Farbmessung in der Papierindustrie

Wie funktioniert das Messen und Regeln der Farbe von Papier in der Produktion?

Es gibt mehrere Stellen, an denen eine Messung sinnvoll ist.
Der frühest mögliche Zeitpunkt ist die Farbmessung im noch flüssigen Stoff, also noch bevor das Papier auf der Maschine ist.
Eine Messung zwischen Pressen- und Trockenpartie ergibt eine gute Korrelation zum Labor für die Dekorpapiere.
Meist wird aber die Farbmessung am Ende der Maschine kurz vor der Aufrollung installiert, wo das fertige Papier gemessen wird und eine gute Korrelation zum Labor hat. Dieser Messort wird auch für die automatische Farbregelung verwendet.

Farbmessung vor der Aufrollung

Farbmessung zwischen Pressen- und Trockenpartie

Farbmessung im flüssigen Papierstoff

Inline Farbmessung vor der Aufrollung

Das fertige Papier wird kurz vor der Aufrollung gemessen. Die Messwerte haben eine sehr gute Korrelation zu den Laborwerten. Eventuelle Abweichungen zu den Sollwerten können automatisch durch eine Farbregelung ausgeglichen werden. Durch schnelle Anlaufzeiten sowie kurze Übergangszeiten, entsteht weniger Ausschuss und durch die niedrigere Färbekosten amortisiert sich die Farbmessung schnell.

Die Messung erfolgt berührungslos an der Maschine. Nur zur Stabilisierung oder zur Opazitätsmessung kann ein Hintergrundarm an die Bahn angelegt werden. Das Messgerät sowie der Hintergrund schwenken bei Abriss automatisch ab, um das Aufführen der neuen Papierbahn zu erleichtern. Sobald das Papier wieder aufgeführt ist, schwenkt das Messgerät automatisch in Messposition und startet mit der Messung.

Mit Hilfe der Opazitätsmessung werden in der Software Stapelwerte angezeigt, wie sie auch im Labor gemessen werden. Somit ergibt sich eine optimale Korrelation zum Labor, wo das Papier ja auch im Stapel gemessen wird.

Das Gerät arbeitet in rauer Umgebung. Fremdlicht, Vibrationen, Bahngeschwindigkeit und Bahnflattern haben keinen Einfluss auf die Messergebnisse.

Das ERX50 dient zur Messung von farbigem Papier , weißem Papier (mit Aufheller und Nuancierfarbstoffen) und Karton. Hier wird der Aufheller getrennt erfasst. Typische Einsatzgebiete sind Testliner, farbiges Tissue, Feinpapiere (farbig oder weiß), Karton, Dekorpapier, Sicherheitspapiere, Dünndruckpapiere, u. v. a.

Vorteile auf einem Blick

ROI nur Farbmessung

< 9 Monate

ROI mit Farbregelung

< 6 Monate

Farbkorrelation zum Labor

<0,5 dE*

Automation mit Farbregelung

95%

Unsere Empfehlung

Farbmessung mit System

Vorteile der Inline Farbregelung

Vorteile des X-Rite Inline Systems

Für Dekorpapier: Farbmessung zwischen Pressen- und Trockenpartie

Bei der Produktion von Dekorpapier muss die Farbe des verpressten Papieres exakt passen. Der Reflexionsindex des Harzes oder Lacks verändert dabei den Farbeindruck des Papiers. Um dies auf der Papiermaschine nachzustellen wird zwischen der Pressen- und Trockenpartie gemessen. Das Wasser im Papier übernimmt dabei die optischen Eigenschaften des Harzes im verpressten Papier. Somit erreicht man eine gute Korrelation der Farbmessung auf der Maschine und im Labor.

Mit der Inline Farbmessung kann der Maschinenführer Änderungen im Prozess schnell erkennen und falls nötig gegensteuern. Direkt nach Aufführen des Streifens steht ein Messergebnis zur Verfügung. Der Maschinenführer sieht sofort, ob die durchgeführte Korrektur auch das erwartete Resultat erbringt. Gegebenenfalls kann nachgefärbt werden, ohne eine weitere Verpressung durchzuführen. Somit werden die Übergangszeiten deutlich verkürzt. Die Farbe wird während der Produktion dann kontinuierlich überwacht, selbst kleinste Farbabweichungen werden sofort angezeigt. Die engen Toleranzen können somit sicher eingehalten werden.

