9. Papier. Einführung in die Druck- und Medientechnik. Stora Enso Hagen Kabel. 9. Papier Einführung in die Druck- und Medientechnik

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1 9. Papier Einführung in die Druck- und Medientechnik Stora Enso Hagen Kabel 9. Papier Einführung in die Druck- und Medientechnik

2 Inhalt 1 Grundlagen 1.1 Definition 1.2 Klassifizierung 1.3 Geschichte 1.4 Rohstoffe 2 Herstellung 2.1 Halbstofferzeugung 2.2 Altpapierrecycling 2.3 Stoffaufbereitung 2.4 Papiermaschine 2.5 Veredelung 2.6 Ausrüstung 3 Eigenschaften 3.1 Allgemeine Eigenschaften 3.2 Geometrische Eigenschaften 3.3 Physikalische Eigenschaften 3.4 Mechanische Eigenschaften 3.5 Optische Eigenschaften 4 Verwendung 4.1 Verarbeitung 4.2 Produktgruppen 9. Papier Einführung in die Druck- und Medientechnik 2

3 1 Grundlagen 1.1 Definition Was ist Papier überhaupt? Definition 1.2 Klassifizierung Welche Papiere gibt es? Klassifizierung 1.3 Geschichte Wie wurde Papier erfunden? Geschichte 1.4 Rohstoffe Woraus besteht Papier? Rohstoffe 9. Papier Einführung in die Druck- und Medientechnik 3

4 1 Grundlagen 1.1 Definition Definition DIN 6735 (Deutsche Norm): Papier ist ein flächiger, im Wesentlichen aus Fasern pflanzlicher Herkunft bestehender Werkstoff, der durch Entwässerung auf dem Sieb gebildet wird. Dabei entsteht ein Faserfilz, der anschließend verdichtet und getrocknet wird. DUDEN (Deutsches Wörterbuch): Papier ist ein aus Pflanzenfasern (mit Stoff- und Papierresten) durch Verfilzen und Verleimen hergestelltes, zu einer dünnen, glatten Schicht gepresstes Material, das vorwiegend zum Beschreiben und Bedrucken oder zum Verpacken gebraucht wird. Papier ist faserverstärkte Luft! 9. Papier Einführung in die Druck- und Medientechnik 4

5 1 Grundlagen 1.2 Klassifizierung (1) Flächenmasse: unter 150 g/m² (225 g/m²) : Papier (paper) 150 g/m² bis 600 g/m² : Karton über 600 g/m² (225 g/m²) : Pappe (board) Veredelung: ohne Veredelungsschritt: machine finished (MF) mit Oberflächenglättung: super calandered (SC) (paper) (board) Druckverfahren: Tiefdruck Offsetdruck Papier Karton Pappe Flexodruck Digitaldruck Inkjetdruck 150 g/m² 225 g/m² 600 g/m² Klassifizierung 9. Papier Einführung in die Druck- und Medientechnik 5

6 ungestrichen gestrichen 1 Grundlagen 1.2 Klassifizierung (2) Drucknorm ISO (ICC-Profile): glänzend gestrichen, weiß, holzfrei, 115 g/m² (ISO-coated) matt gestrichen, weiß, holzfrei, 115 g/m² (ISO-newspaper) glänzend gestrichen, LWC, 65 g/m² (ISO-webcoated) ungestrichen, weiß, Offsetdruck, 115 g/m² (ISO-uncoated) ungestrichen, gelblich, Offsetdruck, 115 g/m² (ISOuncoated-yellowish) 9. Papier Einführung in die Druck- und Medientechnik 6 Strichmasse: Quelle: PMV 5 g/m² bis 6 g/m² : ultra light weight coated (ULWC) 7 g/m² bis 12 g/m² : light weight coated (LWC) 13 g/m² bis 15 g/m² : medium weight coated (MWC) 16 g/m² bis 20 g/m² : heavy weight coated (HWC) 15 g/m² bis 30 g/m² : Faltschachtelkarton 20 g/m² bis 30 g/m² : Kunstdruckpapier Strich Papier Klassifizierung Strich

7 1 Grundlagen 1.3 Geschichte (1) Speichermaterialien vor der Papiererfindung Steintafeln aus Schiefer Pergament aus Tierhaut Papyrus aus Schilfrohr Geschichte Pergament Papyrus Steintafel Papier Einführung in die Druck- und Medientechnik 7

8 1 Grundlagen 1.3 Geschichte (2) Geschichte 150: Erfindung des Papiers durch Tsai Lun in China (Gue Yang in Hunan) 750: Verrat des Geheimnisses des Papiermachens durch chinesische Gefangene an arabische Gewinner der Schlacht in Tukestan (Talas bei Samarkant) 1144: Herstellung von Papier in Spanien (Xantiva bei Valencia) 1268: Herstellung von Papier in Italien (Fabriano bei Ancona) 1354: Herstellung von Papier in Frankreich (Essones bei Paris) 1390: Herstellung von Papier in Deutschland (Gleismühle bei Nürnberg) Tsai Lun 9. Papier Einführung in die Druck- und Medientechnik 8

