DIE TERMINOLOGIE DES PAPIERS

BEDEUTUNG DER PHYSIKALISCHEN EIGENSCHAFTEN VON PAPIER BEIM DRUCK
PHYSIKALISCHE EIGENSCHAFTEN VON PAPIER
Sowohl während der Produktion, als auch beim Druck, gibt es einige physikalische Eigenschaften, die die Papierhersteller und –anwender Wissen und Acht geben müssen. Grammatur, Dicke, Feuchtigkeit, Cobb-Wert, Zugfestigkeit, Oberflächenglätte und Porositätswerte, optische Eigenschaften, Oberflächen pH-Werte, sowie physikalische Parameter wie Laufrichtung, und das Papier und die Farbe in der Druckstufe sind für die Harmonie der Druckmaschine äußerst wichtig.

GRAMMATUR
Wird das Gewicht des Papiers per m² genannt. Manche physikalische Eigenschaften des Papiers zeigen aufgrund der Grammatur Veränderungen auf. Deshalb müssen, um die Beeinflussung der Druck- und Nutzqualität zu vermeiden, während der Produktion in Maschinenbreite und –länge kontrollen durchgeführt werden. Die Grammatur wird in Laboren per sensiblen, elektronischen Waagen gemessen.

DICKE
Der Abstand zwischen oberer und unterer Fläche wird in Mikron gemessen. Die Dicke des Papiers muss auf der gleichen, sowie den darauffolgenden Schichten homogen sein, denn unterschiedliche Dicken-Werte können während des Drucks zu Zerknitterungen und unterschiedlicher Farbaufnahme und somit zu Farbton unterschieden führen. Die Dicke ist zudem für die Blanket Einrichtung und Einstellung des Farbdrucks wichtig.

FEUCHTIGKEIT
Ist die Menge an Wasser im Papier. Eine zu hohe oder zu niedrige Papierfeuchtigkeit, kann die Qualität negativ beeinflussen. Je niedriger die Papierfeuchtigkeit ist, desto brüchiger wird das Papier. Bei hoher Feuchtigkeit wird die physische und chemische Trocknung verzögert, was wiederum auf die Druckqualität Einwirkung hat.
So wie der Ausgangswert der Feuchtigkeit nach der Produktion, ist auch der Feuchtigkeitswert bei der Lagerung sehr wichtig. Papier ist hydrophil, d.h. falls die Luftfeuchtigkeit höher ist als das Papier, wird sie aufgenommen, falls niedriger, dann wird Feuchtigkeit abgegeben. Deshalb muss die Feuchtigkeit im Umfeld mit der des Papiers im Gleichgewicht sein. Falls diese Balance nicht besteht, herrscht so lange ein Feuchtigkeitsaustausch, bis das Gleichgewicht erreicht wird. Dies führt zur Beeinflussung der Stabilität, Bedruckbarkeit und Weiterverarbeitung des Papiers und kann Wellen und Zerknitterungen verursachen. Die ideale Luftfeuchtigkeit der Lagerung liegt bei 55 %.

COBB-WERT
Der Cobb-Wert gibt Auskunft über das Wasseraufnahmevermögen von Papier. Die Wassermenge, die pro m², in einem bestimmten Zeitraum, von der Oberfläche aufgenommen wird, wird in g/m² angegeben. Der Zeitraum der Messung beläuft sich nach internationalem Standard bei Etiketten und Kartons auf 120 sec., Offset-, Kopie- und beschichtetem Papier auf 60 sec.
Der Cobb-Wert muss unbedingt in einem optimalen Bereich gehalten werden. Die Höhe des Cobb-Wertes beeinträchtigt beim Kontakt der Farbe mit dem Papier die Druckqualität. Beim Offsetdruck werden Farbe und Wasser verwendet, die durch Druckplatten mit der Papieroberfläche in Berührung kommen. Falls das Wasser unkontrolliert durch die Papieroberfläche aufgenommen wird, kann es zu verschiedenen Druckproblemen kommen.

