6 Auswahl der Ausgangsmaterialien und Aufbereitung der Substanzen 6.1 Auswahl der Druckpapiere
9 Abschließende Bewertung und Zusammenfassung der Ergebnisse
Vorbemerkungen Laut Abschnitt Fehler! Verweisquelle konnte nicht gefunden werden. waren mit dem Projekt nachstehende Zielsetzungen zu verfolgen:
• Das Falzbrechen soll bei gestrichenen Papieren durch lokale Beschichtung entlang der Falznaht verhindert werden
• die Beschichtungen sollen vor dem Falzvorgang entweder drucktechnisch oder anlagentechnisch (Sprühen) aufgebracht werden und
• die Beschichtungen sollen Substanzen enthalten, die den E-Modul der Pa-piere lokal verringern und insgesamt stabilisierend auf den Falzbereich wir-ken.
Dem entsprechend werden im Folgenden Einsatzmöglichkeiten, die sich aus
den Projektergebnissen ableiten lassen, kurz besprochen.
Verhinderung
des Falzbrechens Die Forschungsarbeiten im Rahmen des Projektes haben eine relativ hohe Re-duzierung des Strichbrechens bei gestrichenen Papieren, insbesondere bei mehrfach gestrichenen, ergeben, aber nur mittelmäßige bis geringe Verbesse-rung der durch das Falzen hervorgerufenen Gefügeschwächungen im Faser-material.
Eine merkliche Reduzierung des Falzbrechens konnte dadurch erreicht werden, dass die Applikation im Falzbereich im Rollenoffsetverfahren erst nach dem Trocknen der bedruckten Papierbahn erfolgte.
Auch im Bogenoffsetverfahren kann durch die Applikation von Wirksubstanzen im Falzbereich eine Reduzierung des Falzbrechens erzielt werden, jedoch auch nur dann, wenn dies nach dem Bedrucken erfolgt.
Vorbemerkung In den folgenden Abschnitten wird eine Zusammenfassung der wesentlichen Ergebnisse gegeben. Das Projekt zur Entwicklung von Wirksubstanzen zur Reduzierung des Falzbrechens im Rollenoffset- und Bogenoffsetdruckverfahren gliederte sich in eine Laborphase mit Applikation der Substanzen auf unbe-druckte sowie auf vorbeunbe-druckte gestrichene Papiere und einer abschließenden Durchführung von Praxisversuchen.
Laborphase • Die Auswahl der Wirksubstanzen erfolgte sehr gezielt. Auswahlkriterium war auch dabei die Viskosität der Substanzen. Es hat sich gezeigt, dass eine definierte Applikation der Substanzen nur mit relativ dünnflüssigen Substanzen möglich war. Die Applikation von höher viskosen Flüssig-keiten über den Offset-Druckprozess zeigte sich als im Labor nicht durchführbar. Somit kamen Substanzen zum Einsatz, die eine entspre-chend auftragsfähige Konsistenz hatten bzw. die durch Verdünnung mit Wasser auf diese eingestellt werden konnten.
• Nach der Auswahl von gestrichenen Druckpapieren erfolgte die Ent-wicklung von Wirksubstanzen, wobei verschiedene weichmachende Substanzen und wässrige Gemische daraus untersucht wurden.
Wirksubstanzen • Untersucht wurden 16 Substanzen, wobei unter Variation des Verdün-nungsgrads mit Wasser einige Substanzen an das Applikationsverfah-ren angepasst wurden. Die Wirksubstanzen zeichneten sich durch eine niedrige Viskosität aus, die eine definierte Applikation mittels Sprühauf-tragssystem ermöglichte.
• Die Wirkung der untersuchten Substanzen unterschied sich deutlich zwischen deren Applikation vor dem Druckprozess und nach dem Be-drucken und Trocknen der Farbe.
• Deutlich war bei einigen der untersuchten Systeme zwar eine Reduzie-rung des Falzbrechens zu beobachten, jedoch konnte sie nicht voll-ständig verhindert werden. Bewirkt wurde dieser Effekt wahrscheinlich durch eine unvollständige Erweichung des Strichs bzw. eine nicht aus-reichende Reduzierung des E-Moduls des Papiers.
