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Die Herstellung von Papier Vom Holz zum gestrichenen Papier sappi

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Um

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2, 2003, © S

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Water interference MottlingWasser als Störfaktor im Offsetdruck?

Falzen und RillenVerarbeitung von gestrichenen Papierennach dem Bogenoffsetdruck

Die Broschüre „Die Herstellung von Papier“ setzt die Reihe der technischen Broschüren von Sappi fort. Sappi brachte sein Wissenüber Papier zusammen, um unsere Kunden zu inspirieren, die besten sein zu können.

KlebebindetechnikEntwicklungen in derDruck- und Papierindustriemit Auswirkungen auf die Klebebindetechnikin der Buchherstellung

sappi

DrucktechnikDie Technik im Format- und Rollenoffsetdruck

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Die Herstellung von PapierVom Holz zum gestrichenen Papier

Verarbeitung von MattpapierWarum verdienen Mattpapierebesondere Beachtung?

sappi

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Die Herstellung von PapierVom Holz zum gestrichenen Papier

sappiDie Herstellung von Papier-Video und die anderen technischenBroschüren können im Internet kostenlos bestellt werden unter:

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sappiThe word for fine paper

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Die Herstellung von Papier, die fünfte Broschüre der Sappi Idea Exchange

ideaexchange

Sappi ist es ein großes Anliegen, Druckern und grafischen Designern beim bestmöglichen Einsatz von Papier zu helfen. Wirteilen unser Wissen mit unseren Kunden und bieten über unsere Website Sappi Idea Exchange neben technischen Informationenund Spezifikationen Ideen, Muster und sogar komplette Sortimente von Broschüren an.

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sappi

Sasha Ramjee
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Inhalt

I Einleitung 2

II Holzproduktion

� Rohmaterial Holz 3

III Zellstoffherstellung

Aufschlussverfahren� Holzhaltiger und holzfreier Zellstoff 4� Sulfat- und Sulfitverfahren 4� Zwischenformen 5

Bleichprozess 5

IV Papierherstellung

Rohmaterialien� Mahlung im Refiner 6� Hilfsstoffe / Stoffzentrale 6

Papiermaschine� Suspension im Stoffauflauf 7� Blattbildung in der Siebpartie 7� Filtration und Eindickung 7� Twin- und Gap-Former 8� Entwässerung in der Pressenpartie 9� Trockenpartie 9� Endgruppe 9

Oberflächenveredelung� Leimpresse 10� Filmpresse 10

V Streichen

� Warum wird Papier gestrichen? 11� Streichmaschine 11� Streichfarbenaufbereitung 12

VI Ausrüstung

� Kalander 12� Umrollmaschinen 13� Rollenschneidemaschine 13� Querschneider 13� Planschneider 13

VII Verpackung und Lagerung 14

VIII Papiereigenschaften 15

lX Schlussbemerkung 16

Die Herstellung von PapierVom Holz zum gestrichenen Papier

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l Einleitung

Papier halten wir für selbstverständlich, Papier ist immer mituns. Es dokumentiert und speichert die grenzenlose Vielfäl-tigkeit des Lebens. Papier als Kommunikationsmittel wirdseit über 2000 Jahren genutzt. Erstes Papier wurde aus derfaserigen Rinde des Maulbeerbaumes, aus Papyrus, Strohoder Wolle erzeugt. Holz als alleiniger Rohstoff für die Mas-senproduktion von Papier hat sich Mitte des 19. Jahrhun-derts durchgesetzt.

Das gedruckte Bild ist unmittelbar, es ist eine Botschaft querdurch alle Kulturen; eine sensible Erfahrung, die Aufmerk-samkeit beansprucht und Wünsche weckt. Es ist einSchlüssel zum Wissen, ein Speichermedium, ein überzeu-gendes Werkzeug und eine ansprechende Kunstform. Pa-pier bewahrt Ressourcen und ist ein bleibendes Dokument.Es ist ein universelles Medium, das die täglichen Geschich-ten aufzeichnet. Papier kann die Vergangenheit darstellen.Es ist die Leinwand, auf der wir gegenwärtig sind und unse-re Zukunft neu gestalten.

Papier berührt jeden auf unserem Planeten, und Sappimöchte nicht aufhören, darüber nachzudenken. Wir sindstolz, dass Sappi der weltweit größte und erfolgreichsteHersteller von gestrichenen Papieren ist. Sappi entwickeltunaufhörlich neue Standards für die Papierindustrie.

Die in Jahrhunderten gesammelten Erfahrungen, das hand-werkliche Können und die Fachkenntnisse der eigenen Mit-arbeiter stützen die Papiertechnologie des 21. Jahrhun-derts. Sappi möchte die Industrie überzeugen, dass Papierdas kreativste Kommunikationsmedium ist, das es gibt!

Diese Broschüre zeigt, wie wir First-Class-Papiere machen.Beginnend mit der Produktion des wichtigsten Rohmaterials,dem Holz. Im Aufschlussverfahren wird das Holz umgewan-delt in geeignete Arten von Zellstoff. Die Papiermaschineentwässert die Suspension zu einem dünnen Basispapier,das nach dem Streichen eine ebenmäßige Oberfläche mitdem gewünschtem Glanz, der richtigen Weiße und Färbungergibt. Es werden die Daten vorgestellt, nach denen dieQualitätskriterien der Sorten definiert werden.

Einblick in eine historische Papiermühle

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ll Holzproduktion

Rohmaterial Holz

Unter dem Begriff Holz werden etwa 25.000 Pflanzen miteinem verholzten Stängel geführt. Es bestehen jedoch beiden verschiedenen Arten deutliche Unterschiede in der Ver-wendbarkeit für die Papierherstellung.

