Trocknungsmechanismen von stark verdünnten Tinten

Motivation des Schwerpunktes ist es, ein erweitertes Verständnis der Benetzungsvorgänge während der Trocknungsphase von niedrigviskosen Flüssigkeitsgemischen zu erzielen. Solche Gemische werden häufig beispielsweise in Anwendungen des Funktionalen Druckens als Tinten eingesetzt, die dabei vorzugsweise im Inkjet-Verfahren appliziert werden. Die Gemische zeichnen sich, wie im IJ-Verfahren üblich, durch Viskositäten im Bereich weniger mPas als auch durch sehr hohe Lösemittelanteile von über 90% Volumenanteile aus.

Zur Überführung der flüssigen Tinten in den festen Zustand werden i.a. thermische Trocknungsverfahren eingesetzt. Die hohen Lösemittelanteile und die geringe Verdunstungsneigung der Tinten führen zu vergleichsweise langen Trocknungszeiten der Tinten nach der Applikation auf das Substrat im Minutenbereich. Die hohe Beweglichkeit der Tinten erlauben während der Trocknungsphase eine ungewöhnliche starke Ausbildung von Strömungen innerhalb der noch flüssigen Tinte. Diese wiederum können die Bewegung von gelösten oder dispergierten Feststoffanteilen der Tinten zum Rand der benetzten Fläche fördern.

Nach der erfolgten vollständigen Trocknung resultieren diese Anhäufungen in stark ungleichmäßigen Schichtdicken der trockenen Strukturen in den betroffenen Bereichen. Im Allgemeinen ist aber die Gleichmäßigkeit der gedruckten und getrockneten Schicht ein wesentliches Qualitätsmerkmal der funktionalen Schicht. Die auftretenden Abweichungen der Schichtdicken führen häufig zum Ausschluss der Erzeugung der funktionalen Schicht mittels Inkjet-Verfahren. Die Beobachtung der Schichtdickenausbildung während der Trocknungsvorgänge ist deshalb essentiell für ein besseres Verständnis der Phänomene und das letztliche Ziel, möglichst gleichmäßige Schichten im trockenen Zustand zu erzeugen.

Aufgrund des flüssigen Zustandes sind während der Trocknung übliche berührende Messtechniken zur Erfassung der Schichtdicke nicht einsetzbar. Mittels einer optischen berührungsfreien Messmethode besteht die Möglichkeit zur Beobachtung der Trocknungsphase und die daraus resultierenden Schichtdickenabweichungen.