Was ist eine Coronabehandlung?

Um die Haftungseigenschaften von Kunststoff-Oberflächen zu verbessern, ist eine Oberflächenbehandlung notwendig. Mit einer Coronabehandlung (auch Corona Vorbehandlung genannt) werden Oberflächen durch eine gezielte Hochspannungsentladung so modifiziert, dass sie eine bessere Verbindung mit anderen Materialien wie Druckfarbe oder Klebstoffe eingehen können. In diesem Beitrag erfahren Sie alles Wichtige rund um die Corona-Oberflächenbehandlung, wie sie funktioniert und was sie ausmacht.

Warum ist eine Corona Vorbehandlung so wichtig?

In zahlreichen industriellen Prozessen, wie dem Verkleben von Kunststoff mit Metall oder dem Bedrucken von Kunststoffteilen, ist eine ideale Haftbarkeit (Adhäsion) unerlässlich. Diese Adhäsion wird durch die Oberflächenspannung des Kunststoffs (auch als Oberflächenenergie genannt) maßgeblich beeinflusst. Die Oberflächenenergie, gemessen in Millinewton pro Meter (mN/m), spielt eine entscheidende Rolle dabei, wie effektiv Flüssigkeiten wie Klebstoffe oder Tinten auf dem Kunststoff haften. 

Unbehandelte Kunststoffe haben von Natur aus jedoch eine sehr niedrige Oberflächenspannung. Dadurch können sie mit anderen Materialien oder Stoffen nur sehr schwer eine Verbindung eingehen. Mit einer Corona-Oberflächenbehandlung lässt sich die Oberflächenspannung von Kunststoffen so modifizieren, dass diese Probleme der Vergangenheit angehören.

Unterschied zwischen guter und schlechter Benetzbarkeit

Um die optimalen Oberflächeneigenschaften zu erreichen, testet man häufig die „Benetzbarkeit“ des Materials. Dabei wird eine Test-Flüssigkeit auf die Oberfläche aufgetragen, um zu ermitteln, ob das Material die richtige Oberflächenspannung aufweist. Ist die Spannung der Oberfläche zu niedrig, dann zieht sich die Flüssigkeit zusammen und beginnt zu perlen. Sobald die ideale Oberflächenspannung durch eine Corona-Behandlung erreicht wurde, verteilt sich die Flüssigkeit gleichmäßig auf der Oberfläche. Das Material verhält sich nun nicht mehr abweisend und ist optimal für die Weiterbehandlung vorbereitet.

Benetzbarkeit berechnen

Die Benetzbarkeit, ein Schlüsselindikator für die Haftungsqualität, lässt sich durch die Messung des Kontaktwinkels – dem Winkel zwischen der Berührungslinie des Tropfens und der Kunststoffoberfläche – einfach bestimmen. Ein niedriger Kontaktwinkel deutet auf eine hohe Benetzbarkeit hin, was für eine optimale Adhäsion erforderlich ist.

NeedleTEC Corona-Behandlung von Nadelaufsätzen

Wie funktioniert eine Coronabehandlung?

Bei einer Corona-Oberflächenbehandlung werden Hochspannungsentladungen eingesetzt. Dabei wird zwischen zwei Elektroden ein Gas in einem starken elektrischen Feld ionisiert, um ein Plasma zu erzeugen. Wenn man nun ein Kunststoffteil in dieser Entladungszone platziert, lässt sich die molekulare Struktur der Kunststoff-Oberfläche verändern. Kunststoff besteht aus langen Molekülketten, die an ihrer Oberfläche nur begrenzte Möglichkeiten für Bindungen bieten. Durch den Einsatz der Hochfrequenzentladung werden diese Ketten aufgebrochen, um die Benetzbarkeit der Oberfläche zu verbessern.

Die Entladung trennt die Bindungen zwischen den Kohlenstoffmolekülen und fügt an den Kettenenden Sauerstoffionen hinzu, wodurch Carbonylgruppen entstehen. Ein Teil dieses Sauerstoffs integriert sich in die Oberflächenschicht des Kunststoffs, was die Benetzbarkeit steigert. Gleichzeitig bildet der verbleibende Sauerstoff Ozon, das abgesaugt und gefiltert werden sollte. Die neu gebildeten Carbonylgruppen erhöhen die Oberflächenenergie und verbessern somit die chemische Bindungsfähigkeit zwischen dem Kunststoff und anderen Stoffen. Die Corona-Behandlung beeinträchtigt dabei weder die Festigkeit, noch das Aussehen des Materials.