ZUGFESTIGKEIT
Zugfestigkeit ist der flächenbezogene Widerstand den das Papier vor dem Reißen aufzeigt. Er wird in längs der Maschinenlaufrichtung und quer der Maschinenlaufrichtung gemessen. Der Wert der Zugfestigkeit nach dem Druck ist genauso wichtig wie der vor dem Druck. Nach 4-farbigem Druck wird eine Erhöhung von 28 % erwartet. Falls diese Steigerung nicht vorliegt, besteht zwischen Papier und Farbe ein Ungleichgewicht. Der Wert der Zugfestigkeit kann sich bis zu 100 % erhöhen.

OBERFLÄCHENGLÄTTE
In der Druckindustrie ist die Oberflächenglätte unter Schliff bekannt. Je besser der Schliff, desto weniger Farbe wird für die Druckabdeckung benötigt und die Druckqualität und der Druckglanz steigt. Es gibt zwei Messmethoden für die Oberflächenglätte. Bei der Bendtsen Methode wird die Luftgeschwindigkeit zwischen dem Papier und einer glatten Oberfläche in ml/min gemessen. Je niedriger dieser Wert desto glatter ist die Oberfläche. Bei der Bekk Methode wird die Laufzeit der Luft zwischen dem Papier und einer glatten Oberfläche gemessen. Hier wird der Wert in sec. angegeben, je höher er liegt, desto glatter ist die Oberfläche.
Je nach Papierart und Verwendung gibt es optimale Werte der Oberflächenglätte. Beispielsweise wird bei Kopiepapier, kein hoher Wert gewünscht, da es ansonsten Probleme beim Kopieren gibt. Im Gegensatz dazu möchte man bei beschichteten Papieren hohe Werte.

POROSITÄT
Die Porosität gibt an, wieviel Luft Papier durchlässt und wird in ml/min gemessen. Je höher diese Zahl ist, umso mehr Luft lässt das Papier durch. Die Porosität muss auch je nach Art und Nutzung des Papiers im optimalen Bereich liegen. Wenn der Wert bei Druckpapieren zu hoch liegt, führt es zu Problemen, beim Auftreffen der Farbe auf das Papier und beeinflusst die Druckqualität negativ.

OPTISCHE EIGENSCHAFTEN

a) Weißgrad
Der Weißgrad ist ein Kennwert für die Reflexionsfähigkeit des Papiers für weißes Licht, der in der Wellenlänge R457 gemessen wird. Er kann unterschiedliche Zahlen aufweisen, je nach dem, ob der UV-Fiter des messenden Gerätes ein- oder ausgeschalten ist. Z. B. kann der Wert bei geschlossenem UV-Filter bei 86.0 liegen, während das gleiche Gerät mit offenem UV-Filter 93.0 misst.
Je höher die Zahl, desto höher ist auch der Weißgrad. Es ist gewünscht, dass beide Seiten des Papiers den gleichen Weißgrad aufzeigen. Um eine sichtbare Erhöhung des Weißgrades zu erreichen, werden optische Aufheller und Farbstoffe verwendet.

b) CIE
Ist der Wert der sichtbaren Helligkeit, von Papieren mit oder ohne Gehalt an fluoreszierenden optischen Aufhellern, der unter der Tageslicht-Quelle von D65 erlangt wird.

c) OPAZİTÄT
Ist die Lichtdurchlässigkeit des Papiers. Wird verwendet für die Sichtbarkeitsrate von aufeinanderliegenden gleichartigen Papieren und in Prozent ausgedrückt. Hat eine besondere Bedeutung bei Druck- und Briefumschlagpapieren und vor allem bei Papieren mit niedriger Grammatur. Bei diesen Papieren muss die Opazität hoch sein, weil das Risiko besteht, dass der Aufdruck auf der Rückseite zu sehen ist.

