CZ306256B6 - Zařízení a způsob pro povrchovou aktivaci vrstev celulózových vláken, materiálů na bázi papíru a kartónových desek - Google Patents
Zařízení a způsob pro povrchovou aktivaci vrstev celulózových vláken, materiálů na bázi papíru a kartónových desek Download PDFInfo
- Publication number
- CZ306256B6 CZ306256B6 CZ2005-720A CZ2005720A CZ306256B6 CZ 306256 B6 CZ306256 B6 CZ 306256B6 CZ 2005720 A CZ2005720 A CZ 2005720A CZ 306256 B6 CZ306256 B6 CZ 306256B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- paper
- plasma
- fibers
- layer
- electrode system
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 94
- 230000004913 activation Effects 0.000 title claims abstract description 39
- 229920003043 Cellulose fiber Polymers 0.000 title claims abstract description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 23
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000000123 paper Substances 0.000 claims description 147
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 28
- 239000011111 cardboard Substances 0.000 claims description 12
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 7
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 claims description 4
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 abstract description 8
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 abstract description 7
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 abstract description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 abstract description 2
- 238000001994 activation Methods 0.000 description 35
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 19
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- -1 latexes Substances 0.000 description 11
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 10
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 9
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 description 9
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 9
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 8
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 8
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229920001661 Chitosan Polymers 0.000 description 7
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 7
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 7
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 7
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 6
- 238000000678 plasma activation Methods 0.000 description 6
- 108010010803 Gelatin Proteins 0.000 description 5
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 5
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 5
- 229920000159 gelatin Polymers 0.000 description 5
- 239000008273 gelatin Substances 0.000 description 5
- 235000019322 gelatine Nutrition 0.000 description 5
- 235000011852 gelatine desserts Nutrition 0.000 description 5
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 5
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 4
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 4
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-M Lactate Chemical compound CC(O)C([O-])=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- 125000003172 aldehyde group Chemical group 0.000 description 3
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 3
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 3
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 3
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 3
- 238000007765 extrusion coating Methods 0.000 description 3
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 3
- 238000007645 offset printing Methods 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 3
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 2
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 238000003491 array Methods 0.000 description 2
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000005660 hydrophilic surface Effects 0.000 description 2
- 238000011081 inoculation Methods 0.000 description 2
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 2
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 2
- 239000005022 packaging material Substances 0.000 description 2
- 239000011087 paperboard Substances 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 238000004347 surface barrier Methods 0.000 description 2
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 2
- YTLYLLTVENPWFT-UPHRSURJSA-N (Z)-3-aminoacrylic acid Chemical compound N\C=C/C(O)=O YTLYLLTVENPWFT-UPHRSURJSA-N 0.000 description 1
- KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 2-methoxy-6-methylphenol Chemical compound [CH]OC1=CC=CC([CH])=C1O KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical group [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical group O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AVXURJPOCDRRFD-UHFFFAOYSA-N Hydroxylamine Chemical compound ON AVXURJPOCDRRFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003853 Pinholing Methods 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001252 acrylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000007774 anilox coating Methods 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000003851 corona treatment Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 1
- 238000010892 electric spark Methods 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 125000005313 fatty acid group Chemical group 0.000 description 1
- 210000003746 feather Anatomy 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 230000002439 hemostatic effect Effects 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 1
- 229920001600 hydrophobic polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000005661 hydrophobic surface Effects 0.000 description 1
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 239000012567 medical material Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000012811 non-conductive material Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 1
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 description 1
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 description 1
- 230000037452 priming Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000004513 sizing Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-L sulfite Chemical compound [O-]S([O-])=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910021653 sulphate ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010301 surface-oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 230000003685 thermal hair damage Effects 0.000 description 1
- 238000004448 titration Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Plasma Technology (AREA)
- Paper (AREA)
Abstract
Zařízení na povrchové aktivace vrstev celulózových vláken, materiálů na bázi papíru a kartónových desek spočívá v tom, že na materiál na bázi papíru se působí vrstvou nízkoteplotní elektrické plazmy generované pomocí povrchových elektrických výbojů vznikajících v rámci elektrodového systému zařízení skládajícího se z alespoň dvou soustav elektrod, které jsou oddělené dielektrickou bariérou, na které je připojeno periodické elektrické napětí s frekvencí 5 kHz až 1 MHz a o amplitudě 500 V až 100 kV, kde elektrody na které je připojené střídavé nebo pulzní elektrické napětí jsou uložené na té samé straně povrchu materiálu na bázi papíru, na které probíhá povrchová úprava plazmou, přičemž obsahuje pomocnou soustavu elektrod (7), uloženou uvnitř tělesa (4) z dielektrického materiálu, která je částí elektrodového systému (1) a která je na potenciálu odlišném od jiných soustav elektrod elektrodového systému (2) a (3).
Description
Zařízení a způsob pro povrchovou aktivaci vrstev celulózových vláken, materiálů na bázi papíru a kartónových desek
Oblast techniky
Vynález se týká zařízení na rychlou a bezpečnou aktivaci povrchu celulózových vláken, rychlou a bezpečnou aktivaci vnitřních i vnějších povrchů vrstev celulózových vláken, materiálů na bázi papíru a kartónových desek elektricky generovaným plazmou povrchových bariérových elektrických výbojů za tlaků blízkých atmosférickému a následné povrchové úpravy takto aktivovaných materiálů.
Dosavadní stav techniky
Povrchové vlastnosti papíru, pokrytého papíru, kartonů a jiných materiálů na bázi papíru jsou mimo jejich základní složky, kterou jsou celulózová vlákna, určovány různými aditivy, kterých se při výrobě papíru používá až 5000 druhů, a také i látkami nanášenými na jeho povrch. Nejběžnějšími aditivy jsou vnitřní apretační činidla jako živice, A1(OH)3, dimer alkylketen AKD, emulze styrénu, a další aditiva, která se přidávají do objemu papíroviny za účelem zlepšení odolnosti papíru proti pronikání vody, tedy hydrofobizace a vnitřní apretace. Hydrofobizace papíru je potřebná, protože vlákna, ze kterých se papír skládá, jsou navzájem vázána vodíkovými vazbami a proniknutí molekul vody do sítě vodíkových vazeb zvýší vzdálenost mezi vlákny a následně způsobuje nežádoucí geometrické změny papíru. Povrch papíru se též upravuje různými povrchovými apretačními činidly, jako jsou např. latexy, škrob, polyvinylalkohol a akryláty. Povrch papíru se za účelem získání odolnosti vůči ohni pokrývá např. amonnými solemi. Při výrobě obalových materiálů a fotografického papíru se základní papír pokrývá vrstvou polyetylénu, nebo polypropylénu laminací, nebo extruzí. Při výrobě obalových materiálů se papír pokrývá i vrstvou vosku.
