7.1 Korrelation der Papier- bzw. Kartoneigenschaften mit der Markierungstendenz
Markieran-fälligkeit der Kartons
Die untersuchten Kartonsorten wurden, entsprechend ihrer Markieranfälligkeit, in vier verschiedene Markierungsklassen eingeteilt. Zur Bildung der Markierungs-klassen wurden die bei den verschiedenen Kräften entstandenen Markierungen visuell bewertet und grafisch dargestellt (vgl. die folgende Abbildung 26).
PTS-Forschungsbericht www.ptspaper.de 18.12.2007
Karton 12: Klasse 4 Karton 1: Klasse 3 Karton 2: Klasse 2 Karton 5: Klasse 1
Abbildung 26 Anfälligkeit verschiedener Kartonsorten in Abhängigkeit von der wirkenden Kraft
Entsprechend der Stärke der Markierung und dem Anstieg der Markierungsnei-gung mit höherer Kraftwirkung wurden die folgenden Klassen gebildet:
Klasse 1: sehr geringe Markieranfälligkeit (z.B. Karton 5)
Klasse 2: geringe Markieranfälligkeit, besonders bei geringen Belastungen Klasse 3: mittlere Markieranfälligkeit, schneller Anstieg der Markieranfälligkeit bei
mittleren Belastungen
Klasse 4: starke Markieranfälligkeit bereits bei geringen Belastungen (z.B. Karton 12)
Markieranfällig-keit der Papiere Auch die verschiedenen Papiere mit unterschiedlichen flächenbezogenen Massen zeigten eine unterschiedliche Markieranfälligkeit. Während bei Sorte B100 ein geringer Anstieg der Markieranfälligkeit mit steigender Kraftwirkung zu verzeichnen war, ist das Papier C100 bereits bei geringen Kraftwirkungen relativ stark markieranfällig (vgl. Abbildung 27).
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Abbildung 27 Abhängigkeit der Markierungsneigung verschiedener Papiere in Abhängigkeit von der wirkenden Kraft
Abhängigkeit der Markieranfällig-keit von der
flächen-Tendenziell kann gesagt werden, dass die Markieranfälligkeit der Papiere mit steigender flächenbezogener Masse zunimmt. Eine Ausnahme bildet das unter-suchte Papier mit einer flächenbezogenen Masse von 150 g/m², das eine hohe
PTS-Forschungsbericht www.ptspaper.de 18.12.2007 bezogenen
Masse Markieranfälligkeit aufweist. Dies wird auch vom Hersteller des Papiers bestätigt.
Abhängigkeit der
Eindeutige Abhängigkeiten der Markieranfälligkeit von den Eigenschaften der Papiere bzw. Kartons konnten nicht festgestellt werden. Tendenziell kann jedoch gesagt werden, dass Papiere bzw. Kartons mit
• höherem Glanz,
• geringerer Rauhigkeit,
• höherer Bruchkraft
weniger zu Markierungen neigen. Zusätzlich wurde bei den untersuchten Papie-ren ein Einfluss der Reibbeiwerte gefunden: je höher die Reibbeiwerte, umso geringer ist die Markierungstendenz der Papiere.
Dies sind jedoch, wie gesagt, nur Entwicklungstendenzen. Z.B. können auch Papiere mit einem geringen Glanz eine geringe Markieranfälligkeit aufweisen.
Ein Einfluss weiterer Kenngrößen der Kartons oder Papiere (Rauhigkeit nach PPS, Biegesteifigkeit, Scheuerfestigkeit, Kompressibilität) auf die Markieranfällig-keit konnte nicht gefunden werden.
7.2 Variation der Dicke (Stapelbildung)
Durchführung Die meisten Untersuchungen an der Simulationsanlage wurden so durchgeführt, dass auf dem Probenschlitten ein einzelnes Blatt Papier bzw. Karton befestigt war. Im Querschneider dagegen werden meist Bogenpakete transportiert, die aus bis zu 6 Lagen bestehen können. Je mehr Bögen gemeinsam verarbeitet werden können, umso höher die Produktivität der Anlage. Limitierender Faktor dabei ist die Messerbelastung.
