凹版印刷过程中静电消除技术

凹版印刷过程中静电消除技术

作者：牛宇 张卫东 来源：《硅谷》2012年第24期

摘 要： 静电电量虽然很小，但是它的电压很高。在凹版印刷过程中，由于静电的存在，容易影响产品质量和导致生产安全事故。列举多种消除静电的方法，并介绍不同类型静电消除器的原理和应用，提出凹版印刷过程中行之有效的消除静电方案。 关键词： 印刷；静电；消除 1 凹版印刷行业中静电产生的原因

在印刷行业中，静电主要是通过摩擦与分离产生。两个物体相互摩擦产生静电，如果摩擦时的速度越快、摩擦时的接触面积越大，则积累的静电电荷越多。印刷过程中机械运转产生摩擦，其静电电压很容易达到1.5KV以上；同样两个物体分离产生静电，分离时的速度越快、分离面积越大，则分离产生的静电越大[1]。

凹版印刷机的简要加工过程是放卷、导偏、压印单元、干燥、收卷，如图1所示的凹版印刷机的简要加工过程示意图；分切的生产过程是放卷、圆压圆分切、收卷。根据静电产生的机理，摩擦与挤压、剥离、油墨运动三个方面是产生静电的主要原因。

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn

2 凹版印刷中的静电的危害

1）影响产品的印刷质量。在静电的影响下，印刷薄膜将空气中悬浮的灰尘等微粒吸附，导致油墨的转移，从而出现印刷品发花等现象；油墨中带有电荷，并在转移的过程中放电，将在印刷品上形成线条版或印刷品边缘毛须的现象[2]；静电还会造成机械的仪表盘的误读数，使得自动化设备出现误操作，从而生产出不合格的印刷产品；再有，高速的印刷过程，油墨产生静电后，会出现飞墨现象，不仅仅是影响承印物产品质量，并且也染脏了印刷的机器部件。 2）影响分切产品质量。由于在分切过程中要把宽膜切成几毫米宽的线条，静电的存在极易使细线条吸附、缠绕在一起，造成中途作废，甚至导致设备损伤。

3）静电的电击。印刷人员受到静电电击，精神紧张，致使误操作而导致的安全事故屡见不鲜。

4）火灾和爆炸。静电电压达到一定程度后，很容易出现电火花。在一定条件下，有可能产生爆炸和火灾[2]。凹版印刷中的压印辊距离油墨、溶剂很近，并且它的摩擦、分离运动速率快，最容易产生静电，这个部位极其容易引起火灾或爆炸事故，直接影响操作人员和生产线的安全。

3 静电的消除措施

在凹版印刷的生产过程中，不仅仅要检测出产生静电的位置、强度等，更重要的是有效的消除静电，以解决静电带来的产品质量、安全隐患，因此消除静电成为国内外非常关心的现实问题。

ESD（静电消除）起步于20世纪60年代，1982年美国最早成立了ESD协会，1990年后，ANSI（美国国家标准协会）与IEEE（美国电气和电子工程师协会）以及一些欧洲标准组织共同修订并完善了ESD标准，让静电消除在生产过程中有了更加严格具体的规定。我国关于静电的研究工作起步较晚，静电消除标准也在不断的补充和完善中。在研究和实践过程中，主要应用以下方法消除印刷过程中的静电。 3.1 化学消除法

化学消除法应用在印刷过程中的两个部位，第一个部位是在印刷品表面，另一个部位是在油墨中。虽然不同部位所用的抗静电剂化学成分不尽相同，但是原理都是吸收空气中的水分，增加导电性，导出静电电荷以减小静电电压；减小摩擦，减少电荷积累。

1）在印刷品的表面涂抹一层抗静电剂。涂抹抗静电剂是一种非常有效的防止静电产生的办法。但是在印刷品为纸张时，它会改变纸张的一些实用性，如降低纸张紧密度、抗拉度、纸张强度等物理性质，所以印刷品为纸张时，一般不会用化学药剂方法消除静电。化学消除法一般用于塑料、树脂等产品。

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn

2）在油墨中适当加入抗静电剂，这样可以避免抗静电剂涂抹纸张时带来的纸张性能改变。在条件允许的情况下，在产品结构中增加一个导电能力强的导电油墨层。导电油墨是通过溶剂体系、树脂基体、分散助剂等，把零维球状结构的炭黑粒子、一维线状结构的碳纳米管、二维层状结构的石墨、三维网状结构的高级结构炭黑稳定分散在体系中，形成一种立体网状的导电体系。此导电体系具有良好的稳定性，可以长时间静置而不发生填料沉降；油墨干燥后涂层的导电性能优异，达到防静电要求的104-107Ω·cm。 3.2 物理消除法