Nadelholz wird bevorzugt, weil die Fasern länger sind alsbeim Laubholz. Längere Fasern bilden auf der Papierma-schine ein festeres Faservlies und damit ein festeres Papier.Von den Nadelholzarten werden hauptsächlich Fichte,Tanne und Kiefer genutzt, von den Laubhölzern Buche,Birke, Pappel und Eukalyptus.

Ein Baumstamm ist kein homogener Körper, der aus identi-schen Zellen aufgebaut ist. Die Zellen unterscheiden sich jenach Typ, Alter, der Jahreszeit der Entstehung und nach derAnordnung im Stamm. Außen befindet sich die Rinde, da-runter liegen der Bast und das Cambium, das Wachstums-gewebe. Durch Zellteilung wandert das Cambium immerweiter vom Zentrum des Baumes weg nach außen. DieWachstumsstagnation im Winter hat die Jahresringe zurFolge. Der Stamm mit seinen unterschiedlichen Zellen, dieverantwortlich sind für den Transport von Nährstoffen undSäften kann für Papierzellstoff genutzt werden, die Rindenicht.

Das angelieferte Holz muss auf jeden Fall entrindet werden,bevor es in einem bestimmten Aufschlussverfahren für diePapierherstellung genutzt werden kann. Die entrindetenStämme werden entweder zu Fasern geschliffen (Holz-schliff) oder zu Hackschnitzeln für den chemischen Auf-schluss verarbeitet.

Das Holz findet seinen Weg direkt zur Papierfabrik in Formvon Stämmen oder in Form von Sägewerksabfällen(Schwarten, Chips).

Buchenstämme Chips

Stamm-Querschnitte

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lll Zellstoffherstellung

Die Erschließung von Holz ist auf zweierlei Weise möglich:Mechanisch oder chemisch.

Holzhaltiger Zellstoff

Bei der mechanischen Erschließung wird das Holz in dieFaserform gebracht, indem es, unter Hinzufügung von Was-ser, an einem sich schnell drehenden Stein geschliffen wird.Die Ausbeute dieser Erschließung liegt bei ca. 95%. Das Er-gebnis nennen wir Holzschliff (MP – „mechanical pulp“ =mechanisch erschlossener Zellstoff).

Der Nachteil ist, dass die Faser stark beschädigt wird undnoch allerlei Verunreinigungen enthält. Der Holzschliff ergibteine hohe Opazität. Allerdings hat er niedrige Festigkeiten.Holzschliff ist gelb und besitzt eine mangelhafte Lichtbe-ständigkeit.

Holzfreier Zellstoff

Bei der Herstellung von holzfreiem Zellstoff muss die reineFaser aus dem Holz freigesetzt werden; also auch das Ligninmuss beseitigt werden. Darum werden die Holzchips ineiner Chemikalienlösung gekocht.

Bei mittels chemischer Erschließung gewonnenem Zellstoffunterscheiden wir Sulfat- und Sulfitzellstoff, je nach denverwendeten Chemikalien. Die Ausbeute der chemischenErschließung beträgt ca. 50%. Die so erhaltene Faser ist

ziemlich sauber und unbeschädigt. Den auf diese Weise er-haltenen Zellstoff nennen wir holzfrei. Diesen Zellstoff nutztSappi für alle Fein-Papier-Sorten.

Das Sulfatverfahren ist ein alkalisches Verfahren. Es kannharzreiche Holzarten aufbereiten, allerdings mit teuren In-stallationen und dem Einsatz von mehr Chemikalien.

Das Sulfitverfahren arbeitet mit einer Kochsäure, die sichaus einer Kombination von freier schwefliger Säure und alsMagnesiumbisulfit gebundener schwefliger Säure besteht(Magnesiumbisulfitverfahren). Beim Sulfitverfahren dringtdie Kochflüssigkeit in Längsrichtung der Fasern in das Holzein. Das ist auch die Längsrichtung der Hackschnitzel. Nachder Penetration wird das Lignin im eigentlichen Kochpro-zess abgebaut und in eine wasserlösliche Form überführt,so dass es ausgewaschen werden kann. Die Abbauproduk-te der Kohlenhydrate sind als Zucker in der Kochflüssigkeitenthalten.

Beim Eindampfen der Ablauge zur Chemikalienrückgewin-nung werden diese Zucker zu Alkohol und Essigsäure verar-beitet. Der ungebleichte Sulfitzellstoff ist leicht bräunlich undmuss für weiße Papiere noch einer Bleiche ohne Chlor oderChlorverbindungen unterworfen werden, die in der Regel inder Zellstofffabrik als integrierter Betriebsteil durchgeführtwird.

Die Festigkeiten von Sulfitzellstoffen sind geringer als vonSulfatzellstoffen. Bei Sappi wird in den eigenen Zellstofffabri-ken nur das Magnesiumbisulfitverfahren angewendet.

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MPMechanical Pulp

(Holzschliff)Ausbeute 90–96 %

TMPThermo-

Mechanical-PulpAusbeute 90–96 %

CTMPChemi-Thermo-Mechanical-Pulp

Ausbeute 85–90 %

Sulfatverfahren(Alkali)

Ausbeute 43–52 %

Sulfitverfahren(Säure)

Ausbeute 43–52 %

Aufschluss-Verfahren

mechanisch thermomechanisch chemisch-thermo-mechanisch

chemisch

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Bleiche

Ungebleichter Zellstoff ist braun oder bräunlich gefärbt undkann erst mit einer Bleiche auf die für weiße Papiere erfor-derliche Weiße gebracht werden. Mit der Bleiche muss dasRestlignin entfernt werden. Die Bleiche setzt praktisch denchemischen Aufschluss der Kochung fort und wird in direk-tem Anschluss daran in einem in die Zellstofffabrik integrier-ten Betrieb durchgeführt. Die Bleiche ist aus einer Reihechemischer Verfahrensschritte aufgebaut. Waschstufenzwischen den chemischen Behandlungen entfernen die Ab-bauprodukte.