Tyto a podobné úpravy a pokrytí mají často za následek povrch papíru nebo povrch papíru pokrytého vrstvou polymemího materiálu, který má sníženou hodnotu povrchové energie, povrch je špatně smáčitelný vodou a vodnými roztoky a vykazuje i špatnou adhezi k následně nanášeným povrchovým apretačním činidlům, tiskařským barvivům, polymemím vrstvám nanášeným extruzí a laminováním, lepidlům, i jiným materiálům. Hydrofobní povrch papíru upraveného vnitřními i vnějšími apretačními činidly, nebo pokrytý vrstvou hydrofobního polymeru, má nízkou hodnotu povrchové energie, špatné adhezní vlastnosti a je proto nevýhodný především při nanášení materiálů ve formě aerosolů a prášků, jak je popsáno v přihláškách US 2004/0 131 875 a US 2000/0 131 875, při offsetovém potisku, jak je popsané v přihlášce US 2003/0 073 363 při flexotisku, jak je popsáno v přihlášce US 2004/0 099 392, při laminovaní, nebo extruzním nanášení, při lepení a mnohých dalších povrchových úpravách.
Při povrchových úpravách například metodou OPTISPRAY firmy METSO popsanou v přihlášce US 2004/0 131 875 nebo podobnou metodou popsanou v přihlášce US 2004/0 202 794 a mnohých jiných druzích povrchových úprav papíru je žádoucí dosáhnout vhodným povrchovým opracováním na jedné nebo i na obou stranách papíru dobré smáčivosti a adheze povrchu papíru při nezměněných vlastnostech materiálu vevnitř papíru (objemových vlastnostech), jako je například odolnost vůči průsaku.
Jak je popsáno například v I. Sakata, M. Morita, H. Furuichi, Y. Kawaguchi: Journal of Applied Polymer Science Vol. 42, Issue 7, 2099 až 2104 je žádoucí dosáhnout vhodné adheze vrstvy mokré papíroviny, která zlepší mechanické vlastnosti výsledného produktu zhotoveného z takto povrchově upravené vrstvy vlhké papíroviny například laminováním.
Jak je popsáno například v US 6 878 857, při výrobě papíru suchým způsobem, nebo při použití papíru v hygienických potřebách je žádoucí dosáhnout opracováním vhodných adhezních vlast- 1 CZ 306256 B6 ností nebo stálé hydrofilnosti povrchu vláken i při vysoké vlhkosti opracováním vláken papíru, která se nachází na povrchu i vevnitř materiálu na bázi papíru.
V dalším textu, když to nebude blíže specifikováno, (pokud nebude uvedeno jinak) budeme pod pojmem materiál na bázi papíru rozumět běžný papír obsahující celulózové vlákna, běžný kartón, vlnitou lepenku, papír a kartón s povrchem pokrytým vrstvou polymerního materiálu, vrstvu vlhké papíroviny, a vrstvu celulózových vláken, nebo obsahující celulózová vlákna, z které se následně připraví papír nebo kartón, a to mokrou, nebo i suchou cestou.
Povrchovou aktivací účinkem plazmatu budeme v dalším textu rozumět zvýšení povrchové energie, zlepšení adhezních vlastností, hydrofilnosti a generaci volných radikálů na povrchu vláken materiálů na bázi papíru účinkem plazmy.
Je známa povrchová aktivace materiálů na bázi papíru neizotermickým plazmatem. Při generaci neizotermického plazmatu dochází účinkem silného elektrického pole k ionizaci molekul plynu, čímž vznikají elektrony a kladné ionty. Elektrony v silném elektrickém poli získají vysokou energii odpovídající teplotě řádově až 104 K a při jejich srážkách s molekulami plynu dochází k tvorbě chemicky aktivních částic a vzbuzených molekul. Ty při kontaktu s celulózovými vlákny, molekulami apretačního činidla, nebo polymemími vrstvami nacházejícími se na povrchu materiálu na bázi papíru, vyvolají roztrhnutí polymerního řetězce a vznik volných radikálů a polárních skupin na povrchu materiálu na bázi papíru, tedy „aktivaci“ původního povrchu. Když je na aktivaci povrchu jako pracovní plyn použit vzduch, nebo kyslík, dochází především k povrchové oxidaci celulózových vláken za vzniku aldehydových skupin. Při aktivaci v dusíkovém plazmatu dochází zejména k roztrhnutí polymerního řetězce celulózy, nebo jiných polymerních molekul na povrchu a v objemu materiálu na bázi papíru za vzniku volných radikálů. Při aktivaci v plazmatu generované v dusíku s malou příměsí O2, CO2, N2O, nebo SiH4 dochází na povrchu vláken materiálů na bázi papíru ke tvorbě vrstvy kysličníku křemičitého, která má za následek hydrofilnost povrchu a zvýšení absorpce vody.
