Feuchtigkeitskontrolle

Im Bereich der Wellpappen-Verpackungen nimmt die Feuchtigkeitskontrolle einen hohen Stellenwert ein. Sie trägt maßgeblich zur Qualitätssicherung bei und kann entscheidend für die Langlebigkeit der Verpackungen sein. Schwankungen der relativen Luftfeuchtigkeit und der Materialfeuchte beeinflussen Dimensionsstabilität, Planlage und Stapelfähigkeit. Ohne gezieltes Feuchtigkeitsmanagement drohen Verzug, Klebstoffschwächen, reduzierte Festigkeiten und mikrobiologische Beeinträchtigungen. Eine systematische Kontrolle von Aufnahme (Sorption) und Abgabe (Desorption) von Feuchte entlang der gesamten Prozesskette – von der Papierrolle über das Wellpappenaggregat bis zur Lagerung – ist daher zentral. Zusätzlich sind Hygroskopie der Fasern, Sorptionshysterese, Temperaturverläufe und Luftwechselraten im Produktions- und Lagerumfeld zu berücksichtigen, um reproduzierbare Ergebnisse, geringere Ausschussquoten sowie eine stabile Lieferqualität zu erreichen.

Definition: Was versteht man unter Feuchtigkeitskontrolle?

Unter Feuchtigkeitsregulation versteht man die präzise Steuerung und Aufrechterhaltung eines optimalen Feuchtigkeitsniveaus innerhalb einer Verpackung aus Wellpappe. Diese kann sowohl die Widerstandsfähigkeit des Materials als auch seine Stapelbarkeit beeinflussen. Im technischen Sinn umfasst dies die Führung von relativer Luftfeuchtigkeit (rF) und Temperatur der Umgebung sowie den Feuchtegehalt des Papiers bis zur Gleichgewichtsfeuchte (Equilibrium Moisture Content, EMC). Ziel ist eine reproduzierbare Planlage, eine sichere Klebung und konstante mechanische Kennwerte (z. B. Kantenstauchwiderstand, Berst- und Durchstoßfestigkeit), ohne das Material zu über- oder untertrocknen. Ergänzend wird die Konditionierung im genormten Prüfklima (häufig 23 °C/50 % rF) genutzt, um Messergebnisse vergleichbar zu machen und die Prozessführung abzusichern.

Relevante Kenngrößen und Zusammenhänge

• Relative Luftfeuchtigkeit (rF): Beeinflusst die Feuchteaufnahme der Papierfasern; typische Zielbereiche im Produktionsumfeld liegen meist zwischen 45–60 % rF.
• Materialfeuchte: Papierfeuchte in Massenprozent; außerhalb des Zielbandes steigt das Risiko von Delaminierung, Wellenbruch oder Verzug.
• Temperatur: Bestimmt Sorptionsgeschwindigkeit und Taupunkt; relevant für Kondensation und Trocknung.
• Planlage und Dimensionsstabilität: Feuchtegradienten über der Dicke oder quer zur Bahn führen zu Krümmung (Warp) und Maßänderungen.
• Klebung: Stärkekleber reagieren empfindlich auf Feuchte- und Temperaturprofile; Abweichungen wirken sich unmittelbar auf die Verbundqualität aus.
• Gleichgewichtsfeuchte (EMC): Ergebnis aus rF und Temperatur; steuert die Feuchteverteilung im Faserverbund und damit Kennwerte wie ECT.
• Sorptionshysterese: Aufnahme- und Abgabekurven verlaufen unterschiedlich; Historie der Klimabelastung beeinflusst das Feuchteniveau.
• Papierparameter: Grammatur, Rohdichte, Verleimung und Leimauftrag wirken auf Feuchteaufnahme, Steifigkeit und Trocknungsbedarf.
• Fluten- und Deckenbalance: Wellenprofil, Faserausrichtung (MD/CD) und Lagenverhältnis bestimmen die Verzugstendenz bei Feuchteänderungen.
• Luftwechsel und Strömung: Luftbewegung beeinflusst Abkühlung, Trocknungsgeschwindigkeit und homogene Feuchteverteilung in Produktion und Lager.

