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Funktionsstrich …

… ist das separate Auftragen von einer besonderen Streichfarbe auf die vorgestrichene Oberfläche der Papierbahn. Das Ergebnis ist eine Papierqualität mit speziellen Eigenschaften bei der Anwendung, welche gerade aus diesem Funktionsstrich heraus sichtbar werden.

Dipl.-Ing. Holger BurkertBildungsakademie Papier (BIP)

Diese Papiere werden in die Rubrik der holzfreien Spezialpapiere eingeordnet, denn durch spezielle Streichfarben werden Funktionsschichten aufgetragen. Solch einen Funktionsstrich finden wir zum Beispiel als Kapselstrich für die so genannten Selbstdurchschreibepapiere. Dadurch wird das mehrfache Durchschreiben bei Lieferscheinen oder Auftragsbestätigungen ermöglicht.

Noch mehr verbreitet ist die thermoaktive Schicht als Funktionsstrich, die angepasst an den bestimmten Anwendungszweck auf die Papieroberfläche aufgetragen wird. Somit lassen sich diese Papiere relativ einfach sowie flexibel durch eine definierte Wärmezufuhr thermisch bedrucken. Diese Papierqualität ist bekannt als Thermopapier und kommt in vielen Bereichen des Alltags zum Einsatz. Sehr bekannte Beispiele sind der Kontoauszug, der Kassenbeleg sowie der Parkschein.

Also werden wir nun kompakt den Papier- und Strichaufbau sowie die Veredelung näher betrachten.

Das Thermopapier besteht grundsätzlich aus einem holzfreien Basispapier, welches aus einem gebleichten Zellstoff hergestellt wird. Anschließend erfolgt direkt in der Papiermaschine oder in der Streichmaschine ein Vorstrich, um das „Fundament“ für den folgenden Thermostrich zu legen, denn dieser hat auch eine wärmeisolierende Funktion. Dieser Vorstrich kann mit der Filmpresse oder direkt mit einem Streichaggregat aufgetragen, dosiert und egalisiert werden.

Den Abschluss auf der Oberfläche dieses Spezialpapiers bildet der besondere Thermostrich. In der Zusammensetzung der Streichfarbe befinden sich neben den klassischen Pigmenten, Bindemittel und Hilfsmittel, neu auch die speziellen Farbteilchen plus Begleitstoffe, welche später in der Anwendung auf Wärme reagieren sollen. Dieser Strichauftrag erfolgt auf alle Fälle in der separaten Streichmaschine. Hier kommen die bewährten Streichaggregate sowie mehr und mehr das Vorhangstreichverfahren (siehe Artikel in Papier+Technik 4/2019) zum Einsatz. Die Vorteile des so genannten Curtain Coating sind dabei die hohe Genauigkeit der Einstellung der Strichdicke auf der Papierbahn und damit eine optimale Abdeckung sowie gleichmäßige Strichverteilung. Das ist ideal für den Funktionsstrich, denn die besonderen Bestandteile der Streichfarben neben den Pigmenten haben einen relativ hohen Preis und können so mengenoptimiert eingesetzt werden. Für spezielle Anwendungen kann das Papier nachfolgend mit einem zusätzlichen Strich auf den Thermostrich veredelt werden. Dann übernimmt dieser Strichauftrag mit seinen zum Beispiel öl- und / oder wasserabweisenden Bestandteilen eine Schutzfunktion. Auch die Option einer gezielten Rückseitenpräparation kann je nach Anforderungsprofil mit einem weiteren Strichauftrag umgesetzt werden.

Nach dem erfolgreichen Streichen kommt mit dem Trocknungsprozess die nächste Herausforderung. Der frisch aufgetragene Thermostrich mit seinen gesicherten Farbteilchen, den so genannten Farbreagenzien, reagiert auf Hitze, also muss nun im Trocknungsprozess so viel Wärme zum Einsatz kommen, dass einerseits das fertige
Papier getrocknet und andererseits der Funktionsstrich nicht aktiviert wird.

Das Thermopapier ist fertig, wenn die besondere „Druckfarbe“ in der gesamten Papieroberfläche gleichmäßig vorhanden ist. So betrachten wir nun die Anwendung dieser Papierqualität etwas näher.

So funktioniert
der Druck

Mit dem Thermodruck-Verfahren wird durch die direkte Übertragung von Hitze, also thermischer Energie, auf die Farbreagenzien im Thermopapier ein Farbbild erzeugt. Die elektrische Energie des Druckers wird in Wärme von circa 160 Grad umgewandelt. Dadurch schmelzen die Schutzschichten der Farbteilchen.

Diese werden dadurch punktuell aktiviert, also deutlich sichtbar. Die Färbung dieser Farbreagenzien innerhalb des Papiers wird durch besondere Hilfsmittel, die so genannten Schmelzpunktregulatoren, genau gesteuert und kontrolliert. Dadurch können verschiedene Graustufen entsprechend der eingesetzten Energiemenge geschaffen werden.

Thermokopf mit Heizelementen

Der Thermokopf im Drucker überträgt die Hitze auf das Papier. Ein Thermokopf besteht aus vielen kleinen Heizelementen, die über die gesamte Druckbreite verteilt sind. Jedes dieser kleinen Heizelemente wird elektronisch gesteuert, um die erforderliche Menge Energie zum richtigen Zeitpunkt abzugeben. So entstehen kleine Punkte im Papier, die zusammen das endgültige Bild erzeugen. Das können zum Beispiel Texte, Graphiken, Symbole, Barcodes usw. sein.

Vor der direkten Anwendung in den Automaten wird das Spezialpapier meistens noch von Rolle zu Rolle vorbedruckt, etwa auch mit Benutzerinformationen. Somit entsteht zusammen mit dem Thermodruck das fertige Produkt, zum Beispiel der am Anfang erwähnte Parkschein.

Der Funktionsstrich gewinnt aktuell an Bedeutung, speziell für das Errichten von Barriereschichten auf diversen Papier- und Kartonqualitäten. Diese kommen bevorzugt in den vielfältigen Bereichen der Lebensmittelindustrie zum Einsatz.