Hoewel de mensheid al minstens 2000 jaar papier gebruikt, stelt het ons nog steeds voor een of twee mysteries. Zo was voorheen onbekend waarom papier dat aan één zijde bedrukt is met inkjetprinten na een paar uur tot dagen begint op te krullen, ook al was het plat na het printen en drogen.

Alexander Maaß en Ulrich Hirn van het Instituut voor Bioproducts en Papiertechnologie van de Technische Universiteit van Graz (TU Graz) hebben nu de reden ontdekt. De oorzaak ligt in de oplosmiddelen in de inkt, die na verloop van tijd door het papier naar de onbedrukte zijde migreren. Hierdoor zwellen de cellulosevezels aan de onbedrukte zijde op en begint het papier te krullen. Het onderzoek is gepubliceerd in het tijdschrift Materials &Design .

Mate van papierkrulling gemeten met laserscanner

Voor hun experimenten bespoten de onderzoekers standaard A4-printerpapier aan één zijde met modelinkt bestaande uit water en het oplosmiddel glycerol. Vervolgens observeerden ze een week lang de kromming van de vellen papier met een laserscanner.

Terwijl met water besproeid papier na 24 uur niet verder krulde, ging het proces een week door met papier besproeid met het water-glycerolmengsel. De reden hiervoor is dat de glycerol, die in tegenstelling tot water pas bij zeer hoge temperaturen verdampt, langzaam maar zeker van de gespoten kant van het papier naar de andere kant migreerde.

Papier gescheiden in dunne lagen

De onderzoekers konden dit proces aantonen door de papiermonsters in dunne lagen te splitsen en hun respectievelijke glycerolgehalte te bepalen. Ze ontdekten dat de glycerol voortdurend afnam in de bovenste, besproeide lagen en steeg in de onderste.

Omdat glycerol, net als water, cellulosevezels doet opzwellen, veranderde het volume van de verschillende papierlagen tijdens de testperiode. De lagen dichtbij de bespoten zijde krompen, terwijl de diepere lagen opzwollen. Het zichtbare resultaat was dat het papier krulde, en dat een week lang onafgebroken.

"Om dit probleem op te lossen zou glycerol vervangen kunnen worden door andere oplosmiddelen. Dit is echter niet zo eenvoudig omdat glycerol de inkjetinkt belangrijke eigenschappen geeft die hem in de eerste plaats geschikt maken voor inkjetprinten", zegt Ulrich Hirn. Als alternatief zou de achterkant van het papier ook bedrukt of behandeld kunnen worden met een geschikte hoeveelheid glycerol.

Meer informatie: Alexander Maass et al., Langdurige krul van printpapier als gevolg van migratie van inktoplosmiddel, Materialen en ontwerp (2023). DOI:10.1016/j.matdes.2023.112593

Aangeboden door de Technische Universiteit van Graz