Impact of Refining and Sizing on Liquid Penetration

Im High-Speed-Inkjet-Druck werden niedrig viskose wasserbasierte Tinten verwendet. Das Penetrationsverhalten dieser Tinten ist ausschlaggebend für das Druckergebnis, jedoch ist der Einfluss den die Kombination aus Papier- und Flüssigkeitseigenschaften auf dieses Verhalten hat noch nicht ausreichend untersucht. Der Fokus dieser Arbeit war der Einfluss, den Porosität und Hydrophobizität von Papier auf die Interaktion mit Tinten unterschiedlicher Viskositäten und Oberflächenspannungen haben.
Die sieben unterschiedlichen Testflüssigkeiten, die in dieser Arbeit verwendet wurden, decken eine weite Bandbreite an Viskositäten und Oberflächenspannungen ab. Die Flüssigkeiten sind fünf Farbstofftinten, eine wasserbasierte Latex-Pigmenttinte und reines Wasser. Die Porosität der produzierten Laborblätter wurde mittels Mahlung des Zellstoffes verändert und die Hydrophobizität mittels Masseleimung mit AKD. Mit diesen Materialien wurde das Penetrationsverhalten durch Ultraschallmessungen und Absorptionsraten, berechnet aus Kontaktwinkelmessungen, untersucht.
Die Ergebnisse zeigen die erwartete Abnahme der Penetrationsgeschwindigkeit bei längerer Mahlung. Die Oberflächenspannung der Flüssigkeiten bestimmt ob die Leimung einen Einfluss auf die Penetration hat. Bei Flüssigkeiten mit niedriger Oberflächenspannung ist die Porosität der bestimmende Faktor und die Hydrophobizität hat keinen oder kaum einen Einfluss auf das Penetrationsverhalten. Bei Flüssigkeiten mit hoher Oberflächenspannung nimmt die Penetration mit zunehmender Hydrophobizität sowie mit abnehmender Porosität stark ab. Zunehmende Viskosität verringert allgemein die Flüssigkeitsabsorption.
Aus Sicht der Papiererzeugung geben die Ergebnisse klare Richtlinien vor wie die Penetration von Flüssigkeiten in Papier beeinflusst werden kann. Sowohl die Porosität des Papiers, verändert durch Mahlung als auch die Hydrophobizität, verändert durch die Leimung beeinflussen die Flüssigkeitspenetration. Bei Flüssigkeiten mit hoher Oberflächenspannung ist der Einfluss den die Leimung auf das Penetrationsverhalten hat geringfügig größer als der Einfluss den die Porosität hat. Bei Flüssigkeiten mit niedriger Oberflächenspannung, wie es bei High-Speed-Inkjet Tinten der Fall ist, ist der Einfluss der Porosität deutlich größer als der sehr geringe Einfluss den die Leimung auf die Penetration hat.