Gebleicht werden kann der Zellstoff mit Chlor / Chlorverbin-dungen, Ozon / Sauerstoff in verschiedenen Formen undWasserstoffperoxid.

Die Einwände gegen Chlor und Chlorprodukte beruhen aufder Umweltbelastung durch einige chlorhaltige Abbaupro-dukte. Die Zellstoffe und Papiersorten ohne chlorbasierendeBleichverfahren werden mit der Abkürzung TCF, total chlor-frei gekennzeichnet.

Vom ungebleichten zum gebleichten Zellstoff

Zwischenformen:

TMP „Thermo Mechanical Pulp“

Bei diesem Verfahren werden gehäckselte Holzabfällegedämpft und anschließend in Refinern unter Dampf-druck in Einzelfasern zermahlen.

CTMP „Chemi Thermo Mechanical Pulp“

Hierbei handelt es sich um eine Kombination ausImprägnierung (vermischen mit einem chemischenStoff), Kochen, Mahlen und Bleichen. Die Ausbeuteder Erschliessung liegt bei 90%.

Die Faserlänge und die damit verbundene Festigkeitdes Papiers sind steuerbar. CTMP enthält noch Lignin-Bestandteile. Lignin ist ein zähharter Leimstoffaus der Zellwand, der stark vergilbt.

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lV Papierherstellung

Rohmaterialien

Mahlung im Refiner

Die Art der Mahlung im Refiner bestimmt entscheidend dieEigenschaften des späteren Papiers. Ein Refiner ist einMahlaggregat mit rotierenden und feststehenden Messern,

die Rotor und Stator genannt werden. Rotor und Statorkönnen in unterschiedliche Positionen zueinander gestelltwerden, so dass die Fasern mehr geschnitten (RöscheMahlung) oder mehr fibriliert werden (Schmierige Mahlung).Das Fibrilieren bedeutet ein feines Ausfransen der Faser-enden, das zu einer intensiveren Verbindung der Fasern untereinander führt. Die Festigkeitswerte des Papiers wer-den dadurch erhöht.

Hilfsstoffe / Stoffzentrale

Zu den Hilfsstoffen zählen Wasser, Füllstoffe, Leime, Farb-stoffe und Zusatzstoffe.

Füllstoffe erfüllen gleich mehrere Aufgaben: Das Papier wirdje nach Vorgabe undurchsichtiger (opaker), geschlossenerin der Oberfläche, weißer in der Farbe sowie weicher undschmiegsamer. Neben Mineralien wie Kaolin und China-Clay verwendet man heute fast ausschließlich Calciumcar-bonat (Kreide), das dem Papier zusätzlich höhere Alterungs-

beständigkeit verleiht. Der Füllstoffanteil kann bis zu 30%betragen. Je nach Papiersorte können dem Ganzstoff nochLeim- und Farbstoffe sowie optische Aufheller zugefügtwerden. Die jeweiligen Mengen und Dichteverhältnisse wer-den bei der industriellen Papierproduktion in programmge-steuerten Stoffzentralen reguliert. Dieses ist eine wesent-liche Voraussetzung, den gleichmäßigen Qualitätsstandardhochwertiger Markenpapiere gewährleisten zu können.

Der bei weitem wichtigste Hilfsstoff ist das Wasser. JedesKilo Papier benötigt ca. 100 Liter Wasser. Ohne geschlosse-ne Kreisläufe und aufwändige Kläranlagen wäre die industri-elle Papierproduktion heute weder wirtschaftlich noch öko-logisch vertretbar. Etwa 90% der benötigten Wassermengewerden daher im geschlossenen Umlauf gehalten. Die Pa-pierfabriken von Sappi haben, entsprechend der hohen na-tionalen Standards, im internationalen Vergleich die höchs-ten Aufwendungen für den Umweltschutz.

In der Stoffzentrale werden in Mischbütten Wasser,Halb- und Füllstoffe zusammengebracht. Der sogenannteKonstantteil einer Papiermaschine verbindet die Stoffaufbe-reitung mit dem Stoffauflauf der Papiermaschine. Darin ein-geschlossen sind auch die Sortierer, die Verunreinigungen,Fremdkörper und Knötchen ausschleusen.

Füllstoffe: Kreide (Calciumcarbonat)China Clay (Kaolin, Porzellanerde) Titanweiß (Titandioxid)

Hilfstoffe: Nuancierungsfarbstoffeoptische Aufheller

Binder: Latex- und Stärkeprodukte

Refiner für die Mahlung des Zellstoffes

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Papiermaschine

Suspension im Stoffauflauf

Nach Verdünnung und Sortierung im Konstantteil muss dieSuspension aus Fasern und Hilfsstoffen und Wasser, gleich-mäßig in Papierbahnbreite verteilt, der Siebpartie zugeführtwerden. Im Prinzip muss die Geschwindigkeit, mit der dieSuspension aus dem Stoffauflauf austritt und auf das Siebtrifft, gleich sein mit der Geschwindigkeit des Siebes, aufdem das Blatt gebildet wird. Die Suspension wird mit Druckauf die Siebgeschwindigkeit beschleunigt. Unmittelbar vordem Aufbringen auf das Sieb wird im Stoffauflauf eine Turbu-lenz erzeugt, um nachteilige Flockenbildung zu vermeiden.Die Suspension verlässt an der Ausströmlippe den Stoffauf-lauf. Der austretende Strahl kann Dicken bis zu 18 mmhaben.