SyrinTEC Corona-Vorbehandlung von Einwegspritzen

Die Corona-Technologie von Tantec

Die moderne Oberflächentechnologie von Tantec nutzt hochfrequente Hochspannungsentladungen, um dreidimensionale Objekte effektiv zu behandeln. Hierbei werden durch eine Elektrode und eine Gegenelektrode ein Potentialunterschied erzeugt, um die Oberfläche zu behandeln. Diese Technik ist entscheidend für die Erzielung einer gleichmäßigen und wirksamen Behandlung von komplex geformten Teilen.

Die Gleichmäßigkeit der Behandlung auf schnellen Produktionslinien erfordert eine effektive Umwandlung der elektrischen Energie in die Entladungszone. Tantecs Systeme arbeiten mit Coronaentladungen, die sich in einem Frequenzbereich von 15 bis 25 kHz bewegen, wobei eine höhere Frequenz den Energiebedarf für die gewünschte Oberflächenmodifikation reduziert. Durch die Anwendung von Spannungen bis zu 80 kV bei Frequenzen über 20 kHz können selbst Teile mit einem Querschnitt von bis zu 100 mm präzise und gleichmäßig inline verarbeitet werden.

Die Ausstattung unserer Corona-Anlagen

Jedes Corona-Behandlungssystem von Tantec ist mit einem Hochfrequenzgenerator, einem Hochspannungstransformator und speziell angefertigten Elektroden ausgestattet. Dies ermöglicht eine automatische Anpassung der Frequenz basierend auf dem elektrischen Widerstand des Materials, um die Effektivität der Behandlung zu maximieren. Die maßgeschneiderte Elektrodenkonfiguration gewährleistet eine optimale Anpassung an die spezifischen Anforderungen jeder Anwendung und führt zu einer signifikanten Verbesserung der Oberflächenqualität und Adhäsionsfähigkeit der behandelten Teile.

Durch diese hochmoderne Technologie setzt Tantec neue Maßstäbe in der Oberflächenbehandlung, um die Funktionalität und Langlebigkeit von Polymerprodukten in verschiedenen Industriebereichen zu erhöhen.

Anwendungsbeispiele

  • Oberflächenbehandlung von Mikrotestplatten, Petrischalen und Gewebekulturflaschen zur Verbesserung der Benetzbarkeit und optimalen Verteilung von Flüssigkeiten.
  • Vorbehandlung von Spritzenzylindern zur besseren Haftung der Skalenmarkierungen.
  • Innenflächenbehandlung von Kanülen, um eine fehlerfreie Adhäsion der Nadeln sicherzustellen.
  • Behandlung elektrischer Kabel zur Verbesserung der Haftung von Druckfarben und Beschichtungen.
  • Vorbehandlung von Deckeln chemischer Behälter zur effektiven Haftung von Dichtungsmaterialien.
  • Noch mehr Anwendungsbeispiele finden Sie hier.

Welche Materialien sind behandelbar?

Mit einer Corona-Behandlung lassen sich unter anderem die folgenden Materialien bearbeiten:

  • Polyethylen (PE)
  • Plexiglas (PMMA)
  • Polypropylen (PP)
  • Teflon (PTFE)
  • Polystyrol (PS)
  • Polycarbonat (PC)
  • EPDM-Gummi
  • Polyuhrethan (PUR)
  • ABS
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Dauerhaftigkeit von vorbehandelten Materialien

Haltbarkeit nach der Corona-Oberflächenbehandlung
Die Dauer, für die vorbehandelte Materialien ihre verbesserten Eigenschaften bewahren, variiert stark und hängt von Faktoren wie der Art des Kunststoffs, seiner spezifischen Zusammensetzung, der gewählten Behandlungsmethode und den Bedingungen, unter denen das Material nach der Behandlung gelagert wird, ab.

Insbesondere spielt die chemische Zusammensetzung des Materials eine entscheidende Rolle. Dabei beeinflussen Faktoren wie das Molekulargewicht und die Anwesenheit von bestimmten Additiven wie Antistatika oder Trennmitteln, die an die Oberfläche wandern können, die Langzeitwirkung der Vorbehandlung sowie die Stabilität während der Lagerung.

