Dämpfungseigenschaften

In der Industrie der Verpackungsherstellung verschreibt sich die Wellstar-Packaging GmbH ganz besonders der Nutzung von Wellpappe. Ein maßgeblicher Vorteil, den dieses Material im Vergleich zu anderen auf dem Markt bietet, liegt in seinen hervorragenden Dämpfungs- und Stoßabsorptionseigenschaften. Dieser Aspekt zeigt auf sehr beeindruckende Weise, warum Wellpappe als Verpackungsmaterial in den unterschiedlichsten Branchen so erfolgreich eingesetzt wird. Ergänzend überzeugt Wellpappe durch ihre kombinierte Struktur aus Wellen und Deckschichten, die eine definierte Nachgiebigkeit bei Stößen ermöglicht und gleichzeitig eine stabile Abstützung unter Drucklasten sicherstellt. Dadurch können Packgüter sowohl gegen kurzzeitige, hohe Beschleunigungsspitzen als auch gegen längere Schwingungsanregungen zuverlässig geschützt werden.

Unter realen Transportbedingungen wirken auf Versandgüter komplexe Belastungen: einzelne Stöße (z. B. Fallen, Anstoßen), wiederholte Erschütterungen mit wechselnder Frequenz (Straßen- und Schienenverkehr) sowie dauerhafte Druck- und Krafteinwirkungen durch Stapel- und Flächenlasten. Die Kombination aus strukturierter Wellengeometrie und faserbasiertem Trägermaterial verleiht Wellpappe die Fähigkeit, Bewegungsenergie kontrolliert aufzunehmen, zu verteilen und in Wärme umzuwandeln. Dadurch sinken Beschleunigungsspitzen, das Risiko von Mikrorissen, Glasbruch, Leiterplatten-Schäden oder Gehäuseverformungen wird reduziert und die Zuverlässigkeit über die gesamte Transportkette hinweg erhöht. In der Praxis führt die richtige Auslegung zu reproduzierbaren Stoßantworten mit begrenzter Pulsdauer und definierter Restkraft, was die Schadenswahrscheinlichkeit messbar senkt und die Funktionssicherheit empfindlicher Produkte erhöht.

Definition: Was versteht man unter Dämpfungseigenschaften?

Die Dämpfungseigenschaft ist eine zentrale Qualität von Verpackungsmaterialien wie Wellpappe. Damit ist das Vermögen gemeint, Energie – insbesondere Bewegungsenergie, wie sie etwa bei Stößen auftritt – aufzunehmen und zu verteilen, anstatt sie unkontrolliert weiterzugeben. Das Resultat ist eine effektive Verringerung der Stoßbelastung und somit eine Minderung des Risikos von Schäden an den in der Verpackung befindlichen Gütern. Im Verpackungskontext umfasst dies die kontrollierte Verformung der Struktur, die innere Reibung im Materialverbund und die gezielte Gestaltung von Knautschzonen, um das Produkt innerhalb eines zulässigen Beschleunigungsfensters zu halten.

Im technischen Sinn beschreibt Dämpfung die Reduktion von Schwingungsamplituden und Stoßspitzen über die Zeit. Relevante Mechanismen sind elastisch-plastische Verformung (Knautschzonenwirkung der Wellen), innere Reibung im Faserverbund, Klebstoffschichten und Reibung zwischen Lagen. Wichtige Kenngrößen sind u. a. der Dämpfungsgrad, die Transmissibilität (Verhältnis Eingangs- zu Ausgangsbeschleunigung), das Rückstellvermögen nach Belastung sowie das Verhalten in Abhängigkeit von Frequenz, Masse und Anregungsform (Schock vs. Dauererregung). Zusätzlich werden in der Praxis logarithmisches Dekrement, Verlustfaktor und sogenannte Cushioning-Kurven herangezogen, um die wirksame Abstützung in Abhängigkeit von Flächenpressung und Stoßimpuls zu bewerten.

