Faltmechanismen

Im Herzen der Wellpappenproduktion spielen die sogenannten Faltmechanismen eine zentrale Rolle. Sie sind das technische Prinzip, das aus einem flachen Zuschnitt mit Rill- und Schnittlinien eine dreidimensionale, robuste Verpackung entstehen lässt. Faltmechanismen verbinden Materialeigenschaften, präzise vorbereitete Faltzonen und definierte Bewegungsabläufe zu einer reproduzierbaren Formgebung, die stabil, maßhaltig und prozesssicher ist. Dabei wirken Biege-, Druck- und Schubspannungen kontrolliert zusammen, sodass sich Kanten sauber ausbilden und die Struktur auch nach vielfachem Öffnen und Schließen formstabil bleibt. Durch eine abgestimmte Konstruktion lassen sich zudem Materialeinsatz und Transportvolumen reduzieren, ohne die Schutzfunktion der Verpackung zu beeinträchtigen.

Die Qualität des Ergebnisses hängt dabei von mehreren Faktoren ab: der exakten Rillgeometrie, der Laufrichtung der Fasern, dem Wellenprofil, der Feuchte im Material, der Rüstgenauigkeit der Maschinen und der konstruktiven Auslegung der Falzfolge. In Summe bestimmen diese Parameter, wie sauber sich Kanten bilden, wie stark die Rückfederung ausfällt und wie zuverlässig Verriegelungen oder Klebungen tragen. Wichtige Stellgrößen sind unter anderem das Verhältnis von Rillnutbreite zu Materialdicke, die richtige Gegenrille, das Crease-to-Crush-Verhältnis, die Faltgeschwindigkeit, der Vorbruch (Pre-Break) der Rillung sowie die Ausrichtung der Fasern zur Rilllinie (MD/CD). Auch die Materialfeuchte und klimatische Bedingungen entlang der Prozesskette beeinflussen das Faltverhalten nachhaltig.

Definition: Was versteht man unter Faltmechanismen?

Unter Faltmechanismen versteht man die Methoden und Prozesse, die angewendet werden, um Wellpappe von einer flachen Form in die endgültige dreidimensionale Form einer Verpackung zu verwandeln. Die Methoden variieren von einfachen Falten bis hin zu komplexen Techniken, die mehrere Faltschritte und Einkerbungen beinhalten. Im engeren Sinne beschreiben Faltmechanismen die Kombination aus vorbereiteten Rilllinien, definierten Knickrichtungen und dem zeitlichen Ablauf der Faltungen. Ergänzend umfasst der Begriff die Kontrolle der Faltkräfte, der Faltwinkel und der Kantenpressung, sodass reproduzierbare Ergebnisse bei variierenden Materialqualitäten möglich sind.

Begrifflich ist zu unterscheiden: Rillen (Einbringen einer definierten Nut zur Reduzierung der Faltkraft), Falten (tatsächliches Knicken entlang der Rillung), Perforieren (Mikro-Schnitte zur Sollbruch- oder Knicklinie) und Schlitzen/Stanzen (konturgebende Schnitte). Erst das Zusammenspiel dieser Schritte ergibt eine normgerechte Falzlinie mit geringer Kantenrissneigung und stabiler Kantenpressung. Abzugrenzen ist das Biegen ohne vorbereitete Rillung, das bei Wellpappe zu unkontrolliertem Faserschaden und ungenauer Geometrie führt.

Arten von Faltmechanismen und ihre Anwendung

In der Wellpappenindustrie werden verschiedene Faltmechanismen verwendet, um eine Vielzahl von Verpackungsdesigns zu erstellen. Einige der gebräuchlichsten Methoden sind der Schachtelfalz, der Steckfalz und der Wickelfalz. Je nach Lastfall, gewünschter Öffnungsweise, Automatisierungsgrad und Materialdicke kommen sie einzeln oder in Kombination zum Einsatz. Zusätzlich können Ausstellhilfen, Grifföffnungen, Einstecklaschen oder Aufreißperforationen die Handhabung und die Gebrauchstauglichkeit verbessern, ohne die Grundmechanik zu verändern.