9 1 Grundlagen 1.3 Geschichte (3) 1453: Erfindung des Buchdrucks durch Johannes Gutenberg 1672: Erfindung des Holländers in den Niederlanden 1774: Entdeckung der Chlorbleiche durch Karl Wilhelm Scheele Geschichte Werkstatt mit Druckpresse Holländer zum Zerfasern und Mahlen 9. Papier Einführung in die Druck- und Medientechnik 9

10 1 Grundlagen 1.3 Geschichte (4) Geschichte 1798: Erfindung des Langsiebs durch Louis Nicholas Robert in Frankreich 1799: Patentierung des Langsiebs durch die Gebrüder Fourdrinier in Frankreich 1843: Erfindung des Schleifens durch Friedrich Gottlob Keller in Darmstadt 1852: Entwicklung des Schleifens durch Professor Walter Brecht in Darmstadt Versuchsschleifer nach Keller Papiermaschine mit Langsieb 9. Papier Einführung in die Druck- und Medientechnik 10

11 1 Grundlagen 1.4 Rohstoffe (1) Rohstoffe Papier Füllstoffe CaCO 3 Kaolin Talkum TiO 2 Faserstoffe Additive Leim Farbstoff Aufheller Binder primär sekundär chemisch mechanisch Zellstoff Holzstoff Holzschliff Altpapier 9. Papier Einführung in die Druck- und Medientechnik 11

12 2 Herstellung (1) 2.1 Halbstofferzeugung Wie entstehen die Halbstoffe? Holz Halbstofferzeugung 2.2 Altpapierrecycling Was passiert mit dem Altpapier? Altpapier Altpapierrecycling 2.3 Stoffaufbereitung Was passiert in der Aufbereitung? 2.4 Papiermaschine Wie ist die Maschine aufgebaut? 2.5 Veredelung Wie wird das Rohpapier veredelt? Suspension Stoffaufbereitung Papiermaschine Veredelung Faserstoff Rohpapier 2.6 Ausrüstung Was heißt Ausrüstung von Papier? Ausrüstung Papier 9. Papier Einführung in die Druck- und Medientechnik 14

13 2 Herstellung (2) Holz Altpapier Halbstofferzeugung Lagern Entrinden Hacken Zerfasern Altpapierrecycling Auflösen Sortieren Deinken Mahlen Suspension Auflauf Sieb Stoffaufbereitung Bleichen Mahlen Sortieren Auflösen Papiermaschine Presse Trocknung Aufrollung Faserstoff Papier Verpacken Ausrüstung Schneiden Veredelung Kalandern Streichen Rohpapier 9. Papier Einführung in die Druck- und Medientechnik 15

14 2 Herstellung 2.1 Halbstofferzeugung (1) Holz Halbstofferzeugung Lagern Entrinden Hacken Zerfasern Faserstoff Text Holz Fasern Quelle: PMV 9. Papier Einführung in die Druck- und Medientechnik 17

15 2 Herstellung 2.1 Halbstofferzeugung Chemische Zerfaserung chemische Zerfaserung von Hackschnitzeln zu Zellstoff nach dem Sulfitverfahren im alkalischen Bereich bei hohen ph-werten nach dem Sulfatverfahren im sauren Bereich bei niedrigen ph-werten Zerfasern Hackschnitzel Halbstofferzeugung Quelle: PMV Zellstoff 9. Papier Einführung in die Druck- und Medientechnik 20

16 2 Herstellung 2.1 Halbstofferzeugung Mechanische Zerfaserung Zerfasern Hackschnitzel mechanische Zerfaserung von Hackschnitzeln zu Holzstoff mit einem Rundholz Quelle: PMV Scheibenrefiner Zylinderrefiner Kegelrefiner von Rundholz zu Holzschliff mit einem Holzstoff Stetigschleifer Magazinschleifer Scheibenrefiner Halbstofferzeugung Stetigschleifer Holzschliff 9. Papier Einführung in die Druck- und Medientechnik 21

17 2 Herstellung 2.2 Altpapierrecycling (1) Altpapier Altpapierrecycling Auflösen Sortieren Deinken Mahlen Faserstoff Text AP: Altpapier DIP: deinked pulp 9. Papier Einführung in die Druck- und Medientechnik 22

18 reject 2 Herstellung 2.2 Altpapierrecycling Deinken Flotation (1) Altpapierrecycling Deinken Wäsche Flotation Überlauf, Schaber, Sauger inlet Quelle: PMV Injektor, Impeller Quelle: PMV accept 9. Papier Einführung in die Druck- und Medientechnik 25

19 2 Herstellung 2.2 Altpapierrecycling Deinken Flotation (4) Flotationsmechanismus: Deinken Verseifung der Fettsäure Quellung der Fasern Aufplatzen der Druckfarbe Ablösen und Dispergieren der Farbpartikel Agglomerieren von Farbpartikeln Einbringen von Luftblasen Anlagern der Agglomerate an Luftblasen Aufsteigen der Agglomerate mit Luftblasen Entfernen des Schaums Flotation Aufsteigen der Agglomerate mit Luftblasen Anlagern der Agglomerate an Luftblasen Ca 2+ Ca 2+ Agglomerieren der Farbpartikel Luft Ca 2+ Luft Na + Ca 2+ Na + Luft Na + Ca 2+ Ca 2+ Ca Ca Na + Quellen der Fasern Aufplatzen der Druckfarbe Farbe Ablösen und Dispergieren der Farbpartikel Faser 9. Papier Einführung in die Druck- und Medientechnik 28

