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.

Das Ziel der vorliegenden Arbeit war, über die gezielte Analyse, Messung und Bewertung, einen entscheidenden Beitrag für das grundlegende Verständnis der Haftungsmechanismen bei der Verklebung von verpackungsindustrienahen Modellsystemen zu leisten. Anhand einer Vielzahl von Untersuchungen zur Charakterisierung der Oberflächenmorphologie, -chemie, -beschaffenheit, der grenzflächenenergetischen und Benetzungseigenschaften konnten einige Ansätze für Korrelationen zwischen Stoff- und Verbundeigenschaften ermittelt werden. Dazu wurden einige neue messtechnische Erkenntnisse zur grenzflächenenergetischen Charakterisierung der Modellsysteme (Modellklebstoffe und -oberflächen) gewonnen. Es wurde allerdings gezeigt, dass bei den beiden untersuchten Klebstoffsystemen (Schmelz- und Dispersionskleber) die Haftmechanismen oft durch klebstoffspezifische Phänomene (Schmelzklebstoffe - Wachsseparation und Dispersionsklebstoffe - wässriger precursor film), welche aufgrund einer grenzflächenbedingten Phasenseparation des Klebstoffes zur Bildung einer "Trennschicht" führen, negativ verändert werden können.

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Die vorliegende Arbeit hat die Entwicklung eines Konzepts für das Materialmodell zur Simulation des Ziehprozesses mit Karton zum Ziel. Der Ziehprozess stellt bei seiner Simulation hohe Anforderungen an das verwendete Materialmodell. Mehrachsige Spannungszustände und die Einflüsse von Temperatur und Feuchtigkeit müssen berücksichtigt werden. Dazu werden Materialverhalten, Materialmodelle und ihre mathematisch-physikalischen Grundlagen, Spannungssituation und Anforderungen des Ziehprozesses an ein Materialmodell analysiert. Es wird ein Konzept dargelegt, in dem die Simulation des Ziehprozesses in drei Schritte unterteilt wird. Im ersten Teil werden Materialfeuchte und Temperatur mit einem zweidimensionalen Netzwerkmodell bestimmt. Im zweiten Schritt werden Materialparameter mit Hilfe eines dreidimensionalen Netzwerkmodells in Abhängigkeit von zuvor ermittelten Feuchte- und Temperaturwerten und mechanischer Belastung gewonnen. Diese Parameter werden im dritten Teil zur Simulation des Ziehprozesses mit einem makromechanischen Materialmodell genutzt. / A concept for the development of a paperboard material model for the simulation of deepdrawing processes is presented in this thesis. Concerning its simulation, the deep drawing process of paperboard is demanding. Complex states of tension, humidity and changes of temperature during the process have to be considered. Thus properties of paperboard, material-models, their mathematical-physical background and tensions during the deep-drawing process are analyzed. A concept for the material-model, dividing the simulation in three steps, is proposed. In the first step, temperature and humidity are determined, using a two-dimensional lattice model. During the second step material parameters, depending on the state of tension are evaluated with a three-dimensional lattice model. The third step contains the simulation of the deep-drawing process with a three-dimensional continuum model.

Ohne Titel (rot), 2018, Tusche auf Papier, 35 x 50 cm

Der Beitrag untersucht den Stellenwert des Schreibens und Zeichnens im Werk Antonin Artauds und fragt dabei besonders nach seinem Verhältnis zum „Scheitern“ des Theaters der Grausamkeit. Er fragt, ob und inwiefern seine Texte und Zeichnungen das Theater der Grausamkeit, wie vielleicht auch sein Scheitern archivieren. Von besonderer Relevanz ist dabei, dass Artaud nach intensiven Bemühungen um eine Erneuerung des Theaters zum Zeichnen zurückgefunden hat, das er im Laufe der Zwanzigerjahre eigentlich aufgegeben hatte. Besonders die Zeichnungen der letzten Lebensjahre kombinieren Text, Bild, sowie eine Bearbeitung des Papiers. Die im Theater der Grausamkeit versuchte Rehabilitierung des Körpers wie auch seiner Verbindung zum Wort findet nun auf der Ebene des Papiers statt.

