后PVC薄膜的印墨附着性 PVC薄膜 表面能 胶粘-数格法 n格 A n 10×20 38 11 027 48 0 0 通过以上图表的对比可以比较直观地看出电晕处理对PVC薄膜的油墨附着性有一定的影响但效果没有PE薄膜明显 未经电晕处理的PET薄膜与电晕处理过的PET薄膜印刷后经过胶粘后的效果如图3-9 图3-10 两种PET印刷膜胶粘后的效果 表3-5 未经电晕处理的PET薄膜的印墨附着性 PET薄膜 表面能 胶粘-数格法 n格 A n 10×20 43 0 0 55 0 0 通过以上图表的对比不难发现经过电晕处理后的PET薄膜附着性基本没有变化从理论分析可知表面能达到38达因就已经满足印刷要求对于相对表面能较高的PET薄膜来说本次实验没发现电晕处理对其印刷适性的影响 结 论 经过电晕处理之后PE薄膜的表面张力由30mNm增加到42mNm提高了40PVC薄膜的张力由38mNm增加到48mNm提高了2632PET薄膜的张力由43mNm增加到54mNm提高了2558三者电晕之后表面张力都有了显著的提高改善了薄膜表面的润湿性和印刷适性 通过对不同试样摩擦系数的测试发现进过电晕处理的薄膜摩擦系数有一定的增大摩擦系数越大表面粗糙度越大因此可以得出电晕处理使得薄膜表面粗糙度有所提高改善了薄膜表面的印刷适性 油墨密度的测试试验得出电晕处理后的PE薄膜的油墨密度明显提高PVC薄膜的油墨密度有很小的提升而PET薄膜的油墨密度基本没有变化此试验中油墨密度反映了油墨的厚度所以电晕处理对PEPVC的油墨转移有一定的改善 通过胶粘-数格法进行油墨附着性测试对比处理前后三种薄膜的油墨附着性电晕处理后的PE薄膜的油墨附着性明显提高PVC薄膜的油墨附着性有很小的提升而PET薄膜的油墨附着性基本没有变化 综合实验结果及实验数据表明电晕表面处理对表面能较低的薄膜有显著的影响经电晕表面处理后印刷适性明显提高而对表面能本身就比较高的薄膜影响不明显本研究是采用电晕对塑料薄膜进行表面处理以提高薄膜的表面能和表面润湿性从理论和实践上证明是可行的 本论文的不足 对薄膜印刷适性的分析尚不全面实验有待进一步改进 手动丝网印刷存在很多弊端有待寻找一直更合适的打样方式 油墨附着力测试仅为对比性试验无法得到准确的数值 参考文献 [1]王建清主编包装材料学[M]北京国防工业出版社2004年6月第1版 [2]章燕豪吸附作用[M]上海科技文献出版社1989 [3]王经武塑料改性技术[M]北京化学工业出版社2004 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本文是在导师陈路老师的悉心指导和亲切关怀下完成的值此论文完成之际首先感谢陈路老师四年来在学业上的谆谆教导陈路老师严谨的治学态度和开阔的视野使我在湖南工业大学的四年学习和生活中受益颇多陈路老师在本论文的选题实验和撰写期间倾注了大量的时间和精力本论文所有的实验设备都是由陈路老师帮我联系调试和指导使用的陈路老师有着非常深厚的印刷与包装方面的理学知识他不断追求上进勇于开拓的精神是我在今后学习和工作中的榜样 衷心感谢景程包材有限公司和顶正包材有限公司在我实习期间各方面的大力支持和帮助感谢他们无偿为本实验提供所需的各种材料及器材在景程和顶正两家公司让我把学习到的理论知识应用到了实际生产当中 衷心感谢印刷系的颜爱国主任钟云飞副主任陈挺老师赵东柏老师冯培勇老师杜春燕老师朱新连老师张传香老师田靓老师张珊珊老师以及学工办的罗致老师黄鹤老师感谢他们大学四年给予我的教导与帮助 也借此机会感谢和祝福在一起共同学习四年的印刷083班的37位兄弟姐妹们感谢他们对我的关心和帮助祝福他们在今后的人生道路上一帆风顺 最后再一次向所有给予我帮助和支持的人表示深深的谢意祝他们永远幸福 学生签名 日 期 附 录 表1 达因液的配比 甲酰胺 乙二醇乙醚 润湿张力mNm 0 100 30 25 975 31 105 895 32 19 81 33 265 735 34 35 65 35 425 575 36 485 515 37 54 46 38 59 41 39 635 365 40 675 325 41 715 285 42 745 253 43 78 22 44 803 197 45 83 17 46 87 13 48 907 93 50 937 63 52 965 35 54 