Blattbildung in der Siebpartie

Sobald die Suspension den Stoffauflauf verlassen hat undmit dem Sieb in Berührung kommt, werden die Papierfaserndurch ihren Strömungswiderstand auf das Sieb zubewegt.Hierdurch beginnt sich auf dem Sieb eine Faserlage zu bil-den, die nach oben zu wächst.

Während der Entwässerung treten, abhängig von der Be-wegungsfreiheit der Fasern in der Suspension, zwei ver-schiedene Formen der Blattbildung auf, nämlich Filtrationund Eindickung.

Filtration

Hierbei tritt bei der Entwässerung ein scharfer Übergangzwischen der bereits gebildeten Fasermatte auf dem Siebund der darüberliegenden Suspension auf. Die Stoffkonzen-tration in der flüssigen Phase ist annähernd konstant und dieFasern können sich im Verhältnis zueinander frei bewegen.

Eindickung

Zwischen der gebildeten Fasermatte und der Suspensionbesteht keine scharfe Grenze. Die Konzentration nimmt line-ar von oben nach unten hin zu und die Fasern werden in derSuspension immobilisiert. Das Wasser wird gleichzeitig ausallen Lagen der Suspension abgeführt und zur Wiederver-wendung aufgefangen.

Ehingen PM 6

Gratkorn PM 11

Die Elemente, mit denen die Blattbildung gesteuertwerden kann, verteilen sich in vier Hauptgruppen:

1. Mitlaufende Elemente

� das Langsieb, � das Unter- und Obersieb

2. Rotierende Elemente

� Registerwalze� Formierwalze� Saugwalze� Anpresswalze� Egoutteur

3. Stationäre Elemente

� Siebtisch� Hydrofoil� Vakufoil� Nasssaugkasten� Flachsauger

4. Mechanische Elemente

� Blendeneinstellung des Stoffauflaufs� Siebschüttelung

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Die Blattbildung geschieht in der Siebpartie der Papierma-schine. Sie ist im ständigen Wettlauf zwischen Filtration undWiederausflockung. Die Siebpartie kann unterschiedlicheKonstruktionsmerkmale haben. Die traditionell bekanntesteKonstruktion ist das Langsiebkonzept. Es ist das universells-te System, mit dem eine hohe Flexibilität in Bezug aufFlächengewicht und Blatteigenschaften erreicht werdenkann. Diese Langsieb-Papiermaschinen haben allerdingseine Leistungsgrenze nach oben. Daher setzten hier Überle-gungen ein, wie die Entwässerungsleistung erhöht werdenkann.

Twinformer

Die Entwicklung führte zu einem so genannten Former, derauf das bestehende Langsieb aufgesetzt werden kann. DerFormer ist eine Konstruktion, die mit einem Obersieb undSaugkästen die Suspension entwässert. So kann die Ent-wässerung der Papierbahn nach unten als auch nach obenstattfinden. Positive Auswirkungen sind die Verkürzung derEntwässerungszeit, dadurch Erhöhung der Produktion beigleichzeitiger Verringerung der Zweiseitigkeit des Papiers.

Gapformer

Eine Weiterentwicklung für moderne, schnell laufende Pa-piermaschinen sind die so genannten Gapformer. Bei die-sen Formern findet die Entwässerung nach beiden Seitengleichzeitig statt, weil die Suspension direkt aus dem Stoff-auflauf zwischen zwei Siebe eingespritzt wird.

Die Immobilisierung des Stoffes findet nach Verlassen desStoffauflaufes innerhalb weniger Millisekunden statt. Da-nach ist keine Beeinflussung der Blattstruktur durch Ent-wässerungselemente mehr möglich. Das Faservlies wird soeingefroren, wie es aus dem Stoffauflauf kommt. Das stellthohe Anforderungen an die Qualität des Stoffauflaufes unddes Konstantteils.

Gapformer

Twinformer

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Entwässerung in der Pressenpartie

Nach der Blattbildung, bei der die wichtigsten Blatteigen-schaften festgelegt wurden, muss das Papierblatt weiterentwässert und verdichtet werden. Der Trockengehalt kannnur durch mechanischen Druck senkrecht zur Blattober-fläche weiter gesteigert werden. In der Pressenpartie wirddie Bahn zwischen Walzen mit spezifischen Drücken bear-beitet. Das aus dem Papier gedrückte Wasser wird durchFilze aus den Pressnips aufgenommen und abtransportiert.

In den letzten Jahren sind neben Walzenpressen Schuh-pressen entwickelt worden. Das sind Presssysteme beidenen eine der Walzen durch einen hydraulisch angepres-sten Schuh ersetzt wurde, wodurch sich ein breitererPressnip ergibt und eine noch effektivere Presswirkungmöglich wird.

