Chemiereport_2016-3

entgeltlicheEinschaltung,Bilder:TUGraz S o mancher aus dem Alltag vertraute Vorgang ist – physika- lisch-chemisch bertachtet – komplizierter als man denkt. Beim Bedrucken von Papier beispielsweise werden Druck- farben (in einem flüssigen Lösungsmittel gelöste Bindemittel und suspendierte Pigmente) vom Papier aufgenommen und bilden dort während des Trocknungsprozesses eine Schicht aus. Dabei findet eine Quellung der Pa- pierfasern statt, die Einfluss auf die Eigen- schaften des Papiers hat. „In modernen Hochgeschwindigkeits-Tintenstrahldru- ckern sind derartige Quellungsvorgänge innerhalb der Papierfasern besonders relevant. Je weniger die Fasern quellen, desto kürzer ist die Trocknungszeit. Ande- rerseits verleiht gerade die Faserquellung dem Papier mehr Festigkeit“, erklärt Ulrich Hirn vom Institut für Papier-, Zellstoff- und Fasertechnik der Technischen Universität Graz die Zusammenhänge. Hirn leitet ein im Jänner eröffnetes CD-Labor, das die beim Bedrucken von Papier ablaufenden me- chanischen Vorgänge im Detail beschreiben und auf diese Weise die Grundlagen für die Optimierung bei Papierbeschaffenheit und Druckprozess erarbeiten will. Papier besteht aus Zellstofffasern, die im Zuge des Herstel- lungsprozesses gewonnen werden. Mit den Details der Papier- struktur, dem Aufbau der Fasern, ihrer Morphologie und den Bindungen, die sie miteinander eingehen, hat sich Hirn am Ins- titut für Papier-, Zellstoff- und Fasertechnik eingehend beschäf- tigt. Dieses Wissen bringt er nun bei der Optimierung von Papier- und Druckqualität ein. Hochleistungsmaterial Papier Denn Druckpapiere müssen heute hohe Leistungen erbrin- gen, die nur durch eine geeignete Kombination von Eigenschaf- ten ermöglicht wird: Sie sollen, stabil und reißfest sein, Farbe optimal aufnehmen, sich bei der beim Bedrucken stattfinden- den Befeuchtung aber keinesfalls ausbeulen, einrollen oder auf andere Weise unerwünscht verformen. Beim Quellen dehnen sich die Fasern aus, was zu Spannungen im Blatt und eventuell bleibenden Verformungen führen kann. „Wenn wir das Verhalten des Papiers beim Drucken verbessern wollen, müssen wir die Wasseraufnahme und die mecha- nischen Vorgänge bis in die einzelne Papierfaser verstehen, beschreiben und idealerweise auch simulieren können“, beschreibt Hirn die Ziele für die Lauf- zeit des Labors über die nächsten sieben Jahre. Zunächst gilt es daher, mechanische Modelle der genauen Quellungsvorgänge bei Befeuchtung und Trocknung des Papiers zu erstellen. Diese Modelle werden dann zur Simulation der Prozesse während des Hochgeschwindigkeitsdrucks herangezogen. Die Ergebnisse sol- len sowohl der Entwicklung von Druckmaschinen als auch der Optimierung der Papiereigenschaften dienen. Mit der Océ Tech- nologies BV und der Mondi Uncoated Fine & Kraft Paper GmbH sind Unternehmen aus beiden Bereichen Firmenpartner des Labors. Kontakte BMWFW - Abteilung C1/19 - AL Dr. Ulrike Unterer DDr. Mag. Martin Pilch T: (0)1 711 00 - 8257 www.bmwfw.gv.at/Innovation/Foerderungen CDG Dr. Judith Brunner T: (0)1 504 22 05 - 11 www.cdg.ac.at CD-Labor für Faserquellung und deren Effekt auf die Papiereigenschaften Bis in die kleinste Faser Ein CD-Labor an der TU Graz beschäftigt sich mit den Veränderungen, denen die Struktur von Papier beim Drucken unterworfen ist. Die Ergebnisse sollen der Optimierung von Papiereigenschaften und Druckprozess zugutekommen. „Wir müssen die Vorgänge bis in die einzelne Papierfaser verstehen, beschreiben und auch simulieren können.“ Ulrich Hirn untersucht die Flüssigkeitsabsorption und die mechanischen Vorgänge beim Bedrucken von Papier. T: (0)171100 - 8257 T: (0)15042205 - 11

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