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Ludwig Zins

Ludwig Zins

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Drucktechnik

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zins
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Falzbrechen im Heatset-Rollenoffset

Beim Heatset-Rollenoffset wird die Druckfarbe mit Heißluft bei Lufttemperaturen bis zu 300 °C im Zeitraum von 1 bis 2 Sekunden getrocknet. Das Druckpapier wird bei diesem Trocknungsprozess extrem stark thermisch belastet; die Papierfaser verliert an Geschmeidigkeit und Festigkeit. Weiterhin wird die getrocknete Papierbahn im Falzapparat der Rollenoffsetmaschine zu Falzbogen gefalzt. Dabei kann es vorkommen, dass das Papier aufgrund des starken Festigkeitsverlusts im Falz partiell oder auch großflächig aufbricht. Die Falzbogen können aufgrund der Beschädigung im Falz nicht mehr weiterverarbeitet werden. Meist aber ist die Beschädigung im Falz nach dem Druck noch nicht sichtbar; die Festigkeit im Falz aber dennoch drastisch herabgesetzt. In diesem Fall tritt das Falzbrechen erst während des Verarbeitungsprozesses (Klammerheftung) oder beim Gebrauch der Produkte auf. Reklamationen wegen Falzbrechen sind meist äußerst kostenträchtig (Abb. 1).

Abbildungen (von links nach rechts)

Abb. 1: Aufbrechen des Falzes einer Rollenoffset-Produktion.
Abb. 2: Vergrößerte Darstellung des Falzbrechens.
Abb. 3: Vergrößerte Darstellung des Falzbrechens (REM-Aufnahme)
Abb. 4: Ausbrechen der innersten Lage.
Abb. 5: Ausbrechen der innersten Lage (Detailaufnahme).
Abb. 6: Zu stark gebogene Klammerschenkel.

      


Mögliche Ursachen

1. Druckpapier:

Ein entscheidendes Kriterium für ein Rollenoffsetpapier ist die sog. Restfestigkeit. Unter Restfestigkeit versteht man die Festigkeit eines Papiers nach definierter Heißluft- und Falzbeanspruchung. Rollenoffsetpapiere haben je nach ihrer Beschaffenheit (Stoffzusammensetzung, Strichmenge, -rezeptur) ein sehr unterschiedliches Verhalten hinsichtlich der Restfestigkeit. Für die Restfestigkeit gelten empfohlene Grenzwerte, die vom Papierhersteller eingehalten werden sollten. Die Prüfung der Restfestigkeit wird mit einer standardisierten Testmethode (Fogra-Methode) vorgenommen. Es gelten dabei folgende Grenzwerte:

A: Restfestigkeitswerte für Papiersorten mit einer flächenbezogenen Masse >72 g/m2
kritischer Bereich: <10 n> mittlerer Bereich: 10 N/15 mm - 15 N/15 mm
unkritischer Bereich: >15 N/15 mm

B: Restfestigkeitswerte für Papiersorten mit einer flächenbezogenen Masse <72 g> kritischer Bereich: <10 n> mittlerer Bereich: 10 N/15 mm - 12,5 N/15 mm
unkritischer Bereich: >12,5 N/15 mm

Kritischer Bereich: Das Falzbrechen hat papierbedingte Ursachen.
Mittlerer Bereich: Bei Papieren im mittleren Bereich können bei ungünstigen Bedingungen bezüglich Trockner- und Falzeinstellungen Probleme durch Brechen im Falz auftreten.
Unkritischer Bereich: Papierbedingtes Falzbrechen ist nicht zu erwarten.

Als papierbedingte Ursache für das Falzbrechen sind also Papiere zu nennen, deren Restfestigkeit im kritischen Bereich liegt.

2. Trockner- und Falzeinstellung

Eine überhöhte Trocknereinstellung hat eine übermäßig starke Austrocknung des Papiers zur Folge und stellt einen entscheidenden negativen Einfluss für das Falzbrechen dar (Abb. 2 und Abb. 3). Die Einstellung des Falzapparates in der Rollenoffsetmaschine bzw. – bei Planoauslage – die Einstellung der Falzmaschine in der Druckweiterverarbeitung haben ebenfalls einen entscheidenden Einfluss auf das Falzbrechen. Überhöhter Falzdruck oder auch Lufteinschlüsse beim Falzvorgang können zum Aufbrechen des Falzes führen.

3. Klammerheftung

Ungünstige Einstellungen beim Klammerheften können zu einer übermäßigen mechanischen Belastung des Falzbereiches und somit ebenfalls zum Falzbrechen führen. Folgende Ursachen können beim Klammerheften genannt werden:

- zu stark gebogene Klammer
- nicht ausreichend gebogene Klammer
- stumpf abgeschnittener Heftdraht (Gratbildung)
- zu lange abgeschnittener Heftdraht
   (beim Schließvorgang berühren sich die Klammerenden, es entsteht eine Stauchwirkung in den Biegezonen)
- entsprechend der Produktdicke zu starker oder zu dünner Heftdraht


Mögliche Abhilfen

1. Druckpapier

Für eine Rollenoffsetproduktion sollten möglichst Papiere mit hoher Restfestigkeit eingesetzt werden. Bei größeren Auflagen ist es empfehlenswert, im Vorfeld entsprechende Vergleichsversuche mit mehreren Papiersorten vorzunehmen. Dies trifft insbesondere für LWC-Papiere zu.

