DE202016001805U1 - Prüfgerät - Google Patents

Abstract

Messvorrichtung (1) zur Ermittlung der Restreißfestigkeit in blattartigen, gefalzten Produkten (43), insbesondere von halbfertigen- und fertigen Druckerzeugnissen aus Papier, die auf einer ebenen Auflagefläche (21) eines Messtisches (2) aufgelegt und mit Klemmmitteln (8, 9) an den Blattecken (18, 19) befestigt werden, wobei die Messvorrichtung (1) einen Zugmechanismus (44) mit Antriebseinheit (3) zur Ausübung einer Zugkraft (45) auf einen zu prüfenden Falz (14) in einem Prüfblatt (20) und ein Kraftmessgerät (5) aufweist, ist dadurch gekennzeichnet, dass ein stationäres Klemmmittel (9) eine untere linke Blattecke (19) und ein linear bewegliches Klemmmittel (8) eine untere rechte Blattecke (18) eines Prüfblattes (20) klemmen, wobei die beiden Klemmmittel (8, 9) in einer geradlinig ausgeführten Führungsnut (11), die in der Ebene (47) der Auflagefläche (21) liegt und die senkrecht zum Falz (14) im Prüfblatt (20) verläuft, angeordnet sind.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung zur Ermittlung der Restreißfestigkeit in blattartigen, gefalzten Produkten, insbesondere von halbfertigen- und fertigen Druckerzeugnissen aus Papier.
• Das technische Gebiet betrifft die Herstellung von Druckerzeugnissen, die als Ausgangsprodukt bzw. als Rohstoff Papier, sowie Messgeräte zum Prüfen der Rohstoffe und der hergestellten Druckerzeugnisse, verwenden. Bei der vorliegenden Erfindung ist also das Ausgangsmaterial, die Druckherstellung und die Messtechnik zu beachten. Das von der Papierindustrie hergestellte und von der Druckindustrie verwendete Material aus Papier, unterliegt bei seiner Herstellung einer Kontrolle. Als Ergebnis dieser Kontrollen resultiert der Handelsbrauch, das Material aus Papier mit bestimmten Eigenschaften zu bezeichnen. Zu den Eigenschaften gehören, nur um einige aufzuzeigen, beispielsweise die Berstfestigkeit, die Zugfestigkeit, die Längung, der innere Reißwiderstand, der Kantenreißwiderstand, die Druckfestigkeit usw. Des Weiteren werden an die mechanische Bedruckbarkeit oder die Bestimmung des Elastizitätsmoduls hohe Anforderungen gestellt. D. h., an die Papierqualität werden von der Druckindustrie Anforderungen gestellt, die bei der Herstellung von der Papierindustrie zu berücksichtigen sind. Die Qualität und die Festigkeit von Papier hängen von mechanischen Eigenschaften, wie z. B. der Zusammendrückbarkeit, der Zugfestigkeit usw. ab. Des Weiteren hängt die Qualität von physikalischen Größen, wie der Oberflächenrauigkeit, ab. Die Oberflächenrauigkeit und die Dicke eines Papierbogens können über die Papierbahn aber verschieden ausgebildet sein. Diese Unterschiedlichkeiten beeinflussen die Bedruckbarkeit, das Falzen, das Schneiden und das Perforieren. Daher werden die Eigenschaften der Papierqualität ermittelt und verschiedene standardisierte Laborprüfungen durchgeführt. Dazu gehören beispielsweise der, aus dem Stand der Technik bekannte, Mullen-Test als Berstfestigkeitsprüfung und der STFI-Test als Druckprüfung (Kompressionstest). Beide Prüfverfahren sind z. B. aus der DE 38 72 479 T2 ersichtlich. Aber auch die Dickenmessung von Papiermaterial gehört dazu.
• Die Dickenmessung von Papier ist beispielweise aus der DE 600 20 811 T2 bekannt. Dieses Messverfahren ist aber für die Zugfestigkeitsprüfung an gefalztem Papier nicht geeignet. Die DE 691 22 972 T2 offenbart ein Verfahren zum Bestimmen der Papiereigenschaft eines Bogens in Z-Richtung. Das Verfahren besteht aus einer Kompressibilitätsmessung zur Berechnung eines Druck-Elastizitätsmoduls, das dazu verwendet werden kann, verschiedene Eigenschaften eines Bogens in Z-Richtung, wie z. B. das Zugelastizitätsmodul, die Zugfestigkeit in Z-Richtung, die Dehnsteifigkeit und die Scott-Verbundfestigkeit, abzuleiten. Eine Zugfestigkeitsprüfung in der X- und Y-Richtung ist mit diesem Verfahren ebenfalls nicht möglich.
• Unter Druckerzeugnissen im Sinne der vorliegenden Erfindung werden im Allgemeinen Waren aus Papier, Pappe und/oder Karton verstanden, wie sie beispielsweise bei Büchern, Zeitschriften, Kalendern, Prospekten, Broschüren und Ähnlichem zur Anwendung kommen. Bei diesen Druckerzeugnissen gibt es immer eine Vielzahl von Innenseiten und mindestens eine Außenseite, welche sich, graphisch mehr oder weniger ausgeprägt oder besonders ausgestaltet, an mögliche Benutzer, Anwender und Käufer usw. richten. Fraglich bleibt das Verhalten der Innenseiten bei der Benutzung. Unter Benutzung wird hier das Öffnen bzw. Aufschlagen und Umblättern der Seiten in einem gehefteten Druckerzeugnis verstanden. Welche Reißfestigkeit weist eine Seite bei der Benutzung im Falz auf. Liegt dieser Festigkeitswert niedriger, gleich oder höher als die, bei der Benutzung auftretende Zugkraft? Die Bewertung der physikalischen Eigenschaften von, im Falz gehefteten Druckerzeugnissen, ist daher Gegenstand der Erfindung.
• Zur Verbesserung der Qualität der Endprodukte von Druckerzeugnissen, ist es daher notwendig, nicht nur die Qualität der Eingangsmaterialien zu kennen, sondern auch während der Herstellung der Druckerzeugnisse Qualitätsprüfungen durchführen zu können und mit den erzielten Messergebnissen auf die Herstellungsparameter einzuwirken. Dieses ist auch der Tatsache geschuldet, dass die Festigkeit von Papiermaterialien über die Breite des produzierenden Bogens variiert und auch in der Maschinenrichtung und der Querrichtung unterschiedlich ist, wodurch Qualitätsunterschiede bei den Endprodukten entstehen.
• Mit bekannten Prüfverfahren werden daher Endprodukte von Druckerzeugnissen geprüft. Beispielsweise wird die Bindequalität von klebegebundenen Büchern und Broschuren mit dem, aus dem Stand der Technik bekannten Pull-Test-Verfahren, geprüft. Der Pull-Test ist das zentrale Prüfverfahren für die Ermittlung der Qualität einer Klebebindung. Hierbei wird die Kraft gemessen, die zum Herauslösen eines einzelnen Blattes aus dem Buchblock durch eine senkrecht zum Buchblockrücken wirkende und gleichmäßig über die Länge verteilte Zugbeanspruchung erforderlich ist. Ein Blatt des Buches oder der Broschüre wird mit steigender Zugkraft belastet, bis entweder ein Leimriß oder ein Papierriß auftritt. Die Bindequalität der Klebverbindung ist von vielen Faktoren abhängig. Wesentliche Faktoren dabei sind jedoch die Papiersorte, die Papierqualität und die Art des verwendeten Klebstoffes. Darüber hinaus gibt es Papiersorten, die mit den bekannten Klebstoffen keine Klebverbindung mit ausreichenden Pull-Werten ermöglichen und für die daher eine andere Bindung, wie Faden- oder Drahtheftung, vorzusehen ist.
• Ein solches Gerät zum Prüfen der Verankerungsfestigkeit von Buchseiten im Blockverband von Büchern und Broschuren, ist in der CH 512 065 A und der DD 293 197 A5 offenbart, wobei das Prüfgerät aus der DD 293 197 A5 eine Weiterentwicklung des Prüfgerätes aus der CH 512 065 A darstellt. Das Prüfgerät aus der DD 293 197 A5 kann zur Überwachung der Verarbeitungsqualität in Buchbindereien eingesetzt werden und sieht Mittel vor, mit welchen unter anderem ein Schrägzugtest-Verfahren angewendet werden kann. Ein Schrägzugtest gleicht die Prüfbelastung der Gebrauchsbelastung an, so dass die Verankerungsfestigkeit untereinander verglichen werden kann. Dabei ist die Wirkungslinie einer, an einer freien Blattecke angreifenden Zugkraft, unter einem Winkel von annähernd 45 Grad zum Blockrücken auf dessen Endpunkt gerichtet. Messwert ist die, zum Ein- und Weiterreißen des Blattes aus seiner Verankerung im Blockverband benötigte Zugkraft. Die, dem Schrägtest-Verfahren zugehörige Vorrichtung, ist der 2 zu entnehmen. Beim Schrägzugtest wird die Schrägzugfestigkeit einzelner Blätter in einem Block, zur Bewertung der Eigenschaften von Klebebindungen, Papier, Karton, Broschuren und Verbundmaterialien, ermittelt. Die Prüfbelastung simuliert die, beim normalen Gebrauch eines Buches auftretende Belastung. Dabei ist der Block mit der Öffnung nach oben auf dem Gerätetisch fixiert. Unter einem Winkel von 45 Grad greift eine Blattklemme an der Ecke eines, auf 30 mm Breite gekürzten Einzelblattes, mit einer linear ansteigenden Zugkraft an. Dabei reißt das Blatt aus. Die der Zugkraft entgegenwirkende Kraft wird kontinuierlich gemessen.
