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印刷中静电的产生、危害及消除办法

来源:广东印刷 作者: 日期:2014-8-25

        静电对印刷的影响是十分严重的,消除印刷中产生的静电是当前国内外印刷业的重要课题之一。在印刷生产中,印刷后的纸张飞飘不能叠齐等现象都是由于产生了静电而造成的。

    一、印刷静电产生的原因

    印刷静电的产生,主要受到工艺、设备、原材料及环境四大因素的影响。

    1.工艺方面的因素

    ①挤压与摩擦起电。纸张受到印版与滚筒的强力挤压,同时纸张与滚筒、印版及油墨产生剧烈摩擦,摩擦使以上零部件表面温度升高,容易产生分子的热分解,从而造成电子的重新分配,导致静电的产生。

    ②接触与剥离起电。在印刷中,纸张与线带,导纸轮与油墨迅速地接触和分离,特别是当纸张被叼纸牙咬住后,迅速地绕于滚筒表面,在印刷之后,纸张又迅速地从滚筒表面剥离,滚筒的表面有橡皮布、棉布、牛皮纸等缠裹的包衬,因此,会让印刷后的纸张与滚筒包衬上产生静电。

    ③机速对产生静电的影响。当印刷机速度增加时,纸张与印版、油墨的摩擦速度以及纸张与滚筒的接触与剥离速度都加快了,使得电子运动加剧,电荷迁移的能量加大,最后导致静电的增加。例如,印刷报纸的卷筒纸凸版印刷机的机速很高,所产生的静电电位也是很高的,即使印刷出的报纸经分发、传递送到读者手中,报纸印张仍由于大量静电的存在而互相粘合在一起,可见机速对静电产生的影响之大。

    2.设备和原材料的因素

    印刷机的印版、滚筒等版材或机件,由于多为金属物体,而金属体的最外层电子容易脱离原子核的吸引而成为自由电子,因而金属物体有迅速传导电荷的能力。在印刷中,纸张、包衬、线带等的摩擦起电,主要是表面效应,其表面状况对静电产生有很大影响。若表面平整光滑,产生的静电荷则少,相反,若表面粗糙或有被氧化腐蚀的地方及粘有污物,则产生的静电荷会增多。另外,由于纸张的构造成分不同,吸湿性也不同,有的纸张在生产过程中就产生了静电,这些对印刷静电的产生都有很大的影响。

3.环境因素

    印刷场所的空气温度与湿度,对印刷静电的影响也很显著。印刷机件、材料在相互挤压摩擦时,引起分子的热分解及热电效应,使带电粒子增加或电极化,从而使印刷机件与材料带电。当印刷场所的空气温度上升时,使得以上各种效应更为剧烈,从而使得静电量的积累大大增加。

    在夏季时,由于空气相对湿度大,所以静电产生不多,而在空气相对湿度较小的春、秋、冬季里,因印刷静电产生后不能迅速释放,会积累大量的静电荷。温度和湿度是相互联系的,温度升高会使空气变得干燥,空间的相对湿度下降,湿度对静电的影响比温度大得多。

    二、静电对印刷的危害

    1.静电对印刷质量的危害

    由于静电的影响,纸张在输纸线带上位置歪斜,到达收纸台时不易下落,在收纸台上纸张互相吸引而贴合在一起,齐纸装置无法将其理齐,这将给下工序折页工作带来一定影响。由于纸张相互粘贴,经常产生双张故障。纸张在输纸板上不易行走,还会引起前规故障,造成套印不准,产生重影、图文发花等现象。另外,带有静电的纸张吸咐了很多杂质和粉尘,使得印品墨迹不清。

    印刷中,油墨由墨辊、墨台、印版进行高速的传递和压匀,其间高速的接触分离和摩擦会使油墨产生静电,即产生飞墨。有的直接飞向印刷品,使印品溅脏,有的飞向印版、橡皮布后转印到印刷品上,这叫转印浮脏,常常形成相对固定的浅色墨斑,直到将印版或橡皮布上的飞墨去除后,才会消失。这不但影响印品质量,同时也污染了设备。

 2.印刷静电对人体的危害

    印刷工人在生产操作中是很容易带上静电的。如在干燥的春、秋季节,衣服一般穿得较多,而且多为化纤产品,工作中人体与衣服、衣服与衣服间的摩擦都会产生静电,而且鞋底与地面的摩擦也会使人体带电。在另一方面,一般人所穿的布鞋、皮鞋的电阻值都在10gΩ以上,若是塑料或橡胶底鞋,则电阻值会更高。所以,人体与衣服上的静电很难释放(带静电的人体释放静电时,鞋底电阻应在10gΩ以下),于是产生静电积累使人体带电体。

