08.03.2024

Rätsel um sich aufrollendes Papier gelöst

Lösungsmittel in der Tinte wandern mit der Zeit in Richtung der unbedruckten Seite des Papiers.

Obwohl die Menschheit Papier seit mindestens 2000 Jahren nutzt, gibt es uns noch immer das eine oder andere Rätsel auf. So war bislang unbekannt, warum einseitig bedrucktes Papier nach einigen Stunden bis Tagen beginnt, sich aufzurollen, nachdem es im Inkjet-Verfahren bedruckt wurde und nach dem Drucken und Trocknen eigentlich glatt war. Ulrich Hirn und Alexander Maaß vom Institut für Biobasierte Produkte und Papiertechnik der TU Graz haben nun den Grund gefunden: Verant­wortlich sind in der Tinte enthaltene Lösungsmittel, die im Laufe der Zeit in Richtung der unbedruckten Seite durch das Papier wandern. Dadurch quellen die Zellulose­fasern auf der unbedruckten Seite und das Papier rollt sich auf.

Abb.: Alexander Maaß (v.) und Ulrich Hirn haben herausgefunden, dass in der...
Abb.: Alexander Maaß (v.) und Ulrich Hirn haben herausgefunden, dass in der Tinte enthaltene Lösungsmittel im Laufe der Zeit in Richtung der unbedruckten Seite durch das Papier wandern. Dadurch quellen die Zellulosefasern auf der unbedruckten Seite und das Papier rollt sich auf.
Quelle: Lunghammer, TU Graz

Für ihre Versuche haben die Forschenden gängiges Druckerpapier im DIN-A4-Format einseitig mit einer Modelltinte besprüht, die aus Wasser und dem Lösungsmittel Glycerin besteht. Anschließend haben sie die Krümmung der Papier­bögen eine Woche lang mit einem Laserscanner beobachtet. Während mit Wasser besprühtes Papier sich nach 24 Stunden nicht weiter einrollte, hielt der Prozess bei mit der Modelltinte besprühtem Papier eine Woche lang an. Der Grund: Das Glycerin, das im Gegensatz zu Wasser erst bei sehr hohen Temperaturen verdunstet, wanderte langsam aber stetig von der besprühten Seite des Papiers auf die andere Seite.

Diesen Prozess konnten die Forschenden nachweisen, indem sie zu verschiedenen Zeitpunkten einige der Papierproben in hauchdünne Lagen auftrennten und den jeweiligen Glycerin­gehalt bestimmten – in den oberen, besprühten Schichten ging das Glycerin kontinuierlich zurück, in den unteren nahm es zu. Da Glycerin, ähnlich wie Wasser, Zellulose­fasern aufquellen lässt, veränderte sich im Versuchs­zeitraum das Volumen der verschiedenen Papier­schichten: Die Lagen nahe der besprühten Seite schrumpften, die tieferen Lagen quollen auf. Die sichtbare Folge: Das Papier rollte sich, und zwar konti­nuierlich eine Woche lang.

„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 machen“, sagt Ulrich Hirn. Alternativ könnte man auch die Rückseite des Papiers bedrucken oder mit einem entsprechenden Anteil von Glycerin behandeln.

TU Graz / JOL

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