在印刷中静电的产生和消除方法

焦俊龙 · 发表于 2014-6-21 17:06:48

在塑料和纸张行业，静电一直影响着企业的产品质量和生产安全，以至于众多厂家长期受静电的困扰，苦无良策。读完此文您就会豁然开朗，原来消除静电竟然如此简单。实际上消除静电一直存在如下认识上的误区：

1 只在材料的一面安装静电刷，就可以消除静电。错！

因为塑料、纸张是绝缘的，单面安装静电刷，只能消除此面的静电。而另一面的静电依然存在，同样会造成印刷的墨斑、墨须、花点、刀丝等问题的出现。

2 在设备上装上碳纤维静电刷，就可以消除静电。错！

因为碳纤维静电刷的导电性太差，质量好的碳纤维电阻为30Ω左右，差的达到100Ω以上，安装到铝合金架上后，有的电阻甚至无穷大。在接地理论中，接地电阻最大不能超过10Ω，超过10Ω的接地电阻就意义不大了，因为静电、雷电或是短路电流不能及时可靠地泻放到大地上，就起不到应有的保护作用。所以质量好的碳纤维静电刷只能消除部分静电，质量差的甚至一点作用也没有。

3 收卷处静电，只能靠静电刷、控制湿度或挂铜丝。错！

因为收卷直径在变，静电刷没办法安装在收卷旁，只能安装于收卷前的导辊旁，这样消除收卷静电的作用就受到限制；整厂控制湿度，可以减轻静电的产生，但不能消除，且成本太高；收卷卷材上方挂铜丝，可以消除收卷的静电，但是，因为铜丝太硬，不能时刻靠在收卷卷材上，所以只能消除部分静电，而且铜丝太硬，会对印刷品产生划伤，不易采用。

以上三点对静电认识上的误区，看似简单，却包含着深刻的道理。

一、静电产生的原因

1．静电的产生有多种机理。例：有接触起电、摩擦起电、感应静电起电、热电和压电起电、喷射起电、流动起电等

塑料和纸张行业静电产生的主要原因是接触起电和摩擦起电。当两种材料通过压力接触或通过摩擦接触以后分开时，其中一种材料表面分子因为电子键能量小，因摩擦或挤压电子键会断裂，失去部分电子呈现带正电，而另一种材料表面由于得到电子而呈现带负电。在相互作用的两种材料中，如果有一种具有导电性，那么电子就可以经此材料传导至大地，静电也就不会产生了。得失电子对于塑料和纸张这样的绝缘体，就会在局部或全部表面形成一个具有一定能量的静电区。

实践证明：两种材料接触越紧密或分离速度越快，产生的静电就越大。

2．塑料、纸张和胶辊、铝导辊是印刷过程中产生静电的主要物质

1) 胶辊在凹印机、胶印机、复合机、分条机、制袋机、涂布机和吹膜机等设备被广泛采用。分为丁晴、氯丁、聚氨酯、硅橡胶等种类的胶辊，具有牵引、印刷、传墨等作用。这类胶辊是绝缘材料，不仅不能泻放静电，而且还是产生静电的主要材料。在生产中，凹印机的印刷胶辊和复合机的复合胶辊都是通过气缸作用，作用于薄膜上很大的压力，薄膜与胶辊被挤压在一起，接触和摩擦造成相互间电子键的断裂和移动，每经过一次这样的胶辊，在塑料上平均会产生3000V-10000V的静电电压。

实践证明：胶辊的压力越大，薄膜上产生的静电就越大！

2) 铝导辊在凹印机、胶印机、复合机、制袋机和吹膜机等设备上，是最重要的器件之一。铝导辊具有导引、过渡、冷却等作用，其表面有一层防腐蚀的氧化铝保护层，使铝导辊具有防腐蚀、易清洗、防划伤的优点，但却失去了金属的优良导电性能。薄膜在经过导辊时，薄膜上的静电无法通过铝导辊泻放到大地上，同时薄膜还会与导辊摩擦产生新的静电。

实践证明：机速越快、导辊转动越不灵活，薄膜上产生的静电就越大！

二、静电的危害

1. 墨斑、墨须现象：印品基材上的静电会通过印版转移到油墨中，使油墨带静电。油墨在转移至印品表面时因油墨带静电，同时印品基材上也带静电，二者所带静电或中和放电或同性相斥，无法实现正常印刷。具体表现为：

在浅网版和挂网印刷中，经常会出现“丢网点”现象，看似为上墨不均匀，似因油墨的流动性差所造成，实为静电引起，此称为“静电墨斑”。

在实地版印刷中，带静电油墨会在印品上实地的边缘放电，在实地边缘出现毛须状印刷次品，称为“静电墨须”。

2．刀丝：印刷面的静电会通过印版传导至油墨中，油墨中含有大量不饱和基团和细小颗粒的填充料。静电会吸附在油墨颗粒上，并进一步吸附更多的细小颗粒而变成一个较大的油墨颗粒。最终因为静电的吸附特性造成了油墨颗粒变大，结果是导致印刷刀丝的出现。所以，静电也是印刷刀丝产生的主要原因之一。

