包装印刷静电的产生、消除与测试技术

包装印刷静电的产生、消除与测试技术

　　大家知道，印刷是物体表面进行的，静电现象也主要表现在物体表面，两者之间的关系十分密切。印刷过程中由于不同物质之间频繁的撞击、摩擦以及接触，结果是使参与印刷过程的几乎所有物体都带有静电。然而，静电在包装印刷过程造成的影响并没有得到足够的重视，笔者结合多年的工作实践探讨如下。

　　一、静电的危害

　　1□影响产品印刷质量

　　首先是承印物表面带电，如纸张、聚乙烯、聚丙烯、玻璃纸等，它们会吸附纸属或飘浮在空气中大量灰尘、杂质等，从而影响油墨的转移，在印品上出现“花、点”，造成印品质量下降。

　　其次是油墨带电荷，带电的油墨若在移动中放电，就可能在印品上出现“静电墨斑”，看上去象是油墨的流动性差，上墨不均匀似的，在层次薄版印刷中常出现这种情况。在实地版印刷中，若带电油墨在印品上线条的边缘放电，很容易在边缘出现“墨须”。

　　2□影响生产安全

　　在印刷过程中由于高速摩擦，剥离会产生很高的静电，当静电积累到很容易导致空气放电，造成电击或起火。很高电压时，带电的油墨可能引起油墨、溶剂着火，或通过油墨电击工作人员，直接威胁操作人员的人身安全。

　　二、静电的产生机理

　　静电产生的主要原因，就是摩擦的存在。当两种固体材料接触和迅速分开时，其中一种材料具有较大的吸附电子的能力而使电子转移到材料表面上，获得电子表面呈现出负电荷，而另一个表面由于失去电子而带正电荷。

　　产生静电的主要因素

　　1□材料性质包括材料内在的化学组成、物质内部结构、应力应变力学特性、材料形状和导电性等。

　　材料的导电性对静电具有双重作用。其一，如果材料为导体，则电荷在其表面上是由移动的，电荷在其整个表面上是趋于自由分布的，而不是停留在产生电荷的局部位置。这种电荷在表面上分布只能引起较低的电压。导电材料A部分同地面接触就立即使材料上的电荷传到地面。而绝缘材料与导体不同，像大部承印材料中的纸、塑料薄膜等，产生静电就形成较高的电压，也不能通过接地来消除。

　　2□周围环境条件包括接触物体(材料)周围气体的组成与压力、温度等。

　　3□机械作用情况包括两种材料接触的类型、接触时间、接触面积、分离速度以及材料，作用力的性质等。一般情况下，两种材料接触越紧密或分离速度越快，产生的静电就越大。

　　4□材料配合种类不同材料间的摩擦作用，会产生不同极性的静电。不同材料附有不同的静电强度。

　　三、印刷过程中静电消除的方法与措施

　　1□化学消除法

　　化学消除法一般是在承印材料表面涂上一层抗静电剂，使承印材料导电，成为稍微导电的绝级材料。化学消除法的应用受到很大局限，例如印刷纸张在造纸时加入化学成分时，很可能会对纸张的品质生不良影响，如降低纸的强度、附着力、紧密度、拉力等，因此化学消除法一般不太使用。

　　2□物理消除法

　　物理消除法即在不改变材料性质的情况下利用静电本身固有的特性来消除的方法，是现在工业生产中最主要的方法之一。

　　(1)“接地”消除法，这是最简单的方法。就是用金属导体将要消除静电的物体与大地连接，使之与大地等电位，电荷便经大地面泄露，但这种方法对于绝缘物几乎没效果。

　　(2)湿度控制消除法

　　印刷材料表面电阻随空气相对湿度增大而减小，因此，增加空气的相对湿度，就可以提高纸张表面的电导率，加速电荷泄露。印刷车间适宜的环境条件是：温度为20℃左右，带电体周围环境相对湿度提高到70％以上，可作为静电安全措施。

　　(3)静电消除设备介绍及选用原则

　　印刷厂常用的静电消除器有感应式、高压电晕放电式、离子流静电消除器和放射性同位素式几种。其中前两种由于价格便宜，安装使用方便和不存在原子辐射等优点得到较为广泛应用。现分析如下：