20 2 Herstellung 2.3 Stoffaufbereitung Faserstoff Stoffaufbereitung Auflösen Sortieren Mahlen Bleichen Suspension wichtigste Prozesse: Auflösen von Zellstoff oder Altpapier im Pulper Sortieren des Faserstoffs im Sortierer oder Cleaner Mahlen des erzeugten Faserstoffs im Refiner Bleichen des Faserstoffs in Bleichturm oder Bütte weiteren Aufgaben: Lagern der verschiedenen Komponenten in Bütten Dämpfen von zeitlichen Schwankungen der Prozesse Überbrücken von Totzeiten bei Maschinenausfällen Rückführen von Ausschuss in den Stoffkreislauf Trennen vom Wasserkreislauf der Maschine Mischen der Stoffsuspension aus allen Bestandteilen 9. Papier Einführung in die Druck- und Medientechnik 30

21 2 Herstellung 2.3 Stoffaufbereitung Auflösen Stoffaufbereitung Auflösemechanismen: mechanische Kräfte (Viskosität) thermische Kräfte (Temperatur) chemische Kräfte (ph-wert) Pulperrührwerk Auflösemaschinen: Hochkonsistenz- Pulper (< 19 %) Mittelkonsistenz- Pulper (<12 %) Niederkonsistenz- Pulper (< 6 %) Auflösen Zellstoffzuführung Altpapierauflösung 9. Papier Einführung in die Druck- und Medientechnik 31

22 2 Herstellung 2.3 Stoffaufbereitung Sortieren Stoffaufbereitung Sortieraufgaben: Entfernung störender Stoffe Schutz folgender Maschinen Sortierkriterien: Größe und Form spezifische Masse Büroklammern und Tackernadeln Schrauben und Drähte Sortieren Kunststofffolie und Styropor Glassplitter und Steine 9. Papier Einführung in die Druck- und Medientechnik 32

23 2 Herstellung 2.3 Stoffaufbereitung Sortieren Sortieren Sortiermaschinen: Cleanerbatterie Sortierer: Die Sortierung erfolgt durch Siebe mit Löchern oder Schlitzen, wobei die Größe und Form der Partikel das Trennkriterium sind. Scheibensortierer Zylindersortierer Stoffaufbereitung Dünnstoffcleaner Cleaner: Die Sortierwirkung beruht auf dem Strömungsfeld in einem Kunststoffkegel, das die Störstoffe nach ihrer spezifischen Masse trennt. Dünnstoffcleaner Dickstoffcleaner Zylindersortierer 9. Papier Einführung in die Druck- und Medientechnik 33

24 2 Herstellung 2.3 Stoffaufbereitung Mahlen Stoffaufbereitung Das Ziel des Mahlens ist die Erhöhung der spezifischen Faseroberfläche und damit die Verbesserung ihrer Fähigkeit mit anderen Fasern Bindungen einzugehen, was die Festigkeit des Papiers erhöht. Die zwei Extremfälle der Mahlung sind: die rösche, schneidende Mahlung und die schmierige, quetschende Mahlung. schneidende, rösche Mahlung Mahlen quetschende, schmierige Mahlung Scheibenrefiner opakes, saugfähiges, voluminöses Papier Löschpapier, Filterpapier fettdichtes, steifes, transparentes Papier Butterbrotpapier, Transparentpapier 9. Papier Einführung in die Druck- und Medientechnik 34

25 2 Herstellung 2.3 Stoffaufbereitung Bleichen (1) Stoffaufbereitung Bleichchemikalien: oxidierende, chlorhaltige Bleichchemikalien : Chlor Cl 2 (C) Chlordioxid ClO 2 (D) Natriumhypochlorid NaClO 2 (H) oxidierende, chlorfreie Bleichchemikalien : Wasserstoffperoxid H 2 O 2 (P) Sauerstoff O 2 (O) Ozon O 3 (Z) reduzierende, chlorfreie Bleichchemikalien : Peressigsäure HSCH 2 COOH (A) Natriumdithionit Na 2 S2O 4 (Y) Formamidinsulfinsäure HOOSCNHNH 2 (FAS) Bleichen 1. Stufe (Oxidation) 2. Stufe (Reduktion) 9. Papier Einführung in die Druck- und Medientechnik 35

26 2 Herstellung 2.4 Papiermaschine (1) Suspension 0,15 % - 1 % 14 % - 20 % 40 % - 55 % 90 % - 96 % Papiermaschine Auflauf Sieb Presse Trocknung Aufrollung Trockengehalt mechanische Entwässerung thermische Entwässerung Rohpapier Entwässerung 9. Papier Einführung in die Druck- und Medientechnik 38

27 2 Herstellung 2.4 Papiermaschine Auflauf (1) Papiermaschine gleichmäßige Verteilung in Querrichtung Querstromverteiler Rundverteiler optimale Flockengröße durch Turbulenz Stufendiffusoren Lochwalzen Lamellen Stoffauflauf Querstromverteiler Auflauf Rundverteiler 9. Papier Einführung in die Druck- und Medientechnik 40

