Виявлення впливу модифікації поверхні картону розчином гідроксихлориду алюмінію на показники крайового кута змочування та поверхневої енергії

Автор(и)

  • Тетяна Анатоліївна Роїк Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського", Україна https://orcid.org/0000-0002-4930-0173
  • Євгенія Сергіївна Бичкар Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського", Україна https://orcid.org/0009-0002-0351-4966
  • Володимир Григорович Олійник Кандидат технічних наук, доцент Кафедра технології поліграфічного виробництва Навчально-науковий видавничо-поліграфічний інститут, Україна https://orcid.org/0000-0003-3117-2780

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2026.357229

Ключові слова:

ламінований картон, модифікація сировини, крайовий кут змочування, катіонний заряд

Анотація

Об’єктом дослідження є процес поверхневої модифікації  картону водним розчином Al2(OH)nCl6–n та її вплив на показники крайового кута змочування та заряду поверхні розчинених речовин картону для виготовлення паковань та одноразового посуду. 

Вирішувалась проблема відсутності технологічного підходу модифікації поверхні картону, який дозволить одночасно забезпечити високу адгезію між картоном і полімером шляхом керованої зміни змочуваності та поверхневої енергії без втрати його бар’єрних властивостей. Варіантом вирішення є удосконалення технології модифікації картону для виробництва одноразового посуду водним розчином Al2(OH)nCl6–n

Експериментальні дослідження полягали у виготовленні серій зразків картону з різним складом, визначенні крайового кута змочування методом лежачої краплі та заряду поверхні розчинених речовин. Встановлено вплив поверхневої обробки на показники крайового кута змочування, заряду поверхні розчинених речовин картону для виготовлення паковань та одноразового посуду. Встановлено, що крайовий кут змочування зменшується до 82,8-84,7° порівняно з 91,8-93,4° для немодифікованих зразків(без нанесеного полімеру) та 116,1-116,6° проти 112,1-115,9° відповідно для зразків із полімерним покриттям. При цьому заряд поверхні розчинених речовин зростає з –18,3-25,9 до –51,3-54,1 мкг-екв./л, тобто у 2–3 рази.

Отримані результати свідчать, що оброблені зразки картону мають кращу змочуваність. Така властивість сприятиме кращому контакту між поверхнею картону та розплавом полімеру при його нанесенні та подальшому склеюванні конструктивних елементів виробу.

Запропонований підхід модифікації картонного полотна є перспективним для подальшого впровадження у виробничі процеси, зокрема у виробництво пакувальних матеріалів та одноразового посуду. Це дасть можливість впливати на бар’єрні властивості готового картонного виробу, дозволить підвищити функціональні властивості паковань та одноразового посуду з модифікованого картону

Біографії авторів

Тетяна Анатоліївна Роїк, Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського"

Доктор технічних наук, професор

Кафедра технології поліграфічного виробництва

Навчально-науковий видавничо-поліграфічний інститут

Євгенія Сергіївна Бичкар, Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського"

Аспірант

Кафедра технології поліграфічного виробництва

Навчально-науковий видавничо-поліграфічний інститут

Володимир Григорович Олійник, Кандидат технічних наук, доцент Кафедра технології поліграфічного виробництва Навчально-науковий видавничо-поліграфічний інститут

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра технології поліграфічного виробництва

