Zentrale Erkenntnisse dieses Artikels:
- Viele wiederkehrende Produktionsfehler wie Curling, Welligkeit, Cockling oder Dimensionsänderungen entstehen durch Feuchteungleichgewichte im Substrat – nicht durch Bahnspannung oder Temperatur.
- Hygroskopische Materialien wie biobasierte Vliesstoffe, Karton, Baumwolle, Papier, Holz und bestimmte Folien nehmen Feuchtigkeit auf und geben sie wieder ab – mit deutlichen Auswirkungen auf Planlage, Formstabilität, Festigkeit und Weiterverarbeitung.
- Feuchtemanagement wird in bahnbasierten Produktionsprozessen häufig unterschätzt.
- Dieser Artikel bildet den Auftakt der Fluid Application Series und erläutert die grundlegenden Ursachen sowie die Bedeutung einer stabilen Feuchteregelung für Qualität, Prozesskonstanz und OEE.
- Die folgenden Artikel behandeln konkrete Anwendungen wie Rückbefeuchtungstechnologien und Kontrolle elektrostatischer Aufladung.
Kontext und Zielsetzung dieses Artikels
In diesem einleitenden Artikel unserer Fluid Application Series betrachten wir die eigentlichen Ursachen vieler häufiger Qualitätsprobleme in der Hochgeschwindigkeits-Bahnproduktion: Feuchteungleichgewichte im Substratinneren. Während sich Bediener häufig auf mechanische Einstellungen, Temperaturregelungen oder Bahnspannung konzentrieren, sind viele typische Fehler – wie Curling, Welligkeit, Cockling oder Dimensionsänderungen – letztlich auf ein unzureichendes Feuchtemanagement im Material zurückzuführen.
Dieser Beitrag legt die Grundlage: Warum Feuchte eine zentrale Rolle spielt, wie hygroskopische Substrate reagieren und weshalb die Bedeutung der Feuchteregelung in vielen Industrien trotz ihrer Relevanz oft unterschätzt wird. In den folgenden Artikeln dieser Serie gehen wir näher auf konkrete Technologien wie Rückbefeuchtungssysteme und kontrollierten Flüssigkeitsauftrag ein und zeigen, wie diese die Qualität verbessern, die Produktion stabilisieren und die OEE erhöhen können.
Typische Produktionsfehler durch Feuchteungleichgewichte im Substrat
Ein neuer Produktionslauf beginnt problemlos – bis plötzlich gewölbte Kanten, Welligkeit (Abbildung 1) oder Dimensionsverformungen auftreten. Der vorherige Lauf mit demselben Material lief ohne Schwierigkeiten. Was hat sich verändert?
Instinktiv reagieren viele Bediener, indem sie Bahnspannung, Temperatur oder Maschinenparameter anpassen – oder die Ursache beim Kollegen vermuten. Solche Maßnahmen können kurzfristig helfen, führen jedoch häufig zu neuen Problemen: neue Verformungen, Instabilitäten oder im schlimmsten Fall Bahnabrisse. Beim nächsten Auftrag verhält sich das Material dann wieder anders, und der Kreislauf beginnt von vorn.
Dies senkt die Overall Equipment Effectiveness (OEE) und belastet die Motivation des Teams. Für erfahrene Bediener gehört wenig zu den größten Frustrationen wie eine Linie, die mehr steht als läuft.
Abbildung 1: Feuchteungleichgewichte können zu sichtbaren Veränderungen im Substrat führen, wie in diesem Beispiel zu Welligkeit in Papier.
Wie hygroskopische Materialien reagieren: Feuchtegehalt, Deformation und Stabilität
In vielen Fällen liegt die Ursache hinter Problemen wie Curling oder Welligkeit im Feuchtehaushalt des Substrats. Zwar spielt auch die Umgebungsluftfeuchtigkeit eine Rolle, doch dieser Artikel konzentriert sich auf die Materialfeuchte im Inneren des Substrats.
Dieser grundlegend wichtige Faktor ist in anderen Industrien längst selbstverständlich. So regulieren Textilhersteller die Luftfeuchtigkeit, um Schrumpfung sowie den Verlust von Elastizität zu verhindern, während Holzverarbeiter den Feuchtehaushalt genau steuern, damit Paneele während des Schneidens und Laminierens flach und dimensionsstabil bleiben. Trotz dieses Wissens fehlt jedoch häufig ein wirklich tiefes Verständnis der zugrunde liegenden Feuchtedynamik – und grundlegende Ursachen werden leicht übersehen.
Besonders in Bereichen wie Nonwoven, in denen zunehmend neue, recycelte oder biobasierte Materialien eingesetzt werden, steigt die Komplexität weiter. Diese Substrate besitzen oft unterschiedliche Absorptionsraten und Oberflächeneigenschaften, was ein konstantes Feuchtemanagement anspruchsvoller, aber gleichzeitig unverzichtbar macht.
