印刷中静电的产生、危害及消除办法

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2009-09-30
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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，zui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zui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zui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zui主要的，也是使用zui普遍的一种方法。
    静电消除器基本有以下各类型：（图略）
    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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