PTSNEWS 01/2018 -...

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» Verpackungscodierung – Markttrends und Ausbau der PTS Prüfstrecke» Digitalisierung in der Papierbranche: Herausforderungen und Lösungsansätze» Altpapiermanagement & Recycling» Streichexpertise: Möglichkeiten zur Oberflächenveredelung im Technikum der PTS» Energiewende mit Papier am Beispiel von „ElektroPapier“ und „Papierbasierten Titanelektroden“» Forschungsvorhaben erweitern PTS Prüfangebote

01/2018

PTSNEWSFIBRE based solutions for tomorrow‘s products

KOMPETENZ-BÜNDELUNG UND NEUAUSRICHTUNG FÜR DIE ZUKUNFTInterview mit Clemens Zotlöterer, Vorstandsvorsitzender der PTS

SEHR GEEHRTE LESERINNEN UND LESER,die Papiertechnische Stiftung (PTS) hat

in den zurückliegenden Jahren ein um-

fangreiches Restrukturierungsprogramm

absolviert. Vor dem Hintergrund einer

insgesamt komplexen Finanzierungssi-

tuation und dem Anspruch von qualita-

tiv hochwertigster Forschungstätigkeit

konnte die Führung von 2 Standorten

– in München und Dresden/Heidenau –

nicht mehr aufrechterhalten werden. Im

vergangenen Jahr fi el die Entscheidung,

die Kräfte in Heidenau zu bündeln und

das im Besitz der PTS befi ndliche Gebäu-

de in München Schwabing zu veräußern.

Damit einher ging auch die Schließung

der Versuchsstreichanlage VESTRA. Zum

31.03.2018 wurde diese für die PTS ein-

Ihr PTS Vorstandsteam,

Clemens Zotlöterer

Vorstandsvorsitzender

Prof. Dr. Miletzky

Technischer Vorstand

schneidende Umstrukturierung abge-

schlossen. Damit konnten grundlegende

strategische Veränderungen erfolgreich

abgeschlossen werden, die fi nanzielle

Stabilität und Zukunftsfähigkeit für das

Institut bedeuten. Die gesamte Kompe-

tenz von hervorragend ausgebildeten

und exzellenten Wissenschaftlern kon-

zentriert sich damit an einem Standort.

Seit dem 01.04.2018 ist die PTS aus-

schließlich in Heidenau beheimatet.

Zudem hat der Stiftungsrat der Papier-

technischen Stiftung mit dem Abschluss

der tiefgreifenden Restrukturierung des

Institutes eine Veränderung in der Füh-

rung der PTS beschlossen. Der bisherige

Kaufmännische Vorstand, Herr Clemens

Zotlöterer, übernahm mit 01.04.2018 den

Vorsitz des Vorstandes. Der bisherige

Vorsitzende, Herr Prof. Dr. Frank Miletz-

ky, fungiert weiterhin als Technischer

Vorstand, um sich vertieft der inhaltli-

chen Ausrichtung der PTS zu widmen.

Zur strategischen und zukünftigen Aus-

richtung der PTS fi nden Sie in dieser PTS

News Ausgabe ein ausführliches Inter-

view mit unserem neuem Vorstandsvor-

sitzenden Herrn Clemens Zotlöterer.

Wir wünschen Ihnen viel Spaß und Er-

kenntnisgewinn bei der Lektüre der aktu-

ellen PTS News sowie freuen wir uns mit

Ihnen gemeinsame Themen zu fi nden!

FIBRE based solutions for tomorrow`s products PTS NEWS 01/2018 Y 3

PTS News: Die PTS hat einige Jahre der

Restrukturierung hinter sich, ist diese

Zeit der Restrukturierung nun beendet?

C. Zotlöterer: Die PTS vollzieht nun mit

einiger Verzögerung jenen Schritt, den

die Papierindustrie seit einigen Jahren

vorgezeichnet hat. Wie Sie wissen, liegt

der Fokus der klassischen grafischen Pa-

pierindustrie in den letzten Jahren im

Bereich der Kosteneinsparung. Die Inno-

vationen in diesem Bereich hielten sich in

Grenzen. Der grafische Bereich war auch

jener, der am stärksten durch die Digitali-

sierung, also durch den Einsatz von Tab-

lets und Smartphones, litt. Daher wurden

in den letzten 10 Jahren ganz enorme

Kapazitäten vom Markt genommen. Als

Konsequenz ergab sich für die PTS eine

dramatisch geringere Nachfrage. Dies

mündete in einer strategischen Neuaus-

richtung mit der Definition der aktuellen

Geschäftsgebiete. Möglicherweise wäre

dies auch der Zeitpunkt gewesen, um die

Aktivitäten an einem Standort zu bün-

deln. Es gab aber gute Gründe dies nicht

sofort zu unternehmen. Der zunehmende

finanzielle Druck hat der PTS allerdings

dann schlussendlich keine Wahl gelassen

und so musste man sich für die Schlie-

ßung eines Standortes entscheiden.

PTS News: München oder Heidenau, war

dies eine so einfache Entscheidung?

C. Zotlöterer: Natürlich nicht. Stiftungsrat

und Vorstand haben in vielen Gesprächen

und Analysen die Situation beurteilt und

nach eingehender Diskussion die Ent-

scheidung für Heidenau gefällt. Wohl

wissend, dass dies das Ende für die Vestra

bedeutet. Eine extrem harte und traurige

Entscheidung für die PTS. Schlussendlich

war dies aber dann eine rein wirtschaft-

liche Entscheidung, nachdem die Nach-

frage nach Versuchstagen im Zeitverlauf

stetig abnahm.

Andererseits war es für die PTS in Mün-

chen immer schwieriger gute Absolven-

ten und Mitarbeiter zu finden, die sich für

einen so „alten“ Werkstoff interessieren.

Gerade München bietet Wissenschaftlern

ein so großes Potpourri an attraktiven

und bekannten Arbeitgebern, die dazu

auch noch andere finanzielle Spielräume

zu bieten haben, sodass die PTS da leider

nicht immer mithalten konnte.

In Heidenau haben wir ein hochmoti-

viertes, verjüngtes, sehr erfahrenes und

wissenschaftlich erfolgreiches Team, das

Freude an der Forschung in Bereich Faser-

stoffe und dessen Verarbeitung hat. Zu-

sätzlich bietet das Land Sachsen eine sehr

forschungsfreundliche Förderlandschaft,

die uns als außeruniversitäre Forschungs-

einrichtung sehr entgegenkommt.

PTS News: Ist die Restrukturierung also

beendet?

C. Zotlöterer: Ja, allerdings heißt das

nicht, dass sich die PTS nicht auch in Zu-

kunft ständig hinterfragen und verändern

wird. Wir sind ein Forschungsunterneh-

men und orientieren uns an den neuesten

Entwicklungen, oder sollten das zumin-

dest versuchen. Es wird also Bereiche ge-

ben, die neu hinzukommen, wenn es in

unseren Fokus passt, und genauso kön-

nen Themen wegfallen.

Der Spruch vom steten Wandel mag viel-

leicht abgedroschen klingen, allerdings

können wir uns der Entwicklung nicht

verschließen. Als federführendes For-

schungs- und Dienstleistungsinstitut der

papier- und faserbasierten Wirtschafts-

branche müssen wir agieren und zeigen

was möglich ist. Außerdem muss nicht

jede Veränderung einen Nachteil bedeu-

ten. Der boomende Onlinehandel und

das zunehmende ökologische Bewusst-

sein tragen in Teilmärkten zu einer sehr

positiven Entwicklung bei. Man kann

verfolgen, dass jene Unternehmen die

zu Veränderungen bereit sind sich besser

und erfolgreicher entwickeln als jene die

an Angestammten festhalten.

Sicher ist, dass wir am Standort Heide-

nau festhalten und diesen erstmals mo-

dernisieren und perspektivisch ausbauen

möchten. Insbesondere das Thema Verpa-

ckung ist mit dem Wegfall von München

etwas unterrepräsentiert und wir möch-

ten hier gerne unsere technische Kompe-

tenz verstärkt darstellen. Ein Kernpunkt

unserer Vorwärtsstrategie wird aber auch

die Digitalisierung unserer Arbeit und un-

serer Abläufe sein. Diesem Thema kann

sich kein Unternehmen verschließen.

Hier planen wir auch erhebliche Investi-

tionen in den kommenden beiden Jahren.

PTS News: Die PTS startet nun in Hei-

denau in einem deutlich verkleinerten

Rahmen, was dürfen da die Kunden er-

warten? Werden noch dieselben Services

angeboten?

C. Zotlöterer: Natürlich bedeutet der Weg-

fall von mehr als 30 Mitarbeitern auch

den Abgang eines gewissen Know-hows.

Mehr als die Hälfte dieser Mitarbeiter

waren allerdings in administrativen Be-

reichen und bei der Vestra tätig. Dazu

haben wir im letzten Jahr dafür gesorgt,

dass möglichst wenig Wissen verloren

geht. Wir haben in Heidenau neue Mit-

arbeiter eingestellt und in den entspre-

chenden Themen geschult. Sie können

also weiterhin unsere exzellente wissen-

schaftliche Arbeit in allen unseren The-

menbereichen erwarten.

KOMPETENZ-BÜNDELUNG UND NEUAUSRICHTUNG FÜR DIE ZUKUNFT

Interview mit Clemens Zotlöterer, Vorstandsvorsitzender der PTS

FIBRE based solutions for tomorrow`s products4 Y PTS NEWS 01/2018

PTS News: Sie sind in der PTS der erste

Institutsleiter, der keinen naturwissen-

schaftlichen Hintergrund hat, wie wür-

den Sie das bewerten?

C. Zotlöterer: Das ist eine berechtigte Fra-

ge. Der Schwerpunkt in einer gemeinnüt-

zigen Forschungseinrichtung liegt sicher

im Bereich der Forschung und hier muss

der Leiter auch die entsprechenden Im-

pulse setzen. Als naturwissenschaftlich

affiner Mensch und mit meiner Erfahrung

aus der Papierindustrie habe ich durch-

aus ein gutes allgemeines Verständnis

unserer Forschungstätigkeit. Allerdings

ist ein komplettes Durchdringen im De-

tail schwer möglich, bei den komplexer

werdenden Thematiken und der exponen-

tiellen Vermehrung des Wissens. Anderer-

seits sind Prozessorientierung, Qualitäts-

anspruch, Innovationsmanagement sowie

die zwingend permanente Weiterentwick-

lung der Mitarbeiter Themenbereiche, die

auch ein Betriebswirt wunderbar abde-

cken kann.

Ebenso hat uns die Vergangenheit gezeigt,

dass das Umfeld, in dem sich die außer-

universitäre Forschung bewegt, zu einem

Balanceakt entwickelt hat. Der Spagat

zwischen Gemeinnützigkeit, defizitärer

Forschung und ausgeglichenen Bilanzen

ist immer schwieriger zu absolvieren. Die

Anforderungen durch die Steuergesetzge-

bung, Förderlandschaft und Projektträger

sind zunehmend komplexer. Hier ist der

betriebswirtschaftliche Hintergrund si-

cherlich ein großer Vorteil.

PTS News: Wo liegt der Fokus der PTS in

Zukunft?

C. Zotlöterer: Die PTS muss sich der

Zukunftsthemen annehmen, das ist ei-

nerseits eine Frage der Ressourcen, ins-

besondere Altpapier. Hier gibt es eine

breite Themenlandschaft, mit noch unbe-

antworteten Fragen und jeder Menge Po-

tential. Andererseits geht es darum, Papier

und Verpackung intelligenter zu machen.

Hier gibt es eine große Zahl an Ideen

und Möglichkeiten. Einen Einblick bietet

hierzu das Zukunftsprojekt „Faser & Pa-

pier 2030“, das unter Leitung der PTS mit

Verbänden, Unternehmen und weiteren

Forschungsstellen interessante Ergebnisse

liefert. Schließlich ist festzuhalten, dass

Papier – und da schließe ich Vliesstoffe

mit ein – ein schier unerschöpfliches Po-

tential als Werkstoff hat. Die technischen

Textilien haben da in den zurückliegen-

den Jahren einen Weg vorgezeichnet, der

auch dem Papier möglich sein wird, wenn

unsere innovativen Ergebnisse auf mutige

Unternehmer treffen.

PTS News: Wir danken für das Gespräch!

PTS News, [email protected]

Clemens Zotlöterer,

[email protected],

Vorstandsvorsitzender PTS

PTS-WORKSHOP

Einführung in die Konformitätsarbeit und Qualitätssicherung für Papier, Pappe und Karton für den Lebens-mittelkontakt12.09.2018 in Heidenau

PTS-FACHSEMINAR

Moderne analytische Methoden in der Papiertechnik

13.09.2018 in Heidenau

PTS SYMPOSIUM

Papier und Bedruckbarkeit – Paper and Imaging

27. - 28.11.2018 im art’otel Dresden

• aktuelle lebensmittelrechtliche Wissensbasis mit Tipps für die Um-setzung in den Betrieben anhand von Übungen und Praxisbeispielen

• geeignet für Ingenieure, Techniker und technische Mitarbeiter von Lebensmittel-Verpackungsherstellern und -Verarbeitern aus Papier, Pappe, Karton, Zellstoff, Tissue, die in der täglichen Praxis Themen wie Migra-tion und Konformitätserklärungen bearbeiten und bewerten müssen

• Qualitätsmanagementbeauftragte, Produktverantwortliche

• Business Development Manager, Produkt- und Marketing Manager, Legal Affairs Manager

• vertiefender Einblick in die vielfältigen Möglichkeiten moderner Analyse-methoden und deren Anwendung bei der Papieranalyse, Vermittlung von theoretischen Grundlagen mit Fokus auf praktischen Anwendererfahrungen

• Präsentation möglicher Anwendungen für die Teilnehmer aus Forschung und Entwicklung oder anspruchsvoller Reklamationsbearbeitung

• Bereicherung der Diskussion und des Austausches zwischen Anwendern, Forschern und Geräteentwicklern durch Mitarbeiter aus Universitäten und Forschungsinstituten sowie Geräteentwickler

Dieses zweijährige Symposium ist eine Plattform für den Aus-tausch über neueste Entwicklungen aus Technik und Forschung für grafische Printanwendungen und Verpackungsdruck. Die zunehmende Durchdringung der Druckmaschinen und Druck-prozesse mit neuen digitalen Technologien hat noch nicht die gewünschte Prozesssicherheit erreicht. Das führt immer wieder zu Zurückhaltung bei eigentlich erforderlichen Investitionen. Ein besseres Verständnis der Wechselwirkungen des Substra-tes Papier mit der Digitalisierung wird daher dringend benötigt.

