Relationen mellan friktionsmekanismer och nötning hos bestrukna och tryckta ytor

Transkript

1 Relationen mellan friktionsmekanismer och nötning hos bestrukna och tryckta ytor Peter Rättö Innventia Rapport nr: 204 Okt 2011 Spridning begränsad till: Avtalskunder, Internt, Ångpanneföreningen, Ångpanneföreningen forskningsstiftelse, RISE

2 Förord Projektet Optimering av friktionsegenskaper genom adhesionspar har finansierats av Ångpanneföreningens foskningstiftelse och av RISE. Projektet har också använts som medfinansiering till ett EUREKA projekt (TABRE- New techniques for abrasion resistance of printed packaging surfaces) för studier av nötning av tryckta förpackningsytor. I dagsläget är ett flertal företag förutom Innventia verksamma inom TABRE: Sony Ericsson Mobile Communications, FrontPac, Sun Chemical och AXEB från Sverige samt Peterson Emballage från Norge och Falex Tribology från Belgien. Under projektets gång har först friktionsegenskaperna hos olika typer av bestrykningar undersökts. Denna del har legat till grunden för den halvtidsrapport som skickades till Ångpanneföreningens forskningsstiftelse och för en publikation i Nordic Pulp and Paper Research journal. I dagsläget är artikeln godkänd för publicering efter peer review granskning men har inte kommit ut i tryck. I halvtidsrapporten konstaterades att det är svårt att ändra friktionsegenskaperna utan att använda orealistiskt höga bindemedelshalter. En liten minskning av friktionen kunde erhållas genom val av pigment och kalandreringsbetingelser. Viktigare var att denna minskning i friktion gav betydligt mindre nötning av ytan vid friktionsmätningarna. Det föreslogs därför att projektet inriktade sig på att titta på bestrykningens inverkan på nötningen hos tryckta ytor på vibrationsbord. Samtidigt skulle sådana försök skapa en bra koppling mellan detta projekt och TABRE. Denna rapport innehåller därför två delar, en som berör friktionsstudier på otryckta ytor och en berör nötningen hos tryckta prover. För genomförandet av detta arbete har ett flertal personer bidragit. Jolanta Borg har genomfört bestrykningarna och den efterföljande kalandreringen, Anni Hagberg och Margareta Lind har varit involverade i genomförandet av tryckning och analyser av prover och Anders Herbner har genomfört vibrationsprovningen. Sist men inte minst så har Erik Blohm och Thomas Trost varit delaktiga i både planeringen och analysen av nötningstestarna. Arbetet kommer nu att fortsätta inom Eureka projektet TABRE och kommer att inrikta sig på att ta fram metodik för att förutsäga och förhindra nötningsskador på förpackningar vid transport samt att klassificera och få mätmetoder för dessa situationer. Författaren vill därför tacka Ångpanneföreningen forskningsstiftelse och RISE för att ha möjliggjort detta arbete och för att de banat väg till det fortsatta arbetet som kommer att ske inom TABRE.

3 Innehållsförteckning Sammanfattning Inledning Material och metoder Material Metoder Friktionsstudier Nötningsstudier av tryckta ytor Resultat Friktion Glans och glansvariationer före och efter friktionsmätningar av otryckta prover Adhesionsarbete och kontaktarea Observationer av tryckta prover efter nötningstester Tryckdensitet före och efter nötningstester Mottling före och efter nötningstester Ytprofil före och efter nötningstester Glansvariation före och efter nötningstest Diskussion Slutsatser Framtida arbeten Referenser Uppgifter för Innventia databas Sida

4

5 1 Sammanfattning Olika friktionsmekanismer undersöktes med kartong bestruken med olika typer av bestrykningar. Adhesionsteorin testades genom att prover med olika syra-bas förhållanden friktionstestades mot varandra, medan plastisk deformation testades med prover med hög halt latex med eller utan iblandning av hårda partiklar. Inverkan av ytråhet på partikelnivå testades med prover kalandrerade vid olika temperaturer. Friktionsmätningarna kombinerades med mätningar av glans och glansvariationer. Vid normala bindemedelshalter så kunde inga klara samband mellan kemisk adhesion och friktion observeras. Ökningar i glans och glansvariation visade dock på att en del av friktionsarbetet berodde på polering genom plastisk deformation. Plastisk deformation kunde också observeras för proverna som kalandrerades vid rumstemperatur, medan proverna kalandrerade vid högre temperatur visade på väldigt små skillnader i glans och glansvariationer. Dessa prover var förmodligen alldeles för släta för att kunna polera varandra vid friktionsmätningar. Paradoxalt nog var det enbart proverna med hög latexhalt som inte visade på några större ökningar i glansvariationer, trots att dessa prover visade på den klart högsta friktionen. För dessa prover var också hårdheten hos proverna viktig för både friktionen och den plastiska deformationen. Ökningen i friktion berodde förmodligen både på en ökad ytenergi, men även på en större kontaktyta. De mjukare ytorna slets också i högre grad än de hårdare ytorna. Den bestrukna kartongen trycktes sedan för att utsättas för kontrollerad nötning på vibrationsbord för att simulera nötning av förpackningar vid transport. Nötningsskadorna karaktäriserades genom observationer och genom mätningar av topografi, tryckdensitet, mottling och glansvariationer. Skadorna delades upp i tre olika klasser: repor, polering och avskavd färg. Prover med hög råhet på partikelstorleksnivå (~0.5 µm) visade på en hög andel repor. När dessa råheter utjämnades genom kalandrering vid förhöjd temperatur minskade andelen repor och skadorna övergick till polering. Avskavd färg kunde främst observeras för prover bestrukna med enbart latex. Dessa prover hade förmodligen en dålig färgadhesion. Observerade repor karaktäriserades bäst med topografimätningar, polering med mätningar av glansvariationer och avskavd färg karaktäriserades bäst med mätningar av mottling. Summary Different mechanisms of friction were investigated for board coated with different coating colours. The theory of adhesion was investigated by testing different binder system against each other and the theory of plastic deformation was investigated with coatings containing a high content of latex with different hardness. Surface roughness on micrometer and sub-micron size scales were investigated by comparing different substrates and with coated board calendering at different temperatures. Measurements of friction were combined with contact angle measurements and with measurements of gloss and gloss variation before and after friction.

