Feuchtigkeitsmessung

Die Feuchtigkeitsmessung hat in der Herstellung und Verarbeitung von Wellpappe eine entscheidende Rolle. Sie liefert wertvolle Daten hinsichtlich der geeigneten Lagerung, ermöglicht effektive Qualitätssicherungsmaßnahmen und beeinflusst maßgeblich die Weiterverarbeitung. In der Praxis wirkt die präzise Erfassung des Feuchtegehalts als Stellhebel für prozesssichere Abläufe, geringere Reklamationsraten und eine konsistente Materialperformance über unterschiedliche Chargen und Jahreszeiten hinweg.

Konsequent eingesetzte Feuchtekontrolle reduziert Ausschuss, stabilisiert Prozessparameter auf der Wellpappanlage und sorgt für reproduzierbare Ergebnisse beim Kleben, Rillen, Stanzen und Bedrucken. Sie bildet die Grundlage für verlässliche Materialeigenschaften und eine planbare Leistungsfähigkeit in der gesamten Prozesskette. Darüber hinaus unterstützt sie die Abstimmung zwischen Papierrohstoffen, Vorheizerleistung, Stärkeklebstoff-Parametern und Trocknungsstrecken, wodurch das Zusammenspiel von Bahnlauf, Verbundhaftung und Planlage nachhaltig verbessert wird.

Definition: Was versteht man unter Feuchtigkeitsmessung?

Unter der Feuchtigkeitsmessung versteht man die Ermittlung des Wassergehaltes von festen, flüssigen und gasförmigen Stoffen. In Zusammenhang mit der Herstellung von Wellpappe spielt diese Messung eine besondere Rolle, da der Feuchtigkeitsgehalt die Qualität, die Haftung der einzelnen Schichten und die weiteren Verarbeitungsprozesse beeinflusst. Für papier- und faserbasierte Substrate ist die Feuchte ein zentraler Einflussfaktor auf Elastizität, Steifigkeit, Klebverhalten und dimensionsstabile Weiterverarbeitung.

Im Kontext faserbasierter Materialien unterscheidet man häufig zwischen Massenfeuchte (in Prozent bezogen auf Trocken- oder Nassbasis), absolutem Wassergehalt (z. B. g/m² bei Papierbahnen) sowie der Gleichgewichtsfeuchte, die sich aus Temperatur und relativer Luftfeuchte ergibt. Einheitliche Klimabedingungen für Probenahme und Prüfung sind essenziell, um Messergebnisse untereinander vergleichen zu können. Typische Richtwerte für Papier und Wellpappe im Normklima liegen häufig im Bereich von etwa 6–9 % Massenfeuchte, wobei material- und anlagenspezifische Zielwerte festgelegt werden.

Üblich sind ergänzend Angaben zu Feuchtegradienten (Profil über Dicke, Breite und Länge der Bahn) und deren Auswirkung auf Verzug, Curl und Verbundhaftung. Für die Auswertung werden Ergebnisse oft sowohl als Einzelwerte (Stichproben) als auch als Zeitreihen (Trendkurven) dokumentiert.

Messgrößen und Einflussfaktoren

• Massenfeuchte: Wasseranteil bezogen auf die Masse des Materials (Restfeuchte).
• Relative Luftfeuchte und Temperatur: bestimmen die Gleichgewichtsfeuchte von Papier und Wellpappe.
• Feuchteprofil: Feuchteverteilung in Längs- und Querrichtung der Bahn (Profilhomogenität).
• Probenkonditionierung: definierte Klimatisierung vor der Messung zur Vergleichbarkeit.
• Flächengewicht und Materialdicke: beeinflussen Eindringtiefe und Empfindlichkeit bestimmter Messverfahren.
• Prozessgeschwindigkeit: verändert Verweilzeiten auf Vorheizern und in Trocknungssektionen.
• Klebstoffparameter: Feststoffgehalt, Viskosität und Temperatur wirken zusammen mit der Feuchte auf die Verbundqualität.

Die genannten Größen stehen in Wechselwirkung: So führen Temperatur- und Klimaschwankungen zu Veränderungen der Gleichgewichtsfeuchte, was bei gleichbleibenden Einstellparametern am Corrugator die Klebung und Planlage beeinflussen kann. Eine abgestimmte Regelung reduziert diese Varianzen.