OBERFLÄCHEN pH-WERT
Der pH-Wert ist ein Maß für die saure oder alkalische Reaktion einer wässrigen Lösung. Kann per pH-Meter oder Lackmuspapier gemessen werden. Der Wert kann zwischen 1 – 14 liegen. Wenn der pH-Wert kleiner als 7 ist, ist das saure Konzentrat hoch, falls er über 7 liegt, ist das alkale Konzentrat hoch und wenn der Wert 7 ist, bedeutet das, dass das Wasser neutral ist.
Der pH-Wert der ausgewählten Farbe und des Druckpapiers muss im Einklang sein. Es muss verglichen werden, ob der Ort der Papierproduktion und die Farbe Säure oder Alkalie beinhaltet. Um das Faulen der Farbe, Farbabweichungen und Probleme bei der Trocknung beim Druck zu vermeiden, muss der pH-Wert des benutzten Reservoirs kontrolliert werden.

LAUFRICHTUNG
Die Anordnung der Fasern, die das Papier erzeugen, bilden die Laufrichtung des Papiers. Die Richtung, in die das Papier während des Produktionsprozesses fließt, wird als Laufrichtung und die Richtung der Maschinenbreite als Querrichtung bezeichnet. Da Veränderungen mancher physikalischer Eigenschaften, wie Stabilität, Zugfestigkeit oder Reißfestigkeit, in der Laufrichtung häufig auftreten, muss auf Falten oder Wellen geachtet werden.
National gilt als generelle Regel, dass der zweite Wert bei Formaten, die der Laufrichtung ist. Beispielsweise ist bei einem Format von 64x90 die Laufrichtung parallel zu der Seite mit der Länge 90 cm, bei einem 100x70 Format Papier ist die Laufrichtung parallel zur Seite mit der Länge 70 cm.

PROGNOSTIZIERTE ENTWICKLUNGEN WELTWEIT

Quelle: Symposium weltweite Entwicklungen in der digitalen Technologie
OFFSET: Verwendung bleibt konstant
TIEFDRUCK: Verwendeung bleibt konstant
FLEXODRUCK: Verwendung wird steigen
TINTNESTRAHLDRUCK: Verwendung wird steigen
BUCHDRUCK: Verwendung wird sinken

Quelle: basierend auf das Forschungsergebnis der Firma Dow im Jahr 2004

•  FARBVERWENDUNG JE NACH DRUCKSYSTEMEN
o OFFSET: basierend auf Pigmente, Farbe mit hoher Dichte
o TIEFDRUCK: löslich / Wasser und Pigment basierend, Farbe mit niedriger Dichte
o FLEXO: löslich, Farbe basierend auf Pigmente
o BUCHDRUCK: basierend auf Pigmente, Farben mit hoher Dichte

• OFFSET DRUCKTECHNIKEN
Bogenoffset Drucktechniken
Das Prinzip des Offsetdruck ist, das Vermischen von Öl basierender Druckfarbe mit Wasser. Nach der Fotografie-Technik, wird das Bild auf die Druckform übertragen. Die zu bedruckenden und nicht zu bedruckenden Bereiche werden auf dem chemischen Weg ermittelt. Es gibt keine Höhenunterschiede auf dem Klischee. An jeder Bogenoffset Druckmaschine befinden sich Druckplattenzylinder, Blanket, Druckzylinder, Farbe und Wasser.
• Farbe
• Druckplattenzylinder
• Befeuchtigungseinheit
• Blanket
• Papier
• Druckzylinder

Web-Offset Drucktechniken
Ende der 50iger und Anfang der 60iger Jahre verbreiteten sich qualitative 4-Farb-Offset –Druckmaschinen. Vom Prinzip her, ähnelt der Web-Offset Druck dem Bogenoffsetdruck mit einem verbesserten Druckaufbau. Bei diesem neuen System ist es möglich, beide Papierseiten gleichzeitig zu bedrucken. Die meist verbreitetesten Offset Druckanlagen besitzen vier oder mehr Druckeinheiten und können das Papier in einem Durchlauf bedrucken. Es gibt Anlagen mit vier bis acht Einheiten. Nach der Trocknung erfolgt die Sammlung automatisch.