6 2 No significant relationships between chemical adhesion and friction could be observed at normal binder levels. Gloss and gloss variations increased due to polishing during measurements of friction. Polishing could also be observed for the samples that had been calendered at room temperature, while the samples calendered at increased temperature showed very low increases in gloss and gloss variations. These samples were probably too smooth on a sub-micron scale to be able to polish each other during measurements of friction. A paradox was that the samples with a high latex content showed small increases in gloss variations, despite the fact that they showed the highest frictional forces. The hardness of the surface seemed in this case to be of great importance for both the friction and the small amount of polishing. The high frictional forces were probably due to high adhesive forces, but also a large contact area. The softer surfaces showed slightly more increases in gloss variations than the harder surfaces. The coated board was then printed and subjected to controlled abrasion during vibration tests to simulate wear during transport. Damages were characterized through observations and through measurements of topography, print density, print mottle and gloss variations. Abrasion was divided into three classes: scratches, polishing and removed ink. Samples with a high amount of asperities on a particle size scale, i.e. ~0.5 µm, showed a high amount of scratches. These scratches were gradually replaced by abrasion by polishing when these asperities were smoothened out by high temperature calendaring. Removed paint was mainly observed for samples coated with only latex. This was probably due to a low adhesion of the printing ink to the non-porous surface. Scratches were best characterized by surface topography measurements while polishing was best characterized by measurements of gloss variations. Removed ink was best characterized by measurements of print mottle.

7 3 1 Inledning Idag läggs stora ansträngningar på att skapa förpackningar med ett tilltalande utseende, ansträngningar som är förgäves om tryckytan förstörs innan förpackningen når butiken. Nötning av förpackningar och trycksaker skapar ökade kostnader i alla led p.g.a. ökade reklamationer, men också en ökad miljöbelastning p.g.a. ökade kassationer. Dessutom måste även skador på varumärken och skadat förtroende räknas in i kalkylen av tappad goodwill. Nötning av förpackningstryck kan ha ett antal negativa följder. En konsumentförpackning ska sälja dess innehåll och skador på förpackningen kan därmed ge ett solkigt intryck. Nötningens betydelse varierar för olika konsumenter, men betydelsen ökar förmodligen med den förpackade varans pris. Nötning kan också ha en direkt påverkan på förpackningens funktion som oläslig text och streckkoder som inte fungerar. Friktionen har förmodligen en nyckelroll inom nötning av tryckta ytor. En hög friktion ger upphov till högre krafter än en låg friktion när två ytor glider mot varandra. Samtidigt kan en hög friktion förhindra att ytorna glider mot varandra och på så vis minska nötningen. Friktion som fenomen domineras av två mekanismer, friktionen kan ske genom adhesiv kontakt eller genom icke adhesiv kontakt mellan ytorna. I det första fallet så ökar friktionen med minskad ytråhet p.g.a. en ökad kontaktarea medan friktionen i det senare fallet är oberoende av ytråheten. Adhesion mellan två ytor bestäms av i) svaga kemiska bindningar, t.ex. van der Waals krafter eller svaga kovalenta bidningar och ii) ytenergin hos de båda ytorna genom syra-bas interaktioner. En del av friktionsarbetet övergår också i nötning eller plastisk deformation av ytan. Detta medför att friktionen är beroende av tidigare historik. En hårdare yta är också mindre benägen att slitas samtidigt som det lokala kontakttrycket blir betydligt högre på en hård yta än en mjuk yta. Pappers friktion beskrivs med både adhesiva och icke adhesiva teorier (Back 1990, Withiam 1991, Gurnagul et al. 1992, Fellers et al. 1998, Bäckström et al. 1999, Karademir and Hoyland 2003, Hoyland et al. 2000). Friktionen hos obestruket papper sägs oftast bero på ytenergin hos papperet (Bäckström et al. 1999), och har oftast visat sig vara oberoende av ytråheten. Påverkan av kalandrering har oftast hänvisats till migration av extraktivämnen som ändrat ytenergin (Back 1990). Extraktivämnen kan även fungera som smörjmedel genom att skapa svaga gränsskikt som ytan kan flyta på (Garoff et al. 1999). Nötning av partiklar brukar också påverka friktion och det har visat sig att platta partiklar ger en lägre friktion medan spetsiga hårda partiklar ökar friktionen (Withiam 1991). Bestrukna pappersytor består till större delen av pigmentytor, och således har det visat sig att partikelformen hos bestrykningspigmentet är det som påverkar friktionen mest (Rättö et al. 2000). Man har dessutom kunnat påvisa en polerande effekt (eller sandpapperseffekt) då två bestrukna ytor glider mot varandra (Enomae et al. 2007). Här torde spetsiga partiklar som kalciumkarbonat ha en större tendens att skada ytan mera än platta partiklat som lera eller talk. En möjlig förklaring till olika friktionsbeteende mellan obestrukna och bestrukna ytor kan finnas kontaktmekaniken. Kontakten mellan obestrukna ytor är följer till stor del

8 4 Hertz kontaktteori och kontakten resulterar till största delen i elastisk deformation (Kawashima et al. 2008). För bestrukna ytor skiljer sig kontaktbeteendet och kontakttrycket följer ej Hertz kontaktteori. Kontakten resulterar till större delen i plastisk deformation (Higashijima et al. 2010). Detta medför att friktionskoefficienten är tryckberoende över ett större tryckområde för obestrukna papper, medan friktionskoefficienten för bestrukna papper visar först en nedgång med trycket för att sedan visa en konstant friktionskoefficient (Higashijima och Yamauchi 2011). Studier som har behandlat friktion hos pappersytor har begränsat sig till att studera friktion mellan två likadana papper. Friktionen skulle förmodligen kunna påverkas i betydligt högre grad om man tillät sig att använda två skilda ytor. Alternativt skulle användandet av flerfasytor med olika adhesionspar kunna påverka pappersfriktionen avsevärt. Vad gäller friktion och nötning är kunskapen ännu mera begränsad då nötning oftast har studerats oberoende av friktion. Nötning är dessutom ett mångfacetterat fenomen. Förutom friktionen mellan ytorna och belastningen vid transport så beror nötningen hos förpackningar på initial tryckdensitet, adhesionen av tryckfärg till substratet, ytans textur, tryckfärgens sammansättning och ytans hårdhet. Kunskapen om hur olika friktionsmekanismer inverkar på nötning är begränsad då friktion och nötning oftast har studerats oberoende av varandra. Dessutom är kunskapen begränsad av friktionsmekanismer och hur dessa spelar in på tryckta ytor. Syftet med detta arbete har varit att skapa en bättre förståelse för hur man kan påverka friktionen samt hur olika friktionsbetingelser påverkar nötningen. Friktionsmekanismer har studerats för olika typer av bestrykningar, där friktion, ytenergi och nötning har karaktäriserats. Proverna har sedan tryckts för att nötas kontrollerat på ett vibrationsbord.