Anwendungsmöglichkeiten der Feuchtigkeitsmessung in der Wellpappe-Produktion

Die Feuchtigkeitsmessung findet in der Wellpappe-Produktion in mehreren Phasen Anwendung. Sie hilft während der Produktion der einzelnen Papierbahnen den optimalen Feuchtigkeitsgehalt zu gewährleisten. Auch beim Einkleben der Welle in die Deckschichten und bei der endgültigen Weiterverarbeitung der Wellpappe ermöglicht diese Messung eine gezielte Steuerung des Prozesses. Zusätzlich lassen sich durch kontinuierliche Erfassung Feuchtegradienten und Klimadriften früh erkennen und korrigieren.

Konkret wird die Feuchte

• vor dem Corrugator zur Beurteilung eingehender Rollenware genutzt (Wareneingang, Konditionierung),
• am Corrugator zur Regelung von Vorheizern, Leimviskosität und Trocknung eingesetzt (Klebkraft, Bahnlauf),
• nach der Verklebung zur Überwachung der Planlage und Vermeidung von Verzug (Schüsseln, Wellenbildung) herangezogen,
• in der Konfektion (Rillen, Stanzen, Drucken) zur Sicherstellung stabiler Materialreaktionen bewertet,
• bei Lagerung und Versand zur Absicherung gegen klimabedingte Eigenschaftsänderungen dokumentiert.
• in Zwischenlagern zur Kontrolle von Abkühl- und Austrocknungsphasen von Bogenstapeln über definierte Standzeiten,
• bei Saisonwechseln zur Anpassung der Prozessfenster an veränderte Umgebungsbedingungen (Sommer-/Winterkurven).

Eine verlässlich erfasste Restfeuchte unterstützt die Einstellung von Prozessfenstern, minimiert Formatwechselrisiken und trägt zu konstanten Festigkeitswerten (z. B. Kantenstauchwiderstand) und einer verwindungsarmen Planlage bei. Sie bildet damit die Grundlage für stabile Rillverhalten, geringe Rissneigung und reproduzierbare Druckqualität.

Praxisnahe Beispiele

• Wellenklebung: Zu trockene Deckenpapiere können die Stärkeklebung schwächen; eine gezielte Feuchteführung verbessert die Verbundhaftung.
• Planlage: Unterschiedliche Feuchte in Ober- und Unterdecke führt zu Curl; mit Inline-Feuchteprofilen lassen sich Gegenmaßnahmen (Vorheizer, Bahnspannung) einleiten.
• Druck- und Rillqualität: Ausgewogene Feuchte reduziert Rissbildung in der Rille und unterstützt ein sauberes Druckbild.
• Rollenwechsel: Abweichende Restfeuchte zwischen Rollenchargen wird über At-line-Messung erkannt und in die Parametrierung (Vorheizerleistung, Leimtemperatur) übernommen.
• Endbearbeitung: Vor Faltschritt und Klebung von Zuschnitten verhindert eine kontrollierte Restfeuchte das Aufbrechen von Rilllinien.

Technische Umsetzungen und Methoden bei der Feuchtigkeitsmessung

Es gibt verschiedene Methoden und Geräte für die Durchführung von Feuchtigkeitsmessungen. Dazu zählen unter anderem die kapazitive Feuchtigkeitsmessung, die mikrowellenbasierte Messung und die Messung mittels Nahinfrarottechnik. Alle diese Methoden haben ihre spezifischen Vor- und Nachteile und eignen sich für unterschiedliche Bereiche im Produktionsprozess der Wellpappe. In der Praxis wird häufig eine Kombination aus Inline- und At-line-Technik genutzt, um schnelle Prozesssignale mit belastbaren Laborreferenzen zu verknüpfen.

• Gravimetrische Referenz (Darrmethode): exakte Laborbestimmung über Wägeverlust nach Trocknung; dient als Kalibriernorm, ist jedoch zeitaufwendig und destruktiv.
• Kapazitiv/elektrisch: schnelle punktuelle Messung, geeignet für Prozesskontrollen; abhängig von Materialdichte und Kalibrierkurven.
• Mikrowelle: durchdringende Messung auch bei höheren Flächengewichten; robust gegenüber Oberflächeneinflüssen, Invest höher.
• Nahinfrarot (NIR): berührungslos, schnelle Oberflächenmessung; präzise bei korrekter Kalibrierung, sensitiv gegenüber Staub und Verschmutzung.
• Inline-Scanner: kontinuierliche Profilerfassung über die Bahnbreite zur Regelung von Vorheizern und Feuchteprofilen.
• At-line/Offline-Geräte: flexible Stichprobenkontrolle an Rollen, Bogen oder Zuschnitten; geeignet für QS-Freigaben.
• Dielektrische Hochfrequenzmessung: liefert volumetrische Informationen bei definierten Materialkonstanten; erfordert angepasste Kalibrierung.

