Bruchsicherheit

Die Wellpappe ist weithin bekannt für ihre zahlreichen Anwendungsmöglichkeiten in der Verpackungsindustrie. Ein entscheidendes Merkmal dieser Verpackungsart ist die Bruchsicherheit. Sie bezeichnet die Fähigkeit der Verpackung, den Inhalt effektiv vor Beschädigungen während des Transports zu schützen.

Bruchsicherheit umfasst das gesamte Zusammenwirken von Außenverpackung, Innenpolsterung, Verschluss und Handhabung. Sie adressiert sowohl dynamische Belastungen (Stöße, Stürze, Vibrationen) als auch statische Einwirkungen (Stapel- und Flächenpressung) sowie klimatische Einflüsse wie Luftfeuchte und Temperatur. Ziel ist es, die auf das Produkt wirkenden Belastungsspitzen zu begrenzen und Transportschäden verlässlich zu vermeiden. In der Distributionslogistik wirken zusätzlich Handlingfaktoren (Palettierung, Ladungssicherung, Gabelstaplerbewegungen) und Lagerzeiten, deren kumulierte Effekte nur in einer ganzheitlichen Betrachtung des Verpackungssystems abgebildet werden können.

Definition: Was versteht man unter Bruchsicherheit?

Bei der Bruchsicherheit handelt es sich um eine wichtige Kenngröße in der Verpackungsindustrie. Sie gibt an, inwiefern eine Verpackung in der Lage ist, Hieb- und Stoßeinwirkungen zu absorbieren, ohne dass der Inhalt Schäden davonträgt.

Im engeren Sinn beschreibt Bruchsicherheit die Widerstandsfähigkeit eines kompletten Verpackungssystems gegenüber mechanischen Einflüssen, sodass die auf das Packgut übertragenen Beschleunigungen (G-Spitzen) unterhalb der Fragilitätsgrenze des Produkts bleiben. Sie grenzt sich damit von reinen Materialkennwerten wie Kantenstauchwiderstand (ECT), Berstfestigkeit oder Durchstoßarbeit ab, die zwar Einfluss nehmen, die Schadensfreiheit des Inhalts jedoch nur im Systemverbund gewährleisten.

Abgrenzung verwandter Begriffe

• Bruchfestigkeit: Materialeigenschaft eines Bauteils oder Werkstoffs.
• Stabilität/Festigkeit: Tragfähigkeit gegenüber Druck, Stauchung oder Durchstoßen (z. B. BCT, ECT).
• Dämpfungsverhalten: Fähigkeit von Polstern und Wellpappe, Stoßenergie zeitlich zu verteilen und Spitzenkräfte zu mindern.

Wieso ist Bruchsicherheit bei Wellpappe-Verpackungen wichtig?

Die Wichtigkeit der Bruchsicherheit von Wellpappe-Verpackungen liegt in ihrer Schutzfunktion. Produkte, egal ob empfindlicher oder robuster Natur, müssen während des Transportes und der Lagerung vor Schäden geschützt werden. Die Bruchsicherheit eines Kartons aus Wellpappe kann dabei entscheidend sein, da sie die Aufprallenergie effizient absorbiert und so den Inhalt unversehrt lässt.

Eine ausreichende Bruchsicherheit reduziert Ausschuss, Reklamationen und Folgekosten in der Logistik. Sie unterstützt planbare Lieferketten, verringert Rücksendungen und spart Ressourcen. Gleichzeitig verhindert ein ausgewogenes Schutzniveau Überdimensionierung, was Materialeinsatz, Masse und Volumen niedrig hält und die Auslastung von Ladehilfsmitteln verbessert. Darüber hinaus trägt eine belastbare Verpackung dazu bei, Produktqualität und Kundenerlebnis über die gesamte Transportkette stabil zu halten, insbesondere bei langen Routen, multimodalen Verkehren und wechselnden Klimazonen.

Wie wird die Bruchsicherheit von Wellpappe-Verpackungen gemessen?

Verschiedene Verfahren erlauben die Bestimmung der Bruchsicherheit. Hierzu gehört beispielsweise der Falltest, bei dem die Verpackung aus bestimmter Höhe fallen gelassen wird. Zudem wird auch der Stapeldrucktest genutzt, um zu ermitteln, wie viel Gewicht die Verpackung tragen kann, ohne zu brechen.