Trockenpartie

Nach dem Pressen des Papiers, bei dem Trockengehaltevon maximal 50–55 % erreicht werden können, muss dasim Papier verbliebene Wasser durch Verdampfen entferntwerden. Die verbreitetste Art der Papiertrocknung ist dieKontakttrocknung auf mit Dampf beheizten Zylindern. Dabeiwird die Wärmeenergie durch direkten Kontakt von denAußenwänden der Trockenzylinder auf die Papieroberflächeübertragen. Die Trockenpartie besteht aus einer Vielzahl vonTrockenzylindern, über die die Papierbahn wechselseitigeinmal mit der Oberseite, einmal mit der Unterseite gebracht

wird. Die Trocknung spielt sich in verschiedenen Phasen ab.Sie beginnt mit einer kurzen Aufwärmphase, bei der nurWärme auf das Papier übertragen wird, aber noch keineVerdampfung erfolgt. Dem folgt die Hauptverdampfung, beider das nasse Papier seine Feuchtigkeit an der Oberflächedurch Verdampfen abgibt. In der dritten Phase ist die Ober-fläche weitgehend abgetrocknet und der Wärmeübergangmuss über trockenes Papier erfolgen, um die Verdampfungim Inneren des Papiers anzuregen.

Endgruppe

Nach Beendigung der Trocknung wird das Papier oft nocheiner Glättung in einem Glättwerk unterworfen. Neben Glätt-werken mit Stahlwalzen gibt es auch Glättwerke, die wieSoftkalander konstruiert sind. Diese bestehen aus Walzen-paaren, von denen eine Walze eine Stahlwalze und die an-dere eine mit weicherem Kunststoff bezogene Walze ist. Dieerzielten Glätten sind besser und Schwarzsatinage wird ver-mieden.

Am Ende der Maschine wird das Papier auf Stahlkerne, so-genannte Tamboure, aufgewickelt. Die meisten Maschinenverwenden den Poperoller. Der Tambour drückt gegen diegroße Tragtrommel und wickelt das Papier mit gleichmässi-gen Wicklungen bei gleicher Umfangsgeschwindigkeit auf.

Innerhalb der Papiermaschine sind an bestimmten Positio-nen Messrahmen angebracht, die kontinuierlich ausgewähl-te Qualitätsparameter messen und steuern. Dazu gehören:Flächengewicht, Feuchte- und Aschegehalt, Weisse undOpazität.

Schuhpresse

Trockenpartie

Druc

k

Zeit Bahn-geschwin-

digkeit

Linienkraft

Preßzonenlänge

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Oberflächenveredelung

Leimpresse

Die einfachste Form der Veredelung ist die Oberflächen-behandlung in der Leimpresse, die in die Papiermaschineintegriert ist. Hier wird Stärke zur Oberflächenverfestigungaufgetragen. Durch die Abbindung der Oberfläche sollen Er-scheinungen wie Stauben oder Rupfen in der Druckmaschi-ne verhindert werden. Vielfach dient die Leimpressenbe-handlung der Vorbereitung und Einstellung des Rohpapiersauf den nachfolgenden Streichprozess.

Die Leimpresse besteht aus einem Walzenpaar weicher,meist mit Gummi bezogener Walzen, die gegeneinander an-gepresst werden und zwischen denen die Papierbahndurchgeführt wird. Der Walzenspalt dosiert und drückt dieLeimlösung in das Papier. Die Auftragsmenge von Pigmentmit der Leimpresse ist begrenzt.

Filmpresse

In dem Maße, wie die Maschinengeschwindigkeit und derQualitätsanspruch an pigmentierte und maschinengestri-chene Papiere zunahm, ging man zu Mehrwalzensystemenüber, die eine Vordosierung des Auftrages ermöglichten.

Um den Anforderungen moderner Maschinen zu folgen,wurden Auftragssysteme entwickelt, die einen exakten Filmvordosieren, der im Walzenspalt auf das Papier übertragenwird. Das Auftragssystem ist auf der Gegenseite der Walzeangesetzt und ist im Prinzip aus der Streicherei übernom-men worden. Diese Aggregate sind in der Geschwindigkeitnicht mehr begrenzt und können hohe Konzentrationen inLeimung und Pigmentierung fahren.

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Filmpresse

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V Streichen

Warum wird Papier gestrichen?

An die Printmedien wurden in den letzten Jahrzehnten zu-nehmend höhere Ansprüche gestellt. Gleichermaßen ent-scheidend für Weiterentwicklungen waren die Erwartungenan die Ästhetik und die Druckeigenschaften eines Papiers.Durch das Streichen des Papiers konnten die optischenMerkmale, wie Weiße und Färbung, sowie Glanz und Glätte,verbessert werden. Daneben wurde das Drucken feinsterRaster möglich und dünnere Farbfilme ergaben einengrößeren Farbumfang und höheren Kontrast in den ge-druckten Bildern.

Beim Streichen von Papier wird auf das Rohpapier eineStrichlage aus Pigmenten, Bindemitteln und Hilfsstoffenaufgebracht. Dafür müssen die Streichfarbe, das Streich-verfahren, die Streichmaschine mit ihren Einstellparameternund das Rohpapier eng aufeinander abgestimmt werden.

Die Zahl der Auftragswerke einer Streichmaschine mit zu-gehöriger Trocknung variiert je nach den Anforderungen vonEinfach-, Doppel- oder Dreifachstrichen. Dabei werden dieAuftragssysteme entsprechend ihren spezifischen Vorteilendurchaus aufeinander aufbauend angewandt.

Streichmaschine

Der Streichmaschine ist ein Vorroller vorgeschaltet, auf demPapierfehler beseitigt werden können. Um Rüstzeiten an derStreichmaschine überbrücken zu können, muss diese mithöherer Geschwindigkeit betrieben werden als die Papier-maschine. Sie hat eine Abrollung, die für fliegende Wechselausgerüstet ist (Flying Splice). Es wird jeweils eine Seite ge-strichen, getrocknet und dann die Gegenseite gestrichenund getrocknet. Für das Trocknen des Strichs werden IR-Trockner, Air-Foils und Trockenzylinder genutzt. Walzen mitspiraligen Rillungen und Breitstreckwalzen sorgen für siche-re Bahnführung durch die Streichmaschine.

