油墨印刷转移过程中静电的控制技术

  随着工业生产的高速发展,合成纤维塑料、橡胶等电绝缘性高分子材料的迅速推广,以及轻质油品、电火工品、固态电子器件等电敏感性材料的生产和使用,使静电的危害日益突出,因电造成的事故日益增多,由此引起了各国研究机构和学术组织的重视。

  一、印刷中出现静电的原因

  物体都是由分子组成,分子由原子组成,原子由带正电的原子核与带负电的电子组成。在原子中,外层电子受原子核引力较小,电子容易流失。在物体之间如果发生电子转移,就会产生带过剩电子显负电的物体和失去电子的物体。如果这些电荷无法及时逸散,固定在物体上不流动,就被称为静电荷或静电,带电荷 的物体则被称为带电体。

  在外界因素影响下使物体产生电荷的过程叫起电现象。物体起电的原因是两物体之间的接触作用。两物体磨擦容易起电是因为增加了接触面积,减少了接触间隙。起电现象在物体之间是普遍存在的,但静电问题并不是所有物体都有的,关键在于所产生的电荷能否及时导走,而不“静止”在物体之上。纺织品不论是在加工还是在使用过程中,都避免不了纺织材料之间或纺织材料与其它材料之间的接触、磨擦、这种接触和分离过程的发生,使得表面层附近限生电荷转移,从而产生电子得失,由于多数化学纤维良好的绝缘性能,使得产生的电荷无法逸散,成了所谓的静电,这类纺织品成了带电体。

  一般而言,由于固体面与固体面间,或固体与液体面间接触、磨擦或撞击,或者由于固体的断裂或液体的破碎,都级导致固体表面或液体表面静电的发生,这样的机械作用是始终贯穿于全部印刷过程之中的。因此,在承印物、油墨、橡皮布、滚筒、墨辊,乃至整个印刷机上,表面都可能带有相当数量的静电,这些静电的出现给印刷过程带来许多危害。

  影响带电的因素很多,主要的有三方面,一是物体本身的性质,诸如物质表面的化学组成、物质的内部结构和应力应变状态,以及物体形状和带电状态等等;二是周围条件,诸如接触物体周围的气体的组成和压力,温度等等;三是机械作用的情况,诸如两个物体接触的类型、接触的时间、接触的面积、分离的速度,以及物体间作用力的性质等等。

  物体本身的性质是物体带电的内在原因,是影响物体带电的决定性因素。不同材料的物体在接触-分离过程中,因电子(或离子)的得失而带正、负电,电子(或离子)的得失是有规律的。根据静电实验的结果,可以把各种材料列入静电序列,序列中任何两种材料进行磨擦,靠左的带正电。靠右的带负电,部分材料的静电序列如下:

  尼龙 羊毛 木板 玻璃纤维 棉纱 金属 纸张 橡皮 聚氯乙烯 聚四氟乙烯

  二、静电的消除方法

  印刷是着眼于物体表面状态的技术,静电现象也主要表现在物体表面,两者间的关系自然是十分密切的。静电现象对于印刷的影响也具有双重性质,有可以利用的一面,也有危害印刷正常进行的一面。这里只介绍静电对于印刷的危害,以及消除危害的一些方法。

  首先是承印物表面带电,例如纸张或用于特种印刷的聚乙烯或玻璃纸。纸张带电危害是多方面的,可能因相互吸引造成纸张间的粘连,可能相互排斥造成不齐,这都使印刷操作变得困难;可能吸附纸屑或其它杂质,影响印刷品的质量;严重时甚至可能由超高电位导致空气放电,造成电击或起火。与纸张相比,聚乙烯、玻璃纸等承印物的静电现象更不严重,由于聚集的电荷量很大,电击和起火更容易发生。此外,如果带有电荷的油墨,在移动中放电,便可能在印刷品上出现“静电墨斑”,参看图一(a)。如果带有电荷的油墨,在印刷品线条的边缘放电,便可能于此处出现“墨须”,参见图一(b)。


图一 静电墨斑

  油墨和纸张的带电在许多场合是分不开的,上述现象即这样的例子。除此而外,油墨会因带电而雾散,造成对印刷品和印刷环境的严重污染,也可能引起油墨溶剂着火,或通过油墨电击操作人员。印刷机,特别是高速印刷机,许多部件都会因高速运转中的磨擦作用而产生大量的静电,消电装置不甚完善的老式卷筒纸轮转印刷机,在高速运行时,印刷机上某些位置的电压有时高达15000V,电流也有100A左右,如此强大的电压和电流对于印刷过程的影响是错综复杂的,危害也是相当严重的,特别是直接威胁操作人员的安全,是不容忽视的。

  消除静电的方法和装置很多,应用于印刷的有下述几种:

  1、最简单的消除静电的办法是“接地”,既把金属导体与大地作电气连接,使它与大地等电位,电荷便经大地泄漏。这种方法对于绝缘体几乎没有效果。如果有两部印刷机相邻近,虽然它们各自都有导线接地,但因电荷泄漏的程度有所不同,它们之间仍然有可能有电位差,为避免彼此放电,也要用导线把它们连结起来。

  2、被普遍采用的静电消除法是离子中和法,这是将空气离子化,使其产生正、负两种离子,以中和纸张上的静电。

  3、消除静电的另一个简便易行和办法是控制印刷环境的相对湿度。纸张的表面电阻和空气相对湿度的关系如图二所示,表面电阻随着空气相对挤压增大而减小。因此,增加空气的相对湿度,可以提高纸张表面的电导率,加速电荷的泄漏。在印刷车间,温度若为20度左右,相对挤压在65%上下是合适的。如果纸张在印刷前就带静电,就应该在其充分调湿后再行印刷。如果纸张已经带静电,一般的是负电,若用静电序列中纸张左边的物体磨擦纸面,则产生的正电荷 可以和原来带有的负电抵消,这也是一种消除静电的方法。


图二 纸张表面电阻和湿度的关系

  4、消除静电的装置叫静电消电器,常用的有:电晕放电式消电器、放射线式消电器和自动式消电器。以电晕放电式消电器为例,它是将空气电离,瘇出正、负离子,通过把极性相反的离子驱向纸面,中和掉所带的电荷 ,达到消除静电的目的。如目前常用的自感式消除电装置。该结构为金属针排列成行,组成排针并与地导通。把排针的针尖对准带电的纸面,放在距离纸面约为0.5cm的位置。这样,排针上瞬即都集中在针尖上,此处电荷密度极大,电场很高,因而产生电晕,使周围的空气电离,形成正、负离子,当马铃薯面吸附了和自身所带电荷相反的离子后,静电就被消除。

  有的印刷机将导电纤维挂在纸张通过的通道上,使纸张和导电纤维磨擦产生正电,取代金属排针,这样不仅可以中和原来纸张上的负电,还可经利用导电纤维的导电性将纸张上的静电携走,减少电荷的聚集。

  无论采用哪一种静电消除器消除静电,都应将静电消除器安放在机器产生静电最严重的部位,调整好电极与纸面的高度,使其充分发挥作用。否则,不仅静电消除不彻底,反而会造成纸张表面的逆带电。

[时间:2006-09-12  来源:广东印刷]

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