In Luftfahrzeugen werden häufig Sandwich-Strukturen verwendet, da somit vergleichsweise hohe gewichtsspezifische Steifigkeiten und Festigkeiten erreicht werden können. Hierbei werden für Deckschichten überwiegend Faserverbund-Kunststoffe angewendet. Die Kerne bestehen zumeist aus Honigwaben, welche aus phenolharzbeschichtetem Aramid-Papier gefertigt sind. Somit können Anforderungen an die Feuer- und Korrosionsresistenz erfüllt werden. Sandwich-Strukturen im Allgemeinen sind dabei anfällig für lokale Belastungen, sowie Lasten senkrecht zur Struktur. Dies können beispielsweise Schlagbelastungen, Lasteinleitungen durch Verbindungselemente oder Druckunterschiede sein. Folglich bedarf die Zertifizierung von Luftfahrtstrukturen zumeist umfangreiche experimentelle Untersuchungen zum Nachweis des Tragverhaltens und der Schadenstoleranz. Dieses Vorgehen ist äußerst zeitaufwendig und somit kostenintensiv. Virtuelle Tests, welche durch einzelne reale Versuche validiert werden, können den experimentellen Aufwand erheblich reduzieren. Dazu bedarf es fundierter Kenntnisse der mechanischen Eigenschaften der einzelnen Komponenten der Sandwich-Struktur. Während diese für Faserverbund-Kunststoffe als gegeben angenommen werden kann, trifft dies für Honigwabenkerne bestehend aus Aramid-Papier nicht zu. Demzufolge wird in dieser Arbeit ein Vorgehen vorgestellt, welches eine mechanische Charakterisierung und numerische Simulation von papierartigen Materialien ermöglicht. Dabei werden zunächst anwendbare Prüfmethoden für Aramid-Papier evaluiert. Darauf aufbauend werden ein verbessertes Schubprüfverfahren und ein neuartiges Druckprüfverfahren für Papier erarbeitet. Anschließend werden verschiedene luftfahrttaugliche Papiere mechanisch charakterisiert und Anforderungen an ein Materialmodell für die numerische Simulation abgeleitet. Daran anknüpfend wird ein spezielles Materialmodell entwickelt, welches das elastisch-plastische orthotrope Materialverhalten mit unterschiedlicher Druckplastifizierung und regressivem Versagen abbilden kann. Dieses Modell wird in LS-DYNA implementiert und validiert. Darauf aufbauend werden Validierungsrechnungen am Aramid-Papier sowie an Honigwaben- und Faltkern-Strukturen durchgeführt. Abschließende exemplarische Simulationen von Deckschichtablöseversuchen demonstrieren die mit dem Vorgehen erreichbare Qualität der Ergebnisse sowie Möglichkeiten zum virtuellen Testen und virtuelle Parameterstudien. / A variety of components in aircraft are made out of sandwich structures because of its high weight-specific stiffness and strength. In many cases, fiber composite plastics are used for face-layers and cores consist of honeycombs, which are made of phenolic resin coated aramid paper. Thus, requirements for fire and corrosion resistance can be met. Sandwich structures in general are prone to local loads as well as loads perpendicular to the structure. This can be, for example, impact loads, load applications by connecting elements or pressure differences. Consequently, certification of aerospace structures usually requires extensive experimental tests to demonstrate structural behavior and damage tolerance. This procedure is extremely time-consuming and therefore cost-intensive. Virtual tests, which are validated by individual experiments, can significantly reduce the experimental effort. This requires a knowledge of the mechanical properties of the individual components of the sandwich structure. While this is given for fiber composite plastics, this is not true for honeycomb cores consisting of aramid paper. Consequently, this work presents a procedure that allows mechanical characterization and numerical simulation of paper-like materials. First, applicable test methods for aramid paper are evaluated. Based on this, an improved shear test method and a novel compression test method for paper are developed. Subsequently, various paper-like materials are mechanically characterized. The requirements for a material model for numerical simulation are derived. Following on from this, a special material model is developed that can reproduce the elastic-plastic, orthotropic material behavior with different plastification for compressive loads and a regressive failure model. This material model is implemented and validated in LS-DYNA. Based on this, validation calculations are carried out on aramid paper, honeycomb and foldcore structures. Final exemplary simulations of single-cantilever-beam tests demonstrate the achievable quality of the results as well as possibilities for virtual testing and virtual parameter studies.

