等離子體表面處理與常規處理的對比




等離子體表面處理
通過放電裝置將電離的等離子體中的電子或離子打到承印物表面，一方面，可以打開材料的長分子鏈，出現高能基團；另一方面，經打擊使薄膜表面出現細小的針孔，同時還可使表面雜質離解、重解。電離時放出的臭氧有強氧化性，附著的雜質被氧化而除去，使承印物表面自由能提高，達到改善印刷性能的目的


電暈處理
利用高頻（中頻）高壓電源，在放電刀架和刀片的間隙產生一種電暈釋放現象，用這種方法對塑料薄膜在印刷前進行表面處理，叫電暈處理，也稱電子沖擊或電火花處理。其處理作用為：通過放電，使兩極之間的氧氣電離，產生臭氧，臭氧是一種強氧化劑，可以立即氧化塑料薄膜的表面分子，使其由非極性轉化為極性，表面張力得到提高。電子沖擊后，使薄膜表面產生微凹密集孔穴，使塑料表面粗化，增大表面活性。




化學處理法
印刷前利用氧化劑對PP、PE塑料薄膜的表面進行處理，使其表面生成羥基、羰基等極性集團，同時得到一定程度的粗化，以提高油墨與塑料薄膜的表面結合牢度。
化學處理法是應用較早的一種表面處理法，對于印刷，復合前薄膜的表面處理效果好，使用簡便、經濟，但需較長的處理時間影響了生產效率。并且處理液一般都具有化學侵蝕性，造成環境污染及對人體的危害，目前較少采用這種工藝，一般只在不便使用其他處理方法的情況下才采用這種表面處理工藝


光化學處理法
一般是利用紫外線照射高聚物表面，使其引起化學變化，達到改善表面張力，提高潤濕性和粘合性的目的。和電暈處理一樣，紫外線照射也能使高聚物表面發生裂解、交聯和氧化。
要想得到較好的光化學處理效果，必須選擇適當波長的紫外線，例如用波長為184mm的紫外線照射聚乙烯表面，能使其表面發生交聯，但如改用2537A的波長則難有相同的效果。




火焰處理法
適用于小型塑料容器的表面處理，其目的在于用高溫使表面去污，并溶化膜層表面，提高表面粘附油墨的性能。
聚烯烴經火焰處理后形成了極性基團，潤濕性得以改善，而粘接性的改善則由于極性基團改善了潤濕性以及產生斷鏈而相對改善。
火焰處理效果較好，無污染，成本低廉，但操作要求嚴格，如不小心會導致產品變形，使成品報廢。目前主要應用于較厚的塑料制品的表面處理。


防靜電處理
塑料薄膜印刷中的靜電會給操作帶來一系列難題，直接影響印品的產量和質量。例如，在印刷小包裝塑料薄膜時，由于靜電粘連，薄膜間處于缺氧狀態，會阻礙塑料印墨層固化的過程，若遇高溫高濕環境，更易形成墨層粘連，輕則使印刷墨色移染，增加印刷、分切、整理等工序的難度，重則薄膜互相粘連，撕不開，造成印品報廢。另外制袋后的儲運、存放過程中也會不斷放電，既影響熱封又影響袋內實物與空間層次的透明度。在印刷大幅面薄膜時，因為生成的靜電多，在機速高、樹脂中未摻有抗靜電劑的情況下，很可能引起火災或爆炸事故。
塑料薄膜的靜電形成是由于PE和PP具有優良的介電性能、電阻高、導電性差，薄膜在擠出收卷過程中因摩擦而產生靜電，在印刷過程中使靜電進一步產生和積累，并不易釋放，使薄膜表面聚積大量的靜電荷。印刷薄膜收卷后，薄膜與薄膜之間緊緊地卷在一起，使電荷不利于排斥而利于吸引，造成粘合。等離子噴涂工藝流程