THEMENSCHWERPUNKTE:• Marktsituation: Erfahrungsberichte von Unternehmen

über die Anwendung digitaler Drucktechnologien• Auswirkungen und Herausforderungen der Digitaltechnologie

auf die Herstellung und Verarbeitung von Papier und Karton• Neue Entwicklungen von OEM`s, insbesondere zur verbes-

serten Druckperformance im Digitaldruck• „Funktionaler Druck“ (3D-Druck, gedruckte Elektronik und

Sensorik)• Entwicklung von prozessfähigen Drucktinten• Validierungsprozesse für Druckqualität• Codierung und Sicherheitsmerkmale bei Verpackungen• Chemische Additive zur Verbesserung der Ver- und

Bedruckbarkeit

KOMMENDE HIGHLIGHT-VERANSTALTUNGEN IN 2018

Wir freuen uns über Ihre Anmeldung unter Angabe der Kurs Nummer!

Informationen und Anfragen: [email protected] www.ptspaper.de/veranstaltungen

Kurs Nummer . . . . . . . . . . .KA 1878

Gebühr . . . . . . . . . . . . . . . . 495,00 €

Kurs Nummer . . . . . . . . . . AM 1865

Gebühr . . . . . . . . . . . . . . . 495,00 €

Kurs Nummer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .CP 1810

Gebühr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1090,00 €


FACHTAGUNGEN UND SYMPOSIEN

Fachtagung: Nachwachsende Rohstoffe für die Papierindustrie 23.-24.10.2018 Dresden

PTS Symposium: Papier und Bedruckbarkeit – Paper and Imaging 27.-28.11.2018 Dresden

SEMINARE, WORKSHOPS UND LEHRGÄNGE

ZUSATZTERMIN: Einführung in die Konformitätsarbeit und Qualitätssicherung für Papier, Pappe und Karton für den Lebensmittelkontakt

12.09.2018 Heidenau

Fachseminar: Moderne analytische Methoden in der Papiertechnik 13.09.2018 Heidenau

Seminar: Praxisorientierte Auswertung von Messdaten 24.-25.09.2018 Heidenau

Workshop: Verpackungscodierung in der Praxis 11.10.2018 Heidenau

Seminar: Einführung in die Papiererzeugung – Modul 1: Faserrohstoffe der Papierindustrie, Faserstofferzeugung und -aufbereitung

22.-23.10.2018 Heidenau

Seminar: Einführung in die Papiererzeugung – Modul 2: Konstantteil, Papiermaschine, Mess- und Regeltechnik 23.-24.10.2018 Heidenau

Seminar: Einführung in die Papiererzeugung – Modul 3: Wirkung und optimaler Einsatz chemischer Additive 24.-25.10.2018 Heidenau

Seminar: Einführung in die Papiererzeugung – Modul 4: Streichen, Streichtechnologie, Streichfarben 25.-26.10.2018 Heidenau

Lehrgang: Prüfung von Papier, Karton und Verpackungen 05.-08.11.2018 Heidenau

Lehrgang: Auswahl und Bewertung von Altpapier 13.-14.11.2018 Heidenau

WEITERBILDUNGSPROGRAMM 2018

ALLE INFORMATIONEN, DIE PROGRAMME UND DAS FORMULAR ZUR ONLINE-ANMELDUNG FINDEN SIE AUF UNSERER WEBSEITE:

WWW.PTSPAPER.DE/VERANSTALTUNGEN

(Quelle: PTS)


ALTPAPIERMANAGEMENT UND QUALITÄTSBEWERTUNGPTS bietet Lehrgang und individuelle Inhouse-Schulung

schätzen

• Dialog & Praxis: Erfahrungsaustausch

zur Altpapiereingangskontrolle

• Beurteilung verschiedener Faserstof-

fe und Papierprodukte durch visuelle

Identifi zierung

Neben diesem PTS-Lehrgang kann man

auch eine individuelle Inhouse-Schulung

zum Altpapierqualitätsmanagement bu-

chen. Bei dieser Variante, basierend auf

dem PTS-Lehrgang, werden die Schu-

lungsinhalte durch Fachexperten der

PTS in enger Absprache mit dem Kun-

den abgestimmt und individuell auf die

Bedürfnisse zugeschnitten. Das Konzept

wurde auf Anfrage einer Papierfabrik

entwickelt. Diese hat zu Beginn des Jah-

res einen standortübergreifenden Kreis

von Mitarbeitern aus den Bereichen des

Wareneingangs bis hin zum Einkauf von

unseren Spezialisten aus- und weiterbil-

den lassen.

Bei Interesse stehen Ihnen die Schu-

lungsleiter Lydia Tempel und Mike Schie-

fer für nähere Informationen und Fragen

zur Verfügung.

Dipl.-Ing. Lydia Tempel,

[email protected]

Dipl.-Ing. Mike Schiefer,

[email protected]

Altpapiermanagement und Qua-

litätsbewertung gewinnen zu-

nehmend an Bedeutung in der

Papierindustrie. Daher bietet die PTS

neben einem Lehrgang auch individuelle

Inhouse-Schulungen zum Thema Aus-

wahl und Bewertung von Altpapier bei

Unternehmen vor Ort an.

Schwankende Qualitäten von Altpapier

und die Sicherung der Produktion von

Neupapieren bedürfen zunehmend einem

Qualitätsmanagement in möglichst allen

Bereichen einer Papierfabrik. Ein beson-

ders wichtiger Faktor ist dabei der einge-

setzte Rohstoff, mengenmäßig zumeist

Altpapier. Eine hinreichende Bewertung

dieses eingehenden Rohstoffes ist somit

von immenser Bedeutung. Ein Baustein

dabei ist bestens geschultes Personal.

Für dieses Ziel bietet die PTS den seit 2014

jährlich stattfi ndenden PTS-Lehrgang zur

„Auswahl und Bewertung von Altpapier“

an, in welchem wichtige Wissensbaustei-

ne rund um das Altpapierqualitätsma-

nagement vermittelt werden, u.a.:

• Überblick zum Papierkreislauf

• Ziel und Zweck der Altpapiersortenlis-

te EN 643

• Bestehende Empfehlungen und Richt-

linien für die Altpapier-Eingangskon-

trolle

• Messmethoden und -verfahren zur

Identifi zierung von qualitativen Pa-

rametern bei der Altpapier-Eingangs-

kontrolle

• Problematische Papiere bzw. Papier-

produkte (er)kennen – Auswirkungen

auf den Papierherstellungsprozess ab-

Das Angebot von Prüfl abors auf

dem Markt ist riesig und der Wett-

bewerb intensiv. Was zeichnet die

PTS in diesem Geschäft aus? „Die PTS ist

kein klassisches Prüfl abor, das nur nack-

te Zahlen liefert. Wir besitzen ein tiefge-

hendes papiertechnologisches Know-how,

was wir mit Prüftechnik und Analytik

verknüpfen“, beschreibt die Geschäftsbe-

reichsleiterin Frau Dr. Antje Harling das

wesentliche Alleinstellungsmerkmal der

PTS. Die Kunden kommen in der Regel

zur PTS, weil sie eine Strategie zur Lösung

eines Problems suchen und weniger, um

reine Kennwerte ermitteln zu lassen.

„Bei einem klassischen Prüfl aborauftrag

sendet der Kunde eine Probe ein und

möchte zum Beispiel den Aschegehalt in

Erfahrung bringen. Neben diesen Stan-

dardaufträgen bekommen wir täglich im

Durchschnitt 10 Kundenanfragen über Te-

lefon oder per E-Mail, bei denen sich das

Material in der Produktion unerwünscht

verhält, die Kunden keinen Grund dafür

ausmachen können und von der PTS die

entscheidenden Hinweise zur Lösung er-

warten“, beschreibt Frau Dr. Harling den

Bedarf auf Kundenseite. Aufbauend auf

diesen Anfragen bietet der PTS-Bereich

Materialprüfung und Analytik umfassende

Beratungsangebote, Inhouse-Schulungen

oder Labortests an, um den Kunden bei

Ihren Problemstellungen lösungsorientiert

zu unterstützen.

Ein weiterer Anwendungsbereich, in dem

die PTS gerne nachgefragt wird, ist die

Reklamationsbearbeitung. Hier reicht die

Unterstützung von der Feststellung und

Ursachenermittlung von Produktfehlern

bis hin zum Abfassen von Gutachten für

gerichtliche Auseinandersetzungen, wenn

beispielsweise zugesagte Produktspezifi -

kationen nachweislich nicht eingehalten

wurden.

KONSOLIDIERUNG UND ERWEITERUNG VON PRÜFANGEBOTEN DER PTSLeistungsportfolio und Know-how in Heidenau

Terminhinweis: PTS-Lehrgang „Auswahl

und Bewertung von Altpapier“

13. bis 14.11.2018 in Heidenau (bei Dresden)

www.ptspaper.de/veranstaltungen

(Quelle: PTS)


B C

Durch die Konsolidierung des Prüfgeschäf-

tes werden diese Fragestellungen nun alle

vom Standort in Heidenau aus beantwor-

tet. Den hohen Qualitätsanspruch aus der

Akkreditierung nach DIN EN ISO / IEC

17025 legen wir dafür als Maßstab an.

Auch für Verarbeitungsprobleme (Strei-

chen, Beschichten, Drucken, Falzen,

Kleben) oder Umweltaspekte wie Rezyk-

lierbarkeit, Deinkbarkeit oder Lebensmit-

telsicherheit finden Sie fortan in Heidenau

die richtigen Ansprechpartner.

Das PTS Portfolio an Prüfmethoden er-

gänzt mit Simulations-Tools wird stetig

erweitert und orientiert sich am Kunden-

bedarf sowie ökonomischen, ökologischen

und regulatorischen Trends.

Neue Themen-Ansprechpartner

in Heidenau:

Deinkbarkeit: Dipl.-Ing. Lutz Hamann, [email protected]

Rezyklierbarkeit: Dipl.-Ing. Lutz Hamann, [email protected]

Dipl.-Ing. (FH) Franka Rochner, [email protected]

Food Contact Materials / Lebensmittelverpackungen: Dipl.-Chem. Max Schneider, [email protected]

Dr. Antje Harling, [email protected]

Dr. Markus Kleebauer, [email protected]

Verkleben: M.Sc. Benjamin Poppitz, [email protected]

Etiketten: Dipl.-Chem. Nicole Brandt, [email protected]

Dipl.-Ing. Katrin Kühnöl, [email protected]

M.Sc. Benjamin Poppitz, [email protected]

Streichen: Dipl.-Ing. Ina Greiffenberg, [email protected]

Dr. Marcel Haft, [email protected]

Drucken: Dr. Martina Härting, [email protected]

FORSCHUNGSVORHABEN ERWEITERN DAS PTS PRÜFANGEBOT

Langzeit-Kriechverhalten von Wellpappenverpackungen

In Zeiten steigender Rohstoffpreise

stehen Materialeinsparungen oft im

Zentrum des Interesses. Eine gezielte

Auslegung von Wellpappenverpackungen

auf die zu erwartende Belastung z.B. bei

einem monatelangen Überseetransport

mit wechselnden Klimata, ohne unnötig

große Überdimensionierungen und Sicher-

heitszugaben, ist daher ein großer wirt-

schaftlicher Vorteil.

Das IGF Vorhaben 18876 BG (2016-2017)

in Kooperation mit der Beratungsstelle für

seemäßige Verpackung (BFSV) Hamburg

zielte auf die Entwicklung einer Methode,

mit der durch spezielle Kurzzeitversuche

an Wellpappenproben und einem kontinu-

umsmechanisch begründeten Materialmo-

dell, mit dem das last- und klimaabhängi-

ge Deformationsverhalten des Werkstoffs

und daraus gefertigten Faltschachteln über

einen Zeitbereich von mehreren Monaten

bis hin zum Schachtelversagen berechnet

werden kann.

Die in Kurzzeitversuchen ermittelten Werk-

stoffparameter (Abb. 1) und die ermittel-

ten Erkenntnisse des Kriechverhaltens der

Materialproben wurden dabei genutzt, um

ein Simulationsmodell basierend auf der

Methode der finiten Elemente (Abb. 2) zu

erstellen. Zur Validierung wurde das Mo-

dell mit den gemessenen Kriechverläufen

an Wellpappenverpackungen verglichen.

Somit kann das statische Kriechverhalten

einer Wellpappenverpackung auf Grund-

lage einiger weniger Untersuchungen an

Werkstoffproben berechnet werden.

Durch dieses Projekt konnte die PTS Ihr

Prüfangebot in den Bereichen Langzeit-

ECT-Messung und Vorhersage des Kriech-

verhaltens von Wellpappen erweitern.

Somit können wir Papierindustrieunter-

nehmen bei der Gestaltung von Verpa-

ckungslösungen noch besser unterstützen.

Das Forschungsvorhaben der AiF-For-

schungsvereinigung PTS wurde über die

AiF im Rahmen des Programms zur Förde-

rung der Industriellen Gemeinschaftsfor-

schung (IGF) vom Bundesministerium für

Wirtschaft und Energie gefördert.

Wässrige Barrierebeschichtun-gen und fehlerfreie Verarbeitung

Barrierebeschichtungen sind ein wichtiges

Veredelungselement der Papierherstellung

und -verarbeitung. Gegen Gase wie Luft

oder Sauerstoff, Wasserdampf, Aromastoffe

oder Migration von Stoffen können durch

Techniken wie Extrusion, Laminieren oder

wässriger Beschichtung die Durchlässig-

keits-Eigenschaften der Papiere und Karto-

ne gezielt eingestellt werden. Jedoch sollte

idealerweise die Barriereschicht auch bei

und nach der späteren Verarbeitung wie Ril-

len und Falzen ihre nutzbringenden Eigen-

schaften vollständig behalten.

