L’uso di inchiostri e adesivi a base d’acqua su BOPP è attualmente limitato, senza l’aggiunta di un costoso primer per la limitata capacità del supporto di reagire con l’ossigeno. La tensione superficiale massima ottenibile è quindi di 46 dine/cm dopo il trattamento corona.
Oggi l’unica soluzione è utilizzare BOPP già primerizzato o con un primer in linea specifico: soluzione costosa e il primer è a base di solvente. Tuttavia, con la tecnologia al plasma è possibile ottenere fino a 60 dine su BOPP, con il consumo di gas di gran lunga più basso del settore. Con costi di gestione così ridotti, è stato trovato un ritorno sull’investimento di appena 12 mesi in ambito commerciale. Perché questo?

Il trattamento Corona è una scarica elettrica, tipicamente compresa tra 30 kW e 40 kW. Con questa scarica, le catene molecolari esistenti vengono rotte e ne vengono create di nuove. Le nuove catene molecolari sulla superficie sono create principalmente dall’ossigeno presente nell’intercapedine d’aria dell’atmosfera. Le molecole di O₂ si rompono in atomi di O₂, che si legano ai gruppi a base di CH₂ sulla superficie del film plastico, creando le nuove catene molecolari. Il sottoprodotto è l’ozono (O₂), che viene poi rimosso dall’area tramite l’aspirazione obbligatoria del trattamento Corona.

Il plasma è simile alla corona, con la scarica elettrica ottenuta nello stesso modo. Ma, a differenza della corona, che utilizza l’aria ambiente, il plasma funziona in atmosfera controllata, a base di azoto. Rimuovendo tutto l’ossigeno, il plasma può innestare catene molecolari specifiche sulla superficie. Quando si punta a livelli elevati di dyne sul BOPP, le catene molecolari desiderate create sono prevalentemente gruppi amminici, ammidici e immidici. Inoltre, rimuovendo l’ossigeno dall’intercapedine d’aria, non si crea ozono. Creare i gruppi molecolari necessari da soli non è sufficiente. Sapere come trattare la superficie in modo uniforme allo stesso livello di dyne, con il minimo consumo di materiali di consumo, è fondamentale per realizzare il prodotto migliore ed economico. Il segreto sta nel creare il giusto mix di gruppi molecolari su ogni materiale specifico in un’atmosfera altamente controllata.

Esiste un limite al livello di ossidazione superficiale. Dopo aver raggiunto 46 dyn/cm con Corona, il semplice aumento della potenza applicata non migliorerà ulteriormente la tensione superficiale. Tuttavia, con l’innesto standard al plasma, si possono ottenere 56 dyn/cm sul materiale BOPP, mentre utilizzando l’innesto avanzato, il trattamento al plasma può ottenere una tensione superficiale di 60 dyn/cm. È importante notare che, proprio come con Corona, nessuno dei due tipi di trattamento trae beneficio dall’ulteriore aumento della potenza. È opinione comune che il plasma sia semplicemente una Corona avanzata. Questo non è vero a causa delle variabili in gioco. Per molti materiali, è ancora possibile ottenere un’adesione superficiale significativa con Corona, e per questi materiali il passaggio al plasma apporterebbe scarsi benefici e aumenterebbe significativamente i costi.

Un grande vantaggio del plasma, che non necessita di essere trattato in linea, è la capacità di gestire una condizione nota come “invecchiamento”. Dopo il trattamento Corona, gli additivi presenti nel film plastico migrano nuovamente in superficie. Grazie alla struttura molecolare creata dal Corona sulla superficie, questo è piuttosto semplice. A seconda della quantità di additivi, questo effetto di invecchiamento può durare da ore a settimane. Il fatto è che si verifica sempre un decadimento di dyne (invecchiamento) finché un substrato non raggiunge il suo livello “nativo”, che per il BOPP è di 32 dine/cm.

l BOPP trattato con Corona decade fino al suo valore “nativo” di 32 dyn/cm in poche settimane. Con l’innesto standard al plasma, il tasso è simile, ma da un livello iniziale più elevato a un livello finale più elevato, circa 46 dyn/cm dopo sei mesi, dove si stabilizza. Con l’innesto avanzato al plasma, non si verifica alcun invecchiamento.

I 60 dyn/cm raggiunti sul BOPP rimangono a quel livello anche dopo 18 mesi. Come nel caso del Corona, quando si utilizzano materiali diversi, è necessaria una potenza per area quadrata diversa, nota anche come Fattore Materiale, misurato in Watt·min/m², per raggiungere il livello di dyne desiderato. Questo fattore varia per ciascun materiale e persino lo stesso materiale di fornitori diversi può comportare requisiti di Fattore Materiale diversi, a seconda della chimica esatta utilizzata dal produttore per realizzare il prodotto.

Un’esclusiva del Plasma è la possibilità di modificare il ‘Fattore Materiale’ e l’atmosfera, per creare livelli di dyne elevati e duraturi. Modificando la miscela di gas, prevalentemente a base di azoto, è possibile regolare la quantità dei diversi gruppi molecolari. La miscela di gas esatta può essere facilmente creata nel laboratorio Vetaphone e tutti i gas necessari sono disponibili presso qualsiasi fornitore. Il costo di esercizio aggiuntivo tipico, rispetto al Corona, è compreso tra 0,30 e 0,50 ¢/m². Il consumo di gas di un sistema Vetaphone Plasma è inferiore alla metà rispetto a qualsiasi altro sistema attualmente sul mercato e, non solo il sistema consuma meno gas, ma il gas è anche esente da royalty, il che significa che può essere acquistato da qualsiasi fornitore il cliente scelga.

La tecnologia al plasma non è un fenomeno nuovo, e utilizzata nei laboratori fin dagli anni ’90. Ora è stata trasferita alle macchine da stampa. In passato, il limite principale era l’impossibilità di controllare accuratamente l’atmosfera. Una soluzione era quella di aumentare il consumo di gas, soluzione che per macchine di piccole dimensioni, basse velocità e brevi tirature si è rivelata parzialmente efficace. Ma il problema di questo metodo era che non garantiva alcun ritorno sull’investimento, a cui si aggiungeva il fatto che le apparecchiature venivano vendute con contratto, in base al quale l’utente doveva acquistare il gas dal fornitore della macchina, spesso non al prezzo di mercato.

Ciò non ha dato alcun incentivo ai produttori di tecnologie per rendere i sistemi più efficienti in termini di consumo di gas. L’altro problema principale era lo scarso controllo dell’atmosfera, per cui anche con un elevato consumo di gas il trattamento risultava disomogeneo, ed è la ragione per cui questo tipo di apparecchiature non ha mai avuto successo in un ambiente di produzione commerciale.

L’attuale tecnologia Vetaphone Plasma offre una soluzione a questi problemi: consumo di gas significativamente inferiore, atmosfera è controllata durante l’intero processo produttivo, monitorando i fattori influenti e regolando di conseguenza il flusso e la miscela di gas.