Вплив попередньої обробки поверхні картонного полотна на показники змочуваності при нанесенні бар’єрного полімерного покриття
DOI:
https://doi.org/10.20535/2077-7264.1(87).2025.322199Ключові слова:
картон, фізико-хімічна обробка, коагулянт, крайовий кут змочування, гідрофільність, поліетилен, гомогенність покриттяАнотація
Стаття присвячена аналізу особливостей впливу попередньої фізико-хімічної поверхневої обробки картону альтернативною хімічною речовиною — коагулянтом поліалюмінійхлоридом AluPAC на показники крайового кута змочування, що впливають на якість подальшого нанесення бар’єрного полімерного покриття при виготовленні одноразового посуду. Особливістю експериментальних досліджень було застосування водного розчину хімічної коагулянтної речовини AluPAC, яка зазвичай використовується для очищення стічних вод і досі не застосовувалась для обробки картонного полотна задля збільшення показників його якості. В експериментах використовувалось стандартне картонне полотно з вмістом макулатурної маси та відбіленої целюлози, що зазвичай застосовується для виготовлення одноразового посуду. Порівняльний аналіз здійснювався з використанням зразків картону чотирьох видів: без нанесення поліетиленового покриття і без попередньої обробки коагулянтом; зразки, що були вкриті шаром поліетилену без попередньої обробки коагулянтом; зразки, що були попередньо оброблені коагулянтом без нанесення поліетиленового покриття та зразки, що були вкриті шаром поліетилену та попередньо оброблені коагулянтом AluPAC. Для визначення впливу поверхневої обробки досліджувались величини крайового кута змочування зразків за час від 0,5 до 60 секунд. Визначення крайового кута змочування виконувалось за методом Ребіндера із застосуванням сучасного приладу DSA25, Krüss (Німеччина), оснащеного камерою з високою роздільною здатністю. Показано, що застосування коагулянтної речовини AluPAC у процесі обробки картонного полотна є ефективним з погляду суттєвого зменшення крайового кута змочування та збільшення гідрофільності вихідної картонної сировини. Дослідження показали, що попередня фізико-хімічна обробка поверхні картону альтернативною хімічною речовиною сприяла зменшенню крайового кута змочування у ≈1,1˗1,15 рази порівняно з необробленим картоном, що проілюструвало позитивний вплив поліалюмінійхлориду AluPAC на всотуваність оброблюваного картону у процесі подальшого накладання поліетиленового покриття. Аналіз мікроструктури бар’єрного поліетиленового покриття, нанесеного на поверхню обробленого коагулянтом картону, продемонстрував отримання суцільного, гомогенного шару ламінату на поверхні картону, що свідчить про кращу всотуваність та інтенсифікацію дифузії поліетилену у поверхневі шари картону. Це, у свою чергу, сприяє збільшенню адгезії ламінату з картонною основою одноразового посуду. Наукові результати проведених досліджень дозволили рекомендувати їх для практичного застосування на виробництві у технологічному процесі виготовлення одноразового посуду на етапі попередньої обробки картонного полотна коагулянтом поліалюмінійхлоридом AluPAC, як ефективною альтернативною речовиною, що сприяє підвищенню якості одноразових картонних виробів.
Посилання
Taboada-Rodríguez, A., García-García, I., Roda, R. C., López-Gómez, A., & Marín, F. (2013). Hydrophobic properties of cardboard coated with polylactic acid and ethylene scavengers. Journal of Coatings Technology and Research, Vol. 10(5), 749–755. DOI: 10.1007/s11998-013-9493-3. Retrieved from https://www.researchgate.net/publication/257764880_Hydrophobic_properties_of_cardboard_coated_with_polylactic_acid_and_ethylene_scavenger [in English].
Osyka, V. A., & Koptiukh, L. A. (2018). Paperovi pakuvalni materialy [Paper packaging materials]. Kyiv: KNTEU, 464 p. DOI: 10.31617/m.knute.2018-302. Retrieved from https://knute.edu.ua/file/MjIxNw==/28c0e35a75df51d521f6cfbb34204885.pdf [in Ukrainian].
Lavoine, N., Desloges, I., Khelifi, B., & Bras, Ju. (2014). Impact of different coating processes of microfibrillated cellulose on the mechanical and barrier properties of paper. J Mater Sci, 49, 2879–2893. https://doi.org/10.1007/s10853-013-7995-0 [in English].