• Der Schachtelfalz ist die einfachste Methode, bei der die Wellpappe an vorgegebenen Stellen gefaltet und miteinander verklebt wird. Dieser Mechanismus wird häufig für einfache Kartons verwendet. Typische Ausprägungen sind Seitennahtklebung und Boden-/Deckelklappen, die über definierte Faltfolgen geschlossen werden. Vorteile sind hohe Taktzahlen, gute Maßhaltigkeit und eine gleichmäßige Kantenpressung, sofern Rillbreite und Materialdicke korrekt aufeinander abgestimmt sind. Über Aufrichter und Faltklebemaschinen lässt sich der Prozess weitgehend automatisieren; Klebstoffe wie Dispersionsleim oder Hotmelt werden abhängig von Geschwindigkeit und Materialoberfläche gewählt.
• Beim Steckfalz wird die Wellpappe so gefaltet und geformt, dass sich die Enden ineinander verhaken. Diese Methode schafft eine stabilere Struktur ohne die Notwendigkeit von Klebstoff. Stecklaschen greifen in Schlitze oder Rastgeometrien, was eine wiederlösbare, zugleich sichere Verbindung erzeugt. Das Verfahren eignet sich für kleinere Serien, variable Inhalte und Anwendungen, bei denen eine werkzeuglose Konfektionierung am Packplatz gefordert ist. Wichtig sind präzise Schlitzbreiten, definierte Einführschrägen und eine Faltfolge, die das Einrasten unterstützt, ohne die Welle zu quetschen.
• Der Wickelfalz ist eine komplexere Methode, bei der die Wellpappe mehrfach um ein Zentralstück gewickelt wird. Dies erzeugt eine sehr robuste Verpackung, die einen hohen Grad an Schutz bietet. Die mehrlagige Wandstärke erhöht Stoß- und Durchstoßwiderstand; zugleich lassen sich empfindliche Kanten durch umlaufende Wicklungen gezielt abfangen. Durch variable Wickellängen und zusätzliche Innenlagen kann der Schutzgrad fein abgestimmt werden, was insbesondere bei länglichen oder fragilen Gütern vorteilhaft ist.

• Anwendungsbeispiele: Der Schachtelfalz wird häufig für klassische Versand- und Lagerkisten genutzt, der Steckfalz für Präsentations- und Aufrichteverpackungen mit werkzeugloser Verriegelung, der Wickelfalz für lange, schmale Güter oder besonders sensible Komponenten, die über umlaufenden Schutz profitieren. Ergänzend sind Klappdeckelkartons, Postverpackungen mit Rastlaschen sowie Mehrwegverpackungen mit wiederlösbaren Steckverbindungen verbreitet.
• Auslegungshinweis: Für geringe Rückfederung empfiehlt sich eine zur Materialdicke passende Rillnut, eine korrekt orientierte Faserrichtung sowie eine Faltfolge, die das Material nicht überdehnt. Bei höheren Lasten sollte die Faltmechanik mit dem Kantenstauchwiderstand (ECT) und dem Kistenstapeltest (BCT) abgestimmt werden; ein optimierter Vorbruch unterstützt kleine Faltkräfte und saubere 90°-/180°-Winkel.

Weitere Faltprinzipien und Geometrien

Neben den genannten Grundprinzipien kommen je nach Konstruktion Krempelfalz, Z-Falz, Kreuzbruch, doppelte Rillungen für Gegenfalten sowie kombinierte Schließmechaniken zum Einsatz. Aufreiß- und Öffnungshilfen lassen sich über Perforationen und definierte Knicklinien integrieren, ohne die Tragfunktion zu beeinträchtigen. Für Serienverpackungen mit häufigem Zugriff tragen verstärkte Rillungen und umlaufende Kantenabdeckungen zur Langlebigkeit der Faltstellen bei.