4+4 Web-Offset-Druckmaschinen

• Papierrolle
• Druckeinheiten
• Farbtrockner
• Kühlzylinder
• Sammler

Falls das verwendete Papier, bei Offset Druckmaschinen nicht veredelt ist, benötigt man keine zusätzliche Trocknungsphase, da das Papier durch Absorption trocknet. Die Farbtrocknung findet mit dem verdampfen der Lösemittel in der Farbe statt. Die Druckgeschwindigkeit ist hoch.

Eigenschaften des beschichteten Papiers beim Offsetdruck
Beschichtetes Papier wird immer mehr bei Offsetdrucksystemen verwendet. Da die Beschichtung die Farbe auf der Oberfläche hält und die Farbe den höchsten Glanz abgibt, wenn sie auf der Oberfläche ist, können bei beschichteten Papieren besonders glänzende Drucke erzielt werden.
Der Aufbau, also Viskosität der Offsetdruckfarben und im Zusammenhang damit die Haftung sind enorm hoch.
Gegenüber der Ziehkraft, die während des Druckes von der Farbe ausgeübt wird, muss das Papier eine ausreichende Zugfestigkeit aufzeigen, es darf nicht aufquellen und die Beschichtung darf nicht abgehen.
Für die Verarbeitung, besonders im Offsetdruck, ist es wichtig, dass die Dicke, Feuchtigkeit und Beschichtungs Grammatur in Länge und Breite des Papiers homogen verteilt ist. Das Glanz und Oberflächenglätte auch homogen sind, beeinflusst die Druckqualität maßgeblich.

Beim Offsetdruck:
Die Zugkraft, die während des Druckes auf die Papieroberfläche ausgeübt wird, ist gleichzeitig die Funktion der Druckkraft und Druckgeschwindigkeit. Wenn die Kraft und Geschwindigkeit mehr als nötig steigt, oder die Kraft in Maschinenbreite unterschiedlich ist kann es zu Wöllbungen beim Druck kommen.
Weil die Viskosität und Haftung bei Offsetdruckfarben hoch sind, ist die Zugkraft die während des Drucks auf das Papier ausgeübt wird hoch. Andererseits ist diese Eigenschaft der Druckfarbe besonders abhängig von Wärme. Mit sinkender Wärme steigt die Viskosität und im Zusammenhang damit auch die Zugkraft erheblich an.
Um die Viskosität und Haftung der Druckfarben bei einer bestimmten Temperatur zu mindern, werden Weichmacher und Verdünner verwendet. Falls aus irgendwelchen Gründen während des Druckes Wöllbungen entstehen, können diese auch mit Zufuhr dieser Mittel beseitigt werden.

TIEFDRUCK
Tiefdruck wurde entwickelt, um mit hoher Geschwindigkeit und Rollenzufuhr Rotationsdruck zu erzielen. Gedruckt wird anhand von Kupferzylindern oder an Klischeezylinder befestigte Kupferzylinder. Für eine Vielzahl von Druckaufträgen werden Chrom überzogene Klischees verwendet. Der Aufdruck wird auf die Druckklischees per fotografischer Methode übertragen. Früher wurde der Tiefdruck mehrfach für die einfarbigen Wochenendausgaben der Zeitungen verwendet, heute zusätzlich zum Drucken von mehrfarbigen und glänzenden Zeitschriften, Verpackungspapieren und Katalogen.