Um diese Stapelbildung zu simulieren, wurden 4 bis 7 Papiere zu einem Stapel zusammengefasst.
Versuchs-anordnung Die verschiedenen Papiere wurden in der entsprechenden Lagenanzahl gestaf-felt übereinander gelegt und am Rand mit Tesafilm fixiert. Die Versuchsanord-nung kann der folgenden Abbildung entnommen werden.
Bewegungsrichtung des Schlittens
Reibpartner
Bereich der auszuwertenden Markierung
Bewegungsrichtung des Schlittens
Reibpartner
Bereich der auszuwertenden Markierung
Abbildung 28 Schematische Darstellung der Stapelbildung und der Versuchs-anordnung
PTS-Forschungsbericht www.ptspaper.de 18.12.2007 Ergebnis Wie die folgende Abbildung zeigt, kann durch die Stapelbildung auf dem
Schlit-ten im Vergleich zu einer Einzellage eine Reduktion der Markieranfälligkeit erreicht werden. Ein signifikanter Einfluss der Anzahl der Bögen in diesem Stapel konnte bei den Untersuchungen nicht festgestellt werden.
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Abbildung 29 Abhängigkeit der Markierungsneigung von Papier A200 in Abhängigkeit der Stapeldicke und der wirkenden Kraft
Fazit Eine höhere Bogenanzahl und damit eine höhere Kompressibilität des Bogenpa-ketes wirken sich positiv auf die Markieranfälligkeit aus. Ein Einfluss der Kom-pressibilität der Papiere bzw. Kartons konnte dagegen nicht festgestellt werden
7.3 Variation der Bändermaterialien
Ergebnisse Bei den Untersuchungen der Bändermaterialien wurde eine starke Abhängigkeit der Markieranfälligkeit von der Art des eingesetzten Bandes deutlich. Textile Bänder auf Basis von Polyamid- oder Mischgewebe mit geringen Reibkoeffizien-ten zeigReibkoeffizien-ten dabei die geringste MarkierungsReibkoeffizien-tendenz.
Auswahl der Bänder-materialien
Bei der Auswahl der Bänder ist jedoch auch zu beachten, dass durch Reibung zwischen Band und Papier/Karton Energie vernichtet wird. Ist dieser Energiean-teil in der Überlappung zu gering, wird die Energie eventuell durch Reibung zwischen den Bogen vernichtet, was hier ebenfalls zur Markierungsbildung führen kann.
Die Auswahl der Bändermaterialien für die Querschneider erfolgt meist nach:
• der Partie, in der sie eingesetzt werden sollen sowie
• den Standzeiten.
Dabei üben die Bänder verschiedene Funktionen (Transport, Bremsen) aus, für die verschiedene Materialien, Reibkoeffizienten und Flexibilitäten (Dehnvermö-gen) notwendig sind.
Die Auswahl der Bändermaterialien sollte somit gemeinsam mit deren Herstellern erfolgen, um die benötigten Funktionalitäten mit den günstigsten Materialeigen-schaften für eine geringe Markierungstendenz auszuwählen.
PTS-Forschungsbericht www.ptspaper.de 18.12.2007 Fazit Das Wissen um die Markierungstendenz der Bandmaterialien muss demnach
immer mit der Funktionalität des Bandes gemeinsam betrachtet werden.
7.4 Reibung Papier gegen Papier
Durchführung Die Reibung Papier gegen Papier wurde so durchgeführt, dass eine bestimmte Anzahl von Papierstreifen als stationärer Reibpartner in die Simulationsanlage eingespannt wurde.
Die Auswahl der Lagenanzahl richtete sich dabei einerseits nach der in der Praxis eingesetzten Anzahl Bögen in einem Bogenpaket und andererseits nach einer etwa gleichen Dicke der Stapel.
Ergebnisse Bei der Reibung Papier gegen Papier kommt es im Vergleich zur Reibung gegen die verschiedenen Bändermaterialien zu stärkeren Markierungen.