Jestliže je povrch materiálu na bázi papíru pokrytý vrstvou hydrofobního materiálu s nízkou povrchovou energií, jako je například polyetylén, nebo polypropylén, vznikne aktivací takového povrchu plazmou hydrofilní povrch se zvýšenou povrchovou energií a případně i volnými radikály. Tímto způsobem, tedy plazmovou aktivací, lze dosáhnout unikátních povrchových vlastností i pro následné nanášení různých materiálů, očkování jinými druhy polymerů, potisk, laminaci a podobně. Vzhledem k ekonomické náročnosti potřebných vakuových zařízení se na opracování materiálů na bázi papíru málo využívá plazma generované za sníženého tlaku, viz. WO 2004/101 891, US 2003/0 030 000, R. Mahlberg, Η. E. M. Niemi, F. S. Denes, and R. M. Rowell, Langmuir 15, pp. 2985 až 92, 1999. Naproti tomu se hojně průmyslově využívá úprava papíru a materiálů na bázi papíru plazmatem generovaným za atmosférického tlaku, především korónové, podle například v J. R. Roth: Industrial Plasma Engineering, terminologicky přesněji objemovým bariérovým výbojem. Takový způsob povrchové aktivace materiálů na bázi papíru a odpovídající zařízení jsou popsány například v R. H. Cramm and D. V. Bibee, Tappi, 65 (8), pp. 75 až 8 (1982); JP 9059898, JP 0147327, JP 11217800, JP 2000062109, JP 2002224558, JP 000351270, JP 2003107772, EP 0 704 753, EP 1 067 433, US 3 549 406, US 4 384 040, CN 1045435, DE 19 836 569, přihláškách US 2001/0 021442, US 2001/0 006 721, US 2001/0 021 442, US 2002/0 008 752, US 2003/0 030 000, US 2003/0 232 180, US 2004/0 018 326, US 2004/0 118 533, US 2004/0 247 803, US 2004/0 118 533, US 2004/0 074 620, US 2004/0 118 533, při výrobě papíru suchým způsobem, nebo pro použití papíru v hygienických potřebách.
V zařízeních využívajících objemový bariérový výboj, se opracovávaný materiál umístí mezi elektrody různého tvaru, z nichž aspoň jedna, obvykle tvaru válce, má povrch pokrytý vrstvou elektricky nevodivého materiálu, který se nazývá dielektrická bariéra. Při tomto uspořádáni elektrod elektrický proud výboje a všechny elektrické siločáry y prostoru mezi elektrodami prochází oběma povrchy opracovávaného materiálu na bázi papíru.
-2CZ 306256 B6
Nevýhodou zařízení tohoto typuje, že generují plazma, která není vizuálně difúzní, aleje složena z množství výbojových vláken. Nevýhodou je i to, že na rychlou aktivaci „in-line“ při běžných rychlostech výrobních linek řádu 100 až 1000 m/min jsou potřebné doby expozice značně nižší než Is. Za tímto účelem je nevyhnutelné použít vysoké výkony plazmatu řádu 10 až 100 W/cm3. Při vyšších výkonech je však takto generovaná plazma značně nehomogenní a výbojová vlákna natolik silná, že mohou způsobit nežádoucí vypálení otvorů do opracovávaného materiálu na bázi papíru. V důsledku vzniku elektrického výboje i mezi povrchem papíru a dielektrickou bariérou, dochází také k často nežádoucímu opracovaní obou stran papíru. Další nevýhodou je, že tento způsob opracování není možné použít na opracování povrchu kartonů, vlnitých lepenek, a jiných podobných materiálů na bázi papíru o tloušťce větší než přibližně 1 mm. Další nevýhodou je, že usazením prachu, běžným při povrchových úpravách papíru, nebo aerosolu, běžným při aktivací vlhkého papíru a mokrých povrchových úpravách papíru v prostoru mezi elektrodami dochází v těchto zařízeních k nebezpečným elektrickým jiskrám a zkratům. Další nevýhodou je, že při nechtěném kontaktu elektrod s povrchem lidského těla může dojít k úrazu elektrickým proudem.
Na odstranění některých z výše uvedených nevýhod byla zkonstruována zařízení popsaná v US 6 118 218, US 6 441 553 a JP 3236475 generující i za atmosférického tlaku a zvýšených výkonech difúzní plazma použitelné na opracování materiálů na bázi papíru. I v těchto zařízeních se opracovávaný materiál nachází v prostoru mezi elektrodami, kde proud výboje a všechny elektrické siločáry v prostoru mezi elektrodami prochází oběma povrchy opracovávaného materiálu a kde v prašném prostředí běžném při povrchových úpravách materiálů na bázi papíru může dojít k elektrické jiskře a elektrickým zkratům. Významnou nevýhodou těchto zařízení je, že na opracování materiálů na bázi papíru se používá difúzní plazma generované za atmosférického tlaku v pracovních plynech s příměsí drahého hélia. Hélium je potřebné na stabilizaci difúzního nerovnovážného plazmatu. Bez použití hélia by došlo ke vzniku běžného objemového bariérového výboje, nebo jiskrového výboje, nežádoucímu ohřevu plazmatu a následnému termickému poškození opracovávaného materiálu na bázi papíru. Nevýhodou toho zařízení je, že i při použití hélia není možné dosáhnout výkony plazmatu řádu 100 W/cm3, jelikož s rostoucím výkonem dochází k nežádoucí filamentaci a snížení homogenity plazmatu. Nevýhodou i tohoto zařízení je, že usazením prachu, běžným při povrchových úpravách papíru, nebo aerosolu běžným při aktivací vlhkého papíru a mokrých povrchových úpravách papíru v prostoru mezi elektrodami dochází v těchto zařízeních k nebezpečným elektrickým jiskrám a zkratům.
Jediným známým zařízením použitelným na opracování jedné strany papíru, při kterém jsou elektrody uložené na jedné straně opracovávaného papíru, kde ne všechny elektrické siločáry v prostoru mezi elektrodami prochází oběma povrchy je zařízení podle US 6 441 553. V tomto zařízení je jedna z elektrod, která je v přímém kontaktu s plazmatem, zhotovená z porézního kovu. I při tomto způsobu generace difúzního plazmatu je však potřebné použít hélium a životnost elektrod, kteréjsou v kontaktu s plazmatem, je snížená erozí. Nevýhodou i tohoto zařízení je, že i při použití helia není možné dosáhnout výkonu plazmatu řádu 100 W/cm3, jelikož s rostoucím výkonem dochází k nežádoucí filamentaci a snížení homogenity plazmatu. Další nevýhodou i tohoto zařízení je, že usazením prachu, běžným při povrchových úpravách papíru, nebo aerosolu běžným při aktivací vlhkého papíru a mokrých povrchových úpravách papíru v prostoru mezi elektrodami dochází v těchto zařízeních k nebezpečným elektrickým jiskrám a zkratům.