• Ein weiteres Messgerät zum Erfassen von Blattausreißkräften in klebegebundenen Produkten ist der, in der DE 10 2006 011 489 B3 beschriebenen Pull-Test-Vorrichtung, zu entnehmen. Dabei wird typischerweise der Broschurenblock zwischen 90 und 180 Grad weit geöffnet und auf zwei Auflageschienen aufgelegt. Zwischen diesen Auflageschienen befindet sich das zu prüfende separierte Blatt. Die Vorrichtung enthält dabei eine horizontale Drehachse, um die Lage des Broschurenblocks während einer Messung dergestalt anpassen zu können, dass die, auf das Einzelblatt wirkende Zugkraft, unabhängig von der Ausrichtung der Broschur auf den Auflageschienen, stets senkrecht zum Broschurenrücken und dessen Verklebung wirkt.
• Heutige Maschinen der Druckweiterverarbeitung werden immer weiter automatisiert und erleichtern dem Bedienpersonal das Einrichten und Steuern. Trotz dieser Entwicklung sind grundlegende Kenntnisse im Bereich der zur Anwendung kommenden Materialien, wie Papier, Karton, Pappe, Klebstoff usw. und deren Verarbeitung, nötig, um qualitativ hochwertige Druckerzeugnisse herzustellen.
• Zur Vermeidung von Qualitätsunterschieden an Endprodukten sollen daher während der Herstellung von Druckerzeugnissen weitere Kontrollen, beispielsweise in der Druckweiterverarbeitung, stattfinden. Der Qualitätssicherung von Druckerzeugnissen kommt daher eine besondere Rolle zu. Die Qualitätssicherung ist in der heutigen Zeit eine der wichtigsten Aufgaben, die schon lange nicht mehr nur durch eine visuelle Beurteilung zu gewährleisten ist. Meist verlangt sie nach aufwendigen Messungen und speziellen Prüfverfahren, wie zuvor aufgezeigt, und ist dadurch häufig mit sehr hohen Kosten verbunden. In der täglichen Arbeit von Druckereien und/oder von Unternehmen der Weiterverarbeitung und Verpackung treten sehr häufig Probleme auf, die auf Fehler bei der Werkstoffauswahl, aber auch auf Qualitätsmängel der eingesetzten Werkstoffe oder auf nicht erwünschte Wechselwirkungen zwischen den verwendeten Materialien zurückzuführen sind. Daher werden hier nachstehend die, aus dem Stand der Technik bekannten Mess- und Prüfmöglichkeiten (Geräte und Verfahren) aufgezeigt, insbesondere bezogen auf die mechanischen Werkstoffeigenschaften.
• Zur Prüfung einer mechanischen Werkstoffeigenschaft gehört die Biegesteifigkeit. Die Biegesteifigkeit kennzeichnet den Widerstand eines flächigen Materials gegenüber den Kräften senkrecht zur Materialebene, die zu dessen Auslenkung führen. Die Biegesteifigkeit spielt für alle Faltvorgänge beim Falzen oder Umlegen in der buchbinderischen Verarbeitung eine Rolle. Zur Prüfung der Biegefestigkeit steht ein Biegefestigkeitsmessgerät zur Verfügung.
• Als nächstes wird die mechanische Werkstoffeigenschaft der Falzfestigkeit betrachtet. Der Falzwiderstand ist ein Kennwert zur Beurteilung der Festigkeit von Bedruckstoffen wie Papier, Karton oder textilen Materialien gegen mechanische Beanspruchung beim wiederholten Falzen oder Knicken an einer scharnierartigen Biegestelle. Von Bedeutung ist die Falzfestigkeit in der buchbinderischen Verarbeitung insbesondere für Vorsatzpapiere, deren Brechen ein Herauslösen des Buchblocks aus der Buchdecke verursacht, für Bucheinbandmaterialien im Falzgelenk der Buchdecke sowie für den Broschurenumschlag in der Rücken- bzw. Zierrille. Auch zur Prüfung der Falzfestigkeit steht ein Prüfgerät zur Verfügung.
• Die Gefügefestigkeitsprüfung dient ebenfalls der Ermittlung einer mechanischen Werkstoffeigenschaft. Die Gefügefestigkeitsprüfung wird durch die Belastung senkrecht zur Bedruckstoffebene ermittelt.
• Als nächstes werden die mechanischen Eigenschaften eines Druckerei-Teil- und/oder Enderzeugnisses betrachtet. Während der Herstellung klebegebundener Produkte wirken zahlreiche Faktoren seitens der Materialauswahl (z. B. Klebstoff), der Technologie (z. B. Rückenbearbeitung) und der Maschine (z. B. Geschwindigkeit) auf die Festigkeit des Endprodukts ein.
• Zur Beurteilung der Bindefestigkeit als einem der wichtigsten Qualitätsmerkmale, wird die Blattausreißfestigkeit herangezogen, die nach verschiedenen Verfahren ermittelt werden kann. Sie kennzeichnet die Verankerung des Blattes im Blockverband und damit die Festigkeit und Gebrauchsbeständigkeit des Buch- oder Broschurenblocks. Gleichzeitig dient die Blattausreißfestigkeit dazu, im Vorfeld der Produktion eine Abstimmung aller, die Technologie beeinflussenden Faktoren, erzielen zu können, um hinsichtlich der Festigkeit und Lebensdauer ein qualitativ hochwertiges Erzeugnis zu produzieren. Zur Ermittlung der Blattausreißfestigkeit stehen im Wesentlichen drei Verfahren zur Verfügung. Als sinnvoll wird eine Anwendung mehrerer Verfahren erachtet.
• Das erste Verfahren betrifft die Prüfung der Blattausreißfestigkeit, die senkrecht zum Blockrücken, gemäß dem Pull-Test erfolgt. Der Pull-Test ist eine statische Prüfmethode, bei der ein Einzelblatt über die gesamte Blattlänge, senkrecht zum Blockrücken, mit einer Kraft belastet wird. Die Kraft wird so lange gleichmäßig vergrößert, bis sie zum Ausreißen des Blattes führt.
• Das zweite Verfahren betrifft die Prüfung der Blattausreißfestigkeit, die schräg zur Blockebene, gemäß dem Schrägzugtest, erfolgt. Beim Schrägzugtest erfolgt die Zerstörung der Bindung, indem, unter einem Winkel von 45 Grad, eine linear ansteigende Kraft punktförmig auf den äußersten Punkt des Bundstegs, am Kopf oder Fuß des Blocks, angreift. Das Einreißen über eine vorgegebene Wegstrecke von 30 mm erfolgt diskontinuierlich in Abhängigkeit von der Festigkeit der Bindung.
• Zur Bewertung kommt der Maximalwert der angreifenden Kraft oder ein Mittelwert aus einer Anzahl von Einzelwerten in Betracht. Das dritte Verfahren betrifft die Prüfung der Blattwendebewegung gemäß dem Flextest. Beim Flextest wird das Blatt um seine Verklebungslinie mit einer dynamischen Wendebewegung beansprucht. In Abhängigkeit von der Rückenlänge wird das Prüfblatt mit einer Vorspannkraft belastet. Durch den Bewegungsablauf wird die im Klebstof verankerte Blattkante wechselseitig, unter Mitwirkung einer entsprechenden Zugbelastung, beansprucht. Der Test kann bei Nachweis einer vorgegebenen Mindestwendezahl abgebrochen werden. Eine Einteilung der beim Flextest erzielten Ergebnisse in Rangstufen wird als nicht sinnvoll angesehen. Stattdessen wird eine Mindestzahl an Hin- und Herbewegungen angegeben.
• Ein weiteres Prüfverfahren betrifft die Aufschlagbarkeit. Die Aufschlagbarkeit charakterisiert das Öffnungsverhalten von Büchern und Broschuren. Eine Möglichkeit, das Aufschlagverhalten zu ermitteln, ist die Messung des Drehmomentes, das zwischen der Bindekante und der Vorderkante beim Öffnen an einer beliebigen Stelle entsteht. Die Prüfung erfolgt mit einer Prototypenkonstruktion, bei der das Drehmoment, in Abhängigkeit des Aufschlagwinkels, grafisch dargestellt wird.