Rolle von Feuchtigkeitskontrolle in der Wellpappen-Produktion

Die Kontrolle der Feuchtigkeit spielt während der Herstellung von Wellpappe eine entscheidende Rolle. Durch angemessene Befeuchtung kann die Wellpappe besser geformt und gestärkt werden. Ein ausgeglichenes Feuchtigkeitsniveau ist zwingend erforderlich, um die Qualität während des gesamten Produktionsprozesses zu gewährleisten. In der Praxis bedeutet dies die abgestimmte Konditionierung der Decken- und Wellenpapiere am Preheater, das gezielte Dämpfen (Steam Showers) zur Profilführung, eine prozessgerechte Trocknung an Single Facer und Double Backer sowie ein kontrolliertes Abkühlen und Auslagern. Ziel ist ein homogener Feuchteverlauf in Maschinen- und Querrichtung, der Verzug minimiert und die Endfestigkeit absichert. Darüber hinaus werden Bahnzug, Bahnkante und Wickelwinkel so geführt, dass Feuchte und Temperatur entlang des Aggregats konsistent bleiben und Klebstoffsysteme sicher aushärten.

Saisonalität und Standortfaktoren

Außenklima, Jahreszeiten und Standortbedingungen wirken auf die Prozessstabilität. Kalte, trockene Winterluft senkt die rF in Hallen und begünstigt Untertrocknung; warme, feuchte Sommerluft erhöht die EMC und kann zu Überfeuchtung führen. Eine adaptive Regelung von Dampf, Heizung, Lüftung und Entfeuchtung, inklusive Taupunktüberwachung, verhindert Kondensation an kalten Oberflächen und gewährleistet reproduzierbare Planlage über das Jahr.

Einfluss auf Klebung und Festigkeit

• Zu hohe Feuchte mindert Klebzug und begünstigt Delaminierung; zu geringe Feuchte führt zu spröden Fasern und Wellenbruch.
• Optimierte Feuchtefenster stabilisieren ECT, Berst- und Durchstoßwerte und sichern reproduzierbare Stapelstabilität.
• Konstante Feuchte beschleunigt die Aushärtung von Stärkeklebern und verringert Blasenbildung.
• Definierte Temperatur- und Feuchteprofile reduzieren Klebstoffmigration, verkürzen Anfahrzeiten und senken Nacharbeit.
• Homogene Lagenfeuchte minimiert Kantenkräuseln, verhindert Klebnäpfe und unterstützt gleichmäßige Rillbarkeit.

Prozessüberwachung

• Inline-Sensorik (IR/NIR) zur Bahnfeuchte, punktuelle Probenahmen und Temperaturmessungen an kritischen Zonen.
• Regelung von Preheater-Wickelwinkel, Dampf- und Heizplattenparametern sowie Lüftung zur Feuchteprofilkorrektur.
• Dokumentation von Klimadaten für Rückverfolgbarkeit und kontinuierliche Verbesserung.
• Taupunkt- und Kondensationsmonitoring in Hallenbereichen, an Heizplatten und Aufrollstationen.
• Datenbasierte Regelkreise (z. B. modellprädiktiv) zur vorausschauenden Anpassung von Dampfmenge, Geschwindigkeit und Abkühlrampen.

Methoden zur Feuchtigkeitskontrolle bei Wellpappe

Mehrere Techniken werden verwendet, um die Feuchtigkeit bei Wellpappe in Schach zu halten. Dazu gehören unter anderem die Trocknungstechnik, die Verwendung von Feuchtigkeitssperren und der Einsatz von Luftentfeuchtern. Diese Methoden können dabei helfen, die integrale Struktur und die ungebrochene Funktionalität der Wellpappe zu sichern. Ergänzend kommen Konditionierzonen, Dampfapplikation zur Bahnprofilierung, klimatisierte Lagerbereiche sowie geeignete Packmittel (z. B. Umhüllungen) zum Einsatz, um Feuchteeinträge während Abkühlung und Zwischenlagerung zu minimieren. Auch eine klare Trennung feuchter und trockener Materialflüsse sowie geregelte Pufferzeiten zwischen Prozessschritten unterstützen konstante Materialfeuchte.

1. Konditionierung im Prozess: Preheater/Steam-Shower-Steuerung und definierte Abkühlzeiten zur Angleichung der Feuchte über alle Lagen.
2. Technische Trocknung/Entfeuchtung: Umlufttrocknung, Entfeuchter und kontrollierte Luftwechselraten in Produktion und Zwischenlager.
3. Barrieren und Schutz: Dispersions- oder Wachsbarrieren, wasserabweisende Ausrüstungen und geeignete Umhüllungen gegen kurzzeitige Feuchtebelastung.
4. Verpackungsdesign: Konstruktive Maßnahmen zur Reduktion feuchtesensibler Flächen, belüftete Stapel- und Abkühlkonzepte.
5. Logistiksteuerung: Vermeidung von Kondensation (Taupunktbeachtung), akklimatisierte Umschlagsflächen und geregelte Umlagerungszeiten.
6. Klimatisierte Puffer und Prüfbereiche: Konditionierschränke und definierte Prüfklimate zur Verifikation von Kennwerten vor Weiterverarbeitung.
7. Standardisierte Arbeitsanweisungen: Checklisten für Materialeingang, Rüstprozesse und Lagerwechsel zur Einhaltung der Feuchtefenster.

