Wir entwickeln bahnbrechende papierbasierte Lösungen für die Welt von morgen

Die Pilotstreichmaschine von Koehler Innovation & Technology ist in der Branche einzigartig, da es sich um eine Nachbildung einer Standard-Produktionsanlage handelt, welche der reinen Entwicklungstätigkeit dient. Im Rahmen der Maßstabsvergrößerung können somit Laborverfahren auf der Pilotstreichanlage vor den ersten Produktionsversuchen geprüft werden. Damit können die Entwicklungsexpertinnen und -experten flexibel auf etwaige Probleme reagieren, Produktanpassungen vornehmen und neue Lösungen testen, ohne dass die Kapazität auf einer Großanlage benötigt wird. Die Pilotstreichanlage verfügt über die gängigen Trocknungstechnologien und ist mit den modernsten Beschichtungstechnologien ausgestattet. Sie hat eine Arbeitsbreite von 50 cm und einen maximalen Rollendurchmesser von ca. 1,30 m und beinhaltet unter anderem ein Vorhangstreichwerk für einen mehrlagigen Beschichtungsauftrag. Damit eignet sie sich hervorragend für Beschichtungsversuche unterschiedlichster Art.

Die Dixon-Laborstreichanlage kommt als Zwischenschritt zwischen der Pilotstreichanlage und dem Labor zum Einsatz. Im Gegensatz zur Pilotstreichmaschine bietet sie die Möglichkeit, Labor-Entwicklungen in einem etwas kleineren Maßstab maschinell aufzustreichen. Mit kleineren Rohstoffmengen können so repräsentative Papierproben erzeugt werden, um bspw. Anwendungstests zu machen. Das macht die Entwicklungsarbeit der Expertinnen und Experten flexibel und effektiver, da keine langen Vorbereitungsschritte notwendig sind. Die Dixon-Streichanlage hat eine Arbeitsbreite von etwa 30 cm und einen maximalen Rollendurchmesser von 50 cm. Sie fertigt hauptsächlich rakelgestrichene Rollen.

Der Sumet Coater gehört zum Labor-Equipment und ermöglicht beispielsweise, einzelne flächige Materialien im Format DIN A4 reproduzierbar zu beschichten. Das erhöht den Automatisierungsgrad und macht den Prozess insgesamt reproduzierbarer.

Das Gerät nutzt ein Rakelauftragsverfahren, wobei die Beschichtung zunächst händisch aufgetragen wird. Die Rakel wird schließlich automatisch unter konstantem, aber einstellbarem Druck angelegt und das zu beschichtende Material in die Trockeneinheit – bestehend aus einem IR-Strahler und einem nachgelagerten Umluft-Trockner – gefahren. Die Leistung des IR-Strahlers ist in Prozent variabel einstellbar, genau wie die Temperatur und die Umwälzleistung der nachgelagerten Haube. Das bietet den Vorteil, dass die im Wege des Sumet Coaters vorgenommenen Trocknungen die Trocknungsarten an den großtechnischen Streichanlagen sehr gut widerspiegeln, d.h. eine verbesserte Skalierbarkeit auf der Pilotstreichanlage und in der Produktion erreicht werden kann. Die Trocknungsergebnisse sind somit insgesamt repräsentativer und machen die Entwicklungsarbeit effektiver.

Der Labor-Blattbildner zählt zum Labor-Equipment und ermöglicht ein repräsentatives Papierabbild im Nassbereich, das einem späteren Ergebnis auf einer großen Anlage sehr nahekommt. Er ermöglicht das Ausfärben von beispielswiese Dekorpapieren, um den Farbton von Paper optimal einzustellen bzw. die perfekte Rezeptur sicherzustellen.

Der Mehrzweckreaktor wurde speziell für die Mikroverkapselung aufgebaut, um experimentelle Verfahren vor Durchführung im Produktionsmaßstab zu testen. Der Mehrzweckreaktor ist vielseitig einsetzbar, da er mehrere Vorlagebehälter für Ausgangsstoffe hat und die Reaktionsbedingungen sehr gut einstellbar sind. Auf diese Weise kann eine große Reproduzierbarkeit und ein hoher Automatisierungsgrad erreicht werden.

Das Herzstück der Pilotanlage bildet ein doppelwandiger Edelstahldruckreaktor (<6 bar, heiz/kühlbar) mit einem Fassungsvermögen von ca. 230 l und dualer Rührwerksausführung mit variabler Drehzahlregelung. Durch ein PLS mit visueller Oberfläche kann das Batchverfahren nicht nur überwacht, sondern auch gezielt die Dosierung von festen und flüssigen Rohstoffen aus drei doppelwandigen Edelstahlvorlagebehältern (heiz- und kühlbar, Rührwerk) angesteuert werden.

Der Labor-Reaktor stellt eine Zwischenstufe während der Vergrößerung eines Laboransatzes in den Pilotmaßstab dar und gibt Hinweise zur Skalierbarkeit des Produkts. Dabei handelt es sich um ein hochautomatisiertes System, bei dem viele Verfahrensparameter vorgegeben werden können. Dadurch eignet er sich besonders für Formulierungen oder sogar Synthesen. Insgesamt besticht der Labor-Reaktor durch seine hohe Reproduzierbarkeit und Flexibilität.