　　感应式静电消除器棒：即感应式静电消除毛刷，原理是：消电器的尖端接近带电体时，在尖端上能感应出极性与带电体上静电极性相反的电荷，并在尖端附近形成很强的电场，该电场使空气电离后，产生正、负离子在电场作用下分别向带电体和消电器的尖端移动，由此使静电中和。此种方法使用逐渐在减少。

　　高压放电式静电消除器：按结构分为电子式和高压变压器式，按放电极性可分为单极性和双极性，单极性静电消除器只对一种电荷有作用，双极性可消除任何一种静电。另外在印刷过程中可采用消静电毛刷和高压放电式两种相结合的方式可彻底有效消除静电。济南德瑞克公司推出的969型电源供应器配合DJ62高效能静电消除棒由于静电消除效果强，在包装印刷行业得到了广泛的应用。

　　在有爆炸危险的区域，采用高压电晕放电式和离子流静电消除器时，必须根据危险区域等级、介质级别和组别，选用防爆型静电消除器。

　　感应式和高压式电晕放电式静电消除器放电极长度应大于带电体宽度10～15cm；离子流静电消除器离子喷头的型式及数量应根据可能的安装距离和带电体宽度决定。

　　静电消除器应根据物体静电电位的高低、消除要求、操作特点、爆炸危险区域等级、介质级别和组别进行选择。

　　静电消除器安装位置的选择原则：便于工艺操作；消除静电效果好；紧接涂刷溶剂的后续部位；避开金属背景。

　　四、静电的测试

　　1□包装印刷厂静电检测的目的是分析危害程度、研究防患措施、判断静电消除效果。必须指定专人，负责对防静电鞋、导电鞋、防静电工作服及各岗位定期进行静电检测，将检测结果整理归档并报上级有关部门。

　　2□静电检测项目的分类：采用新型原材料时物体带静电性能预测：实际生产过程中带电体带静电状况检测；静电安全措施使用效果判断检测。

　　(1)物体带静电性能预测项目如下：

　　物体表面电阻率。采用高阻计或超高阻计测量，量程以10～10Ω为宜。

　　(2)实际生产过程中带电体带静电状况检测项目如下：

　　带电体静电电位的测定，静电电位测定仪表最大量程以100kV为宜，精度为5□0级；周围空间气温及相对湿度的测定；带电体运行速度的测定；可燃性气体浓度的测定；导电地面对地电阻值的测定。其中德瑞克公司推出的ACL－350是世界上体积最小的袖珍式非接触数字式静电测量表。该表可以测量物体表面的静电压值和静电压极性。该表操作简单，带有测量保持钮和置位钮，应用相当广泛。

　　(3)安全措施使用效果判断检测项目同(2)静电电位测量仪表量程以0～10kV为宜，仪表精度为5□0级，但检测点必须选择在静电安全装置的后面。

　　五、防止静电危害的措施

　　包装印刷车间防止静电危害的措施建议从以下几方面考虑：

　　凡有静电危害的工序、设备场所，必须采用相应的静电安全措施；在周围环境可能出现爆炸性气体的区域，必须加强通风措施，使其浓度控制在爆炸下限以下；采取静电安全措施后，绝缘体的静电电位应控制在允许值以下；防止带静电绝缘体对操作人员造成电击的场合，绝缘体的静电电位应控制在10kV以下；在静电对操作人员电击时可能造成二次事故的场合，除绝缘体的静电电位应控制在10kV以下外，对设备或装置应采取相应的安全措施。

　　凡有爆炸和火灾危险的区域，操作人员必须穿防静电鞋或导电鞋、防静电工作服。操作区应铺设导电地面，导电地面对地阻值应低于10Ω，并必须经常保持其导电性，严禁操作人员穿着合成纤维的衣服(已采用防静电溶液定期处理的衣服除外)进入上述区域，严禁在上述区域脱衣服。

　　总之，包装印刷行业工作者要对生产过程中产生的静电给予足够的重视，保证安全生产。