Forschungsstelle:
PTS München Heßstr. 134 80797 München
Leiter der Forschungsstelle:
Prof. Dr.-Ing. H. Großmann Projektleiter:
Dr. M. Kleebauer Tel: 089 / 12146-0 Fax: 089 / 12146-36
Internet: www.ptspaper.de E-mail: M.Kleebauer@ptspaper.de
Forschungsgebiet: Schlagworte:
Papierverarbeitung / Verbinden Wellpappe, Nassfestigkeit, Nassfestmittel Thema:
Entwicklung von Methoden zur Kennzeichnung der Wirksamkeit von Nassfestmitteln für Klebstoffe zur Wellpappenherstellung
Ausgangssituation/Problemstellung:
Bei Verpackungen aus Wellpappe treten bei Nässe hohe Festigkeitsverluste ein. Um diesem Umstand wirksam entgegenzuwirken, werden Wellpappen, die bei ihrer Verwendung höhere Feuchtigkeit oder gar Nässe ausge- setzt werden, „nassfest“ gemacht. Dies geschieht durch den Einsatz der nassfest ausgerüsteter Stärkeklebstof- fe. Das Papier selbst, dessen Festigkeit in der Regel ausreicht, um die Verpackung bestimmungsgemäß zu ver- wenden, muss nicht notwendigerweise nassfest ausgerüstet werden. Zwei Gesichtspunkte bereiten allerdings der Wellpappenindustrie bei der Produktion von nassfester Wellpappe erhebliche Probleme:
Die Frage, ob die Verklebung hinreichend feuchtigkeitsbeständig ist, ist – beim Einsatz bestimmter Nassfestmit- tel - erst nach einer gewissen Reifezeit des Nassfestmittels (etwa 3 Tage) mit ausreichender Zuverlässigkeit möglich. Die eingesetzten Nassfestmittel sind nicht inert, sondern kondensieren in einer relativ langsamen Ver- netzungsreaktion während der Lagerung mit sich selbst. Ist die Vernetzung – kurz nach der Produktion der Wellpappe – noch nicht vollständig genug oder – nach langer Lagerung – bereits zu weit fortgeschritten, sinkt die Wirksamkeit der nassfesten Ausrüstung deutlich. Um eng gesetzten Lieferterminen nachkommen zu können, wird die Wellpappe mitunter bereits ausgeliefert, ohne dass schon ausreichende Nassfestigkeit gegeben ist. Der gleiche Effekt tritt auf, wenn das Nassfestmittel vor seinem Einsatz zu lange gelagert wurde.
Forschungsziel/Forschungsergebnis:
Ziel des Projektes ist die Erarbeitung von Methoden zur Kennzeichnung der Wirksamkeit von Nassfestmitteln, um zu erwartende Fehlproduktionen durch unwirksam gewordene Nassfestmittel frühzeitig erkennen zu können.
Konkret sollen physikalische und chemische Verfahren erarbeitet werden, mit denen der Selbstvernetzungsgrad von Nassfestmitteln gemessen und die noch vorhandene Restwirksamkeit bewertet werden können.
Proben von handelsüblichen Nassfestmitteln wurden zu diesem Zweck im Trockenschrank stufenweise einer Wärmealterung unterzogen. An diesen Proben wurden Viskositätsmessungen, NIR-Untersuchungen und For- maldehyd-Schnelltests zur Erfassung des Alterungszustandes und der noch vorhandenen Restaktivität der Nassfestmittel durchgeführt. Parallel dazu wurden mit dem an der Forschungsstelle entwickelten WKM-Gerät verschiedene Decken- und Wellenpapiere unter praxisnahen Bedingungen verklebt und deren Stabilität in feuchtem Zustand in Anlehnung an die Prüfmethode F.E.F.C.O. Nr. 9 geprüft. Während die mit fortschreitender Alterung ansteigenden Viskositätswerte und Veränderungen in den NIR-Spektren gute Ansätze für eine erfolg- reiche Prüfmethode lieferten, führten die Schnelltests zu Bestimmung der Formaldehydmengen bislang zu kei- nen befriedigenden Resultaten.
Anwendung/Wirtschaftliche Bedeutung:
41 % aller in Deutschland hergestellten Verpackungen aus Papier, Pappe und Karton sind Wellpappeprodukte.
Dieser Menge entspricht ein Wert von 2,7 Mrd. Euro. Etwa 20 % aller Wellpappeverpackungen sind mit einem nassfesten Klebstoff hergestellt worden. Der Wert dieser Produktion kann näherungsweise mit 0,6 Mrd. Euro angegeben werden. Wenn unterstellt werden kann, dass 10 % dieser Produktion wegen eines nicht mehr aus- reichend wirksamen Nassfestmittels fehlerhaft ist, dann entstehen dadurch Schäden in Höhe von 50 Mio Euro.
An diesen Zahlen wird deutlich, dass die Wellpappenindustrie ein vitales Interesse an der Lösung dieser Prob- leme bei der Herstellung nassfest ausgerüsteter Wellpappe haben muss. Die Attraktivität der Forschungser- gebnisse liegt in erster Linie darin, dass die erarbeiteten Methoden Aussagen über die Wirksamkeit der Nass- festmittel schon vor Produktionsbeginn erlauben. Dies stellt eine wesentliche Verbesserung der Qualitätssiche- rung dar und stellt vor allem sicher, dass die durch fehlerhafte Nassfestmittel verursachten Schäden sich auf den Klebstoff beschränken, nicht aber die gesamte Produktion umfassen.
Bearbeitungszeitraum: 01.11.2000 – 31.10.2002 Bemerkungen:
Das Forschungsvorhaben AiF 12667 wird aus Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie gefördert.
