Koronowanie folii z tworzyw sztucznych

Koronowanie to proces, który znajduje szerokie zastosowanie przy pracach związanych z foliami wykonanymi z tworzyw sztucznych.

Koronowanie jest efektywną metodą zwiększenia napięcia powierzchniowego folii z tworzyw sztucznych i substratów metalizujących, ale także niechłonnych powierzchni papieru i kartonu. Dopiero powyżej ok. 38 mN/m napięcie powierzchniowe jest wystarczające, aby farba drukarska przyczepiła się do powierzchni podłoża. Ponieważ koronowane przez producentów folie tworzywowe tracą swe właściwości podczas składowania, wiele drukarni drukujących na foliach stosuje zintegrowane urządzenia koronujące.

Koronowanie jest najczęściej stosowaną metodą polepszania drukowności powierzchni folii z tworzyw sztucznych, zwłaszcza PVC. Poprzez zwiększenie napięcia powierzchniowego lepiej przyczepiają się nie tylko farby i lakiery UV czy bezwodne farby offsetowe, ale również kleje. Pojęcie korony związanej z koronowaniem to nic innego jak swoisty wieniec.

Kiedy do elektrody zostanie przyłożone wysokie napięcie, przy niekontrolowanym wyładowaniu wokół elektrody ukazuje się niebieskawo promieniujący wieniec, a powietrze otoczenia jest "jonizowane“. Prąd o wysokiej częstotliwości rozszczepia zawarte w powietrzu molekuły tlenu i azotu przekształcając je w rodniki. W urządzeniu koronującym rodniki są kierowane od elektrody kwarcowej do pokryte go ceramiczną powłoką przeciwwałka. Są przy tym przyspieszane wzdłuż linii pola, przez co wnikają w powierzchnię folii na głębokość do 0,1 nanometra i wybijają atomy wodoru z łańcuchów polimerowych.

Z metalizowanych powierzchni również wybijają atomy. W ciągu kilku milisekund w powierzchniowej usieciowanej strukturze powstają "dziury"; zjawisko to jest nazywane "szorstkowaniem". Cylinder funkcjonuje jako przeciwelektroda, to znaczy odprowadza ładunek. Zarazem zapewnia zachowanie właściwej odległości między folią a elektrodą.

W tym wypadku wstęga folii biegnie w odległości zaledwie 2 mm od elektrody kwarcowej. W maszynach offsetowych arkuszowych taka odległość jest zbyt mała ze względu na przebiegające łapki arkuszy. Jako alternatywa wyładowanie już w obrębie strumienia arkuszy na stole spływowym jest niemożliwe ze względu na zachodzenie arkuszy na siebie i spowalnianie. Z tych powodów pozostaje tylko jedna możliwość: urządzenie koronujące musi być umieszczone we własnej obudowie wieżowej przed pierwszym zespołem drukującym. W wieży koronującej odległość między elektrodą a foliowym arkuszem musi być zwiększona do ok. 5 mm tym samym zwiększa się również moc wyładowania.

W zależności od szerokości formatu, a co za tym idzie dostępnego miejsca w wieży koronującej są wbudowane jedna do trzech elektrod 15kV, każda o poborze mocy 3kW lub więcej.

Przy pełnej mocy wyładowania nawet przy maksymalnej prędkości produkcji napięcie powierzchniowe powinno się zwiększyć w żądanym wymiarze. Ważne dla równomiernego "obrazu szorstkowania“ jest ułożenie foliowego arkusza dużą powierzchnią na przeciwcylindrze, który właśnie dlatego jest zwymiarowany tak, jak cylinder drukujący. Nie jest konieczne dopasowanie długości elektrody do zmiennych szerokości folii. Powstający w dielektryku ozon jest odsysany bezpośrednio.

Główną zaletą urządzenia koronującego inline jest to, że przetwórca nie jest zmuszony do zużycia wstępnie koronowanych folii przed upływem "daty ważności“ koronowania. Wyłącznie w zależności od potrzeby może użyć niekoronowane folie, które są oczywiście tańsze w porównaniu do folii koronowanych.

Ponadto arkusze poddawane koronowaniu przez producentów z reguły tracą swe właściwości przy rozdzielaniu arkuszy i w strumieniu arkuszy na stole spływowym. Nawet gdy kontrola na-pięcia powierzchniowego (przy użyciu atramentu testowego) wykaże, że koronowana folia nadal posiada dostateczne właściwości, nie oznacza to wcale, że jej napięcie powierzchniowe utrzyma się rzeczywiście w zespole drukującym.

Przetwórcy, których maszyny drukujące są wyposażone w wieże koronujące, muszą mimo to w każdym przypadku sprawdzić napięcie powierzchniowe niekoronowanych arkuszy foliowych. Powinni przecież wiedzieć, z jaką mocą wyładowania wieża koronująca musi pracować przy maksymalnej możliwej prędkości produkcji. Ponieważ w interesie ekonomiczności i środowiska ważne jest, by wyładowanie nie następowało z większą energią i powstawało przy tym więcej ozonu, niż jest to absolutnie konieczne.

Folie z tworzyw sztucznych koronowane przez producentów nie zawsze zostały uszlachetnione przez urządzenie koronujące. Dzięki metodom alternatywnym folie nie będą jednak tańsze.

Dla przykładu producent folii Klöckner Pentaplast stworzył tzw. metodę Dynox, stosowaną przynajmniej w przypadku folii z twardego polichlorku winylu. Metodą tą napięcie powierzchniowe jest zwiększane do ponad 45 mN/m. Różnica w stosunku do koronowania polega też na tym, że efekt tego zabiegu utrzymuje się przez rok, a arkusze nie ścierają się przy rozdzielaniu.

Innym sposobem jest metoda plazmowa. Pożądane działanie uzyskuje się tu drogą ostrzelania powierzchni jonami. Również w tym wypadku działanie jest stabilne przez dłuższy czas. Trzecią możliwością jest wyposażenie folii w tzw. Top-Coat. Producenci folii nanoszą na folię przyczepne gruntowanie ze specjalnego lakieru primerowego. Na podobnej zasadzie działa metoda Prime-IT firmy Ciba, w której naniesiony primer "konserwuje" efekty koronowania.