Messung, Kennzahlen und Dokumentation

Für eine belastbare Feuchtigkeitskontrolle sind verlässliche Messmethoden erforderlich. Neben Handmessgeräten (kapazitiv, Widerstand) kommen NIR/IR-Sensoren, Datenlogger für rF/Temperatur und Laborbestimmungen des Feuchtegehalts zum Einsatz. Die Dokumentation von Ziel- und Toleranzbereichen ermöglicht eine statistische Prozesskontrolle und erleichtert Ursachenanalysen bei Qualitätsabweichungen. Feuchtebedingte Dimensionsänderungen wirken sich zudem auf Maßhaltigkeit und Passgenauigkeit aus; weiterführende Erläuterungen liefert das folgende Glossar-Thema: Hintergrundwissen zu Abmessungen und Toleranzen.

• Typische Zielkorridore: Produktionsumfeld häufig 45–60 % rF, moderate Temperaturen zur Vermeidung von Kondensation.
• Messpunkte: Vor und nach Preheater, hinter dem Single Facer, am Double Backer, im Abkühlbereich und im Lager.
• Nachweise: Prüfberichte zu ECT/Berst/Durchstoß im Zusammenhang mit Klimadaten fördern Prozesssicherheit.
• Ergänzende Kennzahlen: Taupunkt, Feuchtegradient über die Dicke, Feuchtehysterese und Zeit bis zum EMC zur Bewertung von Stabilität und Reife.
• Rückverfolgbarkeit: Chargenbezogene Klimahistorie von Papierrollen, Prozessdaten-Archiv und Abweichungsmanagement für Reklamationsanalysen.

Normen, Prüfklimate und Richtlinien

Genormte Prüfklimate unterstützen vergleichbare Ergebnisse und konsistente Freigabekriterien. Üblich sind Konditionierungen bei 23 °C/50 % rF oder nach vereinbarten Sonderklimaten für spezifische Einsatzbedingungen. Prüfungen zu Kantenstauchwiderstand, Berst- und Durchstoßfestigkeit sollten unter dokumentierten Klimabedingungen erfolgen. Für den Produktionsalltag empfiehlt sich eine klare Festlegung von Toleranzbändern je Papiersorte, kombiniert mit regelmäßigen Audits der Messmittel und Kalibrierungen.

Lagerung, Klima und Transport

Nach dem Herstellprozess bleibt die Feuchtigkeitskontrolle wesentlich. Klimastabile Lagerbedingungen mit moderaten Temperaturen und kontrollierter rF reduzieren das Risiko von Verzug, Schimmelbildung und Festigkeitsverlusten. Akklimatisierung vor Weiterverarbeitung und Auslieferung verhindert Tauwasserausfall und Maßänderungen. Palettierung mit Zwischenlagen, ausreichender Bodenabstand, Schutz vor direkter Sonneneinstrahlung sowie definierte Luftzirkulation tragen zu gleichmäßiger Feuchteverteilung bei. Bei Transporten über Klimazonen hinweg sind Vorakklimatisierung und kontrollierte Umschlagsfenster besonders relevant.

• Klimaführung: Konstante rF, ausreichende Luftzirkulation, Vermeidung direkter Boden- oder Außenwandkontakte.
• Stapeln und Abkühlen: Ausreichend Abkühlzeit, belüftete Stapel, gleichmäßige Lastverteilung.
• Transport: Temperatur-/Feuchte-Logger bei kritischen Routen, Schutz vor Witterung und Kondensation beim Umschlag.
• Verpackung der Verpackungen: Umhüllungen und Hauben können kurze Klimaexpositionen puffern, sollten aber atmungsaktiv und recyclinggerecht gewählt werden.

