Analyse der Ursachen für Rollneigung bei Tabakverpackungsdruckpapier

Bei der Herstellung von Tabak-Verpackungen kann Rollneigung des Papiers zu ernsthaften Problemen in der Weiterverarbeitung und Nutzung führen. Beispielsweise können gewellte Bogen die Positionierungsfehler bei nachgelagerten Prozessen wie Schneiden, Heißfolienprägung und Stanzen erhöhen, was zu Papierstaus und Maschinenstillständen führen kann und die Effizienz und Qualität der Weiterverarbeitung stark beeinträchtigt. Sobald die bedruckten Bogen zu einzelnen fertigen Tabakverpackungen verarbeitet sind, kann Rollneigung den Zuführprozess in Schachtelklebemaschinen und automatischen Verpackungsmaschinen erschweren. Im Allgemeinen neigen Papiere mit niedrigerem Flächengewicht (wie Kunstdruckpapier) stärker zur Rollneigung als Papiere mit höherem Flächengewicht (wie Weißkarton). Daher ist die Gewährleistung der Planlage des Druckpapiers während der Verarbeitung und Lagerung ein entscheidendes Problem, das wir lösen müssen.

1. Zusammenhang zwischen Papiersteifigkeit und Rollneigung

Die Steifigkeit von Papier mit gleichem Flächengewicht hängt von der Art der bei der Herstellung verwendeten Zellstofffasern ab, einschließlich ihrer Dicke und Länge. Papiere aus groben, langen Fasern haben in der Regel eine bessere Steifigkeit als Papiere aus feinen, kurzen Fasern. Darüber hinaus beeinflussen auch der Herstellungsprozess und die Struktur die Steifigkeit; beispielsweise hat ein Papier mit "Sandwich"-Struktur aus drei Schichten eine bessere Steifigkeit als ein Papier mit "Voll"-Struktur. Rollneigung, die durch äußere Kräfte beim Wickeln verursacht wird, ist während des Glättungsprozesses schwer zu korrigieren, insbesondere bei Verwendung von Rollen mit kleinem Kern, da das Papier nahe dem Kern tendenziell stärker rollt.

Die durch Wickeln verursachte Rollneigung tritt in Faserrichtung auf, was eine klare Methode zur Identifizierung bietet, ob ein Produkt diese Art von Rollneigung aufweist.

2. Zusammenhang zwischen Papierfeuchtigkeitsgehalt und Rollneigung

Typischerweise liegt der Standardfeuchtigkeitsgehalt von Papier direkt nach Verlassen der Papiermaschine bei etwa 7 % ± 2 %. Der Feuchtigkeitsgehalt kann sich jedoch während der Lagerung und des Druckprozesses ändern, was eine Hauptursache für Papierrollneigung ist; über 90 % der Rollneigungsprobleme werden auf diesen Faktor zurückgeführt. Feuchtigkeit wird hauptsächlich zwischen den Fasern des Papiers zurückgehalten. Somit können Feuchtigkeitszunahmen oder -verluste zu Änderungen des Abstands zwischen den Fasern führen, was überwiegend die Querabmessungen des Papiers betrifft. Wenn sich der Feuchtigkeitsgehalt gleichmäßig ändert, führt dies nur zu Änderungen der Querabmessungen, was bei der Druckregistrierung vermieden werden muss, aber keine Rollneigung verursacht. Rollneigung entsteht durch ungleichmäßige Feuchtigkeitsänderungen innerhalb des Papiers.

Ungleichmäßige Feuchtigkeitsänderungen können in zwei Hauptszenarien auftreten. Wenn beispielsweise die Ränder eines Bogens oder einer Rolle ungleichmäßig Feuchtigkeit aufnehmen oder verlieren, können Probleme wie "Blattrand"-Rollneigung (wenn die Ränder Feuchtigkeit aufnehmen) oder "festrand"-Rollneigung (wenn die Ränder Feuchtigkeit verlieren) auftreten. Wenn zusätzlich eine Seite des Papiers mit Druckfarbe behandelt wird, die die Kapillarporren auf der Druckseite blockiert, während die nicht bedruckte Seite unbehandelt bleibt, können erhebliche Unterschiede in der Feuchtigkeitsaufnahmefähigkeit zwischen den beiden Seiten auftreten. Längere Exposition gegenüber einer ungeeigneten Feuchtigkeitsumgebung führt unweigerlich zu Querrollneigung: Bei Feuchtigkeitsaufnahme dehnen sich die Fasern auf der nicht bedruckten Seite stärker aus als die auf der bedruckten Seite, wodurch sich das Papier zur bedruckten Seite rollt. Umgekehrt schrumpft bei Feuchtigkeitsverlust die nicht bedruckte Seite stärker als die bedruckte Seite, was zu einer Rollneigung zur nicht bedruckten Seite führt.