28 2 Herstellung 2.4 Papiermaschine Sieb (1) Siebgeometrien: Rundsieb oder Rundformer Langsieb oder Fourdrinier Hybridformer oder Duoformer Doppelsieb oder Gapformer Entwässerungselemente: Siebtisch (1) Registerwalze (2) Nasssauger (3) Foil (4) Flachsauger (5) Brustwalze (6) Saugwalze (7) Antriebswalze (8) Egoutteur (9) Langsieb Papiermaschine Duoformer Gapformer Sieb 9. Papier Einführung in die Druck- und Medientechnik 42

29 Nipdruck 2 Herstellung 2.4 Papiermaschine Presse (1) Papiermaschine Pressenkonzepte: Walzenpresse: symmetrische Druckverteilung hohe maximale Nipdrücke für ausreichenden Pressimpuls Schuhpresse: veränderliche Druckverteilung niedriger maximaler Nipdruck für hohe Pressimpulse Pressimpuls Pressimpuls Linienbelastung Bahngeschwindigkeit Nipdruck d Verweilzei t Presse Schuhpresse < Schuhpresse Walzenpresse Verweilzeit 9. Papier Einführung in die Druck- und Medientechnik 44

30 2 Herstellung 2.4 Papiermaschine Trocknung (1) Trocknung Yankee- Zylinder- Trocknung Multi-Zylinder-Trocknung dt q dz Trocknungsmechanismen: Wärmeleitung nach FOURIER: (Kontakttrocknung an Trocken- oder Yankee-Zylindern) Wärmeübergang nach NEWTON: q λ (Konvektionstrocknung über Umgebungsluft und Dampf) Wärmestrahlung nach BOLTZMANN: dt dz (Strahlungstrocknung durch Mikrowellen und Induktion) q α T U T P q 4 4 C T P TS q λ α C T U P S : Stromdichte : Leitfähigkeit : Übergangszahl : Austauschzahl : Temperatur : Umgebung : Papier : Strahler 9. Papier Einführung in die Druck- und Medientechnik 46

31 2 Herstellung 2.4 Papiermaschine Aufrollung Aufrollung Praktischer Nutzen: nach PM, SM, Kalander oder Umroller durch den Poperoller oder die Aufrollung auf den Tambour, also einen Stahlkern für internen Transport und kurze Lagerung Technische Daten: Massen bis 120 t Durchmesser bis 4 m Bahnbreiten bis 10 m Geschwindigkeiten bis m/min 9. Papier Einführung in die Druck- und Medientechnik 48

32 2 Herstellung 2.5 Veredelung Rohpapier Veredelung Streichen Kalandern Papier Drucken ZD Quelle: PMV ZD Quelle: PMV ZD Quelle: PMV ZD Quelle: PMV nach der Papiermaschine nach der Streichmaschine nach dem Kalander nach der Druckmaschine Ziele der Veredelung: Verbesserung der Bedruckbarkeit: Verbesserung der Verdruckbarkeit: höhere Opazität niedrigerer Farbverbrauch höhere Weiße bessere Laufeigenschaften höherer Glanz schwächere Staubbildung 9. Papier Einführung in die Druck- und Medientechnik 50

33 2 Herstellung 2.5 Veredelung Streichen (coating) (1) Streichverfahren Konturstrich Sprühdüsen (spray coating) Farbvorhang (curtain coating) Walzenspalt (film coating) Egalisierstrich Schaberklinge (blade coating) Strich Streichen Veredelung Konturstrich: Walzenspalt (film coating) Quelle: PMV Egalisierstrich: Schaberklinge (blade coating) Papier Strich Quelle: PMV 9. Papier Einführung in die Druck- und Medientechnik 51

34 2 Herstellung 2.5 Veredelung Kalandern Veredelung Aufbau: beheizte Stahlwalzen Kalandern Optiload-Kalander von Metso Janus-Kalander von Voith unbeheizte Kunststoffwalzen Aufgabe: Glätte (geometrische Eigenschaft) Glanz (optische Eigenschaft) Auslöser: Wärme (thermische Kraft) Druck (mechanische Kraft) Einflussparameter: Papier (Papierfeuchte, Papiertemperatur, Flächenmasse, Fasermaterial, Füllstoff) Strich (Strichfeuchte, Strichtemperatur, Strichmasse, Bindemittel, Pigment) Kalander (Walzentemperatur, Walzenrauhigkeit, Walzenbezug, Biegeausgleich, Linienkraft, Nipdruck, Nipanzahl, Verweilzeit, Geschwindigkeit, Bedampfung) 9. Papier Einführung in die Druck- und Medientechnik 54

35 2 Herstellung 2.6 Ausrüstung Bedeutung des Wortes Ausrüstung: benötigter Werkzeugsatz für eine Aufgabe Kletterausrüstung zugelieferte Bauteile oder Bauteilgruppen Veredeln von textilen Geweben oder Garnen Schneiden und Verpacken von Papier Papier Schneiden Ausrüstung Verpacken Papier Ziele in der Ausrüstung von Papier: Fotoausrüstung Beseitigen von Fehlstellen Zerteilen in Verkaufseinheiten Schützen vor Umwelteinflüssen Kennzeichnen des Produkts 9. Papier Einführung in die Druck- und Medientechnik 55