9 5 2 Material och metoder 2.1 Material En bestruken kartong med en ytvikt av 190 g/m 2 från Stora Enso användes som substrat. Fyra pigment användes: ett lerapigment och tre GCC (Ground Calcium Carbonate mald kalciumkarbonat) pigment. Lerapigmentet var ND 3090 från Imerys, Storbritannien, och GCC pigmenten var HC90, SC90 och CC60 från Omya, Schweiz. Vid beredning av bindemedlen användes fyra bindemedel. Två S/B latex från Styron, Schweiz användes, de benämdes S/B1 och S/B2 och hade Tg av 13 C respektive 55 C. De andra bindemedlen var en PVAc latex från Ciba, Finland och en katjonisk stärkelse från Lyckeby, Sverige. Den katjoniska stärkelsen valdes för att ge en motsatt ytkemi gentemot PVAc latex. I prover utan stärkelse användes dessutom pph CMC (Carboxymethyl cellulose) från CP Kelco, Finland. Bestrykningssmeterna blandades enligt tabell 1. Tabell 1. Bestrykningssmeternas komposition. Smet Benämning Pigment Bindemedel CMC 1 S/B 60 pph ND3090/ 11 pph S/B1 0.5 pph 2 PVAc 40 pph HC90 11 pph PVAc 0.5 pph 3 Starch 10 pph S/B1/5 pph starch 0.5 pph 4 Mjuk latex S/B1 No pigment 5 Hård latex S/B pph mjuk latex 90 pph ND3090/ 40 pph S/B1 0.5 pph 7 40 pph hård latex 10 pph HC90 40 pph S/B2 0.5 pph 9 Smal 100 pph SC90 20 pph S/B1 1 pph 10 Bred 50 pph SC90/50 pph CC60 20 pph S/B1 1 pph Bestrykningssmeterna bereddes till en torrhalt av 65%, förutom smet 3 som bereddes till torrhalt av 50% p g a problem med hög viskositet. En ytvikt av 17±1 g/m 2 applicerades i en laboratoriebestrykare från RK Print-Coat Instruments Ltd, Royston, England, model K-coater, och papperna torkades i ugn under 15 min vid en temperatur av 105 C. Efter torkning så kalandrerades papperna i en laboratoriekalander från DT Paper Science, Finland i ett mjukt nyp (en hård vals och en poymerbelagd vals). Hastigheten var 10 m/min och linjelasten 40 kn/m. Alla prover kalandrerades vid rumstemperatur, och prover belagda med smet 9 och 10 kalandrerades även vid en temperatur av 50 C och 70 C. Proverna trycktes sedan inför nötningstesterna i en laboratoriepress från IGT, Nederländerna, med en standard cyan tryckfärg, Toplith från Sun Chemical. Proverna trycktes i helton.

10 6 2.2 Metoder Friktionsstudier Alla papper konditionerades i 50% RH, 23 C under minst 24 h innan varje mätning förutom mätningarna av glansvariation och mätningar av yttopografi med optitopo. Friktion mättes enligt ISO i en friktionsmätare utvecklad vid Innventia, Sverige. Tre efterföljande svep användes och första statiska (S1), tredje statiska (S3) och den kinetiska friktionskoefficienten utvärderades. För varje test användes sex repetitioner förutom de tryckta proverna där fem repetitioner användes. Alla mätningar, utom på proverna bestrukna med smet 9 (de tryckta proverna), mättes i MD-MD, medan proverna bestrukna med smet 9 mättes i MD-CD. Friktionsmätningarna genomfördes både med likadana prover släpandes mot varandra, t. ex prov bestruket med smet 1 mot prov bestruket med smet1, och med olika typer av prover släpandes mot varandra, t. ex. prov bestruket mot smet 1 mot prov bestruket med smet 3. De olika kombinationerna av prover vid friktionsmätningarna är givna i tabell 2. Tre olika serier av kombinationer användes: A: Mätningar för att pröva adhesionsteorin, B: Mätning för att prova hur abrasion samt hur ytans hårdhet påverkar friktionen, och P: Mätningar för att testa hur råhet på partikelnivå påverkar friktionen samt hur val av bassubstrat påverkar friktionen Tabell 2. Tabell över friktionsmätningarna A B P Test Prov 1 Prov 2 Sample description A1 1 1 S/B mot S/B A2 2 2 PVAc mot PVAc A3 3 3 Starch mot Starch A4 1 2 S/B mot PVAc A5 1 3 S/B mot Starch A6 2 3 PVAc mot Starch B1 4 4 Mjuk latex surfaces B2 5 5 Hård latex surfaces B pph mjuk latex B pph hård latex B5 4 6 Mjuk latex 40 pph mjuk latex B6 4 7 Mjuk latex 40 pph hård latex B7 5 6 Hård latex 40 pph mjuk latex B8 5 7 Hård latex 40 pph hård latex P1 8 8 Copy paper, SC60 P2 9 9 Copy paper, SC90/CC60 P3 8 8 Board, Only SC60 P4 9 9 Board, SC90/CC60 P5 8 8 Board, Only SC90, T=50 C P6 9 9 Board, SC90/CC60, T=50 C P7 8 8 Board, Only SC90, T=70 C P8 9 9 Board, SC90/CC60, T=70 C

11 7 Ytenergin hos proverna utvärderades med hjälp av kontaktvinkelmätningar med tre olika vätskor: vatten, dijodmetan och ethylenglykol. Kontaktvinkelmätningarna mättes på en kontaktvinkelmätare av modell FibroDAT, FIBRO, Sverige. Ytenergin utvärderades enligt relationen beskriven av Good och van Oss (1992) och van Oss (1994): LW LW 2 ( 1 cos ) [1] LW där är kontraktvinkeln mellan vätskan och ytan, i är den dispersive komponenten av ytenergin hos substans 1, i är syrakomponenten (elektron acceptator) av ytenergin hos substans i, och i is den basiska delen (elektron donator) av ytenergin hos substrat i. Genom att mäta kontaktvinkeln med tre olika vätskor med kända LW, och (se tabell 3), och genom att substituera värderna i equation [1], så kan ytenergins komponenter av substratet beräknas. Den totala ytenergi kan sedan beräknas enligt: LW 2 i i i [2] Tabell 3. Den dispersiva komponenten samt syra och bas komponenterna av ytenergin för de tre vätskorna som användes för att bestämma ytkemin hos de bestrukna ytrona. Vätska LW [mj/m 2 ] [mj/m 2 ] [mj/m 2 ] Vatten Dijodometan Ethylenglykol Glans mättes vid 20, 60 och 75 med en Zenter ZLR 1050M glansmätare från Zenther Instruments, Schweiz. Glansen mättes i MD. Glansvariationer mättes med STFI mikroglans, Innventia AB, Sweden. Glansvariationer filtrerades för olika våglängder med hjälp av FFT transformation. Glans och glansvariaton mättes både före och efter friktionsmätningar. Ytstruktur mättes med OptiTopo, Innventia AB, Sverige. Metoden är en kontaktfri metod baserad på stereo-foto och ett FFT band pass filter används för att bestämma råhet för olika längdskalor. Topografimätningar genomfördes både före och efter friktionsmätningar.

