Beschichtungsmaterial

Die Welt der Wellpappe-Verpackungen ist weit und vielfältig. Ein wesentlicher Bestandteil dieser Bandbreite ist das Beschichtungsmaterial, eine Komponente, die für ihre vielseitigen Einsatzmöglichkeiten und starken Eigenschaften anerkannt ist.

Beschichtungen prägen Leistungsfähigkeit, Schutzfunktion und Verarbeitbarkeit von Wellpappen-Erzeugnissen: Sie erweitern die Materialeigenschaften gezielt, ermöglichen zusätzliche Barrieren und beeinflussen Oberflächen, Haptik und Bedruckbarkeit. Entscheidend ist die passgenaue Auswahl in Bezug auf Medium, Einsatzumgebung und Weiterverarbeitung.

In der Praxis berücksichtigt die Auslegung von Beschichtungsmaterialien zusätzlich klimatische Einflüsse (Temperaturwechsel, Kondensation, Tiefkühl- und Frischekette), mechanische Beanspruchungen im Packprozess sowie die Anforderungen an Kennzeichnung, Druckbild und Lesbarkeit. Ebenso relevant sind Reibungs- und Gleitverhalten für automatisierte Fördersysteme, eine definierte Oberflächenspannung für den Druck und reproduzierbare Prozessfenster in der Konfektionierung.

Definition: Was versteht man unter Beschichtungsmaterial?

Unter einem Beschichtungsmaterial versteht man einen Werkstoff, der auf die Oberfläche von Wellpappe aufgetragen wird, um spezifische Eigenschaften zu erzielen. Dazu gehört die Verbesserung von Faktoren wie Feuchtigkeitsschutz, chemische Beständigkeit, Gleitreibwert und optischer Wirkung. Die Beschichtung kann aus verschiedenen Materialien bestehen, einschließlich Kunststoffen, Wachsen, Lacken und Laminaten.

Im technischen Sinne handelt es sich um funktionale Schichten mit definierter Auftragsmenge (Schichtgewicht in g/m²), die als Barriere, Schutz- oder Funktionslage wirken. Das Aufbringen erfolgt inline oder offline durch Lackieren, Streichen, Walzen-, Sprüh- oder Vorhangauftrag, Extrusionsbeschichtung oder Laminierung. Man unterscheidet grob:

• Barrierebeschichtungen: gegen Feuchtigkeit, Wasserdampf (WVTR), Fette/Öle (KIT), Sauerstoff (OTR) oder Chemikalien.
• Funktionsbeschichtungen: rutschhemmend bzw. definiert gleitfähig (COF), heißsiegelfähig, antistatisch, abriebfest.
• Optische Beschichtungen: zur Verbesserung von Glanz, Weiße, Farbbrillanz und Oberflächenglätte für hochwertige Druckbilder.

Beschichtungsmaterial kann monolithisch (eine Schicht) oder als Schichtsystem aufgebaut sein, zum Beispiel mit Primer zur Haftungsverbesserung, einer Funktions- oder Barrierelage und einem Topcoat mit definiertem Glanzgrad. Die Auswahl des Bindemittels (z. B. Acrylat, PVOH, Stärke, Harzsysteme) und der Additive (Entschäumer, Netzmittel, Wachsanteile) steuert Filmbildung, Benetzung und mechanische Robustheit.

Verwendung und Arten von Beschichtungsmaterialien bei Wellpappe

Die Art des Beschichtungsmaterials bei Wellpappe und dessen Anwendung hängt stark von den Anforderungen des Endprodukts ab. Es gibt diverse Arten, die beispielsweise barrierebildende Funktionen wie chemische Beständigkeit gegen Säuren oder Laugen erfüllen. Andere Beschichtungsmaterialien dienen einem optischen Nutzen, indem sie die Druckqualität verbessern oder Oberflächenglätte für ein ästhetisch ansprechendes Erscheinungsbild erzeugen.

Typische Systeme umfassen wasserbasierte Dispersionen (z. B. Acrylate, PVOH, Stärken), Wachse (paraffin- oder pflanzenbasiert), UV-/EB-härtende Lacke, Harze sowie Kaschierungen und Laminierungen mit PE, PP, PET oder kombinierte Verbundschichten. Speziell für fett- und ölhaltige Güter kommen kitfeste Beschichtungen zum Einsatz; für feuchte Umgebungen sind hydrophobe und wasserabweisende Systeme üblich.