Podstata vynálezu
Na odstranění výše uvedených nedostatků, tedy především vzniku vláknitého výboje a následného nebezpečí přepálení opracovávaného materiálu na bázi papíru, nízkého objemového výkonu plazmatu a následné dlouhé doby opracování, ne vždy žádoucí aktivace obou stran materiálu, ne vždy žádoucí aktivace povrchu vláken uvnitř (objemu) materiálu na bázi papíru, použití hélia, a nebezpečí vzniku zkratu a jisker mezi elektrodami v prašném a vlhkém prostředí, a nebezpečí úrazu při kontaktu plazmatu s povrchem lidského těla, zařízení a způsob podle vynálezu využívá na aktivaci povrchu materiálu na bázi papíru elektrické povrchové bariérové výboje.
-3 CZ 306256 B6
Podstata způsobu aktivace spočívá v tom, že se na materiál na bázi papíru působí vrstvou nízkoteplotního elektrického plazmatu generovaného pomocí povrchových elektrických výbojů vznikajících v rámci elektrodového systému skládajícího se z alespoň dvou soustav elektrod, které jsou oddělené dielektrickou bariérou, tj. tělesem z dielektrického materiálu, na které je připojeno periodické elektrické napětí s frekvencí 5 kHz až 1 MHz a o amplitudě 500 V až 100 kV, kde elektrody, na které je připojeno střídavé nebo pulzní elektrické napětí, jsou uloženy na té samé straně povrchu materiálu na bázi papíru, na které probíhá povrchová úprava plazmou.
Významná část posuvného elektrického proudu procházejícího mezi soustavami elektrod, které jsou napájené periodickým elektrickým napětím, a které jsou oddělené vrstvou tuhého dielektrického materiálu, tj. tělesem z dielektrického materiálu, kde více než 10% velikosti celkového posuvného proudu neprochází přes povrch opracovávaného materiálu protilehlý povrchu kde je umístněný elektrodový systém. Elektrický výkon přiváděný na elektrody je vyšší než 2 W na 1 cm2 časti povrchu tělesa z dielektrického materiálu, na kterém j e generováno plazma.
Překvapivě bylo zjištěno, že způsobem podle vynálezu je možné generovat plazma s vysokým objemovým výkonem, které je vhodné na rychlou povrchovou aktivaci papíru, kde se doba opracování pohybuje řádově kolem 0,1 s a homogenita výboje, na rozdíl od všech známých plazmových zařízení použitelných pro aktivaci materiálů na bázi papíru, narůstá s rostoucím výkonem plazmatu. Dalším překvapujícím poznatkem je, že takto generované plazma je bezpečné při kontaktu s povrchem lidského těla. Dalším překvapujícím zjištěním je, že při způsobu podle vynálezu při kontaktu elektrod s kapkami vody, hustým aerosolem, nebo silnou vrstvou prachu nedochází k nežádoucímu a nebezpečnému vzniku jiskrového výboje a elektrickým zkratům. Dalším překvapujícím poznatkem je, že při vhodně volených podmínkách účinky plazmatu generovaného podle vynálezu pronikají do objemu opracovaného materiálu na bázi papíru i při malých rozměrech pórů řádu 0,1 až 2 pm. Dalším překvapujícím poznatkem je, že plazma může být generováno i v malých pórech pod povrchem materiálu na bázi papíru, když se tento nachází přímo na povrchu elektrodového systému.
Navrhovaná technologie se vyznačuje tím, že se materiál na bázi papíru nachází na povrchu elektrodového systému. U další výhodné realizace vynálezu se materiál posouvá podél povrchu elektrodového systému. U další výhodné realizace vynálezu je materiál na bázi papíru umístěn, nebo se pohybuje ve vzdálenosti menší než 1 mm od povrchu elektrodového systému rovnoběžně s povrchem elektrodového systému.
U další výhodné realizace zařízení kromě elektrodového systému obsahuje aspoň jednu další pomocnou elektrodu nacházející se na opačné straně materiálu než je umístněný elektrodový systém. Úlohou takové elektrody je vhodně ovlivňovat tloušťku vrstvy plazmatu.
U další výhodné realizace zařízení kromě dvou soustav elektrod obsahuje aspoň jednu další pomocnou elektrodu nacházející se uvnitř elektrodového systému. Úlohou této pomocné elektrody je snížit zápalné a pracovní napětí výboje nutné ke generaci vrstvy plazmatu.
U další výhodné realizace se elektrodové systémy nachází na obou stranách materiálu na bázi papíru.
Elektrodový systém se nachází v pracovním plynu o tlaku 10 až 1000 kPa.
Elektrodový systém je rovinného tvaru, válcového tvaru, nebo tvaru časti pláště válce.
S výhodou se na povrch materiálu na bázi papíru aktivovaný uvedeným způsobem následně nanáší další materiál ve formě aerosolu, elektricky nabitého aerosolu, prášku, elektricky nabitého prášku, potiskem, laminací, extruzním nanášením, očkováním polymemích molekul z plynné i kapalné fáze a jinými známými způsoby.
-4CZ 306256 B6
Objasnění výkresů
Příklady elektrodových systémů podle vynálezu jsou schematicky znázorněny na přiložených výkresech. Na výkresech jsou vyobrazeny pouze elektrody rovinného tvaru. Obr. 1 představuje v řezu elektrodový systém jako součást zařízení sloužícího k plazmovému opracování materiálů na bázi papíru bez pomocné elektrody. Materiál na bázi papíru se posouvá po povrchu nebo ve vzdálenosti max. 1 mm od povrchu rovinného nebo zakřiveného či válcového elektrodového systému.
Obr. 2 představuje součást zařízení sloužícího k plazmovému opracování materiálů na bázi papíru s pomocnou elektrodou. Materiál na bázi papíru se posouvá po povrchu nebo ve vzdálenosti max. 1 mm od povrchu rovinného nebo zakřiveného či válcového elektrodového systému.
Příklady uskutečnění vynálezu
Příklad 1
Zařízení na povrchové aktivace vrstev celulózových vláken, materiálů na bázi papíru a kartónových desek na rychlé zvýšení povrchové energie, sterilizaci a tvorbu radikálů na povrchu vláken nacházejících se v celém objemu materiálu na bázi papíru bez změny vlastností povrchu vláken nacházejících se v objemu a na opačné straně materiálu i pro změny vlastností povrchu vláken včetně vláken pokrytých i nepokrytých vrstvou polymemího materiálu, obsahující elektrodový systém j_ skládající se alespoň ze dvou soustav elektricky vodivých elektrod 2 a 3 uložených uvnitř tělesa 4 z dielektrického materiálu a nacházející se na té samé straně materiálu 5 na bázi papíru kde se generuje vrstva 6 plazmatu, přičemž povrch dielektrického tělesa 4, na kterém se generuje vrstva 6 plazmatu, má tvar roviny, zakřivené roviny, nebo pláště válce. Zařízení obsahuje pomocnou soustavu elektrod 7, uloženou uvnitř tělesa 4 z dielektrického materiálu, která je částí elektrodového systému 1 a která je na potenciálu odlišném od jiných soustav elektrod elektrodového systému 2 a 3.