12 Nötningsstudier av tryckta ytor Transportsimuleringstester genomfördes enligt ASTM D på ett Schenck elektro-hydrauliskt bi-axialt vibrationsbord med fyra frihetsgrader. Testerna genomfördes som horisontella randomvibrationer med testintensiteten 0.52 Grms i frekvensområdet Hz, se Fig. 1. Detta motsvarar testintensitet 2 i ASTMstandarden. Två tryckta provremsor fästes på en pappersinslagen stålplatta med vikten 7.5 kg och två prover fästes på en kartong som var fastlimmad på vibrationsbordet på motsvarande positioner, se Fig. 2. Proverna nöttes därmed mot varandra. Ett vibrationstest genomfördes under 5 minuter och när proverna rörde på sig för mycket (för vissa bestrykningskvaliteter) puttades de tillbaka för att nöta mot varandra. Proverna utvärderades i form av tryckdensitet, ytprofil enligt OptiTopo, mottling och mikroglans. Dessutom gjordes en okulär utvärdering av skadorna av tre personer som alla var vana vid att titta på tryckkvalitet eller förpackningsskador. Utvärderingar gjordes på nötta prover och på referensprover som inte utsatts för vibrationstestet. Fig. 1. Använt randomvibrationsspektrum.

13 9 a) b) c) d) Fig. 2. Bilder av försöksuppställningen vid vibrationsförsöken: a) vibrationsbord med monterad baskartong, b) montering av prover på 7 kg platta, c) bild av prover monterade på 7 kg platta och på vibrationsbord, och d) prover på bord innan vibrationstest.

14 µ According to Innventia Confidentiality Policy this report is confidential until Resultat 3.1 Friktion Fig. 3 visar friktionsmätningarna för prover med olika bindemedel. Friktionskoefficienten varierade inte nämnvärt mellan olika typer av bindemedel. En lite lägre tredje statisk och kinetisk friktionskoefficient kan eventuellt observeras för proverna som innehåller stärkelse. Ingen signifikant skillnad i friktion kunde observeras när proverna mättes mot varandra (S/B-PVAc, S/B-Starch och PVAc-Starch). 0,6 0,5 0,4 0,3 µ S1 µ S3 µ K3 0,2 0,1 0 S/B mot S/B PVAc mot PVAc stärkelse mot stärkelse S/B mot PVAc S/B mot stärkelse PVAC mot stärkelse Fig. 3. Friktionskoefficient mellan adhesionspar med bestrykningssmeter innehållande olika typer av bindemedel. Fig. 4 visar friktionskoefficienten för prover med hög andel latex. Samtliga prover visade en hög friktionskoefficient. De rena latexproverna, både hård och mjuk, visade högre friktionskoefficient än samma latex med pigmentpartiklar. Generellt visade adhesionspar med prover med enbart den mjuka latexen högst friktionskoefficient.

15 µ µ According to Innventia Confidentiality Policy this report is confidential until ,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 µ S1 µ S3 µ K3 0,4 0,2 0 mjuk S/B latex mot mjuk S/B latex hård S/B latex mot hård S/B latex 40 pph mjuk S/B mot latex 40 pph hård S/B latex mjuk S/B latex mot 40 pph mjuk S/B latex mjuk S/B latex mot 40 pph hård S/B latex hård S/B latex mot 40 pph mjuk S/B latex hård S/B latex mot 40 pph hård S/B latex Fig. 3. Friktionskoefficient mellan adhesionspar med ren latex med olika hårdhet samt prover med hög andel latex (40 pph). 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 µ S1 µ S3 µ K3 Fig. 5. Friktionskoefficienten för papper bestrukna med olika pigmentstorleksfördelning som

16 12 kalandrarats med olika temperatur. Fig. 5 visade friktionskoefficienterna för prover bestrukna med GCC av olika stoleksfördelningar. Två substrat användes, ett kopieringspapper och en kartong. Kartongen var kalandrerad vid tre olika temperaturer för att ge olika ytstruktur på partikelstorleksnivå. Ingen signifikant skillnad kunde observeras för de två olika substraten och för de två olika partikelstorleksfördelningarna. En förhöjd kalandreringstemperatur gav en något lägre friktion. 3.2 Glans och glansvariationer före och efter friktionsmätningar av otryckta prover A B C D Fig. 6. A) 75 glans för proverna före och efter friktionsmätningar, och glansvariationer före och efter friktionsmätningarna för B) S/B latex (prov 1), C) PVAc latex (Prov 2), och D) Stärkelse (Prov 3). Fig. 6 visar glansen före och efter friktionsmätningar tillsammans med mätningar av glansvariationer före och efter friktionsmätningarna för proverna 1 (S/B latex), 2 (PVAc latex) och 3 (stärkelse). Prover med S/B latex och PVAc latex visade på ungefär samma glans medan proverna innehållande stärkelse visade en något lägre glans. Glansen ökade något efter friktionsmätningarna även om dessa ökningar var väldigt små. 20 och 60 glansen visade samma trend som 75. Prov 1 visade på en markant höjning av glansvariationerna när det mättes mot liknande prov (1 mot 1). Denna glansvariation ökade när det släpades mot PVAc (1 mot 2) och ytterligare när det släpades mot stärkelse (prov 3). PVAc (Prov 2) visade också på stora ökningar i glansvariationer, men skillnaderna var mindre för de olika provtyperna som