Hygroskopische Materialien wie biobasierte Vliesstoffe, Karton, Baumwolle, Papier, Holz, Wolle, Leder und bestimmte Folien stehen in einem permanenten Austausch mit ihrer Umgebung. Sie nehmen Feuchtigkeit auf, wenn die Umgebung zu trocken ist, und geben sie wieder ab, sobald die Luftfeuchte steigt. Dieser fortlaufende Austausch beeinflusst direkt wesentliche Materialeigenschaften wie Länge, Gewicht, Festigkeit, Form, Elastizität und sogar elektrische Leitfähigkeit. Ohne eine stabile Feuchteregelung geraten sowohl die Prozesssicherheit als auch die Produktqualität schnell ins Risiko.
Da hygroskopische Materialien nicht nur auf Umgebungsbedingungen reagieren, sondern auch auf Prozessschritte wie Beschichten, Finishing, Drucken, Trocknen, Prägen oder Kühlen, muss eine aktive und kontrollierte Feuchteregelung ein integraler Bestandteil des gesamten Prozesskonzeptes sein.
Abbildung 2: Beispielhafte Darstellung des Feuchtigkeitsaustauschs hygroskopischer Materialien mit ihrer Umgebung. Die Fasern nehmen kontinuierlich Feuchtigkeit auf und geben sie wieder ab und passen sich so den jeweiligen Umgebungsbedingungen an.
Technische Ansätze zur Feuchteregelung: Rückbefeuchtung und Flüssigkeitsauftrag
Dass Feuchte eine zentrale Rolle spielt, ist unbestritten. Contiweb verfügt über mehr als 40 Jahre Erfahrung in bahnverarbeitenden Produktionsumgebungen und ist seit 2004 im Bereich der direkten Rückbefeuchtung aktiv. Unsere Lösung basiert auf einer direkten Rückbefeuchtung, die – je nach Produktionslinie – unmittelbar vor oder nach einem kritischen Prozessschritt erfolgt. Auf diese Weise wird der Feuchtegehalt des Substrats schnell und gleichmäßig auf ein stabiles Niveau zurückgeführt, sodass typische Probleme wie Welligkeit, Faltenbildung, Curling, Schrumpfung, Cockling, Staus, Quellen, Verklumpung oder Verfilzung materialübergreifend wirksam vermieden werden.
Auf Basis jahrzehntelanger Praxiserfahrung hat Contiweb verschiedene Varianten der Flüssigkeitsauftragstechnologie entwickelt, die gezielt auf die Anforderungen moderner Hochgeschwindigkeits- und variabler Produktionsumgebungen abgestimmt sind. Unabhängig davon, ob es sich um Druck- oder Verpackungsprozesse handelt und ob Papier, Nonwoven, Textil oder Folie verarbeitet wird – Contiweb passt die relevanten Parameter präzise an die Eigenschaften jedes Substrats an, um eine gleichbleibend hohe Qualität, Prozessstabilität und Produktivität sicherzustellen.
Neben dem Feuchtemanagement bietet ein Fluid Applicator zusätzliche prozessrelevante Funktionen:
- Eliminierung elektrostatischer Aufladung
- Auftrag funktionaler Flüssigkeiten, z. B. Silikonöl oder Antistatikmittel für eine verbesserte Weiterverarbeitung
- Vorbefeuchtung empfindlicher Substrate, um deren Stabilität vor kritischen Prozessen wie Trocknen, Beschichten, Finishing und Prägen zu erhöhen
Ein präzise gesteuerter Flüssigkeitsauftrag trägt letztlich dazu bei, gewölbte Kanten, Welligkeit und Faltenbildung zu vermeiden, Register- und Passerprobleme auszuschließen, die Weiterverarbeitung zu stabilisieren und Teleskopierungen zu verhindern. Mit einem kontrollierten Feuchtemanagement bleiben die Substrate flach, die OEE konstant hoch und die Bediener motiviert.
Substratverhalten testen: Feuchteaufnahme und Prozessstabilität im Praxistest
Wenn Sie wissen möchten, wie sich gezielter Flüssigkeitsauftrag auf Ihr spezifisches Substrat auswirkt, laden wir Sie ein, es in unserer Demo-Fluid-Application-Line testen zu lassen. Während dieser Versuche analysiert unser (Application) Engineering-Team die Feuchtigkeitsaufnahme, die Dimensionsstabilität sowie das Verhalten des Materials in der Weiterverarbeitung, jeweils unter klar definierten und reproduzierbaren Prozessbedingungen.
Die Ergebnisse liefern konkrete und praxisnahe Empfehlungen für optimale Prozesseinstellungen und geben eine verlässliche Einschätzung darüber, welche Verbesserungen in Ihrer eigenen Produktionsumgebung realistisch zu erwarten sind. Für Testoptionen oder technische Anforderungen können Sie sich direkt an Irene Eggink (Application Engineer) wenden.
