Ausgangsmaterialien

Wellpappe ist ein weit verbreiteter Rohstoff in der Verpackungsindustrie. Ein Verständnis der Ausgangsmaterialien für die Herstellung von Wellpappe ist entscheidend, um die Produktqualität und Anwendungsvielfalt zu verstehen. Ebenso beeinflussen die ausgewählten Rohstoffe das Verpackungsdesign, die Schutzwirkung gegenüber mechanischen und klimatischen Belastungen sowie die Effizienz in der Weiterverarbeitung, etwa beim Rillen, Stanzen und Kleben.

Definition: Was versteht man unter Ausgangsmaterialien?

Ausgangsmaterialien, auch bekannt als Rohstoffe, sind die ersten wesentlichen Komponenten, die in den Produktionsprozess von Wellpappe eingehen. Hauptbestandteile von Wellpappe sind Zellstoff, Altpapier, Wasser und Bindemittel wie Stärke. Im technischen Kontext umfasst der Begriff zudem definierte Qualitäten, Spezifikationen und Toleranzbereiche, die für eine konstante Wellpappen-Performance notwendig sind.

Im Kontext der Wellpappherstellung lassen sich die Ausgangsmaterialien in drei Gruppen einteilen:

• Fasermaterialien: Primärfasern (z. B. Zellstoff aus Holz) und Sekundärfasern (recyceltes Altpapier in definierten Qualitäten); sie prägen Grundfestigkeiten, Steifigkeit, Bedruckbarkeit und das Feuchteverhalten.
• Hilfs- und Betriebsstoffe: Prozesswasser, stärkebasiertes Leim- bzw. Klebstoffsystem, Additive zur Prozessstabilisierung; sie sichern die Verklebung zwischen Liner und Fluting sowie eine reproduzierbare Produktion.
• Optional eingesetzte Zusatzstoffe: Dispergierhilfen, pH- und Leitfähigkeitsregulierer, Nassfestmittel in klar definierten Anwendungen; sie dienen der Feinabstimmung von Laufeigenschaften und Materialkennwerten.

Herstellungsprozess und Rolle der Ausgangsmaterialien

Der Produktionsprozess beginnt mit der Gewinnung von Zellstoff aus Holz, der dann zur Herstellung spezieller Wellpappenpapiere verwendet wird. Altpapier wird in Wasseraufschlüssen recycelt und bildet den Großteil des Rohmaterials für die Wellpappe. Hierbei spielt auch der Einsatz von Recyclingmaterial aus Sammlungen und Nutzungsrückläufen eine große Rolle. Das zugefügte Wasser erleichtert den Recyclingprozess und die Stärke dient als wichtiges Bindemittel. Je nach Zielqualität kommen Schritte wie Sortierung, Siebung, Reinigung, ggf. De-Inking und Fraktionierung zum Einsatz, um Faserlängenverteilung, Aschegehalt und Verunreinigungen zu steuern.

In der Stoffaufbereitung werden Faserstoffe aufgeschlossen, gereinigt und homogenisiert. Das resultierende Faser-Wasser-Gemisch wird auf der Papiermaschine entwässert, gepresst und getrocknet, woraus Liner (Deckschichten) und Wellenpapiere (Fluting) entstehen. In der Wellanlage erfolgt die Wellenbildung des Flutings, das Verkleben mit Linerbahnen mittels stärkehaltigem Klebstoff und die Trocknung zu einem stabilen Verbund. Die Zusammensetzung der Ausgangsmaterialien bestimmt dabei Klebfestigkeit, Steifigkeit und Feuchteverhalten der fertigen Bahn. Prozessparameter wie Vorheizer-Temperaturen, Bahnspannungen, Leimauftragsmenge und Trocknungsprofile wirken zusammen mit der Rohstoffauswahl auf Maßhaltigkeit, Planlage und Verbundqualität.