• Für die vorgenannten Prüfverfahren steht jeweils ein, für diese Verfahren geeignetes Messgerät, zur Verfügung. Mit all diesen Messgeräten ist aber keine Beurteilung der Qualität einer Faden- oder Klammerheftung im Falz möglich. Gerade während der Druck- und Bindeproduktion, aber vor allem bei der Druckweiterverarbeitung, spielt die Festigkeit von Papier eine wesentliche Rolle. Auch beim Gebrauch von Papier ist die Festigkeit in vielen Fällen wichtig. Ein Papier, das von der Rolle verarbeitet wird, unterliegt einer Zugbeanspruchung in Längsrichtung. Ein Papier, das im Format verarbeitet wird, unterliegt bei Schmalbahnformaten einer Zugbeanspruchung in Querrichtung. Im Offsetdruck wird das Papier bedruckt, getrocknet und gefalzt. Während dieser Prozesse sollte das Papier eine spezifische Restfestigkeit aufweisen, um Bahnrisse und Brüche im Falz zu vermeiden. Bisherige Verfahren zur Ermittlung der Restfestigkeit von bedruckten, getrockneten und gefalzten Druckbögen erfolgten im Labor. Im Labor wird unter standardisierten Umständen ein Papierstreifen aufgeheizt und gefalzt. Direkt danach wird die Dehnfestigkeit an dem Teststreifen gemessen. Diese Labormethode zur Ermittlung der Restfestigkeit weist den großen Nachteil auf, dass sie nicht parallel zum laufenden Produktionsprozess erfolgen kann, bzw. das Ergebnis der Laboruntersuchung viel zu spät zur Verfügung steht, um noch auf die Parameter des Fertigungsprozesses einzuwirken. Die Parameter des Fertigungsprozesses unterscheiden sich häufig von den Parametern, die bei der Papierprobe im Labor Verwendung finden. Welche Restreißfestigkeit weist eine, dem Fertigungsprozess entnommene Papierprobe, im Falz oder in einer, im Falz gehefteten Lage, tatsächlich aus? Diese Frage lässt sich mit der Labormethode nicht beantworten. Wie wirken sich Schwankungen in der Papierqualität während des Fertigungsprozesses auf die Restfestigkeit im Falz aus? Auch diese Frage lässt sich mit der Labormethode nicht beantworten.
• Zur Verbesserung der Qualität der Endprodukte von Druckerzeugnissen ist es aber wichtig, nicht nur die Qualität des Eingangsmaterials zu kennen, sondern auch während der Herstellung der Druckerzeugnisse Qualitätsprüfungen durchzuführen. Zur Vermeidung von Qualitätsschwankungen bei den Endprodukten ist es unerlässlich, auch während der Herstellung von Druckerzeugnissen, diese durch Festigkeitsprüfungen zu kontrollieren.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Messgerät der eingangs genannten Art zu schaffen, welches die vorgenannten Nachteile der bekannten Anordnungen aus dem Stand der Technik vermeidet und eine technische Lösung anzugeben, die es ermöglicht, bei Druckerzeugnissen die Reißfestigkeit eines Papiers im Falz während der Fertigung in der Druckweiterverarbeitung zu ermitteln, weil die Restfestigkeit eine wichtige Eigenschaft für Rollenoffsetpapiere ist.
• Die Lösung der Aufgabe besteht in der Weiterentwicklung der Prüfmethoden zur Beurteilung der Restreißfestigkeit eines im Falzes in einer Lage, einer Broschure, eines Kataloge usw. und in faden- oder klammergehefteten Druckerzeugnissen. Erfindungsgemäß ist eine Messvorrichtung bereitzustellen, mit welcher es ermöglicht wird, Teil- und/oder Enderzeugnisse, also Halbfertigprodukte und Fertigprodukte, in der Druckweiterverarbeitung auf Zugfestigkeit, bzw. Restreißfestigkeit im Falz von bedruckten Papieren, zu prüfen.
• Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den nachstehenden Unteransprüchen und der Beschreibung.
• Zur Beschreibung und Abgrenzung der vorliegenden Erfindung wird auf den vorgenannten Stand der Messtechnik zurückgegriffen. Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass Druckerzeugnisse einerseits aus Materialien wie Papier, Pappe und Karton bestehen können und dass diese beweglich aber auch stabil sein müssen und dass andererseits die Eigenschaften dieser Materialien sich während der Herstellung der Druckerzeugnisse verändern. Daher stehen verschiedene Mess- und Prüfverfahren, zur Kontrolle und Ermittlung der Qualität, zur Verfügung.
• In der Herstellung durchlaufen solche Druckerzeugnisse viele Prozesse. Die Druckerzeugnisse werden, vor allem wenn es sich um größere Stückzahlen handelt, auf hochautomatisierten Druckmaschinen hergestellt. Grundsätzlich stehen zwei Offsetdruckmaschinentypen zur Verfügung. Sie unterscheiden sich als Bogenoffset- und Rollenoffsetdruck. Die Bezeichnung dieser Maschinentypen resultiert aus den jeweils eingesetzten Bedruckstoffzufuhrarten. Im Bogenoffset durchlaufen einzelne Bedruckstoffbogen nacheinander die Druckmaschine, während im Rollenoffset die zu bedruckende Bahn von einer Rolle abgewickelt wird.
• Die erfinderische Messvorrichtung ist für das Prüfen von halbfertigen- und fertigen Druckerzeugnissen, die nach dem Bogenoffset- oder Rollenoffsetdruck hergestellt wurden, konzipiert und einsetzbar.
• Beispielsweise durchlaufen beim Bogenoffset, die vom Anleger zugeführten Druckbogen die Druckwerke. Das beidseitig und fertig bedruckte Papier verlässt gestapelt als Druckbogen die Druckmaschine. Die Druckbogen werden auch als Rohbogen bezeichnet, weil sie, noch unbeschnitten und nicht perforiert sind. Diese Druckbogen werden, sofern es sich um eine Buchserienfertigung handelt, der angeschlossenen Buchbinderei zum Binden, zum Heften und Veredeln zugeführt. D. h., nachdem die Bogen alle Druckwerke durchlaufen haben, gelangen sie in den Ausleger. Die im Ausleger zur Stapelbildung bedruckten Bogen sind ua. auch Halbfertigprodukte und liegen der Druckweiterverarbeitung vor. Nach der Druckweiterverarbeitung liegt wiederum ein Halbfertigprodukt vor, welches der Messvorrichtung zum Prüfen zugeführt werden kann.
• Beim Rollenoffsetdruck betrifft es das Halbfertigprodukt, welches unabhängig davon, ob es durch ein Heatset-Verfahren oder ein Coldset-Verfahren hergestellt wurde. Z. B. durchläuft die, von einer Rolle abgewickelte Papierbahn, im Bahnbetrieb eine Druckmaschine. Bei der Druckmaschine kann es sich z. B. um eine Rollenoffset-Druckmaschine handeln, wobei diese eine Vielzahl von Druckwerken enthalten kann. Nach erfolgtem Druck wird die Papierbahn in den Falzapparateüberbau und anschließend in den Falzapparat geleitet. Zunächst erfolgen im Falzüberbau unter anderem das Längsschneiden der Bahn und das Übereinanderlegen der so entstandenen Teilstränge mittels Wendestangen. Die Zusammengefassten Stränge werden dann dem sogenannten Falztrichter zugeführt, welcher den ersten Längsfalz erzeugt. Im Anschluss daran wird das Strangpaket mit einem Messer quergeschnitten. Dieses Halbfertigprodukt kann bereits der Messvorrichtung zum Prüfen der Reißfestigkeit im Falz zugeführt werden. D. h., vor dem Falzapparat und/oder nach dem Falzapparat, kann das Halbfertigprodukt dem Prozess zur Prüfung entnommen werden.
• Im vorliegenden Fall handelt es sich nicht nur um die Herstellung von Büchern, sondern vorzugsweise um Zeitschriften, Kalender und Werbematerialien wie Kataloge, Broschüren und Prospekte, sogenannte Akzidenzdrucke, die als Rohbogen der Druckweiterverarbeitung zugeführt werden. Als konkretes Beispiel wird in der Beschreibung der Erfindung die Herstellung eines Kataloges, stellvertretend für die anderen Druckerzeugnisse, benutzt, um den Einsatz einer erfinderischen Messvorrichtung aufzuzeigen. Ein Katalog ist aus drucktechnischer Sicht eine Broschüre, die buchbinderisch als Broschur hergestellt wird. Eine Broschur ist ein Buchblock, der idR. einen flexiblen Umschlag (Softcover) aufweist. Der Katalog ist somit eine umfangreiche Broschüre, deren Gewicht sich unter anderem aus der Seitenzahl und der Papiersorte zusammensetzt. Kataloge bzw. Broschüren werden idR. im Offsetdruck hergestellt, beispielsweise im Bogen-Offsetdruck oder Rotationsdruck. Die weitere Herstellung von Katalogen und/oder Broschüren kann, unter Bezug auf das vorliegende Beispiel, aus einzelnen oder mehreren gehefteten Lagen bestehen, die zum Schluss, z. B. mit einer Klebebindung versehen, ein Cover aufweisen. Der Katalogblock und/oder Broschürenblock besteht dabei aus den bedruckten, gefalzten, klebegebundenen oder gehefteten und beschnittenen Blättern.
