Druckregulierung

Wellpapp-Produktion und -Verarbeitung zeichnen sich durch eine komplexe Anzahl von Faktoren aus, die hochqualitative Endprodukte erfordern. Im Herstellungsprozess spielt die Kontrolle des Drucks eine zentrale Rolle, da sie entscheidend ist für das Endergebnis, insbesondere wenn es um die Stabilität und die optische Qualität der Wellpappe geht. Eine präzise Druckregulierung beeinflusst die Wellengeometrie, die Verklebung der Lagen, den Bahnlauf sowie das Druckbild und reduziert Ausschuss, Materialbruch und sogenannte Crush-Effekte. Sie ist damit ein maßgeblicher Stellhebel für konstante Prozessfähigkeit und reproduzierbare Ergebnisse. In der Praxis wirkt Druck stets im Zusammenspiel mit Temperatur, Feuchte, Geschwindigkeit und Viskosität; nur eine abgestimmte Systemführung verhindert Caliper-Verluste, Verzüge (Warp) und unerwünschte Kompression der Welle. Zusätzlich unterstützt eine dokumentierte Parametrisierung die Nachverfolgbarkeit und erleichtert den Transfer von Einstellungen zwischen Aufträgen und Anlagen.

Definition: Was versteht man unter Druckregulierung?

Innerhalb der Produktion von Wellpappe bezeichnet die Druckregulierung die Kontrolle und Anpassung des Drucks während des Herstellungs- und Verarbeitungsprozesses. Aufgrund ihrer maßgeblichen Bedeutung spielt sie sowohl in der Papierherstellung als auch in der Druckausführung eine wichtige Rolle. Der richtig regulierte Druck trägt dazu bei, Falten und Risse in der Wellpappe zu vermeiden und sorgt für eine ebene und glänzende Oberfläche. Im engeren Sinne umfasst sie das Einstellen und Regeln von Anpresskräften, Walzenspalt, Bahnzug, Kammer- bzw. Systemdruck (z. B. in Farb- und Leimsystemen) sowie die kontinuierliche Überwachung dieser Größen über Sensorik und Regelkreise. Dabei wird zwischen statischer Linienlast (N/mm), Flächenpressung (N/cm²), dynamischen Druckanteilen (kPa/bar) und resultierenden Verformungen unterschieden, um Werkstoff und Prozess gezielt zu führen.

Wesentliche Zielgrößen der Druckregulierung sind unter anderem: die Einhaltung der Materialdicke (Caliper), der Schutz des Flutings vor übermäßiger Verdichtung (Crush), eine gleichmäßige Verklebung ohne Delamination sowie ein scharfes, volltonstarkes Druckbild. Typische Regelstrategien kombinieren Druck, Geschwindigkeit und Temperatur-/Feuchteeinstellungen, damit das Zusammenspiel aus Substratsteifigkeit, Klebstoffaufbau und Maschinendynamik stabil bleibt. Ergänzend werden Kennzahlen wie ECT/BCT, FCT, CMT und SCT herangezogen, um die Auswirkungen der eingestellten Linienlasten auf die Funktionsfestigkeit der Verpackung ganzheitlich zu bewerten. Für stabile Produktionsfenster haben sich definierte Startpunkte (Kiss-Settings), Rampen für das schrittweise Erhöhen von Anpresskräften und Grenzwerte zur Begrenzung der maximal zulässigen Kompression bewährt.

Druckregulierung beim Drucken auf Wellpappe

Beim Offset- und Flexodruck auf Wellpappe ist eine sorgfältige Druckregulierung unabdingbar. Hierbei muss sowohl der Anpressdruck der Druckwalzen auf die Pappe als auch der Druck innerhalb der Druckfarbkammer optimal eingestellt sein. Bei zu hohem Druck können die Wellen der Wellpappe beschädigt werden, was zu Qualitätseinbußen führen kann. Ein zu niedriger Druck führt hingegen zu einem unscharfen Druckbild. Ein besonderer Fokus liegt dabei auf dem richtigen Gleichgewicht zwischen Druck und Geschwindigkeit, um ein optimales Druckergebnis zu erzielen. Zusätzlich beeinflussen Elastomereigenschaften (Kompressibilität von Gummitüchern, Klischees und Tapes), die Shore-Härte, die Unterlagenstruktur sowie die Zylindergeometrie das Tragbild und damit die erforderlichen Anpressbedingungen. Eine konsistente Farbviskosität und Temperaturführung minimieren Schwankungen im Farbfilm und sichern gleichmäßige Tonwerte.