Materialkomponenten im Detail

• Zellstoff (Primärfasern): Liefert lange, robuste Fasern für hohe Festigkeiten; üblich sind kraftbasierte Herstellverfahren. Einsatz vor allem in Deckschichten für höhere Reiß- und Kantenstauchwerte. Der Anteil beeinflusst Biegesteifigkeit, Porosität und die Beständigkeit gegenüber klimatischen Schwankungen.
• Altpapier (Sekundärfasern): Größter Anteil der Rohstoffbasis. Unterschiedliche Qualitäten (z. B. Mischpapier, Deinking-Qualitäten, sortenreine Kartonagen) beeinflussen Optik, Porosität, Steifigkeit und Verarbeitbarkeit. Die richtige Auswahl reduziert Schwankungen, verbessert die Prozessstabilität und unterstützt die Kreislaufwirtschaft.
• Wasser: Trägermedium für Fasertransport, Reinigung und Leimprozess; Kreislaufführung mit definierten Qualitätsparametern (pH, Leitfähigkeit, Temperatur) stabilisiert den Prozess. Eine kontrollierte Wasserchemie mindert Ablagerungen, verbessert die Klebung und erhöht die Anlageneffizienz.
• Stärke und Leimrezeptur: Meist auf Basis von Mais-, Weizen- oder Kartoffelstärke. Gelatinisation, Viskosität und Festigkeitsaufbau sind zentrale Hebel für Verbundqualität und Produktionsgeschwindigkeit. Rezepturanpassungen steuern Eindringtiefe, Klebzugfestigkeit und Toleranz gegenüber Feuchtewechseln.
• Hilfsstoffe (bedarfsgerecht): Prozessstabilisatoren und Benetzungsmittel in klar umrissenen Mengen zur Sicherung gleichbleibender Eigenschaften. Dazu zählen auch Entschäumer, Retentionshilfsmittel und gegebenenfalls Nassfest- oder Trockenfestmittel für definierte Spezialanforderungen.
• Optionale Füllstoffe und Ascheanteile: Mineralische Komponenten können Oberflächeneigenschaften und Opazität beeinflussen; die Dosierung erfolgt anwendungsabhängig und unter Berücksichtigung der gewünschten Prüfwerte.

Einfluss der Rohstoffauswahl auf Eigenschaften

Die Qualität der eingesetzten Fasern und Bindemittel wirkt sich direkt auf Kantenstauchwiderstand (ECT), Stapeldruckfestigkeit (BCT), Durchstoßarbeit, Oberflächenfestigkeit, Klebung und Feuchteempfindlichkeit aus. Höherer Anteil an langfaserigem Material kann die Steifigkeit erhöhen, während ausgewählte Recyclingqualitäten Kosteneffizienz und ökologische Kennzahlen verbessern. Die Leimrezeptur steuert maßgeblich die Verbundfestigkeit und Toleranz gegenüber wechselnder Feuchte. Zusätzlich beeinflussen Feinanteil, Aschegehalt und Faserorientierung Parameter wie SCT, CMT, RCT und die Planlage des Bogens unter variierenden Klimabedingungen.

Neue Entwicklungen bei Ausgangsmaterialien

Aktuelle Entwicklungen umfassen optimierte stärkebasierte Klebstoffe mit verbesserter Feuchtebeständigkeit, alternative Faserquellen aus agrarischen Reststoffen sowie Prozessadditive zur Stabilisierung von Kreislaufwässern. Ziel ist eine robuste Verarbeitung bei geringeren Ressourceneinsätzen, ohne die geforderten Kennwerte und regulatorischen Anforderungen zu unterschreiten.

Nachhaltigkeit und Ausgangsmaterialien der Wellpappe

Die Nutzung von Altpapier als Hauptrohstoff macht die Herstellung von Wellpappe zu einem nachhaltigen Produktionsverfahren. Diese Nachhaltigkeit wird durch den Einsatz von Leim aus erneuerbaren Quellen und recyceltem Altpapier zusätzlich gestärkt. Aufgrund des effizienten Recyclingsystems und der umweltfreundlichen Ausgangsmaterialien, lässt sich Wellpappe als umweltfreundliche Verpackungsoption einstufen. Lebenszyklusbetrachtungen zeigen zudem, dass hohe Rezyklatanteile den Primärfaserbedarf reduzieren und damit Ressourcen schonen.