    静电感应可以使不带电的导体感应起电,从而变成带电的导体。人体对于静电也相当于导体,人体在静电场里也会感应起电。印刷工人操作时,经常与带电的纸张、纸堆接触,人体在纸张、纸堆静电场的作用下感应起电,由于人体与大地绝缘良好,因而成为独立的带电体。

    人体积累静电后,当操作中的手指触及到印刷机外壳或金属部件时,由于机器外壳是接地的,所以人体静电都会从手指对接触机壳处放电,使静电泄入大地,因而人体会受到电击。

    当人体没有积累静电,穿着绝缘电阻很小的鞋站在地面上时,若用手触及电位很高的纸或收纸堆,同样会受到电击,其原因是人体与地面形成良好接地,为静电释放提供了通路。

    印刷静电对人的电击是静电放电造成的瞬间冲击性电击,放电电流只在微安级别,尽管静电电压高到几千伏或几万伏,但对人构不成致命危害。值得注意的是:突然的电击给人带来针刺及麻电感觉,使人精神紧张,以致影响印刷工人的操作,严重时可引起产品或人身事故。

    3.静电引起火灾与爆炸

    在高速卷筒纸的印刷中,产生的静电电位很高,很容易发生火花放电,当放电火花量达到汽油、酒精的最小点燃能量时,都有引起火灾和爆炸的危险。

三、防止静电产生的方法

    为避免静电的危害,保证印刷的正常进行,一方面必须对纸张包衬、线带上等已带静电进行消除,更重要的是以预防为主,即防止或尽量减少静电的产生。

    1.对纸张进行调湿处理

    纸张由于在造纸时就产生了静电,运输到印刷厂时就应该进行晾纸处理,以减少纸张的静电量。目前晾纸的方式有:①自然吊晾法。就是指把纸张吊晾在印刷车间或与车间温湿度相近的晾纸间,称为自然吊晾法。吊晾时间一般在2天以上,吊晾时间越长,调湿效果越好,印刷过程中纸张伸缩率越小。②机械吊晾法。使用专用晾纸机的方法叫机械吊晾法,通用的有圆形晾纸机和桥式晾纸机。③卷筒纸的调湿处理,只能用静置的方法,调湿时间需数月之久。单张纸的吊晾,不仅能调节纸张的温湿度,还能使纸张含水量均匀,这样,可使纸张平整,避免印刷过程中因纸张含水量不匀造成的打皱,另外,纸张经吊晾后,可以去除表面浮尘和异物。由于纸张原料构成及制造工艺的影响,使得纸张所含杂质与表面光滑度等有所不同。印刷时应当选择杂质少、表面光滑的纸张,以减少纸张由于摩擦、剥离而产生的静电。另外,纸张的原料构成影响到其吸湿性,从减少静电的角度来讲,应选择吸湿性强的纸张,使纸张表面电阻得以迅速下降,加快纸张静电的释放。

    2.印刷压力与机速控制对静电的影响

    印刷压力的大小对产品质量、印版耐印率甚至机器保养都有明显的影响。压力太小,印刷品墨色淡薄、无精神、无光泽;压力太大,则网点膨胀变形、层次减少,还要破坏滚筒的正常运转,加速轴承磨损,所以要对压力进行科学的控制。印刷过程是通过滚筒的压力完成油墨向纸张的转移的,足够大的压力可使印刷品墨迹牢实,笔锋清晰,但同时会产生大量静电。减少印刷压力,固然可以减少纸张电荷的迁移,使纸张静电减少,但又会影响印刷品的质量。因此,在保证正常印刷的前提下,应尽量减小印刷压力。

    印刷机的高速度会使静电积累加剧,若降低机速可减弱纸张与机件的接触分离及摩擦,使电荷的迁移运动减弱,从而减少静电的产生,但降低机速还会使印刷周期增长,可考虑增加班次或增加印刷机的台数。

