Jörg Middendorf

Zur Beschreibung des kapillaren Flüssigkeitstransportes in Papier

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Kurzfassung in Deutsch

In Offsetdruckanlagen wird neben der Druckfarbe
eine im wesentlichen aus Wasser bestehende
Flüssigkeit, sog. Feuchtmittel, auf das Papier
übertragen. Diese Feuchtigkeit verbleibt nicht an
der Oberfläche des Bedruckstoffes, sondern dringt
unter der Wirkung von Kapillarkräften in den
Kernbereich der porösen Struktur ein.
Der zeitliche Verlauf dieses kapillaren
Transportvorganges übt insofern einen entscheidenden
Einfluß auf die Druckqualität aus, als eine
schnelle Entfeuchtung der Oberflächenzone die Voraussetzung
für eine vollständige Farbannahme beim sukzessiven
mehrfarbigen Bedrucken darstellt. Darüber hinaus
hängen feuchtigkeitsbedingte Änderungen des für
die Gesamtstruktur maßgeblichen Deformationsverhaltens
von der Geschwindigkeit ab, mit welcher sich die
Flüssigkeit über den Querschnitt verteilt.

In dieser Arbeit wird auf der Grundlage einer
mischungstheoretischen Axiomatik ein Modell
zur Beschreibung des kapillaren Flüssigkeitstransportes
in Papier vorgeschlagen, dessen Homogenisierungsgrad
einerseits den wesentlichen Einflüssen des
Porenraumes auf das Transportverhalten Rechnung
trägt, andererseits Einzelheiten nur soweit
einbezieht, als sie sich einer Identifikation
erschließen.
Ein wesentliches Merkmal des strukturübergreifend
formulierten Ansatzes besteht in der Einführung von
Volumenanteilen für die Konstituierenden des als
Mehrphasenkörper betrachteten teilgesättigten
porösen Mediums. In Bezug auf die Formulierung
eines makroskopischen Bewegungsgesetzes für den
teilgesättigten Flüssigkeitstransport sowie hinsichtlich
der Annahmen, welche die konstitutiven Beziehungen
betreffen, wird auf den MUSKATschen Ansatz zurückgegriffen,
wie er sich auf den Gebieten der Hydrologie bzw.
der Bodenphysik bewährt hat.
Mit der Vernachlässigbarkeit des
Schwerkrafteinflusses sowie der Annahme einer
kompressionsfreien Verdrängung der im Porenraum
enthaltenen Luft ergeben sich gegenüber einem
allgemeinen Zweiphasentransportproblem Vereinfachungen
in der mathematischen Beschreibung: Die von der
Luftströmung entkoppelte Betrachtung der
Flüssigkeitsbewegung mündet in eine Transportgleichung
vom Typ einer nichtlinearen Wärmeleitungsgleichung.
Zur Lösung dieser parabolischen Differentialgleichung
für das Anfangs-Randwert-Problem, wie es den
obengenannten Ausbreitungsvorgang beschreibt,
wurde das Heat-Transfer-Tool des kommerziellen
Finite-Element-Programms MARC eingesetzt.
Auf der Grundlage experimentell ermittelter
Porengrößenverteilungsdichten gelang eine
näherungsweise Bestimmung der Transportkoeffizienten
sowie der konstitutiven Beziehungen.

weitere Metadaten

Schlagwörter
poröses Medium
SWD SchlagwortePapier
SWD SchlagworteOffsetdruck
SWD SchlagworteKapillarität
SWD SchlagworteTransportprozess
SWD SchlagworteFluid-Feststoff-System
SWD SchlagworteKontinuumsmechanik
SWD SchlagworteMehrphasenströmung
SWD SchlagworteTransportproblem
DDC Klassifikation620
Institution(en) 
HochschuleTU Chemnitz
FakultätFakultät für Maschinenbau und Verfahrenstechnik
InstitutInstitut für Mechanik und Thermodynamik
DokumententypDissertation
SpracheDeutsch
Tag d. Einreichung (bei der Fakultät)20.07.2000
Tag d. Verteidigung / Kolloquiums / Prüfung14.07.2000
Veröffentlichungsdatum (online)20.07.2000
persistente URNurn:nbn:de:bsz:ch1-200000639
QuelleBericht 6/2000

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