Adheesio muovikalvojen ja kuitupintojen välillä

Abstract

Tässä diplomityössä tutkittiin kuitumateriaalien ja muovikalvojen välistä adheesiota. Tarkoituksena oli selvittää, mitkä asiat vaikuttavat adheesioon ja miten adheesiota voidaan parantaa. Pintakäsittelynä työssä tutkittiin koronakäsittelyn vaikutusta adheesioon. Tutkittavien materiaalien sovelluskohde oli vuokamallinen elintarvikepakkaus, jossa kuitumateriaali muodostaa jäykän rungon. Vuoan päälle on lämpömuovattu kalvo, joka on tarkoitus poistaa pakkauksen käytön jälkeen. Pakkaus on suunniteltu niin, että se vähentää muovijätteen määrää, ja sen osat ovat tarkoitettu erikseen kierrätettäviksi. Materiaalien välinen adheesio ei saa olla liian suuri, jotta kalvo voidaan irrottaa vuoasta.

Työssä perehdyttiin adheesioon, tutkittavien materiaalien ominaisuuksiin ja koronakäsittelyyn, jotka muodostavat työn teoriaosuuden. Tutkimusosuus muodostui laboratoriomittauksista ja niiden perusteella tehdyistä koeajoista tuotannossa. Myös koeajojen ulkopuolella valmistettuja pakkauksia tutkittiin työssä. Saumanäytteet valmistettiin kuumapalasaumaajalla, jolla voitiin saavuttaa vuoan sauma-aluetta muistuttava saumaustilanne. Näytteitä tutkittiin kuiturepeytymän, saumalujuuden, pintaenergian ja poikkileikkeiden avulla. Materiaaleista aaltopahvit ja ionomeerikalvo ovat käytössä tuotannossa. Työssä tutkittiin niiden välisen adheesion parantamista koronakäsittelyllä, ja sen mahdollisuutta lyhentää saumausaikaa. PET-kalvo ja pakkauskartonki muodostivat uudet tutkimusmateriaalit, joiden soveltuvuutta pakkauksen valmistamiseen selvitettiin. Niille määritettiin saumausparametrit, joilla adheesio saatiin riittävälle tasolle.

Tuloksena työssä havaittiin, että nykyisten materiaalien saumausaikaa voidaan lyhentää laboratoriossa kalvon koronakäsittelyllä. Tutkimus osoitti myös ionomeerikalvon adheesion heikkenevän lämpötilan noustessa riittävästi. PET-kalvon adheesio parantui saumauslämpötilan noustessa, mutta koronakäsittelyllä heikennettiin sen adheesiota aaltopahviin. Pakkauskartongin osalta tulos oli päinvastainen, sillä adheesio parantui koronakäsittelyn myötä PET-kalvon ja pakkauskartongin välillä. Pakkauskartongilla havaittiin kuitenkin tutkimuksen molempien kalvojen kanssa heikko adheesio, joka ei parantunut merkittävästi kalvon koronakäsittelyssä. Koeajoissa testatuista uusista materiaaleista koronakäsitelty pakkauskartonki muodosti hyvän adheesion ionomeerikalvoon. PET-kalvo vaikutti koeajojen perusteella epäsopivalta, sillä kalvon havaittiin puhkeavan ja muovautuvan heikosti. Työssä osoitettiin myös, että tutkitulla koronointilaitteistolla voidaan nostaa tutkittujen materiaalien polaarisuutta. Sen vaikutus adheesioon ei ollut havaintojen mukaan yksiselitteinen, sillä adheesio parani sekä polaarisuuseron ollessa pieni että suuri.