復(fù)合薄膜臭氧設(shè)備,預(yù)涂薄膜氧化臭氧發(fā)生器
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臭氧設(shè)備應(yīng)用于復(fù)合薄膜效果及檢測(cè)方法:
現(xiàn)塑料軟包裝已廣泛用于商品包裝各個(gè)領(lǐng)域。軟包裝zui常用聚乙烯、聚丙烯等非極性薄膜,屬于非極性材料,表面致密、光潔,是一種惰性表面,表面自由能僅為2.9~3.0×10ˉ6J/cm2。從理論上講,表面自由能低于3.3×10ˉ6J/cm2薄膜無法使目前已用任何一種膠粘劑發(fā)生浸潤。必須先表面處理,使薄膜表面自由能達(dá)到3.8~4.0×10ˉ6J/cm2,才有利于獲良好復(fù)合強(qiáng)度。常用薄膜表面處理方法很多,其中臭氧氧化處理就是常用一種方法。
一、 塑料薄膜的印前處理
塑料薄膜一般采用凹版印刷、柔性版印刷以及絲網(wǎng)印刷等工藝,通常在印刷后還要進(jìn)行復(fù)合加工,以達(dá)到良好的使用效果。而各種塑料的表面特性,因其分子結(jié)構(gòu)、極性基團(tuán)、結(jié)晶程度以及化學(xué)穩(wěn)定性等因素不同而有很大的差異。這些因素對(duì)于印刷油墨的結(jié)合牢度、復(fù)合薄膜的黏結(jié)強(qiáng)度等影響甚大。故在印刷或復(fù)合加工前,應(yīng)視不同塑料的表面性質(zhì),適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行表面處理,以求獲得優(yōu)良的加工適性。
1.提高薄膜的可印性
從理論上講,在承印物上要獲得良好的可印性,承印物的表面張力應(yīng)高于印刷油墨的表面張力。
PP、PE膜系非極性高分子材料,化學(xué)性能穩(wěn)定,表面張力小,加之合成樹脂時(shí)添加的開口劑、抗靜電劑、耐老化劑等影響,難與油墨黏結(jié)。
為了提高塑料薄膜的表面張力,改善其潤濕性能和黏結(jié)性能,從而提高印刷油墨的牢度,常用的表面處理方法有以下幾種。
①電暈處理法。利用高頻(中頻)高壓電源,在放電刀架和刀片的間隙產(chǎn)生一種電暈釋放現(xiàn)象,對(duì)塑料薄膜進(jìn)行表面處理,這種方法叫電暈處理,也稱電子沖擊或電火花處理。其處理作用為:
a.通過放電,使兩極之間的氧氣電離,產(chǎn)生臭氧。臭氧是一種強(qiáng)氧化劑,可以立即氧化塑料薄膜表面分子,使其由非極性轉(zhuǎn)化為極性,表面張力提高。普通的電暈機(jī),是通過火花來產(chǎn)生臭氧,采取的是外部放電,臭氧產(chǎn)量低,我公司生產(chǎn)的是臭氧管式放電,臭氧的濃度高濃度可以達(dá)80-120mg/L,大大提高臭氧的利用率,從而提高薄膜的粘合度.
b.電子沖擊后,使薄膜表面產(chǎn)生微凹密集孔穴,使塑料表面粗化,增大表面活性。
2.臭氧薄膜處理工作原理
現(xiàn)在人們普遍了解的大氣臭氧層,是阻擋太陽紫外線的天然屏障,它是由太陽光的一種特定波長(zhǎng)光譜的光照射后產(chǎn)生的,雷雨過后人們會(huì)呼吸到一種特殊的清新味道,實(shí)際就是空氣中臭氧濃度提高(一般在0.04PPM左右)容易被人們察覺,臭氧濃度之所以提高,是因?yàn)殚W電(高壓發(fā)電)電離空氣中的氧氣形成臭氧,森林中、旅游地帶空氣格外清新,是因?yàn)橹参镌谖誄O2過程中制造了[O],氧原子在形成過程中,部分形成O2(我們呼吸的氧氣)一部分O3(臭氧)正是自然界中無處不在的臭氧和太陽光中的紫外線在控制著細(xì)菌的生存平衡,保護(hù)著人類健康。
人類通過對(duì)臭氧的研究發(fā)現(xiàn),臭氧具有不穩(wěn)定特性和很強(qiáng)的氧化能力。臭氧是由一個(gè)氧分子(O2)攜帶一個(gè)氧原子(O)組成,所以他是氧氣的同素異形體。臭氧和氧氣的不同之處見下表:
表一 氧氣和臭氧的主要性質(zhì)
分子式 | O2 | O3 |
分子量 | 32 | 48 |
氣味 | 無 | 魚腥味 |
顏色 | 無 | 淡藍(lán)色 |
1大氣壓,0℃時(shí)溶解度(ml/L水) | 49.1 | 640 |
穩(wěn)定性 | 穩(wěn)定 | 易分解 |
1大氣壓,0℃時(shí)溶解度(g/L) | 1.429 | 2.144 |
表一,可看出,與氧氣相比,臭氧比重大、有味、有色、易溶于水、易分解。由于臭氧(O3)是由氧分子攜帶一個(gè)氧原子組成,決定了它只是一種暫存形態(tài),攜帶的氧原子除氧化用掉外,剩余的有組合為氧氣(O2)進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)。臭氧是一種氧化性非常強(qiáng)的物質(zhì),其氧化還原電位僅次于F2 。利用它的氧化性,可以在較短時(shí)間內(nèi)破壞細(xì)菌、病毒和其他微生物的生物結(jié)構(gòu),使之失去生存能力。所以臭氧工作中沒有二次污染產(chǎn)生,給人類的環(huán)保需求,這是臭氧技術(shù)應(yīng)用的zui大*性。它的作用是即刻完成的,臭氧的迅速滅菌效果決定于它的高還原電位,