99 1 56 表2 各薄膜表面摩擦测量值 PE未处理 PE处理面 PVC未处理 PVC处理面 PET未处理 PET处理面 静 动 静 动 静 动 静 动 静 动 静 动 0105 0055 0122 0096 0101 0023 0154 0032 0123 0037 0154 0044 0076 0028 0110 0081 0196 0143 0171 0048 0114 0078 0184 0121 0088 0029 0124 0108 0171 0113 0223 0169 0157 0062 0149 0122 0273 0065 0087 0062 0132 0038 0119 0022 0129 0064 0126 0087 0096 0034 0098 0086 0139 0064 0139 0064 0115 0062 0172 0059 0084 0021 0073 0058 0131 0027 0165 0062 0162 0073 0119 0043 0079 0030 0123 0087 0105 0035 0202 0179 0177 0071 0132 0038 0039 0028 0105 0087 0122 0054 0194 0105 0194 0105 0177 0103 0094 0037 0131 0103 0098 0031 0162 0064 0156 0037 0158 0056 0089 0031 0143 0134 0107 0043 0165 0062 0171 0065 0163 0086 0089 0033 0113 0089 0126 0050 0169 0077 0149 0059 0153 0069 注黑体为两组偏离 值另外八组取平均值最后一行为各表面摩擦系数的平均值 表3 各薄膜表面油墨密度测量值 PE未处理 PE处理面 PVC未处理 PVC处理面 PET未处理 PET处理面 204 208 211 214 217 209 203 197 209 207 208 213 206 204 208 206 209 206 208 209 204 213 213 216 198 203 199 209 216 215 195 198 209 208 209 211 191 210 214 218 213 214 197 211 211 207 218 216 203 209 203 204 214 216 201 208 205 214 217 219 2006 2048 2073 2100 2134 2135 注最后一行为各表面油墨密度的平均值 毕业设计诚信声明 本人郑重声明 秉承学校严谨的学风与优良的科学道德本人所呈交的毕业设计论文《表面处理对塑料薄膜印刷适性影响的研究》是我个人在陈路老师的指导下根据任务书的要求所进行的研究工作并独立撰写的 本设计中所引用的其他个人或集体已发表的文字和研究成果或为获得教育机构的学位或证书所使用过的材料均已明确注明 凡为本文的撰写所提供的各种形式的帮助本人在致谢中已经明确表达了谢意 毕业设计论文与资料若有不实之处本人承担一切相关责任 本人完全意识到本声明的法律结果 毕业设计论文作者签名 日期 毕业设计论文指导教师评阅表 学院部包装与材料工程学院 专 业 印刷工程 指导教师 姓 名 陈路 课题名称 表面处理对塑料薄膜印刷适性影响研究 评项目 标准 满分 业务能力 与水平 有收集综合和正确利用各种信息并获取新知识的能力能应用所学的基础理论与专业知识独立分析和解决实际问题完成了任务书规定的任务所得结论具有应用或参考价值工作中有创新意识 30 论文质量 条理清晰结构严谨文笔流畅语言通顺方法正确分析论证充分设计计算正确工艺可行设计图纸质量高标准使用规范专业名词术语准确 30 规 范 化 技术材料齐全论文撰写符合《本科毕业设计论文撰写规范》的要求 20 外语水平 英文摘要写作水平高 10 工作态度 严肃认真刻苦勤奋善于与他人合作 10 是否同意参加答辩 同意按期答辩 延期答辩 不同意答辩 湖南工业大学本科生毕业设计论文 湖南工业大学本科毕业设计论文 湖南工业大学本科毕业设计论文 湖南工业大学本科毕业设计论文 25 湖南工业大学本科生毕业设计论文 32 湖南工业大学本科毕业设计论文 湖南工业大学本科毕业设计论文