Haltbarkeitstests

In der Welt des Verpackungsdesigns spielt die Wellpappe eine zentrale Rolle. Bei der Gestaltung von Verpackungen aus Wellpappe sind fundierte Haltbarkeitstests unerlässlich, um Sicherheit, Schutzwirkung und Lebensdauer zu bewerten. Solche Prüfungen liefern belastbare Daten zur mechanischen Stabilität, zum Verhalten bei Klimaeinflüssen sowie zur Materialbeständigkeit und bilden damit die Grundlage für eine zuverlässige, ressourcenschonende Konstruktion und eine robuste Qualitätssicherung entlang der gesamten Lieferkette. Dabei werden die typischen Beanspruchungen der Praxis – vom innerbetrieblichen Handling über Umschlagprozesse bis zur Langzeitlagerung – systematisch nachempfunden. Unterschiedliche Wellenarten (z. B. B-, C-, E- oder BC-Welle), Deckpapiere, Grammaturen und Klebstoffsysteme werden hinsichtlich ihrer Dauerhaltbarkeit, ihres Risikoprofils und ihrer Performance im Transport geprüft, um eine konsistente, langfristig stabile Verpackungsfunktion zu gewährleisten.

Definition: Was versteht man unter Haltbarkeitstests?

Haltbarkeitstests sind systematische Untersuchungen, die durchgeführt werden, um die Leistung und Qualität einer Verpackung aus Wellpappe über den gesamten Lebenszyklus zu bewerten. Im Fokus stehen mechanische Belastbarkeit, klimatische Beständigkeit (Feuchtigkeit, Temperaturwechsel), Alterungsverhalten und funktionale Eigenschaften. Ziel ist es, konstruktive Schwachstellen und eventuelle Materialfehler frühzeitig zu erkennen und zu beheben, bevor Produkte realen Transport- und Lagerbedingungen ausgesetzt werden. Ergänzend werden Prüfziele, Messgrößen und Akzeptanzkriterien im Rahmen eines risikobasierten Prüfkonzepts festgelegt, damit sich die Aussagen auf relevante Beanspruchungsfälle beziehen und statistisch belastbar sind.

Die Resultate dieser Prüfungen unterstützen Unternehmen dabei, die Konstruktion zu verifizieren, die Materialeffizienz zu erhöhen, Reklamationen zu reduzieren und Materialverschwendung zu vermeiden. Sie dienen darüber hinaus als Nachweis gegenüber internen und externen Anforderungen, etwa im Rahmen von Qualitätsmanagement, Normprüfungen oder branchenspezifischen Spezifikationen. Ebenso ermöglichen sie eine abgestimmte Spezifikationspflege, die eindeutige Definition von Toleranzen (z. B. Festigkeits- und Maßtoleranzen) sowie die konsistente Lieferantenqualifizierung und Freigabeprozesse, um reproduzierbare Qualität über unterschiedliche Chargen sicherzustellen.

Methoden und Durchführung der Haltbarkeitsprüfungen

In der Regel umfassen Haltbarkeitstests bei Wellpappe zwei übergeordnete Kategorien: physikalische Prüfungen und material-/chemische Analysen. Ergänzend kommen klimatische Prüfungen sowie dynamische Transportsimulationen zum Einsatz, um das reale Beanspruchungsprofil praxisnah abzubilden. Eine strukturierte Prüfplanung legt Prüfreihenfolgen fest und definiert, welche Kombinationen aus Klimabelastung, Stapeldruck und dynamischer Beanspruchung für das jeweilige Einsatzszenario relevant sind.

Physikalische Prüfungen

Physikalische Tests prüfen Eigenschaften wie Festigkeit, Steifigkeit und Durchstoßwiderstand der Konstruktion. Typische Verfahren sind unter anderem:

• Kantenstauchwiderstand (ECT) zur Beurteilung der Tragfähigkeit der Wellstruktur.
• Stapel- bzw. Kistendruckprüfung (BCT) zur Bewertung der Belastbarkeit kompletter Verpackungseinheiten.
• Flachstauchwiderstand (FCT) und Biege-/Steifigkeitsmessungen zur Einschätzung der Oberflächenstabilität.
• Durchstoß- und Reißprüfungen zur Ermittlung der Widerstandsfähigkeit gegen punktuelle oder scharfe Belastungen.
• Ringstauchwiderstand (RCT) zur Charakterisierung der Festigkeit der Einzelpapiere im Ringverbund.
• Schneidkurzzeittest/kurzzeitige Kompressionsprüfung (SCT) zur Beurteilung der Papierfestigkeit in MD/CD.
• Klebebindungsprüfung (z. B. Pin-Adhesion-Test) zur Bewertung der Verbindung zwischen Welle und Deckenpapier.
• Maß- und Dickenmessungen zur Ermittlung der Materialdicke (Kaliber) und gleichmäßiger Fertigungsqualität.