36 2 Herstellung 2.6 Ausrüstung Schneiden Schneidmaschinen und -prozesse: Umroller: Abrollen vom Tambour, Beseitigung von Fehlstellen, Aufrollen auf einen Tambour Rollenschneider: Abrollen vom Tambour, Zerschneiden in Maschinenrichtung, Aufwickeln auf Hülsen Querschneider: Abwickeln von Hülsen, Zerschneiden in Querrichtung, Sammeln als Papierstapel Rollenschneider Schneiden Ausrüstung Querschneider Längsschneider Schneidpartie 9. Papier Einführung in die Druck- und Medientechnik 56

37 2 Herstellung 2.6 Ausrüstung Verpacken Verpackungsmaschinen und -prozesse: Rollenpackmaschine: Einwickeln von Papierrollen in Packpapier, Kennzeichnen mit Etiketten Einriesmaschine: Abzählen beliebig vieler Bogen, Einschlagen von Formatware in Packpapier Palettenpackmaschine: Sammeln mehrerer Riese, Einschrumpfen von Paletten in Kunststofffolie Ausrüstung Verpacken Palettenverpackung Rollentransport Palettentransport Rollenlager 9. Papier Einführung in die Druck- und Medientechnik 57

38 3 Eigenschaften 3.1 Allgemeine Eigenschaften Hygroskopizität, Inhomogenität, Anisotropie, Zweiseitigkeit 3.2 Geometrische Eigenschaften Masse, Fläche, Flächenmasse, Rohdichte, Dicke 3.3 Physikalische Eigenschaften Physikalische Eigenschaften Glätte, Rauigkeit, Porosität, Luftdurchlässigkeit, Wasseraufnahme, Ölaufnahme, Saughöhe, Kontaktwinkel, Beschreibbarkeit 3.4 Mechanische Eigenschaften Biegesteifigkeit, Kantenstauchwiderstand, Ringstauchwiderstand, Streifenstauchwiderstand, Bruchdehnung, Bruchkraft, Durchreißwiderstand, Weiterreißwiderstand, Berstfestigkeit, Durchstoßarbeit, Spaltwiderstand 3.5 Optische Eigenschaften Glanzkennwerte, Farbkennwerte, Kubelka-Munk-Werte Allgemeine Eigenschaften Geometrische Eigenschaften Mechanische Eigenschaften Optische Eigenschaften 9. Papier Einführung in die Druck- und Medientechnik 58

39 3 Eigenschaften 3.1 Allgemeine Eigenschaften (1) Hygroskopizität (Reaktion auf Feuchtigkeit der Umgebung) Adsorption (Feuchtigkeitsaufnahme) Desorption (Feuchtigkeitsabgabe) kalt warm Wellen Befeuchten eines kalten Papierstapels durch Auspacken in warmer Umgebung 9. Papier Einführung in die Druck- und Medientechnik 59 warm kalt Tellern Austrocknen eines warmen Papierstapels durch Auspacken in kalter Umgebung Inhomogenität (Schwankungen in der Verteilung der Bestandteile) Mikroebene: Faserorientierung, Füllstoffanteil Makroebene: Formation, Wolkigkeit Normklima Temperatur: 23 C ± 1 C Feuchtigkeit: 50 % ± 2 % Allgemeine Eigenschaften

40 3 Eigenschaften 3.1 Allgemeine Eigenschaften (2) Anisotropie (Abhängigkeit von der Richtung in der Papierebene) Maschinenrichtung (MD: machine direction): hohe Festigkeit Querrichtung (CD: cross direction): hohe Dehnbarkeit Fingernageltest Einreißtest Befeuchtungstest CD MD CD MD CD MD MD: schwache Wellung CD: starke Wellung MD: gerade Kante CD: gezackte Kante MD: ohne Wölbung CD: mit Wölbung Zweiseitigkeit (Unterschiede im Aufbau beider Papierseiten) Oberseite: glatt, dicht, hoher Feinstoffanteil Unterseite: rau, porös, hoher Grobstoffanteil Allgemeine Eigenschaften 9. Papier Einführung in die Druck- und Medientechnik 60

41 3 Eigenschaften 3.2 Geometrische Eigenschaften (1) Masse [g] Fläche [cm²] Analysenwaage Flächenmasse [g/m²] Rohdichte [g/cm³] Dicke [mm] Geometrische Eigenschaften Flächenmas se Masse Fläche Flächenmasse Rohdichte Dicke 100 cm² Dickenmesser Rondenstanze 9. Papier Einführung in die Druck- und Medientechnik 61

42 3 Eigenschaften 3.2 Geometrische Eigenschaften (2) Geometrische Eigenschaften Flächenmasse Zeitungspapier (Rollentiefdruck): 48 g/m² - 60 g/m² Magazinpapier (Bogenoffsetdruck): 65 g/m² g/m² (paper) (board) Papier Karton Pappe 150 g/m² 225 g/m² 600 g/m² 9. Papier Einführung in die Druck- und Medientechnik 62