Aufbau und Wirkprinzip der Dämpfung in Wellpappe

Wellpappe besteht aus Deckenpapieren (Linern) und einer oder mehreren gewellten Bahnen (Flöten). Das Wellenprofil fungiert als Feder- und Knautschzone, die Decken übernehmen Lastverteilung und Steifigkeit. Je nach Flötenart (z. B. feine bis grobe Wellen), Anzahl der Lagen (ein-, zwei- oder mehrwellige Qualitäten) und Flächengewichten entstehen unterschiedliche Dämpfungs- und Stützwirkungen. In der Praxis resultiert daraus eine anwendungsbezogene Abstimmung zwischen Nachgiebigkeit (zur Stoßminderung) und Stabilität (zur Form- und Druckfestigkeit). Häufig eingesetzte Flötenprofile sind A-, B-, C- und E-Flöte sowie Kombinationen wie BC oder EB bei doppelwelligen Aufbauten; Mikroflöten (z. B. F, N) eignen sich für präzise Innenpolster, bei denen eine feinere Abstimmung der Dämpfung erforderlich ist. Triple-Qualitäten erhöhen die Knautschreserve bei sehr hohen Energieeinträgen.

Relevante Einflussgrößen und Kennwerte

• Masse und Empfindlichkeit des Produktes (zulässige G-Spitzen, Fragility-Grenzen)
• Fallhöhen und Stoßarten (Kanten-, Flächen-, Eckfall; Einzel- vs. Mehrfachstoß)
• Schwingungsanregung (Frequenzspektrum, Zufallsschwingung, Resonanznähe)
• Klimabedingungen (relative Luftfeuchte, Temperatur) und Belastungsdauer
• Materialparameter der Wellpappe (Flötengeometrie, Linerqualität, Klebstoffsystem)
• Verteilung der Last im Packgut (Punkt-, Linien- oder Flächenkontakt, Spielraum im Innenraum)
• Wandstärke der Verpackung, Anzahl der Wellenlagen und Flächenpressung am Produkt
• Alterung, Kriechen und Konditionierung des Materials vor der Prüfung bzw. dem Einsatz
• Geometrie der Innenausstattung (Stege, Trays, Einlagen) und deren Kopplung an das Produkt

Anwendung der Dämpfungseigenschaften in der Wellpappe

Die hohe Beanspruchung von Verpackungen im Verlauf des Transportwegs macht die Relevanz von Dämpfungseigenschaften deutlich. Stöße und Vibrationen beanspruchen das Verpackungsmaterial und auch den verpackten Inhalt. Hierbei erweist sich die Wellpappe mit ihren hervorragenden dämpfenden Werten als außerordentlich leistungsfähig und schützt das Produkt zuverlässig vor möglichen Schäden. Durch die geschickte Kombination der Flöten und die Auslegung der Innenpolster kann die Schockantwort gezielt so gestaltet werden, dass empfindliche Komponenten innerhalb ihrer zulässigen Belastungsgrenzen verbleiben.

Typische Einsatzfälle sind Elektronikbaugruppen, optische Komponenten, Keramik- und Glaswaren, Präzisionsmechanik, Messgeräte und empfindliche Konsumgüter. Die Dämpfung lässt sich gezielt beeinflussen durch Wandstärke und Flötenkombination, durch Innenausstattung (z. B. formschlüssige Einlagen, Abstandshalter) und durch die Abstimmung von Hohlräumen, damit das Produkt definiert gelagert ist und keine schädlichen Relativbewegungen auftreten. Auch in E-Commerce-Anwendungen, bei Ersatzteilen im Automotive-Bereich sowie bei Labor- und Medizintechnik (sekundäre Verpackung) hat sich die konstruktive Dämpfung aus Wellpappe etabliert.

