Analyse der Tinteausbreitung in Polymerschäumen mit Hilfe von Röntgen-Mikro Computertomografie

Die Möglichkeit der Speicherung von Flüssigkeiten machen Polymerschäume zu einem idealen Material für die Herstellung von Stempeln. Für die Speicherung der Tinte werden Polyurethanschäume PUR verwendet. Darüber hinaus werden extrudierte thermoplastische Schäume aus Ethylenvinylacetat EVA für die Generierung des Stempelbildes verwendet. Um beide Aufgaben optimal zu erfüllen müssen die Materialien so gestaltet sein, dass zum einen die Tinteaufnahme möglichst gut ist und dass zum anderen ein scharfes Bild entsteht. Für die Charakterisierung der Schäume wurde ein Labor- Röntgencomputertomografiegerät eingesetzt. Die Verteilung und Aufnahme der Tinte wurde in-situ mittels Radiografie analysiert. Um die gefundenen Phänomene erklären zu können wurde zusätzlich hochauflösende Tomografie durchgeführt. Das Setup für die Applikation der Tinte wurde im Inneren des CT Geräts platziert und die Steuerung so optimiert, dass Menge, Geschwindigkeit und Form der Tropfen konstant war. In den Radioskopiebildern wurden nach definierten Zeiten die Eindringtiefen und auch die Geschwindigkeit des Eindringens bestimmt. Die tomografischen Untersuchungen wurden an kleinen Proben mit sehr hoher Auflösung durchgeführt. Bestimmt wurden die Porengrößenverteilung und die Formfaktoren der Poren. Die Ergebnisse zeigen deutliche Unterschiede zwischen verschiedenen Materialien in der Art wie die Tinte aufgenommen wird. Die neu entwickelten EVA Schäume zeigen Unterschiede in Eindringgeschwindigkeit zwischen Vorder- und Rückseite, was vermutlich auf den Extrusionsvorgang zurück zu führen ist. Die Eindringtiefe der Rückseite und der Standard EVA Schäume ist ähnlich. Die wesentlich bessere Tinteaufnahme der Vliese ist in der höheren Eindringtiefe erkennbar. Der quantitative Vergleich verschiedener EVA Materialien zeigt deutliche Unterschiede in Form und Größe der Poren. Die neu entwickelten EVA Schäume weisen eine breite Verteilung von Formfaktor und Porengrößen auf während die Standardmaterialien ehre sphärische Form und kleiner Poren zeigen. Es konnte also eine Korrelation zwischen Tinteaufnahme und Morphologie der Schäume gefunden werden. Mit Hilfe dieser Erkenntnisse kann die Herstellung der Schäume für die jeweilige Aufgabe optimiert werden.