Auswahlkriterien für den passenden Faltmechanismus

Die Auswahl erfolgt anhand von Produktgewicht, Empfindlichkeit, Packprozess (manuell oder automatisch), geforderter Öffnungsfrequenz, klimatischer Bedingungen und zulässiger Toleranzen. Konstruktion, Rillwerkzeugpaarung und Maschineneinstellungen sollten so gewählt werden, dass Faltsymmetrie, Maßhaltigkeit und Verriegelungssicherheit auch bei Schwankungen der Papierqualitäten erhalten bleiben.

Produktion und Technologie hinter den Faltmechanismen

Die Erstellung solcher Faltungen erfordert präzise Maschinen und eine entwickelte Technologie. Moderne Schneid- und Falzmaschinen sind computerprogrammiert und arbeiten mit hoher Präzision. Mit Hilfe von Schneid- und Gravierwerkzeugen werden die Konturen der Verpackung in die flache Wellpappe eingebracht. Die darauf folgenden Faltprozesse werden durch speziell genutete Rollen realisiert. In der Praxis kommen Flachbett- oder Rotationsstanzen zum Zuschnitt, Rillaggregate zur Nutbildung, Vorknickstationen zur Reduzierung der Faltenergie sowie Klebestationen oder Verriegelungsstationen je nach Konstruktionsprinzip zum Einsatz. Ergänzend überwachen Sensoren und Kameras die Rillposition, den Klebstoffauftrag und die Winkligkeit, um Abweichungen frühzeitig zu korrigieren.

1. Zuschnitt/Stanzung: Erzeugen der Kontur einschließlich Schlitze, Ausklinkungen und Handhabungsöffnungen. Die Schnittqualität beeinflusst die spätere Verriegelungsgenauigkeit; Gratfreiheit und exakt geführte Ecken minimieren Ausreißer im Faltverhalten.
2. Rillen/Nuten: Festlegen der Falzlinien; kritische Parameter sind Nutbreite, Rilltiefe, Gegenrille und der Versatz zur Wellenrichtung. Eine Nutbreite im Bereich von etwa dem 3- bis 5-fachen der Materialdicke hat sich bewährt, um Faserbruch zu vermeiden und die Kantenpressung stabil zu halten.
3. Perforieren (optional): Erleichtert definierte Knick- oder Abrisslinien; weiterführende Details zur Perforation und ihren Anwendungen. Wichtig ist eine Perforationsgeometrie, die Öffnungskräfte klar definiert, ohne die Struktur der angrenzenden Faltlinien zu schwächen.
4. Vorknicken: Kontrolliertes Vorformen der Rillungen zur Minimierung der Rückfederung und Vermeidung von Kantenrissen. Typische Pre-Break-Winkel (z. B. 90° oder 135°) erleichtern die spätere Endfaltung und erhöhen die Prozessstabilität bei hohen Taktzahlen.
5. Falten/Konfektionieren: Mechanisches oder manuelles Falten entlang der vorgegebenen Linien, inklusive Kleben oder Verriegeln. Klebstoffart, Auftragsmenge und Presszeit werden auf Geschwindigkeit, Oberflächenbeschaffenheit und Rückfederung abgestimmt, um zuverlässige Nähte und dichte Verschlüsse zu erzielen.
6. Endkontrolle: Prüfung von Maßhaltigkeit, Kantenbild, Faltkraft und Funktion der Verriegelungen. Zusätzlich werden Winkligkeit, Klebung, Rillbruchfreiheit und die Wiederöffnungs- bzw. Verriegelungszyklen überwacht.

