Gleitmittelbeschichtung

In der Produktion von Verpackungen aus Wellpappe spielt die Gleitmittelbeschichtung eine entscheidende Rolle. Gerade in einer Welt, die nach immer effizienteren und umweltfreundlicheren Verpackungslösungen sucht, eröffnet diese Technik neue Möglichkeiten. Sie verbessert die Prozesssicherheit im Zuschnitt, beim Rillen und Stanzen sowie in nachgeschalteten Automatisierungsschritten, reduziert Störungen in der Zuführung, senkt den Verschleiß an Anlagenteilen und stabilisiert die Qualität bei hohen Taktzahlen. Darüber hinaus ermöglicht sie ein reproduzierbares Laufverhalten im gesamten Materialfluss, reduziert Stillstände durch Schlupf- oder Stauereignisse und unterstützt eine konstante Maßhaltigkeit über lange Produktionsserien.

Definition: Was versteht man unter Gleitmittelbeschichtung?

Betrachtet man die Beschichtung mit Gleitmitteln, ist es ein Verfahren zur Verbesserung der Oberflächeneigenschaften von Wellpappe. Im Kern liegt der Fokus auf der Verminderung der Reibung, wodurch sich die Fertigung und der Gebrauch der Wellpappe optimieren. In der Praxis kommen hier oftmals Silikonverbindungen, Wachse oder Polymere zum Einsatz. Ergänzend werden wasserbasierte Dispersionen und wachsmodifizierte Emulsionen genutzt, die gezielt den statischen und dynamischen Reibungsbeiwert (COF) einstellen. Die Beschichtung beeinflusst sowohl Haftreibung (Anlaufverhalten) als auch Gleitreibung (Dauerreibung) und steuert die Oberflächenenergie, was sich auf Benetzbarkeit, Kontaktwinkel und das Zusammenspiel mit Klebstoffen und Etiketten auswirkt. Üblich ist die Auslegung auf definierte COF-Fenster, die je nach Anwendung zwischen niedrigen und mittleren Reibwerten liegen, um Förder- und Stapelprozesse kontrolliert zu halten.

Zielgrößen einer Gleitmittelbeschichtung sind ein reproduzierbarer Reibungsbeiwert, ein definiertes Gleitverhalten (Anlauf- und Dauerreibung), niedrige Anhaftung zwischen Lagen (Anti-Blocking) und eine kontrollierte Oberflächenenergie, damit die Kartonagen in Fördersystemen, Schachtelaufrichtern und Klebemaschinen zuverlässig laufen. Ergänzend zählen geräuscharmes Gleiten, reduzierte Staubentwicklung durch geringere Abrasion, sauberes Abstapeln ohne Verkanten sowie die Sicherstellung der Lesbarkeit von Barcodes und 2D-Codes zu typischen Zielparametern im Betrieb.

Abgrenzung

Gleitmittelbeschichtungen (Slip-Coatings, Gleitlacke) reduzieren Reibung. Davon abzugrenzen sind Anti-Rutsch-Beschichtungen, die bewusst einen höheren Reibungsbeiwert erzeugen, etwa für palettierte Ladeeinheiten. Die Auswahl erfolgt nach Prozessanforderung und gewünschtem Handling. In der Praxis werden häufig definierte Reibungsfenster spezifiziert: für Fördertechnik und Abstapelprozesse sind niedrigere Werte zweckmäßig, für Transport- und Palettensicherung können höhere Reibwerte nötig sein. Mischstrategien oder zonierte Aufträge sind möglich, wenn unterschiedliche Prozessschritte verschiedenes Gleitverhalten erfordern.

Der Prozess der Gleitmittelbeschichtung

Das Aufbringen der Gleitmittelbeschichtungen auf den Karton erfolgt zumeist in einem speziellen Beschichtungsverfahren. Dabei wird das Gleitmittel gleichmäßig auf der Oberfläche verteilt. Abhängig vom verwendeten Gleitmittel und der gewünschten Schichtdicke kann das Beschichtungsverfahren einmal oder mehrfach durchgeführt werden. Entscheidend sind eine homogene Benetzung, eine registerhaltige Applikation bei druckbildsensitiven Zonen sowie eine ausreichende Trocknung, damit die Oberfläche wischfest und blockfrei bleibt.