Aguilar-Rivera, N. (2021). The Effect of a Sustainable Technology of Delignification and Tcf Bleaching on Physical Properties of Recovered Cardboard. Research Square Platform LLC, 1˗19. https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-519107/v1 [in English].
Aydemir, C., Altay, B. N., & Akyol, M. (April 2021). Surface analysis of polymer films for wettability and ink adhesion. Color research and application. Wiley online Library. First published: 16 October 2020. Vol. 46, Issue 2, 489–499. https://doi.org/10.1002/col.22579. Retrieved from https://www.researchgate.net/publication/349104732_Surface_analysis_of_polymer_films_for_wettability_and_ink_adhesion [in English].
Chepurna, K. O., & Oliyanenko, O. S. (2016). Doslidzhennia adhezii polipropilenovykh plivok do poverkhni vidbytkiv elektrohrafichnoho druku v protsesi laminuvannia [Study of polypropylene films’ adhesion to the surface of electrographic prints in the process of lamination]. Tekhnolohiia i tekhnika drukarstva (Technology and Technique of Typography), 4(54), 39–48. https://doi.org/10.20535/2077-7264.4(54).2016.86446 [in Ukrainian].
Mascarenhas, A. R. P., Scatolino, M. V., Dias, M. C., Martins, M. A., De Melo, R. R., Mendonça, M. C., & Tonoli, G. H. D. (15 November 2022). Association of cellulose micro/nanofibrils and silicates for cardboard coating: Technological aspects for packaging. Elsevier, Industrial Crops and Products, Volume 188, Part A, 115667. Retrieved from https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0926669022011505 [in English].
Buchkar, E., Roik, T., & Khokhlova, R. (June 2, 2023, Lisbon, Portugal). Adhesion Features of Polymer Films to Cardboard. Proc. V International Scientific and Theoretical Conference ‘The Current State of Development of World Science: Characteristics and Features’, 65˗67. https://doi.org/10.36074/scientia-02.06.2023. Retrieved from https://previous.scientia.report/index.php/archive/issue/view/02.06.2023?utm_source=eSputnik-promo&utm_medium=email&utm_campaign=SCIENTIA_Konferenc%D1%96ja_%7C_Status_:_opubl%D1%96kovano&utm_content=1121625536 [in English].
Beketov, G. V., & Shynkarenko, O. V. (2022). Surface wetting and contact angle: basics and characterisation. Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni, Vol. 13, 1, 3–35. Retrieved from https://www.researchgate.net/publication/359594584_Surface_wetting_and_contact_angle_basics_and_characterisation [in English].
Semenets, A., & Seredenko, A. (2019, KNUTD, Kyiv, Ukraine). Osoblyvosti tekhnolohii vyhotovlennia laminovanoi pakuvalnoi produktsii [Features of the technology of manufacturing laminated packaging products]. Proc. of the conference ‘Resursozberezhennia ta okhorona navkolyshnoho seredovyshcha. Tekhnolohiia polimeriv ta kompozytsiinykh materialiv’ (‘Resource saving and environmental protection. Technology of polymers and composite materials’), Vol. 2, 469–471. Retrieved from https://er.knutd.edu.ua/bitstream/123456789/14002/1/NRMSE2019_V2_P469-470.pdf [in Ukrainian].
Havva, O. M. (2014). Pakuvalne mashynobuduvannia v Ukraini [Packaging mechanical engineering in Ukraine]. Upakovka (Packaging), 3, 61–63. Retrieved from http://nbuv.gov.ua/UJRN/Upakovka_2014_3_18 [in Ukrainian].
Likholai, S. V., & Khokhlova, R. A. (25–26 November, 2015, Ternopil, Ukraine). Suchasni tendentsii tekhnolohii lakuvannia kartonnoho pakovannia vodno-dyspersiinym lakom [Modern trends in the technology of lacquering cardboard packaging with water-dispersion lacquer]. Proc. of the Materialy IV Mizhnarodnoi naukovo-tekhnichnoi konferentsii molodykh uchenykh ta studentiv. Aktualni zadachi suchasnykh tekhnolohii (IV International Scientific and Technical Conference of Young Scientists and Students. Actual problems of modern technologies), Vol. 1, 22–23. Retrieved from https://elartu.tntu.edu.ua/bitstream/123456789/10875/2/ConfATMT_2015v1_Lykholai_S_V-Current_state_of_coating_22-23.pdf [in Ukrainian].
