Loses Papier, das bedruckt ist, beginnt sich nach gewisser Zeit einzurollen. Papiertechniker an der Technischen Universität Graz (TU) sind den physikalischen Mechanismen dahinter auf die Spur gegangen und haben erforscht, wie der sogenannte „Curl“ entsteht. Die Ursache liege im Lösungsmittel der Druckertinte, wie die TU Graz am Mittwoch mitteilte.
Auf den ersten Blick erscheint Papier wahrscheinlich wenig geheimnisvoll. Dennoch kann es Rätsel aufgeben. Beispielsweise jenes: Warum ist bei frisch bedruckten Blättern häufig eine erhebliche Wellung zu beobachten?
Alexander Maaß und Ulrich Hirn vom Institut für biobasierte Produkte und Papiertechnik an der TU Graz haben das Langzeit-Wellenphänomen genauer betrachtet – mit Lasersensoren und Hochleistungs-Flüssigkeitschromatografie.
Schritt für Schritt auf der Spur der Krümmung
In einem ersten Schritt haben die Forschenden herkömmliches Druckerpapier im DIN-A4-Format einseitig mit einer gängigen Druckertinte – bestehend aus Wasser und dem Lösungsmittel Glycerin – besprüht. Danach haben sie die Krümmung der Papierbögen eine Woche lang mit dem Laserscanner beobachtet: Während nur mit Wasser besprühtes Papier sich nach 24 Stunden nicht weiter einrollte, ging die Papierkrümmung bei der Wasser-Glycerin-Tinte eine Woche lang weiter.
In einem weiteren Schritt haben die Papiertechniker die glycerinhaltigen Papierproben in hauchdünne Lagen aufgetrennt und den jeweiligen Glyceringehalt der einzelnen Lagen mithilfe von Hochleistungs-Flüssigkeitschromatografie gemessen. Das Resultat: In den oberen Schichten ging das Glycerin kontinuierlich zurück, während es in den unteren zunahm. Das Glycerin wanderte stetig von der besprühten Seite des Papiers in Richtung der unbesprühten Rückseite. Im Gegensatz zu Wasser verdunstet Glycerin nämlich erst bei sehr hohen Temperaturen.
Glycerin verändert das Papiervolumen
Auf Basis dieser Erkenntnisse kann nun die Krümmung des Papiers erklärt werden: Glycerin lässt ähnlich wie Wasser Zellulosefasern, ein Hauptbestandteil pflanzlicher Zellwände, aufquellen. Dieser Effekt bedingt die allmähliche Veränderung des Volumens der unterschiedlichen Papierschichten. Während die Lagen nahe der besprühten Seite schrumpften, quollen die tieferen Lagen auf. Die sichtbare Folge: Das Papier rollte sich zusammen.
Die Lösung des Problems
Die Ergebnisse können zur Verbesserung von Druckprozessen genutzt werden, sodass qualitativ hochwertigere Druckprodukte mit größerer Dimensionsstabilität hergestellt werden können, wie die Forschenden ausführten. „Zur Lösung des Problems könnte man Glycerin durch andere Lösungsmittel ersetzen. Das ist aber nicht so einfach, weil Glycerin der Inkjet-Druckfarbe wichtige Eigenschaften verleiht, die sie erst geeignet für den Tintenstrahldruck macht“, betonte Hirn. Alternativ könnte man auch die Rückseite des Papiers bedrucken oder mit einem entsprechenden Anteil von Glycerin behandeln.