Auftragsverfahren und Prozessschritte

• Inline-Auftrag auf der Wellpappenanlage oder im Kaschierprozess per Flexo-, Rakel- oder Filmauftrag.
• Offline-Beschichtung auf vorbereiteten Deckenpapieren/Deckschichten mit nachfolgender Konvertierung.
• Trocknung mittels Heißluft, IR- oder Warmluftzonen, um eine homogene, wischfeste Oberfläche zu erzielen.
• Auftragsmenge typischerweise im Bereich weniger g/m²; die Dosierung steuert Gleitgrad, Blockfreiheit und Haptik.
• Substratvorbereitung durch Staubabsaugung und Bahnreinigung für saubere Oberflächen; gleichmäßige Bahnspannung verhindert Streifenbildung und Kantenaufbau.
• Prozessfenster werden über Viskosität und Feststoffgehalt der Formulierung, Liniengeschwindigkeit, Temperaturführung und Verweilzeit in der Trocknung definiert.
• Auftragskontrolle via gravimetrischer Bestimmung, Inline-Feuchtigkeitsmessung oder Stichauswertung zur Sicherung konstanter Schichtgewichte.

Qualitätssicherung

Prozesskontrollen umfassen Viskosität und Feststoffgehalt der Dispersion, Temperaturführung, Bahnspannung, gleichmäßige Benetzung sowie Stichprobenmessungen des Reibungsbeiwerts. Ergänzend werden Druckbild, Klebbarkeit von Laschen, Etikettierbarkeit und Lesbarkeit von Codes geprüft. Prüfkörper werden üblicherweise vorab bei definierter Temperatur und relativer Luftfeuchte konditioniert; die Prüfung des COF berücksichtigt Anlege- und Messrichtung (MD/CD), Anpresslast und Testgeschwindigkeit. Zusätzlich hilfreich sind Oberflächenenergie-Checks (z. B. mittels Testtinten), Prüfungen der Blockfreiheit im Stapel sowie Laufversuche auf Rollen- und Gurtförderern unter praxisnahen Bedingungen.

Messmethoden und Spezifikation

Für die Spezifikation des Gleitverhaltens werden statischer und dynamischer COF getrennt ausgewiesen. Relevante Prüfungen definieren Schlittengeometrie, Normlast, Weg und Geschwindigkeit. Sinnvoll ist die Festlegung von Toleranzbereichen inklusive Grenzmustern, um Charge-zu-Charge-Variationen beherrschbar zu halten. Ergänzende Kennwerte wie Geräuschentwicklung auf Förderern, Abrieb (Staubbildung) und Etiketten-Haftwert bieten eine ganzheitliche Bewertung des Prozessverhaltens.

Anwendungsbereiche der Gleitmittelbeschichtung

Gleitmittelbeschichtungen sind vielseitig einsetzbar. Sie erleichtern die maschinelle Verarbeitung von Wellpappe, da sie die Reibungsbelastung verringern. Darüber hinaus verbessern sie die allgemeinen Gleiteigenschaften, was den Einsatz speziell in automatisierten Prozessen begünstigt. Gleitmittelbeschichtete Verpackungen zeigen zudem eine gute Wärmeableitung aus der Prozesszone durch verringerte Reibung und können die Produktqualität durch Schutz vor Feuchtigkeit und Temperaturschwankungen verbessern. Typische Anwendungen sind Hochgeschwindigkeits-Folder-Gluers, Aufrichter, Intralogistik-Förderer, Abstapler, Kommissionierlinien, automatisches Depalettieren sowie porto- und platzoptimierte Versandprozesse. Für die Einordnung im betrieblichen Alltag sind weiterführende Informationen zu häufig nachgefragten Verpackungen ab Lager hilfreich. Ergänzend profitiert der E-Commerce-Fulfillment-Bereich mit hohen Durchsatzraten, Shelf-Ready-Verpackungen mit sensiblen Druckbildern und Trayanwendungen in der Lebensmittel-Logistik, in denen definiertes Gleitverhalten das Greifen durch Roboter, das Vereinzeln und das sichere Ausschleusen unterstützt.

