CD-Labor für Stofftransport durch Papier

Papier ist das Material der Wahl für eine grosse Zahl von Verpackungsanwendungen, da es mechanische Stabilität mit günstiger Produktion und umfassender Nachhaltigkeit kombiniert. Im Zentrum dieses CD Labors steht die Porösität als weitere Haupteigenschaft von Papier, welche für Verpackungen, aber auch für Druckpapiere von zentraler Bedeutung ist. Dieses CD Labor hat zum Ziel, die papiereigene Porenstruktur zu verstehen und den Einfluss dieser Porenstruktur auf den Transport von beispielsweise Luft, Lösungsmitteln oder Verpackungsgütern durch Papier zu erklären. Dieses grundlegende Verständnis ist eine zwingende Vorraussetzung, um die Porösität von Papier rasch optimal an eine gewünschte Anwendung anzupassen zu können. Um dies zu erreichen, verfolgt das CD Labor eine Strategie, die sich mathematischer Modellierung mit eng verflochtenen Experimenten an gezielt gewählten Modellsystemen bedient. Am Beginn steht dabei die Aufklärung der Porenstruktur von Papier auf mikroskopischer Ebene. Darauf aufbauend sollen mathematische Modelle entwickelt werden, mit deren Hilfe verschiedene, relevante Transportvorgänge diverser Teilchenarten durch Papier wissenschaftlich untersucht werden. Ziel dieser Modellierung ist die Vorhersage, wie die einzelnen Transportvorgänge von der zugrundeliegenden Porenstuktur bestimmt werden. Solche Vorgänge umfassen beispielsweise den Sauerstoffaustausch unter Lagerbedingungen, die Trocknungsgeschwindigkeit von Tintentropfen während der Bedruckung, oder Entlüftungsvorgänge bei der Befüllung von Schüttgut in Papiersäcke. In der Folge können damit die für eine gewünschte Verpackungsanwendung entscheidenden Eigenschaften der Porenstruktur benannt bzw. vorhergesagt werden. Daher werden im Rahmen dieses Forschungsprojektes auch gezielt Methoden zur Messung dieser Eigenschaften entwickelt. Die Strategie basierend auf der engen Verflechtung von mathematischer Modellbildung mit Experimenten wird auch im Bereich der Lebenmittelsicherheit eingesetzt. Zentral dafür ist die Frage ob und unter welchen Umständen organische Verunreinigungen bzw. Mikroorganismen sich effizient durch Papier bewegen. Die so gewonnenen Erkenntnisse ermöglichen die Entwicklung von Konzepten zur Modifikation von Papier zur Verbesserung bestehender Anwendungen oder für gänzliche neue Produkte.