• Bei der Katalog- und/oder Broschürenherstellung sind beispielsweise auf einem Rohbogen 32 Druckseiten angeordnet, die später 16 Blatt ergeben. Diese Anordnung (Ausschießen) der Druckformen auf dem Rohbogen zeigt eine Seitenverteilung für einen 32-seitigen Katalog bzw. Broschüre, wobei 16 Seiten auf die Vorder- und 16 Seiten auf die Rückseite kommen. In der Druckweiterverarbeitung werden diese Rohbogen erst ls erstes wird der Bogen vertikal gefaltet, dann horizontal und schließlich nochmals vertikal. Der nächste Arbeitsschritt betrifft das Falzen der Bogen, wobei beispielsweise, je nach Katalogseitenzahl, 10 Bogen beim Falzen aufeinanderliegen. Das Falzen ist in der Druckweiterverarbeitung das Herstellen einer scharfen Knickkante im Druckbogen. Die maschinelle Falzung erfolgt mit Hilfe einer Maschine, wobei es zwei verschiedene Falztechniken, die Stauchfalz-(Taschenfalz-) und die Schwertfalztechnik, gibt. Als Falzarten kommen die gebräuchlichsten Falzungen zum Einsatz. Der Wickelfalz, der Fensterfalz, der Zickzackfalz, der Parallelmittenfalz und der Kreuzbruchfalz. Bei der vorliegenden Herstellung eines Kataloges wird der Kreuzbruchfalz verwendet. Gefalzt werden so gut wie alle mehrseitigen Druckprodukte.
• Wie eingangs bereits erwähnt, unterliegt das verwendete Material, vorzugsweise Papier, während des Druckprozesses, während der Trocknung und während der Falzung einer physikalischen Veränderung, z. B. im Bezug auf die Festigkeit. Nun ist es bekannt, dass das verwendete Papiermaterial vor dem Druckprozess verschiedene Qualitätskontrollen, wie im Stand der Technik aufgezeigt, unterzogen wird. Eine wichtige Qualitätskontrolle bezieht sich auf die Reißfestigkeit. Eine solche Reißfestigkeitsprüfung erfolgt mit dem bekannten Verfahren nach Elmendorf. Die Elmendorfer-Vorrichtung besteht aus einem Pendel, das auf eine bestimmte Höhe angehoben wird und nach dem Lösen nach unten schwingt. Während des Schwingens wird die Papierprobe zerrissen. Die Vorrichtung und das Verfahren nach Elmendorf eignen sich aber nicht dazu, die Restfestigkeit eines Druckerzeugnisses im Falz zu prüfen.
• Des Weiteren kennt man die Problematik, dass sich die Eigenschaften des zu verarbeiteten Papiers während der Herstellung von Druckerzeugnissen verändern. Aufgrund der Veränderungen können bei den Endprodukten der Druckerzeugnisse bzw. bei der Benutzung der Druckerzeugnisse oder bereits in der Druckweiterverarbeitung, Fehler, z. B. durch Falzbruch, auftreten. Um solche Reklamationen zu vermeiden, sind entsprechende Qualitätskontrollen während des Herstellprozesses von Druckerzeugnissen notwendig. Wie kann es zum Aufbrechen eines Falzes kommen? Beim Rollenoffsetdruck wird die Druckfarbe mit Heißluft in sehr kurzer Zeit getrocknet. Das Druckpapier (Druckbogen) wird bei diesem Trocknungsprozess thermisch extrem stark belastet. Die Papierfasern verlieren an Geschmeidigkeit und Festigkeit. Im anschließenden Falzapparat werden die Druckbogen zu Falzbogen gefalzt. Dabei kann es vorkommen, dass das Papier, aufgrund des starken Festigkeitsverlustes im Falz, partiell oder auch großflächig aufbricht. Die Falzbogen können aufgrund der Beschädigungen im Falz nicht weiterverarbeitet werden. Meist ist aber die Beschädigung im Falz nach dem Druckvorgang noch nicht sichtbar, obwohl die Festigkeit stark reduziert ist. In diesem Fall tritt das Falzbrechen erst während des weiteren Verarbeitungsprozesses der Heftung oder beim Gebrauch der Druckerzeugnisse auf. D. h., es kommt erst zum nach mehrfachem Umblättern der Papierseiten von beispielsweise Katalogen und/oder Broschüren usw. zum Falzbruch, dadurch, dass sich die innersten Seiten z. B. aus der Klammerheftung lösen. Beim Falzbrechen ist noch zwischen dem papierbedingten Falzbrechen und dem Falzbrechen wegen schlecht ausgeführter Heftung, vor allem bei der Klammerheftung, zu unterscheiden.
• Der Restfestigkeit eines Druckpapieres kommt daher besondere Bedeutung zu. Unter Restfestigkeit versteht man die Festigkeit eines Druckpapiers nach definiter Heißluft- und Falzbeanspruchung. Rollenoffsetpapiere haben ein sehr unterschiedliches Verhalten hinsichtlich der Restfestigkeit. Für die Restfestigkeit gelten empfohlene Grenzwerte. Zur Kontrolle dieser Grenzwerte steht eine, aus dem Stand der Technik bekannte Testmethode, zur Verfügung. Diese Testmethode zur Ermittlung der Restfestigkeit wird mit einer Vorrichtung nach FOGRA durchgeführt. Hierbei handelt es sich um eine Laborprüfung, bei der vorzugsweise Rollenoffsetpapier vor dem Druckverfahren auf Restfestigkeit geprüft wird. Das FOGRA-Falzinstrument ist eine Vorrichtung zum Herstellen von Falzproben, insbesondere aus Papier. Mit Hilfe einer anschließenden Zugprüfung an einem Zugfestigkeitsprüfgerät kann die Restfestigkeit der definiert gefalzten Probe ermittelt werden. Die Restfestigkeit charakterisiert dabei die Festigkeit im Falz nach einer Trocknung des Papiers durch Hitzebehandlung. Unterschiedliche Papiersorten können auf diese Weise vergleichend untersucht werden. Das Falzinstrument besteht im Wesentlichen aus zwei parallel angeordneten, beweglichen Walzen. Durch Drehen einer Krafteinstellscheibe wird die gewünschte Falzkraft zwischen den beiden Walzen eingestellt. Die benötigte Kraft wird über ein Federsystem und einen Hebelmechanismus erzeugt. Für die Prüfung werden eigens dafür erstellte Papierprobestreifen benutzt. Für eine grobe Vorauswahl zur Beurteilung einer möglichen Restfestigkeit der Druckpapiere, ist diese Messmethode geeignet.
• Als nachteilig hat sich herausgestellt, dass eine Aussage über die tatsächliche Restfestigkeit in den gefalzten Druckbogen während der Herstellung der Druckerzeugnisse, nicht gegeben werden kann. Beim Druckprozess gibt es in der Herstellung keine absoluten Parameter. Zu viele Produktionsparameter unterliegen dabei bestimmten Abweichungen vom Sollwert einschließlich seiner Toleranzwerte, die z. B. durch abweichende Messergebnisse, bedingt durch die Sensoren, entstehen können, weil ein, durch einen optischen Sensor ermittelter Messwert, von den tatsächlichen Verhältnissen abweichen kann. Die FOGRA-Messmethode und Vorrichtung zur Bestimmung der Restfestigkeit, ist zwar für die Papierindustrie verwendbar, aber nicht für die Bestimmung der Restfestigkeit bei der Herstellung von Druckerzeugnissen während des Druckbetriebes geeignet, weil die FOGRA-Messmethode von idealisierten Parametern während des Druckbetriebes ausgeht.
• Um mögliche Parameterabweichungen, die beim Drucken, beim Trocknen und Falzen usw., entstehen können, rechtzeitig zu erfassen, ist eine Qualitätsprüfung hinsichtlich der Restfestigkeit im Falz während des Produktionsprozesses unverzichtbar. Durch die Abweichungen bei den Parametern schleichen sich Fehler während eines Produktionsprozesses ein, die später zu Nachteilen beim Druckerzeugnis führen. Um diese Nachteile rechtzeitig zu erfassen, wird erfindungsgemäß eine Prüfung der Restfestigkeit einerseits an gefalzten Druckbogen und andererseits an gehefteten Falzbogen, durchgeführt.