Offsetdruck (Preprint/Kaschierung)

Im Offsetdruck beeinflussen der Anpressdruck zwischen Druck- und Gegendruckzylinder, die Kompressibilität des Gummituchs und die Bahntemperierung die Abbildung. Zu hoher Druck verursacht Quetschränder, Tonen und registerkritische Verzerrungen; zu niedriger Druck führt zu fehlender Volltondichte, mangelhafter Punktübertragung und Instabilitäten beim Kaschieren. Eine reproduzierbare Nullpunktfindung, definierte Kiss-Print-Einstellungen und schrittweise Erhöhung der Last sind bewährte Vorgehensweisen. Ergänzend stabilisieren präzise Unterlagensysteme, ein sauberer Zylinderlauf, korrekte Feuchtwerksbalance und die Kontrolle des Bahnzugs die Prozesskette. Für Preprint-Anwendungen ist die Übereinstimmung von Bedruckstoffsteifigkeit, Feuchtegehalt und späterer Kaschierpressung entscheidend, damit es bei der Verbindung mit der Wellpappenbahn nicht zu Moiré, Wellenabdrücken oder Delamination kommt.

Flexodruck (Postprint/Preprint)

Im Flexodruck sind die Kontaktzonen Rasterwalze–Kammer, Rasterwalze–Klischee und Klischee–Gegendruck entscheidend. Der Kammerdruck steuert den Farbfilm, die Rakel-Einstellung die Dosierung. Zuviel Anpressung führt zu Linienaufweitung, Bridging in Rasterflächen, übermäßiger Kompression des Substrats und Verlust an Kantenzeichnung; zu wenig Anpressung erzeugt ungleichmäßige Flächen, Pinholes, Schattierungen und geringe Dichte. Eine stabile Farbviskosität, konstante Temperaturführung und synchronisierte Umfangsgeschwindigkeiten der Zylinder sind Voraussetzung für wiederholbare Ergebnisse. Zudem beeinflussen Anilox-Spezifikation (Raster, Zellenvolumen), Klischeehärte, Tape-Kompressibilität und Gegenzylindereinstellung das erforderliche Druckniveau. Für hohe Reproduzierbarkeit sind gereinigte Kontaktflächen, dichte Kammerdichtungen und ein gleichmäßiger Rakeldruck elementar.

Digitaldruck (Postprint)

Auch im Digitaldruck spielt Druckregulierung eine Rolle, wenngleich primär in der Bogen-/Bahnführung: Vakuum-Hold-Down, Andruckrollen im Einzug, Transfer- und Fixiersektionen beeinflussen Planlage, Registerhaltigkeit und Punktform. Zu große Andruckkräfte führen zu Mikrocrush und unruhigen Flächen, zu geringe Kräfte begünstigen Schlupf, Banding oder Versatz. Eine abgestimmte Kombination aus Unterdruck, mechanischem Anpressen und definierter Transportgeschwindigkeit sorgt für stabile Tintendeposition; nachgelagerte Lack- oder Trocknersektionen erfordern wiederum kontrollierte Linienlasten, um Glanz, Abriebfestigkeit und Trocknung ohne Verformung der Wellpappenstruktur zu erzielen.

Praxisaspekte

• Systematisch arbeiten: Bezugspunkt (Kiss) finden, dokumentiert in kleinen Schritten erhöhen.
• Einflussgrößen koppeln: Druck immer im Verbund mit Geschwindigkeit, Viskosität, Feuchte und Temperatur betrachten.
• Kontinuierlich prüfen: Testcharts, Densitometrie, Rasterpunktzuwachs, Kantenqualität, Registerhaltigkeit und Caliper überwachen.
• Substrat berücksichtigen: Wellenprofil, Lagenaufbau, Vorbehandlung und Oberflächenenergie beeinflussen die notwendige Anpresskraft.
• Tragbild sichtbar machen: Prüfstreifen, Nip-Folien oder Abdrucktests nutzen, um die Linienlast gleichmäßig zu verteilen.
• Rüstprozesse standardisieren: Startrezepte, Protokolle und Grenzwerte nutzen, um Wiederholbarkeit und kurze Anfahrzeiten zu sichern.