在等離子噴涂過程中，影響涂層質量的工藝參數很多，主要有：
①等離子氣體：氣體的選擇原則主要根據是可用性和經濟性，N2氣便宜，且離子焰熱焓高，傳熱快，利于粉末的加熱和熔化，但對于易發生氮化反應的粉末或基體則不可采用。Ar氣電離電位較低，等離子弧穩定且易于引燃，弧焰較短，適于小件或薄件的噴涂，此外Ar氣還有很好的保護作用，但Ar氣的熱焓低，價格昂貴。
氣體流量大小直接影響等離子焰流的熱焓和流速，從而影響噴涂效率，涂層氣孔率和結合力等。流量過高，則氣體會從等離子射流中帶走有用的熱，并使噴涂粒子的速度升高，減少了噴涂粒子在等離子火焰中的“滯留”時間，導致粒子達不到變形所必要的半熔化或塑性狀態，結果是涂層粘接強度、密度和硬度都較差，沉積速率也會顯著降低；相反，則會使電弧電壓值不適當，并大大降低噴射粒子的速度。極端情況下，會引起噴涂材料過熱，造成噴涂材料過度熔化或汽化，引起熔融的粉末粒子在噴嘴或粉末噴口聚集，然后以較大球狀沉積到涂層中，形成大的空穴。
②電弧的功率：電弧功率太高，電弧溫度升高，更多的氣體將轉變成為等離子體，在大功率、低工作氣體流量的情況下，幾乎全部工作氣體都轉變為活性等粒子流，等粒子火焰溫度也很高，這可能使一些噴涂材料氣化并引起涂層成分改變，噴涂材料的蒸汽在基體與涂層之間或涂層的疊層之間凝聚引起粘接不良。此外還可能使噴嘴和電極燒蝕。
而電弧功率太低，則得到部分離子氣體和溫度較低的等離子火焰，又會引起粒子加熱不足，涂層的粘結強度，硬度和沉積效率較低。
③供粉：供粉速度必須與輸入功率相適應，過大，會出現生粉（未熔化），導致噴涂效率降低；過低，粉末氧化嚴重，并造成基體過熱。
送料位置也會影響涂層結構和噴涂效率，一般來說，粉末必須送至焰心才能使粉末獲得好的加熱和高的速度。
④噴涂距離和噴涂角：噴槍到工件的距離影響噴涂粒子和基體撞擊時的速度和溫度，涂層的特征和噴涂材料對噴涂距離很敏感。
噴涂距離過大，粉粒的溫度和速度均將下降，結合力、氣孔、噴涂效率都會明顯下降；過小，會使基體溫升過高，基體和涂層氧化，影響涂層的結合。在機體溫升允許的情況下，噴距適當小些為好。
噴涂角：指的是焰流軸線與被噴涂工件表面之間的角度。該角小于45度時，由于“陰影效應”的影響，涂層結構會惡化形成空穴，導致涂層疏松。
⑤噴槍與工件的相對運動速度
噴槍的移動速度應保證涂層平坦，不出線噴涂脊背的痕跡。也就是說，每個行程的寬度之間應充分搭疊，在滿足上述要求前提下，噴涂操作時，一般采用較高的噴槍移動速度，這樣可防止產生局部熱點和表面氧化。
⑥基體溫度控制
較理想的噴涂工件是在噴涂前把工件預熱到噴涂過程要達到的溫度，然后在噴涂過程中對工件采用噴氣冷卻的措施，使其保持原來的溫度。等離子噴涂的基礎發展了新的技術

1.真空等離子噴涂（又叫低壓等離子噴涂）

真空等離子噴涂是在氣氛可控的，4～40Kpa的密封室內進行噴涂的技術。
因為工作氣體等離子化后，是在低壓氣氛中邊膨脹體積邊噴出的，所以噴流速度是超音速的，而且非常適合于對氧化高度敏感的材料。

2.水穩等離子噴涂

前面說的等離子噴涂的工作介質都是氣體，而這種方法的工作介質不是氣而是水，它是一種高功率或高速等離子噴涂的方法，其工作原理是：
噴槍內通入高壓水流，并在槍筒內壁形成渦流，這時，在槍體后部的陰極和槍體前部的旋轉陽極間產生直流電弧，使槍筒內壁表面的一部分蒸發、分解，變成等離子態，產生連續的等離子弧。由于旋轉渦流水的聚束作用，其能量密度提高，燃燒穩定，因此，可噴涂高熔點材料，特別是氧化物陶瓷，噴涂效率非常高

3.氣穩等離子噴涂

氣穩等離子噴涂的原理是由等離子噴槍（等離子弧發生器）產生等離子射流（電弧焰流）。噴槍的電極（陰極）和噴嘴（陽極）分別接整流電源的正、負極，向噴槍供給工作氣體（Ar、N2等），通過高頻火花引燃電弧。電弧將氣體加熱到很高的溫度，使氣體電離，在熱收縮效應、自磁收縮效應和機械效應的作用下，電弧被壓縮，產生非轉移性等離子弧。高溫等離子氣體從噴嘴噴出后，體積迅速膨脹，形成高溫高速等離子射流。送分氣流推動粉末進入等離子射流后，被迅速加熱到熔融或半熔融狀態，并將等離子射流加速，形成飛翔基材的噴涂離子束，陸續撞擊到經預處理的基材表面，形成涂層。大氣等離子噴涂用氬氣、氮氣、氫氣作為等離子氣。