• Um die Restreißfestigkeit nach den Arbeitsgängen Drucken, Trocknen, Perforieren Falzen und/oder Heften feststellen zu können, soll eine Entnahme eines einzelnen Bogens während des Herstellprozesses erfolgen. Beispielsweise wird eine Lage, nachstehend auch als Prüfblätter bezeichnet, zur Prüfung der Restreißfestigkeit im Falz dem Herstellprozess entnommen und der erfinderischen Messvorrichtung zugeführt. Die Messvorrichtung führt vorteilhafterweise eine schnelle Prüfung der Restreißfestigkeit am Falz des Druckerzeugnisses durch. Die Messung kann unmittelbar am Arbeitsplatz der Druckweiterverarbeitung erfolgen, wo die Prüfblätter aus den Lagen der Broschüren, Kataloge, usw. entnommen worden sind. Mit dem ermittelten Ergebnis kann notfalls und umgehend auf die Parameter des Produktionsprozess eingewirkt werden. Vorteilhafterweise kann die Messvorrichtung in einem nahegelegen Messraum stehen. Der Messraum kann als Klimaraum ausgebildet sein, weil die Luftfeuchtigkeit und Temperatur einen großen Einfluss auf die Messung haben können. Der Klimaraum ist gemäß der ISO-Norm ausgelegt und weist eine Temperatur von 23 Grad und eine Luftfeuchtigkeit von 50% auf. Für Langzeitstudien werden Messproben 24 h im Klimaraum zum Akklimatisieren gelagert und erst dann auf Restreißfestigkeit geprüft.
• Eine Lage bezeichnet im vorliegenden Beispiel die einzelnen aufgeschnittenen Druckbogen. Das sind mehrere ineinander gesteckte, meistens vierseitige, im vorliegenden Fall achtseitige, fortlaufend nummerierte Doppelblätter vor dem Binden und Beschneiden.
• Bei der Weiterentwicklung der Prüfmethoden soll also der Fertigungsprozess, an der Stelle nach der Falzmaschine uzw. die Falzbogen, einer ersten Prüfung unterliegen. Geprüft werden soll die Papierreißfestigkeit im Falz einer Lage bzw. in den Prüfblättern. Diese Prüfung ist, aus vorgenannten technischen Gründen, während des Druckbetriebes und aufgrund der Verwendung immer dünnerer Materialien, zwingend notwendig geworden, um sicherzustellen, dass ein häufigeres Umblättern von Seiten im Katalog nicht das Ausreißen einer oder mehrerer Seiten im Innenfalz zur Folge hat. Daher wird eine solches, dem Produktionsprozess entnommene Prüfblatt der Messvorrichtung zugeführt, um eine Reißfestigkeitsprüfung am Falz durchführen zu können. Die Katalogseiten bzw. Broschüreseiten werden in eine Messvorrichtung eingespannt und, mit Hilfe eines Getriebemotors, am Falz auseinander gezogen, um die Abreißkraft gemessen. Dazu wird nachstehend noch näher ausgeführt. Die vorliegende Erfindung stellt, auf unkomplizierte und effiziente Weise, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen der mechanischen Eigenschaft und physikalischen Größe von blattartigem Material zur Verfügung. Der Papierreißfestigkeitstest ist das zentrale Prüfverfahren für die Ermittlung der mechanischen Eigenschaft einer Heftbindung, egal ob Draht- oder Fadenheftung.
• Daher findet eine weitere Messung der Reißfestigkeit von Papier im Falz nach dem nächsten Arbeitsschritt statt. Der nächste Arbeitsschritt betrifft die Lagenbildung und Heftung der Lagen für die Kataloge und Broschüren. In diesem Arbeitsschritt werden die, in der richtigen Reihenfolge über- bzw. auch ineinander gelegten, gefalzten Bogen, geheftet. Zuvor erfolgt beim Zusammenführen der Lagen eine visuelle Kontrolle. Dieses Kollationieren erfolgt parallel zu den bisher genannten Arbeitsschritten, wobei sowohl die Richtigkeit des durchgeführten Zusammentragens, als auch die Vollständigkeit und Reihenfolge der Bogen kontinuierlich überprüft werden. Das Ineinanderlegen und der darauffolgende Arbeitsschritt, das Heften, können vorteilhafterweise in einer Maschine erfolgen. Es stehen aber auch einzelne Heftmaschinen zur Verfügung, wobei zwischen zwei Maschinentypen, der Drahtheft- und der Fadenheftmaschine unterschieden wird. Die Heftung von Katalogen, Broschüren usw. ist die Verbindung der einzelnen Papierseiten oder der gefalzten Papierbögen oder einer Lage zu einem Heft oder einem Block. Eine Lage wird geöffnet, geheftet bzw. genäht und wieder verschlossen. In vielen Fällen wird dazu ein Faden verwendet, also eine sogenannte Fadenheftung durchgeführt. In einem anderen Fall wird dazu ein Draht verwendet, also eine sogenannte Drahtheftung durchgeführt, d. h., die Heftung wird immer mit Draht oder Faden ausgeführt. Die Fadenheftung ist dabei die langfristig haltbarste aller Heftmethoden und z. B. bei Kochbüchern uä. sinnvoll und erwünscht. Des Weiteren hat die Fadenheftung gegenüber der Klebebindung den Vorteil, dass sich das Druckerzeugnis ganz aufklappen lässt. Das vollständige Aufklappen wird bei Katalogen, Broschüren und anderen Werbemitteln aus Marketinggründen gefordert. Die Fadenheftung ist daher sehr gut geeignet, wenn ein Buch, ein Katalog, oder eine Broschüre usw. intensiv über einen längeren Zeitraum genutzt werden soll und wenn die Doppelseite sauber offen liegen bleiben soll. Bei der Rückendraht- oder Klammerheftung werden Drahtklammern durch den Rücken der gefalzten Papierlagen gepresst und am Innenfalz umgebogen. Bei der Profiheftung können Magazine, Broschüre, Kataloge usw. mit zwei Drahtklammern oder vier Drahtklammern im Rücken geheftet werden. Bei der Discountheftung ist beim Broschürendruck, Katalogdruck und Magazindruck nur eine Heftung mit zwei Drahtklammern möglich. Die Rückendrahtheftung ist die kostengünstigste Heftung und wird überwiegend bei Broschüren, Heften, Magazinen usw. angewendet. Welche Heftung bevorzugt wird, ist abhängig von verschiedenen Parametern, wie der Papiersorte, der Anzahl der Seiten usw. Es gibt noch weitere Arten von Heftungen, die hier aber nicht näher erläutert werden.
• Zusammenfassend lässt sich ausführen, dass die buchbinderische Vorgehensweise bei der Herstellung von Broschüren wie zuvor angegeben erfolgt. Mit dem Offsetdruckverfahren, welches die beste Qualität bietet, werden die Druckbogen bedruckt. Auf dem Druckbogen befinden sich in diesem Beispiel 32 Seiten der Broschüre. Mehrere Druckbogen werden zu Lagen sortiert. Im Anschluss daran wird jede einzelne Lage in der Mitte zusammengeheftet. Nach der Heftung erfolgt eine Qualitätskontrolle der einzelnen Lagen, bevor diese als Blockbildung im Buchrücken, Katalogrücken usw. stabil, z. B. durch Klebebindung, zusammengefasst werden.
• Bei der Weiterentwicklung der Prüfmethoden wird also der Fertigungsprozess an der Stelle nach der Falzmaschine und/oder nach der Heftmaschine einer Prüfung unterzogen. Falls diese beiden Fertigungsstufen aber in einer Maschine erfolgen, erfolgt die Prüfung nach dem Heften der Lagen im Falz. Geprüft werden soll die Papierreißfestigkeit im Falz einer Lage bzw. im Falz der Prüfblätter. Eine Prüfung der Papierausreißfestigkeit von Papierseiten in den Lagen, kann also bereits nach dem Falzen und/oder nach dem Heften, also lange bevor das Enderzeugnis fertiggestellt ist, erfolgen, wodurch fehlerbehaftete Teilerzeugnisse aussortiert werden können, um Fertigungszeit und somit Kosten zu sparen. Aufgrund der stichprobenartigen Kontrolle durch z. B. die Anwendung von AQL, wird mit dieser Testmethode die Qualität des Druckerzeugnisses verbessert, weil bestimmte Informationen über das Druckerzeugnis gewonnen werden, die Einfluss auf die Einstellparameter bei der Herstellung haben können. D. h., erstens sollen die Herstellprozesse zielgerichteter beeinflusst werden durch Reduzierung von Fehlern und zweitens soll die Qualität der Druckerzeugnisse erhöht werden und drittens soll aus den ermittelten Restreißfestigkeits-Messwerten eine Statistik, durch Auswertung der Messergebnisse, erstellt werden. Die Statistik soll Auskunft über die Einflussgrößen unterschiedlicher Papiersorten und unterschiedlicher Druckverfahren auf die Restreißfestigkeit im Falz geben. Hierbei geht es um die Optimierung der Herstellprozesse bei den Druckerzeugnissen.
