Muovipinnoitteen ja tapettipaperin adheesiosta

Abstract

Tässä diplomityössä on tutkittu tapettipaperin ja muovin välistä adheesiota lähinnä paperin ominaisuuksien näkökulmasta. Tapettipapereita voidaan päällystää muovilla, jolloin niistä tulee pesunkestävämpiä ja muovipintaa voidaan koristella kuumarosottamalla. Yleensä päällystykseen käytetään PVC plastisolia, joka sisältää erilaisia pehmittimiä. Adheesio on monimutkainen ilmiö ja siitä on olemassa useita erilaisia teorioita mm. mekaaninen ankkuroituminen ja termodynaaminen adsorptio. Adheesioon vaikuttavia tekijöitä ovat kontaktikulma ja pintaenergia, joka jakautuu dispersiivisiin ja polaarisiin komponentteihin. Kiinnittymiselle välttämätöntä on läheinen kontakti ja suuri pinta-ala. Paras kiinnittyminen syntyy, kun aineiden polaariset komponentit ovat samansuuruisia ja happo-emäs vakiot ovat vastakkaiset. Adheesiota mitattiin sitä varten kehitetyllä irrotuslukulaitteistolla ja visuaalisesti arvioimalla kuiturepeämän määrää. Tutkimuksissa keskityttiin tarkastelemaan paperiteknisten ominaisuuksien vaikutusta adheesioon. Paperiteknisten mittausten lisäksi tehtiin pintahuokoisuudelle ja pintaenergialle mittauksia. Liitosta tarkasteltiin mikroskooppikuvin ja spektroskooppisin menetelmin. Lisäksi arvioitiin pintaliiman, kemikaali- ja koronakäsittelyn vaikutusta adheesioon. Plastisoleja tutkittiin DSC:llä ja viskositeettimittauksilla. Papereista mitatuista ominaisuuksista voimakkaimmin adheesioon vaikuttavat paperipinnan huokoisuus, erityisesti absorptiokerroin, ja pienimuotoiset karheusvaihtelut. Mekaaninen kiinnittyminen paperiin on välttämätöntä muovin kiinnipysymisessä. Adheesiota voidaan parantaa heikentämällä paperin lujuutta, esimerkiksi jättämällä massatärkkelys pois ja lisäämällä täyteainemäärää. Kemiallisesta sitoutumisesta ei saatu näyttöä kuiturepeämättömillä näytteillä. Pintaliiman vaikutuksesta kuiturepeämää ei muodostunut, mutta adheesiolujuudet kasvoivat. Kemiallista sitoutumista voi syntyä plastisolin ja pintaliimatun paperin välille. Koronakäsittelyllä ei ollut merkittävää vaikutusta adheesio-ominaisuuksiin. Kytkentäaineet eivät parantaneet adheesiota, mikäli niitä siveltiin paperin pintaan pintaliiman kanssa tai vesiliuoksena. Kun kemikaaleja lisättiin plastisoliin, adheesio parani. Kuumempi fuusioimisuuni paransi hieman adheesiota. Kosteudella ei ollut merkitystä adheesio-ominaisuuksiin. Plastisolilla on paperiteknisten ominaisuuksien lisäksi suuri merkitys adheesioon. Jotkut plastisolit tarttuvat paperiin lujemmin ja aiheuttavat kuiturepeämää, kuten esimerkiksi pieni viskositeetti johtaa parempaan tarttuvuuteen. Työn painopiste ei ollut tutkia plastisolien vaikutusta adheesioon. /Kir10

The aim of this thesis was to study the adhesion between the PVC plastisol and wallpaper base. Plasticized PVC is applied on paper to make the wallpaper more resistant e.g. to water. Adhesion is a complicated phenomenon and the most important theories are mechanical interlocking and thermodynamical adsorption. A close contact, the same polarity and different acid-base factors of components are important in achieving the best possible adhesion.Adhesion was evaluated by visual examination of fibre tear and by measuring the peeling strength with the Special equipment developed by M-real Cresta. The main point was to study the properties of paper that influence adhesion the most. Paper technical properties were measured and the surface structure was studied carefully. The surface energies were measured. The adhesive bond was studied using a microscope and the FTIR. In addition the effect of surface size, corona treatment, heat treatment, moisture and some coupling agents on adhesion was studied. Viscosity measurements and DSC Studies were made on two different plastisols.The surface structure of paper, mainly the surface porosity and microscopic roughness, influence adhesion the most. Mechanical interlocking is important to make a durable bond between plastic and paper. With basic paper samples there were no chemical modifications on the surface, when there were no fiber tear. Adhesion improved, when there were no internal sizing with starch and the amount of fillers was big. Surface sized paper had bigger peel values, but there was no fiber tear. Chemical modifications can exist between the plastisol and surface sized paper. Corona treatment did not markedly affect adhesion. Coupling agents made adhesion better only when added into plastisol. The higher fusion temperature improved adhesion slightly. Moisture did not have any effect on adhesion. Plastisols had effect on adhesion. Some plastisols seem to make better bonds and cause more fibre tear than others. The heterogeneity of paper and plastisols caused difficulties to interpret the results.