• Prozessvorteile: reduzierte Staus in Zuführungen, geringere Lagenhaftung, saubereres Abstapeln, leiseres Gleiten auf Rollen- und Gurtförderern.
• Produktvorteile: weniger Abrieb, geringere Oberflächenbeschädigungen, verbesserte Stapelfähigkeit in Kombination mit definierter Oberflächenenergie.
• Konnektivität: abgestimmtes Verhalten mit Klebstoffen, Umreifungsbändern, Etiketten und Kennzeichnungssystemen.
• Betriebssicherheit: geringere Gefahr des Verkanten an Führungselementen, stabilere Taktzahlen in Aufrichtern und Klebemaschinen, reproduzierbare Ausschleusprozesse in Weichen und Kurvenzonen.

Einfluss auf Druck und Weiterverarbeitung

Das Gleitmittel darf die Überdruckbarkeit, die Farbhaftung und die Lesbarkeit von Barcodes nicht beeinträchtigen. Daher werden druckfreie Zonen, reduzierte Auftragsmengen im Druckbereich oder abgestimmte Formulierungen genutzt. In der Weiterverarbeitung beeinflusst die Beschichtung Falzverhalten, Rillbruch und Kantenstabilität; geeignete Parameter sichern saubere Rillungen und eine zuverlässige Klebstoffbenetzung an Verschlusslaschen.

Umweltbelastung durch Gleitmittelbeschichtungen

Vor dem Hintergrund der wachsenden Nachfrage nach umweltfreundlichen Verpackungen ist die ökologische Bilanz der Gleitmittelbeschichtung zu beachten. Es werden weiterhin intensive Forschungen betrieben, um umweltfreundliche Gleitmittel zu entwickeln, die bei der Beschichtung verwendet werden können. Priorität haben wasserbasierte Systeme mit geringer Emission, gute Rezyklierbarkeit (Repulping), minimierte Migration, insbesondere bei lebensmittelnahen Anwendungen, sowie ein sparsamer Ressourceneinsatz durch exakt dosierte Auftragsmengen. Auch die Kompatibilität mit Altpapierkreisläufen und die Vermeidung kritischer Substanzen spielen eine Rolle. Zusätzlich fließen Kriterien wie VOC-arme Rezepturen, reduzierte Geruchsbildung, ein hoher Feststoffgehalt zur Minimierung der Trocknungsenergie und der Einsatz bio-basierter Rohstoffe in die Beurteilung ein.

Recycling- und Konformitätsaspekte

Relevante Kriterien sind Faserfreisetzung im Pulper, Schlammanteile, Klebepartikelbildung (Stickies) und die Auswirkung auf Deinking-Prozesse. Konformitätsbewertungen orientieren sich an gängigen Richtlinien und anwendungsbezogenen Grenzwerten. Für lebensmittelnahen Einsatz sind migrationsarme Systeme und eine sichere Formulierung wichtig; für Transport- und Sekundärverpackungen stehen Repulping-Verhalten, niedrige Störstoffeinträge und die Aufrechterhaltung der Papiermaschinenfähigkeit im Vordergrund.

Rohstoff- und Energieeffizienz

Die Optimierung von Schichtgewichten, geschlossenen Kreisläufen in der Bereitstellung, standzeitoptimierten Reinigungsprozessen und effizienter Trocknung senkt den Ressourcenverbrauch. Prozessstabilität reduziert Makulatur, was die Umweltbilanz zusätzlich verbessert.

