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Institute wie die Fogra oder das SID in Deutschland oder - Papierex

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5.5 Be- und Verdruckbarkeit der Bedruckstoffe
Abbildung 5.4-3 Die Fogra-Feuchtungskontroll-Testform
zeigt Tonen (Foto), Kalkablagerungen, falsche Feuchtwalzenjustage und andere Fehlerursachen an. [Foto: Fogra]
Institute wie die Fogra oder das SID in
Deutschland oder das IGT in den Niederlanden
sowie Mess- und Prüfgerätehersteller haben darüber hinaus Lösungen entwickelt, mit denen
sich Trocknungsverhalten und Haftvermögen
von Farb- und Lackschichten feststellen lassen.
Sie dienen in erster Linie dem Bestimmen der
optimalen IR- und UV-Strahler-Einstellungen.
5.5
Be- und Verdruckbarkeit der Bedruckstoffe
Eine Problem- und Reklamationsquelle ist
immer wieder die Bedruckstoffauswahl. Die
direkte Vermarktung von Papier, Karton, Wellpappe und Kunststoffen durch die Lieferanten
bei den Drucksacheneinkäufern, also den Markenartiklern und deren Agenturen, stellt die
Druckdienstleister nicht selten vor die Herausforderung, „schwierige“ Materialien verarbeiten
zu müssen. Drucktests verursachen erhebliche
Mehrkosten, was die Terminsituation nicht
gerade erleichtert und zu Überstunden und
Wochenendarbeit führt. Wie das Institut für
rationale Unternehmensführung in der Druckindustrie IRD, Hanau, feststellt, setzen problematische Papiere die Produktivität in den
Offsetdruckereien um bis zu 20% herab. Hierin
liegt also ein besonders großes Potenzial der
Prozessoptimierung.
Unter der Bedruckbarkeit („printability“ in der
internationalen Fachsprache) sind alle Bedruckstoff-Eigenschaften zu verstehen, die die Farbannahme und -trocknung sowie die Feuchtmittelaufnahme beeinflussen und sich dadurch auf
37
die optische Qualität des Druckprodukts auswirken. Dagegen fasst der Begriff Verdruckbarkeit
(„runability“) alle Bedruckstoff-Eigenschaften
zusammen, die einen Einfluss auf Bogen- bzw.
Bahnlauf und Stapel- bzw. Falzproduktbildung
haben und damit auch auf die Produktivität des
Auflagendrucks. Einige Eigenschaften haben sowohl optische als auch mechanische Auswirkungen [Kasten „Be- und Verdruckbarkeit von
Bogen- und Rollenpapieren“].
Hinzu kommt, dass Papierhersteller und
Drucker nicht die gleiche Sprache sprechen,
wenn es um die Beschreibung dieser Eigenschaften geht. Dies liegt nicht nur daran, dass
es bislang kein geeignetes universelles Prüfverfahren gab. Die Papierhersteller bemühen
ihre Labormethoden, die aber auch nur wenig
aussagekräftig Parameter erfassen [Kasten „Bisherige statische Mess- und Prüfmethoden der
Papierindustrie für Offsetdruckpapiere“]. Die
Druckereien verfügen bestenfalls über Probedruckgeräte, die lediglich ohne erkennbare Begründung zeigen, dass ein Papier die Farbe
schlecht annimmt oder trocknen lässt – dann
aber ist das Papier schon eingekauft. Beide
Seiten reden also aneinander vorbei, wobei es
gemeinsames Interesse wäre, die Probleme
nicht festzustellen, sondern zu vermeiden.
Abbildung 5.5-1
Der PaperChecker basiert
auf dem Randwinkelmessgerät Fibro PGX+. Auf
der Unterseite des PaperChecker befinden sich eine
Mikrodosierkanüle (blau),
eine breite Gegenlichtquelle
und eine Videokamera.
[Fotos: Kleeberg]
38
Abhilfe schafft ein neues Prüfsystem und
Kommunikationsinstrument, das seit Januar
2012 verfügbar ist: der PaperChecker. Er wurde
entwickelt von dem erfahrenen und innovativen
schweizerischen Druckexperten Roger Bourquin, dessen PapierEx GmbH darüber hinaus
Papierlabor-Dienstleistungen rund um Reklamationen und Produkttests anbietet.
Die PaperChecker-Lösung besteht aus dem
schwedischen Taschen-Randwinkelmessgerät
Fibro PGX+ sowie den Software-Komponenten
Fibro Client, PaperChecker und einer MySQLDatenbank-Anwendung.