• Erfindungsgemäß soll das Prüfen der physikalischen Eigenschaft der Restreißfestigkeit im Falz unmittelbar während des Fertigungsprozesses mittels einer erfinderischen und, auf die Erfordernisse spezialisierten Messvorrichtung, erfolgen, weil es keine Standardmessverfahren zur Kontrolle der Restreißfestigkeit im Falz oder im gehefteten Falz gibt. Daher bedarf es der Verfügbarkeit einer messtechnischen Grundausstattung, die nach dem Falzprozess und/oder nach dem Falz- und Heftprozess einsetzbar ist.
• Die Restreißfestigkeitsprüfung ist im Prinzip eine Zugfestigkeitsprüfung des Papiers im Falz. Die Prüfung des Papiers auf Zugfestigkeit im Falz erfolgt als Zerreißprüfung, wobei die Zugfestigkeit, in diesem Fall die Restfestigkeit, einer der zentralen physikalischen Werte bei der Herstellung von Druckerzeugnissen ist. Zur Bestimmung dieses Wertes soll erfindungsgemäß eine Zerreißprobe im Falz von Prüfblättern erfolgen. Diese Prüfblätter werden als gefalzte Bogen dem Produktionsprozess entnommen und der erfindungsgemäßen Messvorrichtung zugeführt.
• Die Messvorrichtung zur Ermittlung der Restreißfestigkeit in blattartigen, gefalzten Produkten bzw. Druckerzeugnissen, die auf einer ebenen Auflagefläche eines Messtisches aufgelegt und mit Klemmmitteln an den Blattecken befestigt werden, weist im Wesentlichen einen Zugmechanismus mit Antriebseinheit zur Ausübung einer Zugkraft auf einen zu prüfenden Falz in einem Prüfblatt und ein Kraftmessgerät auf. Ein Klemmmittel ist, als stationäres Klemmmittel, zum Klemmen der unteren linken Blattecke und das andere Klemmmittel, als linear bewegliches Klemmmittel, zum Klemmen der unteren rechten Blattecke eines Prüfblattes vorgesehen. Die beiden Klemmmittel sind in einer geradlinig ausgeführten Führungsnut angeordnet. Die Führungsnut liegt in der Ebene der Auflagefläche im Bereich der unteren Blattkante der Prüfblätter, wobei die Führungsnut senkrecht zum Falz eines Prüfblattes verläuft. Die, dem Produktionsprozess entnommenen Prüfblätter, werden mit der Rückseite des Innenfalzes auf die Auflagefläche des Messtisches gelegt und mit Hilfe der Klemmmittel geklemmt. Bei einem so eingespannten Prüfblatt befinden sich die zueinander beabstandeten Klemmmittel auf einer gemeinsamen Mittellinie. Die, von der Antriebseinheit erzeugte Zugkraft, verläuft entlang dieser Mittellinie, so dass die, von der Antriebseinheit erzeugte Zugkraft, in der gleichen Ebene der Auflagefläche des Messtisches verläuft und somit auf den, im Prüfblatt angeordneten Falz, senkrecht einwirkt. D. h., die Wirkrichtung der Zugkraft ist stets senkrecht zum, in der Prüfblattebene liegenden, Falz. Das linear bewegliche Klemmmittel ist über einen Zugmechanismus mit Hilfe eines ersten Zugseiles, das über zwei Umlenkrollen zum Kraftmessgerät geführt wird, wobei ein zweites Zugseil vom Kraftmessgerät aus weiter zur Antriebsscheibe der Antriebseinheit führt, verbunden. D. h., das erste Zugseil ist an dem linear beweglichen Klemmmittel angeordnet und verläuft in der Verlängerung der Mittellinie bis zu einer ersten Umlenkung. Die erste Umlenkung lenkt das Zugseil dann um 90 Grad ab und verläuft dann weiter bis zu einer zweiten Umlenkung. Die zweite Umlenkung lenkt das Zugseil dann wieder um 90 Grad ab und verläuft dann weiter bis zu einem ersten Anschluss an einem Kraftmessgerät. Am Kraftmessgerät setzt, an einem zweiten Anschluss, ein zweites Zugseil an, welches dann weiter bis zur Antriebsscheibe einer Antriebseinheit verläuft, wobei die beiden Zugseile in der gleichen Richtung und parallel zur oberen Längskante sowie immer in der gleichen Ebene der Auflagefläche verlaufen.
• Das zwischen den beiden Zugseilen angeordnete Kraftmessgerät ist parallel zur oberen Längskante des Messtisches, auf einem Stützblech gleitend, angeordnet, wobei die Antriebseinheit parallel zur linken Längskante des Messtisches befestigt ist und ein Bedienfeld aufweist. Die Antriebswelle steht, aufgrund der Anordnung der Antriebseinheit, somit senkrecht zum zweiten Zugseil, damit die Antriebsscheibe das zweite Zugseil während der Messung aufwickeln kann. Die Führungsnut hingegen ist an der unteren Längskante des Messtisches und parallel zu dieser angeordnet und als Längsnute ausgebildet, während das erste Zugseil, nach der ersten Umlenkung, parallel entlang der rechten Längskante des Messtisches verläuft.
• Wird eine Messung zur Ermittlung der Restreißfestigkeit durchgeführt, erzeugt die Antriebseinheit eine Zugbelastung über den Zugmechanismus auf das Prüfblatt. Die Zugkraft verläuft von der Antriebseinheit über Zugseile, mit einem dazwischen angeordneten Kraftmessgerät, zum linear verschiebbaren Klemmmittel, anschließend durch die Blattebene bis zum stationären Klemmmittel, bis sie den Einreißwiderstand erreicht. Überschreitet die Zugkraft den Einreißwiderstand, auch Restfestigkeit genannt, kommt es zu einer Rißbildung im Falz eines Prüfblattes. Maßgebend ist der vom Kraftmessgerät ermittelte Messwert, der bei der Rißbildung im Falz entsteht und den Einreißwiderstand des Prüfblattes im Falz darstellt. Die Zugbeanspruchung soll den Widerstand der Zerreißbeanspruchung aufzeigen. Liegt der gemessene Wert unter einem bestimmten Schwellenwert, wird das Produkt als fehlerhaft gekennzeichnet und aussortiert. Ist der ermittelte Wert weit oberhalb des Schwellenwertes, kann diese Erkenntnis für den Druckprozess genutzt werden. Damit die Zugkraft nur entlang der unteren Blattkante des Prüfblattes und nicht in der ganzen Fläche des Prüfblattes verteilt auftritt, wurde die Breite der Klemmmittel durch empirische Versuche im Reißtest ermittelt. Des Weiteren wurde, damit es zu einer Rißbildung am Falz, im Bereich der unteren Blattkante, kommen kann und nicht eine Rißbildung irgendwo in der Blattebene entsteht, sind die beiden, an der oberen Blattkante gegenüber liegenden Blattecken frei beweglich angeordnet. D. h., erfolgt aufgrund der vorteilhaften Konstruktion der Messvorrichtung eine Rißbildung am unteren Ende des Falzes, ziehen sich die beiden eingeklemmten Prüfblätter nach unten in Richtung der unteren Längskante des Messtisches. Diese Bewegung wird nur ermöglicht, weil die beiden oberen Blattecken frei beweglich angeordnet sind. D. h., die beiden oberen Blattecken führen beim Prüftest eine radiale Bewegung aus und das obere Ende des Falzes lenkt sich um den gleichen Betrag aus, wie das untere Ende des Falzes sich verschiebt. Ein völliges Durchreißen auf der gesamten Länge des Falzes erfolgt nicht. Dies ist mit dieser Messvorrichtung auch nicht vorgesehen. Eine komplette Trennung der Prüfblätter im Falz würde keine neuen Erkenntnisse bringen, weil der Einreißwiderstand nicht weiter steigen würde und es nicht der Belastung entspricht, die beim Umblättern der Seiten durch einen Benutzer erfolgt.
• Ein konkretes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen rein schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt:
• 1 eine perspektivische Darstellung eines konkreten Ausführungsbeispiels einer Messvorrichtung, vorzugsweise eines Einreißfestigkeits-Prüfgeräts.
• Die 1 zeigt in perspektivischer Darstellung ein konkretes Ausführungsbeispiel einer kompletten Messvorrichtung 1 mit aufgelegten Prüfblättern 20 einer Lage 13 eines Kataloges oder einer Broschüre.
