PET光栅片材静电的产生及预防探究

PET光栅片材静电的产生及预防探究

杨平

四川省宜宾普什集团3D有限公司  四川省 644000

摘要：由于PET材料具有较高的绝缘性和摩擦系数，在PET光栅片材产品生产过程中，产品与各导辊和成型辊接触摩擦产生大量静电，对后续PET光栅片材的印刷工作产生不利影响。本文通过研究PET光栅片材静电的产生原理来探究片材静电的消除措施。

关键词：PET光栅片材；静电；静电的消除

在PET光栅片材产品印刷中，由于PET光栅片材携带静电过大，使得印刷过程中静电释放，印刷制品表面产生不规则静电纹路。用放大镜观察，这些静电纹路都存在上墨缺陷，油墨无法正常附着在产品表面，造成印制品上墨不良不合格。

1.静电的产生原理

要想了解静电对印刷的影响，首先要了解静电的产生原因，物质都是由分子组成，分子是由原子组成。原子中有带负电荷的电子和带正电荷的质子组成。在正常状况下，一个原子的质子数与电子数量相同，正负平衡，所以对外表现出不带电的现象。但是电子环绕于原子核周围，一经外力即脱离轨道，离开原来的原子而侵入其他的原子B，A原子因缺少电子数而带有正电现象，称为阳离子、B原子因增加电子数而呈带负电现象，称为阴离子。造成不平衡电子分布的原因即是电子受外力而脱离轨道，这个外力包含各种能量(如动能、位能、热能、化学能……等)在日常生活中，两个不同材质的物体接触后再分离，即可产生静电。挤出PET光栅片材生产过程中摩擦和分离产生电子转移，电磁造成片材表面电荷的不平衡分布，摩擦和电磁感应的综合效应。根据静电产生、累积和释放的原理，对于PET光栅片材在生产过程中，从挤出、传输、切片、包括堆叠、剥离，这些过程都是开与合的摩擦，均是产生静电的高发区域。

2.PET光栅片材静电的影响因素

在PET光栅片材挤出生产过程中，造成PET光栅片材产生静电的主要原因有环境湿度、片材的正负电荷、光栅线数、光栅片材宽幅等，就以上原因做如下分析。

2.1环境温、湿度的影响：温度和湿度会直接影响PET光栅片材的静电释放。在温度和湿度较高的条件下，水分子透过光栅柱间隙进入片材内部，在光栅柱表面形成导电水膜，这种吸湿性增强了光栅片材内部的导电性。实际生产中，每年4月到10月，厂房内温度维持在25-38℃之间，湿度在50%-70%之间，由于现场温、湿度高，PET光栅片材光栅柱内部形成水膜，附着在光栅柱上的水膜将堆叠的光栅片材内部静电导出释放，使得PET光栅片材印刷时静电±电荷较低，印刷过程中无静电纹路。这段时间PET光栅片材挤出下线的静电检测值为＜±4kV，仓库内储存的光栅片材静电检测值为小于±7kV。

印刷静电纹路主要出现在每年12月底至来年2月中旬，这段时间是四川盆地最干燥的季节，温度在0-15℃之间，湿度在30%-45%之间，湿度越低光栅柱表面形成的水分子膜越薄，导除静电效果越差。在这种环境下，挤出PET光栅片材下线时的静电检测值为±≤10kV，干燥的储存环境使得PET光栅片材静电值不断增大，PET光栅片材库房储存一个月，检测静电值增加到±25kV以上，后续印刷产品时静电纹路明显。

2.2正负电荷差的影响：在库房中储存的PET光栅片材静电电荷达到±25kV以上，印刷过程中静电纹路明显，不合格印制品比例能达到50%。为了能消除光栅片材的静电，将不能正常印刷的光栅片材存放在湿度60%的环境下20天以上，由于储存环境湿度增大，光栅片材孔隙中水分子透过量增加，使得光栅柱表面导电性能增加，将片材中的静电导出释放。经过储存在增加湿度环境中的光栅片材检测静电值，负电荷检测值为5kV，明显衰减超过20kV，甚至部分片材检测不到负电荷。正电荷经过高湿环境储存不但没有减小，反而增加到30kV以上，±静电荷差达到20kV以上的PET光栅片材印刷时无静电纹路。通过以上验证证明，PET光栅片材正负电荷差越大，对印刷静电纹路影响越小。