Ergänzend werden Kreislaufwirtschaftsziele durch hohe Rücklaufquoten, sortenreine Erfassung und den mehrfachen Faserumlauf unterstützt. Zertifizierungssysteme für verantwortungsvolle Forstwirtschaft (z. B. für Primärfasern) sowie Prozessleitlinien zur guten Herstellungspraxis tragen zur Nachweisführung bei. Alternative Faserquellen (zum Beispiel agrarische Reststoffe oder Graspapier) können – je nach Anwendung – die Rohstoffbasis ergänzen, sofern sie die geforderten Materialkennwerte erreichen. Der Einsatz solcher Quellen wird stets gegen Verfügbarkeit, Qualitätsschwankungen und ökologische Effekte abgewogen.

Ökologische Kennzahlen und Praxisaspekte

• Rezyklatanteil: Hoher Anteil an Sekundärfasern reduziert den Bedarf an Primärrohstoffen und den ökologischen Fußabdruck.
• Wasser- und Energieeinsatz: Geschlossene Wasserkreisläufe und Wärmerückgewinnungssysteme stabilisieren Ressourcenverbräuche.
• Vermeidung kritischer Stoffe: Kontrolle möglicher unerwünschter Substanzen aus Altpapierströmen (z. B. Druckfarbenrückstände) über geeignete Aufbereitungsschritte.
• Emissionen und Abfallströme: Monitoring von CO₂-Äquivalenten, Schlammanfall, Filtratqualität und Rückführungskonzepten in der Produktion.
• Faserumlaufzahl: Optimierung von Faserlebenszyklen zur Balance zwischen Festigkeit, Wirtschaftlichkeit und Verfügbarkeit.

Vor- und Nachteile von Ausgangsmaterialien

Die Wahl der Ausgangsmaterialien für Wellpappe bietet sowohl Vor- als auch Nachteile. Ein klarer Vorteil ist der nachhaltige Charakter der Rohstoffe. Wellpappe ist recycelbar und biologisch abbaubar. Darüber hinaus hat Wellpappe aufgrund der Verwendung von Recyclingpapier und -pappmasse geringere Kosten. Ein Nachteil könnte die Verfügbarkeit und Qualität von Altpapier sein. Ebenso sind Eigenschaftsschwankungen und Feuchteeinflüsse je nach Anwendung zu berücksichtigen und über Rezeptur und Prozessführung auszugleichen.

• Vorteile: Hoher Recyclinganteil, gute Verfügbarkeit üblicher Qualitäten, breite Eigenschaftsbandbreite durch Kombinatorik von Liner/Fluting/Stärke, etablierte Prüf- und Normlandschaft. Flexible Anpassung an unterschiedliche Branchenanforderungen durch gezielte Auswahl von Fluting- und Linerqualitäten.
• Herausforderungen: Schwankungen im Altpapiermarkt, feuchtebedingte Eigenschaftsänderungen, potenzielle Variabilität bei sekundären Fasern, spezifische Anforderungen an Lebensmitteltauglichkeit und Migration. Mögliche Einflüsse durch Druckfarbenrückstände oder Mineralöle erfordern angepasste Aufbereitung und Qualitätssicherung.

Gesetzliche Anforderungen und Ausgangsmaterialien

Die Ausgangsmaterialien für die Herstellung von Wellpappe müssen verschiedene gesetzliche Anforderungen und Standards erfüllen. Diese beziehen sich auf die Sicherheit, Nachhaltigkeit und weitere Aspekte, die für die Markttauglichkeit eines Endprodukts aus Wellpappe von Bedeutung sind. Das betrifft insbesondere die Lebensmittelsicherheit und die Einhaltung von Umweltstandards. Dokumentation, Chargenrückverfolgung und Konformitätserklärungen unterstützen die Nachweisführung entlang der Lieferkette.