Навчально-науковий видавничо-поліграфічний інститут

Посилання

  1. Yenidoğan, S. (2020). Nanocrystalline Cellulose and Polyvinyl Alcohol Coating Application to Cardboard Packaging Papers and Investigation of the Effects on Paper Properties. Materials Science, 26 (3), 317–322. https://doi.org/10.5755/j01.ms.26.3.21499
  2. Taboada-Rodríguez, A., García-García, I., Cava-Roda, R., López-Gómez, A., Marín-Iniesta, F. (2013). Hydrophobic properties of cardboard coated with polylactic acid and ethylene scavengers. Journal of Coatings Technology and Research, 10 (5), 749–755. https://doi.org/10.1007/s11998-013-9493-3
  3. Osyka, V. A., Koptiukh, L. A. (2018). Paperovi pakuvalni materialy. Kyiv: KNTEU, 464. https://doi.org/10.31617/m.knute.2018-302
  4. Yu, F., Wang, K., Li, H., Peng, L. (2023). Superhydrophobic and ethylene scavenging paper doped with halloysite nanotubes for food packaging applications. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 656, 130457. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2022.130457
  5. Lev, R., Tanninen, P., Lyytikäinen, J., Leminen, V. (2023). Converting and its effects on barrier properties of coated packaging materials: A Review. BioResources, 18 (4). https://doi.org/10.15376/biores.18.4.lev
  6. Ghahrani, N., Nazarnezhad, N., Ramezani, O., Asadpour, G. (2023). The impact of an acidic post-treatment on surface-modified old corrugated cardboard (OCC) with NaOH-urea as a reinforcing agent. BioResources, 18 (2), 4153–4167. https://doi.org/10.15376/biores.18.2.4153-4167
  7. Mascarenhas, A. R. P., Scatolino, M. V., Dias, M. C., Martins, M. A., Melo, R. R. de, Mendonça, M. C., Tonoli, G. H. D. (2022). Association of cellulose micro/nanofibrils and silicates for cardboard coating: Technological aspects for packaging. Industrial Crops and Products, 188, 115667. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2022.115667
  8. Beketov, G. V., Shynkarenko, O. V. (2022). Surface wetting and contact angle: basics and characterisation. Himia, Fizika Ta Tehnologia Poverhni, 13 (1), 3–35. https://doi.org/10.15407/hftp13.01.003
  9. Madeira, D. M. F., Vieira, O., Pinheiro, L. A., de Melo Carvalho, B. (2018). Correlation between Surface Energy and Adhesion Force of Polyethylene/Paperboard: A Predictive Tool for Quality Control in Laminated Packaging. International Journal of Chemical Engineering, 2018, 1–7. https://doi.org/10.1155/2018/2709037
  10. Tian, D., Song, Y., Jiang, L. (2013). Patterning of controllable surface wettability for printing techniques. Chemical Society Reviews, 42 (12), 5184. https://doi.org/10.1039/c3cs35501b
  11. Feng, X., Liu, B. (2024). Preparation, Characterization, and Application of P(aluminum chloride-co-diallyldimethylammonium chloride) Hybrid Flocculant. Applied Sciences, 14 (19), 8708. https://doi.org/10.3390/app14198708
  12. Chen, H., Wang, B., Li, J., Ying, G., Chen, K. (2022). High-strength and super-hydrophobic multilayered paper based on nano-silica coating and micro-fibrillated cellulose. Carbohydrate Polymers, 288, 119371. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2022.119371
  13. Halysh, V. V. (2023). Kompleksni resursoefektyvni tekhnolohiyi ochyshchennia vod paperovykh vyrobnytstv. Kyiv, 417. Available at: https://ela.kpi.ua/items/5006803c-88c2-46b3-973a-eec71160af93
  14. Keresztes, J., Csóka, L. (2023). Characterisation of the Surface Free Energy of the Recycled Cellulose Layer that Comprises the Middle Component of Corrugated Paperboards. Coatings, 13 (2), 259. https://doi.org/10.3390/coatings13020259
  15. Obradovic, D., Mishra, L. N. (2020). Mechanical Properties Of Recycled Paper And Cardboard. The Journal of Engineering and Exact Sciences, 6 (3), 0429–0434. https://doi.org/10.18540/jcecvl6iss3pp0429-0434
  16. Kordbacheh, F., Heidari, G. (2023). Water pollutants and approaches for their removal. Materials Chemistry Horizons, 2 (2), 139–153. https://doi.org/10.22128/mch.2023.684.1039
  17. Liu, Z., Li, W., Qin, Z., Jin, L., Sun, Z., Wu, H. (2024). Research on the Stability of Different Polar Surfaces in Aluminum Nitride Single Crystals. Crystals, 14 (4), 337. https://doi.org/10.3390/cryst14040337
  18. Buchkar, E., Roik, T., Khokhlova, R. (2023). Adhesion Features of Polymer Films to Cardboard. V International Scientific and Theoretical Conference «The current state of development of world science: characteristics and features». Lisbon. Available at: https://previous.scientia.report/index.php/archive/issue/view/02.06.2023?utm_source=eSputnik-promo&utm_medium=email&utm_campaign=SCIENTIA_Konferenc%D1%96ja_%7C_Status_:_opubl%D1%96kovano&utm_content=1121625536