17 13 det släpades mot. Stärkelse (Prov 3) visade också en ökning i glansvariationer, dock på en lägre nivå där den största ökningen erhölls när det släpades mot stärkelse. Fig. 7. Glansen före och efter friktionsmätningarna för prover innehållande hård och mjuk latex samt med och utan pigment. Fig. 7 visar glansen hos proverna bestrukna med enbart latex eller med hög andel latex (40 pph). Proverna innehållande mjuk latex visade på hög glans utan någon skillnad före och efter friktionsmätning. När pigment tillsattes till den mjuka latexen (40 pph soft latex), sjönk glansen och inga signifikanta skillnader efter friktionsmätning kunde observeras. Proverna med den hårda latexen uppförde sig tvärtom, när pigment tillsattes så ökade glansen något. Det gick inte heller se några skillnader i glans före och efter friktionsmätningarna för proverna med den hårda latexen. 20 och 60 glansen visade samma trend som 75. Fig. 8 visar glansvariationer av prover med latex av olika hårdhet, både som ren latex (prov 4 och prov 5) samt i kombination med GCC (prov 6 och prov 7). Den mjuka rena latexen (prov 4) visade höga glansvariationer som ökade lite enbart i kombination med den hårdaste ytan, provet med den hårda latexen i kombination med GCC. Den hårdare latexen visade högre glansvariationer men ingen skillnad före och efter friktionsmätningar. Den mjuka latexen i kombination med GCC (prov 6) visade lägre glansvariationer än de rena latexerna. En liten skillnad kunde ses före och efter friktionsmätningar mot ren latex, medan en stor ökning erhölls när det mättes mot mjuk latex kombinerat med GCC. Den hårda latexen i kombination med GCC (prov 7) visade något högre glansvariationer än prov 6, medan skillnaderna före och efter friktionsmätning mot ren latex visade på en klar ökning, där den hårda latexen gav den största skillnaden. Glansvariationer efter mätning mot hård latex kombinerat med GCC gav en ökning i glansvariationer i nivå med ren hård latex.

18 Gloss 75º According to Innventia Confidentiality Policy this report is confidential until A B C D Fig. 8. Glanvariationer före och efter friktionsmätningarna för A) Ren mjuk latex (prov 4), B) hård ren latex (prov 5), C) 40 pph mjuk latex (Prov 6), och 40 pph hård latex (Prov 7) before after 0 SC60, 23ºC SC60/CC60, 23ºC SC60, 50ºC SC60/CC60, 50ºC SC60, 70ºC SC60/CC60, 70ºC SC60 copy SC60/CC60, copy Fig. 9. Glansen före och efter friktionsmärningar för papper bestrukna med olika pigmentstorleksfördelning som kalandrarats med olika temperatur. Fig. 9 visar glansen före och efter friktionsmätningar för prover bestrukna med olika pigmentfördelning och kalandrerade vid olika temperatur. Pigmentet med bredare storleksfördelning visade en något lägre glans än pigmentet med den smalare

19 15 pigmentstorleksfördelning och en lägre glans erhölls när kopieringspapper användes som substrat jämfört med när kartong användes som substrat. Ingen större skillnad kunde observeras i glans efter friktionsmätningarna. 20 och 60 glansen visade samma trend som 75. A B Fig. 10. Glanvariationer före och efter friktionsmätningarna för A) GCC med snäv partikelstorleksfördelning (prov 9), B) GCC med bred partikelstorleksfördelning (Prov 10). Fig. 10 visar glansvariationer före och efter friktionsmätningar för bestrykningar på olika substrat (copy paper och kartong) samt med olika kalandreringsförhållanden. Kopieringspapperena visade lägre glansvariation än motsvarande prov på kartong och på en lägre ökning av glansvariationer motsvarande kartongprov. Kalandrering vid förhöjd temperatur visade på en högre glansvariation innan friktionsmätning, men låga eller inga ökningar efter friktionsmätningar. Beteendet var också ganska lika för de två olika pigmenten.

20 µ S1 According to Innventia Confidentiality Policy this report is confidential until Adhesionsarbete och kontaktarea 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 A B P Adhesionsarbetet [J/m²] Fig. 11. Första statiska friktionskoefficienten (S1) som funktion av adhesionsarbetet för olika adhesionspar. A, B och P hänvisar till de olika försökserierna i tabell 2. Fig. 11 visar första statiska friktionskoefficienten som funktion av adhesionsarbetet för de olika friktionsparen. Friktionskoefficienten verkar ganska konstanta över ett stort intervall i adhesionsarbetet, medan över ca 93 J/m 2 ökar friktionen avsevärt. Det skall nämnas att de högsta friktionskoefficienterna, och till viss del de högsta adhesionsarbetena, var med där ena adhesionsparet utgjordes av den rena mjuka latexen. Tredje statiska och den kinetiska friktionskoefficienten visade likande uppförande som den första statiska. Fig. 12 visar kontaktarean som funktion av friktionskoefficienten. Friktionen varierade inte nämnvärt, förutom provet bestruken av ren mjuk latex, medan kontaktarean varier i ett spann av 82 till 95%. Liknande resultat erhölls för den första och tredje statiska friktionskoefficienten. Skillnader i friktion kan med andra ord inte enbart förklaras med skillander i kontaktyta, åtminstånde inte på den storleksskalan som mäts med PST, d v s våglängden för synligt ljus. Fig. 13 visar hur friktionen beror på produkten av kontaktarean och ytenergin hos olika prover. Friktionskoefficienten varierar inte nämnvärt för olika prover förutom provet med ren mjuk latex medan produkten av kontaktarean och ytenergin varierar avsevärt. Någon stark korrelation mellan produkten av kontaktarean och ytenergin erhölls inte med andra ord.

21 µ kinetic Contact area [%] According to Innventia Confidentiality Policy this report is confidential until ,00 94,00 92,00 90,00 88,00 86,00 84,00 82,00 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 µ kinetic Fig. 12. Kontaktarean som funktion av den kinetiska friktionskoefficienten. Kontaktarean mättes med PST vid ett anpresstryck av 3.9 MPa efter 10 ms Kontakt. 1,2 1 0,8 0,6 0,4 A B P 0, Contact area*free surface energy Fig. 13. Den kinetiska friktionskoefficienten som funktion av produkten av contaktarean*den fria ytenergin. Kontaktarean mättes med PST vid ett anpresstryck av 3.9 MPa efter 10 ms kontakt.