• Die Wirkung der untersuchten Substanzen unterschied sich erheblich nach dem Druckverfahren. Im Bogenoffset, bei dem die Druckpapiere keine extreme Übertrocknung erfahren und somit die Restfeuchtigkeit im Papier weitgehend erhalten bleibt, ist der Effekt durch die Rückbe-feuchtung nicht ausschlaggebend für das Falzbrechen. Hingegen wird im Rollenoffsetverfahren das Papier stark ausgetrocknet und versprödet dadurch. Hierbei geben die im Falzbereich applizierten Substanzen dem Papier die benötigte Feuchtigkeit zurück. Zusätzlich sind die Sub-stanzen Benetzungshilfsmittel und wirken plastifizierend auf den Strich.
Untersuchungen an vorbedruckten Proben und Pra- xisdruckversu-che
• Bei den Versuchen sowohl an unbedruckten als auch an vorbedruckten Labormustern wurden deutlich bessere Ergebnisse in der Strichbruch-neigung der Papiere mit den Wirksubstanzen erzielt.
• Weiterhin besteht die uneingeschränkte Weiterverarbeitbarkeit der Druckpapiere zu Büchern, Broschüren und Zeitschriften.
• Abschließend wurden mit den Wirksubstanzen praxisnahe Untersu-chungen an einer Rollenoffsetdruckmaschine durchgeführt.
• Hierbei zeigten die Substanzen ebenfalls eine teilweise gute Verbesse-rung des Falzbrechens. Die Rezyklierbarkeit der Druckpapiere wird durch die applizierten Substanzen nicht beeinträchtigt.
Die Wirkungsweise der eingesetzten Substanzen basiert wohl in erster Linie auf der Flexibilisierung der Strichschicht durch hohen Feuchtigkeitsgehalt. Wirksub-stanzen, die als Tenside in wässriger Suspension appliziert werden, sorgen für eine deutlich bessere Rückfeuchtung des durch den Druckprozess stark ausge-trockneten Papiers. Werden nur weichmachende Wirksubstanzen hierfür einge-setzt, ist die Verringerung der Strichbruchneigung zwar auch gegeben, jedoch sind die Effekte geringer als bei den Tensiden.
10 Schlussfolgerungen
Aus den Ergebnissen und Befunden des Projekts können abschließend folgen-de Schlussfolgerungen gezogen werfolgen-den:
• Es ist gelungen, basierend auf weichmachenden Wirkstoffen Substanzen zu entwickeln, die eine deutliche Reduktion der Falzbruchneigung von Druckpapieren sowohl im Rollenoffset als auch im Bogenoffset bewirken können. Die Ergebnisse der Laboruntersuchungen konnten in die Praxis-versuche übertragen und damit die Funktion der Wirksubstanzen bestätigt werden.
• Wesentliche Fortschritte gegenüber bestehenden Systemen konnten durch die Verwendung von kostengünstigen und leicht verfügbaren sowie ökolo-gisch unbedenklichen Substanzen erreicht werden. Insbesondere Wirksub-stanzen, die als Tenside eingesetzt werden oder die ein hohes Wasser-rückhaltevermögen aufweisen, zeigen eine gute Verringerung der Strich-bruchneigung. Hingegen ist die Wirkung von Substanzen, die als Weichma-cher eingesetzt werden, geringer.
• Die Wirksubstanzen können mit den in Druckereien und der druckweiter-verarbeitenden Industrie vorzugsweise von kleinen und mittelständischen
Firmen benutzten Auftragsaggregaten appliziert werden. Dadurch ist gera-de für kleine und mittelständische Unternehmen eine Erweiterung gera-der Quali-tätssicherung ohne große zusätzliche Investitionen möglich und damit eine wichtige Voraussetzung für die Realisierung industrieller Anwendungen ge-schaffen worden.
Ansprechpartner für weitere Informationen:
Dipl.-Ing.(FH) Robert Metz Tel. 089/12146-385
Robert.Metz@ptspaper.de
Papiertechnische Stiftung PTS Heßstraße 134
80797 München Tel. (089) 1 21 46-0 Fax (089) 1 21 46-36 e-Mail: info@ptspaper.de www.ptspaper.de
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Vortrag auf PTS Fachseminar: „Einführung in die Prozesse der Papierverarbeitung: Modul 1:
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PTS in München: Heßstraße 134 · 80797 München · Telefon +49 (0)89-12146-0 · Telefax +49 (0)89-12146-36 PTS in Heidenau: Pirnaer Straße 37 · 01809 Heidenau · Telefon +49 (0)3529-551-60 · Telefax +49 (0)3529-551-899