• Die erfindungsgemäße Messvorrichtung 1 besteht im Wesentlichen aus einem Messtisch 2, einer Antriebseinheit 3 mit Bedienfeld 12, wobei die Antriebseinheit 3 über ein Zugseil I 10 und einem zwischen dem Zugseil I 10 angeordneten Kraftmessgerät 5, mit einem Klemmmittel 8 verbunden ist. Der Messtisch 2 weist eine horizontale Auflagefläche 21 auf. Auf die Auflagefläche 21 werden die zu prüfenden Prüfblätter 20 der Druckerzeugnisse 43 mit ihren Rückenseiten aufgelegt, so dass der Innenfalz 14 nach oben weist. Der Innenfalz 14 kann auch eine Heftung 15 aufweisen. Im Anschluss daran werden die Prüfblätter 20 mit Klemmmitteln 8, 9 auf der Auflagefläche 21 des Messtisches 2 festgeklemmt. Zwei der vier Blattecken 18, 19, der zuoberst liegenden Prüfblätter 20, die sich an der unteren Blattkante 22 beanstandet gegenüber liegen, werden von zwei, in einer Führungsnut 11 horizontal angeordneten Klemmmitteln 8, 9, geklemmt. Die Führungsnut 11 befindet sich parallel beabstandet in der Nähe der unteren Längskante 23 des Messtisches 2. Das Klemmmittel 9 ist in der Führungsnut 11 ortsfest im Bereich der linken unteren Ecke 34 des Messtisches 2 angeordnet und wird bei durchzuführenden Messungen nicht verschoben. Nur zur Grundeinstellung, der Anpassung der Größe von Prüfblättern 20, kann eine Verschiebung des Klemmmittels 9 vorgenommen werden. Im Klemmmittel 9 wird die linke untere Blattecke 19 eines Prüfblattes 20 geklemmt, wodurch auch die linke Seite des Prüfblattes 20 ortsfest ist. Das Klemmmittel 8 hingegen ist in der geradlinig ausgeführten Führungsnut 11 linear leicht verschiebbar im rechten unteren Eckbereich 32 angeordnet. Im Klemmmittel 8 wird die rechte untere Blattecke 18 eines Prüfblattes 20 geklemmt, wodurch die rechte Seite des Prüfblattes 20 beweglich angeordnet ist. Die linke und rechte obere Blattecke 41, 42 bleiben frei. Ansonsten liegen die Prüfblätter 20 lose und frei auf der Auflagefläche 21 des Messtisches 2 auf. Das Klemmmittel 8 ist über ein Zugseil 10 mit der Antriebseinheit 3 verbunden. Auf dem Weg vom Klemmmittel 8 bis zur Antriebseinheit 3 wird das Zugseil 10 über zwei Umlenkungen 6, 7 geführt. Die erste Umlenkung 7 nach dem Klemmmittel 8 befindet sich im unteren rechten Eckbereich 32, an der unteren 23- und rechten Längskante 24 des Messtisches 2. Die Umlenkung 7 lenkt das Zugseil 10 über eine Umlenkrolle 27 um 90 Grad ab, wodurch die Zugrichtung 29 in der gleichen Ebene 47 der horizontalen Auflagefläche 21 aus der positiven X-Richtung in die Y-Richtung geändert wird und jetzt senkrecht zur unteren Blattkante 22 verläuft. Im oberen rechten Eckbereich 33, der durch die rechte 24- und obere Längskante 25 gebildet wird befindet sich die zweite Umlenkung 6 mit der Umlenkrolle 28. Die Umlenkrolle 28 lenkt das Zugseil 10 wiederum um 90 Grad ab, wodurch die Zugrichtung 29 jetzt von der Y-Richtung in die negative X-Richtung geändert wird. Die Zugrichtung 29 verläuft jetzt wieder parallel zur unteren Blattkante 22 eines Prüfblattes 20. Das Zugseil 10 ist auf dem Weg zur Antriebseinheit 3 entlang der oberen Längskante 25 unterbrochen. An der Unterbrechungsstelle ist das Zugseil 10 an einer Anschlussstelle 36 eines Kraftmessgeräts 5 angeschlossen. Als Kraftmessgerät 5 wird ein digitales Kraftmessgerät 5 verwendet, welches für Zugkraftmessungen im Messbereich vorzugsweise bis 100 N und den Einsatz in der mechanischen Messvorrichtung 1, geeignet ist. Des Weiteren weist das Kraftmessgerät 5 vorteilhafterweise eine Schnittstelle 39 auf, über welche die Messwerte 40 einer Auswerteeinheit (nicht dargestellt) zugeführt werden können. Das Kraftmessgerät 5 wird gleitend auf einem Stützblech 38, geführt, damit das Eigengewicht des Kraftmessgerätes 5 die Zugmessungen nicht negativ beeinflusst. Das Stützblech 38 ist entlang der oberen Längskante 25 des Messtisches 2, ungefähr mittig zur Auflagefläche 21, angeordnet. Am anderen Ende des Kraftmessgeräts 5 befindet sich ebenfalls eine Anschlussstelle 37 für ein Zugseil II 49. An dieser Anschlussstelle 37 setzt das Zugseil 10 wieder an und führt bis zu einer Antriebsscheibe 4, die über eine Antriebseinheit 3, bestehend aus einem Getriebemotor 31, rotatorisch angetrieben wird. Die Antriebswelle 30 der Antriebsscheibe 4 steht senkrecht zum Zugseil II 49, damit sich das Zugseil II 49 aufwickeln kann, und befindet sich im linkeren oberen Eckbereich 35 des Messtisches 2. Die Antriebseinheit 3 mit dem Bedienfeld 12 selbst, ist entlang der linken Längskante 26 des Messtisches 2 angeordnet. Der Getriebemotor 31 hat ein bestimmtes Drehmoment, wodurch das Zugseil 10 über eine vorgegebene Kraft F 45 gezogen und auf die Antriebsscheibe 4 aufgewickelt wird. Die rotatorische Bewegung der Antriebsscheibe 4 wird in eine geradlinige Bewegung, wie vom Seilzug her bekannt, durch zweimaliges Umlenken 6, 7 fester Umlenkrollen 27, 28 in X-Richtung, gewandelt, wobei die Umlenkrollen 27, 28 nur die Richtung der erforderlichen Kraft F verändern.
• Nach dem Auflegen und Einspannen bzw. Klemmen von Prüfblättern 20 an den Klemmstellen 8, 9 der Messvorrichtung 1, wird der Messvorgang am Bedienfeld 12, gestartet. Der Messvorgang besteht aus einem Einreißversuch entlang einer Einreißlinie 16, die im Falz 14 verläuft. Beim Reißversuch wird die Zugkraft F 45, die aufgewendet wird, um ein Prüfblatt 20 im Falz 14 zu zerreißen, in N gemessen. Die Kraft F charakterisiert den Einreißwiderstand bei den Prüfblättern 20, den diese der Zugkraft 45 (Reißbelastung) entgegensetzt. Die, von der Antriebseinheit 3 erzeugte steigende Zugkraft 45, wirkt an der stationären Klemmstelle 9 so lange bis, der Einreißwiderstand an der Einreißkante 16, im Falz 14, nachgibt und es zu einer Rißbildung 17 kommt. Aufgrund der vorgegebenen Breite der Klemmmittel 8, 9, verläuft die Zugkraft 45 als Wirkungslinie somit entlang der Mittellinie 46 der Führungsnut 11 und somit längs der unteren Blattkante 22, wodurch die mechanische Zugkraft 45 der Antriebseinheit 3, in der gleichen Ebene 47 der Auflagefläche 21 verlaufend, auf den, im Prüfblatt 21 angeordneten Falz 14, einwirkt und die Wirkrichtung der Zugkraft 45 stets senkrecht zum Falz 14 ist, der in der Prüfblattebene 48 liegt.
• Der Einreißwiderstand wird durch das Kraftmessgerät 5 gemessen und der, bei der Rißbildung 31 ermittelte Messwert 40, zur weiteren Auswertung gespeichert. Der Einreißwiderstand entspricht der Restreißfestigkeit des Prüfblattes 20 im Falz 14.
• In einem X, Y-Koordinatensystem betrachtet, soll die untere Blattkante 22 eines Prüfblattes 20, die Führungsnut 11 für die beiden Klemmmittel 8, 9, die Mittellinie 46 welche durch die beiden Klemmmittel 8, 9 verläuft und das Zugseil 10 zwischen dem Klemmmittel 8 und der ersten Umlenkrolle 27 in positive X-Richtung verlaufen. Aufgrund der ersten Umlenkung 7 wird das Zugseil 10 des Zugmechanismus 44 um 90 Grad abgelenkt und verläuft dann in Y-Richtung. An der zweiten Umlenkung 6 wird die Richtung des Zugseils 10 nochmals um 90 Grad geändert, wodurch das Zugseil 10 jetzt in die negative X-Richtung bis zur Anschlussstelle 36 am Kraftmessgerät 5 verläuft. Vom Kraftmessgerät 5 aus verläuft dann, ebenfalls in negativer X-Richtung, ein weiteres Zugseil 49 bis zur Antriebsscheibe 4 der Antriebseinheit 3. Wird eine Messung gestartet, ist die Wirkrichtung der Zugkraft reziprok, sie verläuft also von der Antriebsscheibe 4 bis zum Klemmmittel 8 und dann in das Prüfblatt 20 hinein, wodurch es zu einer Rißbildung 17 im Falz 14 des Prüfblattes 20 kommt, weil das feststehende Klemmmittel 9 die Gegenkraft im Prüfblatt 20 bildet.
• Bezugszeichenliste