22 Observationer av tryckta prover efter nötningstester Det kunde vid trasportsimulering noteras att proverna rörde på sig en del till följd av accelerationen på vibrationsbordet. Dessa rörelser skiljde sig mellan proverna och berodde förmodligen på skillnader i friktionsförhållanden. Således rörde sig prov 6 och prov 7 mer horisontellt i förhållande till varandra (lägre friktion) än prov 4 och prov 5 (högre friktion). Tre typer av skador kunde observeras för proverna efter nötningstest på vibrationsbord: 1. Skador i form av repor 2. Skador i form av polering 3. Avskavd färg Proverna bestrukna med olika typer av bindemedel, prov 1, 2 och 3, visade mest repor och en del polering. Provet med enbart S/B latex som bindemedel visade minst repor av dessa prover. Proverna bestrukna med enbart latex visade mest skador i form av avskavd färg och polering. Repor kunde i undantagsfall observeras. När pigment tillsattes till bestrykningsfärgen (prov 6) så minskade poleringen och skadorna bestod till större andel av repor jämfört med proverna bestrukna med enbart latex. När den hårdare latexen användes i kombination med pigment (prov 7) så erhölls mera polering och skarpare repor än för motsvarande prov med den mjuka latexen (prov6). Proverna bestrukna med den snäva partikelstorleksfördelningen (prov 9) visade på mera skador efter nötning än provet bestruket med den breda partikelstorleksfördelningen (prov 1023). Detta prov visade på både repor och på polering. Skador på tryckta prover efter nötning ändrade också karaktär när kalandreringsförfarandet ändrades. Vid en kalandreringstemperatur av 23 C (prov 1023) bestod skadorna mest av repor. Reporna minskade i omfattning och ersattes till viss del av polering när kalandreringstemperaturen ökade till 50 C (prov 1050) för att nästan helt försvinna och ersättas helt av polering vid en kalandreringstemperatur av 70 C (prov 1070). Reporna minskade med andra ord med kalandreringstemperatur medan skador i form av polering ökade med kalandreringstemperaturen.

23 Print density According to Innventia Confidentiality Policy this report is confidential until Tryckdensitet före och efter nötningstester 2,5 2 1,5 1 before after 0, Sample Fig. 14. Tryckdenisteten hos prover före och efter nötningstest. Felstaplarna representerar 95% konfidensintervall. Fig. 14 visar tryckdensiteten före och efter nötningstesterna. Tryckdensiteten sjönk generellt efter nötningstestet och spridningen i resultat (95% konfidensintervall) ökade också efter nötningstesterna. Det senare berodde förmodligen på att färgen skavdes av ojämnt vid nötningen. Tryckdensiteten var ganska lika för alla prover utom provet bestruket med hård latex (prov 5) och det var generellt svårt att se någon relation mellan provtyp och minskning i tryckdensitet.

24 Mottling 0.5-4, COV mm [%] According to Innventia Confidentiality Policy this report is confidential until Mottling före och efter nötningstester före efter Fig. 15. Mottling i intrervallet mm av tryckta prover före och efter nötningstester. Fig. 15 visar mottling (flammighet) före och efter nötningstester. Skillnaderna mellan proverna innan nötningstestet var ganska små förutom prov 5 som visade ett lite mera mottling samt att mottling ökade något med ökande kalandreringstemperatur. Bland proverna som beströks med olika bindemedel så visade provet med PVAc latex något högre mottling än proverna med S/B latex och S/B latex-stärkelse efter nötningstestet. Proverna bestrukna med enbart latex (prov 4 och 5) visade en högre mottling både före och efter nötningstestet än motsvarande prover med latex och pigment (prov 6 och 7), där provet med hård latex (prov 5) visade en högre mottling än de övriga efter nötningstestet. En snäv partikelstorleksfördelning (prov 9) gav en avsevärt högre mottling efter nötningstestet än motsvarande prov med bred partikelstorleksfördelning (prov 1023) vilket var förvånande då inga skillnader i mottling kunde observeras innan nötningstestet. En ökad kalandreringstemperatur från 23 C (prov 1023) till 50 C (prov 1050) eller 70 C ökade mottlingen något innan nötningstesttet. Efter nötningstestet minskade mottlingen något med en ökad kalandreringstemperatur från 23 C (prov 1023) till 50 C (prov 1050), medan ytterligare höjning av kalandreringstemperaturen till 70 C ökade mottlingen efter nötningstestet.

25 Ytprofil före och efter nötningstester Fig. 16. Ytprofilen hos prov 1, 2 och 3 före (Sample 1ref, 2ref och 3ref) och efter (Sample 1, 2 och 3) nötningstestet. Fig. 16 visar höjdskillnader före och efter nötningstest för prover bestrukna med olika typer av bindemedel. Prov 1 hade S/B latex som bindemedel, prov 2 hade PVAc latex och prov 3 hade en blandning av stärkelse och latex som bindemedel. Innan nötningstesterna visade proverna upp ränder p.g.a. lindningstråden på bestrykningsstaven. Prov 1 visade på mindre höjdskillnader till följd av ränder än övriga prover och prov 2 visade på betydligt högre höjdvariationer än prov 3. Efter nötningstestet visade prov 1 små höjdskillnader i ytprofil och därmed på en liten andel repor efter nötningstesterna. Prov 2 och prov 3 visade på ränder med höjdskillnader i

26 22 ytprofil efter nötningstest, där ränderna i ytprofilen beror på repor orsakade av nötningen i transportsimuleringen. Prov 2 visade på en större andel repor än prov 3. Fig. 17 visar ytprofilmätningar efter nötningstester för prover bestrukna med enbart latex. Prov 4 beströks med mjuk latex och prov 5 beströks med hård latex. Prov 4 visade en slät yta utan några lokala höjdskillnader före och efter nötningstestet, medan prov 5 visade på en krackelerad struktur. Den krackelerade strukturen hos prov 5 hade troligtvis uppkommit p.g.a. att den hårda latexen spruckit under torkningen då samma struktur kunde observeras före och efter nötningstestet. Inga skador i form av repor från nötningstestet kunde m.a.o. observeras för proverna bestrukna med enbart latex. Fig. 17. Ytprofilmätningar av prov 4 och prov 5 före (4ref och 5ref) och efter (sample 4 och 5) nötningstest. Fig. 18 visar ytstrukturen före och efter nötningstest för prover bestrukna med pigment och en hög andel latex (40 pph). Prov 6 beströks med pigment och mjuk latex medan prov 7 beströks med pigment och hård latex. Både prov 6 och prov 7 visade små ränder av små höjdskillnader innan nötningstest på samma vis som prov 1, 2 och 3. Dessa ränder skapades förmodligen under bestrykningen. Efter nötningstest så visade både prov 6 och prov 7 på djupare ränder inom begränsade områden. Ränderna av höjdskillnader var något tunnare än för prov 2 och 3 och de var också något mera utspridda. Prov 7 visade något fler höjdskillnader efter nötningstest än prov 6.