Nous avons étudié la dynamique de Tazote d'un sol argileux amendé avec différents biosolides issus du traitement de lisier de porc (digestion anaérobie, floculation physicochimique, filtration, digestion aérobie) et d'usines de pâtes et papiers (boues mixtes, boues de désencrage), sous culture de maïs fourrager. Nos traitements de référence étaient un témoin sans azote, un fertilisant minéral et un lisier brut Les différents biosolides ont été caractérisés pour leur teneur en N total, N-NH4, N-NO3, C total, C dissous et pH. Les formes d'azote dans le sol (azote extractible total, azote minéral (NH4 + NO3), azote organique dissous) et les émissions de N2O par le sol ont été mesurées après l'application des biosolides. Les sols traités avec les fertilisants organiques ont produit une diminution des émissions de N?0 comparativement au fertilisant minéral en 2006 et 2007. De façon générale, les biosolides de lisier de porc ont engendré des émissions de N2O plus faibles par rapport au lisier brut. Les rendements en fourrage et les émissions de N2O ont été les plus faibles avec les boues de papetière. En particulier, la boue de désencrage a produit une forte immobilisation de l'azote. Les biosolides de lisier de porc ont produit des rendements similaires par rapport au lisier brut, mais inférieurs par rapport au fertilisant minéral qui a maintenu davantage le rendement dans la culture de maïs fourrager. Les meilleurs indicateurs expliquant les émissions de N2O, le rendement et le prélèvement d'azote du maïs fourrager étaient le contenu en azote extractible total et en azote minéral (NH4 + NO3) du sol ainsi que le contenu initial en NH4 dans le biosolide.

Ce document présente les approches suivies et les résultats des investigations théoriques et expérimentales entreprises dans le cadre de l'étude du procédé de crêpage du papier depuis le début de la maîtrise faite en collaboration avec Kruger Produits Ltée. L'objectif du projet est de mieux comprendre les phénomènes reliant la qualité du papier a l'état d'usure des lames de crêpage. À cette fin, une méthode expérimentale basée sur les techniques de mesure par émission acoustique afin de suivre en temps réel le comportement mécanique et l'état d'usure des lames est proposée. Ce suivi en temps réel permet d'identifier par émission acoustique les mécanismes reliés à l'usure des lames par friction et d'établir une corrélation entre le comportement mécanique de la lame et les différents paramètres de qualité du papier, dont le crêpage. Ce mémoire présente donc en premier lieu la problématique du projet, les éléments fondamentaux qui entrent en jeu lors du procédé de crêpage, la description des lames utilisées dans le procédé industriel, l'analyse des principes de base des phénomènes d'usure des lames en relation avec les aspects métallurgiques du matériau et enfin, les principes du suivi de l'usure par la technique d'émission acoustique et le traitement numérique des signaux. La deuxième partie du mémoire s'attarde sur les procédures expérimentales suivies et sur la synthèse des résultats obtenus. La troisième partie présente la conclusion sur les résultats obtenus à partir de laquelle une série de recommandations sont mises de l'avant afin de permettre à l'entreprise d'améliorer l'opération de crêpage du papier.