Herzstück ist das Randwinkelmessgerät, das
einen Wassertropfen mit definiertem Volumen
auf die Oberfläche des zu prüfenden Papiers
mikrodosiert und mit einer Videofrequenz von
80 Frames/Sekunde die Veränderung der geometrischen Parameter des Tropfens erfasst.
Randwinkelmessungen sind nicht neu in der
Papierindustrie, allerdings erlauben sie als
statische Momentaufnahme keine praxisrele-
5 Prozesskontrolle im Offsetdruck
vanten Aussagen. Im Erfassen des Zeitverhaltens des Tropfens liegt die bahnbrechende Idee
Bourquins: Der PaperChecker führt also eine
dynamische Randwinkelmessung durch, wobei
die Messdauer und die definierte Auswahl der
Frames das Know-how ausmachen. Die Messdauer ist so gewählt, dass in jedem Fall klar
ist, ob der Tropfen entweder auf der Oberfläche
verbleibt oder in das Papier wegschlägt, das
Papier also grundsätzlich benetzend oder saugend wirkt.
Die geometrische Veränderung ist das zeitabhängige Verhältnis zwischen Randwinkel,
Benetzungsfläche und Volumen. Es spiegelt die
Praxisbedingungen im Druckspalt modellhaft
und jederzeit reproduzierbar wider. Durch Vergleich mit einem Messwerte-Cluster in der
Datenbank mit über 60 000 Messungen auf nahezu allen Heatset-Papieren (Stand Ende 2011)
und deren bekanntes Bedruckbarkeitsverhalten
gibt die PapierEx-Software eine sichere Prognose aus. Nach wenigen Sekunden weiß der
Be- und Verdruckbarkeit von Bogen- und Rollenpapieren
Bedruckbarkeitseigenschaften und ihre visuellen Auswirkungen
Glätte bzw. Rauheit Druckfarbenannahme, Glanz bzw. Mattheit, Brillanz, Trocknungsprinzip und -geschwindigkeit
Oberflächenhomogenität Gleichmäßigkeit der Farbannahme* (Freiheit von Wolkigkeit und Mottling)
Saugfähigkeit* Feuchtmittelaufnahme in Verbindung mit der Farbannahme, stärkere Tonwertzunahme*, Passgenauigkeit
Porosität Wegschlagzeit (Kapillarkräfte und Hohlvolumen für Druckfarbenbindemittel)
Benetzbarkeit* resultierend aus Porosität bzw. Glätte und chemischer Zusammensetzung (Rezeptur, pH-Wert)
der Bedruckstoffoberfläche (Strich bzw. Fasergebilde): Geisterneigung*, geringere Tonwertzunahme*
Kompressibilität Schiebe- und Dublierneigung (in Verbindung mit Gummituchabwicklung und -unterlage),
periodischer Druckbildausfall bei Mikrowellpappe
resultierende Bedruckbarkeit* Farbwiedergabe (Farbdichte, Tonwertzunahme, Farbtrocknung und farbliche Trocknungsdrift), Rollenoffset-Geisterneigung*
Verdruckbarkeitseigenschaften und ihre mechanischen Auswirkungen
Saugfähigkeit* Feuchtmittelaufnahme (Feuchtdehnung längs/quer, Wellen- und Faltenbildung, Heatset-Blasenbildung,
Planlage-Stapelqualität, Bahnbruchneigung*)
Feuchtigkeitsgehalt (auch durch Drucksaalklima) elektrostatische Anfälligkeit (Vereinzelung, Passer), Hystereseneigung bei Wiederbefeuchtung im Heatset
Oberflächenfestigkeit Rupffestigkeit nass/trocken (IGT), Staubfreiheit
Einreißwiderstand Festigkeit, Falz- und Perforierbarkeit
Weiterreißfestigkeit, Zugfestigkeit, Bruchlast (Rollendruck) Bahnbruchneigung*
Benetzbarkeit* resultierend aus Porosität bzw. Glätte und chemischer Zusammensetzung (Rezeptur, pH-Wert)
der Bedruckstoffoberfläche: Aufbauneigung* (Gummituchwaschen)
Wickelhärte (Rollendruck) Abrollbarkeit
Biegesteifigkeit (Bogendruck) Passer, Anschlag- und Schmiergefahr an Bogenführungsorganen
Schnittqualität (Bogendruck) Vereinzelung, Anlagepasser
Kompressibilität Faltenschmitzerscheinungen (in Verbindung mit Druckbeistellung)
resultierende Verdruckbarkeit* Bahnbruchneigung*, Wellneigung*
*) vom PaperChecker dynamisch erfasste bzw. bewertete Parameter und daraus ableitbare Expertisen
5.5 Be- und Verdruckbarkeit der Bedruckstoffe
39
Abbildung 5.5-2
Screenshots eines Wassertropfens beim Dosieren
mit exakter Messung des
Mikroliter-Volumens (links)
und nach dem Aufbringen
mit Messung der geometrischen Parameter.