Die Entwicklung eines umfassenden

Konzepts für optimale Rillungen bei Ver-

packungskartons mit wasserbasierten

Barrierebeschichtungen hat sich das

IGF-Forschungsvorhaben Nr. 19313 BG

(2017-2019) zum Ziel gesetzt. Optimale Rill-

ergebnisse liegen dann vor, wenn bei ausrei-

chender Reduzierung des Faltmoments kei-

A

Abb. 1: A Versagensfall durch Kriechen von

Verpackungen, Zeitstandvorrichtungen für B

Druck- und C Biegeversuche , B/C: (Quelle: He-

gewald & Peschke)

Abb. 2: Verformung des isotropen FE-Modells

in x-y-Ebene beim standardisierten BCT-Ver-

such (LS-Dyna ®)


ne wesentliche Schwächung der Barriere an

der Rillnaht eintritt. Neben den Mindestan-

forderungen an Rohkartons und Beschich-

tungen sollen dafür optimale Rillwerkzeuge

und Rillparameter ermittelt werden. Für de-

ren zielgerichtetes Auffi nden werden Finite-

Element-Simulationsmodelle eingesetzt, die

die Kräfte und Dehnungsvorgänge während

des Rillvorgangs beschreiben.

Die Qualität einer Rillung ist an die Fähig-

keit des Werkstoffs beim Rillprozess zu

delaminieren geknüpft. Diese Eigenschaft

kann mithilfe eines an der PTS entwickelten

Out-of-Plane-Schubprüfstands (siehe Abb.

4) gemessen werden. Zur Auswertung der

Abb. 3: Komplexer Spannungszustand wäh-

rend des Rillens (A) und qualitätsgerecht

durchgeführte Rillung (B) (Quelle: PTS)

Abb. 4: Eigenentwicklung der PTS: Out-of-Pla-

ne Schubversuchsstand (A) und Auswertung

der aufgetretenen Verformung mittels optischer

Dehnfeldanalyse (B) (Quelle: PTS)

A

A

B

B

Verformungen zur Berechnung des Schub-

moduls wird das Messverfahren mit einer

Optischen Dehnfeldanalyse (ODA) gekop-

pelt.

Bei den betrachteten Durchlässigkeiten ste-

hen einfache, für Serienuntersuchungen

geeignete Bestimmungsmethoden wie z.B.

der Hexan-Vapour-Transmission Test und

ein breites Anwendungsspektrum im Vor-

dergrund.

Durch dieses Projekt wird die PTS Ihr Prüf-

und Simulationsangebot in den Bereichen

Optimierung der Verarbeitung von be-

schichteten Papieren weiter ausbauen.


schungsvereinigung PTS wird über die AiF

im Rahmen des Programms zur Förderung

der Industriellen Gemeinschaftsforschung

(IGF) vom Bundesministerium für Wirt-

schaft und Energie gefördert.

Vorkomprimierung von Well-pappe – „Messmethode Schä-digung Wellpappe“ ( 2018-2020)

Bei Wellpappen ist der Zusammenhang

bekannt, dass Materialkennwerte für Stei-

fi gkeiten und Festigkeiten nach einer Vor-

komprimierung des Materials in Dicken-

richtung sinken (Abbildung 5). Die in der

Praxis eintretenden Belastungen bei Her-

stellung und Verarbeitung (Direktbedru-

ckung, Stanz- und Klebeprozesse) sowie

infolge des Transport-, Umschlag- und La-

gerungsprozesses = „TUL-Prozesse“ (Ver-

sand, Bereitstellung, Klimaeinfl üsse etc.)

ziehen eine mehrfache Vorkomprimierung

des Materials nach sich. Eine Verringerung

der Werkstoffkennwerte ist demnach von

der Herstellung bis zum Recycling der

Wellpappe sehr wahrscheinlich und wird

bei der Prüfung „idealer“ Prüfl inge ohne

Vorschädigung i.d.R. nicht erfasst.

Im laufenden IGF Projekt 19791 (2018-

2020) „Verbesserung der Berechnungsmo-

delle und Verfügbarmachung von Kenn-

werten zur Bewertung der Schädigung von

Wellpappe (im Herstellungs- und TUL-Pro-

zess) anhand einer neuartigen Messmetho-

de mittels optischer Dehnfeldanalyse“ wer-

den daher Untersuchungen durchgeführt,

die das Verformungsverhalten der Wellen

und die damit einhergehenden Änderun-

gen in den Festigkeitseigenschaften näher

beschreiben. Zudem wird untersucht, in-

wieweit sich Muster bei der Verformung

von ein- und mehrwelligen Wellpappen

herausbilden und sich diese methodisch

beschreiben lassen. Die Optische Dehn-

feldanalyse ermöglicht es, den genauen

Verformungsweg der Wellen qualitativ und

quantitativ zu beschreiben (Abbildung 7).

Die Beschreibung der Deformation einfa-

cher und komplexer Wellenarten gibt die

Möglichkeit ein verbessertes Modell für

eine vorbelastete Wellpappe zu erstellen

und somit eine messtechnische Bewertung,

eine Risikoanalyse sowie die Defi nition

von Messunsicherheiten durchzuführen.

Es werden Handlungsoptionen entwickelt,

um das Handling der Wellpappe im heuti-

gen Herstellungs- und Nutzungsprozess zu

Abb. 5: Materialkenngrößen von Wellpappe in

Abhängigkeit der Dickenkomprimierung

(Quelle: Markström, H.: Prüfmethoden und

-geräte für Wellpappe. L&W. 1991)

Abb. 6: Beispiel eines Messaufbaus für optisch

begleitete FCT-Messungen. Kamerasystem,

Beleuchtung, FCT-Universalprüfmaschinenein-

bau (v.l.n.r.) (Quelle: PTS)

Abb. 7: Vergleich zwischen unbeanspruchter

Probe (oben) und deformierter nichtidealer

Wellenstruktur inkl. Verschiebungsvektoren

(unten) (Quelle: PTS)


verbessern, Schädigungen zu reduzieren

und dem Werkstoff neue Anwendungs-

möglichkeiten zu erschließen. Das Projekt

wird in Kooperation der PTS mit den For-

schungsstellen HTWK Leipzig und BAM

Berlin durchgeführt.

Durch dieses Projekt wird die PTS Ihr Well-

pappen-Prüfangebot erweitern. Somit kön-

nen wir Papierindustrieunternehmen bei

der Gestaltung von Verpackungslösungen

noch besser unterstützen.


schungsvereinigung PTS wird über die AiF

im Rahmen des Programms zur Förderung

der Industriellen Gemeinschaftsforschung

(IGF) vom Bundesministerium für Wirt-


Entwicklung einer Analysen-methode zur Bestimmung des Herstellungsjahres von Papier – Authentifizierung von Dokumenten und Kunstwerken

Die Zuwachsraten im Kunsthandel und

die hohen Geldsummen, die für einzelne

Kunstwerke gezahlt werden sind ein star-

kes Motiv für Fälschungen. Der Kunst-

markt beklagt daher ein enormes Anstei-

gen der Zahl von in Umlauf gebrachten

gefälschten Kunstwerken. Die finanziellen

Schäden können in einzelnen Fällen meh-

rere Millionen € betragen. Einen neuen

Trend stellen Fälschungen mittelpreisiger

Kunstwerke wie Mal- und Druckgrafiken

oder Papiercollagen dar. Die Nachfrage da-

nach ist hoch und die Provenienz solcher

Werke lässt sich wesentlich schwerer nach-

weisen. Auch Werke von lebenden Künst-

lern werden zunehmend gefälscht.

Papier ist ein wichtiger Träger von Doku-

menten und Kunstwerken. Deshalb kommt

bei der kriminalistischen Aufklärung von

Fällen der Dokumenten- und Kunstwerk-

fälschung und dem damit einhergehendem

Betrug der forensischen Untersuchung des

Papierträgers große Bedeutung zu.

Die Untersuchung von Urkunden und Do-

kumenten wird initial von Schriftgutach-

tern durchgeführt. Dabei werden schrift-

vergleichende sowie physikalische und

materialtechnische Methoden eingesetzt.

Die Relevanz und insbesondere die Ak-

zeptanz deren Aussagen vor Gericht hängt

von der tatsächlichen Beweiskraft der

gewonnen Analysenergebnisse und der

Zuverlässigkeit der angewandten Metho-

den ab. Mit modernen spektroskopischen

Messmethoden der PTS wie der IR-Spek-

troskopie und Raman-Mikroskopie lässt

sich die chemische Zusammensetzung

von Papier detailliert bis in den Spurenbe-

reich zerstörungsfrei analysieren. Anhand

dessen lassen sich Papiere bestimmten

Produktionszeiträumen zuordnen oder es

können Zeiträume ausgeschlossen wer-

den. Maschinengefertigte Papiere zeigen

zudem herstellungsbedingte Strukturen,

wie minimale Papierdickenunterschiede,

die bei der Faserablage auf dem Papier-

maschinensieb bzw. bei der sich anschlie-

ßenden Entwässerung der Papierbahn

entstehen. Über eine historische Einord-

nung derartiger Strukturen über Veröf-

fentlichungen bzw. Patentschriften zur

Erfindung bzw. zum Einsatz technischer

Neuerungen, insbesondere im Nassteil der

Papierherstellung, können Papiere eben-

falls bestimmten Produktionszeiträumen

zugeordnet werden.

Die Aufdeckung von Fälschungen moder-

ner Kunstwerke, d.h. ab etwa 1950, durch

materialanalytische Untersuchungen ist

dadurch erschwert, das wesentliche Än-

derungen bzw. Neuerungen bei den ver-

wendeten Materialien, u.a. beim Papier,

vor diesem Zeitraum liegen. Die genaue

Papieraltersbestimmung wäre hier ein we-

sentlich neues und starkes Beweismittel.

Ziel des Forschungsprojekts IK-MF

49MF170102 ist daher die Entwicklung

einer Analysenmethode zur Altersbestim-

mung von Papier zur genauen Bestimmung

dessen Herstellungsjahres. Die Analyse be-

ruht dabei auf der 14C-Isotopen-Datierungs-

methode. Der Kernwaffen-Effekt führte ab

1953 zu einem großen Anstieg der 14C-

Konzentration in der Erdatmosphäre. Seit

dem Verbot überirdischer Atomtests 1963

fällt der 14C-Gehalt langsam wieder ab.

Im laufenden Projekt wird eine Genau-

igkeit der Altersbestimmung via 14C von

mindestens +/- 2 Jahre für Papiere, die

nach 1965 hergestellt wurden, angestrebt.

Dieses soll erreicht werden, indem zur Al-

tersbestimmung die aus dem Papier extra-

hierte Stärke verwendet wird. Grundlage

ist dabei die Annahme, dass die aus ein-

jährigen Pflanzen gewonnene Stärke spä-

testens im Jahr nach der Pflanzenernte ins

Papier gelangte. Auch die Entwicklung ei-

nes Modells zur Berechnung des Papieral-

ters aus dem bestimmtem 14C-Alter von

Cellulose-Fasern aus Papierproben ist ein

Teilziel des Projektes. So werden Wissen-

schaftlern wie Juristen wertvolle Hinweise

zur Aufklärung von Verdachtsfällen der

Kunstwerk- und Dokumentenfälschung

mit an die Hand gegeben.

Mit finanziellen Mitteln des Bundesmi-

nisteriums für Wirtschaft und Energie

(BMWi) über den Projektträger EuroNorm

Gesellschaft für Qualitätssicherung und

Technologie mbH wird dieses Projekt ge-

fördert.

Weiterentwicklung von NIR- Imaging Messverfahren zur Makrosticky Bestimmung

Das neue NIR-Imaging-Messverfahren

ermöglicht die Bestimmung von Makro-

stickies ohne Abtrennungsschritt direkt in

Laborblättern von Stoffproben oder im Fer-

tigpapier. Die Makrostickies werden nach

Anzahl, Größe und Fläche bestimmt. Zu-

dem besteht die Möglichkeit, die detektier-

ten Makrostickies nach ihrer chemischen

Zusammensetzung zu klassifizieren.

• Messfläche: 40 x 40 cm oder 4 Labor-

blätter (Ø 20 cm)

• Messzeit, inkl. Auswertung: ca. 5 min

Vorteile gegenüber bisherigen Bestim-

mungsmethoden:

• Direkte Messung im trockenen Papier-

blatt ohne Probenpräparation möglich.

• Keine Faserstoffsortierung und Anfär-

bung erforderlich.

• Signifikante Zeit- und Personalersparnis

und damit Kostenreduktion. Der Auf-

wand besteht nur noch in der Proben-

nahme und ggf. der Laborblattbildung

bei Stoffsuspensionen.

• Ein neues NIR-Klassifikationsmodul er-

möglicht eine Differenzierung zwischen

klebenden und nicht klebenden Parti-

keln sowie die Identifizierung aller an-

deren Substanzklassen von polymeren

Störstoffpartikeln.

Abb. 8: NIR-Imaging-Messsystem der PTS mit

Auswertemonitor (Quelle: PTS)


NIR-Imaging Messsystem

Die Messung der Proben erfolgt mit ei-

nem von der PTS entwickelten NIR-

Imaging Messsystem. Die entwickelte

Prototyp-Messeinrichtung ist in der PTS

Heidenau installiert. Die Vermessung von

Proben aus Papierfabriken ist ab sofort

möglich.

Dazu kann das Fertigpapier oder Labor-

blätter der zu untersuchenden Stoffsus-

pensionen an die PTS gesendet werden.

Das System besteht aus einer NIR-Ka-

mera, der Beleuchtung und einem x-y-

Probentisch. Die NIR-Kamera scannt das

gesamte Papierblatt vollständig ab. Die

Steuerung der Messung und die Auswer-

tung erfolgt automatisch über ein Modul

des PTS Bildanalysemesssystems DO-

MASmultispec.

Auswertung

Die gemessenen NIR-Daten werden so-

fort nach der Messung im DOMASmul-

tispec visualisiert, quantifiziert und klas-

sifiziert.

Das Diagramm (Abb. 10) zeigt ein Er-

gebnis aus einer parallelen Makros-

ticky-Bestimmung mit der INGEDE

Methode 4 und dem NIR-Imaging-

Messverfahren. Bei der Bewertung der

für Prozessanalysen maßgeblichen re-

lativen Effizienz der Makrostickyredu-

zierung einzelner Teilprozesse wie Sor-

tierung, Flotation und Dispergierung

sowie in der Gesamt-Prozesseffizienz

ergab sich eine sehr gute Übereinstim-

mung beider Messmethoden.