表二、列出了消毒物質(zhì)還原電位與臭氧的比較。
表二 氧化還原電位比較
名稱 | 分子式 | 標(biāo)準(zhǔn)電極電位(伏) |
臭氧 | O3 | 2.07 |
過氧化氫(雙氧水) | H2 O2 | 1.78 |
高錳酸離子 | MnO4 | 1.67 |
氯 | CL2 | 1.36 |
二氧化氯 | CL O2 | 1.50 |
3.臭氧薄膜處理流程
優(yōu)質(zhì)的電暈放電法—臭氧系統(tǒng),是由1臺(tái)臭氧發(fā)生器,由1臺(tái)無油空氣壓縮機(jī)、1臺(tái)氧氣發(fā)生器系統(tǒng),1套空氣過濾系統(tǒng)及冷干系統(tǒng)組成。
整體系統(tǒng)組成見《見下圖》。
備注:如果客戶自帶有空壓機(jī),可以省去氣源部分,以節(jié)約成本
臭氧薄膜復(fù)合槍圖:
潔凈空氣由無油空壓機(jī)輸出,壓縮空氣經(jīng)主管到普通過濾后,經(jīng)過普通精密過濾器,由流量計(jì)和壓力變送器檢測(cè)壓縮空氣的流量和供氣壓力,經(jīng)吸附式干燥機(jī)進(jìn)行深度除水,再經(jīng)除油水過濾后進(jìn)入,使氣源露點(diǎn)達(dá)到要求的5--10℃,再經(jīng)除塵過濾器使粉塵顆粒度小于1μm,成為合格的原料氣源(達(dá)到食品級(jí)衛(wèi)生許可要求)。
合格的原料氣源經(jīng)減壓閥進(jìn)入氧氣發(fā)生器,通過變壓吸附法(美國美國UOP公司的制氧分子為吸附劑)分離器把多余氮?dú)馀懦粝率S嘌鯕?,讓氧氣濃度達(dá)到90%以上才釋放輸出,,從而獲取符合科研標(biāo)準(zhǔn)的高濃度氧氣。后在輸入到臭氧發(fā)生器中,在臭氧發(fā)生器的高頻高壓電場(chǎng)內(nèi),氧氣(O2)轉(zhuǎn)換臭氧(O3),產(chǎn)品氣體為臭氧化氣體,經(jīng)流量、壓力調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)和渦街流量計(jì)、壓力變送器及溫度變送器檢測(cè)流量、壓力、溫度,以及臭氧監(jiān)控儀檢測(cè)臭氧濃度后,臭氧發(fā)生器所產(chǎn)生的臭氧經(jīng)渦街流量計(jì)和總管壓力變送器檢測(cè)總流量及壓力后進(jìn)入水冷卻臭氧復(fù)合管。臭氧復(fù)合管采用多孔噴射技術(shù)讓臭氧直接與薄膜接觸氧化,從而大大提高了薄膜的粘合度。
3.常用檢測(cè)方法
1.用BOPP單面透明膠布進(jìn)行剝離檢驗(yàn),將BOPP單面膠帶粘貼待測(cè)薄膜表面,壓緊而后再撕開。薄膜表面張力達(dá)到使用要求,那么剝離時(shí)很用力,聲音??;相反則很容易剝離,并拌有“沙沙”聲。
2.利用達(dá)因筆進(jìn)行測(cè)試:薄膜表面張力值符合要求時(shí)BOPP:3.8×10ˉ2N/m;PET:5.0×10ˉ2N/m;尼龍:5.2×10ˉ2N/m。測(cè)試筆劃過方液痕均勻,無斷不收縮。一部分收縮,一部分不收縮,說明處理還不夠。值一提是,檢測(cè)PET和尼龍時(shí),須選用大一級(jí)測(cè)試筆,表面張力測(cè)試筆常用規(guī)格有:3.8×10ˉ2N/m;4.0×10ˉ2N/m;4.2×10ˉ2N/m;4.4×10ˉ2N/m;4.8×10ˉ2N/m5種(測(cè)鋁箔用)。
處理后薄膜不宜放置時(shí)間過長(zhǎng),zui多放7天,時(shí)間越長(zhǎng),表面張力值降低越明顯。需要放置較長(zhǎng)時(shí)間,則處理薄膜時(shí),表面張力初期值要提高。
臭氧的工業(yè)氧化應(yīng)用
利用臭氧的強(qiáng)氧化性應(yīng)用于工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)中以提高產(chǎn)品的質(zhì)量或特性,其工藝是企業(yè)的專有的保密技術(shù),如在紙漿漂白、碳黑處理等領(lǐng)域。近年一個(gè)新領(lǐng)域是在塑料復(fù)合膜的復(fù)合工藝中使用臭氧氧化替代空氣氧化,因包裝和復(fù)合材料業(yè)巨大的市場(chǎng)規(guī)模使得臭氧在此領(lǐng)域的開發(fā)應(yīng)用前景誘人。國外的研究表明,在薄膜的復(fù)合工藝重視用臭氧氧化能大大增加復(fù)合強(qiáng)度,提高復(fù)合膜品質(zhì),同時(shí)也能減少粘合劑使用量,降低擠出溫度。國內(nèi)的一些薄膜產(chǎn)品企業(yè)已有應(yīng)用臭氧處理工藝的生產(chǎn)線,但對(duì)于不同的復(fù)合薄膜品種,臭氧處理的濃度、時(shí)間等應(yīng)用技術(shù)條件需要優(yōu)化研究。