Vor- und Nachteile der Gleitmittelbeschichtung

Zu den Vorteilen von Gleitmittelbeschichtungen gehören verbesserte Gleit- und Handhabungseigenschaften, die den Produkttransport erleichtern. Zudem verbessern die Beschichtungen die Wärmeableitung aus Reibkontakten und bieten einen zusätzlichen Schutz vor Feuchtigkeit und Temperaturschwankungen. Auf der anderen Seite erfordert die Gleitmittelbeschichtung zusätzliche Produktionsressourcen und kann damit die Kosten erhöhen. Aus ökologischer Sicht stellen die eingesetzten Gleitmittel eine potenzielle Umweltbelastung dar, die bei der Wahl des Gleitmittels berücksichtigt werden sollte. Auch die Interaktion mit Druckfarben, Lacken und Kennzeichnungssystemen ist zu beachten, um Beeinträchtigungen in der Weiterverarbeitung zu vermeiden.

• Vorteile: höhere Anlagenverfügbarkeit, geringerer Verschleiß an Führungselementen, gleichmäßiges Laufverhalten, Anti-Blocking bei gestapelten Zuschnitten, verbessertes Geräuschverhalten auf Förderanlagen, robustere Prozessfenster bei hohen Liniengeschwindigkeiten.
• Nachteile: zusätzlicher Prozessschritt, Material- und Energiekosten, potenzielle Wechselwirkung mit Klebungen oder Etiketten, Prüfaufwand für Recyclingverträglichkeit, ggf. Anpassungsbedarf in Druck- und Trocknungssequenzen.

Typische Fehlerbilder und Abhilfe

• Zu niedriger Gleitgrad: Erhöhung der Auftragsmenge oder Anpassung der Formulierung.
• Zu hoher Gleitgrad: Gefahr des Rutschens im Stapel; Reduktion der Dosierung oder Mischungen mit Anti-Rutsch-Komponenten.
• Uneinheitliche Oberfläche: Optimierung von Viskosität, Bahnspannung und Trocknung.
• Blocken im Stapel: Trocknungsbedingungen anpassen, Feststoffgehalt erhöhen, Oberflächenenergie gezielt absenken.
• Klebprobleme an Laschen: Beschichtungsfreie Zonen definieren, Oberflächenenergie lokal erhöhen oder Klebstoffsystem abstimmen.
• Beeinträchtigte Code-Lesbarkeit: Auftragsbild glätten, Prüfauflösung und Druckdichte kontrollieren, Reibwert im Bereich der Codierung anpassen.

Zusammenfassung:

• Gleitmittelbeschichtungen helfen dabei, die Lebensdauer von Verpackungen aus Wellpappe zu erhöhen, indem sie die Reibung reduzieren und so weniger Verschleiß verursachen.
• Diese Art der Veredelung ist besonders bei der Lagerung von Produkten von Vorteil, da sie die Lagerfähigkeit von Verpackungen verbessert und Schäden durch hohe Belastungen verhindert.
• Die Verwendung von Gleitmittelbeschichtungen auf Wellpappe trägt auch dazu bei, den Materialfluss zu optimieren und eine effizientere Nutzung von Lager- und Versandkapazitäten zu ermöglichen.
• Die Auswahl der Gleitmittelchemie und die präzise Dosierung bestimmen Reibungsbeiwert, Anti-Blocking-Verhalten und Kompatibilität mit Klebungen sowie Etiketten.
• Ökologische Aspekte wie wasserbasierte Systeme, Repulping-Fähigkeit und emissionsarme Prozesse fließen in die Beurteilung der Beschichtungen ein.
• Messbare Kennwerte (statischer und dynamischer COF), klar definierte Toleranzen und standardisierte Prüfbedingungen sichern reproduzierbare Ergebnisse in Produktion und Anwendung.
• Vor Produktionsstart sind Versuche unter realen Linienbedingungen sinnvoll, um Prozessfenster, Trocknung und Interaktionen mit Druck, Klebung und Etikettierung abzusichern.