Material- und chemische Analytik

Materialanalytische Prüfungen untersuchen die Zusammensetzung der Wellpappe, Klebstoffe und Fasern. Dabei werden beispielsweise Feuchteaufnahme, pH-Wert, Faserqualitäten (Primär- oder Recyclingfasern) sowie potenzielle migrationsrelevante Stoffe betrachtet. Ziel ist es festzustellen, ob Bestandteile die Haltbarkeit, das Alterungsverhalten oder die Funktionsfähigkeit der Verpackung beeinträchtigen könnten. Ergänzend werden Wasseraufnahme (z. B. Cobb-Wert), Aschegehalt, Grammatur und Verteilung des Leimauftrags geprüft, um die Wechselwirkung von Papier und Klebstoff sowie die Stabilität der Klebebrücken zu bewerten. Bei sensiblen Anwendungen werden zusätzlich migrationsbezogene Untersuchungen einbezogen, um die Eignung für definierte Einsatzbereiche zu belegen.

Klimatische Beanspruchung und Alterung

Feuchtigkeit und Temperatur beeinflussen die Festigkeit von Wellpappe deutlich. Deshalb werden Proben vorab konditioniert (z. B. Normklima) und in Klimatests zyklisch belastet. So zeigt sich, wie stabil die Konstruktion bei wechselnden Bedingungen bleibt, etwa bei hoher Luftfeuchte, Kälte- oder Wärmelasten. Dabei spielen auch relevante Abmessungen und zulässige Toleranzen eine Rolle, da sie die Mess- und Vergleichbarkeit der Ergebnisse sichern. Typische Szenarien sind Feuchtewechselzyklen mit definierten Haltezeiten, Temperaturwechseltests sowie Konditionierungsphasen vor und nach mechanischen Belastungen, um reversible und irreversible Effekte zu unterscheiden.

Transportsimulationen und dynamische Tests

Zur Abbildung realer Logistikbeanspruchungen werden Fall-, Schock- und Vibrationsprüfungen durchgeführt. Sie simulieren typische Ereignisse beim Umschlag und während des Transports, etwa Stürze aus definierten Höhen, Beschleunigungsspitzen oder dauerhafte Schwingungen. Kombiniert mit Stapel- und Klimabelastungen entstehen aussagekräftige Prüfpläne, die das Verhalten der Verpackung unter realitätsnahen Bedingungen dokumentieren. Darüber hinaus lassen sich spezifische Transportprofile (z. B. Langstreckenfahrten, Paketverteilung, Palettenhandling) nachstellen, um Resonanzbereiche und potenzielle Schwachstellen der Konstruktion zu identifizieren.

Probenahme, Konditionierung und Dokumentation

Eine klare Prüfplanung legt Zielgrößen, Prüfumfang, Akzeptanzkriterien, Probenanzahl und Messunsicherheiten fest. Die Probenahme erfolgt repräsentativ, die Konditionierung nach definierten Klimawerten. Alle Messungen werden lückenlos dokumentiert, inklusive Prüfgerätekalibrierungen, um Vergleichbarkeit und Reproduzierbarkeit sicherzustellen. Zusätzlich sollte die Wellenlaufrichtung kenntlich gemacht werden, da sie die Messergebnisse (z. B. bei Biege- und Stauchprüfungen) wesentlich beeinflusst; ebenso sind Rückstellzeiten nach Klimabelastung und die Dokumentation von Abweichungen entscheidend für eine belastbare Auswertung.

Normen, Richtlinien und Referenzklimata

Für Haltbarkeitstests von Wellpappe kommen anerkannte Normen und Richtlinien zum Einsatz, die Prüfaufbau, Probenvorbereitung und Auswertung definieren. Referenzklimata (beispielsweise 23 °C/50 % r. F.) und festgelegte Konditionierungszeiten sorgen für Vergleichbarkeit. Die Orientierung an einschlägigen Normen und Branchenempfehlungen erleichtert die Validierung von Prüfergebnissen, die Kommunikation mit Lieferanten und die Erstellung belastbarer Spezifikationen.

Einflussfaktoren auf die Dauerhaltbarkeit von Wellpappe

Die Dauerhaltbarkeit von Wellpapp-Verpackungen wird von mehreren Einflussgrößen geprägt: Papierqualität und Faserzusammensetzung, Wellengeometrie, Deckpapiereigenschaften, Klebstofftyp und -auftrag, Feuchtegehalt, Fertigungsparameter (z. B. Rillqualität, Schnittbild) sowie Lager- und Transportbedingungen. Auch Packgut, Füllgrad, Innenpolsterung und die Positionierung von Schwerpunkten beeinflussen die Lastverteilung. Eine ganzheitliche Betrachtung dieser Faktoren – inklusive tolerierter Abweichungen in der Serie – ist für eine robuste Konstruktion und verlässliche Prüfplanung zentral.

