Luftwiderstand von TAPPI T 460 Papier (Gurley-Methode)

Die Norm „TAPPI T 460 Papierluftwiderstand (Gurley-Methode)“, die gemeinsam von der Pulp, Paper and Converting Industries Technical Association (TAPPI) und dem American National Standards Institute (ANSI) entwickelt wurde, beschreibt ein Verfahren zur Messung des Luftwiderstands von Papier mit einer kreisförmigen Fläche von ca. 6,45 cm² bei einer Druckdifferenz von 1,22 kPa. Der empfohlene Messbereich für das Flüssigkeitssäulengerät liegt zwischen 5 und 1800 Sekunden pro 100 ml Zylinderverdrängung. Bei undurchlässigeren Papieren sind die Zeitanforderungen so hoch, dass andere Messverfahren bevorzugt werden.

Dieses Verfahren misst das Luftvolumen, das durch die Testprobe strömt, sowie etwaige Luftleckagen an der Oberfläche. Daher ist es ungeeignet für Papiere mit rauer Oberfläche, die nicht ausreichend komprimiert werden können, um signifikante Luftleckagen an Oberfläche und Kanten zu verhindern.

Für ein ähnliches Verfahren zur Messung des Luftwiderstands von Papier bei höheren Drücken (ca. 3 kPa) und höherer Auflösung bei der Messung kleinerer Luftvolumina gilt die Norm „TAPPI T 536 Luftwiderstand von Papier (Hochdruck-Gurley-Verfahren)“. Für ein Verfahren zur Messung der Luftdurchlässigkeit bei Drücken bis zu 9,85 kPa mit kleineren und größeren Prüfflächen gilt die Norm „TAPPI T 547 Luftdurchlässigkeit von Papier und Karton (Sheffield-Verfahren)“.

Der TAPPI T 460-Standard, eine weit verbreitete Standardprüfmethode, bietet eine zuverlässige Möglichkeit, die Luftbeständigkeit von Papier zu messen, ein wichtiger Indikator für seine Porosität bzw. Luftdurchlässigkeit.

Bei diesem Prüfverfahren wird der Luftwiderstand von Papier ermittelt, indem die Zeit (in Sekunden) gemessen wird, die ein bestimmtes Luftvolumen (typischerweise 100 ml) benötigt, um unter konstantem Druckunterschied durch eine definierte Fläche der Papierprobe zu strömen.

Die Testfläche ist ein kreisförmiger Raum mit einem Durchmesser von ca. 6,45 cm². Die Druckdifferenz beträgt 1,22 kPa, und der empfohlene Bereich liegt zwischen 5 und 1800 Sekunden pro 100 ml Luftverdrängung. Die Einheiten werden üblicherweise in Gurley-Sekunden angegeben. Höhere Gurley-Sekunden-Werte deuten auf einen höheren Luftwiderstand (geringere Porosität) hin, was bedeutet, dass das Papier dichter oder fester gewebt ist. Niedrigere Werte deuten auf eine höhere Porosität hin (Luft kann leichter hindurchströmen).

Die Gurley-Methode verwendet ein Gurley-Densometer, ein Gerät, das mit leichtem Druck Luft durch eine komprimierte Papierprobe presst. Das Gerät enthält typischerweise einen Zylinder mit einer Flüssigkeitsdichtung oder einem durch Schwerkraft beladenen Material, das den Druck erzeugt. Das Papier wird fest komprimiert, um ein Auslaufen an den Rändern zu verhindern. Luft strömt durch die Probe, und die Zeit, die ein bestimmtes Volumen zum Durchströmen benötigt, wird gemessen.

Bei dieser Methode tritt Oberflächenwasser aus, daher ist eine ausreichende Verdichtung entscheidend. Sie eignet sich nicht für sehr dicke Kartonagen oder Materialien, die zu starkem Kanten- oder Oberflächenwasseraustritt neigen.

Der Luftwiderstand im Papier spiegelt indirekt verschiedene strukturelle und funktionelle Eigenschaften des Papiers wider:

• Analysegrad: Feinere Fasern bilden dichtere Schichten mit höherer Widerstandsfähigkeit.
• Absorptionsfähigkeit: Beeinflusst das Eindringen von Tinten, Ölen, Wasser oder Klebstoffen.
• Scheinbare Dichte: Dichte Fasernetzwerke erhöhen den Widerstand.
• Filtrationseffizienz: Diese ist entscheidend für Filterpapiere oder Materialien, die bei der Luft-/Flüssigkeitsfiltration eingesetzt werden.
• Bedruckbarkeit und Beschichtungen: Diese Faktoren beeinflussen, ob die Tinte auf der Oberfläche bleibt oder absorbiert wird.
• Produktionsprozesse: Hochresistente Papiere ermöglichen die Vakuumverarbeitung (z. B. das Abziehen der Blätter während der Weiterverarbeitung).