Sokolov, O. D. (2010). Suchasni materialy dlia upakovky kharchovykh produktiv: vlastyvosti i ekolohiia [Modern materials for food packaging: properties and ecology]. Naukovi pratsi Odeskoi natsionalnoi akademii kharchovykh tekhnolohii (Scientific works of the Odesa National Academy of Food Technologies), 2(38), 405–410. Retrieved from http://nbuv.gov.ua/UJRN/Np_2010_38%282%29__92 [in Ukrainian].
Zakharevych, V. B., Havva, O. M., & Yukhno, M. I. (2012). Pakuvalni materialy dlia khlibobulochnykh vyrobiv [Packaging materials for bakery products]. Kharchova nauka i tekhnolohiia (Food Science and Technology), 1, 104–106. Retrieved from https://dspace.nuft.edu.ua/handle/123456789/4072 [in Ukrainian].
Bondarchuk, O., Spasenova, L., & Mokienko, A. (December 7, 2023 Кyiv, Ukraine). Analiz suchasnykh pohliadiv na pobichni produkty ochyshchennia vody dioksydom khloru [Analysis of modern views on by-products of water treatment with chlorine dioxide] Handbook of the XXIII International Science Conference ‘Ecology. Human. Society’. https://doi.org/10.20535/EHS2710-3315.2023.290976 [in Ukrainian].
(2017). Guidelines for drinking-water quality: fourth edition incorporating the first addendum. Geneva: World Health Organization, 631 р. Retrieved from. https://apps.who.int/iris/bitstream/handle/10665/254637/9789241549950-eng.pdf [in English].
Trus, I. M., Halysh, V. V., Skyba, M. I., Radovenchyk, Y. V., & Homelia, M. D. (2024). Novi vysokoefektyvni metody ochyshchennia vody vid rozchynnykh ta nerozchynnykh poliutantiv [New highly efficient methods of purification water from soluble and insoluble pollutants]. Kyiv: Condor Publishing House, 272 p. Retrieved from https://condor-books.com.ua/monohrafiya-pryrodnycha-literatura/novi-vysokoefektyvni-metody-ochyshchennya-vody-vid-rozchynnykh [in Ukrainian].
Abrar, A., Raymond, S., Thomas, W., & Waghmare, P. R. (2022). The effect of dynamic wetting pressure on contact angle measurements. Journal of Colloid and Interface Science, Vol. 608, 1, 1086–1093. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2021.10.003./https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0021979721016696 [in English].
Osowski, P., & Piatkowski, T. (3 March 2017). Analysis of corrugated cardboard influence on the protective properties of complex packaging system. AIP Conf. Proc., 1822 (1): 020011. https://doi.org/10.1063/1.4977685 [in English].
Khadzhinova, S. E., Zolotukhina, K. I., Kushlyk, B. R., & Kushlyk-Divulska, O. I. (2018). Vyiavlennia zalezhnostei eksperymentalnykh doslidzhen kraiovoho kuta zmochuvannia [Detection of the experimental studies dependencies of the edge wetting angle]. Tekhnolohiia i tekhnika drukarstva (Technology and Technique of Typography), 4(62), 27–38. https://doi.org/10.20535/2077-7264.4(62).2018.167228 [in Ukrainian].
Adibi, A., Valdesueiro, D., Mok, J., Behabtu, N., Lenges, C., Simon, L., & Mekonnen, T. H. (15 April 2022). Sustainable barrier paper coating based on alpha-1,3 glucan and natural rubber latex. Elsevier, Carbohydrate Polymers, Vol. 282, 119121. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2022.119121 [in English].
Sobotková, A., Šimek, M., Petr, P., Fictum, L., & Szökeová, S. (2021). Mechanical and physical properties of boards made from recycled paper. BioResources, 16(2):3952-3963. DOI: 10.15376/biores.16.2.3952-3963 [in English].
Hurhal, N. S., Repeta, V. B., Novosad, I. V., Marshalok, I. Y., & Shybanov, V. V. (2012). Vzaiemozv’iazok mizh pokaznykom odnostoronnoho zmochuvannia i poverkhnevoiu enerhiieiu etyketkovykh paperiv [Interrelation between the one-sided wetting index and the surface energy of label papers]. Naukovi zapysky [Ukrainskoi akademii drukarstva] (Scientific Notes [of the Ukrainian Academy of Printing]), 2, 163–167. Retrieved from http://nbuv.gov.ua/UJRN/Nz_2012_2_27 [in Ukrainian].
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 Тетяна Анатоліївна Роїк, Євгенія Сергіївна Бичкар
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Наше видання використовує положення про авторські права Creative Commons CC BY для журналів відкритого доступу.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов’язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