1

Messvorrichtung

2

Messtisch

3

Antriebseinheit

4

Antriebsscheibe

5

Kraftmessgerät

6

Umlenkung

7

Umlenkung

8

Klemmmittel I

9

Klemmmittel II

10

Zugseil I

11

Führungsnut

12

Bedienfeld

13

Lage

14

Falz

15

Heftung

16

Einreißlinie

17

Rißbildung

18

Blattecke unten re.

19

Blattecke unten li.

20

Prüfblatt

21

Auflagefläche

22

Blattkante

23

Längskante untere

24

Längskante re.

25

Längskante obere

26

Längskante li.

27

Umlenkrolle I

28

Umlenkrolle II

29

Zugrichtung

30

Antriebswelle

31

Getriebemotor

32

Eckbereich untere re.

33

Eckbereich obere re.

34

Eckbereich untere li.

35

Eckbereich obere li.

36

Anschlussstelle

37

Anschlussstelle

38

Stützblech

39

Schnittstelle

40

Messwert

41

Blattecke oben re.

42

Blattecke oben li.

43

Produkt (Druckerzeugnis)

44

Zugmechanismus

45

Zugkraft

46

Mittellinie

47

Ebene (von 21)

48

Ebene (von 20)

49

Zugseil II

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• DE 3872479 T2 [0002]
• DE 60020811 T2 [0003]
• DE 69122972 T2 [0003]
• CH 512065 A [0007]
• DD 293197 A5 [0007]
• DE 102006011489 B3 [0008]

Claims (8)

1. Messvorrichtung (1) zur Ermittlung der Restreißfestigkeit in blattartigen, gefalzten Produkten (43), insbesondere von halbfertigen- und fertigen Druckerzeugnissen aus Papier, die auf einer ebenen Auflagefläche (21) eines Messtisches (2) aufgelegt und mit Klemmmitteln (8, 9) an den Blattecken (18, 19) befestigt werden, wobei die Messvorrichtung (1) einen Zugmechanismus (44) mit Antriebseinheit (3) zur Ausübung einer Zugkraft (45) auf einen zu prüfenden Falz (14) in einem Prüfblatt (20) und ein Kraftmessgerät (5) aufweist, ist dadurch gekennzeichnet, dass ein stationäres Klemmmittel (9) eine untere linke Blattecke (19) und ein linear bewegliches Klemmmittel (8) eine untere rechte Blattecke (18) eines Prüfblattes (20) klemmen, wobei die beiden Klemmmittel (8, 9) in einer geradlinig ausgeführten Führungsnut (11), die in der Ebene (47) der Auflagefläche (21) liegt und die senkrecht zum Falz (14) im Prüfblatt (20) verläuft, angeordnet sind.
2. Messvorrichtung (1) zur Ermittlung der Restreißfestigkeit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein eingeklemmtes Prüfblatt (20) mit der Rückseite des Innenfalzes (14) auf der Auflagefläche (21) liegt.
3. Messvorrichtung (1) zur Ermittlung der Restreißfestigkeit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden zueinander beabstandeten Klemmmittel (8, 9) auf einer gemeinsamen Mittellinie (46), die parallel zur unteren Blattkante (30) eines Prüfblattes (20) verläuft, angeordnet sind, wodurch die, von der Antriebseinheit (3) erzeugte Zugkraft (45), somit entlang dieser Mittellinie (46) verläuft, so dass die mechanische Zugkraft (45) der Antriebseinheit (3), in der gleichen Ebene (47) der Auflagefläche (21) verlaufend, auf den, im Prüfblatt (20) angeordneten Falz (14), einwirkt und die Wirkrichtung der Zugkraft (45) stets senkrecht zum Falz (14) ist, der in der Prüfblattebene (48) liegt.
4. Messvorrichtung (1) zur Ermittlung der Restreißfestigkeit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zugmechanismus (44) mit Hilfe eines Zugseils (10), das an dem linear beweglichen Klemmmittel (8) angeordnet ist und in der Verlängerung der Mittelinie (46) bis zu einer ersten Umlenkung (7) und dann, um 90 Grad abgelenkt, weiter bis zu einer zweiten Umlenkung (6) und dann, um 90 Grad abgelenkt, weiter bis zu einem Kraftmessgerät (5) verläuft und dass vom Kraftmessgerät (5) aus ein Zugseil (49), in gleicher Richtung zum Zugseil (10), weiter bis zur Antriebsscheibe (4) einer Antriebseinheit (3) verläuft, wobei die Zugseile (10, 49) immer in der gleichen Ebene (47) der Auflagefläche (21) des Messtisches (2) verlaufen.
5. Messvorrichtung (1) zur Ermittlung der Restreißfestigkeit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftmessgerät (5) parallel zur oberen Längskante (25) des Messtisches (2), auf einem Stützblech (38) gleitend, angeordnet ist.
6. Messvorrichtung (1) zur Ermittlung der Restreißfestigkeit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (3) parallel zur linken Längskante (26) des Messtisches (2) fest angeordnet ist und ein Bedienfeld (12) aufweist.
7. Messvorrichtung (1) zur Ermittlung der Restreißfestigkeit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsnut (11) an der unteren Längskante (23) des Messtisches (2) parallel zu dieser angeordnet und als Längsnute ausgebildet ist.
8. Messvorrichtung (1) zur Ermittlung der Restreißfestigkeit nach Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die, durch die Antriebseinheit (3) erzeugte Zugbelastung, zu einer Rissbildung (31) im Falz (14) eines Prüfblattes (20) führt und das der, vom Kraftmessgerät (5) ermittelte Messwert (40), den Einreißwiderstand des Prüfblattes (20) im Falz (14) ergibt.

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