 3.要对印刷车间、场所进行温湿度控制

    温湿度对印刷的影响是很大的。车间的温度高时,油墨由于温度升高及机械力的作用下,流动性能加大,油墨间的分子引力变弱。在印刷中的用水量也将增大,也就加速乳化的发生。在印刷中表现为易干水糊版。温度低时,油墨的粘度大,上墨较难,在印刷时必须在油墨中加入适量的添加剂,以降低油墨的粘度来保证印刷的进行。湿度大时,纸张易吸水变形,印刷时水量较难控制,易水大,所以控制好车间的温湿度对印刷是很有必要的。在印刷过程中,能够对印刷车间的温度和湿度合理掌握,温度变化不超过3℃,因纸张伸缩形成的套印不准将会得到改善,根据我国实情,印刷车间的温湿度控制在表1之内,可使生产趋于稳定。

    生产场所的温湿度控制,在有空调的情况下,温湿度的控制可以实现,而对没有空调的车间,则应采取必要的措施减缓温湿度变化对印刷过程的影响。

    ①措施之一,尽量减少车间温湿度受外界气候变化的影响。这并不是指要求达到四季一致,而是指一定时间范围内的变化控制。主要是同一批印刷品从白纸上机到印刷完成,车间温湿度不应有较大的变化,要尽可能地减少车间内与室外空气的直接交流和交换,通常应关闭车间窗户,房屋的结构要能散射夏季日光的照射,减少日光对车间温湿度的直接影响。冬季保温性能好,防止寒冷空气对车间温度的影响。车间的门不应直接对外,应有转折,留有通道,门口还应当用布门帘挡住。

    ②措施之二,遇有天气变化,应将待继印的半成品用塑料套封盖起来,防止和减缓外界空气促使半成品纸张变形。

    四、消除静电的办法  

    在实际印刷工作中,由于静电不可能全部被抑制,而仍然会产生,所以静电的消除工作是非常必要的,印刷静电主要有释放消除法与中和消除两种方法。

    1.印刷静电释放消除法  

    印刷静电产生后,静电电荷将通过各种途径自然释放,但释放的速度是非常缓慢的。为防止静电积累,必须加速静电的释放,通常采用以下释放方法。 

    ①设备接地与抗静电剂的应用,公路行驶的油罐车,其尾部总有一条铁链拖于地面,这是由于油罐车的橡胶轮胎是绝缘体,车身上产生的静电不能进入大地,而铁链的作用就是为静电向大地的释放提供通路。这种消除静电的方法就是接地释放消除法。

  抗静电剂也叫抗静电添加剂,将抗静电剂喷洒在纸张、包衬、线带等绝缘材料的表面,这些材料表面极易吸附空气中的水分而形成水膜,使这些绝缘材料表面电阻下降,导电性能得到加强,从而将静电荷迅速释放,避免了静电积累。但是,由于喷洒或涂刷抗静电剂后有效使用时间较短,对于大批量的印刷品使用不便,且费用较高。

    ②增湿,空气中的湿度是指空气的潮湿程度。空气中含有的水分多,空气湿度就大,反之空气湿度就小。增加印刷场所的空气湿度,固然可以使绝缘零件、材料的表面吸附水分而加速静电的释放,但湿度过大会使纸张的张力、抗压强度、伸缩量发生变化,会造成纸张断裂,输纸困难,套印不准等故障,因此,印刷场所的湿度必须进行测量和控制,使其保持在一定范围之内。由实际生产经验可知,车间相对湿度在60%、温度在20℃±2℃时,纸张就产生足够强的导电性,从而使静电量大大释放,能进行正常印刷。现在市场已有多种新型的温湿度表出售,它们体积小,重量轻,携带、安装使用都很方便。

    2.印刷静电的中和消除法

    在印刷静电产生的同时,静电电荷通过空气进行着自然释放。通常情况下,空气中有一定数量的带电粒子,即多出电子的负离子和缺少电子的正离子。纸张、包衬、线带等带电电体上的电荷,会与空气中的正负离子发生中和,但由于空气中的带电粒子数量极少,所以这种自然中和非常缓慢,不过,人们由此得到了启发,即利用正负电荷相吸中和的基本特性来消除印刷静电。静电消除器就是利用高电压使空气电离,增加空气中的带电粒子,从而加速印刷纸张上静电荷的中和,因此,静电消除器也称静电中和器。它是当前印刷厂用以消除静电最主要的,也是使用最普遍的一种方法。

    静电消除器基本有以下各类型:

    静电现象在印刷中是广泛存在的,有效地防止和消除静电对提高印品质量、保障生产安全有着十分重要的意义。随着科学技术的发展,克服静电的办法也将不断更新,让我们脚踏实地地工作,采用科学数据化的工作方法,在实践中继续努力,使我们的生产更安全,产品更精美。

 

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