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Probleme bei Rillungen

Fehlerhaft ausgeführte Rillungen zeigen optisch störende Risse bzw. ein Aufplatzen des Strich- und Fasergefüges im Bereich der Rillung. Neben dem ästhetischen Problem der Rissbildung werden durch eine unzureichende Ausprägung einer Rillung die gewünschte Scharnierwirkung und die Lebensdauer des Umschlags herabgesetzt (Abb. 1).

Abbildungen (von links nach rechts)

Abb. 1: Aufplatzen des Fasergefüges im Bereich der Rillwulst.
Abb. 2: Aufbrechen des Strichs auf vollflächig bedruckter Kartonoberfläche.
Abb. 3: Quetschung bzw. Deformation der Rillwulst.
Abb. 4: Rillwulst nach innen.
Abb. 5: Rillwulst nach außen.
Abb. 6: Geometrie der Rillwerkzeuge.
Abb. 7: Empfohlene Wulstausrichtung für Klebebindungen.
Abb. 8: Aufplatzen des Strichs und Abplatzen des UV-Lacks.
Abb. 9: Guter und schlechter Rillbarkeitsbereich.

         


Mögliche Ursachen

Treten beim Rillen Fehler auf, können folgende Ursachen zugrunde liegen:

1. Der Rillbarkeitsbereich des Kartons ist zu klein

Untersuchungen in der Fogra haben gezeigt, dass der Rillbarkeitsbereich eines Kartons einen entscheidenden Einfluss auf die Qualität einer Rillung hat. Kartons mit einem schlechtem bzw. keinem Rillbarkeitsbereich zeigen in der Regel Beschädigungen in der Rillwulst nach dem Falzvorgang. Besonders kritisch sind in diesem Zusammenhang doppelseitige, hochwertig gestrichene Umschlagkartons zu nennen, bei denen es auch unter optimalen Rillbedingungen bereits im ungefalzten Zustand unweigerlich zu feinen Haarrissen im Strichgefüge kommt. Umschläge aus solchen Materialien lassen sich nicht ohne störende Risse um 180 Grad aufschlagen. Dieser Effekt verstärkt sich noch, wenn das Öffnen und Schließen mehrmals erfolgt. Besonders augenscheinlich wird dies, wenn der Falzbereich vollflächig dunkel bedruckt ist (Abb. 2). (siehe auch Kapitel: Strichbrechen)

2. Geometrie der Rillwerkzeuge ist nicht geeignet

Bei Reklamationen von mangelhaft gerillten Broschuren- oder Katalogumschlägen ist häufig festzustellen, dass die geometrische Ausformung der Rillwerkzeuge nicht korrekt auf die Dicke bzw. die Beschaffenheit des Kartons abgestimmt wurde. So führt z. B. eine zu schmale Rillnut automatisch zu erhöhten Materialverdichtungen bzw. -verdrängungen im Karton. (Abb. 3). Generell kann man sagen: Je schmaler die Rillnut, desto höher ist das Risiko eines späteren Brechens im Falz. Im Extremfall kommt es dadurch bei nachfolgenden Falzvorgängen oder auch beim späteren Öffnen des Umschlagkartons zu einem widerstandslosen Ablösen des Kartons im Falz, da der Karton beim Rillvorgang bereits partiell „durchgestanzt“ wurde. Ist das Rillmesser nicht exakt auf die Mitte des Rillkanals ausgerichtet, oder weist das Rillmesser geometrische Unebenheiten (z. B. scharfe Kanten) auf, kommt es ebenfalls zu Quetschungen und Deformationen des Kartons in der Rille. Ist die Eindringtiefe des Rillmessers zu tief gewählt, platzt der Karton in der Regel auf der dem Messer gegenüberliegenden Seite auf.

