Tarraliimojen reologisten mittausmenetelmien korrelaatio korkeisiin tuotantonopeuksiin verhopäällystyksessä

Abstract

Opinnäytetyö tehtiin UPM Raflatacin Tampereen tarralaminaattitehtaan tuotekehityslaboratoriossa. Työn tavoitteena oli löytää korrelaatio tarraliiman reologisten mittausmenetelmien ja ajettavuuden välille nopeilla tuotannon verhopäällystyskoneilla. Toisin sanoen tavoitteena oli selvittää, että mitkä liiman ominaisuudet ovat tärkeimmässä roolissa tuotannon verhopäällystyskoneella, kun konenopeuksia tullaan nostamaan tulevaisuudessa. Liiman viskositeetin sekä pintajännityksen tiedetään vaikuttavan liimaverhon levittymiseen pinnoitettavalle silikonoidulle pinnalle. Perinteisillä viskositeettimittausmenetelmillä ei nähdä korrelaatiota ajettavuusongelmiin ja mahdollisiin liimaverhon repeytymisiin verhopäällystyksessä, jolloin tavoitteena oli löytää sopivammat laboratoriomittausmenetelmät.

Tarkoituksena oli valmistaa 15 erilaista tarraliimaa, joissa käytettiin kolmea eri akrylaattipolymeeriliimaa sekä neljää eri paksuntajaa. Valmistetuista nestemäisistä liimoista mitattiin leikkausviskositeetti ja amplitudiramppi reometrillä, venymäviskositeetti venymäviskometrillä sekä pintajännitys.

Mittaustuloksista piirrettiin kuvaajat, joihin koottiin jokaiselle liimalle käytetyt neljä paksuntajaa sekä referenssi, johon ei ole lisätty paksuntajaa. Tuloksista nähtiin viitteitä, että liiman venymäviskositeetilla sekä amplitudirampilla on korrelaatio liiman ajettavuuteen korkeilla konenopeuksilla. Leikkausviskositeetilla ja pintajännityksellä ei sen sijaan ollut nähtävissä selvää korrelaatiota ajettavuuden kanssa.

Työn tuloksilla on suuri merkitys UPM Raflatacin tuotekehitykselle. Heidän tavoitteenaan on pystyä laboratoriomittauksilla määrittämään liimaresepti myös korkeille tuotantonopeuksille. Tämän työn myötä heillä on parempi tietämys, mitkä liiman reologiset ominaisuudet vaikuttavat ajettavuuteen. Työtä voidaan vielä jatkaa selvittämällä mittauksilla, onko amplitudirampilla ja venymäviskositeetilla aina sama korrelaatio. Jos niillä on aina korrelaatio, jatkossa voitaisiin tehdä vain toinen näistä mittauksista. Lisäksi olisi hyvä mitata muita tuotantoliimoja, ja varmistaa, että tässä työssä saadut tulokset pätevät myös erityyppisillä liimoilla.

This bachelor’s thesis was made at the UPM Raflatac research and development laboratory in Tampere. The purpose of this thesis was to examine the correlation between rheological measurements of adhesives and high-speed curtain coating. To be precise the target was to study that what properties of the adhesives have the most important role at the curtain coating production line when production speed will be risen in the near future. The levelling process of the adhesive curtain on the siliconized surface is affected the most by viscosity and surface tension. There is no correlation between orthodox measurements and runnability and possible tear of the curtain. Because of this, the goal was to find more suitable laboratory measurements.

The objective of this thesis was to prepare 15 different adhesives using three different acrylate polymer dispersions and four different thickeners. Shear viscosity, amplitude sweep, surface tension and extensional viscosity were measured from these prepared adhesive solutions.

Figures were drawn from results of the measurements. These figures include four different thickeners and one reference without any thickeners. The results imply that the adhesive’s extensional viscosity and amplitude sweep have correlation with the runnability of the production line.

The results of this bachelor’s thesis are significant to the UPM Raflatac research and development laboratory. Their target was to determine an adhesive recipe in laboratory environment for high speed production. As a result of this work, they have better knowledge of which properties of the adhesive have an influence on runnability. In the future additional study can be made by measuring whether amplitude sweep and extensional viscosity always have the same correlation. If this proves to be true, only one of these measurements will be needed. In addition, it would be beneficial to measure other production adhesives and to ensure that the results are applicable with all kinds of adhesives.