43 3 Eigenschaften 3.3 Physikalische Eigenschaften Glätte Rauhigkeit Porosität Luftdurchlässigkeit Wasseraufnahme Ölaufnahme Saughöhe Kontaktwinkel Beschreibbarkeit Physikalische Eigenschaften Glätte nach BEKK Messwert: Zeitraum zur Abschwächung des angelegten Vakuums Einheit: s Norm: DIN Rauigkeit nach BENDTSEN Messwert: Volumenstrom beim Entweichen durch angelegten Überdruck Einheit: ml/min Norm: DIN Papier Einführung in die Druck- und Medientechnik 63

44 3 Eigenschaften 3.4 Mechanische Eigenschaften (1) Mechanische Eigenschaften Mechanische Eigenschaft Last Richtung Biegesteifigkeit Biegung MD oder CD Kantenstauchwiderstand Druck MD oder CD Ringstauchwiderstand Druck MD oder CD Streifenstauchwiderstand Druck MD oder CD Bruchdehnung Zug MD oder CD Bruchkraft Zug MD oder CD Durchreißwiderstand Zug MD oder CD Weiterreißwiderstand Zug MD oder CD Berstfestigkeit Zug MD und CD Durchstoßarbeit Zug MD und CD Spaltwiderstand Zug ZD 9. Papier Einführung in die Druck- und Medientechnik 64

45 Kraft in N 3 Eigenschaften 3.4 Mechanische Eigenschaften (2) elastische Verformung viskoelastische Verformung plastische Verformung Weg in mm Mechanische Eigenschaften Probenabmessungen: Probenlänge: 200 mm Probenbreite: 30 mm Lastphasen: Belastung Entlastung Verformungsanteile: elastische Verformung viskoelastische Verformung plastische Verformung 9. Papier Einführung in die Druck- und Medientechnik 65

46 3 Eigenschaften 3.4 Mechanische Eigenschaften (3) Streifenstauchwiderstand DIN Berstfestigkeit nach MULLEN DIN EN ISO 2758, DIN EN ISO 2759 Mechanische Eigenschaften DIN EN Durchreißwiderstand nach ELMENDORF 9. Papier Einführung in die Druck- und Medientechnik 66 Spaltwiderstand nach BRECHT-KNITTWEIS DIN 54516

47 3 Eigenschaften 3.5 Optische Eigenschaften (1) Glanzkennwerte 45 DIN-Glanz 75 DIN-Glanz 75 TAPPI-Glanz Farbkennwerte LAB-Wert CIE-Weiße R 457 -Reinheit Kubelka-Munk-Werte Absorptionsvermögen Streuvermögen Opazität Transparenz L*=100 -a* -b* opak Glanz +b* L*=0 +a* Reflexionsphotometer transparent Optische Eigenschaften 9. Papier Einführung in die Druck- und Medientechnik 67

48 3 Eigenschaften 3.5 Optische Eigenschaften (2) Papiere ohne und mit Aufheller unter Licht ohne und mit UV-Anteil Papier ohne Aufheller Optische Eigenschaften Papier mit Aufheller Licht ohne UV-Anteil Licht mit UV-Anteil 9. Papier Einführung in die Druck- und Medientechnik 68

49 4 Verwendung 4.1 Verarbeitung Verbindende Verfahren Trennende Verfahren Umformende Verfahren Kombinierende Verfahren Transportierende Verfahren Übertragende Verfahren Technische Papiere, Spezialpapiere, Sonderpapiere Tissuepapiere, Hygienepapiere, Haushaltspapiere 9. Papier Einführung in die Druck- und Medientechnik 69 Verbinden Trennen Umformen Kombinieren Transportieren Übertragen Tissuepapiere, Hygienepapiere, Haushaltspapiere technische Papiere, Spezialpapiere, Sonderpapiere Schutzpapiere, Transportpapiere, Verpackungspapiere 4.2 Produktgruppen Grafische Papiere, Druckpapiere, Grafische Papiere, Druckpapiere, Pressepapiere Pressepapiere Schutzpapiere, Transportpapiere, Verpackungspapiere

50 4 Verwendung 4.1 Verarbeitung Verbindende Verfahren Kleben, Klammern Trennende Verfahren Stanzen, Schneiden Umformende Verfahren Prägen, Falten Kombinierende Verfahren Beschichten, Laminieren Transportierende Verfahren Vereinzeln, Wickeln Übertragende Verfahren Drucken, Etikettieren Verbinden Trennen Umformen Kombinieren Transportieren Übertragen Produktbeispiele: Wellpappe Faltschachteln Rundgefäße Hülsen Bücher Etiketten 9. Papier Einführung in die Druck- und Medientechnik 70

51 4 Verwendung 4.1 Verarbeitung Verbindende Verfahren Verbinden Heften Nähen Nieten Quelle: Tenzer, Leitfaden der Papierverarbeitungstechnik, VEB Fachbuchverlag Leipzig (1989) Stoffschluss Schweißen Kleben Löten Kraftschluss Heften Nähen Nieten Formschluss Prägen Rädeln Stecken Prägen Rädeln Stecken 9. Papier Einführung in die Druck- und Medientechnik 71