Nutzen von Haltbarkeitsprüfungen für Unternehmen

Die Durchführung von Haltbarkeitstests verschafft eine belastbare Grundlage für Entscheidungen in Entwicklung, Einkauf, Qualitätssicherung und Logistik. Sie ermöglichen eine kontinuierliche Qualitätskontrolle, erhöhen die Produktzuverlässigkeit und unterstützen die Optimierung von Materialeinsatz und Konstruktion. Zudem erlauben sie eine schnelle Problemidentifikation entlang des Lebenszyklus, sodass potenzielle Nachteile und Folgekosten durch Ausfälle, Transportschäden oder Feuchteempfindlichkeit reduziert werden. Auf Basis quantifizierter Kennwerte lassen sich Freigabekriterien definieren, Sicherheitszuschläge plausibilisieren und Bestände an Verpackungsvarianten zielgerichtet verschlanken, ohne die Transport- und Lagerstabilität zu kompromittieren.

• Transparente Kennwerte für Spezifikationen, Freigaben und interne Standards.
• Frühe Absicherung von Neuentwicklungen, Muster- und Vorserienständen.
• Nachweis der Eignung für definierte Transport- und Lagerbedingungen.
• Grundlage für kontinuierliche Verbesserungen und robuste Prozessfähigkeit.
• Verbesserte Vergleichbarkeit zwischen Lieferanten, Werken und Produktionslosen durch harmonisierte Prüfmethodik.

Vor- und Nachteile von Haltbarkeitstests

Zu den Vorteilen zählen die Gewährleistung einer stabilen Produktqualität und die Möglichkeit, Schwachstellen frühzeitig zu erkennen und zu beheben. Das führt in Summe häufig zu geringeren Ausschuss- und Reklamationsquoten. Gleichzeitig verursachen umfassende Tests Aufwand in Form von Zeit, Material und Prüfmittelbindung. Aus diesem Grund sollten sie in eine abgestimmte Prüfstrategie eingebettet sein, die Aufwand und Aussagekraft sinnvoll balanciert. Ein stufenweises, risikoorientiertes Vorgehen mit Screening-, Detail- und Verifizierungsphase sorgt für effiziente Ressourcennutzung bei hoher Aussagekraft.

• Vorteile: valide Datenbasis, geringeres Risiko im Feld, gezielte Optimierungen, Kostenstabilität über den Lebenszyklus.
• Herausforderungen: Testdauer, Geräte- und Personalaufwand, Bedarf an sauberer Probenahme und Normkonformität.
• Best Practice: stufenweises Vorgehen (Screening, Detailtests, Verifizierung), klare Akzeptanzkriterien, regelmäßige Prüfmittelüberwachung.
• Zusatznutzen: bessere Abstimmung zwischen Konstruktion, Produktion und Logistik durch gemeinsame, reproduzierbare Kennzahlen.

Häufige Kennwerte und Interpretation

• ECT/Kantenstauchwiderstand: Indikator für die Stapelfähigkeit; höhere Werte deuten auf höhere Traglasten hin.
• BCT/Stapel- bzw. Kistendruck: maßgeblich für die maximale Belastbarkeit kompletter Verpackungen unter Druck.
• FCT/Flachstauch: Beurteilung der Flächenstabilität bei punktuellen Belastungen.
• Durchstoß-/Reißwerte: Aussage über Widerstand gegen scharfe Kanten und Stöße.
• Klimabeständigkeit: Festigkeitsverhalten bei Feuchte- und Temperaturschwankungen.
• RCT/SCT: Bewertung der Papierfestigkeit und Ableitung potenzieller Leistungsgrenzen in MD/CD.
• Cobb-Wert und Feuchtegehalt: Indikatoren für Wasseraufnahme und klimabedingte Festigkeitsverluste.
• Biegesteifigkeit: wichtig für Kantenstabilität, Maschinenlaufeigenschaften und Stapelverhalten.
• Klebebindungswerte (z. B. Pin-Adhesion): entscheidend für das Zusammenspiel aus Welle und Decke bei dynamischer Belastung.

Typische Fehlerquellen und wie man sie vermeidet

• Unzureichende Konditionierung: führt zu nicht vergleichbaren Ergebnissen – stets definierte Klimabedingungen einhalten.
• Falsche Probengeometrie: beeinflusst Messergebnisse – Normvorgaben und Spezifikationen beachten.
• Uneinheitliche Probenahme: Verzerrung durch Chargenunterschiede – repräsentative Stichproben sichern.
• Fehlende Dokumentation: erschwert Reproduzierbarkeit – Prüfprotokolle vollständig führen.
• Unklare Wellenrichtung: verfälscht Stauch- und Biegewerte – Orientierung konsequent kennzeichnen.
• Unkalibrierte Prüfmittel: führt zu systematischen Abweichungen – regelmäßige Kalibrier- und Eignungsnachweise dokumentieren.
• Unzureichende Ruhezeiten nach Klimazyklen: verdeckt reversible Effekte – definierte Rückstellzeiten einhalten.