Das ERX50C (mit Rundumbeleuchtung) wird auf einem kundenspezifischen Messrahmen (EFX) direkt nach der Pressenpartie eingebaut. Der Messabstand von 10 mm zur Papierbahn garantiert eine sichere Messung, ohne das Papier zu beschädigen.

Vorteile auf einem Blick

ROI

< 9 Monate

Korrelation zur Laborverpressung

85%

Automation

70%

Unsere Empfehlung

erx50

Inline Farbmessung im flüssigen Papierstoff

Die Farbmessung im Papierstoff liefert Informationen noch bevor der Stoff auf der Maschine ist. Die gemessene Farbe entspricht zwar nicht der des fertigen Papiers, aber eine Farbänderung im Stoff führt unwillkürlich auch zu einer Farbänderung im fertigen Papier. Sie dient somit als „Frühwarnsystem“

Einsatz der Messung im Papierstoff

  • zur Überwachung ob die Farbe der aktuellen Bütte auch der zuletzt angesetzten entspricht
  • zur definierten Mischung zweier Stoffströme (z.B. Altpapier mit „sauberen“ Material)
  • zur Ermittlung des Einflusses bei der Zugabe von Ausschuss
  • zum Anzeigen der Färberesultate beim manuellen Färben in der Bütte

(an dieser Stelle kann auch der optische Aufheller sicher erfasst werden)

Vorteile auf einem Blick

ROI

< 9 Monate

Verkürzung der Umstellzeiten auf

80%

Erkennen von Farbschwankungen

95%

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Konstante Qualität durch Farbregelung

Die Farbregelungssoftware (ES19Win) regelt bis zu 3 Farbpumpen plus einer Aufhellerpumpe. Weitere Pumpen können im manuellen Modus hinzugenommen werden. Dadurch wird auch bei Rohstoffschwankungen eine sehr konstante Qualität produziert. Die Regelung sorgt dafür, dass alle benötigten Farbstoffe gleichzeitig so angepasst werden, dass die Abweichung zum Sollwert sehr klein ist. Eine Abweichung vom Sollwert wird somit in 3 Regelschritten ausgeglichen.

Sogar der Maschinenanlauf und Farbübergänge werden im automatischen Modus gefahren. Dies spart nicht nur Zeit, sondern entlastet den Maschinenführer während dieser kritischen Phase. Er kann sich um all die anderen Einstellungen kümmern.

Der Einbau der Farbregelung dauert 3 Tage. Am ersten Tag wird die Farbmessung eingebaut. Dabei ist ein Maschinenstopp von nur einer Stunde nötig. Auch eine Anbindung an das Leitsystem ist möglich.
Am zweiten Tag erfolgt die Anbindung an die Dosierpumpen, so dass am Ende des Tages eine Regelung möglich ist.
Der dritte Tag steht für die Optimierung und die Schulung des Bedienpersonals zur Verfügung.

eswin-clcc-software

ERX30: Farbmessung im Labor mit 45°:0° Geometrie (CIE Standard)

Das ERX30 ist das erste Labormessgerät mit 45°:0° Geometrie und einstellbarer UV-Strahlung zur sicheren Bestimmung von optischen Aufhellern und Opazität

Das weite Spektrum von 330 nm bis 730 nm gibt nicht nur Aufschluss im sichtbaren Bereich, sondern auch im UV-Bereich. Durch die 45°:0° Geometrie korrelieren die Messungen exzellent mit dem visuellen Eindruck. Diese Geometrie ist auch Standard in der Druckindustrie, sowie in der Inline Farbmessung. Drucker und Papierhersteller sprechen nun die gleiche „Farb-Sprache“.

Dies sichert vergleichbare Messergebnisse vor allem für die Hersteller von Druckpapieren: Sowohl Inline auf der Maschine wie auch im Labor, als auch beim Kunden in der Druckerei wird mit der gleichen Messgeometrie gemessen.