• Lebensmittelkontakt: Einhaltung einschlägiger Vorgaben für Materialien und Gegenstände, die dazu bestimmt sind, mit Lebensmitteln in Berührung zu kommen (z. B. rechtliche Rahmenwerke auf EU-Ebene sowie nationale Papierrichtlinien).
• Gute Herstellungspraxis (GMP): Dokumentierte Prozesse zur Minimierung von Kontaminationen und zur Gewährleistung konstanter Qualität.
• REACH-konforme Verwendung von Zusatzstoffen: Bewertung, Registrierung und sichere Anwendung von Hilfsstoffen und Prozesschemikalien.
• Rohstoffspezifikationen und Rückverfolgbarkeit: Definierte Qualitätskriterien für Faserstoffe und Additive sowie lückenlose Dokumentation der Chargen.
• Migrations- und Reinheitsaspekte: Prüf- und Vorsorgemaßnahmen bezüglich potenzieller Stoffübergänge (z. B. aus Druckfarben oder Recyclingströmen) in sensiblen Anwendungen.

Grammaturen, Papiersorten und Geometrie

Die Fasermischung und Grammatur (g/m²) von Liner und Fluting beeinflussen maßgeblich Tragfähigkeit, Oberflächengüte und Bedruckbarkeit. Übliche Deckschichten sind Testliner (recycelt) oder kraftbasierte Liner (Primärfaseranteil), während Flutingpapiere als recycelte oder semichemische Qualitäten vorliegen. Zusätzlich bestimmen Wellenprofile (z. B. A, B, C, E) mit jeweiliger Wellenhöhe und Schritt die Polsterwirkung und Steifigkeit.

Für Konstruktion und Auslegung spielen Maßhaltigkeit und Toleranzen eine wichtige Rolle, etwa bei Zuschnitt, Rillung und Klebung. Weiterführende Informationen zu relevanten Abmessungen und Toleranzen liefern Kontext zur Fertigung und Passgenauigkeit. In der Praxis werden zudem Doppel- und Tripplewall-Kombinationen (z. B. BC, EB, AC) gewählt, um definierte Tragfähigkeiten und Dämpfungseigenschaften zu erreichen; die Klebenahtqualität (Pin-Adhesion, PAT) und die Planlage sind dafür zentrale Stellgrößen.

Typische Prüf- und Kennwerte

• Feuchtegehalt: Zielbereiche meist im unteren einstelligen Prozentbereich zur Sicherung reproduzierbarer Eigenschaften.
• Cobb-Wert: Maß für Wasseraufnahmeverhalten der Papieroberfläche.
• ECT/BCT: Kennzahlen für Kantenstauch- bzw. Stapeldruckfestigkeit, beeinflusst durch Fasermix, Grammaturen und Klebung.
• Durchstoßarbeit und Berstfestigkeit: Aussagen zur Widerstandsfähigkeit gegenüber punktuellen Belastungen.
• SCT/CMT/RCT: Kurz- und Ringstauch- sowie Wellenstauchwerte zur Charakterisierung der Papier- und Wellenleistung.
• Klebezugfestigkeit (PAT): Bewertung der Verbundqualität zwischen Liner und Fluting.
• Klimabeständigkeit: Verhalten nach Klimacycling, z. B. unter wechselnder Temperatur und relativer Luftfeuchte.