Typische Fehlerbilder und Ursachen

• Verzug (Warp): Feuchtegradienten zwischen Deckenlagen erzeugen Krümmung.
• Delaminierung: Hohe Feuchte oder unzureichende Trocknung schwächen die Klebung zwischen den Lagen.
• Wellenbruch/Sprödigkeit: Untertrocknung macht Fasern brüchig.
• Festigkeitsabfälle: ECT/Berstwerte sinken bei Überfeuchtung; Lastenverteilung im Stapel leidet.
• Schimmel und Geruch: Lang anhaltende hohe rF, geringe Luftbewegung und organische Rückstände begünstigen Wachstum.
• Kantenkräuseln und Rillrisse: Lokale Feuchteunterschiede und unzureichende Akklimatisierung führen zu Maß- und Verarbeitungsproblemen.
• Blasen- und Lunkerbildung: Ungleichmäßige Trocknung und Feuchteinschlüsse stören die Verbundqualität.

Best Practices für die Praxis

• Feuchtefenster pro Papiersorte definieren, regelmäßig validieren und in der Steuerung hinterlegen.
• Inline- und Offline-Messungen kombinieren; Abweichungen zeitnah korrigieren.
• Materialeingang klimatisch konditionieren; First-in–First-out mit Klimafokus.
• Ursachen bei Planlagenfehlern systematisch trennen: Maschinenrichtung, Querrichtung, Lagenbalance.
• Barrieren einsatzfallbezogen wählen und auf Recyclingverträglichkeit prüfen.
• Arbeitsanweisungen für Akklimatisierung, Abkühlzeiten und Umschlag standardisieren; Schulungen regelmäßig auffrischen.
• Regelmäßige Hallenklima-Audits und Wartung von Entfeuchtern, Lüftung, Dampfversorgung und Sensorik einplanen.

Vor- und Nachteile der Feuchtigkeitskontrolle

Die wichtigsten Vorteile der Feuchtigkeitskontrolle liegen in der Qualitätssteigerung und der verbesserten Leistungsfähigkeit der Wellpappe. Sie ermöglicht es den Verpackungen, ihre Form zu halten, Gewicht zu tragen und eine längere Lebensdauer aufzuweisen. Ein weiterer Nutzen ist die Verhinderung möglicher Schimmelbildung. Die Nachteile können in den Kosten für die Durchführung der Kontrollmaßnahmen und in dem hohen technischen Aufwand gesehen werden. Trotzdem überwiegen in der Regel die Vorteile, da die Feuchtigkeitskontrolle eine maßgebliche Rolle in der Herstellung und Nutzung von Wellpappe spielt. Zusätzlich lassen sich Reklamationsraten reduzieren, Prozesse stabilisieren und Prüfergebnisse konsistent absichern, während Investitionen in Sensorik, Klimatisierung und Schulung planvoll zu bewerten sind. Auch Energiekosten und Wartungsaufwände sollten in einer Gesamtkostenbetrachtung gegen Produktivitätsgewinne und Qualitätsrisiken abgewogen werden.

• Vorteile: Konstante Planlage, stabile Klebung, reproduzierbare Festigkeiten, geringere Ausschuss- und Nacharbeitsquoten.
• Potenzielle Nachteile: Investitions- und Energiekosten, höherer Steuerungs- und Überwachungsaufwand, Bedarf an Qualifikation.
• Zusatznutzen: Bessere Prozessfähigkeit bei wechselnden Klimata, verlässlichere Termin- und Lieferqualität.

Zusammenfassung:

• Die Feuchtigkeitskontrolle ist ein entscheidender Faktor im Bereich der Lagerung und Verarbeitung von Wellpappe-Verpackungen, um deren Qualität zu gewährleisten.
• Durch ein gezieltes Feuchtigkeitsmanagement kann die Stabilität und Leistungsfähigkeit von Wellpappe erhöht und somit die Produktivität verbessert werden.
• Mit genauer Feuchtigkeitskontrolle können Unternehmen auf Veränderungen in der Lagerumgebung reagieren und damit Verluste durch beschädigte oder minderwertige Verpackungen verhindern.
• Wesentlich sind klare Zielkorridore für rF, Temperatur und Materialfeuchte, abgesichert durch geeignete Messmethoden und Dokumentation.
• Ursachenanalyse bei Verzug, Klebstoffproblemen und Festigkeitsabfällen sollte Feuchteprofile, Prozessparameter und Lagerklima gemeinsam betrachten.
• Normprüfklimate und standardisierte Akklimatisierung sichern Vergleichbarkeit, reduzieren Streuungen und erleichtern die Qualitätssicherung entlang der gesamten Prozesskette.