Sealing of coated paperboard materials using different methods and detailed analysis on the resulting seam structure

Abstract

The goals of this thesis were to define how seal performance can be defined and what factors affect it. At the same time a detailed seam structure analysis was conducted with the aim of determining how seam structure of heat sealed coated paperboards can be evaluated and how does the seam structure effect the seal performance. During the seal performance testing and seam structure analysis, which included microscopy, profilometry and computer tomography, information was gathered on the heat sealability of new experimental materials. The goal of including these experimental materials was to see how does differing coating amounts affect the heat sealability by seeing how they compare to the reference materials.

The seal performance can be defined with a combination of seal strength and seal integrity. And it is affected by the mechanical and barrier properties of the base materials as well as defects in the seam structure. The seam structure can be evaluated based on these defects that affect the seal performance. For example, incompletely sealed seams result in lesser seal strength. The heat sealability of the new experimental materials is comparable to the reference cupboards with them requiring lower sealing temperatures but still providing similar or better seal performance. From the results and conclusions of this thesis a better understanding of the relation between the seam structure and the seal performance can be gained.

Tämän diplomityön tavoitteena oli määrittää, kuinka sauman suorituskyky voidaan määritellä ja mitkä tekijät vaikuttavat siihen. Samalla saumojen rakenteesta tehtiin tarkka analyysi käyttäen mikroskooppia, profilometria ja tietokone tomografiaa, jonka tarkoituksena oli selvittää kuinka päällystetyn kartongin kuumasaumatun sauman rakennetta, voidaan arvioida ja miten se vaikuttaa sauman suorituskykyyn. Suorituskyky ja saumanrakenteen arvioinnin aikana kerättiin samalla tietoa uusien kokeellisten materiaalien kuumasaumautuvuudesta. Kokeellisten materiaalien tavoitteena oli selvittää päällysteen määrän vaikutusta materiaalien kuumasaumautuvuuteen. Tätä varten työssä selvitettiin, kuinka kokeellisten materiaalien kuumasaumautuvuus vertautuu referenssi materiaaleihin.

Sauman suorituskyky voidaan määritellä sauman mekaanisen kestävyyden sekä sen barrier-ominaisuuksien avulla. Sauma suorituskykyyn vaikutta päällystetyn kartongin mekaaniset ja barrier-ominaisuudet sekä saumaus parametrit ja viat sauman rakenteessa. Sauman rakennetta voidaan arvioida siinä olevien vikojen perusteella. Sauman rakenteella on suora vaikutus sauman suorituskykyyn, esimerkiksi vajaa sauma aiheuttaa sauman kiinnipitävän voiman olevan pienempi. Uusien kokeellisten materiaalien kuumasaumautuvuus oli verrannollinen referenssinä toimivien kuppikartonkien saumautuvuuteen. Kokeellisten materiaalien saumaaminen vaati vähemmän lämpöä, silti sauman suorituskyky oli verrannollinen tai parempi kuin referensseillä. Diplomityön tulosten ja johtopäätösten avulla saadaan parempi ymmärrys sauman rakenteen ja sen suorituskyvyn välisestä suhteesta.