Praktische Beispiele für die Rohstoffauswahl

• Versand empfindlicher Güter: Höherwertige Liner, gezielte Leimrezeptur und geeignete Wellenkombination für verbesserte Stoß- und Kantenstabilität. Ergänzend kann eine höhere Flächenmasse in Kombination mit geeigneten Wellenprofilen die Durchstoßfestigkeit erhöhen.
• Feuchtebeanspruchte Anwendungen: Sorgfältige Leim- und Papierauswahl mit Fokus auf Wasseraufnahme und Klebfestigkeit. In Betracht kommen Rezepturen mit erhöhter Feuchte-Toleranz sowie optimierte Trocknungsprofile in der Wellanlage.
• Kostensensible Serien: Erhöhter Anteil an Sekundärfasern bei gleichzeitiger Sicherung der Mindestkennwerte durch Prozesskontrolle. Eine stabile Wasserchemie und enge Spezifikationen für Altpapiersorten reduzieren Eigenschaftsschwankungen.
• Automatisierte Konfektionierung: Gute Planlage, enge Toleranzen bei Rill- und Stanzmaßen sowie gleichmäßige Klebung unterstützen hohe Durchsätze auf Verpackungslinien.

Zusätzliche Praxisaspekte: Lagerung und Qualitätssicherung

Die Lagerung der Ausgangsmaterialien beeinflusst die spätere Wellpappenqualität: Faserstoffe und Halbfabrikate sollten trocken, klimakontrolliert und vor direkter Sonneneinstrahlung geschützt gelagert werden. First-in/First-out-Prinzipien, eindeutige Chargenkennzeichnung und regelmäßige Eingangsprüfungen (Feuchte, Festigkeit, Optik) sichern eine gleichbleibende Ausgangsbasis für die Fertigung.

Kennzeichnung und Dokumentation

Vollständige Spezifikationen, Prüfberichte und Konformitätsunterlagen ermöglichen Rückverfolgbarkeit und schnelle Ursachenanalysen. Digitale Prozessdaten (z. B. Leimviskosität, Temperaturprofile, Bahnspannungen) unterstützen die kontinuierliche Verbesserung von Stabilität und Qualität.

Fehlerbilder und Troubleshooting

Typische Abweichungen wie Delamination, Blasenbildung, Verzug oder unzureichende Kantenstauchwerte lassen sich häufig auf Rohstoffvariabilitäten, unpassende Leimrezepturen oder suboptimale Prozessparameter zurückführen. Gegenmaßnahmen umfassen die Anpassung der Faserzusammensetzung, die Optimierung der Leimeigenschaften (Gelatinisation, Viskosität, Festigkeitsaufbau) sowie die Feinjustierung von Temperatur- und Trocknungsprofilen.

Zusammenfassung:

• Wellpappe kommt als Haupt-Ausgangsmaterial für die Herstellung von Verpackungen zum Einsatz, was aus Altpapier durch ein komplexes Wiederaufbereitungsverfahren erzeugt wird.
• Zur Ressourcenschonung und zur Steigerung der Nachhaltigkeit werden in der Verpackungsindustrie immer mehr Recyclingmaterialien eingesetzt, also Ausgangsmaterialien von bereits benutzten Produkten.
• Des Weiteren werden oft auch verschiedene Arten von Leimen und Stärken benötigt, damit die Papierfasern in der Wellpappe mehr Stabilität und Haltbarkeit haben und somit die Produkte sicher transportiert werden können.
• Die gezielte Auswahl von Zellstoff, Altpapierqualitäten, Wasserführung und Stärkeformulierungen bestimmt Festigkeit, Klebung und Feuchteverhalten des Endprodukts.
• Regulatorische Vorgaben zu Lebensmittelkontakt, Prozesshygiene und Stoffeinsatz sind bei der Rohstoffauswahl zu beachten und zu dokumentieren.
• Prüfgrößen wie ECT, Cobb und Feuchtegehalt dienen der Qualitätssicherung und der verlässlichen Auslegung für den Einsatzzweck.
• Grammaturen, Wellengeometrien und Klebeparameter werden auf den Einsatzzweck abgestimmt, um Tragfähigkeit, Planlage und Dämpfungsverhalten zu erreichen.
• Konsequente Qualitätssicherung, geeignete Lagerbedingungen und strukturierte Dokumentation stabilisieren die Leistung der Wellpappenmaterialien über den gesamten Prozess.