Farbmessung im Labor

Inline Farbmessung

➡ unterstützt die Färbung beim Anlauf einer neuen Farbe
➡ Farbübergänge automatisch fahren: spart ca. 50% der Zeit
➡ hilft die Farbe auf der Papiermaschine konstant zu halten
➡ gibt den Maschinenführern Sicherheit bei der Produktion
➡ kein Schätzen mehr welche Farbe und wie viel verändert werden muss
➡ schafft Farbkonstanz auch über unterschiedliche Produktionslots
➡ 100 % Qualitätssicherung der gesamten Produktion

Wie wird das Inline-Farbmesssystem installiert ?

FAQ's

Eine Messung an der Maschine sollte prinzipiell berührungslos erfolgen, vorzugsweise mit einer genormten Messgeometrie. Kugelmessgeometrie (d:0°) wie sie im Labor verwendet werden (z. B. Elrepho) können auf der Maschine nicht eingesetzt werden, da sie die Probe berühren müssen. Das Papier würde nicht nur Macken bekommen, sondern die „Ulbricht- Kugel“ würde verstauben und unbrauchbare Ergebnisse liefern.

Somit bietet sich nur die 45°:0° Geometrie an. Hier erfolgt die Beleuchtung der Probe unter 45° und die Messung unter 0° (also senkrecht von oben). Der Abstand des ERX50 zur Papierbahn beträgt dabei 10 mm. Über eine spezielle Optik hat normales Bahnflattern sowie Fremdlicht auch keinen Einfluss auf die Messergebnisse.

Zum Aufführen der Papierbahn wird das Messgerät und wenn vorhanden auch der Hintergrund von der Bahn abgeschwenkt. Somit wird ein problemloses Aufführen gewährleistet. Sobald die Bahn breitgezogen ist und stabil steht schwenkt das Messsystem ein und liefert die ersten Messwerte.

In der Papierindustrie sind d:0° Geräte Standard. Oft findet man in den Labors Elrepho Geräte, die dieser Norm entsprechen. Die Inlinemessung kann gut an diese Geräte angepasst werden.

Manchmal wäre es aber von Vorteil, im Labor 45°:0° Geräte zu benutzen. Alle Inline Farbmessgeräte haben eine 45°:0° Geometrie, auch die Drucker verwenden ausschließlich 45°:0°. Wird im Labor des Papierherstellers nun mit einer Kugelgeometrie gemessen sind Konflikte vorprogrammiert. Beide Geometrien liefern unterschiedliche Werte.

Die Kugelgeometrie misst die reine Körperfarbe, unabhängig von der Oberfläche, wo hingegen die 45°:0° Geometrie ähnlich dem menschlichem Auge misst. Die Labormessungen mit der 45°:0° Geometrie passen also nicht nur besser zu den Inline Messungen und den Messungen unserer Kunden, sie korrelieren auch viel besser zum visuellen Eindruck.

Die Anlage wird als schlüsselfertiges System von X-Rite geliefert. Dazu ist es notwendig die Einbausituation in der Papiermaschine zu definieren und zusammen mit den Maschinenführern und Technikern des Kunden festzulegen. Auch muss der gesamte Lieferumfang besprochen werden. Handelt es sich nur um eine „einfache“ Farbmessung an der Maschine oder soll das System mehr können. Folgende Optionen stehen zur Verfügung:

  • Farbmessung auf der Vorderseite und Rückseite
  • Farbregelung zur automatischen Kontrolle der verwendeten Farbstoffe / Pigmente
  • Messung im Labor
  • Bedienung vom Leitstand
  • Anbindung an ein Prozessleitsystem

Zur Installation kommen Servicetechniker von X-Rite und bauen das System innerhalb von wenigen Tagen in die Maschine ein. Dazu ist ein Maschinenstillstand von nur einer Stunde erforderlich. Natürlich wird nicht nur das Bedienpersonal in mehreren Schichten geschult, sondern auch die Instandhalter und Administratoren.