3. Verfahrenstechnische Besonderheiten

Allgemein gesehen werden beim Falzen die Außenlagen des Kartons gespannt, d. h. das Strich- und Fasergefüge wird gedehnt bzw. verlängert. Gänzlich anders verhält es sich bei den Innenlagen. Die Innenlagen des Kartons werden gestaucht bzw. zusammengepresst (Abb. 4). Ist der Rillvorgang korrekt ausgeführt, erhält man – nach DIN 55 437 – eine einwandfrei ausgebildete Rillwulst. Liegt die Rillwulst auf der Außenseite des Kartons, kommt es beim Falzen zu einer „doppelten“ Überdehnung des Faser- bzw. Strichgefüges, da das Kartongefüge bereits durch mechanische Deformation nach außen ausgeformt worden ist. Der gleiche Karton – mit derselben Werkzeuggeometrie gerillt – zeigt hier durch die mechanische Überdehnung ein Aufplatzen im Fasergefüge (Abb. 5). Bei Reklamationen ist immer wieder festzustellen, dass durch eine Anordnung der Rillwulst nach innen in den meisten Fälle eine Verbesserung der Rillqualität zu erreichen ist und damit kostenträchtige Reklamationen vermieden werden können.
Die Ausrichtung der Rillung quer oder längs zur Faserlaufrichtung wird für den Buchbinder oft bereits im Vorfeld durch drucktechnische, wirtschaftliche Überlegungen und auch durch den späteren Verwendungszweck festgelegt. Die Forderungen des Buchbinders nach Ausrichtung der Faserlaufrichtung parallel zum Bundsteg kollidieren dabei manchmal mit denen des Druckers. Ist die Laufrichtung quer zur Faser angeordnet, sind Probleme meist dann festzustellen, wenn höhergewichtige Umschlagkartons (ab ca. 300 g/m2) zum Einsatz kommen. Neben der Gefahr des Aufplatzens kann es speziell bei Klebebindungen zu einem „Schnabeln“ des Umschlags kommen. Der Umschlag kann dann nicht flach bzw. plan am Buchblock aufliegen.


Mögliche Abhilfen

1. Rillbarkeitsbereich des Kartons

Bei rotativ arbeitenden Systemen läuft die Rillung dynamisch über die volle Formathöhe ab. Dabei lassen sich relativ hohe Spannungen und Materialeinschnürungen im Bereich der Rille nicht vermeiden. Gerade hier ist es nötig, durch geeignete Materialauswahl bzw. durch Absprache mit dem Kartonlieferanten bereits im Vorfeld des Verarbeitungsprozesses für optimale Bedingungen zu sorgen. Optimale Bedingungen werden nur durch Kartonqualitäten geschaffen, die eindeutig als Umschlagkartons ausgewiesen sind und die auch einen großen Rillbarkeitsbereich ausweisen. Der Rillbarkeitsbereich eines Kartons ist umso größer, je problemloser sich ein Karton mit unterschiedlichen Rillwerkzeug-Einstellungen rillen lässt, ohne das es zu Beschädigungen auf der Kartonoberfläche kommt und die Rillwulst einwandfrei ausgeformt ist (siehe auch Abb. 5 und Abb. 9). Bei der Verwendung von beidseitig hochwertig gestrichenen Kartonsorten sollte deren Einsatz mit dem Kartonlieferanten abgesprochen und der Endabnehmer auf mögliche Probleme aufmerksam gemacht werden.

2. Geometrie der Rillwerkzeuge

Die Breite des Rillmessers muss an die Dicke des Kartons angepasst werden. Als Faustregel gilt (Abb. 6):
Messerbreite = Kartondicke x Faktor 1,3 bis 1,7

Für die Nutbreite wird folgende Näherungsformel empfohlen:
Nutbreite = Messerbreite + 2x Kartondicke
(Ausnahme: Bei gestrichenen Kartons und bei Rillungen quer zur Faserlaufrichtung empfiehlt es sich, die errechnete Nutbreite um ca. 20 % bis 25 % zu verbreitern).

Weiterhin gelten folgende Richtlinien als empfehlenswert:
- Grundsätzlich ist auf die speziellen Eigenarten eines jeden Kartons und auf jede Rillanforderung individuell einzugehen.
- Die Rilllinie muss exakt zum Rillkanal zentriert sein.
- Die Kanten der Werkzeuge müssen stumpf sein.
- Die Rillung muss stark genug ausgeformt sein.
- Die Eindringtiefe des Rillmessers kann zwischen 0,0 mm und -0,3 mm liegen, sollte aber in Einzelversuchen auf die Kartonqualität abgestimmt werden.

