لتحسين قوة الترابط بين طلاء البولي إيثيلين (PE) والورق الأساسي في لفة ورقة كوب مغلفة PE ، المفتاح هو تحسين خصائص السطح لمادة PE من خلال تكنولوجيا المعالجة السطحية المناسبة. نظرًا لأن البولي إيثيلين نفسه عبارة عن مادة خاملة كيميائيًا غير قطبية ذات طاقة سطحية منخفضة ، فإن التصاق لورق قاعدة السليلوز ضعيف ، لذلك يجب تعديل سطحه بالوسائل الفيزيائية أو الكيميائية لتعزيز قوة الترابط بين الاثنين.

1. علاج كورونا
علاج كورونا هو طريقة معالجة السطح الأكثر شيوعا. إنه يولد تصريف الالتفاف في الهواء من خلال الكهرباء عالية التردد والكهرباء عالية الجهد ، وجزيئات الأكسجين المؤينة في الهواء وتوليد مواد نشطة مثل الأوزون والجذور الحرة. هذه الجسيمات عالية الطاقة تقصف سطح PE ، مما يؤدي إلى تفاعل الأكسدة ، مما يولد مجموعات وظيفية قطبية مثل الهيدروكسيل (-OH) والكربوكسيل (-COOH) على سطحه ، وبالتالي تحسين طاقتها السطحية بشكل كبير وقابليتها للتبل. طريقة العلاج هذه بسيطة للعمل ومنخفضة التكلفة ، وهي مناسبة لمعظم خطوط إنتاج الكأس الورقية ، ولكن تأثيرها له توقيت معين وقد يضعف تدريجياً بمرور الوقت.

2. علاج البلازما
يعد علاج البلازما طريقة تعديل سطح أكثر تطوراً وفعالية. تستخدم هذه التقنية غاز الضغط المنخفض أو الغاز الطبيعي (مثل الأكسجين أو النيتروجين أو الأرجون) لتشكيل البلازما تحت عمل مجال كهربائي. تقصف الجزيئات المشحونة عالية السرعة والجذور الحرة سطح PE ، مما يسبب الأكسدة ، والحفر ، والربط المتقاطع والتفاعلات الكيميائية الأخرى. لا يمكنها فقط إدخال عدد كبير من المجموعات القطبية على السطح ، ولكن أيضًا يغير بنية المجهرية وزيادة خشونة السطح. بالمقارنة مع علاج كورونا ، فإن تأثير علاج البلازما أكثر موحدة واستقرار ، وهو مناسب لسيناريوهات التطبيق مع متطلبات عالية لجودة المنتج ، ولكن استثمار المعدات كبير والتحكم في المعلمة العملية أكثر تعقيدًا.

3. علاج اللهب
تهدف علاج اللهب إلى فضح سطح PE لفترة وجيزة إلى لهب مؤكسد درجة الحرارة العالية ، بحيث يخضع سطحه لتفاعل أكسدة سريع لتوليد مجموعات وظيفية تحتوي على الأكسجين. تحتوي هذه الطريقة على سرعة معالجة سريعة وهي مناسبة لخطوط الإنتاج المستمرة ، ولكن في التطبيقات الفعلية ، يجب التحكم في درجة حرارة اللهب ووقت المعالجة بدقة ، وإلا فمن السهل التسبب في أكسدة مفرطة أو تلف حراري ، مما يؤثر على خصائص المواد.

4. تعديل السطح الكيميائي
يشمل المعالجة الكيميائية بشكل أساسي غسل الحمض وغسل القلوية وأكسدة الأوزون وبلايمر الكسب غير المشروع. على سبيل المثال ، يتم تآكل سطح PE بواسطة مزيج من حمض الكبريتيك المركز وثاني كرومات البوتاسيوم ، أو يتم إدخال مجموعات محبة للماء على سطحه بواسطة أكسدة الأوزون ؛ يمكن أيضًا استخدام المونومرات مثل أنهيدريد ماليك لتعديل الكسب غير المشروع لتحسين توافق وقدرة الترابط لـ PE مع مواد أخرى. يمكن أن يحقق هذا النوع من الطريقة عادةً تأثير تعديل السطح أكثر دائمًا ، ولكن هناك مشاكل مثل صعوبة في معالجة سائل النفايات الكيميائية والضغط البيئي العالي وارتفاع التكلفة. يتم استخدامه بشكل عام للمنتجات ذات متطلبات الأداء الخاصة.

من أجل التحقق مما إذا كان المعالجة السطحية تعمل بشكل فعال على تحسين قوة الالتصاق بين طلاء PE والورق الأساسي ، يمكن استخدام الطرق التالية للاختبار:
اختبار قوة التقشير: قياس القوة المطلوبة لتقشير طبقة PE من الورق الأساسي هو الطريقة الأكثر مباشرة لتقييم قوة الترابط البيني.
اختبار زاوية التلامس: من خلال قياس التغير في زاوية التلامس لقطرة ماء على سطح PE ، يمكن الحكم على تحسين قابلية التبلل السطحي.
تحليل XPS (التحليل الطيفي للأشعة السينية الضوئية): يستخدم للكشف عن تكوين عنصر السطح وتأكيد ما إذا تم إنشاء مجموعات وظيفية قطبية جديدة.
تحليل FTIR (فورييه تحويل التحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء): تحليل التغيرات في التركيب الكيميائي السطحي وتحديد وجود مجموعات وظيفية محددة.
ملاحظة SEM (مجهر الإلكترون): تحقق من التغيرات المورفولوجية للسطح بعد العلاج ، مثل زيادة الخشونة وتشكيل بنية microporous.

من خلال اختيار تقنية المعالجة السطحية وتحسينها بشكل عقلاني ، يمكن تحسين قوة الترابط بين طلاء PE والورق الأساسي في لفة الورق الأساسية للكأس الورقية PE.