 TIEFDRUCKTECHNIK
• Druckzylinder
• Papier
• Rakel
• Formzyliner
• Farbwanne

Eigenschaften des geeigneten beschichteten Papiers für Tiefdruck
Beim Tiefdruckprozess sinkt das Papier in die Vertiefungen des Klischees und nimmt dort die Farbe auf. Allerdings muss die Oberfläche glatt und um in die Vertiefungen des Klischees zu gelangen weich und elastisch sein.
In Bereichen, bei denen die Oberfläche des Papieres nicht glatt genug ist, kann es beim Druck mit hoher Geschwindigkeit dazu kommen, dass manche Stellen wenig oder gar keine Farbe aufnehmen.
Um eine sehr gute Druckqualität zu erlangen, muss das Papier einen Kalandrierungsprozess durchlaufen.
Damit der Druck nicht auf der Rückseite zu sehen ist, muss das Papier ausreichend opak sein, gleichzeitig darf es keine harten Füllmaterialien beinhalten, die die glänzende Oberfläche der Druckklischees zerkratzen könnten.

Wußten Sie das?
• Der Hauptrohstoff von Papier ist Zellstoff. Die meisten Baumarten können für die Papierproduktion verwendet werden. Außerdem kann aus Stroh-, Baumwoll- und Leinenfasern Zellstoff gewonnen werden.
• Der französische Wissenschaftler Rene de Reaumur bemerkte im Jahr 1719, dass Hornissen zerkautes Holz für den Bau ihrer Nester benutzen und war der erste, der die Annahme machte aus Bäumen Papier herzustellen. Aber leider konnte Reaumur diese Theorie nie praktizieren. Zum erstenmal wurde 1765 in Deutschland Baumfasern bei Versuchen der Papierproduktion verwendet.
• Jedes Jahr werden in Amerika durch die Waldbehörde, private Bauherren und staatliche Unternehmen 2 Milliarden Bäume gepflanzt. Dies bedeutet, dass täglich ca. 2 Millionen Bäume geplanzt werden.
• Das Wort Papier kommt ursprünglich aus Ägypten, wo vor 4.000 Jahren in der Nähe vom Nil wilde Papyrusstauden entdeckt worden sind.
• In Amerika befinden sich derzeit mehr Bäume, als vor 70 Jahren.
• Die größte Erle weltweit ist 110 m und somit 19 m höher als die Freiheitsstatue.
• Das erste Foto, dass auf Papier gedruckt worden ist, war 1849.
• Im 9. Jahrhundert nach Christi wurden in China Spielkarten, Geldscheine und Toilettenpapier verbreitet benutzt.
• Nach der McGraw-Hill Wissenschaftsenzyklopädie ist der älteste Baum, mit 4600 Jahren, ein Baum der Art ‘Britlecone pine’ in Kalifornien.
• Toilettenpapier in Rollen wurde zum erstenmal 1871 in Amerika verwendet.
• 2/3 der Papier Rohstoffe in Amerika bestehen aus recycelten Materialien.
• Geldscheine, oder mit deren Ausdruck ‘fliegendes Geld’ fing man an in China 807 n. Chr. zu benutzen. Aber erst 1690 verwendete man Geldscheine in Amerika.
• Papiertüten wurden zum erstenmal 1850 händisch hergestellt. Maschinelle Fertigung begann 1876.
• Spielkarten wurden zum erstenmal 969 n. Chr. in China benutzt.
• Durch John Tetlow wurden zum erstenmal Papierrollen produziert.
• Das erste Magazin, dass eine Auflage von über 1 Million Exemplaren hatte, war das im Jahr 1903 gedruckte Magazin ‘Ladies Home Journal’.
• Die Kleenex Serviette war die erste patentierte Serviette, die in der ersten Zeit für die Gesichtsreinigung der Frauen produziert worden war. Aber als das Unternehmen Kimberly Clark sah, dass die Verbraucher die Taschentücher benutzten um sich die Nase zu putzen, führten sie das Produkt als ‘Einweg Taschentücher’ auf den Markt.
• Briemarken wurden 1847 zum erstenmal in Amerika verwendet.
• In den Jahren 1800 wurde Papier aus alten Kleidern und Lumpen hergestellt. 1855 hat ein Mann Namens Augustus Stanwood sogar Mumien aus Ägypten exportiert und die Tücher verwendet mit denen sie eingewickelt waren. Aber als seine Angestellten durch die Mumien an Cholera erkrankten, stoppte er die Produktion.