Während bei den Markierungen mit den Bändern durchgehende Markierungs-streifen entstanden, sind bei der Reibung Papier gegen Papier kurze, intensive Markierungen zu erkennen, die den Stoppermarkierungen der Praxis ähneln.
Unterschiede in der eingesetzten Lagenanzahl oder der flächenbezogenen Masse konnten bei diesen Untersuchungen nicht festgestellt werden. Die Ab-hängigkeiten der Markieranfälligkeit von der Papiersorte bestätigten sich auch hier.
7.5 Variation der Geschwindigkeit
Praxisversuche Aus der Praxis ist bekannt, dass durch die Reduktion der Geschwindigkeit des Querschneiders die Markierungstendenz verringert werden kann. Bei den durchgeführten Betriebsversuchen konnten beispielsweise die bei einer Ge-schwindigkeit von 190 m/min auftretenden Stoppermarkierungen durch die Reduktion der Geschwindigkeit auf 160 m/min fast vollständig eliminiert werden.
Durchführung Zur Überprüfung, ob diese Tendenz auch mit der Simulationsanlage gefunden wird, wurden Versuche mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten durchgeführt.
Die gewählten Geschwindigkeiten betrugen 100, 200 und 300 m/min.
Ergebnisse Wie in der Praxis konnte auch an der Simulationsanlage durch eine Geschwin-digkeitsreduktion die Markieranfälligkeit der Papiere verringert werden (vgl.
Abbildung 30)
PTS-Forschungsbericht www.ptspaper.de 18.12.2007
Abbildung 30 Markierungsneigung in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit und der wirkenden Kraft
7.6 Variation des Umgebungsklimas
Durchführung Die Versuche zum Einfluss des Umgebungsklimas auf die Markieranfälligkeit wurden in einem Klimaraum mit folgenden Klimata durchgeführt:
Tabelle 2 Übersicht über die untersuchten Klimata
Klimabezeichnung Temperatur [°C] Rel. Luftfeuchtigkeit [%]
K1 20 60 K2 20 50 K3 30 40 Als Reibpartner wurden dabei sowohl ein Bandmaterial als auch das
entspre-chende Papier eingesetzt.
Einfluss des Klimas auf die Markieranfällig-keit
Die folgende Abbildung 31 zeigt den Einfluss der Klimata auf die Markieranfällig-keit.
Abbildung 31 Abhängigkeit der Markierungsneigung in Abhängigkeit vom Klima und der wirkenden Kraft
Dieser Einfluss des Klimas wurde nur bei den Untersuchungen Papier gegen
PTS-Forschungsbericht www.ptspaper.de 18.12.2007 Papier gefunden. Er war nicht immer so deutlich ausgeprägt wie in der
Darstel-lung, wurde jedoch bei allen durchgeführten Versuchen tendenziell gefunden.
Diese Ergebnisse lassen darauf schließen, dass das Umgebungsklima vermut-lich einen Einfluss auf das Entstehen von Markierungen hat, die durch das Reiben von Papier auf Papier entstehen, also hauptsächlich auf die Sternen-himmelmarkierungen.
Praxis-beobachtungen Drei untersuchte Papierfabriken haben unterschiedliche Möglichkeiten, das Raumklima am Querschneider zu beeinflussen. Die Annahme, dass sich das Umgebungsklima auf das Entstehen der Sternenhimmelmarkierungen auswirkt, kann durch Beobachtungen dieser drei Papierfabriken unterstützt werden:
Papierfabrik 1
Keine Möglichkeit zur Einstellung des Klimas; Temperaturschwankungen zwischen 17 und 26°C, Schwankungen der Luftfeuchtigkeit zwischen 30 und 60%
überwiegend Probleme mit Sternen-himmelmarkierungen
Papierfabrik 2
Temperatur schwankt zwischen 25 und 30°C, die Luftfeuchtigkeit wird durch einen Befeuchter auf ca. 40 bis 50%
eingestellt
ab und an, besonders im Sommer, Probleme mit Sternenhimmelmarkie-rungen
Papierfabrik 3 Raumklimaanlage für ca. 24°C und 50% Luftfeuchtigkeit
sehr selten Probleme mit Sternenhim-melmarkierungen.