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02.07.2019 | Polymers & biopolymers | Ausgabe 19/2019

Journal of Materials Science 19/2019

Ultrasonic welding of 100% lignocellulosic papers

Zeitschrift:
Journal of Materials Science > Ausgabe 19/2019
Autoren:
Arnaud Regazzi, Jérémie Viguié, Barthélémy Harthong, Pierre J. J. Dumont, Didier Imbault, Robert Peyroux, Martine Rueff, Quentin Charlier, David Guérin, Laurence Leroy, Mohammed Krouit, Michel Petit-Conil
Wichtige Hinweise

Publisher's Note

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Abstract

Paper-based packaging materials are generally assembled using adhesives formulated with oil-based polymers. These adhesives make the recyclability of the materials more complex and may be the source of material contamination by mineral oil. In view of developing an adhesive-free process, the potential of ultrasonic compression was investigated in this study. 100% lignocellulosic papers were assembled using an ultrasonic welder dedicated to thermoplastic polymers. For papers containing lignin, the measured peeling strengths were equivalent to those achieved by hot-melt gluing, provided that the water content of papers was well adjusted. At the interface between bonded papers, the fiber network was dense and rather continuous. SEM examinations, 3D X-ray microtomography images, and temperature measurements suggested that the development of adhesion originated to a large extent from a thermoplastic welding mechanism: wood fiber polymers passed their glass transition temperatures, creeped and formed a matrix that coated fibers. Thus, ultrasonic welding appears as an efficient adhesive-free technique for assembling papers that are used in a broad range of packaging applications.

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