27 23 Fig. 18. Ytprofilmätningar av prov 6 och prov 7 före (6ref och 7ref) och efter (Sample 6 och Sample 7) nötningstest. Fig. 19 visar ytprofilen efter nötningstester för prover bestrukna med olika pigmentstorleksfördelningar (prov 9 och prov 1023) samt prover kalandrerade vid olika temperaturer (Prov 1023, 1050 och 1070). Ränder som förmodligen skapats under bestrykningsprocessen kunde observeras innan nötningstest för proverna kalandrerade vid rumstemperatur (prov 9 och prov 1023). Dessa ränder blev mindre tydliga när proverna kalandrerades vid förhöjd temperatur (prov 1050 och prov 1070). Efter nötningstest så visade provet med snäv partikelstorleksfördelning (prov 9) på ett fåtal ränder av skarpa höjdskillnader som var ganska utspridda, medan provet med den bredare partikelstorleksfördelningen (prov 1023) visade på fler och något större ränder av skarpa höjdskillnader efter nötningstest, även dessa var ganska utspridda. När kalandreringstemperaturen ökade från rumstemperatur (prov 1023) till 50 C (1050) så minskade både antalet höjdskillnader samt nivån på höjdskillnaderna markant. Dessa höjdskillnader försvann mer eller mindre när en kalandreringstemperatur av 70 C (prov 1070) användes.

28 24 Fig. 19. Ytprofilmätningar av prov 9 kalandrerat vid rumstemperatur och prov 10 kalandrerat vid rumstemperatur (1023), 50 C (1050) och 70 C (1070) efter nötningstest.

29 Gloss mm, COV [%] According to Innventia Confidentiality Policy this report is confidential until Glansvariation före och efter nötningstest Fig. 20 visar glansvariationer före och efter nötningstester för bestrukna och tryckta prover. Proverna bestrukna med S/B latex och pigment (prov 1) visade på en liten ökning i glansvariation, medan proverna som använde PVAc och S/B latex-stärkelse visade på ganska höga ökningar i glansvariation. Provet bestruket med enbart mjuk latex (prov 4) visade också på en hög ökning av glansvariation. Även om provet bestruket med hård latex (prov 5) visade på högre glansvariation än provet bestruket med mjuk latex innan och efter nötning, så var ökningen i glansvariation mindre efter nötning. Ökningen i glansvariationer var mindre påtaglig när pigment tillsattes till den mjuka latexen (prov 6), medan denna ökning blev större när pigment tillsattes till den hårda latexen (prov 7). Proverna innehållande olika pigmentstorleksfördelningar (prov 9 och prov 1023) visade inga skillnader vare sig i absolut nivå eller i ökning av glansvariationer efter nötning, medan en ökning av kalandreringstemperaturen från 23 C till 50 eller 70 C visade på en minskning av glansvariationer innan nötning. Ökningen av glansvariationer efter nötning blev också något mindre när kalandreringstemperaturen ökade till 50 C för att sedan visa på en något större ökning vid en kalandreringstemperatur av 70 C. Ökningen av glansvariationer vid kalandreringstemperaturen 70 C var dock lägre än den för kalandreringstemperaturen 50 C. 30,00 25,00 Referens Nötta 20,00 15,00 10,00 5,00 0,00 1ref-4 2ref-4 3ref-4 4ref-4 5ref-4 6ref-4 7ref-4 9ref ref ref ref-4 Fig. 20. Glansvariation före och efter nötningstester för olika prover.

30 26 4 Diskussion Friktionen varierade inte nämnvärt för normala bestrykningssmetar. Däremot kan friktionen förändras avsevärt vid väldigt höga bindemedelshalter. När bindemedelshalten var 40 pph och däröver, ökade friktionen avsevärt. Under normala förhållanden så är så höga bindemedelshalter orealistiska utifrån ett ekonomiskt perspektiv, men resultaten här indikerar att ytstrukturen har en ganska hög inverkan på friktionen. När bindemedelshalten ökar till extrema nivåer, 40 pph och däröver, sker två saker. Dels sker en förstärkning av ytan och dels så minskas andelen fria pigmentytor och därmed finns det färre råheter som kan fastna i varandra. Higashijima et al. (2010) och Higashijima och Yamauchi (2011) har studerat kontaktmekaniken hos obestrukna och bestrukna papper och visat att kontakten hos obestrukna papper ger elastisk deformation medan kontaktmekaniken hos bestrukna papper ger plastisk deformation. Vid högre bindemedelshalter övergår förmodligen den bestrukna ytan till en kontakt som mera liknar den av en ren polymer, och kontakten skulle därmed övergå i elastisk deformation från plastisk deformation. Detta skulle få två konsekvenser, först och främst så sker ingen plastisk deformation av ytan vid högre bindemedelshalter, samt att friktionen övergår till att bero mera på adhesionsarbetet. Därmed övergår friktionsarbetet till adhesionsarbete mellan bestrykningarna av enbart bindemedel och både kontaktarea och ytenergi hade därmed stor betydelse för friktionskrafterna. Den plastiska deformationen minskade också ned till mer eller mindre insignifikanta nivåer. Då adhesionsarbetet blev viktigt när latexytorna släpades mot varandra så skulle en bättre kontaktyta ge en högre friktion. Detta skulle kunna vara en förklaring till varför den mjuka latexen gav en högre friktion. Nu ska det nämnas att det inte är enbart hårdheten som skiljer den mjuka och hårda latexen. Den mjuka latexen hade en betydligt högre ytenergi är den hårda latexen och hade en tendens att klibba fast i allt ytorna kom kontakt med. När bindemedels sjönk verkade också friktionsmekanismerna ändras. Adhesionsparen där den ena delen vad den mjuka latexen visade också det högsta adhesionsarbetet men för övriga prover adhesionspar fanns ganska höga variationer i adhesionsarbete utan att friktionskoefficienten inte varierade nämnvärt. Det var med andra ord svårt att se någon korrelation mellan ytenergin och friktionskoefficienten. Detta även om ytenergin multiplicerades med kontaktarean mätt med PST (print simulation tester). En förklaring av att kontakten berodde på plastisk deformation enligt Higashijima et al. (2010) och Higashijima och Yamauchi (2011) vore därmed ganska trolig för proverna med mera normal bindemedelshalt. Då den plastiska verkar vara dominerande så torde man kunna beskriva friktion med polering samt ihakningar av råheter på partikelstorleksnivå (0.1-1 µm). Plastisk deformation och polering kan till viss del beskrivas av ökningar i glans och glansvariationer. Här visade de tre olika grupperna av mätningar (A, B och P) lite olika tendenser. De tre första proverna (1, 2 och 3), visade på relativt höga ökningar i både