Gängige Prüfungen und Normbezüge

• Falltest: Bestimmung der Stoßempfindlichkeit bei definierten Fallhöhen und -orientierungen (Kante, Ecke, Fläche). Die Höhe richtet sich nach Masse und Produktfragilität. Gemessen wird, ob das Packgut unversehrt bleibt. Häufige Referenzen: DIN EN 22248, ISO 2248 sowie ISTA-Programme.
• Stapelstauchwiderstand (BCT): Ermittelt die vertikale Tragfähigkeit des aufgerichteten Kartons. Relevanz für Lagerung und Transport unter Stapellast; berücksichtigt werden Haltezeit und Klimaeinfluss. Ergänzend wird Kriechen unter Last (Creep) betrachtet.
• Kantenstauchwiderstand (ECT): Materialprüfung der Wellpappe zur Abschätzung der möglichen BCT via empirischer Beziehungen (z. B. McKee-Ansatz). Höherer ECT unterstützt bessere Bruchsicherheit im Stapel.
• Berstfestigkeit: Widerstand gegen punktuelle Flächenbelastung mit innerem Druck; relevant bei ungleichmäßigen Beanspruchungen.
• Durchstoßarbeit: Energie, die zum Durchstoßen erforderlich ist; Indikator für Widerstand gegenüber spitzen/scharfen Einwirkungen.
• Vibrationsprüfung: Simulation transporttypischer Vibrationen; bewertet mögliche Resonanzen und die Wirkung wiederholter Mikro-Stöße auf Packgut und Innenpolster. Sweeptests und resonanzhaltige Profile sind praxisnah.
• Klimakonditionierung: Vorbehandlung bei definierter Temperatur/Feuchte; wichtig, da Wellpappe unter hoher Luftfeuchte an Festigkeit verliert und damit die Bruchsicherheit sinkt. Übliche Referenzen: ISO 2233, kontrollierte Konditionierungsräume.

Interpretation der Ergebnisse

• Sicherheitsfaktoren: Ableitung anwendungsbezogener Reserven gegenüber den minimalen Grenzwerten.
• Spezifische Beanspruchungsprofile: Abgleich der Tests mit realen Transportmitteln, Routen und Lagerzeiten.
• Systembetrachtung: Kombination aus Außenkarton, Innenpolster, Einsatzteilen und Verschluss bestimmt das Gesamtergebnis.
• Datenbasis: Einsatz von Schock- und Vibrationsrekordern im Feldversuch erhöht die Aussagekraft und ermöglicht zielgenaue Anpassungen.

Vor- und Nachteile von Bruchsicherheit

Die Vorteile der Bruchsicherheit liegen klar auf der Hand: Die Ware wird effektiv vor Beschädigungen geschützt, wodurch Kostenverluste vermieden werden können. Ein weiterer Pluspunkt ist die Kundenbindung. Werden die Produkte unversehrt geliefert, steigt die Zufriedenheit und die Wahrscheinlichkeit, dass der Kunde erneut bestellt. Auf der anderen Seite können Nachteile entstehen, wenn zu viel Rohstoff für eine erhöhte Bruchsicherheit verwendet wird. Hierdurch können die Produktionskosten steigen und die Umweltbelastung kann größer werden. Ziel ist daher eine ausgewogene Auslegung, die Schutz, Wirtschaftlichkeit und Ressourceneinsatz in Einklang bringt.

• Vorteile: Geringere Ausfall- und Reklamationsquote, stabilere Prozesskosten, besserer Produktschutz auch bei wechselnden Transportbedingungen.
• Herausforderungen: Mehrmaterial kann Masse und Volumen erhöhen und damit die Effizienz der Ladungsträger mindern; ein zu hoher Sicherheitsaufschlag ist wirtschaftlich und ökologisch ungünstig.
• Ausgleich: Ziel ist ein passendes Schutzniveau durch geeignete Materialwahl, Konstruktion und Polsterkonzept statt pauschaler Überdimensionierung.

Verbesserung der Bruchsicherheit

Die Bruchsicherheit kann auf verschiedene Weisen verbessert werden. Neben einer sorgfältigen Materialauswahl kann auch die Konstruktion der Verpackung optimiert werden. Zudem spielt die Qualität der Fertigung eine große Rolle. Fehlerhafte Produktionsprozesse können zur Schwächung der Verpackung führen und somit der Bruchsicherheit schaden. Ergänzend sind eine präzise Maßfindung, sachgerechte Handhabung und eine konsequente Qualitätssicherung entlang der gesamten Prozesskette entscheidend.