Einbindung der Druckregulierung in den Produktionsprozess

Die Druckregulierung wird integriert in verschiedene Stufen des Produktionsprozesses. Dazu zählen unter anderem die Wellpappenherstellung, der Druckprozess und die Weiterverarbeitung. Fortschrittliche Maschinentechnologie und regelmäßige Qualitätskontrollen ermöglichen eine effiziente und genaue Druckregulierung. Automatisierte Systeme können den Druck in Echtzeit überwachen und anpassen, was zu einer verbesserten Produktqualität und Kosteneinsparungen führt. Ergänzend leisten prozessfähige Datenaufzeichnung, Trendanalyse und SPC-Auswertungen einen Beitrag, um Abweichungen frühzeitig zu erkennen und Regelkreise prädiktiv nachzuführen.

Herstellung am Wellpappenaggregat

Am Single Facer bestimmen Walzenspalt, Anpressdruck der Riffelwalzen, Temperatur und Feuchte die Form der Welle. Am Double Backer wirkt die Pressstrecke (Bänder, Pressschuhe, Vakuum) auf die Verklebung; zu hoher Flächendruck verdichtet die Welle, zu geringer Druck lässt die Klebstoffbrücke unzureichend aushärten. Preheater- und Preconditioner-Einstellungen beeinflussen zusätzlich die Steifigkeit und das Rückstellverhalten der Papierbahnen. Ein ausgewogenes Druck-Feuchte-Temperatur-Profil verhindert Washboarding, Wellenbruch und Klebstoffdurchschlag. Die Synchronisation von Bahnzugregelung, Walzenandruck und Temperaturstufen ist zentral, damit die Wellengeometrie (z. B. E-, B-, C- oder BC-Welle) erhalten bleibt und die Ziel-Caliper reproduzierbar erreicht wird.

Weiterverarbeitung

In Stanz-, Rill- und Faltprozessen ist die Balance zwischen Rillkraft, Messerandruck und Gegendruck essenziell, um Brüche und Delamination zu vermeiden. Beim Kleben gilt: ausreichend Anpresszeit und gleichmäßige Linienlast sichern die Verbindung, ohne das Material übermäßig zu komprimieren. Zusätzlich beeinflussen Werkzeugzustand, Nutbreiten, Rillkanalgeometrie und der Feuchtehaushalt das notwendige Druckniveau. Prüfungen der Rilltiefe, Rückstellkräfte und Falteigenschaften (z. B. Torsion/Memory) helfen, den Prozess so zu justieren, dass Faltschachteln oder Trays formstabil bleiben.

Mess- und Regeltechnik

• Sensorik: Drucksensoren, Manometer, Kraftmessdosen, Bahnlauf- und Bahnzugmessung, Infrarot- bzw. Kontaktthermometer.
• Aktorik: Pneumatische/hydraulische Zylinder, Servoantriebe für Walzen, einstellbare Presszonen, geregelte Pumpen für Farb- und Leimkreisläufe.
• Regelung: Closed-Loop-Konzepte mit Rezepten, Grenzwertüberwachung und Alarmen; regelmäßige Kalibrierung der Fühler und Nullpunktabgleiche.
• Dokumentation: Lückenlose Aufzeichnung von Setpoints, Trends und Ereignissen, um Ursachenanalyse (Root Cause) und kontinuierliche Verbesserung zu unterstützen.

Für Toleranzen, Materialdicken und Passmaße lohnt ein Blick auf weiterführende Informationen zu praxisrelevanten Abmessungen und Toleranzen, da diese Parameter direkt mit den zulässigen Prozessdrücken zusammenhängen. In der Auslegungspraxis werden zulässige Linienlasten häufig an Kennwerten wie ECT/BCT, FCT und CMT gespiegelt, um Verpackungsanforderungen aus Transport, Lagerung und Handhabung sicher abzuleiten.

Vor- und Nachteile von Druckregulierung

Die Vorteile der Druckregulierung in der Wellpappenproduktion sind vielseitig. Erstens sorgt eine korrekt eingestellte Druckregulierung für ein hochqualitatives Endprodukt. Ebenmäßige und glanzvolle Oberflächen sind bei Verpackungen oft ein ausschlaggebender Faktor. Zudem kann durch präzise Druckregulierung Materialverschleiß vorgebeugt werden, was die Lebensdauer der Produktionsmaschinen verlängert und Kosten für Wartung und Reparaturen senkt. Aber es gibt auch Nachteile. Zum einen erfordert die Einrichtung und Wartung der Druckregulierung Fachwissen und Zeit. Der Einsatz von Automatisierung kann hohe Anfangskosten mit sich bringen. Zudem kann eine unzureichende Druckregulierung zu Produktionsausfallzeiten führen und damit die Produktion verzögern. Zu den Risiken zählen weiterhin Mikrocrush, ungleichmäßige Verklebung, Verzug, unruhige Flächen im Druckbild oder instabile Rillqualität, wenn Druckprofile nicht zum Substrat oder zur Geschwindigkeit passen.