31 27 glans och glansvariationer där hårdare ytor (3) visade på lägre ökningar i glans och glansvariationer än mjukare ytor (1). Här verkade plastisk deformation ha en stor betydelse för friktionskrafterna där partiklar förmodas ha polerat genom att de släpats mot ytan. Proverna med enbart latex eller hög andel latex (Prov 4, 5, 6 och 7) visade på små eller inga ökningar i glansvariationer. Proverna med enbart hård latex (Prov 5) visade på inga ökningar i glans eller glansvariationer, medan proverna med enbart mjuk latex (Prov 4) visade på små ökningar i glansvariationer när de släpades mot en hård yta (Prov 7: partiklar med 40 pph hård latex). Proverna med partiklar och 40 pph latex visade på ökningar i glansvariationer, även om dessa ökningar var mindre än för prov 1, 2 och 3. Här hade ytans hårdhet också ganska stor betydelse, dels krävdes att de släpades mot en annan hård yta, och ytan innehållande partiklar och hård latex visade på betydligt lägre ökningar i glansvariationer än ytorna med partiklar och mjuk latex. Den plastiska deformationen var med andra ord ganska låg för prover med hög andel latex trots att friktionskrafterna vara höga. Proverna kalandrerade vid olika temperatur (9 23 C, 9 50 C, 9 70 C, C, C, C, samt 9 copy och 10 copy) visade på lite annorlunda beteende. Prover kalandrerade vid låg temperatur (9 23 C, C, 9 copy och 10 copy) visade på markanta höjningar i glansvariationer, medan proverna kalandrerade vid högre temperaturer (9 50 C, 9 70 C, C och C) visade på marginella ökningar i glansvariationer. Det verkar således som om den utslätande effekten från en blank vals med hög temperatur har gjort att ytorna inte var tillräckligt råa på partikelstorleksnivå för att kunna polera ytorna. Dessa ytor var således ganska dåliga sandpapper. Skillnaderna i friktionskrafter kunde här förklaras genom en skillnad i plastisk deformation. Kombinerar man dessa resultat så verkar det troligt att friktionskrafterna hos bestrykningsskikt med normala bindemedelshalter byggs upp genom kontakten mellan små råheter (på partikelstorleksnivå) hos ytorna. Är dessa råheter tillräckligt stora så sker en låsning mellan dessa ytor och när dessa släpas på varandra så resulterar det i höga lokala spänningar och plastisk deformation. Genom att kalandrera vid höga temperaturer så slätas dessa råheter ut och de lokala spänningarna minskar både genom att spänningen fördelas över fler punkter och att låsningarna mellan råheterna blir färre. Detta resulterar både i lägre friktionskrafter och mindre plastisk deformation och därmed lägre glansvariationer. När proverna sedan trycktes för att undersöka nötningen med vibrationsbord kvarstod en hel del av nötningsbeteendet från de otryckta bestrukna ytorna även om skadorna visuellt skiljde sig lite grand p.g.a. avskavd färg. Proverna bestrukna med enbart latex visade också på en betydligt högre nötning vilket knappast är förvånande då tryckfärgen förmodligen hade en låg adhesion till det icke porösa underlaget. Således visade dessa prover på en stor andel avskavd färg och polering av den tryckta ytan, men få repor och få skillnader i höjdprofil före och efter nötning. Pigmentet i färgen verkar med andra ord

32 28 vara tillräcklig för att skava av färg med låg adhesion och orsaka glansvariationer och mottling, men inte tillräcklig för att repa det hållfasta latexunderlaget. Prover bestrukna med pigment och bindemedel visade på samma typ av beteende som de otryckta ytorna. Ytorna med 40 pph latex visade på små ändringar, förmodligen p.g.a. den höga hållfastheten hos ytan men också en bra adhesion av färg till underlaget. Prover med normal andel bindemedel visade på nötningsmekanismer beroende till stor del på ytråheter, både på partikelnivå (0.1-1 µm) och på höjdskillnader observerade i optitopo. Partiklar i bestrykningsskiktet kunde här skapa repor i underlaget vid nötningen. Dessa repor var speciellt tydliga när råheter p.g.a. ränder i bestrykningsprocessen gav lokalt höga kontakttryck. En ökad kalandreringstemperatur minskade råheter på partikelstorleksnivå (0.1-1 µm) och reporna hos dessa prover gick över mera i polering (glansiga ytor) samtidigt som skadorna sjönk något.

33 29 5 Slutsatser Friktionsmekanismerna för bestrukna ytor kan inte enbart förklaras genom enbart adhesionsteorier, teorier om interlocking av små råheter på partikelstorleksnivå som hakar, eller teorier om plastisk deformation utan samtliga teorier bör användas. Vid extremt höga latexhalter (>40 pph), dominerar adhesionsarbetet över interlocking och plastisk deformation. Här är adhesionkrafterna och kontaktytan av stor betydelse. Vid mera moderata halter av latex har ytan både sämre kontakt och lägre hållfasthet. Här övergår en del av friktionsarbetet i plastisk deformation. Denna plastiska deformation beror till stor del på hur råheter på partikelstorleksnivå kan låsa sig i varandra. Slätas dessa råheter ut, genom t ex kalandrering vid hög temperatur, minskar andelen plastisk deformation och därmed friktionsarbetet. När proverna trycktes så kvarstod en hel del av nötningsbeteende från friktionsmätningarna även om färgens adhesion till underlaget också spelade in. Således visade proverna bestrukna med enbart latex på avskavd färg och ökad mottling utan någon större andel repor. När adhesionen av tryckfärg var tillräcklig så styrdes nötningen till större del av råheter på partikelstorleksnivå. För att minimera nötningen hos tryckta bestrukna ytor bör man med andra ord se till att porositeten är tillräcklig för att få en adekvat färgadhesion samtidigt som man minskar råheten på partikelstorleksnivå, förslagsvis genom högtemperaturkalandrering.

34 30 6 Framtida arbeten Arbetet har visat att det är svårt att påverka friktionen hos bestrukna ytor vid normala smetsammansättningar. Arbetet har dock visat på hur olika friktionsmekanismer (adhesion, interlocking och polering genom plastisk deformation) bygger upp friktionskrafterna och dessa friktionsmekanismer verkar även gå att överföra till bestrukna och tryckta prover för nötning vid transport. Kunskapen från detta projekt kan med andra ord tillämpas för att skapa bestrykningsytor som är mindre benägna att nöta mot varandra. Således borde en del transportrelaterade reklamationer av förpackningar kunna undvikas. Arbetet kommer att fortsätta inom Eurekaprojektet TABRE där kunskapen från detta arbett kommer att användas för att jämföra olika nötningsförhållanden med kända testmetoder för nötning (t.ex. Sutherland). Förhoppningen är att detta arbete kommer att resultera i testmetoder och rutiner för att reducera transportrelaterade reklamationer av förpackningar avsevärt.