  19. Bychkar, Ye. (2025). Analiz kraiovoho kuta zmochuvannia pry poverkhneviy obrobtsi kartonu dlia odnorazovoho posudu. Tezy dopovidi «Drukarstvo molode–2025». Kyiv: KPI im. Ihoria Sikorskoho.
  20. Roik, T. A., Bychkar, Ye. S. (2025). Vplyv poperednoi obrobky poverkhni kartonnoho polotna na pokaznyky zmochuvanosti pry nanesenni bariernoho polimernoho pokryttia. Tekhnolohiya i Tekhnika Drukarstva, 1 (87), 36–47. https://doi.org/10.20535/2077-7264.1(87).2025.322199
  21. Roik, T. A., Bychkar, Ye. S. (2025). Analiz vplyvu poverkhnevoi obrobky na zminu poverkhnevoi vilnoi enerhiyi ta dzeta-potentsialu kartonu dlia vyhotovlennia odnorazovoho posudu. Tekhnolohiya i Tekhnika Drukarstva, 3 (89), 22–33. https://doi.org/10.20535/2077-7264.3(89).2025.342986
  22. Khadzhynova, S. Ye., Zolotukhina, K. I., Kushlyk, B. R., Kushlyk-Dyvulska, O. I. (2018). Vyiavlennia zalezhnostei eksperymentalnykh doslidzhen kraiovoho kuta zmochuvannia. Tekhnolohiya i Tekhnika Drukarstva, 4 (62), 27–38. https://doi.org/10.20535/2077-7264.4(62).2018.167228
  23. Shen, Z., Rajabi-Abhari, A., Oh, K., Yang, G., Youn, H. J., Lee, H. L. (2021). Improving the Barrier Properties of Packaging Paper by Polyvinyl Alcohol Based Polymer Coating – Effect of the Base Paper and Nanoclay. Polymers, 13 (8), 1334. https://doi.org/10.3390/polym13081334
  24. Ghahremannezhad, F., Mohammadhosseini, B., Khani, M. R., Khanjani, J., Shokri, B. (2025). Plasma treatment of high-density polyethylene blow moulded substrates to improve surface adhesion properties: Increase in bondability to label films. Journal of Elastomers & Plastics, 57 (6), 897–916. https://doi.org/10.1177/00952443251339830
  25. Hurhal, N. S., Repeta, V. B., Novosad, I. V., Marshalok, I. Y., Shybanov, V. V. (2012). Vzaiemozviazok mizh pokaznykom odnostoronnoho zmochuvannia i poverkhnevoiu enerhieiu etyketkovykh paperiv. Naukovi zapysky [Ukrainskoi akademiyi drukarstva], 2, 163–167. Available at: http://nbuv.gov.ua/UJRN/Nz_2012_2_27
  26. Ahmed, A., Sanedrin, R., Willers, T., Waghmare, P. R. (2022). The effect of dynamic wetting pressure on contact angle measurements. Journal of Colloid and Interface Science, 608, 1086–1093. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2021.10.003
  27. Kisil, I. S., Barna, O. B. (2015). Vymiriuvannia kraiovoho kuta zmochuvannia metodom aproksymatsiyi polinomamy konturu lezhachoi krapli. Metody ta prylady kontroliu yakosti, 2 (35), 38–41. Available at: https://search.library.nung.edu.ua/DocDescription?doc_id=421512
  28. Adibi, A., Valdesueiro, D., Mok, J., Behabtu, N., Lenges, C., Simon, L., Mekonnen, T. H. (2022). Sustainable barrier paper coating based on alpha-1,3 glucan and natural rubber latex. Carbohydrate Polymers, 282, 119121. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2022.119121
  29. Ilchenko, A. M., Kotvytska, K. A. (2023). Zastosuvannia znan pro elektrolitychnu dysotsiatsiu. The XV International Scientific and Practical Conference «Scientific fundamentals of solving modern scientific problems». Varna, 152–158. Available at: https://eu-conf.com/wp-content/uploads/2023/04/Scientific-fundamentals-of-solving-modern-scientific-problems.pdf
  30. Grasso, D., Subramaniam, K., Butkus, M., Strevett, K., Bergendahl, J. (2002). A review of non-DLVO interactions in environmental colloidal systems. Reviews in Environmental Science and Biotechnology, 1 (1), 17–38. https://doi.org/10.1023/a:1015146710500
Виявлення впливу модифікації поверхні картону розчином гідроксихлориду алюмінію на показники крайового кута змочування та поверхневої енергії

##submission.downloads##

Опубліковано

2026-04-30

Як цитувати

Роїк, Т. А., Бичкар, Є. С., & Олійник, В. Г. (2026). Виявлення впливу модифікації поверхні картону розчином гідроксихлориду алюмінію на показники крайового кута змочування та поверхневої енергії. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2(6 (140), 51–61. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2026.357229

Номер

Том 2 № 6 (140) (2026): Технології органічних та неорганічних речовин

Розділ

Технології органічних та неорганічних речовин

Ліцензія

Авторське право (c) 2026 Tetiana Roik, Yevheniia Bychkar, Volodymіr Oliynyk

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.