Das Kernstück jeder Streichmaschine ist aber das Auftrags-werk mit dem Streichaggregat. Unter jedem Streichwerk isteine Arbeitsstation angeordnet, die die Streichfarbe aus derStreichfarbenaufbereitung pumpt. Alle Behälter sind ausgekühltem Edelstahl, um ein Anhaften an den Wänden unddamit Strichbatzen zu vermeiden. Die Streichfarbe mussständig gefiltert und entlüftet werden, um Streichfehler, wiebeispielsweise Rakelstreifen, zu vermeiden. Die Aufstrich-menge und die Feuchtigkeit werden durch kontinuierlichmessende Systeme gemessen und geregelt.

Bei Sappi gibt es Filmpressenauftrags- und Rakelstreichver-fahren mit unterschiedlichen Technologien.

Das Filmpressenauftragsverfahren und das Walzenstreich-verfahren belegen das Rohpapier mit einer gleichmäßigenStrichschicht, die Oberfläche des Papiers zeichnet sich ab(Konturstrich).

Beim Rakelstreichverfahren wird die Streichfarbe im Über-schuss auf das Papier aufgebracht und dann mit einerStahlklinge abgerakelt. Entsprechend dem Druck des Ra-kels wird eine gleichmäßige Oberfläche des Papiers er-zeugt, weil die Täler des Papiers mit Strich aufgefüllt werdenund die Faserrücken annähernd unbedeckt bleiben.

Filmpressen-Strich

Blade-Strich

Basispapier

Strichauftrag

Basispapier

Strichauftrag

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Streichfarbenaufbereitung

Der Strich besteht im Wesentlichen aus Pigmenten (Kreide,Clay oder Talkum), die die Oberfläche des Papiers ab-decken sollen. Da jedoch die Pigmente allein wie Staub aufder Oberfläche liegen würden und bei jeder Bewegung abgetragen werden würden, müssen sie durch Bindemitteluntereinander und an das Rohpapier gebunden werden. Jenach Verwendungszweck des Papiers und je nach Pigment-art und -struktur werden unterschiedliche Mengen Bindemittelbenötigt. Bindemittel können eine natürliche Basis haben(Casein oder Stärke) oder sie sind synthetisch aufgebaut(Kunststoffdispersionen).

Hilfsstoffe geben der Streichfarbe zusätzliche Eigenschaf-ten. Das bekannteste Hilfsmittel ist der optische Aufheller.Dieser hat die Eigenschaft, unsichtbares, ultraviolettes,Licht in sichtbares, bläulichweißes Licht umzuwandeln, sodass der Eindruck einer höheren Weiße entsteht.

In der Streichfarbenaufbereitung oder in der „Streichküche“werden die einzelnen Komponenten aus den Vorratssilos inArbeitsbehälter übernommen und vor dem Einsatz in derStreichküche gründlich gesiebt. Für jede Streichfarbe liegteine genaue Rezeptur vor, in der die einzelnen Mengen undKomponenten vorgeschrieben sind. Die Streichfarbenauf-bereitung ist vollautomatisch computergesteuert zwecksEinhaltung größter Gleichheit von Ansatz zu Ansatz.

Messrahmen innerhalb der Streichmaschine sorgen, wieauch an der Papiermaschine, für die Einhaltung wichtigerQualitätsparameter, insbesonders die Strichgewichte undden Glanz bei gestrichenen Papieren.

Die Streichküche ist in der Regel auch zuständig für die Auf-breitung der Stärkelösung für die Leimpresse (mit oder ohnePigmentierung) innerhalb der Papiermaschine.

Vl Ausrüstung

Kalander

Die Aufgabe eines Kalanders ist die Erzeugung von Glätteund Glanz an der Oberfläche des Papiers. Dies geschiehtdurch Druck und Temperatur beim Durchgang zwischenWalzen. Die verschiedenen Kalandertypen können als Be-standteil der Streichmaschine integriert sein (Softkalander inder SM 6 in Ehingen), oder als separate Anlage betriebenwerden. Die separaten Anlagen, die sogenannten Super-kalander können bis zu 16 Walzen beinhalten. Die Walzenkönnen unterschiedliche Oberflächen haben, es gibt harteStahlwalzen oder elastische Walzen, um die gewünschteSatinage zu erhalten.

Je nach Sorte ist das Papier nach der Streichmaschine oderder Satinage auf dem Kalander fertig.

Super-Kalander

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Umrollmaschine

Der Umroller hat die Aufgabe, Rollen, die auf einem Tam-bour gewickelt sind, auf einen anderen Tambour umzu-wickeln. Dabei kann der Bahnlauf verändert werden, dieAußenseite kommt nach innen, es können die Bahnkantenbeschnitten und Papierfehler entfernt werden.

Rollenschneidemaschine

Auf der Rollenschneidemaschine wird das fertige Papier,das auf Tambouren maschinenbreit vorliegt, zu schmalerenRollen aufgeschnitten. Kreismesser schneiden den Tam-bour gemäß der eingestellten Rollenbreiten in Laufrichtungauf. Je nach Papiersorte können die schmalen Rollen fertigsein für eine Auslieferung an den Kunden, oder sie sind vor-gesehen für das Aufschneiden auf einem Querschneider zuFormatpapier.

