Um Kosten für Farbe zu senken, ist es im Digitaldruck wirtschaftlich sinnvoll, bei unveränderter Farbwirkung die Farbschicht zu verdünnen. Eine weitere Verringerung der Partikelgröße der Toner erfordert aber neue Trägersysteme. Deren Wechselwirkung mit den Tonerpartikeln stand im Fokus des Forschungsprojektes.
In diesem Projekt sind die grundlegenden physikalischen Mechanismen der Wechselwirkungen zwischen dem Toner-Trägersystem und den darin verteilten polymerbasierten Tonerpartikeln charakterisiert und mit konventionellen Systemen verglichen worden. Es wurden Modelle zu den Aufladungs- sowie Leitungsmechanismen in derartigen Systemen mittels einer Kombination aus impedanzspektroskopischen Messungen sowie Methoden zur Bestimmung der elektrophoretischen Mobilität der Partikeln entwickelt, anhand derer man die physikalischen Phänomene im Druckvorgang verstehen und interpretieren kann. Partikelwechselwirkungen wurden mit Rasterkraftmikroskopie und über Messungen mit einer optischen Pinzette quantifiziert.
rechts: Zeitlicher Verlauf des Sinter- und Aufschmelzvorgangs von Polystyrolpartikeln (Primärpartikelgröße 2 µm)
Weiterhin wurde das für die Fixierung im Druckprozess entscheidende Aufschmelzverhalten der Polymerpartikeln an definiert angeordneten Polymerpartikeln im Modellexperimenten untersucht. Die experimentellen Arbeiten wurden durch die Entwicklung von Simulationswerkzeugen ergänzt. Dabei gingen die experimentellen Resultate in die Simulationen von Polymerpartikel-Trägersystemen ein. Es wurde ein effizienter numerischer Code zur Simulation des physikalisch und mathematisch hochkomplexen Systems entwickelt. Besonders anspruchsvoll war dabei die Kopplung der Partikel mit der Strömung, die mittels einer neuartigen Methode umgesetzt wurde. Neben der Reproduzierbarkeit der experimentellen Ergebnisse soll die Simulation der Vorgänge tiefere Einblicke in die Physik des Problems liefern. Die Ergebnisse, die in enger Abstimmung der Projektpartner erzielt wurden, werden in die Entwicklung neuer, wirtschaftlicher digitaler Produktionsdrucksysteme einfließen.