3．漏印：若是印品表面带静电，它们会吸附飘浮在空气中的灰尘等，从而阻挡了油墨的转移，在印品上出现漏印的“花点”。

4．收卷端面不整齐：薄膜静电消除不彻底时，因收卷的卷绕特性当几百层甚至上千层薄膜卷绕在一起时，薄膜上所带静电同性相斥，层间薄膜相互排斥而滑动，造成收卷不整齐。（设备水平平行精度低时，也是造成收卷不整齐的主要原因）

5．收卷的静电大，是发生火灾的主要位置：收卷为多层卷绕结构，每一层上所聚集的静电电场能量不大，每层静电可能只有几百伏；当几百层甚至上千层薄膜卷绕在一起时，其静电电场的电压和能量就非常大，电压达到20KV以上，严重时高达100KV以上。收卷与最后一色印刷单元较近，高压静电对溶剂型油墨放电时，非常容易引起火灾。许多起火灾证明，收卷的静电，是引发火灾的最重要原因！希望各企业对此引起足够的重视。

6．电击操作人员：当静电积累到一定程度时，会对操作人员造成伤害，不便于操作人员的正常生产。

7．制品吸附粘连：静电会造成印品相互吸附粘连在一块，难以分离。对于纸张印刷会出现双张、空张、收纸不齐、套印失准、损耗增加等不良后果。对于塑料印刷，在制袋工序，袋子粘连，开口性差，吸附灰尘等。

8．静电损坏电子设备：静电放电时的电流作用和电磁场效应干扰电子设备的正常使用，严重时造成电子设备的损坏。实际生产中，安装于收放卷的张力控制器、套色电脑等容易损坏，其根本原因就是静电造成的。

三、消除静电的有效方法

1、化学消除法：化学消除法一般是在承印材料制膜（造纸）时就添加抗静电剂，使承印材料成为稍微导电的材料。化学消除法很可能会对材料的品质产生不良影响，因此化学消除法一般不常使用。
2、物理消除法：物理消除法即在不改变材料性质的情况下，利用静电传导特性来消除静电的方法，是现在工业生产中最主要的方法之一。可以概括为一靠“地”（可靠接地）；二靠“器”（装静电消除器）。

（1）超导电静电刷消除法：选用超导电静电刷与设备的地线连接，静电刷与基材垂直安装于机架上。当静电刷的尖端接近带电体时，在尖端上感应出极性与带电体上静电极性相反的电荷，并在尖端附近形成很强的电场，该电场使空气电离后，产生正、负离子在电场作用下分别向带电体和静电刷的尖端移动，由此使静电中和。（详见第6页图1）

目前静电刷使用的常见误区是：多数设备在薄膜印刷之前，只在印刷的正面或反面加装静电刷一根。因为塑料、纸张是绝缘的，单面安装静电刷，只能消除此面的静电。而另一面的静电依然存在，同样会造成印刷的墨斑、墨须、花点等印刷问题的出现，即使静电刷安装于印刷面，也会有同样的问题。必须消除塑料或纸张两面的静电，才会避免前文“静电的危害”所讲的印刷不良品的出现。

（2）超导电静电带消除法：专用于消除收卷工位的静电。因为收卷直径在变化，传统的静电刷安装方式在收卷仅能发挥有限的作的。选用超导电静电带时，将超导电静电带，垂直装于收卷卷材的正上方，静电带上端固定在铜丝上，铜丝与设备接地线可靠连接，下端搭在收卷卷材上即可。超导电静电带通过电晕放电和接触放电的方式将收卷的静电泻放到大地上。再在收卷前的最后两根导辊正反两面安装两根超导电静电刷，配合超导电静电带一起，基本上可以根除收卷的静电问题。（详见第7页图2）

（3）高压式静电消除器：通过高压（注1），电离空气，中和材料上的静电。

高压静电消除器：按结构分为高压放电针式和高压离子流式静电消除器。

高压将空气电离后产生正、负离子，在电场作用下向带静电基材移动，与带电基材上的静电中和。离子流式是在前者的基础上，通过压缩空气将电离的空气吹到带静电基材的表面，特别适用于不易接近的场合，从远距离消除静电。注1：在易燃易爆场合，严禁采用高压放电式和离子流高压静电消除器。

（3）混合式消除法：在设备位置允许的情况下，可采用超导电静电刷、超导电静电带和高压放电式三种相结合的方式，会达到更佳消静电效果。

（4）湿度控制消除法：印刷材料表面电阻随空气相对湿度增大而减小，因此，增加空气的相对湿度，就可以提高基材表面的电导率，加速电荷泄放。印刷车间适宜的环境条件是：温度为20℃左右，相对湿度在65%－70％左右。