Bei Recyclingpapier führen kürzere Fasern im Allgemeinen zu einer höheren Porosität (niedrigeren Gurley-Sekunden-Werten) im Vergleich zu Papier aus Primärfasern.

Die Prüfzeiten für Papiere mit hoher Wasserundurchlässigkeit können übermäßig lang sein. In diesem Fall werden alternative Methoden empfohlen.

Bei dieser Methode kann es zu Oberflächenversickerung kommen, weshalb sie für locker strukturierte Materialien weniger geeignet ist.

Dieser Test ist nach wie vor ein grundlegendes Element der Qualitätskontrolle in der Zellstoff-, Papier-, Verpackungs- und verwandten Industrien und gewährleistet eine gleichbleibende Materialleistung.

Der TAPPI-Standard T 460 ist ein grundlegendes Prüfverfahren zur Messung des Luftwiderstands (bzw. der Porosität/Permeabilität) von Papier nach der Gurley-Methode und findet Anwendung in der Zellstoff-, Papier-, Verpackungs-, Druck- und verwandten Industrien. Er bietet eine standardisierte, reproduzierbare Methode zur Messung der Luftdurchlässigkeit von Papier und dient als wichtiger indirekter Indikator für verschiedene Materialeigenschaften und Leistungskennwerte.

Dieser Standard wird aus folgenden Gründen als wichtig erachtet:

• Qualitätskontrolle in der Produktion: Die Luftwiderstandsmessung ist ein schnelles, zerstörungsfreies Prüfverfahren, das direkt an Papiermaschinen eingesetzt wird. Sie trägt zur Überwachung der Produktionskonsistenz bei, indem sie Faktoren wie Faserfeinheit, Bogenbildung, Kompression und Leimung widerspiegelt. Abweichungen in Gurley-Sekunden weisen frühzeitig auf Probleme im Papierproduktionsprozess hin und gewährleisten so eine homogene Produktqualität.
• Es sagt die Absorptionsfähigkeit und Flüssigkeitsdurchlässigkeit voraus: Ein höherer Luftwiderstand (längere Gurley-Zeiten) geht mit einer geringeren Porosität einher. Dies bedeutet ein geringeres Eindringen von Flüssigkeiten wie Tinten, Lacken, Ölen, Wasser oder Klebstoffen. Dies ist von entscheidender Bedeutung für:
• Druckqualität: Es wird geprüft, wie die Tinte auf der Oberfläche haftet (scharfe Ausdrucke) und ob es zu übermäßiger Absorption kommt (Verschwimmen oder Verschmieren).
• Beschichtung und Leimung: Gewährleistet optimale Haftung und Leistung auf beschichteten Papieren.
• Es ermöglicht die automatisierte Weiterverarbeitung in der Produktion: Papiere mit ausreichend hohem Luftwiderstand (geringer Porosität) lassen sich in Konfektionierungs-, Verpackungs- und Drucklinien (z. B. für Wellpappkartons oder Bogenoffsetverfahren) mithilfe von Vakuumsammlern, Saugnäpfen oder Hebern effizient verarbeiten. Ein zu geringer Widerstand kann zu Förderfehlern und damit zu Ausfallzeiten führen.
• Bewertet die Filtrations- und Atmungsaktivitätsleistung: Dieser Test beurteilt die Effizienz von Materialien, die einen kontrollierten Luft- oder Gasstrom erfordern, wie zum Beispiel:
• Filterpapiere (z. B. zur Luft-/Flüssigkeitsfiltration).
• Vliesstoffe, poröse Beutel oder atmungsaktive Membranen (z. B. für medizinische Anwendungen oder Verpackungsanwendungen).
• Sie weisen strukturelle Merkmale auf: Gurley-Werte messen indirekt Folgendes:
• Scheinbare Dichte und Struktur in Z-Richtung (Dicke).
• Unterschiede zwischen Neuware und Recyclingfasern (Recyclingfasern haben im Allgemeinen kürzere Fasern, was zu einer höheren Porosität führt).
• Korrelationen zwischen allgemeiner Papierspannung und -festigkeit.

Seit vielen Jahren versteht unser Unternehmen mit seinen kompetenten und erfahrenen Mitarbeitern die Bedürfnisse seiner Kunden, bietet ihnen die benötigten fortschrittlichen Prüfdienstleistungen und unterstützt sie beim Aufbau, der Implementierung und der Optimierung von Managementsystemen. In diesem Rahmen bieten wir Unternehmen auch Prüfdienstleistungen gemäß der Norm „TAPPI T 460 Papierluftwiderstand (Gurley-Methode)“ an.