El tratamiento de corona (a veces denominado plasma de aire ) es una técnica de modificación de superficies que utiliza un plasma de descarga de corona a baja temperatura para impartir cambios en las propiedades de una superficie. El plasma de corona se genera mediante la aplicación de alto voltaje a un electrodo que tiene una punta afilada. El plasma se forma en la punta. A menudo se utiliza una matriz lineal de electrodos para crear una cortina de plasma de corona. Se pueden pasar materiales como plásticos, telas o papel a través de la cortina de plasma de corona para cambiar la energía superficial del material. Todos los materiales tienen una energía superficial inherente . Los sistemas de tratamiento de superficies están disponibles para prácticamente cualquier formato de superficie, incluidos objetos dimensionales, láminas y productos en rollo que se manejan en formato de banda. El tratamiento de corona es un método de tratamiento de superficies ampliamente utilizado en las industrias de películas de plástico, extrusión y conversión. [1] [2]
El tratamiento corona fue inventado por el ingeniero danés Verner Eisby en 1951. Uno de sus clientes le había preguntado si podía encontrar una solución que permitiera imprimir sobre plástico. Eisby descubrió que ya existían un par de métodos para lograrlo. Uno era un método de llama de gas y el otro era un método de generación de chispas, ambos rudimentarios e incontrolables y que no producían un producto homogéneo. Eisby ideó la teoría de que una descarga corona de alta frecuencia proporcionaría un método más eficiente y controlable para tratar la superficie. Experimentos exhaustivos demostraron que estaba en lo cierto. La empresa de Eisby, Vetaphone, obtuvo los derechos de patente para el nuevo sistema de tratamiento corona.
Muchos plásticos , como el polietileno y el polipropileno , tienen superficies químicamente inertes y no porosas con baja energía superficial, lo que hace que no sean receptivos a la unión con tintas de impresión , revestimientos y adhesivos . Aunque los resultados son invisibles a simple vista, el tratamiento de superficies modifica las superficies para mejorar la adhesión. [3]
El polietileno, el polipropileno, [4] el nailon , el vinilo , el PVC , el PET , las superficies metalizadas, las láminas, el papel y el cartón se tratan habitualmente con este método. Es seguro, económico y ofrece un alto rendimiento a alta velocidad de línea. El tratamiento corona también es adecuado para el tratamiento de piezas moldeadas por inyección y soplado , y es capaz de tratar múltiples superficies y piezas difíciles con una sola pasada. [5] [6]
El equipo de descarga de corona consta de un generador de energía de alta frecuencia , un transformador de alto voltaje , un electrodo estacionario y un rodillo de tierra del tratador. La energía eléctrica estándar de la red pública se convierte en energía de mayor frecuencia que luego se suministra a la estación de tratamiento. La estación de tratamiento aplica esta energía a través de electrodos cerámicos o metálicos sobre un espacio de aire sobre la superficie del material.
En las aplicaciones de recubrimiento por extrusión se utilizan dos estaciones básicas de tratamiento de corona: la de rodillo desnudo y la de rodillo cubierto . En una estación de tratamiento de rodillo desnudo, el dieléctrico encapsula el electrodo. En una estación de rodillo cubierto, encapsula el rodillo base del tratamiento. El tratamiento consta de un electrodo y un rodillo base en ambas estaciones. En teoría, un tratamiento de rodillo cubierto se utiliza generalmente para tratar bandas no conductoras, y un tratamiento de rodillo desnudo se utiliza para tratar bandas conductoras. Sin embargo, los fabricantes que tratan una variedad de sustratos en la misma línea de producción pueden optar por utilizar un tratamiento de rodillo desnudo. [7]
Muchos sustratos proporcionan una mejor superficie de unión cuando se tratan en el momento de su producción. Esto se denomina “pretratamiento”. Los efectos del tratamiento corona disminuyen con el tiempo. Por lo tanto, muchas superficies requerirán un segundo tratamiento de “golpe” en el momento de su conversión para garantizar la unión con tintas de impresión, recubrimientos y adhesivos.
Otras tecnologías utilizadas para el tratamiento de superficies incluyen plasma atmosférico (aire) en línea, plasma de llama y sistemas de plasma químico.
El tratamiento con plasma a presión atmosférica es muy similar al tratamiento con corona, pero existen algunas diferencias entre ellos. Ambos tratamientos pueden utilizar uno o más electrodos de alto voltaje que cargan las moléculas de gas soplado circundantes y las ionizan. Sin embargo, en los sistemas de plasma atmosférico, la densidad general del plasma es mucho mayor, lo que mejora la velocidad y el grado en que las moléculas ionizadas se incorporan a la superficie de un material. Se produce una mayor velocidad de bombardeo de iones, lo que puede dar lugar a características de unión del material más fuertes según las moléculas de gas utilizadas en el proceso. La tecnología de tratamiento con plasma atmosférico también elimina la posibilidad de tratamiento en el lado no tratado de un material; también conocido como tratamiento del lado posterior.
Los tratadores de plasma de llama generan más calor que otros procesos de tratamiento, pero los materiales tratados mediante este método tienden a tener una vida útil más larga. Estos sistemas de plasma son diferentes de los sistemas de plasma de aire porque el plasma de llama se produce cuando el gas inflamable y el aire circundante se queman en una llama azul intensa. Las superficies de los objetos se polarizan a causa del plasma de llama, lo que afecta la distribución de los electrones de la superficie en forma de oxidación . Este tratamiento requiere temperaturas más altas, por lo que muchos de los materiales que se tratan con plasma de llama pueden resultar dañados.
El plasma químico se basa en la combinación de plasma de aire y plasma de llama. Al igual que el plasma de aire, los campos de plasma químico se generan a partir de aire cargado eléctricamente. Pero, en lugar de aire, el plasma químico se basa en una mezcla de otros gases que depositan varios grupos químicos sobre la superficie tratada.