Dipl.-Math. Jörg Hempel,

[email protected]. 10: Diagramm Makrosticky-Bestimmung

(Quelle: PTS)

Abb. 9: Im Papierblatt detektierte Stickies

(Quelle: PTS)

(Quelle: PTS)

„PAPIER UND KARTON IM LEBENSMITTELKONTAKT“ Nachbericht der PTS Fachtagung

Über 90 Teilnehmer wurden im

Februar 2018 zur Fachtagung

„Papier und Karton im Lebens-

mittelkontakt“ an der PTS begrüßt – ein

letztes Mal in den Räumlichkeiten am

Standort München. Die Themen waren

gewohnt vielseitig. Der erste Tag stand

unter der Überschrift „Lebensmittel-

rechtliche Konformität und Sicherheit“.

Am zweiten Tag lag der Themenschwer-

punkt bei „Inhaltsstoffen und Prüfme-

thoden“. Die Themen reichten von regu-

latorischen Entwicklungen auf nationaler

wie europäischer Ebene (z.B. der neuen

Verordnung zu Bisphenol A), rechtli-

chen Anforderungen in den USA (FDA),

über Barrierentests von Verpackungen,

Marktentwicklungen bei Faltschachteln

für den Lebensmittelbereich, der BLL

Toolbox zur Vermeidung von Einträgen

unerwünschter Mineralölkohlenwasser-

stoffe in Lebensmittel, Anmerkungen

zum Vollzug der Mineralöl-Verordnung

(4. Entwurf) aus Sicht der amtlichen Le-

bensmittelüberwachung, Migration Mo-

delling, Allergenen, neue Farbentwick-

lern in Thermopapieren bis zu Hygiene

und Mikrobiologie. Natürlich kam auch

das „Networking“ in den Pausen, bei ge-

meinsamen Mittagessen und dem gesel-

ligen Abend mit Gelegenheit zum Erfah-

rungsaustausch zwischen Teilnehmern

und Referenten nicht zu kurz.

Dr. Antje Harling,

[email protected]

Informationen und Anfragen

zu Veranstaltungen:

[email protected]


WORKSHOP-PREMIERE VERMITTELT GRUNDLAGEN Lebensmittelkontakt von Papier, Pappe & Karton

Berufung von Frau Dr. Harling in Bedarfsgegenstände- kommission des BfR

Um das komplexe Themenfeld der

Lebensmittelunbedenklichkeit

als Einsteiger zu überblicken,

bietet die PTS 2018 erstmalig Workshops

(KA 1878) zur „Einführung in die Kon-

formitätsarbeit und Qualitätssicherung

für Papier, Pappe und Karton für den Le-

bensmittelkontakt“ an. Die Teilnehmen-

den erhalten dabei eine Einführung in die

rechtlichen und analytischen Grundlagen

speziell für Papier, Pappe und Karton

für den Lebensmittelkontakt. Anhand

anschaulicher Beispiele aus der Praxis

werden die Anforderungen erarbeitet und

an konkreten Beispielen in kleiner Grup-

penarbeit die erforderliche Konformitäts-

arbeit vertieft. Der erste Workshop am

06.02.2018 war mit etwa 20 Teilnehmen-

den so gut besucht, dass bereits ein zwei-

ter Workshop für den 12.09.2018 geplant

ist (noch gibt es wenige Plätze!).

Für den Zeitraum 2018-2020 ist Frau Dr.

Harling zudem als Expertin in die Bedarfs-

gegenständekommission (BeKo) des Bun-

desinstituts für Risikobewertung (BfR)

berufen worden. Die PTS wird das The-

menfeld Papiere für den Lebensmittelkon-

takt und Konformitätsarbeit somit weiter

vertiefen.

Dr. Antje Harling,

[email protected]

Dipl.-Chem. Max Schneider,

[email protected]

Workshopanmeldung:

[email protected]

(Quelle: PTS)

MESSVERFAHREN-STANDARDISIERUNG ZUR MINERALÖLMIGRATIONPTS arbeitet an DIN SPEC 5010 mit

Am 12. März 2018 fand das

Abschluss-Meeting zu DIN

SPEC 5010 „Prüfung von Papier,

Karton und Pappe – Bestimmung des

Übergangs von Mineralölkohlenwasser-

stoffen aus Lebensmittel-Bedarfsgegen-

ständen, die mit Altpapierstoffanteilen

hergestellt werden“ in Berlin statt. Das

Projekt wurde vom Verband Deutscher

Papierfabriken e. V. (VDP) initiiert. Am

Workshop zu DIN SPEC 5010 haben sich

insgesamt 14 Projektpartner aus Indus-

trie, Forschung, Verbänden und Prüfin-

stituten beteiligt, darunter auch die Pa-

piertechnische Stiftung, vertreten durch

Dr. Antje Harling.

Mit der DIN SPEC 5010 wird ein standar-

disiertes Messverfahren zur Bewertung

der Migration von Mineralöl-Kohlen-

wasserstoffen („MOSH“ / „MOAH“) aus

Papier, Karton und Pappe zur Verfügung

gestellt. Sie erlaubt im konkreten Anwen-

dungsfall Aussagen zur Abschätzung des

Übergangs von Mineralölkohlenwasser-

stoffen aus faserbasierten Papieren, Kar-

tons und Pappen, die mit einer Barriere

oder einer anderen Technik wie z.B. Ad-

sorbentien ausgestattet sind.

Die DIN SPEC 5010 wird seit Ende April

2018 kostenfrei als PDF-Version über den

Beuth WebShop bereitgestellt.

Dr. Antje Harling,

[email protected]

URKUNDENTECHNIKFarbdruck-Prüfung nach DONot

alle Geräte im Schwarz-Weiß-Betrieb

getestet. Es häufen sich zunehmend

die Nachfragen von Geräteherstellern

sowie dem Nutzerkreis aus Notariaten,

Ämtern und Behörden nach Prüfzeug-

nissen gemäß § 29 DONot für Drucker

und Kopierer im Farbdruckbetrieb. Da-

her soll 2018 in Absprache mit der Bun-

desnotarkammer unter Leitung der Pa-

piertechnischen Stiftung entsprechende

Prüfmethoden für die Sicherung der Do-

kumentenechtheit von Farbdrucken und

-kopien entwickelt werden und in einem

zusätzlichen Prüfmodul zur bisherigen

Drucker- und Kopiererprüfung etabliert

werden.

Dipl.-Ing. Katrin Kühnöl,

[email protected]

Seit fast 20 Jahren prüft die Papier-

technische Stiftung Drucker und

Kopierer für die Anwendung zur

Herstellung von Urschriften, Ausferti-

gungen und beglaubigten Abschriften

notarieller Urkunden gemäß § 29 der

Dienstordnung für Notarinnen und No-

tare (DONot).

Nach bisherigem Stand werden hierbei


Ab Februar 2019 wird laut EU-

Verordnung 2016/161 von Phar-

maverpackungen eine eindeutige

Identifizierung jeder einzelnen Schachtel

zur Rückverfolgung der Prozesse und zur

Sicherheit gegen Produktfälschung bin-

dend. Die Identifizierung der Faltschach-

teln erfolgt über einen aufgebrachten 2D-

Barcode, einem DataMatrix-Code. Die PTS

hat hierfür gemeinsam mit Herstellern

von Faltschachteln für die Pharmazie und

Arzneimittelherstellern zwei anerkannte

Prüfmethoden entwickelt. DataMatrix-

Codes können laut der EU-Verordnung

mittels Thermo-Inkjet-Druck direkt auf

die Verpackung oder ein Etikett gedruckt

(PTS-Methode PTS-DF-103/2017) oder

mittels Laserablation auf vorher schwarz

bedrucktem Material gelasert werden

(PTS-Methode PTS-DF-105/2017). In ei-

nem ausführlichen Prüfbericht erhalten

die Kunden folgende Informationen:

• Ergebnis der Druckverifizierung mit-

tels Verifier nach ISO/IEC 15415

• Ermittlung der exakten Trocknungsge-

schwindigkeit in sec

• Vergrößerte Aufnahmen der Datamat-

rix-Codes

• Informationen zur möglichen Variati-

on der Druckauflösung

• Besonderheiten des Drucks

Diese Prüfmethode ermöglicht die Bewer-

tung von GS1-DataMatrix-Codes gemäß

ISO/IEC 15415. Es ist damit möglich, die

Bedruckbarkeit der Faltschachteln bzw.

Faltschachtelkartons mit einer schwar-

zen Thermo-Inkjet-Tinte zu zertifizieren.

Die Zertifikate werden in Abstimmung

mit der Forschungsgemeinschaft Falt-

schachtel für die Pharmaindustrie FFPI

(FFPI-SP-08/16 Bulletin „Spezifikation

Pharmakarton“) ausgestellt und die zu-

grunde liegenden Testverfahren weiter-

entwickelt. Mit dem Zertifikat über die

Prüfungen entsteht eine Rechtssicherheit

für die Pharmaverpackung nach der Ver-

ordnung 2016/161. In enger Zusammen-

arbeit mit verschiedenen OEMs (Videojet,

Domino, REA) können an der PTS unter-

schiedliche Tinten und Drucksysteme

zur Prüfung verwendet werden. Über die

Qualifizierung der Substrate für die Ver-

packungskennzeichnung wurde bereits

in den PTS-News 02/2017 detailliert be-

richtet.

Neben dem Bereich Pharmafaltschach-

teln wird die Verpackungscodierung in

Zukunft in den Bereichen Medizintech-

nik, Medizinverpackungen, Lebensmit-

tel sowie Agrarchemie und Kosmetik an

Bedeutung gewinnen. In ersten Kunden-

projekten wurden hier bereits Prüfungen

durchgeführt sowie in Forschungsprojek-

ten zukünftige Trends in der Codierung

wissenschaftlich bearbeitet.

Seit März 2018 konzentriert sich das ge-

samte Portfolio zur Verpackungscodie-

rung an der PTS in Heidenau.

Ihre Ansprechpartner zu den verschiede-

nen Themen der Codierung sind:

M. Sc. Sebastian Beyer

[email protected]

Dr. Marcel Haft

[email protected]

Stichworte: PTS-Methode, DataMatrix-

Codes, EU-Verordnung 2016/161, Be-

wertung Injekt-Codierbarkeit

VERPACKUNGSCODIERUNG Markttrends und Ausbau der PTS Prüfstrecke

Abb. 1: Bedruckte Falktschachtel

(Quelle: PTS)

Abb. 2: Druckkopf, Wischeinheit und bedrucktes Muster

(Quelle: PTS)

Das Team der Abteilung Verede-

lung & Verpackung befasst sich

intensiv mit der Beschichtung

von Papiersubstraten sowie deren Ober-

flächenfunktionalisierung. Die Entwick-

lung von Barrierebeschichtungen auf

Basis neuer, biobasierter Materialien und

der Fokus auf Alternativen zu Mikroplas-

tik stehen hierbei im Vordergrund.

Die Oberflächenfunktionalisierung be-

inhaltet die Entwicklung neuartiger

Streichrezepturen, unter anderem für

verschiedene Druckanwendungen. Ak-

tuell wird an Empfangsschichten gear-

beitet, welche den Druck sinterfreier

Nanotinten als RFID-Antennen auf Ver-

packungen erlauben (siehe auch PTS-

News 02/2017 „3D-UHF-Antennen auf

Papier- und Kartonsubstraten für Logis-

tikanwendungen“). Auch wird an der

Optimierung von Inkjet-Papierstrichen

gearbeitet, um Pigmentfixiersysteme zur

Steuerung des Pigmentmigrationsver-

haltens im Highspeed-Inkjet-Druck zu

realisieren. Ein weiteres Thema ist die

Erzeugung des Lotuseffektes an der Pa-

pieroberfläche durch Superhydrophobie-

rung mit biobasierten Wachsen. Eine der

zukünftigen Aufgaben wird es sein, sich

mit der Substitution von Mikroplastik im

Papierstrich auseinander zu setzen. Dies

umfasst den Ersatz von synthetischen

Bindemitteln sowie Nassfestmitteln.

Die neu ausgestatteten Laboratorien be-

inhalten neben einer Dispergierstrecke

mit verschiedenen Aggregaten, Analyse-

STREICHEXPERTISE Möglichkeiten zur Oberflächenveredelung im Technikum der PTS


möglichkeiten für Streichfarben und Be-

schichtungsmassen – hierzu zählen u.a.

rheologische Eigenschaften sowie das

Abrasionsverhalten von Pigmentdisper-

sionen. Die Applikation kann vom La-

bormaßstab mittels Filmziehgerät sowie

den klassischen Rakelauftragsgeräten bis

hin zum halbtechnischen Auftrag mit-

tels der Coating Unit CU8 der Fa. Sumet

erfolgen.

Das neu eingerichtete Streich-Technikum

eröffnet die Möglichkeit, im Technikums-

maßstab Rollenware zu streichen. Hier

kommt die Jagenberg-Streichmaschine

zum Einsatz, welche mit einer Arbeits-

breite von 300 mm und Geschwindig-

keiten bis 15 m/min reproduzierbar die

Erprobung neuer Streichfarbenformulie-

rungen ermöglicht.

Darüber hinaus erfolgte die Installati-

on eines Curtain Coaters im Bogenbe-

trieb (siehe Abbildung), welcher sich

durch seine vielfältigen Vorteile, wie

berührungsloses Streichen, Erreichen

idealer Strichkonturen, Low-weight und

Multilayer-Striche, von den klassischen

Streichaggregaten unterscheidet.

Jedoch steht nicht allein die Beschichtung

im Fokus, sondern ergänzend dazu die

dazugehörige Oberflächencharakterisie-

rung sowie (weitere) -funktionalisierun-

gen. Die in der PTS entwickelte Methode

zur Highspeed Fluid Characterization

(HFC) erlaubt es, dass Wegschlagverhal-

ten von Tinten im Millisekundenbereich

zu erfassen und darüber hinaus in Kom-

bination mit erfolgten Kontaktwinkel-

und Oberflächenenergiebestimmungen

detailliert Rückschlüsse verschiedene

Druckanwendungen zu ziehen. Topogra-

phische Kenngrößen sowie optische und

analytische Papierbewertungen ergänzen

das Portfolio.