[Fotos: PapierEx]
Anwender, wie gut das Papier bedruckbar
ist – präziser, zuverlässiger und schneller als
mit allen anderen Prüfverfahren. Die InternetCloud-Version der Software bereichert die
Datenbank mit den aktuellen Messwerten und
verbessert somit permanent die künftige Prognosesicherheit. So und nicht anders arbeitet ein
Expertensystem. Seit Anfang 2012 werden auch
Coldset- und Bogenoffset-Papiere systematisch
eingemessen.
Die Expertise wird in Form des „PaperChecker-Index“, evtl. verbunden mit vergleichenden Kommentaren zu anderen gemessenen
Papieren, ausgegeben. Ein positiver Index weist
auf eine saugfähige Oberfläche hin. Die höhere
Wasseraufnahme führt zu Passerproblemen
und Wellenbildung durch die Feuchtdehnung
sowie zu höherer Bahnbruchneigung und höherem Punktzuwachs.
Ein negativer Index bedeutet dagegen eine
benetzende Oberfläche und somit spitzerer
Druck (geringerer Punktzuwachs), Wirtschaftlichkeitsprobleme durch Aufbauen (Gummituch
waschen) und manchmal sogar eine GhostingNeigung (typisches Geistern im Rollenoffsetdruck) – vergleiche Kasten „Be- und Verdruckbarkeit“. Bei positivem wie negativem Index
bedeuten die Werte 0 ± 15 „top, keine Probleme“, bis ± 20 „instabil, schwierig“ und über
± 20 „inakzeptabel“. „Benetzbarkeit“ (in mm),
„Saugfähigkeit“ (in Mikroliter) und „Ghosting“
lassen sich darüber hinaus als eigenständige
Indizes darstellen.
Die Analyse der Parameter Saugfähigkeit
(„absorbency“, in Mikroliter des Tropfenvolumens), Benetzbarkeit („wettability“, in Millimeter
der Tropfenhöhe) und Geisterneigung („ghosting
index“, Werte über 100) kann auch einzeln
Abbildung 5.5-3
Diese Bilderfolgen aus
der PaperChecker-Software, aufgenommen mit
80 Frames pro Sekunde,
zeigen links einen wegschlagenden Tropfen auf
einem saugenden Papier
und rechts einen benetzenden Wassertropfen auf
einer nichtsaugenden
Oberfläche.
[Fotos: PapierEx]
betrachtet werden, wodurch die Ursache der
Bedruckbarkeitsstörung noch deutlicher wird
und ob mehr als eine Ursache vorliegt. Außerdem kann daraus auch auf die Verdruckbarkeit
geschlossen werden, etwa die Bahnbruchneigung bei Rollenpapieren.
Die Papierhersteller begegneten dem neuen
Messverfahren zunächst mit viel Skepsis, witterten sie doch die vermeintliche Gefahr, dass
die Drucker nun über ein Instrument verfügen,
mit dem sie Produktionsfehler und Chargenschwankungen nachweisen und sich künftig
Reklamationen häufen könnten. Mittlerweile
haben auch die Papierfabriken den Wert des
PaperChecker erkannt: Sie selbst können und
sollten diese einzige praxistaugliche Messmethode einsetzen, um ihre Produkte sowohl in
der Entwicklung wie auch in der Produktion
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5 Prozesskontrolle im Offsetdruck
Abbildung 5.5-4 Das Zeitverhalten des Randwinkels zweier
unterschiedlich stark spreitender Wassertropfen, gemessen
mit PaperChecker über ca. 4 Sekunden [Grafik: PapierEx]
Abbildung 5.5-5 Mit PaperChecker können Druckereien
Papiere als Standards mit erwünschten Eigenschaften definieren, um neue Papiere zu prüfen. [Quelle: PapierEx]
qualitativ optimieren zu können. Somit sorgen
sie von vorn herein dafür, dass problematisch
bedruckbare Papiere gar nicht erst entwickelt,
produziert oder ausgeliefert werden.
Bekannt ist, dass sich Chargenschwankungen vor allem zu Jahresbeginn einstellen, weil
die Neuverhandlungen mit den Zulieferern zu
Rezepturänderungen mit unvorhersagbaren
Auswirkungen auf die Bedruckbarkeit führen
können. Der PaperChecker könnte helfen, diese
Auswirkungen zu erkennen und in die gewünschte Richtung zu lenken.