Ein Reaktor im Labormaßstab erlaubt die Herstellung von Mustern in einer Batchgröße von bis zu 5 kg und liefert bereits während der Entwicklungsphase im Labor erste Parameter, wie z. B. das Rührerdrehmoment für die weitere Maßstabsvergrößerung (Scale-Up) in der Pilot- und/oder Produktionsphase. Diverse Mischorgane mit variabler Drehzahlregelung, die flexible Vorgabe der Reaktortemperatur (-45 bis +230 °C) sowie die optionale Bestückung mit Glasapparaturen in Normschliff ermöglichen die Abbildung von vielschichtigen Herstellungsverfahren. Durch die Ansteuerung mittels PC-Interface können hier auch komplexe Rezepturen vorgegeben und mit einem hohen Grad an Genauigkeit reproduziert werden.

In unserem Syntheselaboratorium werden neue Funktionschemikalien für funktionelle Oberflächen erforscht und qualifiziert. Dadurch gewinnen die Entwicklungsexpertinnen und -experten von Koehler Innovation & Technology ein tiefes Verständnis für die physikalisch-chemischen Eigenschaften und kennen die Einflussgrößen der Basisrohstoffe sowie die gesamte Wertschöpfungskette der Rohstoffe. Dies ermöglicht ihnen eine ganzheitliche Betrachtung und Untersuchung.

Mit Blick auf die gezielte Steuerung von Struktur-Eigenschaftsbeziehungen werden Stoffe mit dem Anspruch synthetisiert, das hohe marktkonforme Anforderungsprofil solcher Produktbestandteile in technologischer, regulatorischer und umweltrelevanter Sicht zu erfüllen. Auf diese Weise kann die Qualität des Papiers und seiner Bestandteile sichergestellt werden.

Im Labor- und Technikumsmaßstab werden verfahrenstechnische Entwicklungen betrieben, um die Prozesstauglichkeit von Rohstoffen und Materialkonzepten unter verschiedenen Bedingungen bewerten und die Prozesskonformität für den späteren Einsatz im Produktionsmaßstab sicherstellen zu können. Somit sind die Entwicklungsexpertinnen und -experten von Koehler Innovation & Technology in der Lage, Rohstoffe prozessfähig zu machen.

Mittels der Digitalmikroskopie können Bildaufnahmen bis zu 100-fach vergrößert werden. Auch können eine Messfunktion in 2D und 3D sowie Topographie-Aufnahmen erfolgen. Dies ermöglicht eine genau Betrachtung der Papierqualität.

Darüber hinaus können mithilfe der FT-IR-Mikroskopie lokale Verunreinigungen bis 10 x 10 µm aufgenommen werden und ein Mapping (Fläche/Linie) erfolgen.

Das in der Materialanalyse geschätzte Röntgenfluoreszenz-Gerät (XRF) kann den Strichauftrag sowie ein breites Spektrum an Pigmenten und Füllstoffen qualitativ und quantitativ bestimmen.

Das hochmoderne Gerät kann mit seiner hohen Tiefenschärfe die Beschichtung und ihre Struktur charakterisieren. Auch die REM-Aufnahmen können bis zu 5000-fach vergrößert werden. Darüber hinaus ermöglicht das Gerät ein Mapping (EDX) und das Anfertigen von Querschnitten. Auf diese Weise kann die Papierqualität perfekt untersucht werden.

Im Wege der Photometrie können farbmetrische Messungen erfolgen, Umweltparameter bestimmt werden und eine Qualitätskontrolle erfolgen.

Die moderne Gas-Chromatographie-Technik kommt im Bereich der Spurenanalytik und in der Untersuchung komplexer Proben mit vielen Analyten, wie geruchsbeeinflussenden Monomerbestandteilen, zum Einsatz. Von VOC-Messungen über Pyrolyse GC-MS bis hin zu Migrationsuntersuchungen und massenspektrometrischen Untersuchungen – die Gas-Chromatographie ist vielseitig einsetzbar.

Dazu zählen OTR-, WVTR-, HVTR-Messungen, die einen Beitrag dazu leisten, beispielsweise mittels Sensorikpanels, Geruchs- und Geschmacksabweichungen festzustellen und zu charakterisieren.

Früher war die Hausdruckerei für die Bedruckbarkeit von Fein- und Selbstdurchschreibepapiere zuständig, heute hat sie sich zu einem Testzentrum für Thermopapiere, insbesondere zum Thema Abrasion, entwickelt. Dutzende Thermodrucker bedrucken rund um die Uhr eigene Neu- und Weiterentwicklungen für eine gleichbleibend hohe Qualität am Markt. In enger Zusammenarbeit mit den Partnern von Koehler Paper, welche die Thermodrucker herstellen, testet die Hausdruckerei neue Modelle, bevor sie im Markt erscheinen.

Im Recyclinglabor werden mittels Somerville-Faserfraktionierer die gängigen Bewertungsmethoden (Cepi und PTS) angewendet, um Papiere und Produktkonzepte hinsichtlich ihrer Kreislauffähigkeit zu bewerten. Zudem wenden wir hier auch die neusten Erkenntnisse aus der branchenübergreifende Allianz 4evergreen direkt an. So können wir in unserem Recyclinglabor sicherstellen, dass die finalen Verpackungslösungen kreislauffähig sind.