Die Bestimmung der Porosität erlaubt zu-

dem Aussagen zum Aufnahmevermögen

von Druckflüssigkeiten zu treffen oder

Rezepturen zu optimieren. Zudem kön-

nen Strichinhomogenitäten drucktech-

nisch detektiert sowie grundsätzlich die

Bedruckbarkeit geprüft werden. REM-

Aufnahmen erlauben darüber hinaus

Querschnitts- und Oberflächenanalysen

hinsichtlich Strichanalyse, Füllstoffver-

teilung, Fehleranalytik sowie Porenana-

lyse. Eine geplante Weiterentwicklung

beschäftigt sich mit der Strichdickenver-

teilung, welche es in dieser Art bislang

noch nicht gibt.

Frau Dipl.-Ing. Ina Greiffenberg unterhält

die Leitung des Streich-Technikums. Dr.

Andreas Geißler und Dr. Yvonne Jüttke

ergänzen das Team im Bereich Oberflä-

chenfunktionalisierung und Beschichtung

mit ihrer Expertise auf diesem Gebiet.

Dipl.-Ing. Ina Greiffenberg,

[email protected]

Dr. Marcel Haft,

[email protected]

Stichworte: PTS Streich-Technikum,

Oberflächenveredelung, Oberflächen-

funktionalisierung

Curtain Coating Aggregat im laufenden Betrieb (Quelle: PTS)

NACHHALTIGES DESIGN VON PAPIERBASIERTEN VERPACKUNGEN Forschungsprojekt „Prognose Rezyklierbarkeit“

gestellungen hinsichtlich deren Recy-

clingfähigkeit. Durch die zunehmende

Vielfalt und Komplexität der Verarbei-

tungsverfahren und Zusatzstoffe werden

z.B. durch Druckverfahren, Klebstoffe

und Materialkombinationen zur Verede-

lung vermehrt Störstoffe in das Recyc-

lingsystem eingetragen.

Zur Prüfung und Bewertung der Rezy-

klierbarkeit von papierbasierten Pack-

mitteln steht die PTS Methode PTS-RH

021/97 zur Verfügung. Darüber hinaus

Nicht nur die Rezyklierbarkeit

eines Produktes, sondern auch

die der Verpackung wird zu-

nehmend zu einem Markenzeichen.

Das neue Verpackungsgesetz, das am

1. Januar 2019 in Kraft tritt, soll Anrei-

ze zur recyclingfreundlichen Gestaltung

von Verpackungen mittels differenzier-

ter Beteiligungsentgelte schaffen (§21

VerpackG). Daneben ergeben sich auch

für Verpackungen aus Papier, Pappe und

Karton aktuell und in Zukunft neue Fra-


wurde im Rahmen des europäischen

Forschungsvorhabens EcoPaperLoop

eine weitere Methode zur Prüfung der

Rezyklierbarkeit entwickelt. Auch für

die Testierung der Recyclingfähigkeit

von Verpackungen durch das Institut

cyclos-HTP werden papierbasierte Ver-

packungen und Verbunde durch die

PTS geprüft und hinsichtlich Rezyklier-

barkeit in der Papierindustrie bewertet.

Allen Verfahren führen auf vier wesent-

liche Merkmale der Rezyklierbarkeit zu-

rück:

• Anteil papierfremder Bestandteile

und deren Abtrennbarkeit,

• die Zerfaserbarkeit,

• der Anteil klebender Verunreinigun-

gen und

• das optische Erscheinungsbild.

Bis auf einfache Faustregeln sind keine

Verfahren bekannt, mit denen bereits in

einer frühen Phase der Verpackungsent-

wicklung Aussagen zur Rezyklierbarkeit

ohne Experiment getroffen werden kön-

nen. Die Optimierung einer Verpackung

mit Blick auf deren Rezyklierbarkeit ist

somit im Moment ein langandauernder

Prozess. Da außerdem nicht sämtliche

in Umlauf gebrachten Verpackungen

aufwendig im Labor geprüft werden

können, ist auch für die Umsetzung des

§21 VerpackG die Entwicklung von al-

ternativen Methoden zur Bewertung der

Rezyklierbarkeit dringend notwendig.

Am 1. Februar 2018 hat die PTS das For-

schungsprojekt „Prognose Rezyklierbar-

keit“ gestartet. Es sollen Werkzeuge ent-

wickelt werden, mit deren Hilfe bereits

in der Designphase eines papierbasier-

ten Packmittels dessen Rezyklierbarkeit

quantifiziert und falls möglich auch op-

timiert werden kann. Als Kriterien der

Rezyklierbarkeit dienen die von den

standardisierten Methoden verwen-

deten Merkmale, d.h. Zerfaserbarkeit,

optische Homogenität sowie Anteile

papierfremder Bestandteile und kleben-

der Verunreinigungen. Aufgrund ihrer

Bedeutung für Lebensmittelverpackun-

gen soll außerdem der Anteil kritischer

Inhaltsstoffe (z. B. Mineralölbestandtei-

le) als weiteres Kriterium berücksichtigt

werden. Die Werkzeuge sollen geeignet

sein, neben Verpackungen auch ande-

re Papierprodukte zu bewerten, die im

Zuge des Recyclings als Rohstoffe für

papierbasierte Verpackungen verwendet

werden. Im Ergebnis wird auch der be-

reits verfügbare Gebrauchswertrechne-

rin seiner Funktonalität erweitert, indem

zusätzlich die Rezyklierbarkeit komple-

xer Altpapiermischungen prognostiziert

werden kann.

Kern des Forschungsprojektes bilden

Rezyklierversuche an Packmitteln, die

entsprechend eines umfassenden Ver-

suchsplanes ausgewählt bzw. hergestellt

werden. Zu den berücksichtigten Vari-

anten gehören:

• Typ des Trägermaterials

• Schichtdicke und Materialauswahl

für Barriere- und andere Funktions-

schichten

• Technologien der Papierveredelung

(Imprägnieren, Beschichten, Kaschie-

ren)

• Druckverfahren und Druckdichte.

Alle Packmittel werden einheitlich zerfa-

sert und mit den an der PTS verfügbaren

Verfahren geprüft. Die Ergebnisse bilden

zusammen mit Resultaten aus weiteren

PTS-Projekten sowie mit Literaturdaten

die Grundlage für ein zu entwickelndes

Expertensystem. Je nach Aufbau, Materi-

alauswahl und verwendeter Technologie

bei der Herstellung des Packmittels wird

durch das Tool die Rezyklierbarkeit detail-

liert, d.h. aufgeschlüsselt nach verschiede-

nen Qualitätsparametern, bewertet.

Hauptnutzer der Projektergebnisse sind

die Entwickler und Inverkehrbringer

von papierbasierten Packmitteln. Diese

sollen in die Lage versetzt werden, be-

reits in der Designphase die Rezyklier-

barkeit zu bewerten und gegebenenfalls

gezielt zu optimieren. Darüber hinaus

erhalten Betreiber von Sortieranlagen

und Papierfabriken auf Basis der Tools

Anhaltspunkte darüber, welchen Ein-

fluss bestimmte Verpackungsprodukte

im Altpapier auf das Rezyklierverhal-

ten und damit auf den Gebrauchswert

für die Papierherstellung haben. Somit

können gegebenenfalls Sortier- und Auf-

bereitungsstrategien besser angepasst

werden. Besonderes Augenmerk soll da-

bei auf den Prozess der Zerfaserung von

Papierprodukten gelegt werden, über

den bisher nur wenig materialbezogenes

Modellwissen existiert.

Das Forschungsvorhaben „Prognose

Rezyklierbarkeit“ (IK-MF170066) wird

durch das Bundesministerium für Wirt-



[email protected]

Stichworte: Verpackungsgesetz 2019,

§21 VerpackG, Rezyklierbarkeit, Verpa-

ckung, Veredelung, Altpapierqualität

Rezyklierbarkeitsbewertung von papierbasierten Verpackungen (Quelle: PTS)


PTS FACHTAGUNG „ALTPAPIER IM FOKUS“Bericht und Ausblick

Am 24. und 25. April 2018 fand

in Dresden wieder die traditio-

nelle Fachtagung zum Einsatz

von Altpapier für die Papiererzeugung

statt. Insgesamt 62 Teilnehmer erlebten

20 Vortragspräsentationen mit aktuellen

Informationen zu Qualität und Verfüg-

barkeit von Altpapier sowie über neue

Trends und Verfahren im Bereich Alt-

papierqualitätsmanagement und -stoff-

aufbereitung. Sehr erfreulich war dabei

die aktive Beteiligung der Teilnehmer

aus den Industriefirmen an der Diskus-

sion der Vorträge, so dass sich ein sehr

abwechslungsreiches Veranstaltungsfor-

mat ergab.

Mit dem Titel „Der Mythos begrenzter

Faserlebenszyklen“ berichtete Dr. Hans

Putz, PMV Darmstadt, über aktuelle

Untersuchungen zur häufig diskutierten

Frage: Wie oft Papierfasern rezykliert

werden können?“. Die Erkenntnis, dass

25 und mehr Recyclingzyklen möglich

sind dürfte auch ausgewiesene Altpa-

pierexperten überrascht haben.

Die verschiedenen Beiträge im Themen-

block‚ Altpapierqualitätsmanagement 4.0‘

machten deutlich, dass die Sortierung

und Bewertung von Altpapier zuneh-

mend automatisiert und digitalisiert

wird. Herr Merz berichtete über das

Veritasprojekt bei Essity in Mainz-Kost-

heim, dessen Kernanlage die automa-

tische Ballenmessanlage Balemat dar-

stellt. Auch Jose Luis Davilla von Valmet

stellte Lösungen zur automatisierten

Wareneingangskontrolle von Altpapier

vor. Laut Angaben von Valmet wird die

Firma Smurfit Kappa 2018 an drei euro-

päischen Standorten Ballentester instal-

lieren.

Den zweiten Tag eröffnete Dr. Ina Be-

cker, Der Grüne Punkt, mit einem Vor-

trag zum neuen Verpackungsgesetz und

die darin verankerten Pflichten öko-

logisch vorteilhafte Verpackungen zu

fördern. Es folgten weitere Vorträge zu

Möglichkeiten der Effizienzsteigerung in

der Altpapierstoffaufbereitung. Mit ei-

nem Themenblock zum Additiveinsatz

schloss das Programm der Fachtagung.

Ein ausführlicher Tagungsbericht wurde

Papier-fabriken

Altpapier-handel

Additiv-hersteller

Maschinen-bau

FuE-Institute

Verbände,Mess-

technik

Übersicht Teilnehmerverteilung (Quelle: PTS)

Symposiumszenario (Quelle: PTS)


MESSTECHNIK ZUR ALTPAPIER-EINGANGSKONTROLLEBewertung aktueller Marktlösungen

in der Mai-Ausgabe Wochenblatt für Pa-

pierfabrikation veröffentlicht. Aufgrund

der sehr positiven Resonanz der Teilneh-

mer findet die Fachtagung „Altpapier im

Fokus“ auch nächstes Jahr am 14.05. &

15.05.2019 wieder in Dresden statt.


[email protected]

Dipl.-Ing. Lutz Hamann,

[email protected]

(Quelle: PTS)

Das Projekt im Auftrag von VDP

und INGEDE hatte das Ziel, ei-

nen Überblick zu aktueller Mess-

technik für die Prüfung und Bewertung

von Altpapier in Ballenform während

der Eingangskontrolle zu schaffen. Es

wurden dabei die folgenden in der Indus-

trie im Einsatz befindlichen Messgeräte

hinsichtlich Messgrößen, Messbereich,

Messgenauigkeit und Reproduzierbarkeit

sowie Wiederholbarkeit der Messungen

untersucht und bewertet:

• emco AP 500 von emco GmbH

(Deutschland)

• HPNA Microwave Moisture Analyzer

von Dunakontroll Kft (Ungarn)

• PaperBaleSensor PBS II von PTS in

Zusammenarbeit mit Sentronic GmbH

(Deutschland)

In zwei jeweils mehrtägigen Messkam-

pagnen im Sommer 2017 und Winter

2018 wurden bei Hamburger Austria

Containerboard in Pitten in Österreich

durch Mitarbeiter der PTS sowie vor Ort

bereitgestellten Kräften Untersuchungen

durchgeführt. Diese bezogen sich im

Kern auf die Messung der Ballen- wie

auch Ballenladungsfeuchten typischer

Lieferungen, wie sie im Werk eingehen.

Als Referenzmethode der Feuchtebe-

stimmung wurde die Ofentrocknung bei

105°C von Bohrkernproben verwendet,

die in den Laboren der PTS und Ham-

burger durchgeführt wurde. Weitere Re-

ferenzmethoden, wie z.B. die Ballenöff-

nung und Probennahme nach Methode

inkl. Ofentrocknung gingen in die Unter-

suchungen mit ein.

Die Untersuchungen teilten sich in soge-

nannte Standard- und Betriebsversuche

auf. Bei den Standardversuchen wur-

den alle Abläufe nach den Vorgaben von

Hamburger sowie der jeweiligen Mess-

gerätehersteller standardmäßig durchge-

führt. Im Rahmen der Betriebsversuche

wurden Teil- und Gesamtlieferungen

systematisch zusammengestellt und um-

fassend mit allen Messgeräten untersucht

sowie zusätzlich Abweichungen vom

Normaleinsatz in ihren Auswirkungen

getestet.

Zusammen mit den Herstellerangaben,

bisherigen Untersuchungen bei Ham-

burger Austria Containerboard und PTS

sowie den in den Messkampagnen erho-

benen Daten konnten die drei Messgerä-

te nun umfassend bewertet werden. Dies

erfolgte hinsichtlich folgender messtech-

nischer Parameter und Aspekte:

• Messgrößen

• Messbereich (lt. Hersteller)

• Messgenauigkeit (lt. Hersteller)

• Messprinzip, Messtiefe und geschätz-

tes Messvolumen

• Messgenauigkeit bzgl. Referenzmethode

• Messgenauigkeit bzgl. Wiederholbar-

keit und Reproduzierbarkeit

• Vorwahlmöglichkeiten

• Einflussfaktoren

• Aufwand bei Einbindung in Eingangs-

kontrolle

• Entwicklungsbedarf

Die Ergebnisse dazu sind in der neben-

stehenden Übersichtstabelle zusammen-

gefasst.