• Lebensmittelanwendungen: Feuchte- und Fettbarriere, verbesserte Hygieneführung, reduzierte Durchweichung, stabile Bedruckbarkeit.
• Technische Güter: Abrieb- und Kratzschutz, chemische Resistenz, kontrollierter Gleitreibwert für automatisierte Förderprozesse.
• Versand und Logistik: Heißsiegelflächen für Verschlüsse, rutschhemmende Lagenstabilisierung, erhöhte Nassfestigkeit.
• Präsentation und Handel: gleichmäßige Glanzgrade, brillante Drucke, reduzierte Faseranhebung für feine Details.

Weitere Einsatzfelder sind kühlkettengeeignete Umverpackungen, feuchte- oder kondensationsbelastete Transportwege sowie Anwendungen mit wechselnden klimatischen Bedingungen. Hier sichern Beschichtungen eine stabile Funktion über die gesamte Prozesskette – vom Falten und Kleben über die Palettierung bis zur Auslieferung.

Auswahlkriterien für das passende System

Die Spezifikation richtet sich nach Medium (Wasser, Fett, Alkohol, Säure/Lauge), Temperatur und Kontaktzeit, gewünschter Barriereleistung, Bedruckverfahren (Flexo/Offset/Digital), mechanischen Anforderungen (Rill-, Falz-, Stanzfähigkeit) sowie der geforderten Rezyklierbarkeit. Auch die zulässige Auftragsmenge, Trocknungsbedingungen und Prozessfenster in der Konfektion sind zu berücksichtigen.

Zusätzlich sind Substratparameter wie Rohpapiergrammatur, Oberflächentopografie (Rauhigkeit) und Saugfähigkeit entscheidend, da sie Benetzung und Eindringtiefe beeinflussen. Vorversuche mit repräsentativen Mustern, abgestimmten Trocknerprofilen und realen Liniengeschwindigkeiten minimieren das Risiko späterer Anpassungen im Produktionsmaßstab.

Normen und Prüfmethoden

Zur objektiven Bewertung von Beschichtungsmaterialien werden etablierte Prüfmethoden eingesetzt: Wasseraufnahme nach EN ISO 535 (Cobb), Fett- und Ölbeständigkeit anhand KIT-Verfahren (z. B. TAPPI T 559), Gleitreibungskoeffizient gemäß ISO 8295 oder ASTM D1894, OTR und WVTR nach ISO 15105/15106 bzw. ASTM D3985/F1249. Ergänzend liefern Abriebtests (z. B. nach ASTM D5264) und Haftungsprüfungen (Gitterritz) verlässliche Aussagen zur Beständigkeit.

Funktionsweise von Beschichtungsmaterialien

Ein Beschichtungsmaterial wirkt durch Erzeugen einer Schutzschicht auf der Oberfläche der Wellpappe. Diese Schicht kann aus verschiedenen Materialien bestehen, darunter Hauptbestandteile wie Kunststoffe, Wachse oder Harze. Durch das Auftragen auf der Pappe schützt dieser Überzug das Grundmaterial vor externen Einflüssen wie Feuchtigkeit und bietet gleichzeitig eine verbesserte Oberflächenstruktur, welche das Druckbild hervorhebt und optimiert.

Die Funktion basiert auf Benetzung, Haftung und Filmbildung. Primerschichten können die Anbindung ans Faserstoffsubstrat verbessern. Nach dem Auftrag sorgen Trocknung oder Härtung für dichte, geschlossene Filme. Für die Praxis sind folgende Kenngrößen relevant:

• Wasseraufnahme (Cobb): Maß für Feuchtebeständigkeit.
• Fett-/Ölbeständigkeit (KIT-Wert): Beurteilung gegen fettige Medien.
• Gleitreibwert (COF): definiert Rutschhemmung bzw. Gleitfähigkeit.
• Schichtgewicht (g/m²): beeinflusst Barriere, Kosten und Verarbeitbarkeit.

