Coronabehandlung, Plasma, Ozon und NOx
Corona- (oder Korona) behandlung wird oft verwendet, um die Haftungseigenschaften von Kunststoffen zu verbessern.
Die häufigsten Kunststoffe besitzen eine unpolare, wasserabweisende und elektrisch isolierende Oberfläche. Solche Oberflächen lassen sich ungern von Druckfarben, Klebstoffen oder Haftvermittlern benetzen. Damit lassen sich die Kunststoffe oft schlecht verkleben oder bedrucken. Beispielsweise können PP-, PE- oder PS-Folien ohne Coronabehandlung nicht bedruckt, kaschiert oder beschichtet werden. Durch die Coronabehandlung lässt sich die Polarität (oder Oberflächenenergie, Oberflächenspannung) erhöhen und dadurch entsteht eine verbesserte Benetzbarkeit. In den meisten Fällen ergibt sich dadurch auch eine verbesserte Haftung. Oberflächenspannung wird in mN/m angegeben oder auch als Dyn-Wert bezeichnet.
Bei Folienherstellung ist die Coronabehandlung oft in der Extrusionslinie integriert. Damit können die Folien gleich weiterverarbeitet werden. Die Folienbahn wird dabei mit einer elektrischen Hochspannungs-Entladung (auch Plasma bezeichnet) beeinflusst. Die Hochspannungs-Entladung tritt zwischen einer geerdeten Walze aus Stahl oder Aluminium und einer oft keramikisolierten Elektrode auf. Je nach Verfahren ist auch der Einsatz einer isolierten Walze gegen eine unisolierte Elektrode möglich. Zwischen den Elektroden muss immer eine Isolierung (Dielektrikum) vorhanden sein, um einen direkten Kurzschluss zu verhindern. Das zu behandelnde Material (Substrat) kann auch als Isolierung dienen. Coronaanlagen werden oft in Druckmaschinen neben UV-Strahlern integriert. Auch UV-Strahler erzeugen Ozon, und daher benötigen Druckereien oft eine Ozonabsaugung.
Mit isolierten Elektroden lassen sich sogar leitende (und geerdete) Substrate behandeln. Die Corona- (oder Plasma-) Entladung wird meistens mittels Hochspannungsgeneratoren (10-40 KV) mit Frequenzbereichen zwischen 10 und 60 kHz erzeugt.
Auch räumliche Formen können coronabehandelt werden. Beispiele sind Einwegspritzen, Kabel und Kunststoffbehälter.
Die Coronaentladung führt zu einer Ionisierung der Luft und dabei entsteht Ozon (3 Sauerstoffmoleküle, O3). Ozon ist ein farbloses bis leicht blaues und chlorähnlich riechendes Gas. Die Geruchsschwelle für die menschliche Wahrnehmung des Gases liegt bei etwa 40 µg/m³. Ozon ist ein starkes und giftiges Oxidationsmittel und kann daher zu Reizungen der Atemwege und der Augen sowie Atemwegserkrankungen führen. Weiterhin besteht ein begründeter Verdacht, dass O₃ krebserregend auf den Menschen wirkt.
Ozon ist ein instabiles Molekül, welches in kurzer Zeit zu Sauerstoff zerfällt. Zudem ist O₃ sehr reaktionsfreudig (oxidierend) und hat dabei eine korrosive Wirkung. Ozon ist brandfördernd, kann zünd- und explosionsfähige Gemische bilden und ist schwerer als Luft. Durch Aktivkohlefilter kann Ozon in Sauerstoff (O2) umgewandelt werden. Damit ist die Ableitung nach außen nicht nötig, aber in manchen Fällen doch empfehlenswert.
Bei gewissen Corona-Technologien und bei allen Atmosphärenplasmatechnologien entstehen erhebliche Emissionen von nitrosen Gasen (Stickoxide). Stickoxide (NOx) sind eine Zusammenfassung von Stickstoffmonoxid (NO), Stickstoffdioxid (NO2) und weiteren nitrosen Gasen. Stickoxide sind gesundheitsschädlich und verursachen u.a. Lungenkrankheiten.
Stickstoffmonoxid (NO) ist ein farbloses, nicht brennbares Gas. Mit Sauerstoff und Ozon (O3) reagiert es zu Stickstoffdioxid. Reines Stickstoffdioxid (NO2) ist stark oxidierend, sehr giftig und schädlich für sowohl organische als auch anorganische Materialien. NOx und Ozon können somit Maschinenteile angreifen und z.B. Rostschäden verursachen. Um solche Schäden zu vermeiden, sind präzise und möglichst quellennahe Absaugungen erforderlich.
Laut Umweltbundesamt führt NO2 als starkes Oxidationsmittel zu Entzündungsreaktionen in den Atemwegen. Die Folgewirkungen sind Atemnot, Husten, Bronchitis, Lungenödem, steigende Anfälligkeit für Atemwegsinfekte sowie Lungenfunktionsminderung. Die mittelbare Wirkung des NO auf die menschliche Gesundheit besteht in seiner Eigenschaft als Vorläufersubstanz für Feinstaub. NOx ist in schädlichen Konzentrationen kaum riechbar. NOx kann nur bei sehr hohen Temperaturen über Filterprozesse eliminiert werden und daher ist für die meisten Fertigungsprozesse und Unternehmen eine Ableitung nach Außen die einzige Lösung. | 