52 4 Verwendung 4.1 Verarbeitung Trennende Verfahren (1) Zerteilen Messerschneiden Druckschneiden Scherschneiden Strahlschneiden Wasserstrahlschneiden Laserstrahlschneiden Spanen Abtragen Zerlegen Reinigen Evakuieren Rotationsstanze Druckschneiden Flachbettstanze Planschneider Schneidwerkzeug Gegenwerkzeug Scherschneiden Obermesser Untermesser Längsschneider Querschneider Synchronschneider Trennen 9. Papier Einführung in die Druck- und Medientechnik 72

53 4 Verwendung 4.1 Verarbeitung Trennende Verfahren (2) Trennen Rotationsstanze Flachbettstanze Planschneider Längsschneider Querschneider Synchronschneider Papier Einführung in die Druck- und Medientechnik 73

54 4 Verwendung 4.1 Verarbeitung Trennende Verfahren (3) Breite mal Höhe von Formaten nach DIN EN ISO 216 in mm Trennen Bezeichnung DIN A B C D Vierfachbogen Doppelbogen Einfachbogen, Bogen Halbbogen, Viertelblatt Viertelbogen, Doppelblatt Einfachblatt, Blatt Halbblatt Viertelblatt Papier Einführung in die Druck- und Medientechnik 74

55 4 Verwendung 4.1 Verarbeitung Trennende Verfahren (4) Breite zu Höhe entspricht Eins zu Wurzel von Zwei b Trennen A1 b h 1 2 h A0 A2 A4 A3 A5 A6 A7 b : h : Breite Höhe 9. Papier Einführung in die Druck- und Medientechnik 75

56 4 Verwendung 4.1 Verarbeitung Umformende Verfahren (1) Ziehen Ziehen Riffeln Falten Wickeln Falzen Plissieren Rillen Prägen Wellpappe Umformen Quelle: Tenzer, Leitfaden der Papierverarbeitungstechnik, VEB Fachbuchverlag Leipzig (1989) 1 Ziehstempel 2 Faltenhalter 3 Arbeitsmaterial 4 Ziehbüchse Rillen 1 Stauchschiene 2 Arbeitsmaterial 3 Stauchschwert Prägen 1 Prägestempel 2 Arbeitsmaterial Vollprägen Hohlprägen Hohlkörperprägen 3 Gegenstempel 9. Papier Einführung in die Druck- und Medientechnik 76

57 4 Verwendung 4.1 Verarbeitung Umformende Verfahren (2) Wellpappenbestandteile: Wellenpapier (engl.: fluting) Wellenstoff (graues, aufbereitetes Altpapier mit Leimungsmitteln) Halbzellstoff (tiefbrauner, unvollständig aufgeschlossener Zellstoff) Deckenpapier (engl.: liner) Schrenz (graues, aufbereitetes Altpapier) Testliner (graues, aufbereitetes Altpapier mit einseitigem Streich) Kraftliner (un- / gebleichter Sulfatzellstoff ohne / mit Strich) Klebstoff (engl.: adhesive) Stärke-Klebstoff Wasserglas-Klebstoff Stein-Hall-Klebstoff No-Carrier-Klebstoff Quelle: PTS Quelle: Agnati Umformen Wellpappe 9. Papier Einführung in die Druck- und Medientechnik 77

58 4 Verwendung 4.1 Verarbeitung Umformende Verfahren (3) Wellenbezeichnungen Quelle: BHS Corrugated Wellenteilung Wellenhöhe Umformen Wellpappe A 8,0 mm 9,5 mm 4,0 mm 4,8 mm C 6,8 mm 7,9 mm 3,2 mm 3,9 mm B 5,5 mm 6,5 mm 2,1 mm 3,0 mm E 3,0 mm 3,5 mm 1,0 mm 1,8 mm F 0,75 mm G 0,55 mm 9. Papier Einführung in die Druck- und Medientechnik 78

59 4 Verwendung 4.1 Verarbeitung Umformende Verfahren (4) Quelle: BHS Corrugated Wellpappentypen Wellpappe Umformen einseitige Wellpappe einwellige Wellpappe doppelt einwellige Wellpappe zweiwellige Wellpappe dreiwellige Wellpappe 9. Papier Einführung in die Druck- und Medientechnik 79

60 4 Verwendung 4.1 Verarbeitung Umformende Verfahren (4) Umformen Wellpappe Rundverpackungen Stehsammler Versandtaschen Displayständer Sitzmöbel 9. Papier Einführung in die Druck- und Medientechnik 80

61 4 Verwendung 4.1 Verarbeitung Kombinierende Verfahren Imprägnieren: flüssiges Imprägniermittel (Lösung, Emulsion, Dispersion, Suspension) bestehend aus eigentlichem Imprägniermittel (Paraffine, Wachse, Kunstharze, Silikone) und Hilfsmitteln penetriert das Papier stark Beschichten: flüssige Hilfsmittel (Lösemittel, Bindemittel) im Beschichtungsmittel penetrieren das Papier, eigentliches Beschichtungsmittel (Keramik, Metall, Silikon, Kunststoff) verbleibt auf der Oberfläche des Papiers Kaschieren oder Laminieren: Kombinieren eigentliches Kaschiermittel (Folie, Pulver) verbleibt gänzlich auf der Oberfläche des Papiers, Hilfsmittel (Reagenzklebstoff, Flüssigklebstoff, Schmelzklebstoff) dringt schwach in das Papier ein 9. Papier Einführung in die Druck- und Medientechnik 81