Beschichtungen können die Weiterverarbeitung beeinflussen: Rillen, Stanzen, Falzen und Mikroöffnungen erfordern stabile, rissunempfindliche Filme. Nützliche Hintergrundinformationen zur weiterführenden Grundlagen und Praxis der Perforation helfen beim Beurteilen des Verhaltens an Schnittkanten und Sollbruchstellen.

Substrat- und Rohpapiereinfluss

Die Mikrostruktur des Liners sowie die Wellengeometrie der Wellpappe beeinflussen die Filmbildung und die Trocknung. Höhere Saugfähigkeit kann eine tiefere Penetration bewirken und dadurch den Oberflächenfilm ausdünnen, was die Barriereleistung reduziert. Eine abgestimmte Viskosität, geeignete Netzmittel und kontrollierte Auftragsparameter (z. B. Rakelspalt, Auftragsdruck) gleichen diese Effekte aus.

Auftrags- und Veredelungsverfahren

Gängige Prozesse sind Rakel- oder Lackwerkauftrag, Vorhang- und Sprühbeschichtung, Extrusionsbeschichtung (z. B. mit PE/PP) sowie Laminierung von Folien oder Spezialpapieren. Die Reihenfolge zum Druck (pre-/postprint) bestimmt Glanz, Haftung und Kratzfestigkeit. Heißsiegelfähige Systeme benötigen abgestimmte Temperatur- und Druckprofile in der Applikation.

Für reproduzierbare Ergebnisse sind Viskosität, Feststoffgehalt, Schichtdicke und Trocknungskapazität kontinuierlich zu überwachen. Inline-Messungen (z. B. IR/β zur Schichtgewichtsbestimmung), Bahnkantenregelung und ein definiertes Temperaturmanagement der Trocknerzonen unterstützen eine konstante Qualität.

Vor- und Nachteile von Beschichtungsmaterialien

Die Vorteile von Beschichtungsmaterialien bei Wellpappe liegen in ihrer Fähigkeit, die allgemeine Qualität und Funktionalität des Endprodukts zu steigern. Ein Hauptvorteil besteht in der Verbesserung der Beständigkeit gegen Feuchtigkeit und Chemikalien. Sie können auch dazu beitragen, dass das Endprodukt optisch ansprechender aussieht, indem sie für Glanz sorgen oder die Druckqualität verbessern.
Allerdings bringen Beschichtungen auch gewisse Nachteile mit sich. Zum einen führen sie zu erhöhten Kosten im Produktionsprozess. Zudem können sie das Recycling der Verpackung erschweren, da sie häufig spezielle Verfahren zur Trennung der Materialien erfordern. Nicht zuletzt besteht das Potential einer negativen Umweltauswirkung, insbesondere wenn die Beschichtung aus Kunststoff besteht.

• Vorteile: zielgerichtete Barrierewirkung, robustere Oberflächen, definierte Reibwerte für Automatisierung, konstante Druckergebnisse, Heißsiegelfunktion, Schutz vor Abrieb und Verschmutzung.
• Nachteile: zusätzliche Material- und Energieaufwände, mögliche Einschränkungen bei Rill- und Stanzprozessen, potenzielle Delamination, längere Durchlaufzeiten durch Trocknung/Härtung.

Eine ausgewogene Bewertung berücksichtigt neben Leistungskennwerten auch Prozesskosten, Linienauslastung und Qualitätsrisiken. Pilotierungen mit Produktionsnähe und klare Freigabekriterien reduzieren Nacharbeit und sichern die geforderte Funktion.

Recycling, Umweltaspekte und Konformität

Rezyklierbarkeit hängt von Chemie, Schichtdicke und Ablösbarkeit in der Papieraufbereitung ab. Dispergierbare, wasserbasierte Systeme verbessern die Faserfreisetzung; hohe Anteile thermoplastischer Schichten können die Aufbereitung erschweren. Für Anwendungen mit Lebensmittelkontakt sind rechtliche Vorgaben (z. B. Eignung für den vorgesehenen Kontakt) zu beachten. Monomaterial-Konzepte und reduzierte Schichtgewichte unterstützen die Kreislaufführung.

