Свойства полимерных пленок, активированных коронным разрядом, и особенности их применения в производстве упаковки (1095124), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Этирезультаты представлены в табл. 1.Для оценки поведения полимерных пленок на различных стадияхизготовления упаковочной продукции весьма информативным являетсяметод испытания пленок в режиме «растяжение-сокращение», а такжеизучение релаксационных процессов при малых деформациях. Результаты,полученные в этих экспериментах, позволяют спрогнозировать поведение15пленок в процессе печати и при прохождении их в лентопротяжных трактахупаковочного оборудования.Таблица 1Предельные значения растягивающих напряженийдля обратимых деформацийТип пленкиВеличина предельногонапряжения, МПаПЭТФ10,0ПП7,0ПЭ3,0Таким образом, мы установили предельные значения растягивающихнапряжений, ниже которых можно гарантировать качество печати с точкизрения деформируемости изображения.В четвертой главе проведено обсуждение экспериментальных результатов, где на основании сопоставления полученных экспериментальных результатов с существующими представлениями в области физико-химии полимеров дается научное объяснение наблюдаемым эффектам.
При этом даются рекомендации для осуществления процессов печати на полимерныхпленках, активированных коронным разрядом.Исследуя свойства поверхности полимерных пленок, наиболее частоиспользуемых в качестве упаковочных материалов, можно констатировать,что их поверхостной энергии недостаточно для обеспечения прочногозакрепления печатных красок.
Даже используя краски, содержащиенизкокипящие органические растворители, которые хорошо смачиваютповерхность полимерных пленок, для достижения высокого уровняадгезионной прочности требуется дополнительная активация поверхности.Выбранный в работе метод активации поверхности, путем ее обработки вполе коронного разряда является более технологичным, в сравнении стлеющим разрядом и газопламенной обработкой. Как было показано выше, в16результате обработки пленок из ПЭ, ПП, ПЭТФ на их поверхности изгазоразрядного промежутка инжектируется заряд, плотность которогонестабильна во времени. При этом было отмечено повышениегидрофильности поверхности обработанных пленок, которая такженестабильна во времени.
Сравнивая релаксационные процессы σ = f (t) иΘ = f (t), протекающие в полимерных пленках было сделано предположение,что гидрофильность поверхности во многом определяется плотностьюэлектрического разряда. Экспериментально было показано, что адгезионнаяпрочность систем печатная краска-полимерная пленка при обработке пленоккоронным разрядом зависит не только от гидрофильности поверхности,которая, как было показано выше, изменяется во времени, но и отструктурных и химических изменений в поверхностном слое под действиемполя коронного разряда. А именно, концентрация карбоксильных групп дляПЭТФ пленки и структурные изменения происходящие в поверхностномслое полимерных пленок, активированных коронным разрядом, что былоэкспериментально подтверждено методами ИК-спектроскопии МНПВО.Как было показано, наиболее полному контакту печатной краски споверхностью полимера способствует то, что поверхность полимерныхпленок становится более развитой, при этом увеличение площади контакта, атакже наличие поверхностного заряда способствуют возрастаниюадгезионной прочности, особенно в случае использования полярныхрастворителей в составе печатной краски.
При активации полимерныхпленок коронным разрядом в оптимальных режимах были достигнутызначения адгезионной прочности, представленные в табл. 2.физико-механическихсвойствполимерныхпленок,Оценкаподвергнутых воздействию коронного разряда при реальных временахобработки, вписывающихся в технологический процесс печати не выявилокаких-либо изменений, связанных со снижением физико-механическихпараметров.17Таблица 2.Адгезионная прочность различных полимерных пленокдо и после активации коронным разрядомАдгезионная прочность, Н/см2ПолимерПЭТФПППЭкраскадо активациипосле активациина органическихрастворителях4,715,2на водной основе3,215,3на органическихрастворителях6,623,1на водной основе3,416,5на органическихрастворителях2,917,7на водной основе1,518,0Однако, проведенные исследования в области физико-механическихсвойств полимерных пленок при малых деформациях позволилисформулировать граничные условия параметров технологических процессовпечати и упаковывания с точки зрения уровней натяжений втехнологическом оборудовании.