Příklad 2
Způsob povrchové aktivace vrstev celulózových vláken, materiálů na bázi papíru a kartónových desek na rychlé zvýšení povrchové energie, sterilizaci a tvorbu radikálů na povrchu vláken nacházejících se v celém objemu materiálu na bázi papíru bez změny vlastností povrchu vláken nacházejících se v objemu a na opačné straně materiálu i pro změny vlastností povrchu vláken včetně vláken pokrytých i nepokrytých vrstvou polymemího materiálu, kde frekvence napětí přiváděného mezi soustavy vodivých elektrod 2 a 3 je v intervale 5 kHz až 1 MHz a amplituda napětí přiváděného mezi soustavy vodivých elektrod 2 a 3 je v intervalu 1 až 100 kV, přičemž vrstva elektrického plazmatu 6 je generovaná na části povrchu dielektrického tělesa 4, přičemž minimální vzdálenost části povrchu dielektrického tělesa 4, na kterém je generováno plazma, od povrchu materiálu 5 na bázi papíru je menší než 1 mm, elektrický výkon přiváděný na elektrody je vyšší než 2 W na 1 cm2 části povrchu dielektrického tělesa 4, na kterém je generováno plazma a vrstva plazmatu 6 je mimo kontakt s elektricky vodivými elektrodami 2 a 3.
Příklad 3
Zařízení podle vynálezu bylo použito na aktivaci jedné strany povrchu kartonu o plošné hustotě 250 g/m2 a vlhkosti 5 % zhotoveného z mokré sulfitové papíroviny vnitřně hydrofobizované přídavkem AKD s povrchovou energií 40 N/m. Cílem aktivace bylo zlepšit adhezi povrchu kartonu k vrstvě polyetylénu naneseného na povrch kartónu extruzním způsobem. Kartón byl před extruzním pokrytím vrstvou polyetylénu jednostranně aktivován v plazmatu generovaném v atmo
-5CZ 306256 B6 sférickém vzduchu při frekvenci napájecího napětí 75 kHz, délce aktivní časti elektrodového systému 0,5 m, čase opracování 0,15 s a plošné hustotě výkonu 8 W/cm2, což odpovídá energii opracování rovné 200 W.min/cm2 tak, že se posouval podél elektrodového systému v kontaktu s povrchem elektrodového systému. Pro porovnání byl stejný materiál aktivován i standardním průmyslovým korónovým výbojem se stejnou energií aktivace 200 W.min/cm2 . Následně byla na aktivovaný povrch kartonu v laboratorním extruderu při rychlosti 200 m/min, teplotě 315 °C teplotě chladicího válce 1 8 °C, vzdálenosti mezi hubicí a povrchem kartónu 17 cm a tlaku mezi válci 600 kPa, nanesena vrstva polyetylénu Bralen FB 2-30 (Slovnaft) plošné hmotnosti 30 g/m2. Adheze vrstvy polyetylénu ke kartonu byla stanovena metodou TAPPI Test Standard T539 (Určení adheze PE k porézním substrátům). Při aktivaci podle vynálezu při uvedených parametrech byla dosažena velmi dobrá adheze, když k separaci materiálů došlo na 100 % v objemu kartonu. Při aktivaci korónou byla tato hodnota jen 50 %, což indikuje nedostatečnou adhezi vrstvy PE ke kartonu.
Příklad 4
Na základní papír o plošné hmotnosti 120 g/m2 a tloušťce 30 mikrometrů byl oboustranně extruzním způsobem pokrytý vrstvou polyetylénu Bralen FB 2-30 (Slovnaft) o tloušťce 20 mikrometrů. Takto připravený materiál na bázi papíru s povrchovou energií 31 mN/m byl jednostranně aktivován v dusíkovém plazmatu při frekvenci napájecího napětí 75 kHz, čase opracování 0,15 s a plošné hustotě výkonu 8 W/cm2, což odpovídá energii opracování 200 W.min/cm2. Papír pokrytý vrstvou PE se pohyboval rychlostí 200 m/min v střední vzdálenosti 0,1 mm od povrchu elektrodového systému. Cílem aktivace bylo snížit povrchovou energii a zlepšit adhezní vlastnosti jedné strany PE pokrytého papíru. Aktivovaný povrch byl 30 s vystaven působení atmosférického vzduchu a potom byl na takto opracovaný materiál s povrchovou energií 52 mN/m válečkem nanesen vodní roztok želatiny a polyvinylalkoholu. Nanesená vrstva byla následně sušena 30 s při teplotě 75 °C. Tímto byla na povrchu PE pokrytého papíru vytvořena rovnoměrná vrstva směsi želatiny a PVA o tloušťce přibližně 0,15 mikrometru s dobrou adhezi k vrstvě PE, která byla použita jako výhodný podklad pro následné nanesení porézní vrstvy absorbující inkoust.
Bez aktivace plazmatem nebylo možné na hydrofobní vrstvu PE, kterou vodní roztok želatiny a polyvinylalkoholu nesmáčel, vrstvu želatiny a polyvinylalkoholu nanést.
Pro porovnání byl PE pokrytý papír povrchově aktivován standardním způsobem průmyslovým kořenovým výbojem v atmosféře dusíku. Na dosažení stejné hodnoty povrchové energie 52 mN/m byla potřebná 0,5 s expozice odpovídající energii 320 W.min/cm2 a při této expozici došlo ve vrstvě PE ke vzniku otvorů („pinholing“). Následně nanesená vrstva želatiny a PVA byla nižší kvality, když na jejím povrchu byly nerovnoměrnosti a mikrootvory. Byly zjištěny i nežádoucí nerovnoměrné změny povrchové energie na opačné straně pokrytého papíru způsobené nežádoucím elektrickým výbojem na této straně materiálu na bázi papíru („back-side corona treatment“).