62 4 Verwendung 4.1 Verarbeitung Transportierende Verfahren Transportieren Rollendruckmaschine Transport von Rolle zu Rolle (Rollendruckmaschine): Abwickeln und Aufwickeln Transport von Rolle zu Bogen (Querschneidemaschine): Abwickeln und Stapeln Abwicklung Bogendruckmaschine Aufwicklung Anlage Transport von Bogen zu Bogen (Bogendruckmaschine): Vereinzeln und Stapeln Auslage Quelle: Kipphan, H.: Handbuch der Printmedien Technologien und Produktionsverfahren. Berlin ; Heidelberg ; New York : Springer, 2000, ISBN Papier Einführung in die Druck- und Medientechnik 82

63 4 Verwendung 4.1 Verarbeitung Übertragende Verfahren (1) Übertragen Drucken: Etiketten Das Drucken ist ein übertragendes Verfahren im Sinne der Übertragung von Informationen in Form von Druckfarbe auf dem Bedruckstoff Papier. Oberseite: gute Druckeigenschaften einseitig gestrichenes, kalandertes, unbedrucktes Etikettenrohpapier Unterseite: gute Klebeeigenschaften Quelle: PMV gestrichenes, kalandertes bedrucktes Tiefdruckpapier Quelle: PTS ZD ZD 9. Papier Einführung in die Druck- und Medientechnik 83

64 Quelle: CPC Haferkamp 4 Verwendung 4.1 Verarbeitung Übertragende Verfahren (2) Etikettentypen: Übertragen Etiketten Schrumpfetiketten Rundumetiketten Nassleimetiketten Selbstklebeetiketten Schrumpfetiketten Rundumetiketten Nassleimetiketten Selbstklebeetiketten 9. Papier Einführung in die Druck- und Medientechnik 84

65 4 Verwendung 4.1 Verarbeitung Übertragende Verfahren (3) Aufbau von Selbstklebeetiketten: Obermaterial (Papier, Karton, Kunststofffolien, Metallfolien, Textilgewebe, Vliese, Leder) vor: Obermaterial nach: Obermaterial Klebstoffschicht (natürlicher oder synthetischer Kautschuk, reines oder modifiziertes Polyacrylat) Trennmittelschicht (Silikon) Trägermaterial Untergrund Trägermaterial (Papier) Übertragen Etiketten 9. Papier Einführung in die Druck- und Medientechnik 85

66 4 Verwendung 4.2 Produktgruppen Grafische Papiere, Druckpapiere, Pressepapiere Schutzpapiere, Transportpapiere, Verpackungspapiere Technische Papiere, Spezialpapiere, Sonderpapiere Tissuepapiere, Hygienepapiere, Haushaltspapiere technische Papiere, Spezialpapiere, Sonderpapiere 6,59 % t 41,33 % t Schutzpapiere, Transportpapiere, Verpackungspapiere Tissuepapiere, Hygienepapiere, Haushaltspapiere Produktion ,26 % t 5,72 % t Grafische Papiere, Druckpapiere, Pressepapiere 9. Papier Einführung in die Druck- und Medientechnik 86

67 4 Verwendung 4.2 Produktgruppen Grafische Papiere, Druckpapiere, Pressepapiere Bücher Plakate Poster Kataloge Kalender Zeitungen Zeitschriften Magazine Broschüren Prospekte Grafische Papiere, Druckpapiere, Pressepapiere 9. Papier Einführung in die Druck- und Medientechnik 87

68 4 Verwendung 4.2 Produktgruppen Schutzpapiere, Transportpapiere, Verpackungspapiere Paletten Brottüten Displayständer Tragetaschen Getränkekartons Biomüllbeutel Umzugskisten Faltschachteln Rundgefäße Schüttgutsäcke Eierkartons Schutzpapiere, Transportpapiere, Verpackungspapiere 9. Papier Einführung in die Druck- und Medientechnik 88

69 4 Verwendung 4.2 Produktgruppen Technische Papiere, Spezialpapiere, Sonderpapiere Couverts Etiketten Tapeten Kohlepapier Kassenbons Banknoten Urkunden Laminat Klebezettel Briefumschläge Lampenschirme Kondensatorpapier Zigarettenpapier Filterpapiere Aquarellpapier Zeichenpapier Durchschreibpapier Quittungsblöcke technische Papiere, Spezialpapiere, Sonderpapiere 9. Papier Einführung in die Druck- und Medientechnik 89

70 4 Verwendung 4.2 Produktgruppen Tissuepapiere, Hygienepapiere, Haushaltspapiere Küchenkrepp Toilettenrollen Taschentücher Handtücher Waschlappen Tischdecken Pappbecher Pappteller Kaffeefilter Servietten Tissuepapiere, Hygienepapiere, Haushaltspapiere 9. Papier Einführung in die Druck- und Medientechnik 90

71 Dipl.-Ing. Katharina Kehren Technische Universität Darmstadt Institut für Druckmaschinen und Druckverfahren Prof. Dr.-Ing. Edgar Dörsam Magdalenenstraße Darmstadt 9. Papier Einführung in die Druck- und Medientechnik