Le papier bioactif est obtenu par la modification de substrat du papier avec des biomolécules et des réactifs. Ce type de papier est utilisé dans le développement de nouveaux biocapteurs qui sont portables, jetables et économiques visant à capturer, détecter et dans certains cas, désactiver les agents pathogènes. Généralement les papiers bioactifs sont fabriqués par l’incorporation de biomolécules telles que les enzymes et les anticorps sur la surface du papier. L’immobilisation de ces biomolécules sur les surfaces solides est largement utilisée pour différentes applications de diagnostic comme dans immunocapteurs et immunoessais mais en raison de la nature sensible des enzymes, leur intégration au papier à grande échelle a rencontré plusieurs difficultés surtout dans les conditions industrielles. Pendant ce temps, les microcapsules sont une plate-forme intéressante pour l’immobilisation des enzymes et aussi assez efficace pour permettre à la fonctionnalisation du papier à grande échelle car le papier peut être facilement recouvert avec une couche de telles microcapsules. Dans cette étude, nous avons développé une plate-forme générique utilisant des microcapsules à base d’alginate qui peuvent être appliquées aux procédés usuels de production de papier bioactif et antibactérien avec la capacité de capturer des pathogènes à sa surface et de les désactiver grâce à la production d’un réactif anti-pathogène. La conception de cette plate-forme antibactérienne est basée sur la production constante de peroxyde d’hydrogène en tant qu’agent antibactérien à l’intérieur des microcapsules d’alginate. Cette production de peroxyde d’hydrogène est obtenue par oxydation du glucose catalysée par la glucose oxydase encapsulée à l’intérieur des billes d’alginate. Les différentes étapes de cette étude comprennent le piégeage de la glucose oxydase à l’intérieur des microcapsules d’alginate, l’activation et le renforcement de la surface des microcapsules par ajout d’une couche supplémentaire de chitosan, la vérification de la possibilité d’immobilisation des anticorps (immunoglobulines G humaine comme une modèle d’anticorps) sur la surface des microcapsules et enfin, l’évaluation des propriétés antibactériennes de cette plate-forme vis-à-vis l’Escherichia coli K-12 (E. coli K-12) en tant qu’un représentant des agents pathogènes. Après avoir effectué chaque étape, certaines mesures et observations ont été faites en utilisant diverses méthodes et techniques analytiques telles que la méthode de Bradford pour dosage des protéines, l’électroanalyse d’oxygène, la microscopie optique et confocale à balayage laser (CLSM), la spectrométrie de masse avec désorption laser assistée par matrice- temps de vol (MALDI-TOF-MS), etc. Les essais appropriés ont été effectués pour valider la réussite de modification des microcapsules et pour confirmer à ce fait que la glucose oxydase est toujours active après chaque étape de modification. L’activité enzymatique spécifique de la glucose oxydase après l’encapsulation a été évaluée à 120±30 U/g. Aussi, des efforts ont été faits pour immobiliser la glucose oxydase sur des nanoparticules d’or avec deux tailles différentes de diamètre (10,9 nm et 50 nm) afin d’améliorer l’activité enzymatique et augmenter l’efficacité d’encapsulation. Les résultats obtenus lors de cette étude démontrent les modifications réussies sur les microcapsules d’alginate et aussi une réponse favorable de cette plate-forme antibactérienne concernant la désactivation de E. coli K-12. La concentration efficace de l’activité enzymatique afin de désactivation de cet agent pathogénique modèle a été déterminée à 1.3×10-2 U/ml pour une concentration de 6.7×108 cellules/ml de bactéries. D’autres études sont nécessaires pour évaluer l’efficacité de l’anticorps immobilisé dans la désactivation des agents pathogènes et également intégrer la plate-forme sur le papier et valider l’efficacité du système une fois qu’il est déposé sur papier. / Bioactive paper is obtained through the modification of paper substrate with biomolecules and reagents. It is used in the development of novel biosensors that are portable, disposable and inexpensive, aimed at capturing, detecting and in some cases deactivating pathogens. Generally bioactive papers are made by incorporating biomolecules such as enzymes and/or antibodies on to paper. The immobilization of such biomolecules on solid surfaces is widely used for different diagnostic applications such as in immunosensors and immunoassays but due to the sensitive nature of enzymes, their large scale incorporation into paper has faced several difficulties especially under industrial papermaking conditions. The functionalization of paper at large scale is possible because paper can be easily coated with a layer of microcapsules, which have proven to be an efficient immobilization platform for enzymes and to allow. In this study, we developed a generic alginate-based platform incorporating microcapsules that can be applied to current paper production processes to prepare antibacterial bioactive paper with the ability to capture pathogens on its surface and to deactivate them by producing an anti-pathogenic agent. The design of the antibacterial platform is based on constant production of hydrogen peroxide as the antibacterial agent inside the alginate microcapsules. Hydrogen peroxide production is achieved through oxidation of glucose, catalyzed by the enzyme glucose oxidase encapsulated inside the alginate beads. The different steps of development included the entrapment of glucose oxidase inside alginate microcapsules, the reinforcement and surface activation of microcapsules by adding an additional layer of chitosan, investigating the possibility of immobilization of antibodies (human immunoglobulin G as a model antibody) on the surface of microcapsules and, finally, verifying the antibacterial properties of the system against Escherichia coli K-12 (E. coli K-12) as a representative pathogen. During development, certain measurements and observations were made using various analytical methods and techniques such as Bradford protein assay, oxygen electroanalysis, optical and confocal laser canning microscopy (CLSM), matrix assisted laser desorption/ionization- time of flight mass spectrometry (MALDI-TOF-MS), etc. Appropriate tests were performed to validate the successful modification of microcapsules and to ensure that glucose oxidase is still active after each modification. It was found that the encapsulated glucose oxidase maintained the specific enzymatic activity of 120±30 U/g. Subsequent efforts were made to immobilize glucose oxidase on gold NPs of two different diameters (10.9 nm and 50 nm) to enhance the enzymatic activity and increase the encapsulation efficiency. The results obtained during this study demonstrate successful modifications on alginate microcapsules and also a successful response of such antibacterial platform regarding deactivation of the pathogen representative, E. coli K-12. The threshold for the enzymatic activity was found to be 1.3×10-2 U/ml for E. coli K-12 growth inhibition of 6.7×108 cells/ml. Further studies are needed to assess the efficiency of immobilized antibody in the capture of pathogens and also to incorporate the platform onto paper and to validate the efficiency of the system once it is coated on paper.