Dr. Patrick Plew,

[email protected]


[email protected]

Dipl.-Ing. Mike Schiefer,

[email protected]

Terminhinweis: Fachtagung PTS-Lehrgang

„Altpapier im Fokus“ 14. bis 15.05.2019 in Dresden

www.ptspaper.de/veranstaltungen


Messgrößen*

Feuchte [%] Feuchte [%] Feuchte [%]

- - Kunststoff [%]

- - Asche [%]

- - Holzstoff [%]

Messbereich* 4 – 50 % Feuchte (5) / 8 – 35 % Feuchte 5 – 60 % Feuchte

Messgenauigkeit*

(lt. Hersteller)

+/- 2,0 % absolut bei Feuchte 4 – 50 %

+/- 1,5 % relativbei Feuchte 8 – 35 %

+/- 0,5 % absolutbei Feuchte < 10 %

(entspricht: +/- 0,1 – 0,5 % absolut) +/- 1,0 % absolutbei Feuchte 10 – 20 %

+/- 2,0 % absolutbei Feuchte > 20 %

Messprinzip Elektromagnetisches Wechselfeld Mikrowellen-Transmissionsmessung Nah-Infrarot-Spektroskopie

Messtiefe ca. 0,3 m (effektiv) > 2,0 m ca. 0,4 m (Bohrung)

Geschätztes

Messvolumenmax. 24 dm³ ca. 1.000 – 40.000 dm³ ca. 25 – 50 dm³

Messgenauigkeit bzgl.

ReferenzmethodeR² = 44 % R² ≤ 30 % R² = 94 %

Messgenauigkeit bzgl.

Wiederhol- und Repro-

duzierbarkeit

WiederholbarkeitDie Abweichungen bei wiederholenden Messungen sind bei allen Messverfahren im Mittel gering.

ReproduzierbarkeitDie Abweichungen bei wiederholenden Messungen durch bspw. andere Bediener sind bei allen Messverfahren im

Mittel gering bis moderat.

Vorwahlmöglichkeiten

Pressdichte(Schalterstellung 1-6)

Altpapiersorte (mit bekannter Pressdichte) Keine notwendig

- Beladungsbreite -

Einflussfaktoren

Pressdichte des Ballen Durchfahrtsgeschwindigkeit Gleichmäßigkeit der Messbewegung

Anpressdruck Beladungsbreite Messzeit nach Bohrung

Metallverdrahtungen Metallaufbauten -

- Pressdichte des Ballen -

- Gleichmäßig- und Vollständigkeit der Beladung -

Aufwand bei Einbindung

in manuelle Eingangs-

kontrolle

Schnelle, zerstörungsfreie Messung Schnelle, zerstörungsfreie Messung Zerstörend; Tendenz zum Bohrautomaten

Leicht, robust und mobil: Anlegen – Ablesen Direkt im Wareneingang integriert Manuelle als auch automatisierte

Varianten möglich

ca. 1 Minute/LKW ca. 1 Minute/LKW ca. 7 Minuten/LKW

AP 500 HPNA PBS II

Von links nach rechts die Bilderzurodnung:

Quelle 1) AP 500: http://www.emco-leipzig.com/viomatrix/imgs/ap500_300_648.jpg

Quelle 2) HPNA: http://dunakontroll.hu/wp-content/uploads/2015/09/454x454_hpna.jpg

Quelle 3) PBS II: Papiertechnische Stiftung PTS


ENERGIEWENDE MIT PAPIER AM BEISPIEL VON „ELEKTRO- PAPIER“ UND „PAPIERBASIERTEN TITANELEKTRODEN“

Eine nachhaltige und ökonomische

Energieversorgung hat neben ei-

ner Erhöhung der Energieeffizienz

auch in anderen Sektoren, wie z.B. der

Mobilität, der Energiespeicherung oder

einem effizienten Ressourcen-Manage-

ment eine entscheidende Bedeutung.

Die Gewinnung von Energie auf Basis

erneuerbarer Quellen spielt eine zentra-

le Rolle. Für die Umsetzung werden neu

entwickelte Materialien sowie alternative

technologische Konzepte benötigt.

Papierabgeleitete Materialien können in

diesem Zusammenhang wichtige Funkti-

onen von einzelnen Bauteilen in Batte-

rien oder Brennstoffzellen übernehmen.

Papier als flächiger Werkstoff bietet dabei

viele Vorteile, die sich zum einen aus der

Möglichkeit der bogen- oder rollenweisen

Verarbeitung und damit einen kosten-

günstigen Fertigungsprozess ermöglichen

und zum anderen sich durch geringere

Herstellkosten im Vergleich zu vielen

anderen Materialien auszeichnen. Um

die verfahrenstechnischen Vorteile der

Papiererzeugung zu nutzen, müssen Ei-

genschaften, wie Porosität, Leitfähigkeit,

Permeabilität, elektrischer Widerstand in

Teils widrigen Umgebungsbedingungen

erzeugt werden. Dies kann über funkti-

onale Füllstoffe und spezielle Faserstoffe

erzielt werden.

Die PTS forscht seit vielen Jahren an

der Herstellung und Nutzung hochge-

füllter Spezialpapiere (zw. 60 Ma% bis

90 Ma% Füllstoff). Jedes hochgefüllte

Papier besteht aus Fasern sowie dem

Füllstoff (Abb. 1). Die Festigkeit und Fle-

xibilität des Werkstoffs beruht auf dem

Fasernetzwerk, während die eingesetzten

Füllstoffe die funktionalen Eigenschaften

des resultierenden Werkstoffs bedingen.

Als funktionale Füllstoffe hat die PTS

bereits verschiedene metallische Pulver

und Fasern, keramische Pulver, Pulver

zur Erhöhung der thermischen Stabili-

tät, adsorptive sowie weitere funktiona-

le Füllstoffe erfolgreich eingesetzt. Falls

notwendig können solch hochgefüllte

Papiere auch gesintert werden, wodurch

ein hochporöser Werkstoff entsteht.

Die Kombination des etablierten und

ausgereiften Papierherstellungsprozesses

mit der Einbindung von Füllstoffen eröff-

net völlig neue Möglichkeiten, die ande-

ren Materialien weit überlegen sind. Die

Verfahrenstechnik der Papierherstellung

Abb. 1: Hochgefülltes Papier (Quelle: PTS)

FORTSETZUNG DER ERFOLGREICHEN ZUSAMMENARBEIT MIT DEM CHINA NATIONAL PULP AND PAPER RESEARCH INSTITUTE (CNPPRI)

Altpapier-Qualitäten in chinesischen

Papierfabriken zu ermöglichen.

Nun gilt es diese Geräte gemeinsam mit

dem chinesischen Partner weiterzuent-

wickeln und passende automatisierte

Lösungen für den chinesischen Markt ins

Auge zu fassen.

Dipl.-Math. Jörg Hempel, Vertrieb

Mail: [email protected]

PaperBaleSensoren:

www.ptspaper.de/produkte/

manuelle-altpapierkontrolle/

Nach ersten Kontakten, gegen-

seitigen Besuchen und dem

Abschluss eines Kooperati-

onsvertrages (im Januar 2017) wurden

nun auch Verträge über die Lieferung

von zwei Paper-BaleSensoren (PBS)

der PTS zum CNPPRI abgeschlossen.

Die Verträge mit einem Gesamtvolu-

men über ca. 140.000 € sind ein wei-

terer Meilenstein in der Zusammenar-

beit. Nach der Lieferung wird die PTS

den chinesischen Partner vor Ort un-

terstützen und damit den Einsatz und

die Verbreitung der PBS in China be-

fördern.

Seit 2018 hat China sehr strenge Im-

portvorgaben für die Qualität von Alt-

papier, dadurch rückt die Überprüfung

der Altpapierqualitäten in den Fokus

der chinesischen Unternehmen. Wir

glauben, dass wir mit dem PBS eine

Schlüsseltechnologie besitzen, um per-

spektivisch auch die Bestimmung der

(Quelle: PTS)


Abb. 2: Faltstruktur (Quelle: PTS)

Abb. 3: Welle (Quelle: PTS)

» Titel: “Entwicklung papierbasierter Elektroden für die mikrobielle elektrochemische Abwasserreini- gung“ (Akronym ElektroPapier)

» FKZ: BMBF 03XP0041A

» Laufzeit: 01.05.2016 – 30.04.2019

» Titel: „Entwicklung poröser papiertechnisch hergestellter Titan-Stromverteiler für die PEM-Elektrolyse“

» FKZ: IGF 19526 BG

» Laufzeit: 01.05.2017 – 31.10.2019

Kurzbeschreibung:In dem vom BMBF geförderten For-schungsprojekt arbeitet die PTS mit einem Konsortium aus Unternehmen und wissenschaftlichen Einrichtungen an der Optimierung und großtechni-schen Anwendung eines bioelektro-chemischen Systems zur Abwasserrei-nigung. Ein wichtiges Element dabei sind papierabgeleitete Elektroden zur Steigerung der Leistungsfähigkeit mik-robieller elektrochemischer Technolo-gien für den Einsatz zur kommunalen und industriellen Abwasserreinigung. Durch die gezielte Auswahl eines ge-eigneten Graphits sowie die Einbin-dung des Pulvers in das Fasernetzwerk unter Beibehaltung der mechanischen Eigenschaften des Werkstoffs ist es möglich die elektrische Leitfähigkeit zu erhöhen. Dadurch besitzt der pa-pierabgeleitete Werkstoff eine iden-tische Leistungsfähigkeit bei einer gleichzeitig kostengünstigeren Her-stellung gegenüber konventionell ein-gesetzten Materialien.

Kurzbeschreibung:Im jüngsten Projekt wird in gemeinsa-mer Zusammenarbeit mit dem Fraun-hofer Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung (IFAM) und dem Zentrum für Brenn-stoffzellen Technik (ZBT) in Duisburg an der Entwicklung eines funktions-optimierten und kostengünstigen Titanstromverteilers basierend auf einem papierabgeleiteten Sinterme-tallwerkstoff für die PEM-Elektrolyse gearbeitet. Die Aufgaben des Strom-verteilers sind hierbei die gleichmä-ßige Verteilung des Wassers, eine gute Gasabfuhr zur Membran und eine hohe elektrische Leitfähigkeit, Porosität und Korrosionsbeständig-keit in sauren Medien.

eröffnet zusätzlich den Weg, kostengüns-

tig flächige Halbzeuge herzustellen, aus

denen durch eine papiertypische Verar-

beitung (z. B. Falten) 3D-Makrostrukturen

(siehe Abb. 2) gefertigt werden können.

Für eine gezielte Entwicklung arbeitet

die PTS in Kooperation mit Forschungs-

einrichtungen und Unternehmen der

jeweiligen Zielbranchen zusammen. So

entstanden gemeinsam neue Ideen, wie

Papiermaterialien in Brennstoffzellen oder

Batterien. Ziel ist es nun Projekt-Cluster

mit Industriepartnern zu etablieren.

Aktuelle Forschungsprojekte zum Thema

nachhaltige Energieversorgung mit hoch-

gefüllten Papieren sowie papierabgeleite-

ten Materialien sind:

Dr. Stefan Knohl,

[email protected]

Dr.-Ing. Tiemo Arndt,

[email protected]


Die Papierindustrie befindet

sich in einem globalen Wand-

lungsprozess. Die Situation

ist seit mehreren Jahren geprägt durch

gesättigte Märkte mit erheblichen Über-

kapazitäten in Teilen der Welt, geogra-

phischer Verschiebung der Kapazitäten,

Rohstoffverknappung und extrem ho-

hen Kostendruck aufgrund steigender

Energie- und Rohstoffpreise.

Zudem verändern sich die Märkte

grundlegend durch verändertes Nut-

zerverhalten (Print-Medien vs. Elektro-

nische Medien), steigenden Bedarf an

Verpackungen (globale Warenströme)

und gestiegene Anforderungen an Pro-

duktsicherheit (Lebensmittelkontakt).

Bereits heute sind die Unternehmen mit

Anforderungen aus serviceorientierten,

globalen Märkten konfrontiert. Gefor-

dert wird zunehmend die individuelle

Herstellung spezialisierter Produkte mit

kleinen Losgrößen bis hin zu Einzelstü-

cken.

Zentrale Themen der Zukunft sind der

effiziente Umgang mit Primär- und

Sekundär-Faserstoffen als Rohstoff und

die weitere Minimierung des Energie-

einsatzes als größter Kostenfaktor. In

Deutschland liegt die Recyclingquote

von Papier bei 75%, was die Relevanz

der Thematik „Ressourceneffiziente

Kreislaufwirtschaft“ unterstreicht.

Mit dem Konzept einer ressourceneffizi-

enten Kreislaufwirtschaft wird das Ziel

verfolgt, den Wert von Produkten, Kom-

ponenten und Rohstoffen innerhalb

der Wirtschaft so lange wie möglich zu

erhalten und möglichst wenig Abfall

zu erzeugen. Dazu müssen Kreisläu-

fe, branchenübergreifende Wertschöp-

fungsnetze oder Kaskadensysteme eta-

bliert werden. Digitale Technologien

ermöglichen neue Ansätze und Werk-

zeuge für die Umsetzung einer res-

sourceneffizienten Kreislaufwirtschaft.

So kann die Digitalisierung der Wert-

schöpfungsnetze ein umfassendes Res-

sourcenmanagement entscheidend un-

terstützen.

Die Verknüpfung der Haupttreiber der

ressourceneffizienten Kreislaufwirt-

schaft, wie Verlängerung des Lebenszy-

klus, Intensivierung der Nutzung und

Kreislaufführung, mit den Vorteilen

intelligenter Anlagen und Produkte er-

schließt immense Wertschöpfungspo-

tenziale.

Die Papierindustrie hat als eine Prozess-

industrie mit ihrem hohen Automatisie-

rungsgrad in der Papierherstellung eine

sehr günstige Startposition für künftige

digitale Entwicklungen.

Sie hat auch eine gute Ausgangsposition

in Bezug auf gesammelte bzw. sammel-

bare Daten.

Einerseits sind das gute Voraussetzun-

gen, andererseits ist die Systematisie-

rung und übergreifende Nutzung der

Daten unzureichend ausgeprägt. Ein

vielversprechender Ansatz zur Lösung

ist der des „Digitalen Zwillings“.

