Feuchte in Papier, Karton und Zellulose

Feuchtemessgeräte für Papier, Karton und Zellstoff sind Spezialgeräte zur Bestimmung des Feuchtegehalts von Papiererzeugnissen in allen Stufen der Herstellungskette: an der Papiermaschine, bei der Qualitätsprüfung fertiger Rollen, bei der Annahme von Altpapierlieferungen, bei der Lagerkontrolle sowie bei der Feuchteprüfung in Druckerei und Papierverarbeitung. Der Feuchtegehalt von Papier beeinflusst dessen mechanische Eigenschaften erheblich (Zugfestigkeit, Steifigkeit, Planlage), die Druckeigenschaften, die Maßhaltigkeit und das Verhalten in der Verarbeitung. Eingesetzt werden überwiegend elektrische Verfahren (resistiv und kapazitiv) für schnelle Kontrollen, während das gravimetrische Trocknungsverfahren der Genauigkeitsbezug bleibt.

Tragbare Feuchtemessgeräte

Tragbare Kontaktgeräte arbeiten mit einem Plattensensor, der auf den Papierstapel oder die Rolle aufgesetzt wird und kapazitiv die Änderung der Dielektrizitätskonstante in Abhängigkeit von der Feuchte erfasst. Der übliche Messbereich liegt bei 3-12 % Feuchte in Masse-%, mit einer Genauigkeit von ±0,5-1 %. Die Anzeige erfolgt rasch (wenige Sekunden), die Bedienung ist denkbar einfach. Höherwertige Digitalgeräte bieten: eine Datenbank der Papiersorten (mit Kalibrierkurven für jede Flächenmasse und Zusammensetzung); statistische Funktionen; GO/NOGO-Schwellen; eine Datenausgabe zur Archivierung. Es gibt auch Einstichgeräte für punktuelle Messungen am Einzelblatt (genauer, aber langsamer).

Laborfeuchtemessgeräte

Die Qualitätslabore der Papierfabriken bestimmen die Papierfeuchte mit thermogravimetrischen Waagen oder Trockenschränken nach dem gravimetrischen Verfahren der ISO 287: Eine Probe bekannter Fläche (in der Regel 100 cm² oder 200 cm²) wird gewogen, im Trockenschrank bei 105 °C 1-4 Stunden bis zur Massekonstanz getrocknet und erneut gewogen; die prozentuale Differenz ergibt die Feuchte mit sehr guter Genauigkeit (±0,1 %). Das Verfahren ist zerstörend und langsam und bleibt förmlichen Prüfungen sowie der Überprüfung elektronischer Inline-Geräte vorbehalten.

Inline-Sensoren

An Papiermaschinen sind Inline-Sensoren zur fortlaufenden Feuchtemessung eingebaut: IR-Sensoren mit mehreren Wellenlängen (sie nutzen die IR-Absorption des Wassers in bestimmten Spektralbanden); Mikrowellensensoren (Messung der Dämpfung hochfrequenter elektromagnetischer Wellen); traversierende kapazitive Sensoren (mit einem Messkopf, der über die Maschinenbreite fährt); NMR-Sensoren (Kernspinresonanz, für sehr hohe Inline-Genauigkeit). Die Daten werden in die Maschinensteuerung eingebunden und regeln selbsttätig Geschwindigkeit, Dampf und Trocknung.

Anwendungen

Zu den Anwendungen zählen: die Papierfabrik selbst (Feuchteregelung an der Papiermaschine für Trockenpartie und Kalander); die Qualitätsprüfung fertiger Rollen vor dem Versand; die Annahme von Altpapierlieferungen zur stofflichen Verwertung (die Feuchte ist vertraglich geregelt – ein feuchterer Ballen wiegt mehr, ist aber weniger wert); Druckerei und Papierverarbeitung (Feuchteprüfung vor dem Druck – eine falsche Feuchte führt zu Druckfehlern, Verformungen und Passerproblemen); Lagerhallen (Feuchteprüfung zur Planung der Klimatisierung); die Verpackungsindustrie (Feuchte der Wellpappe für Kartons, wo sie die Stauchfestigkeit bestimmt).

Prüfnormen

Die maßgeblichen Normen sind: UNI EN ISO 287 (gravimetrisches Verfahren, internationaler Bezug – Papierfeuchte durch Trocknung); TAPPI T412 (entsprechend, US-Bezug für Karton); TAPPI T550 (Feuchte nach kapazitivem Verfahren); UNI ISO 638 (für Zellstoff). Die genormten Prüfbedingungen sind 23 °C und 50 % rF, mit einer Klimatisierung der Probe von mindestens 4 Stunden in geregelter Atmosphäre. Die Abnahmevorgaben für die Feuchte richten sich nach dem Erzeugnis: üblich 5-7 % bei Druckpapier, 6-9 % bei Karton und 7-10 % bei Wellpappe.

Auswahlkriterien

Die Auswahl des Papierfeuchtemessgeräts richtet sich nach der Anwendung: die förmliche Qualitätsprüfung im Labor arbeitet mit thermogravimetrischen Waagen nach ISO 287; die schnelle Kontrolle in der Fertigung verlangt tragbare kapazitive Geräte mit Papierdatenbank; die fortlaufende Inline-Messung nutzt IR- oder Mikrowellensensoren in der Maschine; für die Wareneingangsprüfung von Lieferungen genügen tragbare Geräte mit guter Genauigkeit (üblich ±0,5 %).