Příklad 5
PE pokrytý papír stejný jako v Příkladu 2 byl oboustranně aktivován v plazmatu buzeném v atmosférickém vzduchu při frekvenci napájecího napětí 75 kHz, čase opracování 0,15 s a plošné hustotě výkonu 8 W/cm2 každého z obou elektrodových systémů, což odpovídá energii opracování 200 W.min/cm2 na jednu stranu materiálu. Při aktivaci se materiál na bázi papíru posouval mezi dvěma elektrodovými systémy vzdálenými 0,25 mm. Cílem úpravy bylo zlepšit povrchové vlastnosti materiálu na bázi papíru při flexo tisku. Metodou XPS byl po opracování změřen poměr atomů kyslíku a uhlíku, který byl roven 0,2. Povrchová energie takto opracovaného materiálu na bázi papíru měřená 2 h po opracování měla hodnotu 48 mN/m. Následně byl opracovaný povrch 10 s vytírán filtračním papírem zvlhčeným destilovanou vodou a opláchnut v destilované vodě. Po vytírání byl změřen měrný pokles hodnoty povrchové energie ze 48 na 46 mN/m.
Pro porovnání byl PE pokrytý papír oboustranně aktivován standardním způsobem průmyslovým 5 kořenovým výbojem v atmosféře vzduchu. Na dosažení stejné hodnoty povrchové energie 48 mN/m změřené 2 h po opracování byla potřebná 0,6 s expozice odpovídající energii 420 W.min/cm2 a při této expozici došlo na povrchu vrstvy PE ke vzniku oblastí („ostrovů“) pokrytých vrstvou zoxidovaného nízkomolekulámího materiálu. Toto bylo potvrzeno i už popsaným experimentem s vytíráním a opláchnutím povrchu destilovanou vodou, kde došlo k poklesu 10 povrchové energie vzorku na 40 mN/m.
Na testování kvality flexo tisku vzorků aktivovaných, jak bylo výše popsané, byl použit IGT F1 Printability Tester při následujících parametrech tisku: anilox síla: 50 N, síla tisku: 250 N, rychlost tisku 0,3 m/s, flexo inkoust: 35 % C + 65 % SA, hustota tisku 1.02. Následně byla standard15 ním Ink Wet Rub Resistance testem tisků testovaná kvalita tisku. Pro plazmatem neaktivovaný materiál byl podíl bílé tiskem nepokryté plochy 14 %, pro materiál aktivovaný podle vynálezu 2,5 % a pro materiál aktivovaný standardní průmyslovou korónou 9,5 %.
Příklad 6
Papír s plošnou hmotností 51,5 g/m2 se aktivoval plazmatem za atmosférického tlaku v dusíkové atmosféře v trvání 0,5 s a energií expozice 350 W.min/cm2. Při aktivaci byl papír přitlačen k povrchu elektrodového systému. Na takto upravený papír formátu A5 se ve formě aerosolu nanesly 25 4 ml roztoku 0,33 až 1 % roztoku vysokomolekulámího chitosanu roztokem chitosanu v 0,1
MCH3COOH. Cílem opracování bylo vytvořit na povrchu papíru volné radikály a polární skupiny, které umožňují imobilizaci vrstvy chitosanu a následné zlepšení mechanických a jiných vlastnosti papíru. Papír se nechal vysušit při laboratorní teplotě a po 24 hodinách se měřila jeho pevnost na trhačce TIRATEST podle normy STN ISO 527-2. Šířka pásku byla 15 mm, počáteční 30 vzdálenost čelistí 100 mm a rychlost posunu čelistí 2 mm/min. Výsledky uvedené v tabulce ukazují zlepšení mechanických vlastnosti takto opracovaného papíru.
Tabulka 1
| Označení papíru | Pevnost v tahu, MPa |
| Původní papír | 209 |
| Papír aktivovaný plazmou v N2 | 213 |
| Papír natřený chitosanem bez aktivace | 219 |
| Papír aktivovaný a natřený chitosanem | 252 |
Příklad 7
Papír s plošnou hmotností 45 g/m2, dřevitý neklížený s obsahem sulfátové buničiny 20 % hmotnostních se povrchově upravoval vodou rozpustným derivátem chitosan laktátem (CHL) při pou
- 7 CZ 306256 B6 žití 1% vodního roztoku, který se v množství 4 ml ve formě aerosolu rovnoměrně nanesl na papír formátu A5. Po vysušení byl takto upravený papír přitisknut k povrchu elektrodového systému a aktivován 0,5 s způsobem podle vynálezu při energii aktivace 300 W.min/cm2. Při aktivaci byly na makromolekulách celulózy a chitosan laktátu vytvořeny radikály. Následnou rekombinací radikálů vznikla na povrchu vrstva chitosan laktátu provázaná s povrchem papíru, která měla za následek zvýšení tržného zatížení vztahovaného na jednotku šířky papíru uvedené v tabulce 2.
Tabulka 2
| Způsob úpravy | Tržné kNnr1 | zatížení, |
| Papír bez CHL a bez aktivace | 1,78 | |
| Papír s CHL a bez aktivace | 2,05 | |
| Papír s CHL a aktivovaný v plazmy | 3,14 |
Příklad 8
Na obě strany povrchu papíru s plošnou hmotností 51,5 g/m2 byl válečkem nanesený vodní roztok PVA obsahující dispergované částice SiO2. Následně byl takto upravený materiál na bázi papíru na obou stranách aktivovaný plazmatem generovaným v atmosférickém vzduchu pomocí dvou elektrodových systémů podle vynálezu při střední vzdálenosti elektrod a povrchu papíru přibližně 0,05 mm v trvání 0,15 s při frekvenci napájecího napětí 75 kHz, čase opracování 0,15 s a plošné hustotě výkonu 8 W/cm2. Při aktivaci byly na makromolekulách PVA vytvořeny volné radikály, jejichž následnou rekombinací vznikla zesíťovaná rovnoměrná a hydrofilní vrstva PVA obsahující částice SiO2. Po vysušení byl takto připravený materiál použit jako rozměrově stabilní papír s vysoce hydrofílním povrchem pro použití v tryskových tiskárnách, na kterém nedochází k zvlnění a jiným geometrickým změnám ani při vysoké vlhkosti v důsledku hustého oboustranného tisku barevným inkoustem.