Digitaler Zwilling: Ansatz zur ressourceneffizien-ten Kreislaufwirtschaft in der Papierindustrie

Digitale Zwillinge werden heute größ-

tenteils als Abbilder von Maschinen

und Komponenten oder Produkten der

Stückgutindustrie (Automobil, Roboter,

Anlagenbau) verstanden. Das Poten-

zial ist damit noch längst nicht aus-

geschöpft. Jedes Produkt – in diesem

Sinne auch Altpapier – produziert einen

digitalen Schatten durch Materialzu-

standsdaten, Prozessdaten etc., das mit

dem digitalen Abbild einer Maschine

kommunizieren kann. Einsatzgebiete

für den digitalen Zwilling werden u.a.

für Produktentwicklung, Produktions-

planung, Logistikplanung und Quali-

tätssicherung gesehen.

In der Papierindustrie liegen die

Schwerpunkte bisheriger und laufen-

der Forschungen und Entwicklungen

im Rahmen von Industrie 4.0 auf der

Abbildung von Anlagen und Produkti-

onseinrichtungen. Die Aktivitäten von

Großlieferanten für die Papierindustrie

konzentrieren sich auf den Anlagenteil,

insbesondere an und um die Papier-

maschine. Zielrichtung sind optimale

Maschinenführung, Energieeinsparung

und Predictive Maintenance.

Bisher ist die Betrachtung der Material-

seite als digitaler Zwilling in der Papier-

branche nicht eingeführt. Speziell der

Rohstoff Altpapier – ein sehr heteroge-

nes Material – stellt dabei hohe Anfor-

derungen.

Das Problem liegt in der Beschreibung

des Rohstoffs Altpapier im industriellen

Prozess, insbesondere im Generieren

von Daten zur Beschreibung der Qua-

lität. Diese Informationen bilden die

Grundlage für den effektiven Rohstof-

feinsatz in der Papier- und Kartonpro-

duktion.

Der Entwicklungsstand ist in der Bran-

che sehr unterschiedlich, insgesamt

aber technisch unterentwickelt. Gleich-

zeitig wird in der Thematik der Stei-

gerung der Faserausbeute das größte

Potential für Kostenreduktion durch Di-

gitalisierung gesehen.

Integration von Mess- und Kommunikationssystemen für Datengenerierung und -transport grundlegend

Jeder Digitale Zwilling lebt von den ihm

zugeführten Daten in all seinen Lebens-

zyklen.

Zwingend notwendig für die Etablie-

rung dieser Methode in der industriellen

Praxis der Papierbranche ist deshalb die

Schaffung geeigneter Mess- und Kom-

munikationssysteme zur Generierung

und dem Transport von Materialdaten.

Mit derzeit und künftig verfügbarer

Sensortechnik wird so eine verbesserte

Beschreibung von Altpapier generiert,

auf der aufbauend der Aufbereitungs-

prozess im Sinne von Predictive Qua-

lity gesteuert und der Gebrauchswert

des Altpapiers prognostiziert werden

können.

Eine wesentliche Erfassungsstelle von

Materialdaten im Papierkreislauf ist die

Wareneingangskontrolle von Altpapier

in einer Papierfabrik. Die Nutzung der

maschinellen visuellen (VIS) Inspek-

tion von Gesamtlieferungen auf Lkw

sowie von Detailaufnahmen birgt ein

beträchtliches Potential an relevanten

Informationen. Die durch die erweiterte

DIGITALISIERUNG IN DER PAPIERBRANCHE Herausforderungen und Lösungsansätze


Sensorik erfassten zusätzlichen Infor-

mationen werden einerseits zur Ausprä-

gung des digitalen Zwillings genutzt.

Andererseits ermöglichen sie zukünftig

eine Prognose zur Gesamtverteilung

der Materialien im Papier-Ballen, als

Korrelation des Anteils an Oberflächen-

klassen vs. der tatsächlichen Anteile im

Gesamt-Ballen. Die Mustererkennung

auf Grundlage der Auswertung von Da-

ten einer Vielzahl an Lieferungen wird

die bisherigen Methoden ergänzen und

die Genauigkeit der Prognosen steigern,

bzw. absichern.

Darüber hinaus wird die Analyse der

VIS-Daten einen zielgerichteten Ein-

satz der NIR-Stichprobenmessung (NIR:

Nah-Infrarot) steuern. Damit wird die

Relevanz der NIR-Messdaten entschei-

dend erhöht. Weitere Sensortechnik

wird künftig zu einem immer repräsen-

tativeren Abbild führen. Ihre Verwen-

dung wird konzeptionell vorgedacht.

Der digitale Zwilling ist der erfolgver-

sprechende, zukunftsorientierte Ansatz,

um den Lebenszyklus des Rohstoffes

Altpapier in der Papierherstellung, be-

ginnend bei der Erfassung in Sammel-

systemen und Sortieranlagen über den

Wareneingang bis hin zum Papiererzeu-

gungsprozess, systematisch abzubilden.

Der verfolgte Ansatz und die gewählten

Datenstrukturen machen es möglich,

die zu verschiedenen Zeitpunkten in

unterschiedlicher Häufigkeit und Qua-

lität und an verschiedenen Orten auf-

laufenden Daten der Sammelsysteme

und Papierfabriken, am Wareneingang,

der Zuführung zur Altpapier-Auflösung

und der Qualität des erzeugten Stoffes

(Pulp) in einer Weise zu verknüpfen,

dass diese für eine optimale Prozess-

führung zur Papierherstellung genutzt

werden können.

Als Prozess bezeichnet man in diesem

Sinne alle betrieblichen Abläufe von der

Altpapier-Belieferung, Lagerung, Rezep-

turzusammenstellung, Altpapier-Aufbe-

reitung bis hin zur Papierherstellung.

Die Modelle der einzelnen Prozess-

schritte greifen auf Ausgangsdaten aus

dem digitalen Zwilling zu, verändern

und ergänzen diese und führen sie in

den digitalen Zwilling zurück. Ebenso

können Datenbestände verschiedener

digitaler Zwillinge zusammengeführt

oder auch einer in mehrere aufgespal-

ten werden.

Die Umsetzung von Sensorinformatio-

nen in papiertechnische Informationen

erfolgt auf Basis eines datenbasierten

Bewertungsmodells, das Daten in das

übergeordnete Prozessmodell der Pa-

pierfabrik einspeist. Der zunehmende

Einsatz von künstlicher Intelligenz in

den Prozessen der Inspektion und Be-

wertung des Materials wird die Objekti-

vität der Wareneingangskontrolle erhö-

hen – siehe Abbildung 1.

Durch Übertragung dieser Methodik auf

die stofflichen Ströme im Kreislauf der

Papierbranche entsteht ein Internet of

Things (IoT) System zur globalen Opti-

mierung des Rohstoffeinsatzes der kost-

baren Ressource Altpapier.

Abb. 1: Nutzung von Daten des Digitalen Zwillings mit künstlicher Intelligenz in einer Altpapier verarbeitenden Papierfabrik (Quelle: PTS)


Künstliche Intelligenz stärkt Wareneingangskontrollen bei Materialbewertung und -inspektion

Die informationstechnische Realisie-

rung erfolgt mit adäquaten Lösungen

der Informations- und Kommunikati-

onstechnologien. Richtlinie ist das stan-

dardisierte Referenzarchitekturmodell

RAMI4.0. Somit wird die Kompatibilität

zu vielfältigen Entwicklungen, die im

Zuge der digitalen Umgestaltung von

Produktionsprozessen in der Papier-

industrie erfolgen werden, hergestellt.

Gleichzeitig schafft der digitale Zwilling

eine wesentliche Voraussetzung für die-

se Entwicklungen.

Die Etablierung der geschilderten Me-

thode mit Industrie4.0-Technologien

und darauf aufbauende neue Geschäfts-

modelle erschließen erhebliche Wert-

schöpfungspotentiale in der Wertschöp-

fungskette papier- und faserbasierter

Materialien.

Aufgrund des hohen Anteils an Be-

stands-Industrieanlagen und wenigen

Neubauten gewinnt in der Papierbran-

che besonders das Industrie4.0-Schlüs-

selthema „Digitale Transformation“ an

Bedeutung. Bestehende Fabriken sind

kostengünstig mit modernen Informa-

tions- und Kommunikationstechnologi-

en nachzurüsten und die vorhandenen

Komponenten in I4.0-Komponenten zu

transformieren.

„Digitale Transformation“ erschließt neue Geschäfts-modelle für papier- und faser-basierte Materialien

Einen Beitrag zur Lösung dieser kom-

plexen Aufgabe wird das im Herbst

2017 gestartete und vom BMWi geför-

derte INNOKOM Vorlaufforschungspro-

jekt INVITE4.0 liefern. Der technische

Leitgedanke von INVITE4.0 ist die

Schaffung einer RAMI4.0 konformen

Plattformarchitektur als Voraussetzung

für die Realisierung von Cyber-Physi-

cal-Produktionssystemen auf digitalen

Smart-Service-Plattformen.

Die Abbildung 2 veranschaulicht das

angestrebte Projektergebnis. Die Ver-

knüpfung von I4.0-Komponenten auf

einer Smart-Service-Plattform wird

durch die im Projektkern entwickelten

RAMI4.0-konformen generischen Ver-

waltungsschalen und der semantisch

passfähigen Assets mit integrierten

Schnittstellen realisiert. Hierzu werden

grundlegende Kommunikations- und

Datenstrukturen entwickelt sowie ein

Demonstrator in einer Papierfabrik auf-

gebaut, mit dem prototypisch die Inte-

gration von Assets auf einer digitalen

Smart-Service-Plattform gezeigt wird.

Im diesem Projekt forschen gemein-

sam das Institut für Automation und

Kommunikation e.V. (ifak) und die Pa-

piertechnische Stiftung (PTS). Beide

Forschungsunternehmen sind Grün-

dungsmitglieder der Konrad-Zuse-Ge-

meinschaft.

Dipl.-Ing. Sven Altmann,

[email protected]

Stichworte: IoT, Digitaler Zwilling, Alt-

papier, Prozessentwurf, Papierindustrie,

Messtechnik, Digitale Transformation,

INVITE 4.0

Abb. 2: IoT-Demonstrationssystem als Ergebnis des Forschungsprojektes INVITE4.0 (Quelle: PTS)


ENTWICKLUNGSPARTNER PTSUnterstützung von mittelständischen Unternehmen im Rahmen der Technologieförderung

Das Zentrale Innovationspro-

gramm Mittelstand (ZIM) ist ein

bundesweites, technologie- und

branchenoffenes Förderprogramm für

mittelständische Unternehmen und in-

dustrienahe Forschungseinrichtungen.

Mit dem ZIM sollen die Innovationskraft

und Wettbewerbsfähigkeit der Unterneh-

men nachhaltig unterstützt und damit

ein Beitrag zu deren Wachstum verbun-

den mit der Schaffung und Sicherung

von Arbeitsplätzen geleistet werden.

Die PTS hat in den zurückliegenden 10

Jahren des Programmes zahlreiche Ko-

operationsprojekte mit Firmen der Pa-

pierindustrie, der Zulieferindustrie, des

Maschinenbaus sowie Anwendern pa-

pierbasierter Produkte durchgeführt.

Aktuell werden 3 Projekte unter Nutzung

der Versuchsanlagen der PTS durchge-

führt bzw. geplant.

Die Firma Umwelt- und Lufttechnik AG

(ULT AG) aus Löbau entwickelt und fer-

tigt Anlagen zur effektiven Beseitigung

luftgetragener Schadstoffe oder Reduzie-

rung der Luftfeuchte.

Die Regulierung der Luftfeuchtigkeit ist

in vielen Bereichen essenzieller Bestan-

teil zur Erhaltung eines benötigten Raum-

klimas. Neben beispielsweise Wohn- und

Arbeitsräumen, medizinischen Einrich-

tungen oder industrielle Trocknungsvor-

richtungen sind insbesondere viele mo-

derne industrielle Fertigungsprozesse auf

eine konstante und niedrige Luftfeuchtig-

keit angewiesen.

Die vornehmlichen Schwerpunkte für die

ULT AG sind die pharmazeutische und

chemische Industrie, aber auch die Her-

steller von Li-Batterien. Hinzu kommen

die Bio-Chemie und die Reinraumtech-

nik, sowie aber auch die Nahrungsmit-

telindustrie, welche einen großen Bedarf

an neuartiger Prozessluft-Trocknungs-

technologie aufweist.

Das Ziel des Forschungs- und Entwick-

lungsprojektes ist die Entwicklung von

innovativen Produktlösungen.

Die Firma Weber Entec GmbH & Co. KG

aus Waldbronn ist spezialisiert auf den

Anlagenbau ultraschallbasierter Applika-

tionen im Bereich Umwelttechnik, insbe-

sondere auf die Ultraschallbehandlung

biogener Stoffe – die sogenannte Desinte-

gration. Durch ein breites Leistungsspek-

trum liegen Herstellung, Anlagenbau und

Vertrieb sowie Systemanalyse und Pro-

zessoptimierung in einer Hand.

In einem kürzlich abgeschlossenen ZIM-

Projekt konnte der Antragsteller zeigen,

dass das Festigkeitspotenzial von Altpa-

pier für Zeitungsdruckpapier und Test-

liner mittels eines eigens entwickelten

Ultraschall-Plattenschwingreaktors gestei-

gert werden kann.

Ziel eines Ende 2017 gestarteten Projek-

tes ist die Entwicklung eines Hybrid-

Kavitationsverfahrens, in dem die akusti-

sche und hydrodynamische Kavitation so

kombiniert werden sollen, dass Synergie-

effekte zwischen beiden Kavitationsarten

realisiert werden können. Diese Hybrid-

Kavitationstechnologie soll für eine effi-

zientere Aufbereitung von Stärke für den

Oberflächenauftrag bei der Papierherstel-

lung eingesetzt werden, um verbesserte

Papierfestigkeiten zu erreichen.

Printing Inks Technolgy AG aus Halle

produziert wasserbasierende Flexo- und

Tiefdruckfarben sowie Lacke und Hilfs-

mittel für die Druckindustrie.

Ziel des geplanten Projekts ist die Her-

stellung von hochkonzentrierten stabi-

len Pigmentzubereitungen welche mit

rohstoffspezifischen Mahlaggregaten op-

timal dispergiert sind und dem Papier-

herstellungsprozess kontinuierlich zuge-

führt werden können.

