Untuk meningkatkan kekuatan ikatan antara lapisan polietilen (PE) dan kertas dasar Gulungan kertas cangkir dilapisi , kuncinya adalah meningkatkan sifat permukaan bahan PE melalui teknologi perawatan permukaan yang tepat. Karena polietilen itu sendiri adalah bahan non-polar, kimia inert dengan energi permukaan rendah, adhesi pada kertas dasar selulosa buruk, sehingga permukaannya harus dimodifikasi dengan cara fisik atau kimia untuk meningkatkan kekuatan ikatan antara keduanya.
1. Perawatan Corona
Perawatan Corona adalah metode perawatan permukaan yang paling umum. Ini menghasilkan pelepasan korona di udara melalui listrik frekuensi tinggi dan tegangan tinggi, mengionisasi molekul oksigen di udara dan menghasilkan zat aktif seperti ozon dan radikal bebas. Partikel-partikel berenergi tinggi ini membombardir permukaan PE, memicu reaksi oksidasi, menghasilkan gugus fungsi polar seperti hidroksil (–OH) dan karboksil (–COOH) di permukaannya, sehingga secara signifikan meningkatkan energi dan keterbasahan permukaannya. Metode perawatan ini mudah dioperasikan dan biaya rendah, dan cocok untuk sebagian besar jalur produksi cangkir kertas, tetapi efeknya memiliki ketepatan waktu tertentu dan secara bertahap dapat melemah dari waktu ke waktu.
2. Perawatan plasma
Perawatan plasma adalah metode modifikasi permukaan yang lebih canggih dan efisien. Teknologi ini menggunakan gas tekanan rendah atau tekanan normal (seperti oksigen, nitrogen atau argon) untuk membentuk plasma di bawah aksi medan listrik. Partikel bermuatan berkecepatan tinggi dan radikal bebas membombardir permukaan PE, menyebabkan oksidasi, etsa, ikatan silang dan reaksi kimia lainnya. Ia tidak hanya dapat memperkenalkan sejumlah besar kelompok kutub di permukaan, tetapi juga mengubah struktur mikro dan meningkatkan kekasaran permukaan. Dibandingkan dengan pengobatan Corona, efek pengobatan plasma lebih seragam dan stabil, yang cocok untuk skenario aplikasi dengan persyaratan tinggi untuk kualitas produk, tetapi investasi peralatannya besar dan kontrol parameter proses juga lebih rumit.
3. Perawatan api
Perawatan nyala adalah untuk mengekspos permukaan PE secara singkat ke nyala pengoksidasi suhu tinggi, sehingga permukaannya mengalami reaksi oksidasi cepat untuk menghasilkan gugus fungsional yang mengandung oksigen. Metode ini memiliki kecepatan pemrosesan yang cepat dan cocok untuk jalur produksi kontinu, tetapi dalam aplikasi yang sebenarnya, suhu api dan waktu pemrosesan harus dikontrol secara tepat, jika tidak mudah untuk menyebabkan oksidasi berlebihan atau kerusakan termal, mempengaruhi sifat material.
4. Modifikasi Permukaan Kimia
Perlakuan kimia terutama mencakup pencucian asam, pencucian alkali, oksidasi ozon dan kopolimerisasi cangkok. Sebagai contoh, permukaan PE dikorosi oleh campuran asam sulfat pekat dan kalium dikromat, atau gugus hidrofilik diperkenalkan pada permukaannya dengan oksidasi ozon; Monomer seperti maleic anhydride juga dapat digunakan untuk modifikasi cangkok untuk meningkatkan kompatibilitas dan kemampuan ikatan PE dengan bahan lain. Jenis metode ini biasanya dapat mencapai efek modifikasi permukaan yang lebih tahan lama, tetapi ada masalah seperti kesulitan dalam pengolahan cairan limbah kimia, tekanan lingkungan yang tinggi dan biaya tinggi. Ini umumnya digunakan untuk produk dengan persyaratan kinerja khusus.
Untuk memverifikasi apakah perlakuan permukaan secara efektif meningkatkan kekuatan adhesi antara lapisan PE dan kertas dasar, metode berikut dapat digunakan untuk pengujian:
Tes Kekuatan Peel: Mengukur gaya yang diperlukan untuk mengupas lapisan PE dari kertas dasar adalah metode yang paling langsung untuk mengevaluasi gaya ikatan antarmuka.
Tes sudut kontak: Dengan mengukur perubahan sudut kontak tetesan air pada permukaan PE, peningkatan keterbasahan permukaannya dapat dinilai.
Analisis XPS (X-Ray Photoelectron Spectroscopy): Digunakan untuk mendeteksi komposisi elemen permukaan dan mengkonfirmasi apakah kelompok fungsional kutub baru dihasilkan.
FTIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy) Analisis: Menganalisis perubahan struktur kimia permukaan dan mengidentifikasi keberadaan kelompok fungsional spesifik.
Pengamatan SEM (pemindaian elektron mikroskop): Periksa perubahan morfologis permukaan setelah perawatan, seperti peningkatan kekasaran dan pembentukan struktur mikro.
Dengan memilih dan mengoptimalkan teknologi perawatan permukaan secara rasional, kekuatan ikatan antara pelapisan PE dan kertas dasar dalam gulungan kertas dasar cangkir kertas PE dapat ditingkatkan secara signifikan, sehingga meningkatkan kinerja keseluruhan dan daya saing pasar produk.