Für eine praxisnahe Auslegung werden Produktmasse, zulässige Beschleunigungsspitzen und zu erwartende Fallhöhen herangezogen. Daraus lässt sich eine Zielkurve für die Stoßantwort ableiten: kurze, begrenzte Beschleunigungsspitzen und kontrollierte Pulsdauer. Bei Dauerschwingungen steht die Vermeidung von Resonanzüberhöhungen im Vordergrund, etwa durch Auswahl einer Qualität mit geeigneter Eigenfrequenz und Verlustfaktor. Ergänzend wird die Lager- und Transportumgebung (z. B. Lastwechsel, Umschlaghäufigkeit, Stapelhöhen) betrachtet, um Polsterabmessungen und Kontaktflächen zu optimieren.

Weiterführende Praxisbeispiele und Orientierungshilfen bieten praxisnahe Verpackungen für wiederkehrende Versandanforderungen ab Lager, anhand derer sich typische Bauformen, Materialkombinationen und Schutzniveaus vergleichen lassen. Anwendungsprofile und geprüfte Bauarten erleichtern die Vorauswahl und reduzieren die Zahl notwendiger Iterationen im Prototyping.

Praxisbeispiel: Empfindliche Elektronik

Ein Messgerät (2,5 kg) gilt als empfindlich gegenüber Schocks > 40 g. Erwartete Fallhöhe im Paketstrom: 60–80 cm. Durch Auswahl einer doppelwelligen Qualität mit geeigneter Flötenkombination und formschlüssigen Einlagen wird die resultierende Stoßspitze unter der 40-g-Grenze gehalten. Gleichzeitig verhindert eine definierte Klemm- und Auflagefläche harte Kontaktkanten und verteilt Restkräfte gleichmäßig. Zusätzlich wird die Pulsdauer durch die Polsterstauchung so beeinflusst, dass die Eingangsenergie über eine längere Zeitspanne abgebaut wird; so sinken die G-Spitzen. Eine ergänzende Fixierung der Kabel und Steckverbinder verhindert Sekundärschäden durch Relativbewegungen innerhalb des Geräts.

Testverfahren zur Bestimmung der Dämpfungseigenschaften

Es gibt diverse Testverfahren, um die Dämpfungseigenschaften von Wellpappe zu messen und zu quantifizieren. Dazu gehören unter anderem Faltenzugtests und Drucktests, die Aufschluss geben über die Fähigkeit der Wellpappe, Belastungen standzuhalten. Zudem dient das sogenannte stoßdämpfende Fallhammer-Testverfahren dazu, zuverlässige Aussagen über das Verhalten der Wellpappe unter Stößeinwirkung zu treffen. Ergänzend sind etablierte Prüfmethoden wie ECT (Edge Crush Test), FCT (Flat Crush Test) und BCT (Box Compression Test) relevant, um das Zusammenspiel aus Dämpfung und struktureller Stabilität zu bewerten.

Ergänzend kommen standardisierte Fallprüfungen mit definierten Orientierungen (Kante, Fläche, Ecke) sowie Schwingprüfungen zum Einsatz, bei denen Pakete über ein Frequenzband angeregt werden (Sinus- und Zufallsschwingung). Ausgewertet werden Beschleunigungsverläufe, Transmissibilitätskurven und das Wiederherstellungsverhalten nach Belastung. Kompressionstests unter Stapellast zeigen, wie sich Dämpfungseffekt und strukturelle Festigkeit über die Lagerzeit verändern. In praxisnahen Testreihen werden häufig anerkannte Protokolle genutzt (z. B. ISO- und ASTM-/ISTA-Methoden für Fall, Vibration und Kompression), um vergleichbare Kennwerte und reproduzierbare Ergebnisse zu erzielen.