Příklad 9
Strana papíru určeného pro ofsetový tisk, o plošné hmotnosti 75 g/m2, který má nízkou a nestálou adhezi ke xerografickému toneru a proto nevhodné vlastnosti pro použití v xerografii, byla jednostranně opracována 0,2 s v plazmatu generovaném v laboratorním vzduchu při energii opracování 250 W.min/m2. Jak bylo potvrzeno výsledky XPS, aktivace způsobila oxidaci látek na povrchu tohoto typu pokrytého papíru a měla za následek významné zlepšení adheze papíru ke xerografickému toneru. Taková aktivace umožnila použít papír určený speciálně pro ofsetový tisk také jako xerografický papír.
Příklad 10
Jedna vrstva tenkého papíru o plošné hmotnosti 20g/m2, který se používá v několika vrstvách na výrobu papírových kapesníků a jiných hygienických potřeb byla aktivována plazmatem generovaným v kyslíkové atmosféře za atmosférického tlaku v trvání 0,075 s a celkovou energií opracování 400 W.min/m2. Během aktivace se tento materiál pohyboval rychlostí 750 m/min mezi dvěma elektrodovými systémy vzdálenými 0,25 mm. Metodou XPS a titrací hydroxylaminem bylo stanoveno, že aktivace měla za následek vznik aldehydových skupin na povrchu celulózo
-8CZ 306256 B6 vých vláken s hustotou přibližně 5 aldehydových skupin na 100 molekul celulózy. Takto plazmatem upravený aktivovaný papír má zvýšenou schopnost imobilizovat na svém povrchu bakterie a má hemostatické účinky. Může být proto výhodně použit v hygienických a medicínských materiálech, jako např. papírové kapesníky, utěrky a tampony.
Příklad 11
Papír o plošné hmotnosti 50 g/m2 povrchově upravený apretací na bázi škrobu byl jednostranně ίο povrchově upraven podle vynálezu aktivací v plazmatu CO2 v trvání 0,25 s a energii opracování 300 W.min/m2. Na takto aktivovaný povrch papíru byl ve formě aerosolu vodného roztoku nanesen přípravek Quilon (DuPont) v množství 2 g/m2. Po tepelné úpravě se molekuly Quilonu přes atomy chrómu navázaly na aldehydové a jiné polární skupiny vytvořené aktivací a vytvořili na povrchu nerozpustnou hydrofobní a oleofobní vrstvu.
Bez aktivace plazmatem nebylo na papíru tohoto typu možné takovou úpravu uskutečnit, protože skupiny mastných kyselin, které Quilon obsahuje, se na škrobem pokrytém povrchu správně neorientovaly.
Příklad 12
Papír o plošné hmotnosti 50 g/m2 byl oboustranně aktivován plazmatem generovaným v technickém dusíku v trvání 0,1 s a celková energie opracování byla 500 W.min/m2. Takto upravený pa25 pír a původní neupravený papír byly impregnovány fenolovou živicí o koncentraci 60 % při 6% obsahu katalyzátoru na obsah živice 15 % hmotnostních a následně vytvrzené 3 min. při teplotě 160 °C. Plazmatem aktivovaný a následně impregnovaný papír vykazoval 45% zvýšení pevnosti v tahu v porovnání s neupraveným takto impregnovaným papírem.
Příklad 13
Papír o plošné hmotnosti 50 g/m2 byl jednostranně aktivovaný plazmatem generovaným v technickém dusíku v trvání 0,1 s a celkové energii opracování 300 W.min/m2.
Následně se na aktivovaný povrch papíru elektrostatickou metodou „ion-blast“ nanesly částice pigmentu o rozměrech menších než 100 nm. Pro porovnání byly částice pigmentu nanesené na povrch stejnou metodou bez aktivace plazmatem. Adheze pigmentových častíc k povrchu papíru byla testována Tape Test metodou. Bylo prokázáno významné zlepšení adheze v důsledku akti40 vace plazmatem.
Příklad 14
Papír o plošné hmotnosti 50 g/m2 byl jednostranně aktivován plazmatem generovaným v technickém dusíku v trvání 0,1 s a celkové energii opracování 300 W.min/m2. Následně byl takto aktivovaný papír vystaven při teplotě 60 °C a trvaní 60 s působení par fotoiniciátoru aminoakrylátu Ebecryl RTM Pl 15 (UCB Chemicals). Radikály vytvořené při plazmové aktivaci reagují s akrylovou skupinou a zakotví fotoiniciátor na povrchu prostřednictvím pevné kovalentní vazby. Tím50 to způsobem je možné na povrchu papíru připravit tenkou vrstvu částečně polymerizovaného fotoiniciátoru pro následnou povrchovou úpravu metodou „smart priming“.
Claims (2)
1. Zařízení na povrchové aktivace vrstev celulózových vláken, materiálů na bázi papíru a kartónových desek na rychlé zvýšení povrchové energie, sterilizaci a tvorbu radikálů na povrchu vláken nacházejících se v celém objemu materiálu na bázi papíru bez změny vlastností povrchu vláken nacházejících se v objemu a na opačné straně materiálu i pro změny vlastností povrchu vláken včetně vláken pokrytých i nepokrytých vrstvou polymerního materiálu, obsahující elektrodový systém (1) skládající se alespoň ze dvou soustav elektricky vodivých elektrod (2) a (3) uložených uvnitř tělesa (4) z dielektrického materiálu a nacházející se na té samé straně materiálu (5) na bázi papíru, kde se generuje vrstva (6) plazmatu, přičemž povrch dielektrického tělesa (4), na kterém se generuje vrstva (6) plazmatu, má tvar roviny, zakřivené roviny, nebo pláště válce, vyznačující se tím, že obsahuje pomocnou soustavu elektrod (7), uloženou uvnitř tělesa (4) z dielektrického materiálu, která je částí elektrodového systému (1) a která je na potenciálu odlišném od jiných soustav elektrod elektrodového systému (2) a (3).