Kalibrierung, Probenahme und Datenqualität

• Regelmäßige Kalibrierung gegen Laborreferenz sichert Messgenauigkeit.
• Repräsentative Probenahme (Ort, Zeitpunkt, Schichttiefe) verhindert systematische Fehler.
• Dokumentation von Klima (Temperatur, r. F.) ermöglicht die Einordnung der Ergebnisse.
• Statistische Auswertung (Trends, Toleranzbänder) unterstützt die Prozessregelung.
• Messunsicherheit erfassen (Wiederhol- und Vergleichsmessungen) und in Grenzwerten berücksichtigen.
• Prüfmittelüberwachung mit Intervallen und Rückführbarkeit in Prüfplänen festlegen.

Messunsicherheit und Toleranzen

Für die Praxis ist die Kenntnis der Messunsicherheit zentral: Je nach Verfahren, Probengeometrie und Oberflächenbeschaffenheit variieren Genauigkeit und Wiederholbarkeit. Sinnvoll sind definierte Toleranzbänder je Messstelle (z. B. vor/nach dem Corrugator) sowie Plausibilitätsprüfungen beim Rollen- und Chargenwechsel. Abweichungen werden über Regelstrategien (z. B. Anpassung der Vorheizer, Leimtemperatur, Bahngeschwindigkeit) kompensiert.

Einfluss der Feuchtigkeit auf Qualität und Weiterverarbeitung

Die Feuchte steuert maßgeblich Festigkeiten, Klebung und Planlage. Zu hohe Werte verlängern Trocknungszeiten, verschlechtern die Verbundhaftung und erhöhen das Risiko von Verzug. Zu niedrige Werte fördern Sprödigkeit, Rissbildung in der Rille und können die Kantenstauchwerte negativ beeinflussen. Im Standardklima (häufig 23 °C und 50 % relative Feuchte) eingestellte Zielwerte dienen als Referenz für die Maschinenparametrierung entlang der Prozesskette.

• Festigkeit: Optimale Feuchte stützt ECT/BCT-verwandte Kennwerte.
• Klebkraft: Stärkeklebstoffe reagieren sensibel auf Feuchte und Temperatur; das Verhältnis ist für die Verbundqualität entscheidend.
• Planlage: Symmetrische Feuchteverteilung zwischen Deckschichten und Welle verhindert Curl.
• Weiterverarbeitung: Konstante Feuchte erhöht Prozessstabilität beim Rillen, Stanzen und Bedrucken.
• Dimensionsstabilität: Gleichmäßige Feuchte reduziert Quell- und Schwindeffekte an Zuschnitten und Fertigware.

Normklima und Konditionierung

Für vergleichbare Ergebnisse werden Prüflinge vor Messung und Prüfung unter definierten Klimabedingungen konditioniert (typisch genormte Temperatur und relative Luftfeuchte). So lassen sich Messergebnisse reproduzierbar dokumentieren und mit internen Spezifikationen abgleichen. Je nach Flächengewicht und Stapelhöhe sind ausreichende Konditionierzeiten einzuplanen, damit sich ein Feuchtegleichgewicht im Materialquerschnitt einstellen kann; dies gilt für Rollenware, Bogen und konfektionierte Zuschnitte gleichermaßen.

Vor- und Nachteile von Feuchtigkeitsmessungen

Die durchgeführten Feuchtigkeitsmessungen erlauben eine optimierte Steuerung der Produktionsprozesse und erhöhen die Qualität der erzeugten Wellpappe. Sie können allerdings auch mit technischem Aufwand und dadurch mit hohen Kosten verbunden sein. Zudem erfordert die Interpretation der Messergebnisse oft spezielles Fachwissen. Trotz dieser Nachteile sind sie ein wichtiges Instrument zur Qualitätskontrolle und Prozessoptimierung in der Wellpappenindustrie. Ergänzend profitieren Betriebe von einer verbesserten Rückverfolgbarkeit und einer fundierten Datenbasis für Ursachenanalysen.