2.3光栅线数的影响；印刷过程中100LPI以下的低线数光栅片材不会产生静电纹路，原因为≤100LPI线数的光栅间距≥0.254mm，光栅间距相对较宽，储存过程中水分子透过量相对较大，形成的水膜能够有效的将光栅片材内部的静电导出，从而降低低线数PET光栅片材内部静电电荷，达到正常印刷的效果。高线数的PET光栅产品印刷时容易出现静电纹路，尤其是155LPI的光栅片材，155LPI的光栅产品光栅间距只有0.163mm,由于光栅柱孔隙小，两光栅柱之间形成的水分子薄膜较窄，横截面积较小，而水分子薄膜作为静电消散的导体，导电横截面越小导电性能越差，堆叠光栅片材内的静电不能得到导出释放，使得印刷过程中因静电释放造成产品产生静电纹路。一般来说，同一类型产品的光栅线数越低，其形成的水分子导电薄膜越宽，导电性能越好。

2.4 PET光栅片材宽幅的影响；光栅片材在挤出堆叠和印刷送料过程中，片材四周边缘与铁质导电体接触，使得光栅片材四周的部分静电通过铁质导电体得到释放，堆叠的片材四周静电值减小，片材在储存和运输过程中片材四周与空气接触，也达到有效静电释放的效果。但由于PET光栅片材绝缘的特性，使得宽幅越大的光栅片材托盘中间静电不能得到有效释放，印刷过程造成静电纹路问题。

3.PET光栅片材静电控制措施探究

要减小PET光栅片材静电，挤出过程控制、储存条件温湿度控制、印刷现场温湿度控制及产品宽幅都是关键因数。针对以上问题可做出以下改进措施：1.在挤出过程中设备上相应的增加除静电离子风机、碳布、静电绳等消除静电；2.在每年冬季，厂房内湿度低于50%时增加加湿器，以提高现场环境湿度，增加光栅片材在挤出、储存过程中的静电释放量；3.印刷现场恒温、恒湿，增加光栅柱水分子透过量，有助于加强静电消散；4.若条件允许，PET光栅片材在储存过程中恒温恒湿，也是减小光栅片材静电的必要条件，作用等同第三点；5.挤出在生产PET光栅片材时添加防静电母粒，将片材内的静电荷导出，也可以降低PET光栅片材的静电荷；6.PET光栅产品前期设计阶段，对于高线数的产品，尽量设计为单拼，一张片材只印刷一个产品，减小挤出光栅片材的宽幅，增强静电释放能力，有助于片材产品中间区域的静电释放。

以上措施于2022年在宜宾市普什集团3D有限公司挤出、印刷工序实施，现生产车间温度控制在24～35℃，湿度控制在55%～68%之间，各措施均有效减小PET光栅片材静电，极大减少了印刷过程中静电纹的产生，提高产品的整体质量。

4.结语

经过对PET光栅片材静电产生及预防的探究，我们可以得出以下结论：

4.1.PET光栅片材在生产和使用过程中，由于摩擦、接触、分离等过程，容易产生静电。静电的产生影响片材的加工性能和产品质量。

4.2.为预防PET光栅片材静电的产生，可以采取以下措施：

（1）设备因素：在PET光栅片材挤出线设备上加装增加除静电的离子风机、碳布等消除静电。

（2）材料因素：挤出在生产PET光栅片材时添加防静电母粒，增加PET光栅片材表面的导电性，也可以降低PET光栅片材的静电携带量。

（3）环境因素：每年冬季增加挤出、储存、印刷环境湿度，使空气中的水分子在PET光栅片材光栅柱上形成导电水膜，光栅柱成为导电通道，有助于后期静电消散。

4.3.在PET光栅片材的使用过程中，应注意预防静电积累和放电，避免对电子设备产生干扰，重视静电的预防工作，确保生产安全。

简而言之，通过深入探究PET光栅片材静电的产生及预防，我们可以更好地控制和消除静电对PET光栅片材生产及使用的影响，提高产品质量，在今后的研究和实践中，我们将继续探究更加有效和便捷的静电预防措施。

参考文献：[1]白梅,邱尚煌.PET薄膜在涂布生产中的静电安全防患[J].现代职业安全,2020(07):87-88