• Einflussfaktoren: Wellenprofil (E, B, C, BC), Papierqualitäten, Feuchtegehalt, Faserrichtung, Rillwerkzeugpaarung und Maschineneinstellungen. Auch Faltgeschwindigkeit, Pressdruck in der Klebestation und der klimatische Zustand (Temperatur/rel. Feuchte) entlang der Fertigungslinie sind maßgeblich.
• Qualitätskennwerte: Saubere Rillkanten ohne Aufbrechen, geringe Rückfederung, reproduzierbare Faltkräfte, ausreichende Kantenpressung sowie passgenaue Winkligkeit. Ergänzend sind gleichmäßige Faltwinkel, stabile Verriegelungskräfte und geringe Delamination an der Innenrille relevante Kriterien.
• Typische Fehlerbilder: Kantenriss durch zu enge Rillnut, Quetschen der Welle bei zu hoher Pressung, unpräzise Verriegelung durch Maßtoleranzen, ausgeprägte Rückfederung bei ungünstiger Faserrichtung. Weitere Auffälligkeiten sind Delamination der Deckschicht, mangelhafte Klebenaht und unsaubere Falzkanten durch fehlerhafte Messer- oder Rillwerkzeuge.

Vor- und Nachteile von Faltmechanismen

Die Verwendung von Faltmechanismen bei der Herstellung von Wellpappenverpackungen hat sowohl Vor- als auch Nachteile. Ein großer Vorteil ist die Flexibilität. Durch die Vielzahl der Faltmechanismen kann nahezu jede Form von Verpackung erzeugt werden. Zudem ist der Prozess in der Regel schnell, effizient und kostengünstig. Nachteile können sich allerdings in Form einer begrenzten Tragfähigkeit einiger Faltmethoden ergeben, vor allem bei hohem Gewicht. Auch das Erfordernis einer präzisen Maschineneinstellung kann als Nachteil gesehen werden, da es einen hohen Grad an technischem Know-how erfordert. Zusätzlich beeinflussen Materialschwankungen, Feuchte und Faserrichtung das Faltverhalten; ohne abgestimmte Rillgeometrie steigt das Risiko von Kantenbrüchen, Maßabweichungen oder unzuverlässigen Verriegelungen. Für hohe Prozessstabilität ist daher eine sorgfältige Abstimmung aus Konstruktion, Werkzeug, Material und Falzfolge wesentlich. Durch geeignete Qualitätssicherungsmaßnahmen lassen sich Risiken begrenzen und die Reproduzierbarkeit im Serienprozess erhöhen.

Zusammenfassung:

• Faltmechanismen sind Ingenieurstechniken, die es ermöglichen, flache Materialien wie Wellpappe in dreidimensionale Strukturen zu formen, ideal für den Einsatz in der Verpackungsbranche.
• Sie bieten eine hohe Flexibilität in Bezug auf Design und Größe, was es Unternehmen ermöglicht, kundenspezifische und passgenaue Verpackungen für ihre Produkte zu kreieren.
• Mit dem Einsatz von Faltmechanismen können Verpackungen effizienter in der Lagerung und im Transport sein, da sie in flachem Zustand gelagert und erst bei Bedarf in ihre endgültige Form gebracht werden.
• Die Qualität der Faltergebnisse hängt von Rillgeometrie, Faserrichtung, Materialdicke, Feuchte und der richtigen Falzfolge ab; eine saubere Abstimmung reduziert Rückfederung und Kantenrisse.
• Schachtelfalz, Steckfalz und Wickelfalz decken unterschiedliche Anforderungen ab: von automatisierbarer Klebung über werkzeuglose Verriegelung bis hin zu mehrlagigem Schutz durch Umschlingung.
• Prozesssicherheit entsteht durch passgenaue Rillwerkzeuge, kontrollierten Vorbruch, geeignete Klebstoffsysteme und eine Endkontrolle, die Faltwinkel, Kantenbild und Verriegelungskräfte überprüft.
• Eine ganzheitliche Auslegung, die Konstruktion, Material, Maschinenparameter und Umgebungsbedingungen zusammenführt, schafft reproduzierbare Faltqualität und stabile Verpackungsfunktionen.