Indem sich also papierbedingte Fehler künftig besser vermeiden lassen können, sollten
beide Seiten zufrieden sein: Die Papierfabriken
reduzieren die Reklamationen in Sachen Bedruckbarkeit, und die Drucker gewinnen mit
besseren Bedruckstoffen ein Mehr an Produktionssicherheit, Produktivität und Qualität.
Beide können die Lösung in ihr zertifiziertes
Qualitätsmanagement integrieren. Darüber hinaus lassen sich interne Papierklassen definieren und standardisieren.
Betrachtet man die Relevanz der Bedruckbarkeit für die Farbwiedergabe, drängt sich die
Nutzung des PaperCheckers beim Charakterisieren konkreter Druckbedingungen oder beim
Erstellen von Papierprofilen geradezu auf. Diese
Lücke will die PapierEx GmbH durch Kooperation mit Partnern ebenfalls schließen, indem
diese ihre Colormanagement-Dienstleistungen
(vor allem durch Messen der Wirkung optischer
Aufheller) und Qualitätsmonitoring-Expertise
einbringen.
Aktuelle Ergänzungen der Software sehen
eine Vernetzung mit MIS, Druckvorstufe und
Drucksaal vor. Das Resultat ist ein Wirtschaftlichkeitsrechner, der die variablen Teil- und
Gesamtkosten für jedes konkrete Papierprodukt
ermittelt: genauere Papierkosten, Makulatur-
Bisherige statische Mess- und Prüfmethoden der Papierindustrie für Offsetdruckpapiere
Trivia Hersteller*, Sorte*
Dimensionen Dicke (ISO 534)*, flächenbezogene Masse (ISO 536)*, spezifisches Volumen (ISO 534)*,
Dimensionsstabilität (Feuchtdehnung)
Oberflächentopografie Rauheit/Glätte (gestrichene Papiere: PPS-S10 = DIN ISO 8791-4,
ungestrichene Papiere: Bendtsen = ISO 8791-2)*, Glanz (ISO 8254-1+2)*, Porosität
Flüssigkeitsaufnahme absoluter Feuchtegehalt (ISO 287)*, relative Feuchte, Wegschlagverhalten
Verdruckbarkeit und andere mechanische Beständigkeiten Bruchwiderstand (ISO 1924-2)*, Bruchdehnung (ISO 1924-2), Biegesteifigkeit (DIN 53121, nur im Bogenoffsetdruck)*, Scheuerfestigkeit, Strichbruchfestigkeit
Optik Opazität (ISO 2471)*, CIELAB-Farbort (ISO 5631-2, mit Angabe des Messgeräts, unter D50/2° oder D65/10°)*,
Weißgrad (ISO 2470-2)*
elektrische Leitfähigkeit Oberflächen- und Durchgangswiderstand, Entladehalbwertzeit
Bedruckbarkeit Rupffestigkeit, Tonwertzunahme, Mottling, Oberflächen-pH-Wert
*) von VDMA und Zellcheming empfohlene Papierkennwerte
5.5 Be- und Verdruckbarkeit der Bedruckstoffe
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Abbildung 5.5-6 Die PaperChecker-Software analysiert die Messwerte – hier vergleichend von vier Heatset-Papieren,
bewertet nach Saugfähigkeit, Ghosting-Neigung, Wasseraufnahme und Benetzbarkeit zusammen mit einer verbalen Expertise.
[Grafik: PapierEx]
aufwand, Farbverbrauch, Silikon- und Lackverbrauch, Energieaufwand (Trocknung) und
Zeitaufwand.
Weiterer Zusatznutzen: Randwinkelmessungen sind außerdem sinnvoll für den Nachweis
von Chargenschwankungen bei Druckplatten,
als Verschleißindikator bei Gummiwalzen und
Drucktüchern sowie für die Beschichtbarkeit
von Papier und Karton und das Verhalten silikonisierter Papiere.
Messverfahren für Bedruckbarkeitseigenschaften
Das Institut für rationale Unternehmensführung in der Druckindustrie IRD, Hanau, hat einen
entscheidenden Anteil an der
Annäherung zwischen Papierindustrie und Offsetdruckern bei
der gemeinsamen Anerkennung
des PaperChecker als „einziges
praxistaugliches Messverfahren
zum Feststellen der Bedruckbarkeitseigenschaften“ (Zitat Zellcheming). Das Foto zeigt
den PaperChecker-Erfinder, Roger Bourquin, bei der
Systemdemonstration während der IRD-Fachtagung im
November 2011. [Foto: Kleeberg]
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