• Vorteile: weniger Ausschuss, konsistente Caliper-Werte, stabile Verklebungen, reproduzierbare Farbübertragung, geringere Rüstzeiten durch dokumentierte Einstellpunkte.
• Nachteile: zusätzlicher Mess- und Kalibrieraufwand, Trainingsbedarf für Bedienpersonal, potenzielle Fehlinterpretation von Sensordaten bei unzureichender Pflege.
• Ausgleichsmechanismen: Rezeptverwaltung, Referenzaufträge, regelmäßige Auditierungen der Druckpfade und vorbeugende Instandhaltung der Kontaktflächen.

Zusätzliche Praxisempfehlungen und Fehlerdiagnose

Typische Fehlerbilder und Ursachen lassen sich systematisch über Druckpfade eingrenzen: Unscharfe Konturen deuten häufig auf zu geringe Anpressung oder instabile Viskosität; Linienaufweitung und Quetschungen sprechen für zu hohe Linienlasten oder falsche Elastomerhärten. Caliper-Verluste und Crush-Effekte entstehen meist durch überhöhte Flächenpressungen im Double Backer oder durch zu harte Andrucke in Druck- und Rillprozessen. Eine strukturierte Fehlersuche folgt dem Prinzip „ein Parameter zurzeit“: Druck ändern, übrige Einflussgrößen konstant halten, Ergebnisse dokumentieren, Grenzwerte prüfen und anschließend die Kopplungen (z. B. Druck/Temperatur/Feuchte) feinabstimmen. Ergänzend helfen Checklisten für Rüsten, Reinigung und Wartung.

Begriffe und Kennzahlen im Kontext der Druckregulierung

Zur Bewertung der Auswirkungen von Druckregulierung auf die Leistungsfähigkeit von Verpackungen werden standardisierte Prüfgrößen herangezogen: Der Kantenstauchwiderstand (ECT) und die Stapelfestigkeit (BCT) spiegeln das Zusammenspiel aus Wellenprofil, Lagenaufbau und Kompression wider. Der Flachstauchwiderstand (FCT) bewertet die Widerstandsfähigkeit der Welle gegen lokale Druckbelastung, während CMT und SCT Materialkennwerte der Papiere charakterisieren. Durch die Verknüpfung dieser Kennzahlen mit Prozessdaten (Linienlast, Walzenspalt, Bahnzug) lassen sich geeignete Druckfenster definieren, die sowohl die Produktqualität als auch die Prozessstabilität stützen.

Zusammenfassung:

• Die Druckregulierung ist entscheidend für die Qualitätskontrolle beim Herstellungsprozess von Verpackungen aus Wellpappe, da sie die Dichte der Welle und damit ihre Festigkeit bestimmt.
• Durch eine genaue Einstellung des Drucks wird auch eine gleichmäßige Verteilung der Leimung auf der Welle gewährleistet, was zu einer verbesserten Haftung der Verpackungsschichten führt.
• Für Unternehmen, die Wellpappe suchen, bedeutet eine optimale Druckregulierung ein zuverlässiges Produkt mit gleichbleibender Qualität, das den Transport- und Lageranforderungen standhält.
• Im Druckprozess verhindert korrekt eingestellter Anpressdruck Quetschungen, unscharfe Konturen und Dichteverluste; im Corrugator schützt er das Wellenprofil und sichert die Verklebung.
• Ganzheitlich betrachtet wirkt Druck immer im Verbund mit Geschwindigkeit, Temperatur, Feuchte, Viskosität und Bahnzug; die Regelung muss diese Faktoren integriert berücksichtigen.
• Klare Referenzpunkte, dokumentierte Rezepte und regelmäßige Kalibrierung sind zentrale Voraussetzungen für stabile, wiederholbare Ergebnisse.
• Die Verknüpfung von Prozessparametern mit Kennzahlen wie ECT/BCT, FCT, CMT und SCT schafft Transparenz über die Wirkung der Druckregulierung auf die Funktionsfestigkeit von Wellpappenverpackungen.