Изучение различных сортов бумаги показало, что для скрепления подойдет далеко не всякая. Чрезмерное содержание неорганических соединений, таких как тальк и карбонат кальция, негативно влияет на адгезионные свойства и прочность швов, объясняет один из исследователей Роберт Протц. Более плотная бумага лучше подходит для запайки без связующих веществ. Исследователи убедились, что более плотная бумага, используемая для производства таких изделий, как одноразовые бумажные стаканчики и другая пищевая упаковка, может использоваться для процесса запайки.
Технология термосварки состоит в следующем. Поверхность бумаги обрабатывается лазером на основе монооксида углерода (CO-лазером), который быстро нагревает бумагу, преобразуя ее основные компоненты – лигнин, гемицеллюлозу и целлюлозу – в короткоцепочечные соединения в контролируемом процессе. Именно этот инновационный этап позволяет осуществлять герметизацию бумаги без использования клея. После облучения плавкие продукты расщепления остаются на поверхности бумаги и склеивают ее под воздействием тепла и давления без добавления каких-либо дополнительных материалов.
«Облучая бумагу CO-лазером, мы создаем неплавкие, похожие на сахара продукты реакции, которые используем вместо синтетических материалов или клеев, которые потребовались бы для термосварки. Таким образом, мы, по сути, производим собственный клей в виде продуктов расщепления. После лазерной обработки нам удалось использовать термосварку, проверенный процесс термического контакта, для соединения двух слоев бумаги с помощью тепла и давления», – объясняет Фолькер Франке, руководитель группы лазерной микрообработки в институте Фраунгофера IWS в Дрездене.
Испытания показали удивительный результат прочности: ученым удалось легко поднять 20 килограммов склеенным лоскутком бумаги с длиной шва всего два сантиметра и шириной три миллиметра.
В пресс-релизе ученые пишут, что в будущем технология может быть интегрирована в существующие процессы производства упаковки.