Material und Wellpappenaufbau

• Wellenprofil und Anzahl der Lagen: Auswahl von E-, B-, C- oder Kombinationen (z. B. BC) abgestimmt auf Produktempfindlichkeit und Stapellast.
• Flächengewichte und Papiersorten: Höhere Grammaturen und geeignete Liner/Fluting-Kombinationen erhöhen ECT/BCT und die Robustheit bei Feuchte.
• Klebung: Homogene, ausreichend feste Verklebungen zwischen den Schichten sind essenziell für die Lastübertragung.

Konstruktion und Dimensionierung

• Geometrie: Kanten- und Flächenstabilität durch passende Zuschnitte, Rillungen und Falze. Zu viele Schwächungen (z. B. Ausstanzungen oder Perforationen) reduzieren lokal die Belastbarkeit.
• Wandstärken und Bauhöhe: Anpassung an Fragilität, Masse und Stapeldauer des Packguts; Berücksichtigung der geplanten Lager- und Transportbedingungen.
• Maßfindung: Passgenaue Innenmaße minimieren Freiräume und Stoßwege; Außenmaße berücksichtigen die Ladeeinheitenplanung und Stapelfähigkeit. Weiterführend helfen genaue Abmessungen und relevante Toleranzen bei der sicheren Auslegung.
• Kanten- und Flächenschutz: Zusätzliche Kantenschutzleisten, Zwischenlagen oder Wabenplatten verteilen Kräfte und verhindern lokale Überlastungen.

Innenausstattung und Energieabsorption

• Polster und Einlagen: Papierpolster, Luftpolsterkissen, Formteile oder Wabenplatten reduzieren Stoßspitzen und verteilen Kräfte.
• Fixierung: Produkthalterungen, Einsteckrahmen oder Spannbänder verhindern Relativbewegungen und Sekundärkollisionen im Karton.
• Verpackungsorientierung: Empfindliche Zonen des Produkts sollten so gelagert werden, dass sie nicht direkt sturzrelevanten Kanten ausgesetzt sind.
• Toleranzmanagement: Definierte Spielräume zwischen Produkt und Polster sorgen für reproduzierbare Dämpfung und vermeiden Verklemmen.

Fertigung, Verschluss und Handhabung

• Verarbeitungsqualität: Präzise Rillungen, saubere Stanzungen und exakte Verklebungen sichern die Lastpfade.
• Verschluss: Geeignete Klebebänder, Heftung oder Umreifung stabilisieren die Schachtel unter Schock- und Stapelbelastung.
• Klimamanagement: Konditionierung und trockene Lagerung der Kartons; Feuchte mindert ECT/BCT und damit die Bruchsicherheit.
• Logistikpraxis: Korrekte Stapelhöhen, gleichmäßige Lastverteilung und geeignete Ladungssicherung auf der Palette verhindern Überlast und Kippmomente.
• Kennzeichnung: Handling-Symbole (z. B. „oben“, „zerbrechlich“) unterstützen die sachgerechte Handhabung und reduzieren Fehlbelastungen.

Berechnung und Auslegung in der Praxis

Für die Vorauslegung werden häufig empirische Ansätze genutzt. Der McKee-Ansatz erlaubt eine Abschätzung des BCT aus ECT, Umfang und Wandstärke. Für die Dimensionierung sind zudem Einflüsse aus Feuchte, Temperatur und Haltezeit unter Last zu berücksichtigen, da Kriecherscheinungen die Tragfähigkeit senken können. Sicherheitsfaktoren werden aus realen Belastungsprofilen abgeleitet, die durch Feldmessungen oder Normprogramme charakterisiert wurden.

• Stacking-Design: Ermittlung der maximalen Stapelhöhe unter Berücksichtigung der Lagerdauer, der Palettenqualität und der Stützwirkung des Inhalts.
• Schockantwort: Abgleich der zu erwartenden G-Spitzen aus Fall- und Stoßereignissen mit der Fragilitätskurve des Produkts.
• Design-of-Experiments: Systematische Musterprüfungen zur Identifikation wesentlicher Einflussgrößen und zur Optimierung mit minimalem Materialeinsatz.