2. Způsob povrchové aktivace vrstev celulózových vláken, materiálů na bázi papíru a kartónových desek na rychlé zvýšení povrchové energie, sterilizaci a tvorbu radikálů na povrchu vláken nacházejících se v celém objemu materiálu na bázi papíru bez změny vlastností povrchu vláken nacházejících se v objemu a na opačné straně materiálu i pro změny vlastností povrchu vláken včetně vláken pokrytých i nepokrytých vrstvou polymerního materiálu, kde frekvence napětí přiváděného mezi soustavy vodivých elektrod (2) a (3) je v intervale 5 kHz až 1 MHz a amplituda napětí přiváděného mezi soustavy vodivých elektrod (2) a (3) je v intervalu 1 kV až 100 kV, vyznačující se tím, že vrstva elektrického plazmatu (6) je generovaná na části povrchu dielektrického tělesa (4), přičemž minimální vzdálenost části povrchu dielektrického tělesa (4), na kterém je generováno plazma, od povrchu materiálu (5) na bázi papíru je menší než 1 mm, elektrický výkon přiváděný na elektrody je vyšší než 2 W na 1 cm2 části povrchu dielektrického tělesa (4), na kterém je generováno plazma a vrstva plazmatu (6) je mimo kontakt s elektricky vodivými elektrodami (2) a (3).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2005-720A CZ306256B6 (cs) | 2005-11-18 | 2005-11-18 | Zařízení a způsob pro povrchovou aktivaci vrstev celulózových vláken, materiálů na bázi papíru a kartónových desek |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2005-720A CZ306256B6 (cs) | 2005-11-18 | 2005-11-18 | Zařízení a způsob pro povrchovou aktivaci vrstev celulózových vláken, materiálů na bázi papíru a kartónových desek |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2005720A3 CZ2005720A3 (cs) | 2007-09-26 |
| CZ306256B6 true CZ306256B6 (cs) | 2016-11-02 |
Family
ID=38521507
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2005-720A CZ306256B6 (cs) | 2005-11-18 | 2005-11-18 | Zařízení a způsob pro povrchovou aktivaci vrstev celulózových vláken, materiálů na bázi papíru a kartónových desek |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ306256B6 (cs) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1045435A (zh) * | 1989-11-07 | 1990-09-19 | 北京印刷学院 | 用等离子体技术提高纸张表面强度 |
| JPH059315A (ja) * | 1991-06-26 | 1993-01-19 | Ricoh Co Ltd | 表面処理装置 |
| JPH059897A (ja) * | 1991-06-13 | 1993-01-19 | Kimoto & Co Ltd | 表面改質紙類 |
| JPH05207687A (ja) * | 1992-01-23 | 1993-08-13 | Hitachi Ltd | 永久磁石式同期電動機 |
| US5262208A (en) * | 1992-04-06 | 1993-11-16 | Plasma Plus | Gas plasma treatment for archival preservation of manuscripts and the like |
| EP1067432A1 (en) * | 1999-07-07 | 2001-01-10 | Eastman Kodak Company | High-efficiency plasma treatment of polyolefins |
-
2005
- 2005-11-18 CZ CZ2005-720A patent/CZ306256B6/cs not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1045435A (zh) * | 1989-11-07 | 1990-09-19 | 北京印刷学院 | 用等离子体技术提高纸张表面强度 |
| JPH059897A (ja) * | 1991-06-13 | 1993-01-19 | Kimoto & Co Ltd | 表面改質紙類 |
| JPH059315A (ja) * | 1991-06-26 | 1993-01-19 | Ricoh Co Ltd | 表面処理装置 |
| JPH05207687A (ja) * | 1992-01-23 | 1993-08-13 | Hitachi Ltd | 永久磁石式同期電動機 |
| US5262208A (en) * | 1992-04-06 | 1993-11-16 | Plasma Plus | Gas plasma treatment for archival preservation of manuscripts and the like |
| EP1067432A1 (en) * | 1999-07-07 | 2001-01-10 | Eastman Kodak Company | High-efficiency plasma treatment of polyolefins |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ2005720A3 (cs) | 2007-09-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101141418B1 (ko) | 높은 흡수 용량 및 지연된 습윤능을 가진 종이 시트 | |
| JP7009485B2 (ja) | ミクロフィブリル化セルロースを含むフィルムの製造方法 | |
| KR101712690B1 (ko) | 티슈 페이퍼 제품용 2차 원단 롤의 제조방법 | |
| CN107002367B (zh) | 用于生产包装材料的方法和由该方法制备的包装材料 | |
| CN1207106C (zh) | 在片材上喷涂添加剂组合物 | |
| JP5302206B2 (ja) | リント性を抑えたティッシュ製品 | |
| CN112368443A (zh) | 可再制浆的包装材料 | |
| EP0658650A2 (en) | Polymer-reinforced paper having improved cross-direction tear | |
| JP2017530855A (ja) | 脂肪酸塩化物を用いるセルロース系繊維状基質ウェブの連続コーティング方法 | |
| US5262208A (en) | Gas plasma treatment for archival preservation of manuscripts and the like | |
| WO2005098134A1 (en) | Super absorbent tissue products | |
| JPWO2020059525A1 (ja) | ナノセルロース及びその製造方法 | |
| US8007638B2 (en) | Sheet-like products exhibiting oleophobic and hydrophobic properties | |
| JP2010501327A (ja) | 紙または板基材の表面接触領域の制御方法 | |
| CN114867911B (zh) | 图案化液体排斥性纳米纤维素膜 | |
| JP2023524280A (ja) | ナノコーティングされた基材の製造方法 | |
| NO340480B1 (no) | Primings- og beleggingsprosess | |
| KR100284677B1 (ko) | 박막에서부터의 화학적 제지 첨가제를 박엽지로 적용시키는 방법 | |
| CZ306256B6 (cs) | Zařízení a způsob pro povrchovou aktivaci vrstev celulózových vláken, materiálů na bázi papíru a kartónových desek | |
| WO2023276601A1 (ja) | ガスバリア性紙包材の製造方法、及び、ガスバリア性紙包材 | |
| WO2002064888A1 (en) | Substrate treatment | |
| SK287856B6 (sk) | Method of modification of documents, especially paper documents, books, archive documents and others sheet materials | |
| FI100674B (fi) | Huokoisten materiaalien modifiointi | |
| EP2061931B1 (en) | Method for coating a paper surface and a product thus obtained | |
| CN119162863A (zh) | 一种荧光屏蔽胶液及其制备方法与应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20201118 |