浅谈交联聚乙烯绝缘线芯的印字.pdf

2012年第3期
电线电缆
2012年6月
No.32012
Flectric Wire Cable
Jumn.,2012
浅谈交联聚乙烯绝缘线芯的印字
迟先吉
(兴乐集团有限公司,浙江温州325604
摘要:分析交联聚乙烯( XLPE)材料印字困难的原因,提出解决此问题的等离子技术。通过对等离子设备处
理过样品的测试,证明了等离子技术可以活化XPF线芯表面,提高印字效果
关键词交联聚乙烯印字;原因;等离子技术:原理;表面张力
中图分类号:TM215.1
文献标识码A
文章编号:1672-6901(2012)0340044-03
Analysis of Printing on XLPE Insulated Cable
CHI Xian了
(Xingle Group Co, Itd, Wenzhou 325604, China)
Abstract. This paper provides a method of plasma technology to solve this problem through the analysis the reasons
which cause the difficulty of printing on XLPE material. It proves that the plasma technology can active the surface of
XLPE wire and improve the printing effect through the sample test of the plasma equipment
Key words. cross-inked polyethylene printing, reasons, plasma, principle, surface tension
0引言
聚合物,其通式可用(CH2-CH2-)。表
XLPE分子结构对称排列紧密,不含有极性基团,是
线缆行业一般采用树脂型油墨,其成份主要由
种非极性材料。油墨中的胶粘剂吸附在其表面
溶剂、颜料、胶粘剂、树脂、填充剂、稀释剂及各种添只能形成较弱的色散力,而缺少取向力和诱导力,因
加剂等组成。绝缘线芯表面印字是否牢固主要通过而黏附性性能较差。
以下三个性能指标进行判定一是油墨附着力,印字1.2表面能低
牢固主要在于油墨与交联聚乙烯(XIPF)之间的亲
任何材料表面与胶粘剂之间形成粘接状态的基
和性,这就要求油墨表面附着力必须达到48dn/本条件是必须形成热力学的黏附状态。它取决于材
cm以上才能保证印字不脱落;二是耐磨性和抗刮料表面与胶粘剂之间的润湿程度(接触角)、被粘
性,这是线芯在受到各种外力影响而保证印字不失材料表面张力(ッ.)、胶粘剂表面张力(y)及被粘材
真所必须达到的;三是干燥与抗粘连性,这是由于印料与胶粘剂间的表张力(y),其关系可用杨氏公式
字方式采用以溶剂挥发干燥方式实现的,只有做到表示:y、=
印字的充分干燥才能保证印字不模糊不粘连
热力学粘附功指不同凝聚相相接触时,相间分
XLPE绝缘线芯表面非常光滑,即使采用进口子有相互作用力,将两相分离就要做功。这种功称
的聚乙烯(PE)专用油墨印字效果也不理想而且成为热力学粘附功,热力学粘附功(W)与表面张力的
本较高。因此XLPE绝缘线芯的表面印字ー直是最关系为:W=ッ.+y-y=Yn(1+ cose)。润湿接触
令人头痛的问题,如何采用一种高效简便的方法解角是指在固、液、气三相接触达到平衡时,三相接触
决这一问题是本次讨论的重点。
周边的任一点上,液气界面切线与固体表面间形成
印字困难的原因
的并包含液体的夹角。由此可知润湿性是粘接的首
要条件:当O=0,完全润湿;当0<90°,部分润湿或
1.1非极性的分子结构
润湿;当O=90°,是润湿与否的分界线;当B>90°
XLPE是一种只含有碳和氢两种元素的高分子不润湿。
难粘塑料的表面能比较低,因而其润湿能力比
收稿日期:201112-29
较差。XLPE的表面能比较低,其对水的接触角为
作者简介:迟先吉(1974-),男,工程师
88临界表面张力31dyn/cm;粘着能75dyn/em,
作者地址:浙江乐清市柳市后街エ业区昌盛路17号因此其润湿能力较差,油墨的附着力小印字困难。
525604
聚氯乙烯(PVC)表面张力为39dyn/cm,因此其润
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2012年第3期
电线电缆
2012年6月
No.32012
Electric Wire & Cable
Jun.,2012
湿能力较好,油墨的附着力好
团,使表面活性化以达到改性的目的。
1.3存在弱的边界层
(1)增加表面粗糙度。在等离子体的作用下材
XIPE塑料除了结构上的原因外,还在于材料料表面的一些化学键发生断裂,形成小分子产物或
表面存在弱的边界层。这种弱的边界层来自聚合物被氧化成CO或CO2等,这些产物被压缩空气带走,
本身的低分子成份,聚合加工过程中所加入的各种使材料表面变得凹凸不平,粗糙度增加
助剂,以及加工储运过程中所带入的杂质等。这类
(2)使材料表面活化。在等离子体作用下,材
小分子物质极容易析出,汇集于塑料表面,形成强度料表面出现部分活性原子、自由基和不饱和键,这些
很低的薄弱界面层,这种弱边界层的存在大大降低活性基团与等离子体中的活性粒子接触会反应生成
了塑料的粘接强度。
新的活性基团。但是,带有活性基团的材料会受到
2印字问题的解决途径
氧的作用或分子链运动的影响,使表面活性基团消
失,因此经等离子处理的材料表面活性具有一定的
提高XLPE的印字效果主要通过对材料表面进时效性。
行处理和研究开发新型油墨来实现。开发出一种新
(3)材料表面发生接枝反应。在等离子体对材
型的油墨不是一朝一夕就能解決的问题,而对材料料表面改性中,由于等离子体中活性粒子对表面分
表面处理还是简单可行的。其中对XLPE塑料表面子的作用,使表面分子链断裂产生新的自由基、双键
进行处理主要有以下四种途径:一是在XLPE塑料等活性基团,随之发生表面交联、接枝等反应。这
表面的分子链上导入极性基团;二是提高XLPE的结果通过电子显微镜扫描观察到
表面能三是提高XIPE线芯表面粗糙度;四是降低
(4)不改变材料性能。经等离子处理的材料改
消除绝缘线芯表面的弱界面层
性仅发生在材料表层(100~10-6m之间),不影
目前塑料包装行业面临同样的问题,PE塑料在响基材固有性能,且处理均匀。
包装行业大量地应用,一般包装行业对PF塑料表
面处理方法有火焰处理、气体热氧化、等离子法等。
3工艺验证
是否能把包装行业的经验应用于线缆行业呢?基于3.1设备选型
以上考虑我们对其处理方法进行了分析,初步认为
通过以上的分析,我们决定采用等离子技术对
等离子法比较适用于线缆行业。等离子技术是近年XPE绝缘线芯进行处理。可以应用于线缆行业的
来发展较快的表面处理方法,下面对其工作原理进等离子设备主要有两种,技术参数见表1。