Datenerfassung und Bewertung

• Stoßantwort: Spitzenbeschleunigung (g), Pulsdauer, Schockimpuls
• Schwingung: Amplitudengang, Eigenfrequenzen, Verlustfaktor
• Langzeitwirkung: Kriechen, Ermüdung, Restverformung bei Dauerlast
• Klimarobustheit: Änderung der Kennwerte bei Feuchte- und Temperaturwechsel
• Frequenzbereichsanalysen: PSD/Grms bei Zufallsschwingung zur Beurteilung der Resonanznähe
• Cushioning-Kurven: Zuordnung von Flächenpressung und Beschleunigungsniveau zur Polsterabstimmung

Vor- und Nachteile von Dämpfungseigenschaften

Zu den wesentlichen Vorteilen der Dämpfungseigenschaften von Wellpappe zählt vor allem der hohe Schutz, den sie Produkten gewährt. Sie nimmt Stöße und Vibrationen auf und verteilt diese, sodass die Waren im Inneren unversehrt bleiben. Zudem ist Wellpappe ein leichtes und kostengünstiges Material, wodurch sich auch der Transport als kosteneffizient erweist. Ein potenzieller Nachteil könnte sein, dass sehr schwere oder besonders empfindliche Produkte eventuell zusätzlichen Schutz benötigen. In diesem Fall kann es ratsam sein, zusätzliche Polstermaterialien hinzuzufügen oder auf andere Verpackungsmethoden zurückzugreifen. In klimatisch anspruchsvollen Umgebungen empfiehlt sich eine gezielte Konditionierung des Materials oder der Einsatz feuchteadaptierter Qualitäten, um die Dämpfungscharakteristik stabil zu halten.

• Vorteile: gutes Verhältnis aus Masse, Schutzwirkung und Materialeffizienz; anpassbar durch Flötenwahl und Lagenzahl; recyclingfreundlich; reproduzierbare Eigenschaften bei definierter Qualität.
• Grenzen: sehr hohe Punktlasten oder extreme Fallhöhen können zusätzliche Einlagen erfordern; wiederholte Stöße in schneller Folge können zu Erwärmung und Materialermüdung führen; erhöhte Luftfeuchte senkt Steifigkeit und kann die Dämpfungscharakteristik verändern.
• Abhilfe: geeignete Innenausstattung, mehrlagige Konstruktionen, feuchteadaptierte Qualitäten und klimakonditionierte Lagerung vor dem Einsatz.
• Planungshinweis: die Kopplung zwischen Produkt und Innenpolster so wählen, dass sich keine unkontrollierten Kontaktspitzen ergeben; Resonanzbereiche vermeiden oder dämpfen.

Zusammenfassung:

• Dämpfungseigenschaften beziehen sich auf die Fähigkeit, Erschütterungen, Stöße oder Vibrationen zu mildern, was besonders für Verpackungen aus Wellpappe relevant ist.
• Ein höherer Dämpfungsgrad bedeutet einen besseren Schutz für die verpackten Waren, wodurch Wellpappe zu einer idealen Lösung für den Schutz empfindlicher Produkte wird.
• Mit ihrer ausgezeichneten Dämpfung machen Wellpappverpackungen den Transport und Versand von Waren sicherer, was die Kundenzufriedenheit erhöht und mögliche Bruchschäden minimiert.
• Die wirksame Auslegung basiert auf Produktmasse, zulässigen G-Spitzen, Fallhöhen und dem Schwingungsverhalten; Prüfungen (Fall, Schwingung, Kompression) liefern die notwendigen Kennwerte.
• Klimafaktoren und Belastungsdauer beeinflussen das Verhalten; geeignete Qualitäten und Innenausstattungen sichern die Schutzwirkung auch unter variierenden Bedingungen.
• Eine saubere Datenerfassung (z. B. Stoß- und Schwingungsprofile) und die Nutzung von Cushioning-Kurven erleichtern die zielgerichtete Spezifikation.
• Die Kombination aus Flötengeometrie, Linerqualität und konstruktiven Einlagen ermöglicht eine präzise Anpassung der Dämpfung an das jeweilige Anforderungsprofil.