• Vorteile: kontinuierliche Prozessüberwachung, reduzierte Reklamationsrisiken, verbesserte Planlage, stabilere Festigkeitswerte, dokumentationsfähige Qualitätssicherung.
• Nachteile: Investitions- und Wartungsaufwand, Schulungsbedarf, potenzielle Messunsicherheiten bei unzureichender Kalibrierung oder Probenkonditionierung.
• Zusatznutzen: datenbasierte Regelung, bessere Abstimmung mit Rohpapierlieferanten, solide Basis für interne Standards.

Typische Fehlerquellen und Gegenmaßnahmen

• Nicht konditionierte Proben → vor der Messung ausreichend klimatisieren.
• Verschmutzte Sensoren → regelmäßige Reinigung und Referenzmessungen.
• Inhomogene Materialien → mehrere Messpunkte/Profilscans erfassen.
• Fehlende Rückführung auf Laborreferenz → periodische Kalibrierpläne etablieren.
• Ungeeignete Messposition → Messstellen so wählen, dass Oberflächeneinflüsse minimiert werden.
• Unstete Prozessgeschwindigkeit → Messwerte mit Prozessdaten (Speed, Vorheizer) synchronisieren.

Für eine praxisgerechte Umsetzung empfiehlt sich die Kombination aus Inline-Überwachung und stichprobenbasierten Referenzmessungen. Ergänzend können interne Leitfäden, Grenzwerte und Schulungen für Bedienpersonal die Prozesssicherheit erhöhen. Eine thematisch passende Ressource ist die Übersicht zu sofort verfügbaren Verpackungen ab Lager, die bei der Einordnung klimatischer Anforderungen an fertige Produkte unterstützen kann. Zusätzlich helfen klar definierte Prüfpläne, die Übergabe zwischen Produktion, Qualitätssicherung und Logistik zu strukturieren.

Datenanalyse und Prozessregelung

Die Auswertung von Feuchtigkeitsdaten erfolgt idealerweise in Verbindung mit Prozessparametern wie Vorheizer-Temperaturen, Leimtemperatur, Viskosität, Bahngeschwindigkeit und Umgebungsbedingungen. Durch Trendanalysen, Regelkarten und Alarme lassen sich Abweichungen frühzeitig erkennen. Auf dieser Basis werden Regelstrategien definiert, etwa die automatische Anpassung der Vorheizerzonen oder der Leimauftragsmenge, um ein konstantes Feuchteniveau und stabile Verbundhaftung sicherzustellen.

Schnittstellen zu Qualitätssicherung und Logistik

Die dokumentierte Feuchte begleitet das Produkt vom Wareneingang über den Corrugator bis zur Konfektion. Für die Lagerlogistik sind eindeutige Klimavorgaben (Sollbereiche und zulässige Toleranzen) und geeignete Verpackungskonzepte für Zwischen- und Endprodukte hilfreich, um Feuchteeinträge oder -verluste während Standzeiten zu vermeiden.

Zusammenfassung:

• Feuchtigkeitsmessung ist ein essentielles Verfahren, um den Wasseranteil von Materialien zu bestimmen, was insbesondere für Verpackungsunternehmen mit Fokus auf Wellpappe von Relevanz ist.
• Diese Technik kann dazu beitragen, die Qualität und Stabilität von Wellpappenverpackungen zu gewährleisten, da eine zu hohe oder zu niedrige Feuchtigkeit die Struktur und Festigkeit beeinflussen kann.
• Mit modernen Messgeräten ist eine präzise und nicht-destruktive Feuchtigkeitskontrolle möglich, was wiederum zu einer effizienteren Produktion und höherer Kundenzufriedenheit bei Wellpappen-Verpackungen führt.
• Ein abgestimmtes Zusammenspiel aus Inline-Überwachung, Laborreferenzen und definierter Probenkonditionierung liefert belastbare Daten.
• Die gezielte Steuerung von Vorheizern, Klebstoffparametern und Trocknung reduziert Verzug, verbessert die Klebung und stabilisiert Festigkeiten.
• Dokumentierte Messwerte schaffen Transparenz entlang der Prozesskette und erleichtern die Ursachenanalyse bei Qualitätsabweichungen.
• Klar definierte Toleranzen und regelmäßige Kalibrierungen erhöhen die Vergleichbarkeit von Messergebnissen über Schichten und Anlagen hinweg.
• Die Berücksichtigung von Feuchteprofilen unterstützt eine planlagegerechte Produktion und die sichere Weiterverarbeitung von Wellpappe.