Untersuchung von Zweiseitigkeiten und Trocknungsspannungen auf das Wölbungsverhalten von Kopierpapieren

Michael Schuller

Research output: ThesisMaster's ThesisResearch

Abstract

Das Wölbungsverhalten von Kopierpapieren wird durch unterschiedliche Ursachen bestimmt und kann durch unterschiedliche Theorien erklärt werden. In dieser Arbeit wird das Hauptaugenmerk auf den strukturellen Aufbau des Papiers und den Einfluss von Trocknungsspannungen auf das Wölbungsverhalten gelegt. Dazu werden mehrere Untersuchungen zum Aufbau des zu untersuchenden Papiers in Z-Richtung durchgeführt. Neben der Füllstoffzweiseitigkeit wird auch die Stärkezweiseitigkeit und die Faserorientierungszweiseitigkeit in der Anisotropie und dem Winkel bei unterschiedlichen Strahl-Sieb-Verhältnissen ermittelt. Durch die Variation des Strahl-Sieb-Verhältnisses erreicht man starke Unterschiede in der Faserorientierungszweiseitigkeit und somit kann dieser Einfluss auf das Wölbungsverhalten untersucht werden. Die Analyseergebnisse der Füllstoff- und Stärkezweiseitigkeit zeigen bei den einzelnen Staupunkten keine relevanten Unterschiede in den Z-Profilen, wodurch dieser Einfluss auf den strukturellen Curl nicht ermittelt werden konnte. Die tatsächliche Wölbung der Proben nach dem Kopierprozess zeigt eine gute Korrelation zu dem mathematischen Modell, welches in dieser Arbeit verwendet wird, um den strukturellen Curl über die Faserorientierung zu beschreiben. Bei einem Bestimmtheitsmaß von R2=0,51 sind noch andere Parameter für den Curl verantwortlich, welche in den Untersuchungen der Trocknungsspannungen und des viskoelastischen Curls vermutet werden. Die Trocknungsspannungen, welche während des Troduktionsprozesses im Papier entstehen, besitzen ein bestimmtes Wölbungspotenzial, welches in dieser Arbeit untersucht wird. Dafür werden die Proben mehreren Befeuchtungs- und Trocknungszyklen ausgesetzt, wodurch die Trocknungsspannungen gelöst werden und die Wölbung zunimmt. Die Untersuchungen zeigen ein starkes Wölbungspotential durch die zyklische Klimatisierung. Zusätzlich wird auch der strukturelle Curl, welcher nach dem Befreien der Trocknungsspannungen wirkt, erkennbar. Dabei zeigt sich eine Umkehr der Wölbungsrichtung nach dem ersten Befeuchtungszyklus, welche momentan nicht erklärbar ist. Wegen des wichtigen Einflusses der Faserorientierungszweiseitigkeit auf das Wölbungsverhalten des strukturellen Curl, wird im Zuge der Arbeit auch die Evaluierung des "dual sided online fibre orientation sensor“ durchgeführt. Das optische Messprinzip mit polarisiertem Laserlicht zeigt jedoch Schwächen in der Messgenauigkeit. Das Messsystem misst sehr oberflächlich wodurch eine Aussage über die Faserorientierung erschwert wird. Zusätzlich können keine relevanten Unterschiede zwischen den einzelnen Strahl-Sieb-Verhältnissen dargestellt werden, welche erwartet werden und durch andere Messmethoden ersichtlich sind.
Original languageGerman
Supervisors/Advisors
  • Hirn, Ulrich, Supervisor
Publication statusPublished - 2016

Keywords

    Fields of Expertise

    • Advanced Materials Science

    Cite this

    Untersuchung von Zweiseitigkeiten und Trocknungsspannungen auf das Wölbungsverhalten von Kopierpapieren. / Schuller, Michael.

    2016. 96 p.

    Research output: ThesisMaster's ThesisResearch

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    author = "Michael Schuller",
    year = "2016",
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    TY - THES

    T1 - Untersuchung von Zweiseitigkeiten und Trocknungsspannungen auf das Wölbungsverhalten von Kopierpapieren