Zusammengehörige Aktivitäten von Haltbarkeitstests

Mit den Haltbarkeitstests einher gehen weitere Untersuchungen, die das reale Einsatzprofil abbilden. Häufig werden Transportsimulationen mit Fall-, Schock- und Vibrationsprofilen durchgeführt, um sicherzustellen, dass die Wellpapp-Verpackungen den Anforderungen von Logistik und Lagerung standhalten. Ergänzend werden ökologische Aspekte betrachtet, etwa der Einfluss von Materialqualitäten und Konditionierung auf Ressourceneinsatz und Wiederverwertbarkeit. Zudem gehören Prüfmittelmanagement, Lieferantenqualifizierung, Datenanalyse sowie die Ableitung konstruktiver Maßnahmen (z. B. Anpassung von Wandstärken oder Wellenarten) zu den zusammengehörigen Schritten. Auch die Bewertung von Rillung, Faltverhalten, Klebelaschenfestigkeit und der Interaktion mit Sekundär- und Tertiärverpackungen gehört zur Gesamtsicht, um das Systemverhalten entlang der gesamten Lieferkette realistisch zu sichern.

Praxisbeispiel: Ablauf einer Validierung

1. Zieldefinition und Festlegung der Beanspruchungsfälle (mechanisch, klimatisch, dynamisch). Dabei werden Transportwege, Lagerdauer, Stapelhöhen und Packgutempfindlichkeit berücksichtigt, um relevante Prüfszenarien festzulegen.
2. Erstellung eines Prüfplans mit Kennwerten, Akzeptanzkriterien und Stichprobenumfang. Der Plan definiert Reihenfolge, Klimaphasen und Messpunkte sowie statistische Auswertungskonzepte zur gesicherten Interpretation der Ergebnisse.
3. Konditionierung der Proben und Durchführung von ECT/BCT sowie ergänzenden Prüfungen. Zusätzlich werden RCT/SCT, Biegesteifigkeit und Adhäsionswerte erhoben, um Korrelationen zwischen Papier-, Verbund- und Kistenleistung herzustellen.
4. Transportsimulation mit definierten Fall- und Vibrationsprofilen. Bei Bedarf wird mit Stapeldruck und Klima kombiniert, um kumulative Effekte zu erfassen und realitätsnahe Sicherheitsabstände abzuleiten.
5. Auswertung, Dokumentation, Maßnahmenableitung und Re-Testing der optimierten Konstruktion. Die Ergebnisse fließen in Spezifikationen, Prüfpläne und Freigabeprozesse ein; Anpassungen an Wellenart, Grammatur oder Klebstoff werden gezielt validiert.

Zusammenfassung:

• Haltbarkeitstests sind Untersuchungen, die dazu dienen, die Lebensdauer und Beständigkeit von Produkten zu bestimmen, insbesondere bei Verpackungen aus Wellpappe steht die langfristige Funktionalität im Mittelpunkt.
• Ein wichtiger Teil der Haltbarkeitstests ist das Prüfen der Festigkeit und Belastbarkeit der Materialien. Bei Verpackungen aus Wellpappe ist dies essentiell, um die Sicherheit und Unversehrtheit des verpackten Produkts zu gewährleisten.
• Durch Haltbarkeitstests können Unternehmen das Material und die Konstruktion ihrer Wellpappen-Verpackungen optimieren, um sie widerstandsfähiger gegen äußerliche Einflüsse wie Feuchtigkeit, Temperatur oder mechanische Beanspruchung zu machen.
• Ein strukturierter Prüfplan mit klaren Akzeptanzkriterien, normgerechter Konditionierung und vollständiger Dokumentation liefert verlässliche, reproduzierbare Ergebnisse.
• Die Verknüpfung aus physikalischen, klimatischen und dynamischen Prüfungen bildet das reale Beanspruchungsprofil ab und reduziert Risiken im Einsatz.
• Erweiterte Kennwerte wie RCT, SCT, Biegesteifigkeit, Cobb und Adhäsion ergänzen ECT/BCT und ermöglichen eine detaillierte Interpretation der Dauerhaltbarkeit.
• Eine risikobasierte Prüfstrategie und konsequentes Prüfmittelmanagement sichern belastbare Entscheidungen in Entwicklung, Einkauf und Qualitätssicherung.