Bewertungsverfahren zur Faserfreisetzung (Disintegration), zum Deinking-Verhalten und zur Sortierfähigkeit liefern Orientierung für die Praxis. Zudem sind die Einhaltung guter Herstellungspraxis und einschlägiger Regelwerke (z. B. EU 1935/2004, EU 2023/2006, nationale Papierrichtlinien) sowie die Dokumentation migrationsrelevanter Parameter bei direktem oder indirektem Lebensmittelkontakt zu berücksichtigen.

Typische Risiken und Fehlerbilder

• Blasenbildung/Orangenhaut: unzureichende Benetzung oder Trocknung.
• Blocken/Kleben: zu hoher Restklebrigkeit, falsche Stapeltemperatur.
• Rissbildung an Rillungen: spröde Filme, zu hohe Schichtdicke.
• Delamination: mangelhafte Haftung zwischen Schichten/Substrat.
• Schwankende COF-Werte: Prozessinstabilität, Dosierschwankungen.

Weitere Fehlerbilder sind Kantenlifting, ungleichmäßiger Glanz (Mottling) und reduzierte Klebebandhaftung. Ursachenanalyse umfasst Viskositätsdrift, falsche Substratvorbehandlung, unpassende Trocknerprofile und unzureichende Konditionierung. Abhilfe schaffen Rezepturjustierung, Prozessregelung und angepasste Klimaführung.

Best Practices für die Auswahl

1. Anforderungsprofil präzisieren (Medium, Dauer, Temperatur, Mechanik).
2. Prüfmethoden festlegen (Cobb, KIT, COF, Abriebtests) und Grenzwerte definieren.
3. Labor- und Technikumsversuche mit realen Druck- und Verarbeitungsparametern.
4. Skalierung planen (Trocknungskapazität, Liniengeschwindigkeit, Qualitätssicherung).
5. Recycling- und Entsorgungswege frühzeitig berücksichtigen.

Ergänzend empfiehlt sich die frühzeitige Einbindung von Druck, Konfektion und Logistik, um Reibwerte, Falt- und Rillverhalten sowie Stapel- und Gleiteigenschaften über die gesamte Prozesskette hinweg abzustimmen. Eine klare Spezifikation der Schichtgewichte mit Toleranzen erleichtert die Abnahme.

Zusammenfassung:

• Wellpappe kann durch verschiedene Beschichtungsmaterialien in ihren Eigenschaften verbessert werden. Dies dient zum Schutz des Inhalts sowie zur Verbesserung der Haltbarkeit und Optik der Verpackung.
• Beispiele für Beschichtungsmaterialien sind Lacke, Kunststofffilme oder Metallfolien, die auf die Oberfläche der Verpackung aufgebracht werden. Sie erhöhen die Feuchtigkeitsbeständigkeit und können die Verpackung für den Konsumenten attraktiver machen.
• Die Auswahl des richtigen Beschichtungsmaterials hängt von den Anforderungen des spezifischen Produkts ab. So können zum Beispiel spezielle Beschichtungen notwendig sein, wenn es sich um Lebensmittelverpackungen handelt oder wenn die Verpackung insbesondere robust sein soll.
• Wesentliche Kenngrößen sind Cobb, KIT, COF und Schichtgewicht; sie ermöglichen eine objektive Funktionsprüfung und Qualitätssicherung.
• Beschichtungen beeinflussen Druck, Rillung, Stanzen und Falzen und sollten früh in die Prozessplanung einbezogen werden.
• Rezyklierbarkeit und Materialauswahl stehen in engem Zusammenhang; dispersionsbasierte Systeme erleichtern die Faserfreisetzung.
• Eine sorgfältige Abwägung von Leistungsgewinn, Prozesskosten und Umweltaspekten führt zur passenden Beschichtungslösung für das jeweilige Einsatzszenario.

In der Gesamtschau verbindet ein geeignetes Beschichtungsmaterial Schutzfunktion, Verarbeitbarkeit und Oberflächenqualität mit den Anforderungen an Kreislaufführung und Konformität. Eine systematische Vorgehensweise von der Spezifikation über Versuche bis zur Serienüberwachung stellt sicher, dass Wellpappe-Verpackungen die geforderte Performance zuverlässig erreichen.