3. Verfahrenstechnische Besonderheiten

Die Falzung eines Umschlags mit der Rillwulst nach innen führt normalerweise zu einem besseren Ergebnis. Besonders bei der Fertigung von Menükarten, Umschlagmappen, Einladungs- und Glückwunschkarten, Foldern und Infomappen ist es vorteilhaft, die Rillwulst auf der Innenseite anzubringen. Ausnahme: Bei vollflächigen bedruckten Kartons sind vorab Einzelversuche zu fahren, da in bestimmten Fällen ein Brechen des Striches auf oder neben dem Wulst weniger stark in Erscheinung tritt, wenn die Rillwulst auf der Außenseite angeordnet ist.
Rillungen für klebegebundene Broschüren, Kataloge und Bücher werden in der Regel so angeordnet, dass die Wulstbildung auf der Außenseite erfolgt und dadurch eine „plane Rückenanpressung“ gewährleistet ist (Abb. 7). Bei Vierfachrillungen für Klebebindungen wird für die Rückenrillen die Wulst nach außen und für die Seitenrillen die Wulst nach innen empfohlen (Abb. 7).
Die Frage, ob die Rillung quer oder parallel zur Faserlaufrichtung ausgeführt werden soll, führt immer wieder zu Kontroversen. Grundsätzlich lässt sich sagen, dass bei klebegebundenen Broschüren mit zwei- oder vierfach gerillten Umschlägen die Faserlaufrichtung prinzipiell parallel zum Bundsteg verlaufen muss, da eine Faserlaufrichtung quer zum Bundsteg – neben rilltechnischen Problemen auf dem Karton – ein schlechtes Aufschlagverhalten und mangelhafte Planlage des Umschlags mit sich bringt.
Neben der Faserlaufrichtung ist die Papier- und Raumfeuchte für das Rillergebnis von Bedeutung. Grob betrachtet lässt sich dabei feststellen: Je höher die Papier- bzw. Raumfeuchte, desto geschmeidiger ist das zu rillende Material. Für Kartons, die im Bogenoffset bedruckt werden, ist ein Feuchtegehalt von 45 % rel. Feuchte bis 55 % rel. Feuchte empfehlenswert. In den Lager- und Produktionsräumen sollte eine rel. Luftfeuchte zwischen 45 % rel. Feuchte und 55 % rel. Feuchte eingehalten werden. Für Umschlagmaterialien, die mittlerweile auch im Rollenoffset bedruckt werden, ist eine Rückbefeuchtung der Umschläge vorteilhaft, da Rollenoffsetprodukte aufgrund ihrer Fertigungsweise sehr geringe Feuchtewerte (ca. 15 % rel. Feuchte und darunter) aufweisen.

4. Schutzfunktion durch Veredelung

Lackierungen bieten grundsätzlich keinen Schutz gegen ein Brechen des Strichs in der Rillung. Für den Einsatz von UV-Lacken sollte in jedem Fall eine Rücksprache mit dem Kartonhersteller erfolgen, da UV-Lacke dem Karton während der Veredelung Feuchtigkeit entziehen und damit die „Sprödigkeit“ fördern. Neben einem Aufplatzen des Striches kann es dabei zu einem sichtbaren Abplatzen des Lacks im Bereich der Rillwulst kommen (Abb. 8).
Um eine Rillung vor möglichen Rissen oder Beschädigungen in der Rillwulst zu schützen, bietet sich der Einsatz von Dispersions- und Thermofolienkaschierungen an. Hierbei ist jedoch – besonders in Verbindung mit den neuen digitalen Druckverfahren – auf Wechselwirkungen und mögliche Unverträglichkeiten zwischen den Kaschierklebstoffen und den bedruckten Kartonoberflächen zu achten.


Beispiele

Im Rahmen eines Forschungsvorhabens wurde die Rillfähigkeit bzw. der Rillbarkeitsbereich von 30 ausgesuchten Umschlagkartons in der Fogra untersucht. Die Durchführung der Rillversuche erfolgte nach DIN 55 437 auf einer Laborstanze. In Abhängigkeit verschiedener Messerstärken wurden für jeden Karton Rillversuche mit unterschiedlichen Rillnutbreiten (von 0,6 mm bis 1,8 mm) durchgeführt. Die Eindringtiefe des Messers konnte bis –0,4 mm variiert werden. Die Faserlaufrichtung wurde für die Versuche parallel zum Bundsteg ausgerichtet. Die Beurteilung des Rillbarkeitsbereiches erfolgte durch visuelle Untersuchungen nach sichtbaren Mängeln in der Rillung. Zufriedenstellende Ergebnisse mit einem guten bis sehr guten Rillbarkeitsbereich (Abb. 9) konnten bei über 60 % der untersuchten Kartonsorten festgestellt werden. Die Kartonsorten mit beanstandeten Rillbarkeitsbereich (Abb. 9) waren durchwegs Sorten, die nicht eindeutig als Umschlagkartons ausgewiesen waren, sondern als mehrfach gestrichene Kartons oder Kunstdruckkartons gehandelt werden.


Allgemeine Hinweise

Für den Reklamationsfall

Rel. Feuchte in Produktions- und Lagerräumen feststellen.

Rillbarkeit des Kartons vom Hersteller bestätigen lassen.

Rel. Feuchte in den zu rillenden Kartons bestimmen.

Reklamierte Muster sicherstellen.

Rillgeometrie auf Unebenheiten bzw. exakte Ausrichtung überprüfen.


Ergänzende Literatur

HESSE, F.; TENZER, H.-J.:
Grundlagen der Papierverarbeitung.
VEB, Verlag für Buch-und Bibliothekswesen Leipzig, 1963

STADLER, P; WIMMER, M.:
Untersuchung der Kartonrillbarkeit in Umschlaganlegestationen von Klebebindeanlagen.
Wiesbaden: Bundesverband Druck und Medien e. V, 1992, - Informationen

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