    AU - Schuller, Michael

    PY - 2016

    Y1 - 2016

    N2 - Das Wölbungsverhalten von Kopierpapieren wird durch unterschiedliche Ursachen bestimmt und kann durch unterschiedliche Theorien erklärt werden. In dieser Arbeit wird das Hauptaugenmerk auf den strukturellen Aufbau des Papiers und den Einfluss von Trocknungsspannungen auf das Wölbungsverhalten gelegt. Dazu werden mehrere Untersuchungen zum Aufbau des zu untersuchenden Papiers in Z-Richtung durchgeführt. Neben der Füllstoffzweiseitigkeit wird auch die Stärkezweiseitigkeit und die Faserorientierungszweiseitigkeit in der Anisotropie und dem Winkel bei unterschiedlichen Strahl-Sieb-Verhältnissen ermittelt. Durch die Variation des Strahl-Sieb-Verhältnisses erreicht man starke Unterschiede in der Faserorientierungszweiseitigkeit und somit kann dieser Einfluss auf das Wölbungsverhalten untersucht werden. Die Analyseergebnisse der Füllstoff- und Stärkezweiseitigkeit zeigen bei den einzelnen Staupunkten keine relevanten Unterschiede in den Z-Profilen, wodurch dieser Einfluss auf den strukturellen Curl nicht ermittelt werden konnte. Die tatsächliche Wölbung der Proben nach dem Kopierprozess zeigt eine gute Korrelation zu dem mathematischen Modell, welches in dieser Arbeit verwendet wird, um den strukturellen Curl über die Faserorientierung zu beschreiben. Bei einem Bestimmtheitsmaß von R2=0,51 sind noch andere Parameter für den Curl verantwortlich, welche in den Untersuchungen der Trocknungsspannungen und des viskoelastischen Curls vermutet werden. Die Trocknungsspannungen, welche während des Troduktionsprozesses im Papier entstehen, besitzen ein bestimmtes Wölbungspotenzial, welches in dieser Arbeit untersucht wird. Dafür werden die Proben mehreren Befeuchtungs- und Trocknungszyklen ausgesetzt, wodurch die Trocknungsspannungen gelöst werden und die Wölbung zunimmt. Die Untersuchungen zeigen ein starkes Wölbungspotential durch die zyklische Klimatisierung. Zusätzlich wird auch der strukturelle Curl, welcher nach dem Befreien der Trocknungsspannungen wirkt, erkennbar. Dabei zeigt sich eine Umkehr der Wölbungsrichtung nach dem ersten Befeuchtungszyklus, welche momentan nicht erklärbar ist. Wegen des wichtigen Einflusses der Faserorientierungszweiseitigkeit auf das Wölbungsverhalten des strukturellen Curl, wird im Zuge der Arbeit auch die Evaluierung des "dual sided online fibre orientation sensor“ durchgeführt. Das optische Messprinzip mit polarisiertem Laserlicht zeigt jedoch Schwächen in der Messgenauigkeit. Das Messsystem misst sehr oberflächlich wodurch eine Aussage über die Faserorientierung erschwert wird. Zusätzlich können keine relevanten Unterschiede zwischen den einzelnen Strahl-Sieb-Verhältnissen dargestellt werden, welche erwartet werden und durch andere Messmethoden ersichtlich sind.

    AB - Das Wölbungsverhalten von Kopierpapieren wird durch unterschiedliche Ursachen bestimmt und kann durch unterschiedliche Theorien erklärt werden. In dieser Arbeit wird das Hauptaugenmerk auf den strukturellen Aufbau des Papiers und den Einfluss von Trocknungsspannungen auf das Wölbungsverhalten gelegt. Dazu werden mehrere Untersuchungen zum Aufbau des zu untersuchenden Papiers in Z-Richtung durchgeführt. Neben der Füllstoffzweiseitigkeit wird auch die Stärkezweiseitigkeit und die Faserorientierungszweiseitigkeit in der Anisotropie und dem Winkel bei unterschiedlichen Strahl-Sieb-Verhältnissen ermittelt. Durch die Variation des Strahl-Sieb-Verhältnisses erreicht man starke Unterschiede in der Faserorientierungszweiseitigkeit und somit kann dieser Einfluss auf das Wölbungsverhalten untersucht werden. Die Analyseergebnisse der Füllstoff- und Stärkezweiseitigkeit zeigen bei den einzelnen Staupunkten keine relevanten Unterschiede in den Z-Profilen, wodurch dieser Einfluss auf den strukturellen Curl nicht ermittelt werden konnte. Die tatsächliche Wölbung der Proben nach dem Kopierprozess zeigt eine gute Korrelation zu dem mathematischen Modell, welches in dieser Arbeit verwendet wird, um den strukturellen Curl über die Faserorientierung zu beschreiben. Bei einem Bestimmtheitsmaß von R2=0,51 sind noch andere Parameter für den Curl verantwortlich, welche in den Untersuchungen der Trocknungsspannungen und des viskoelastischen Curls vermutet werden. Die Trocknungsspannungen, welche während des Troduktionsprozesses im Papier entstehen, besitzen ein bestimmtes Wölbungspotenzial, welches in dieser Arbeit untersucht wird. Dafür werden die Proben mehreren Befeuchtungs- und Trocknungszyklen ausgesetzt, wodurch die Trocknungsspannungen gelöst werden und die Wölbung zunimmt. Die Untersuchungen zeigen ein starkes Wölbungspotential durch die zyklische Klimatisierung. Zusätzlich wird auch der strukturelle Curl, welcher nach dem Befreien der Trocknungsspannungen wirkt, erkennbar. Dabei zeigt sich eine Umkehr der Wölbungsrichtung nach dem ersten Befeuchtungszyklus, welche momentan nicht erklärbar ist. Wegen des wichtigen Einflusses der Faserorientierungszweiseitigkeit auf das Wölbungsverhalten des strukturellen Curl, wird im Zuge der Arbeit auch die Evaluierung des "dual sided online fibre orientation sensor“ durchgeführt. Das optische Messprinzip mit polarisiertem Laserlicht zeigt jedoch Schwächen in der Messgenauigkeit. Das Messsystem misst sehr oberflächlich wodurch eine Aussage über die Faserorientierung erschwert wird. Zusätzlich können keine relevanten Unterschiede zwischen den einzelnen Strahl-Sieb-Verhältnissen dargestellt werden, welche erwartet werden und durch andere Messmethoden ersichtlich sind.

    KW - Kopierpapier; Zweiseitigkeiten; Trocknungsspannungen; Wölbungsverhalten; Faserorientierungszweiseitigkeit; Anisotropie; strukturellen Aufbau;

    M3 - Masterarbeit

    ER -