Querschneider

Ein Querschneider schneidet Bogen aus den Rollen, die vonden Rollenschneidemaschinen auf optimale Bahnbreitenvorbereitet worden sind. In einen Querschneider könnenmehrere Rollen eingehängt werden. Die Rollenanzahl stehtin Abhängigkeit von der Konstruktion des Querschneidersund des „Schnittgewichtes“ der gemeinsam zu schneiden-den Papierlage. Wichtg dabei ist, dass die Schnittkanten„sauber“ sind, d.h., dass die Bogen keinen Schneidstaubhaben, der beim späteren Druck zu Problemen führen könnte.Die in den Querschneider einlaufenden Papierbahnen werdenan beiden Kanten besäumt und fallweise noch einmal mit

Kreismessern in Längsrichtung getrennt. Die eingezogenenBahnen werden dann mit dem Quermesser „abgeschlagen“,wodurch das gewünschte Format fertig ist.

Hinsichtlich Bahneinzug und Antrieb der Quermesser gibtes eine Vielzahl von unterschiedlichen Technologien, auf diehier aber nicht eingegangen werden muss.

Wichtig ist in jedem Fall, dass der Schneideprozess syn-chron ablaufen muss, um genaue Formate und Winkel zuerhalten. Die Bänderpartie unmittelbar nach dem Quermes-ser hält das Bogenpaket während des Schneidens fest undsorgt für den Transport zu einer zweiten Bänderpartie. Diesebeschleunigt die Bogenpakete zu einer Fangpartie, in derdie Bogenpakete wieder abgebremst und überlappt gelegtwerden für den Weitertransport zur Auslage auf den Stapel.Moderne Querschneider schneiden nicht nur die Papier-bahn auf die gewünschten Formate, sondern prüfen auchdie Qualität der Papieroberfläche, sortieren fehlerhafteBogen aus, zählen die Bogen elektronisch, schießen auto-matisch Zählstreifen ein und sorgen für einen „fliegendenWechsel“ der Paletten, ohne dass der Querschneider ge-stoppt werden muss.

Planschneider

Ein Planschneider wird für das Schneiden kleiner Mengen inSonderformaten benötigt, für die das Umrüsten eines Quer-schneiders nicht rentabel wäre. Auf Kundenwunsch erfüllt ernoch den vierseitigen Beschnitt, der für bestimmte Druck-aufträge notwendig ist.

Rollenschneidemaschine

Querschneider

Sasha Ramjee
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Vll Verpackung und Lagerung

Die letzte Stufe ist die Konfektionierung des Papiers in trans-port- und kundengerechte Einheiten. Das Verpacken desPapiers ist wichtig, um Transportschäden zu vermeiden undeinen Schutz vor Feuchtigkeit zu haben. Transportmetho-den und -wege bestimmen die Art der Verpackung.

Rollenpackmaschinen in weitgehend automatisierter Ausle-gung enthalten folgende Taktschritte:

Die Identifizierung, Lesen des Barcodes und Weitergabe anden Rechner, Plausibilitätskontrolle, Zentrierung und Posi-tionierung, Anbringung der Stirnscheiben, Ummantelungmit Packpapier mit Vorwahl des Packpapiers, der Anzahlder Wicklungen, Art der Verklebung, Einlegen der Stirn-deckel und Verpressen, Wiegung, Anbringung von Etikettenund zuletzt Ausstoß zum Abtransport.

Das Formatpapier kann in Riese verpackt werden oder als„abgeteilte“ Ware nur mit einer Palettenverpackung ausge-liefert werden. Die Riese können 100, 250 oder 500 Bogenbeinhalten. Bei kleinen Aufträgen oder Sonderformaten er-folgt das Einriesen noch von Hand. Große Lageraufträge inStandardformaten werden auf Riesverpackungsmaschineneingeriest. Das Verpackungsmaterial ist nach den Wünschendes Kunden ausgerichtet. Schutz gegen Verschmutzungoder einen Feuchteaustausch stehen dabei im Vordergrund.Gleichzeitig kann das Rieseinschlagpapier als Werbeträgerfür die eingepackte Papiersorte genutzt werden. Vor derRiesverpackungsmaschine werden die definierten Packein-

heiten vom Stapel abgenommen und in richtiger Ausrich-tung zum ersten Umschlag mit dem Packpapier geführt.

Das Packpapier wird abgeschnitten, umgelegt und mit Leimverklebt. Die auf einem Stapel positionierten Riese werdendann mit Riesetiketten versehen.

Das Verpacken von Paletten mit Formatpapier (geriest oderabgeteilt) geschieht durch wasserdampfdichtes Ummantelnmit Schrumpf- oder Wickelfolie. Maßnahmen, die die Stabi-lität von Paletten erhöhen, wie das Auflegen einer Deckplatteund die Umreifung mit Stahl- oder Kunststoffbändern, kön-nen bei langen Transportwegen sinnvoll sein.

Die mit wasserdampfdichter Ummantelung verpackten Pa-letten benötigen keine Vollklimatisierung bei der Lagerung.Die Lagerung sollte in licht- und wettergeschützten Räumenstattfinden. In den Papierfabriken und auch bei den Groß-handlungen haben sich Hochregallager durchgesetzt, indenen die Paletten auf chaotisch sortierten Plätzen gelagertwerden und mit computergesteuerten Systemen beschicktwerden können.

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Verpacken der Rollen

Verpackung der Paletten

Computergesteuertes Hochregallager

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VllI Papiereigenschaften

In technischen Datenblättern finden wir die wichtigsten Kri-terien, die die Beschaffenheit des Papiers umschreiben.Dazu gehören:

Das Flächengewicht (Basis weight)

Unter Flächengewicht eines Papiers wird das Gewicht ing/m2 unter konditionierten Bedingungen verstanden. Diegesamte Masse ist die Summe von Faserstoffen, Füllstof-fen, Hilfsstoffen und Wasser.