Так для пленок из ПЭ недопустимопревышение растягивающих напряжений свыше 3 МПа и относительныхудлинений более 4 %. Для пленок из ПП и ПЭТФ эти ограничениясоставляют: σ ≤ 7, σ ≤ 10 МПа , соответствено, при этом ε ≤ 2,5 % для обеихпленок. Результаты исследований по оценке деформационных свойствполимерных пленок в режиме «растяжение-сокращение» хорошо корелируютс результатами изучения релаксационных процессов в этих пленках.18Исходя из вышесказанного можно представить следующий механизмактивации и возрастания адгезионной способности полимерных пленок привоздействии на них коронного разряда:• на первой стадии под воздействием поля коронного разрядаповерхность пленок становится отрицательно заряженной, чтоспособствует возрастанию гидрофильности поверхности;• одновременно в поверхностных слоях (толщина слоя не более1 мкм) происходит деструкция макромолекул полимера собразованием карбоксильных (для ПЭТФ) групп, и снижениемдоли аморфной фазы в поверхностном слое полимеров;• увеличение микрошероховатости поверхности, а такжевозрастание способности полимерных пленок поглощатьрастворители способствует увеличению площади контактапечатной краски, находящейся в вязко-текучем состоянии, смодифицированной поверхностью полимеров.Знание особенностей физико-механических свойств полимерных пленокпри малых деформациях, а также данные проведенных научныхисследований в области изучения механизма активаци полимерных пленокпозволили сформулировать рекомендации к технологическим процессампечати на полимерных пленках и упаковывания.19ЗАКЛЮЧЕНИЕВ результате теоретических и экспериментальных исследований решенаважная для отрасли задача повышения адгезионной прочности на границеполимерная пленка (ПП, ПЭ, ПЭТФ) – печатная краска.
Разработаны практические рекомендации к осуществлению процесса печати на полимерныхпленках, используемых в качестве упаковочного материала.По результатам проведенных исследований сделаны следующие выводы:1. Активация полимерных пленок высокочастотным коронным разрядомсопровождается возрастанием гидрофильности обрабатываемой поверхности и появлением поверхностного электрического заряда.2. Процессы релаксации краевого угла смачивания и поверхностнойплотности заряда описываются экспоненциальными зависимостями сдвумя временами релаксации.3. Методами ИК-спектроскопии МНПВО и оптической микроскопии показано, что адгезионная прочность на границе активированная полимерная пленка – печатная краска определяется концентрацией активных групп, а также структурными изменениями, связанными соснижением доли аморфной фазы в поверхностном слое полимеров.
Приэтом, инжектированный на поверхности полимера заряд и «травление»поверхности способствуют увеличению площади контакта поверхностиполимера с раствором печатной краски.4. Экспериментальноустановлено,чтоисследованияфизикомеханических и релаксационных свойств при малых деформациях полимерных материалов, используемых в качестве упаковочных, являются более информативными, чем стандартные испытания на прочность.5.
По результатам исследования физико-механических и релаксационныхсвойств при малых деформациях полимерных пленок определены граничные нагрузки, допустимые в технологическом оборудовании дляпечати и упаковывания.6. Разработаны технические требования (напряжение, частота тока разряда, зазор между электродами, конструктивные особенности и материалы коронирующего и заземленных электродов) к установкам для активации полимерных пленок коронным разрядом, используемых в производстве упаковки.20Основные результаты работы изложены в следующих публикациях:1. Баканов В.А. Модификация пленки из полипропилена и особенностипечати на ней // Синтез, исследование свойств, модификация и переработка высокомолекулярных соединений.
Материалы 11 ой международной конференции студентов и аспирантов. Казань: КГТУ, 2005.С. 127 (0,1 п.л.)2. Баканов В.А. Исследование особенностей управления качеством печати на гидрофобной полимерной подложке // Вестник Московского государственного университета печати. № 6. 2006. С. 15–16 (0,1 п.л.)3. Bablyuk E.B., Bakanov V.A., Farenbrukh K.V. The problem of a quantitative evaluation of adhesive strength in printing on polymer films // Advancesin Printing and Media Technology. Proceedings of the 34th InternationalResearch Conference. Vol. 34.
Grenoble. IARIGAI. 2007. P. 243–249(1,0 п.л. / 0,6 п.л.)4. Баблюк Е.Б., Фаренбрух К.В., Баканов В.А. Оценка адгезионнойпрочности при печати на полимерных пленках // Известия вузов.Проблемы полиграфии и издательского дела. № 5. 2007. С. 31–39(0,8 п.л. / 0,5 п.л.)5. Баблюк Е.Б., Баканов В.А. О механизме активации коронным разрядомупаковочных полимерных пленок // Полиграфия. № 1. 2008. С.
96–98(0,3 п.л. / 0,2 п.л.)21.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
