Koronowanie

Koronowanie (aktywacja koronowa, obróbka koronowa) to metoda modyfikacji warstwy powierzchniowej tworzyw sztucznych i innych niechłonnych podłoży za pomocą wysokonapięciowego wyładowania elektrycznego zachodzącego w niewielkiej odległości od powierzchni materiału. Celem procesu jest podniesienie energii powierzchniowej, a w praktyce poprawa zwilżalności i adhezji farb drukarskich, lakierów, klejów lub powłok.

Metoda jest szczególnie często stosowana w przetwórstwie folii z tworzyw sztucznych, zwłaszcza tam, gdzie wymagany jest druk, lakierowanie, laminowanie lub klejenie. Problem dotyczy przede wszystkim materiałów o niskiej energii powierzchniowej, takich jak poliolefiny, w tym PE i PP, których powierzchnia bez przygotowania słabo zwilża się cieczami i utrudnia trwałe związanie powłoki z podłożem. Koronowanie stosuje się także przy foliach i podłożach metalizowanych oraz przy niechłonnych powierzchniach papieru i kartonu.

W urządzeniu koronującym wysokie napięcie przyłożone do elektrod powoduje powstanie wyładowania w szczelinie między elektrodą a podłożem prowadzonym zwykle po przeciw­wałku. Wyładowanie jonizuje gaz w otoczeniu powierzchni, a powstające reaktywne składniki oddziałują z bardzo cienką warstwą materiału. W efekcie zmienia się chemia powierzchni: powstają bardziej polarne miejsca aktywne, co zwiększa energię powierzchniową i ułatwia przyleganie farb, lakierów oraz klejów. Widocznym objawem wyładowania może być charakterystyczna niebieskawa „korona”, czyli wieniec wokół elektrody.

Efekt koronowania nie jest bezterminowy. Wstępnie aktywowane folie mogą podczas magazynowania stopniowo tracić podwyższone napięcie powierzchniowe, dlatego w drukarniach i liniach konwertujących często stosuje się urządzenia koronujące pracujące inline, bezpośrednio przed drukiem, lakierowaniem lub laminacją. W praktyce przemysłowej poziom przygotowania powierzchni kontroluje się m.in. tuszami testowymi lub pomiarem kąta zwilżania. Dla wielu zastosowań drukarskich jako orientacyjny minimalny poziom napięcia powierzchniowego podaje się około 38 mN/m, a przy foliach poliolefinowych zalecane mogą być wartości około 38–40 mN/m lub wyższe, zależnie od użytej farby, lakieru, kleju i warunków procesu.

Koronowanie należy do metod fizycznej aktywacji powierzchni. Alternatywami lub technologiami pokrewnymi są m.in. obróbka plazmowa, płomieniowa, fluorowanie, nanoszenie primerów oraz specjalne powłoki typu top-coat. W porównaniu z plazmą atmosferyczną klasyczne koronowanie przebiega w mniej kontrolowanej atmosferze i może generować ozon, który w urządzeniach przemysłowych powinien być odsysany. Dobór mocy wyładowania, odległości elektrod, prędkości linii i liczby elektrod powinien zapewniać wymaganą aktywację bez nadmiernego zużycia energii i bez niepotrzebnego zwiększania ilości produktów ubocznych.