Dipl.-Ing. Steffen Schramm,

[email protected]


[email protected]

Stichworte: ZIM, PTS Technologiepartner

Sonotrode Blasenfeld, Sonotronic GmbH, Umwelt-Reaktor2

Blasenfeld akustischer

Kavitation unterhalb

einer Ultraschall-

sonotrode (Quelle:

www.hielscher.com)


LEICHTBAUWERKSTOFFE ALS MATERIAL DER ZUKUNFTPTS Mitglied vom Kooperationsnetzwerk „RESSOURCETEX“

Obwohl Leichtbauwerkstoffe die

Materialien des 21. Jahrhun-

derts sind, sehen sich diese

neuartigen Materialien einem harten

Wettbewerb der Werkstoffe ausgesetzt.

Klassische Materialien wie Stahl und

Aluminium bieten insbesondere hin-

sichtlich des Marktpreises und der hoch-

entwickelten und langjährig etablierten

Verarbeitungstechnologien Vorzüge, de-

nen faserverstärkte Verbundwerkstoffe

etwas entgegensetzen müssen, wollen

sie in diesem Wettbewerb erfolgreich

bestehen. Hinzu kommen Herausfor-

derungen mit Blick auf die Weiter- und

Wiederverwendung dieser Materialien

am Ende des Lebenszyklus der mit ihnen

hergestellten Produkte. Letztendlich geht

es jedoch um die größtmögliche Ressour-

cen- und Kosteneffizienz, wirtschaftlich

und ökologisch betrachtet.

Das vom Bundesministerium für Wirt-

schaft und Energie im Rahmen des

„Zentralen Innovationsprogramm

Mittelstand“ geförderte Kooperati-

onsnetzwerk „RESSOURCETEX“ setzt

genau dort an. Es entwickelt mit der

gebündelten Kompetenz von acht Un-

ternehmen und zwei Forschungsein-

richtungen intelligente Technologien

zur kontinuierlichen Herstellung von

ressourceneffizienten textilen Halbzeu-

gen und Halbzeugen aus faserverstärk-

ten Kunststoffen sowie Verwertungs-

konzepte für Faserrestmaterialien und

rezyklierte Carbon- und Mineralfasern.

Zielmärkte sind der Automobilbau, der

Maschinen- und Anlagenbau, der Schie-

nenfahrzeugbau, die Luft- und Raum-

fahrt sowie der Windkraftanlagenbau.

In zwei Innovationslinien werden unter-

schiedliche textile, faser- und papiertech-

nische Verfahren neuartig kombiniert

und zu smarten Verfahrenslösungen ent-

wickelt. Dabei liegt ein Schwerpunkt auf

der Reintegration von Verschnittresten

und rezyklierten Kohlenstofffasern, die

einen wesentlichen Kostenfaktor bilden.

„Die Textiltechnik ist in Deutschland und

der sächsischen Region tief verwurzelt

und hat eine lange und erfolgreiche Tra-

dition. Wir wollen mit unserem Verbund

an diese Traditionen anknüpfen und

mit unseren Entwicklungen die textile

Zukunft heute schon mitgestalten. Das

Cetex Institut versteht sich insoweit als

der Kümmerer für den Aufbau und die

Umsetzung des Verbundes und die Wahr-

nehmung der Interessen der Partner. Das

Netzwerk versteht sich als offener Ver-

bund, in dem innovative und koopera-

tive neue Partner immer willkommen

sind.“, so Sebastian Nendel, Geschäfts-

führender Direktor des Cetex Instituts

für Textil- und Verarbeitungsmaschinen

gemeinnützige GmbH, das als Netzwerk-

managementeinrichtung die Partner in

allen Belangen unterstützt.


[email protected]

Dipl.-Ing. Steffen Schramm,

[email protected]

RESSOURCETEX Kooperationsnetz-

werk, www.ressourcetex.de


Partner des „Ressourcetex“ Netzwerk

ERZEUGUNG HOCHSAUGFÄHIGER NASSVLIESE DURCH FASERMODIFIKATION

In der Lebensmittelbranche sowie im

Hygienesektor sind zur effektiven und

schnellen Aufnahme von Flüssigkeiten

sogenannte Saugeinlagen oder Pads weit

verbreitet. Diese sind zum Beispiel in Ver-

packungen für Fleisch, Gefl ügel und Fisch

oder auch Damenbinden und Einmalwin-

deln zu fi nden. Die zentrale Komponente

dieser Produkte stellt der Saugkern dar, der

in der Regel aus Fluff-Zellstoff besteht und

hohe Saugraten aufweist. Zur Realisierung

der zügigen Aufnahme und Speicherung

von Flüssigkeit werden die Faserstoffe zu-

meist über ein kostenintensives Trockenle-

geverfahren – das sogenannte Airlaid-Ver-

fahren – zu einem Vlies mit hoher Porosität

gelegt und anschließend über ein Prägever-

fahren zu einem verarbeitungsfähigen Pro-

dukt konfektioniert.

In einem zukünftigen INNO-KOM-MF-

Forschungsvorhaben wird nun ein Verfah-

ren entwickelt werden, das es ermöglicht

hochporöse, saugfähige und zugleich

zugfeste Faservliese im kostengünstigeren

Nasslegeverfahren auf konventionellen

Papiermaschinen zu erzeugen. Zur Dar-

stellung der dafür nötigen Spezialfaser-

stoffe wird auf die Kombination aus zwei

innovativen Technologien zurückgegriffen:

Reaktiv-Extrusion (REX) und Polyelekt-

rolyt-Mehrfach-Beschichtung (PEM).

Mithilfe der Plattformtechnologie der REX

werden zunächst die Faserstoffe möglichst

fi brillierungsarm chemisch so modifi ziert,

dass durch gezielte Einführung von Car-

Schematische Darstellung von Tissue-Papier unter Nutzung der Prozessschritte der Reaktiv-Extru-

sion (REX), nachfolgender Poly-Elektrolyt-Mehrfachbeschichtung (PEM) und Papierbildung auf

der Papiermaschine (PM)(Quelle: PTS)

boxymethylgruppen deren anionische

Ladungscharakteristika stark erhöht sind,

was zu gesteigerten Wassersorptionseigen-

schaften führt. Die Fasermodifi zierung fi n-

det dabei im Hochkonsistenzbereich unter

lösungsmittelfreien Reaktionsbedingungen

in einem gleichläufi gen Doppelschnecken-

extruder statt, so dass besonders effi ziente

und ressourcenschonende Umsetzungen

gewährleistet sind.

Durch die über REX eingebrachten zusätz-

lichen anionischen Ladungszentren verfü-

gen die Faserstoffe ebenfalls über ein stark

gesteigertes Potenzial, um mit kationischen

Polymeren zu interagieren. Auf die Faser-

oberfl äche können dadurch alternierende

kat- und anionische Polyelektrolyt-Schich-

ten aufgebaut werden. Mit zusätzlichen

Faser-Polyelektrolytbindungen bewirken

diese eine Steigerung der Festigkeit im

Faservlies bei gleichzeitigem Erhalt der

Porosität. Mittels Anwendung der PEM-

Technologie gelingt es somit, ohne Mah-

lung hochporöse Papiere mit kompetitiven

Festigkeiten herzustellen, die aufgrund der

geringen spezifi schen Dichten sowie ho-

hen Faseroberfl ächen erhöhte Quelleigen-

schaften gegenüber Wasser aufweisen.

Diesem Ansatz folgend werden hoch po-

röse Faservliese über den Papierherstel-

lungsprozess herstellbar sein, die hohe

Saugleistungen mit guten Festigkeiten

vereinen.

Dr.-Ing. Alexander Feldner,

[email protected]

RESSOURCETEX Mitglieder


PAPIERTECHNIKER-NACHWUCHS ZU GAST IN HEIDENAU

Teilnehmer. Die Einweisung und Unter-

stützung der Versuche aus den Berei-

chen Papier- und Verpackungsprüfung

erfolgte von qualifiziertem Personal der

PTS, so dass jeder Schüler von einer

intensiven und individuellen Betreu-

ung profitieren konnte. „Die praktische

Anwendung der theoretisch erlernten

Prüfungen in Kombination mit den

gewonnenen Eindrücken aus den ver-

schiedenen Abteilungen stellte eine

lehrreiche Erweiterung der schulischen

Basis dar“, so fasste der Schüler Moritz

Specht die Tage in Heidenau zusam-

men. Der angehende Papiertechniker

Robert Zerhusen fand insbesondere die

„Forschungen und Innovationen“ be-

eindruckend.

Ein zusätzlicher Mehrwert ergab sich

mit dem Besuch der PTS Pilotanlagen.

Bei einem Demonstrationsversuch zur

Altpapieraufbereitung und Papierher-

stellung sowie der Vorstellung von

Mustern aus PTS-F&E-Projekten erhiel-

ten die Schüler einen vertieften Ein-

blick in das breite Arbeitsfeld der PTS.

Beide Partner streben eine Wiederho-

lung dieses Praktikums für das kom-

mende Schuljahr bzw. den nächsten

Jahrgang an.

Dr. Markus Kleebauer,

[email protected]

Seit mehreren Jahren kooperiert die

PTS mit der Fachschule für Papierverar-

beitung aus München und veranstaltet

regelmäßig Prüfpraktika in ihren Labo-

ren. Nach der Schließung des Stand-

ortes in München fand vom 19.03. bis

21.03.2018 das dreitägige Praktikum

nun das erste Mal in Heidenau statt.

Die professionelle Organisation und Pla-

nung im Vorfeld zusammen mit Herrn

Dr. Kleebauer sorgten für spannende

und lehrreiche Praktikumstage für die

Mit einem Treffen der Pro-

jektpartner am Fraunhofer

Institut für Verfahrenstech-

nik und Verpackung (IVV) wurde im

Mai 2018 das CORNET Projekt Hu-

midWRAP (Humidity and Water Re-

gulating Active Packaging) erfolgreich

gestartet. In dem europäischen Pro-

jekt arbeiten Partner aus Polen (ZUT,

PIOIRO und COBRO), Belgien (CELA-

BOR und CERTECH) und Deutschland

(IVV, IVLV, LBF, FGK, PTS) zusammen.

Die Koordination dieses Projektes liegt

dabei in den Händen der PTS. Insge-

samt beträgt die Förderungsdauer zwei

Jahre und als Fördersumme stehen 1,8

Mio. Euro zur Verfügung.

Das Forschungsprojekt verfolgt die

Zielsetzung, Konzepte für die Steue-

rung der Innenfeuchte in papier- und

kunststoffbasierten Verpackungen zu

entwickeln. Die Steuerung soll dabei so

gestaltet werden, dass die Entwicklung

der Feuchte in der Verpackung einem

für das verpackte Gut optimalen zeit-

lichen Verlauf folgt. Als Folge davon

sollen bei Lebensmitteln Frische und

Haltbarkeit, bei Non-Food-Produkten

Qualität und Gebrauchswerte verbes-

sert bzw. länger als bisher aufrechter-

halten werden.

Die Zielsetzung soll mit aktiven Mate-

rialien für die Aufnahme und Abgabe

von Wasser in den Verpackungen er-

reicht werden. Im Falle von Lebensmit-

telverpackungen sollen die zu entwi-

ckelnden Lösungen den gegenwärtigen

lebensmittelrechtlichen Anforderun-

gen entsprechen. Zur optimalen Ab-

stimmung der Eigenschaftsprofile von

Packgütern, Verpackungsmateriali-

en und Verpackungsgeometrie sollen

nummerische Simulationsrechnungen

durchgeführt werden. Die entwickelten

Funktionalitäten sollen abschließend

exemplarisch an ausgewählten Lebens-

mitteln und Non-Food-Produkten im

Rahmen von Fallstudien erprobt wer-

den. Dazu sollen im kleintechnischen

Maßstab Verpackungsmaterialien und

Verpackungen gefertigt werden. Das

Projekt wird durch eine Bewertung der

Kosten in Relation zum erzielbaren

Nutzen abgerundet.

Dr. Markus Kleebauer,

[email protected]

Stichworte: HumidWRAP, CORNET,

Food Package, Verpackungen

TRANSNATIONALES FORSCHUNGSPROJEKT HUMIDWRAP GESTARTET

Kontakt: Dr. Markus Kleebauer, Tel.: +49 (0)352/9551-787, [email protected]

(Quelle: PTS) (Quelle: PTS)

Die PTS ist stolzes Gründungsmitglied der ZUSE-Gemeinschaft!

PTS STREICHEREI SYMPOSIUM 2019 Produkte der Zukunft: GESTRICHEN – VEREDELT – SMART

Ankündigung

DER INTERNATIONALE BRANCHENTREFFPUNKT FÜR OBERFLÄCHENVEREDELUNG

am 03.09. - 04.09.2019 in München

Das PTS Streicherei Symposium mit seinen ca. 350 Teilnehmern ist der international größte und wichtigste Branchentreffpunkt für die Oberflächenveredelung von Papier und Karton. Dieses anerkannte Branchen-treffen wird am 03. - 04. September 2019 im Leonardo Royal Hotel in München statt-finden. Wir möchten damit Impulse für Innovationen geben und interdisziplinäre und branchenübergreifende Kooperatio-nen zwischen den Partnern der Wertschöp-fungskette initiieren.

Die Streichtechnologie hat sich in den vergangenen Jahren zu einem flexiblen Beschichtungsverfahren für innovative

Oberflächenfunktionen gewandelt. Bar-rieren und multifunktionale Oberflächen können heute komplexe Anforderungen für verschiedenste Anwendungen in unter-schiedlichen Branchen erfüllen. Als weite-ren Trend beobachten wir neue technolo-gische Lösungen zur Veredelung smarter Produkte.

Die Teilnehmer erhalten einen fundierten Überblick über aktuelle wissenschaftliche Trends und industrielle Entwicklungen der Streichtechnologie für Druck- und Verpa-ckungslösungen bzw. Spezialanwendungen.

Wir freuen uns auf Ihre Teilnahme!

Anmeldung: Web: www.ptspaper.de/veranstaltungenE-Mail: [email protected]

Veranstaltungsort:Leonardo Royal Hotel Moosacher Straße 9080809 München

Sparen Sie 10%

der Teilnahmegebühr, wenn Sie sich bis zum

31.12.2018 für das Streicherei Symposium

2019 anmelden!

www.ptspaper.de

Anschrift

Papiertechnische StiftungPirnaer Straße 37 01809 HeidenauE-Mail: [email protected]

Informationen & Fragen

[email protected]

Veranstaltungsmanagement

www.ptspaper.de/veranstaltungenE-Mail: [email protected]

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