Darüber hinaus kann die weit verbreitete Verwendung von Aluminiumfolien-Transferpapier in der aktuellen Verpackung zu Rollneigungsproblemen führen, da der Schichtaufbau der Druckoberfläche (bestehend aus Aluminiumschicht, Klebstoffschicht usw.) den Feuchtigkeitsverlust von der Druckseite behindert. In Umgebungen mit niedriger Luftfeuchtigkeit kann dies zu einer Rollneigung zur nicht bedruckten Seite führen, während in Umgebungen mit hoher Luftfeuchtigkeit eine Rollneigung zur bedruckten Seite wahrscheinlicher ist. Daher ist Querrollneigung ein unvermeidliches Ergebnis ungleichmäßiger Feuchtigkeitsänderungen, was eine nützliche Methode zur Diagnose der Ursachen von Querrollneigung bietet.

Wenn der Produktionsort des Papiers vom Verwendungsort abweicht, insbesondere über verschiedene Regionen oder Jahreszeiten hinweg, oder wenn klimatisierte und nicht klimatisierte Umgebungen mit unterschiedlichen Feuchtigkeitsniveaus verglichen werden, treten wahrscheinlich Rollneigungsprobleme auf.

Bei den häufig verwendeten Nassverbund-Herstellungsverfahren für Verbundpapiere und Transferpapiere (bei denen die Oberfläche mit wasserbasiertem Klebstoff beschichtet, die Rückseite mit wasserfestem Klebstoff beschichtet und dann getrocknet wird) können unsachgemäße Kontrolle des Klebstofffeuchtigkeitsgehalts, der Verbundgeschwindigkeit und der Trocknungsstufen zu erheblichen Feuchtigkeitsunterschieden zwischen den beiden Seiten des Verbund- oder Transferpapiers führen, was Rollneigung in unvorhersehbaren Richtungen verursacht.

Darüber hinaus können andere Rollneigungsursachen bei Papier auftreten, das mit Verbundmaterialien hergestellt wurde. Wenn beispielsweise Papier mit Kunststoff kaschiert wird, können übermäßige Kaschierungstemperaturen oder übermäßige Zugkräfte der Kunststofffolie den Kunststoff verformen, was nach dem Aushärten des Verbunds oder während des Schneidens oder Entfernens der Folie zu Rollneigung führt.

Maßnahmen gegen Rollneigung

Um durch Wickeln verursachte Rollneigung zu beheben, besteht ein Ansatz darin, bei der Bestellung Rollen mit großen Kerndurchmessern zu wählen. Darüber hinaus können Befeuchtungsvorrichtungen und Antirollneigungsvorrichtungen an Druckmaschinen eingesetzt werden, um das Problem zu korrigieren. Befeuchtung ermöglicht es Feuchtigkeit, in die Zwischenräume der Papierfasern einzudringen und den Abstand zwischen ihnen zu vergrößern. Diese Lockerung der Fasern verringert schnell die Steifigkeit und ermöglicht es zuvor gerollten Fasern, sich zu glätten. Die Steuerung der Wirksamkeit von Befeuchtungsvorrichtungen an Druckmaschinen ist jedoch schwierig, und bei Hochgeschwindigkeitsbetrieb können die Oberflächenbeschichtungen des bedruckten Papiers eine schnelle Feuchtigkeitsaufnahme behindern, was die Gewährleistung der Planlage erschwert. Auch die Kosten bleiben eine erhebliche Hürde für die Einführung dieser Methode in der Branche.

Eine andere Methode besteht darin, die Rückseite des gerollten Papiers durch eine Führungswalze mit einem Durchmesser von weniger als 50 mm und einem großen Umschlingungswinkel zu führen und mechanische Kraft zu nutzen, um die verformten Fasern umzukehren und eine Glättung zu erreichen. Zusätzlich kann die Antirollneigungsvorrichtung den Umschlingungswinkel automatisch basierend auf der Position des Papiers in der Rolle anpassen, wodurch Größenanpassungen der Umkehrkraft entsprechend dem Grad der Rollneigung ermöglicht werden, um eine Überkorrektur zu verhindern.