2. Trockner- und Falzeinstellung

Der Einstellung des Heißlufttrockners und vor allem der ständigen Überwachung der Temperatur über einen längeren Produktionszeitraum hinweg ist besondere Achtung zu schenken. Eine thermische Überbelastung des Papiers sollte unter allen Umständen vermieden werden. Eine turnusgemäße Reinigung der Messoptiken zur Regelung der Trocknertemperatur ist dringend einzuhalten. Die Messoptiken verschmutzen durch Papierstaub und Mineralöldämpfe und führen zu Fehlsteuerungen der Heißlufttrockner, wodurch die Papierbahn stärker als normal thermisch belastet wird. Die Einstellung des Falzapparates ist ebenfalls von entscheidender Bedeutung und sollte sehr sorgfältig vorgenommen werden. In diesem Zusammenhang ist es empfehlenswert, die Falzfestigkeit über die Auflage hinweg ständig zu kontrollieren.

Generell ist eine Rückbefeuchtung im Rollenoffset oder zumindest eine Befeuchtung im Falzbereich (fold softening) vor dem Falzvorgang dringend zu empfehlen, um dem Papier die entzogene Feuchtigkeit zurückzugeben und um somit die Festigkeit zu steigern.

3. Klammerheftung

Bei der Weiterverarbeitung - insbesondere beim Klammerheften - von Rollenoffset-Produkten sollte generell mit erhöhter Vorsicht gearbeitet werden. Sorgfältige Maschineneinstellung ist bei der Verarbeitung von den ohnehin im Falz stark geschwächten Falzbogen unerlässlich. Generell ist eine Eingangsprüfung der Falzfestigkeit vor der Verarbeitung zu empfehlen, um bereits im Vorfeld bei eventuell auftretenden Problemen gegensteuern bzw. den Kunden über die vorliegende Problematik informieren zu können.


Beispiele

Papierbedingtes Falzbrechen bei einem vierfarbigen Katalog:

Ein vierfarbiger Möbelprospekt wurde reklamiert, weil sich die innersten Seiten bereits beim Umblättern aus der Klammerheftung lösten (Abb. 4 und Abb. 5). Bei der visuellen Begutachtung der Klammerheftung konnten keine Hinweise auf Fehleinstellungen in der Heftstation erkannt werden. Manuelle Zugversuche im Falzbereich der innersten Lagen ergaben eine extrem niedrige Festigkeit im Falz. Anhand der übersandten unbedruckten Papiermuster des Auflagenpapiers wurde weiterhin die Restfestigkeitsuntersuchung vorgenommen. Diese ergab für das eingesetzte LWC-Papier eine Restfestigkeit längs von 14,8 N/15 mm und für die Restfestigkeit quer einen Wert von nur 7,4 N/15 mm. Da der Prospekt in „stehender Produktion“ (Falz parallel zur Papierfaserlaufrichtung) gedruckt wurde, ist der Restfestigkeitswert quer relevant. Dieser Wert lag im kritischen Bereich und die Reklamation konnte somit auf eine papierbedingte Ursache zurückgeführt werden. Ursachen, die auf Produktionsschwankungen in der Druckerei zurückzuführen sind, konnten dadurch ausgeschlossen werden.

Falzbrechen aufgrund schlecht ausgeführter Klammerheftung:

Ein Modeprospekt wurde wegen des Herauslösens der innersten Lagen aus der Klammerheftung reklamiert. Zur Untersuchung standen unbedrucktes Auflagenpapier, nicht geheftete Falzbogen und fertig geheftete Exemplare zur Verfügung. Die Restfestigkeitsuntersuchung ergab für das Auflagenpapier Werte im unkritischen Bereich. Zugfestigkeitsuntersuchungen im Falz der ungehefteten Falzbogen belegten, dass die Falzfestigkeit der gefalzten Bogen vor der Klammerheftung ausreichend hoch war. Dadurch schieden papierbedingte und prozessbedingte Ursachen des Heatset-Rollenoffset aus. Eine genauere Begutachtung der Klammerheftung ergab, dass die Klammerschenkel zu stark gebogen wurden und somit den Falz übermäßig stark beanspruchten (Abb. 6).


Allgemeine Hinweise

Für den Reklamationsfall

20 Blatt des unbedruckten Auflagenpapiers (DIN A 4) sollte von jeder Rolle zurückgelegt werden. Mit Hilfe des unbedruckten Auflagenpapiers kann im Reklamationsfall mit der Restfestigkeitsuntersuchung nachvollzogen werden, ob dem Falzbrechen papierbedingte oder prozessbedingte Ursachen (Heißlufttrocknung, Falzeinstellung) zugrunde liegen.

Falls vorhanden, Vergleichspapier sicherstellen.

Einstellungen des Heißlufttrockners ermitteln.

Reklamierte Muster sicherstellen.


Ergänzende Literatur

FALTER, K.-A.; SCHMITT, U.:
Einfluss der Hitzeeinwirkung auf die Festigkeitseigenschaften und die Dimensionsveränderung des Druckpapiers.
München: Fogra, 1989 (4.035). – Forschungsbericht

FALTER, K.-A.; SCHMITT, U.:
Entwicklung und Erprobung einer Prüfstrecke zur Ermittlung der Falzfestigkeit von Rollenoffsetpapieren.
Wiesbaden/München: Bundesverband Druck E. V./Fogra, 1990 (4.048). - Forschungsbericht

KIRMEIER, M.:
Festsetzung neuer Grenzwerte für die Restfestigkeit von leichtgewichtigen Papieren.
In: Fogra-Aktuell (1996), Nr. 22, S. 3

FALTER, K.-A.; KIRMEIER, M.:
Erfassung der Wirkungsweise von Rückbefeuchtungsanlagen in Rollenoffsetmaschinen.
Wiesbaden: Bundesverband Druck E. V., 1995, - Informationen

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