Empfehlungen für die Weiterverarbeitung
Es wird empfohlen, behandelte Materialien zügig weiterzuverarbeiten, um die Vorteile der Oberflächenbehandlung vollständig zu nutzen. Nachdem die behandelten Materialien verklebt, bedruckt oder beschichtet wurden, stabilisiert sich die Haftung und die modifizierten Oberflächenmerkmale werden dauerhaft fixiert.

Diese permanente Veränderung gewährleistet, dass die verbesserten Eigenschaften des Materials auch langfristig erhalten bleiben und die Qualität sowie die Funktionalität des Endprodukts sichergestellt sind.

Weitere Fragen zur Corona-Oberflächenbehandlung

Nachfolgend einige Anwendungsbeispiele der Oberflächenbehandlung mittels Corona-Technologie:

  • Aktivierung der Oberflächen bio-medizinischer Mikrotestplatten, Petrischalen und Gewebekulturflaschen zur Erhöhung der Benetzbarkeit.
  • Aktivierung von Folien, Kunststoffplatten und Schaumstoffe bis 50 mm Materialstärke. Behandlung über den Rand möglich. 
  • Aktivierung von Spritzenzylindern aus PP, PC, COC und Glas vor dem Druck der Skalierung.
  • Aktivierung in Nadeleinsätzen von Kanülen, um eine höhere Klebhaftung der Nadeln zu gewährleisten.
  • Aktivierung von elektrischen Kabeln, um die Haftung von Druckfarben und Beschichtungen zu gewährleisten.
  • Behandlung von Deckeln chemischer Behälter vor der Aufbringung von Dichtungsmaterial.
  • Aktivierung der Innenseite von Kanülen, um eine bessere Benetzbarkeit und damit geringeren Silikonverbrauch zu ermöglichen.
  • Aktivierung von Brillengläsern vor dem Beschichten.
  • Reinigung von Glasplatten vor Bedruckung oder Beschichtung
  • Reinigung von Metallplatten und elektrisch leitende Folien unter Erdung der Substrate.
  • Aktivierung 3-dimensionaler Kunststoffteile und Kunststoffflaschen im Durchlauf.
  • Aktivierung von Kunststoffprofilen aus PVC oder Silikon im Extrusionsverfahren.
  • Behandlung von Textilien von hydrophob auf hydrophil.
  • Aktivierung von Folien an bestimmten Teilstellen (z. B. für Klebestellen bei Stomabeuteln).
  • Behandlung auf gezielte Teiloberflächen – z.B. Innenbereich von Verpackungen für Kontaktlinsen, damit die Flüssigkeit sich vollflächig benetzt.
  • Aktivierung von Folienausschnitten (Sheets) – im Durchlauf oder einzeln in CE-konformer Ausführung.

Wir können nahezu alle Größen behandeln. Für kleine Teile bieten wir Ablagen, auf denen viele Objekte simultan bearbeitet werden können.

Ja, eine Corona-Behandlung eignet sich hervorragend für dreidimensionale Objekte, da es auch schwer erreichbare Bereiche abdeckt und somit Bereiche behandelt, die andere Methoden nicht erreichen, wie z.B. die Innenseiten kleiner Objekte.

Senden Sie uns ein Muster und beschreiben Sie Ihr Projekt. Wir führen gerne einen Test durch und beraten Sie über die besten Behandlungsoptionen.

Ja, wir sind in der Lage, die Elektroden und Gegenelektroden sehr genau zu fertigen, wodurch wir die Entladungen mit einer Toleranz von +- 0,5 mm präzise auf die gewünschten Bereiche abgeben können. Allerdings ist dies auch gar nicht so wichtig, da die Coronabehandlung generell keine negativen Effekte auf das Material hat.

Ja, wir bieten sowohl Einzelgeräte als auch integrierbare In-Line-Lösungen an. Unsere Experten unterstützen Sie bei der Integration der Coronabehandlung in Ihren Produktionsprozess.

Wir verwenden verschiedene Messtechniken, einschließlich Prüftinten und Kontaktwinkelmessungen, um die Wirksamkeit der Coronabehandlung zu bewerten. Unsere Spezialisten helfen Ihnen, die optimale Behandlungsmethode für Ihr spezifisches Anforderungsprofil zu identifizieren.