Die Weiße (Brightness)

Die Weiße (ISO) ist ein Maß für den Weißgrad des Papiers,ausgedrückt in Prozenten gegenüber einem Weißestandard(Magnesiumoxid = 100%). Je höher der Weißewert, um soweißer ist das Papier.

Der Glanz (Gloss)

Die Glanzzahl in den Datasheets gibt den Prozentsatz an re-flektiertem Licht an, bei einem Lichteinfall unter einem defi-nierten Winkel. Höherer Glanz führt zu stärkerer Lichtreflexi-on und zu höheren Glanzwerten.

Die Rauigkeit (Roughness PPS)

Die geometrische Form einer Papieroberfläche wird als dieAbweichung von der ideal ebenen Fläche definiert. Je mehrsich die Oberfläche der idealen Fläche nähert, desto glatterist das Papier. Die Messmethode (PPS) beruht auf der Mes-sung der Luftleckage zwischen der Papieroberfläche unddem glatten Messkopf. Bei der PPS-Rauigkeit wird die mitt-lere Porentiefe über einen definierten Kreisumfang gemes-sen. Je höher der Messwert, um so „rauer“ ist die Papier-oberfläche.

Die Opazität (Opacity)

Die Opazität ist das Maß der Lichtundurchlässigkeit des Pa-piers, ausgedrückt in Prozenten in Relation zu reflektiertemLicht. Papier, das viel Licht durchlässt, ist transparent; Pa-pier, das wenig Licht durchlässt, ist opak (undurchsichtig).Je höher der Wert, um so opaker (lichtundurchlässiger) istdas Papier.

Die relative Feuchtigkeit (Relative Humidity)

Die relative Luftfeuchtigkeit gibt an, wieviel Prozent des ma-ximal möglichen Wasserdampfanteils bei einer bestimmtenTemperatur tatsächlich in der Luft (d. h., zwischen den Bogeneines Stapels oder den Wicklungen einer Rolle) vorhanden ist.

Der pH-Wert (pH Value)

Der pH-Wert in den Datasheets definiert den Oberflächen-pH-Wert. Die pH-Werte werden auf einer Skala von 0 bis 14angegeben. Der Messwert 7 markiert den neutralen Punkt,der destiliertem Wasser entspricht. Werte unter 7 bedeuten„zunehmend sauer“, die darüber „zunehmend alkalisch“.Papiere sollen möglichst in Nähe des neutralen Bereichesplatziert sein, um für den Druck und Weiterverarbeitungideale Voraussetzungen zu haben.

Das spezifische Volumen (Spec. Volume)

Die Dicke wird ausgedrückt in Mikrometer (µm). Um dieDicke von Papieren mit unterschiedlichen Flächengewichtenzu vergleichen, wird das spezifische Volumen gebraucht. Diese Berechnungerfolgt nach der Formel:

Farbenspektrum

Dicke (µm)Volumen = Flächengewicht (g/m2)

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IX Schlussbemerkung

Der Inhalt dieser Broschüre resultiert aus dem Zusammen-tragen von papiertechnologischen Erfahrungen und vonTextbausteinen aus dem Fachbuch „Das Papierbuch“.

An dieser Stelle möchten wir uns besonders bedankenbei dem

EPN VerlagHouten, Niederlande

● Sappi Fine Paper Europe head office● Sappi Fine Paper Europe sales office● Sappi Fine Paper Europe mill● UK Speciality mill● Sappi Trading sales office

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Um

schlag HannoA

rt Gloss 250 g/m

2, Inhalt HannoA

rt Gloss 150 g/m

2, 2003, © S

appi Europe S

A, com

munications@

eu.sappi.com

sappi

Water interference MottlingWasser als Störfaktor im Offsetdruck?

Falzen und RillenVerarbeitung von gestrichenen Papierennach dem Bogenoffsetdruck

Die Broschüre „Die Herstellung von Papier“ setzt die Reihe der technischen Broschüren von Sappi fort. Sappi brachte sein Wissenüber Papier zusammen, um unsere Kunden zu inspirieren, die besten sein zu können.

KlebebindetechnikEntwicklungen in derDruck- und Papierindustriemit Auswirkungen auf die Klebebindetechnikin der Buchherstellung

sappi

DrucktechnikDie Technik im Format- und Rollenoffsetdruck

sappi

Die Herstellung von PapierVom Holz zum gestrichenen Papier

Verarbeitung von MattpapierWarum verdienen Mattpapierebesondere Beachtung?

sappi

Verarbeitung von MattpapierWarum verdienen Mattpapierebesondere Beachtung?

Die Herstellung von PapierVom Holz zum gestrichenen Papier

sappiDie Herstellung von Papier-Video und die anderen technischenBroschüren können im Internet kostenlos bestellt werden unter:

www.ideaexchange.sappi.com/knowledgebank

ideaexchangesappi

www.sappi.com

Sappi Fine Paper EuropeSappi Europe SA154 Chausseé de la HulpeB-1170 BrusselsTel. + 32 2 676 97 36Fax + 32 2 676 96 65

sappiThe word for fine paper

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Falzen und RillenVerarbeitung von gestrichenen Papierennach dem Bogenoffsetdruck

Die Broschüre „Die Herstellung von Papier“ setzt die Reihe der technischen Broschüren von Sappi fort. Sappi brachte sein Wissenüber Papier zusammen, um unsere Kunden zu inspirieren, die besten sein zu können.

KlebebindetechnikEntwicklungen in derDruck- und Papierindustriemit Auswirkungen auf die Klebebindetechnikin der Buchherstellung

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