Die Recyclingfähigkeit moderner Papier- und Kartonprodukte hängt zunehmend von Details ab, die bislang nur schwer objektiv bewertbar waren. Eine besondere Herausforderung stellen dabei Papierbeschichtungen mit Barrierewirkung, Klebestelle oder Bedruckungen dar, die beim Papierrecyclingprozess als klebende Verunreinigungen erneut in das Papier eingetragen werden können und den Papierherstellungs- und weiterverarbeitungsprozess beeinträchtigen können. Insbesondere klebende Verunreinigungen aus Acrylaten oder Acetaten können zu Anhaftungen der Papierbahn bei der Trocknung auf der Papiermaschine und damit zu Löchern, Rissen bis hin zu Bahnabrissen auf der Papiermaschine führen oder die Weiterverarbeitung stark beeinträchtigen. Die Bewertung der Blattklebrigkeit erfolgt bisher mit Hilfe manueller Blattklebrigkeitstests, die stark subjektiv geprägt sind.
Im Rahmen eines Forschungsprojektes wurde deshalb eine neuartige Schälprüfvorrichtung entwickelt, die den klassischen Blattklebetest erstmals unter definierten und reproduzierbaren Bedingungen nachbildet. Ziel des Projekts ist die Entwicklung einer objektiven Methodik zur Bewertung der Blattklebrigkeit in Rezyklierbarkeitsuntersuchungen von Papier- und Kartonprodukten.
Reale Ablöseprozesse unter kontrollierten Bedingungen
Die neue Prüfvorrichtung ermöglicht Schälprüfungen von biegeweich/biegeweich sowie biegeweich/biegesteif geklebten Proben auf einer Zugprüfmaschine. Ein wichtiger Bestandteil der Vorrichtung ist ein verfahrbarer Abzugstisch, der eine gleichmäßige und fließende Trennbewegung erzeugt – ähnlich dem realen Ablösen verklebter Blätter im praktischen Blattklebetest.
Dabei können Laborblätter entweder von einer Papiergegenlage oder von einer Metallgegenlage getrennt werden. Da sich die Probenaufbauten je nach Gegenlage unterscheiden, wurde die Vorrichtung so ausgelegt, dass unterschiedliche Spann- und Einspannkonzepte flexibel umgesetzt werden können.
Kraft- und Temperaturmessung gleichzeitig
Ein besonderes Merkmal der Prüftechnik ist die kombinierte Erfassung mechanischer und thermischer Vorgänge während des Ablöseprozesses. Während die verklebten Materialien getrennt werden, misst das System kontinuierlich die auftretenden Schälkräfte. Gleichzeitig werden Temperaturänderungen direkt im Ablösespalt ortsaufgelöst mittels Wärmebildkamera erfasst.
Dadurch lassen sich nicht nur die Haftungseigenschaften der Materialien quantitativ bestimmen, sondern auch die physikalischen Prozesse während des Trennvorgangs detailliert analysieren. Die Kombination aus Kraft- und Temperaturmessung eröffnet neue Möglichkeiten zur Untersuchung von Klebmechanismen und Materialwechselwirkungen.
Objektive Daten statt subjektiver Bewertung
Mit der neuen Prüfvorrichtung wird aus einem bislang stark erfahrungsbasierten manuellen Blattklebetest eine reproduzierbare Messmethode. Die gewonnenen Daten ermöglichen eine deutlich bessere Vergleichbarkeit unterschiedlicher Materialsysteme und unterstützen die Entwicklung recyclinggerechter Papier- und Kartonprodukte.
Beitrag zu nachhaltigeren Verpackungslösungen
Mit steigenden Anforderungen an Recyclingfähigkeit und Kreislaufwirtschaft wächst auch der Bedarf an standardisierten Prüfmethoden für faserbasierte Verpackungen. Die Schälprüfvorrichtung schafft hierfür eine wichtige Grundlage.
Durch die objektive Erfassung von Blattklebrigkeit können Materialentwicklungen gezielter bewertet, Recyclingprozesse besser verstanden und nachhaltigere Verpackungslösungen schneller entwickelt werden.
Autoren:
Hegewald & Peschke Meß- und Prüftechnik GmbH
Jana Koschemann
Am Gründchen 1
01683 Nossen
jana.koschemann@hegewald-peschke.de
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PTS – Institut für Fasern & Papier gGmbH
Dr. Anna-Elisabeth Sommer
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01809 Heidenau
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Der Mess- und Prüftechnik-Spezialist mit Sitz in Nossen bei Dresden entwickelt, produziert und vertreibt seit 1990 hochwertige Maschinen, Komponenten und Softwarelösungen zur Werkstoff-, Bauteil- und Komponentenprüfung. Hierzu gehören z. B. Universalprüfmaschinen, Härteprüfgeräte, Bauteil- und Möbelprüfstände sowie verschiedene Längenmessvorrichtungen für Industrie und Forschung. Die 70 Mitarbeiter des Unternehmens mit Vertriebsbüros in ganz Deutschland bieten zudem verschiedene Services rund um das Thema Prüfen und Messen sowie die Nachrüstung von Universalprüfmaschinen. In den Bereichen Konstruktion und Softwareentwicklung pflegt Hegewald & Peschke enge Kooperationen mit Hochschulen und Fraunhofer-Instituten, wodurch das hohe Niveau der Produkte sowie deren technische Aktualität sichergestellt werden. Hegewald & Peschke wurde nach ISO 9001 zertifiziert bietet Kalibrierungen mit DAkkS-Akkreditierung an. Weitere Informationen über die Hegewald & Peschke GmbH finden Sie im Internet unter www.hegewald-peschke.de.
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