电晕处理对BOPP薄膜印刷适性的影响

黄亚男

一位行业人士向笔者反馈了如下问题：他们公司在实际生产不干胶标签过程中遇到了难题，即为了节省原材料成本，公司领导考虑自行对不干胶标签的基材（BOPP薄膜）进行电晕处理，结果却带来了麻烦，即在印刷过程中反复出现薄膜承印能力不强、油墨难于附着在其表面的现象，公司技术人员尝试了各种办法均没有得到很好解决。这位行业人士考虑问题可能出在BOPP薄膜的电晕处理环节，于是将BOPP薄膜拿来请笔者进行专业检测。

首先，笔者使用可以调节电流强度的电晕处理仪对BOPP薄膜表面进行电晕处理，然后运用扫描电子显微镜（SEM）和原子力学显微镜（AFM）对其表面形态进行观察分析。最后，通过使用IGT印刷适性仪打样，分析不同电流强度对BOPP薄膜表面性能的影响，以寻求提高BOPP薄膜印刷适性的有效方案。

SEM观察分析

SEM主要用于观察薄膜表面的微细形貌、断口及内部组织，并对薄膜表面微区成分进行定性和定量分析，在薄膜表面做元素的面、线、点分布分析，具有扫描成像功能和X射线能谱仪功能。

图1和图2分别是BOPP薄膜电晕处理前后SEM表面图（标尺分别为20μm和50μm），可以看出未经电晕处理的BOPP薄膜表面光滑且规整，经过电晕处理后，BOPP薄膜表面发生显著的形貌变化，薄膜表面出现了一些凹凸起伏物，这是因为在电晕处理过程中，电流对BOPP薄膜表面进行了强有力的冲击，使薄膜表面起毛，变得非常粗糙。

AFM观察分析

AFM是利用探针和样品间原子作用力的关系来观察BOPP薄膜的表面形貌，可用于任何样品的观察，不需要进行表面处理，可以得到样品表面的三维形貌图像。

图3是BOPP薄膜电晕处理前后的AFM表面图，通过比较可以发现，未经电晕处理的BOPP薄膜表面最大深度不超过26.9nm，经电晕处理后，最大深度可达68.0nm，且表面呈现明显的不规则凹凸起伏状，凸起部分的颜色较亮，经分析这些较亮部分为颗粒状物质，主要成分为低分子量的氧化物。表面微粗糙度变化以及微观真实面积的增加，真实反映了电晕处理对BOPP薄膜结构及组成的影响。

薄膜表面张力检测

经微观观察分析，经电晕处理之后的BOPP薄膜表面的粗糙度确实提高了，但BOPP薄膜与印刷适性的关系还需要通过使用IGT印刷适性仪检测其表面张力来做进一步分析。

图4为电晕电流对BOPP薄膜表面张力的影响。随着电晕电流的增大，电晕放电时产生的粒子动能增大，有利于打开塑料表面长分子链的化学键，表面活性能逐渐增加，表面张力也会随之相应增加。

从实验数据来看，BOPP薄膜的表面张力随着电晕电流的增加而增加，这有助于油墨的附着和粘接。BOPP薄膜表面张力的峰值出现在电晕电流为8A左右时，当电流再增加时，BOPP薄膜表面张力反而呈下降趋势，这是因为电极与电晕辊之间的空气量已达到一种相对稳定的状态，此时空气中氧分子的含量是一定的，即使提高电极的电压和电流值，也不能激活更多氧分子，使更多含氧官能团停留在BOPP薄膜表面，再加上由于过度电晕使得薄膜表面结构遭到严重破坏，因此当电晕电流再提高时，BOPP薄膜的表面张力就会呈现迅速下降的趋势。

墨膜牢固度检验及分析

塑料簿膜印刷后墨色必须均匀牢固，否则将失去使用价值。实际印刷生产中墨膜牢固度定性检验常用斯考茨（Scatch）胶带粘拉试验法，即用胶带在塑料印刷面上用手指压平，使其与塑料紧密贴合，然后，慢慢揭起全长的一半，再迅速揭起另一半，观看薄膜表面油墨被胶带粘起的情况，并估计油墨的剥落率。如果油墨剥落率小于1%，可鉴定薄膜表面处理质量较好，墨膜牢固度符合要求；如果油墨剥落率在1%～10%之间，可鉴定为薄膜表面处理质量欠佳，墨膜牢固度不稳定；如果油墨剥落率大于10%，可鉴定为薄膜表面处理质量差，印品为废品。

图5为经不同电晕电流处理后BOPP薄膜表面墨膜牢固度检验结果。对比未经电晕处理的BOPP薄膜，经电晕处理后的BOPP薄膜表面墨膜牢固度明显提高。随着电晕电流强度的增大，BOPP薄膜表面墨膜牢固度大大提高，经8A电流电晕处理后的BOPP薄膜，表面张力达到最大，无墨膜脱落现象发生。

图6是电晕电流对油墨迁移量的影响。随着电晕电流的提高，油墨在BOPP薄膜表面的附着力大大提高，当电晕电流达到8A时，油墨迁移量近乎为零，说明无墨膜脱落现象发生。但当电晕电流超过8A甚至再提高时， BOPP薄膜表面张力下降，油墨附着力也会随之降低，油墨迁移量便会愈来愈高。

结论

（1）电晕处理时产生大量的等离子臭氧粒子，直接或间接与塑料表层分子作用，由高能粒子组成的电晕轰击薄膜表面后，引起了BOPP薄膜表面高分子键的断裂，在材料表面产生了许多不同的自由基及不饱和中心，这些浅表面的自由基和不饱和中心再与薄膜表面吸附的水分发生交联反应，从而在纤维表面中形成了羟基等极性基团，使得BOPP薄膜表面活化。

（2）经过电晕处理后，BOPP薄膜表面凹凸峰宽增大，原始的形貌发生巨大改变。这些结果对电晕等离子体在工业生产中的应用具有指导意义。

（3）通过对油墨附着性和牢固度的检验，发现经电晕处理后的BOPP薄膜，油墨的附着性和牢固度明显提高，且当电晕电流达到8A时，油墨在BOPP薄膜表面的牢固度最高，当电晕电流大于8A时，油墨附着力呈急剧下降趋势。可见，电晕电流大小对BOPP薄膜的印刷适性具有决定性作用。