1）带电物体接地。带电设备、印刷品接地能够加速静电释放，但是这种方法仅限于导体，可以让操作人员穿戴防静电服，金属设备接地；而对于非导体、绝缘体基本上没有效果，而印刷产品中往往都是绝缘体。

2）增加环境湿度。这是一个简单有效的办法，一般情况下在印刷车间允许的范围内，增加湿度到70%以上，温度达到25℃以上，可以大大的提高塑料、树脂等印刷品的导电率，减少了电荷的积累，避免了电量的集中释放。但是对于印刷品是纸张来说，调整湿度过量，容易纸张受潮，影响印刷质量。 3.3 静电消除器

市场上在用的静电消除装置主要分为高压电晕放电式、感应式、放射同位素式等几种。在几种方式中，由于高压电晕放电式和感应式静电消除器不存在源自辐射、安装使用方便，被普遍应用[3]。而高压电晕放电式较感应式静电消除器性价比更高，市场应用更加广泛。 1）高压电晕放电式静电消除器是在电极针顶端上施加高电压进行电晕放电，产生的正负离子与静电进行中和消除。高压电晕放电式静电消除器的施加电压方式：主要AC方式、DC方式和脉动AC方式。常见的高压电晕放电式静电消除器有三种类型。一是棒型。这种应用最为普遍，特别适用于凹版印刷行业。因为它的输出功率比较大（常常在50瓦以上），静电被消除的也快。二是风扇型。与棒型静电消除器相比之下，它的使出功率小（常常在10瓦以下），因此静电消除覆盖范围相对要小，离子平衡度控制更好，更加精确，它更适用于电子制造行业中。三是定点型。离子枪、离子风嘴属于这种形式。顾名思义，离子枪、离子风嘴有着小型的电晕放电喷嘴，它适用于狭小空间消除局部静电。

2）感应式静电消除器。它是一端接地的针状金属，针尖部分靠近带静电体，由于带静电体的高压，感应到针尖部位，针尖部位产生了相反极性的电荷，并产生了电晕进行放电。这样，通过空气运动，相反极性的空气离子被吸引，运动到带电体表面，电荷相互中和，以减小电压。感应式静电消除器虽然不需要外加电源，但它的应用距离很近，否则无法产生相反极性的电荷。

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn

3）放射同位素式静电消除器。一般在易燃易爆场合，高压式和感应式需要根据防爆等级选用，放射同位素式静电消除器则可适合于这种场合。空气在放射性同位素的α射线下电离，带电体表面吸引极性与之相反的空气离子，带电体表面电荷被中和。放射同位素具有穿透力，可应用于封闭空间。一般使用的放射同位素是PO（钋）-210，相对镭、钚等放射性元素价格便宜，产生高纯度α射线。但放射同位素容易造成辐射危害，应用时一定要做好印刷人员的辐射保护工作，否则得不偿失。 3.4 工艺法

工艺法主要有调大油墨粘度，增加油墨导电性；降低转速，减小摩擦，减少静电产生；收纸部位搭上湿毛巾，印刷品与湿毛巾接触，增加湿度，导出静电等方法。 4 结论

在凹版印刷生产过程中可在油墨中添加2%左右的抗静电剂、控制环境湿度在50%-65%之间、一般采用棒式静电消除器，并辅以设备接地、适当控制印刷机转速等方法。在采用上述措施后，能够把凹版印静电电压降低到了0.9kv以下，符合国内外静电安全电压1Kv的标准，解决了静电问题在塑料凹版印刷与分切过程对安全和产品质量的危害。 参考文献：

[1]上海安平静电科技有限公司，印刷包装行业静电的产生及解决方案[J].塑料包装，2011（5）：42-45，17.

[2]殷晓东，塑料凹版印刷中静电的危害与消除[J].今日印刷，2007（5）：61-63.

[3]王亚彬，包装印刷行业静电的产生、消除与测试技术[J].包装工程，2004（4）：43，97. 作者简介：

牛宇，（1981-），男，工程师，在读硕士，研究方向：静电消除与安全。