Typische Fehlerquellen und Praxistipps

• Unterdimensionierte Rilllinien: Risse an Faltkanten mindern den BCT – Rillgeometrie an Materialaufbau anpassen.
• Feuchteexposition: Offene Lagerung führt zu Festigkeitsverlust – Kartons klimakonstant lagern, Folierung und Decklagen berücksichtigen.
• Ungeeignete Verschlussmittel: Zu schmale oder unverträgliche Klebebänder lösen sich – Bandbreite, Klebstofftyp und Applikationsdruck abstimmen.
• Leerräume im Karton: Unkontrollierte Bewegungen erhöhen Stoßbelastungen – Freiräume mit geeigneten Polstern schließen.
• Überstapelung: Nicht freigegebene Stapelhöhen vermeiden – Palettenplan und Lastverteilung dokumentieren.

Branchen- und Produktspezifika

Empfindliche Güter wie Elektronik, Glaswaren oder Laborgeräte benötigen höhere Stoßdämpfung und eine definierte Fixierung. Schwerere Produkte aus dem Maschinen- oder Ersatzteilbereich erfordern stabile Doppel- oder Dreifachwellen und eine besonders sorgfältige Lastabtragung. Lebensmittelverpackungen müssen häufig zwischen Kühlkettenanforderungen und Stapelfestigkeit ausbalancieren, während pharmazeutische Produkte zusätzlich strenge Validierungs- und Dokumentationspflichten erfüllen.

Nachhaltigkeit und Ressourceneffizienz

Bruchsicherheit und Ressourceneffizienz stehen nicht im Widerspruch: Eine anforderungsgerechte, materialeffiziente Konstruktion reduziert Transportschäden und damit verbundene Energie- und Materialverbräuche. Leichtbau durch optimierte Wellpappenaufbauten, recyclingfähige Polster und präzise Maßfindung leisten einen Beitrag zu niedrigerem Materialeinsatz bei gleichbleibendem Schutz.

Abschließende Worte zur Bruchsicherheit

Nach allem Gesagten lässt sich schlussfolgern, dass die Bruchsicherheit ein zentraler Aspekt bei der Fertigung von Wellpappe-Verpackungen ist. Sie schützt nicht nur den Inhalt, sondern auch das Image des Unternehmens. Dennoch sollte ein gesundes Gleichgewicht zwischen Bruchsicherheit und Kosten- und Ressourceneffizienz gewahrt bleiben.

Ein systematisches Vorgehen aus Anforderungsanalyse (Fragilität des Produkts), konstruktiver Auslegung, klimabewusster Materialwahl und normnahen Tests führt zu reproduzierbarer Bruchsicherheit. Iterative Musterprüfungen und eine praxisgerechte Validierung im realen Transportprofil sichern die Tauglichkeit im Einsatz. Die schriftliche Dokumentation von Prüfständen, Parametern und Ergebnissen erleichtert die Reproduzierbarkeit und die kontinuierliche Verbesserung.

Zusammenfassung:

• Die Bruchsicherheit bezeichnet die Fähigkeit einer Verpackungslösung, äußere Einflüsse ohne Beschädigung des Inhalts zu widerstehen. Im Kontext von Verpackungen aus Wellpappe bedeutet das, wie gut sie den Inhalt vor Stößen, Stürzen und Druck schützen können.
• Die Feststellung der Bruchsicherheit ist entscheidend für Unternehmen, die Wert auf den sicheren Transport ihrer Waren legen. Verpackungen aus Wellpappe mit hoher Bruchsicherheit gewährleisten, dass die Produkte unbeschädigt am Bestimmungsort ankommen.
• Diverse Faktoren bestimmen die Bruchsicherheit von Wellpappeverpackungen, darunter die Qualität des Materials, die Konstruktion der Verpackung und die richtige Handhabung beim Verpacken und Transportieren.
• Relevante Prüfungen sind Fall-, Stapel-, Vibrations- sowie Materialtests (z. B. ECT, Berstfestigkeit, Durchstoßarbeit) unter realitätsnahen Klimabedingungen.
• Verbesserungen ergeben sich durch geeignete Wellpappenaufbauten, passgenaue Dimensionierung, wirkungsvolle Innenpolster und eine sorgfältige Fertigungs- und Verschlusspraxis.
• Ein ausgewogenes Schutzniveau vermeidet Transportschäden, ohne unnötig Material, Masse und Volumen zu erhöhen.
• Praxisnahe Sicherheitsfaktoren, Feldmessungen und eine saubere Dokumentation unterstützen die robuste Auslegung und Beschaffung von Verpackungen.