Kunststoffummantelung

Im Kontext der Wellpapp-Verpackungen spielt die Kunststoffbeschichtung eine zentrale Rolle. Sie steigert nicht nur die Widerstandsfähigkeit und Stabilität, sondern kann auch die Optik und Haptik des Enderzeugnisses entscheidend verbessern. Zudem unterstützt sie eine prozesssichere Weiterverarbeitung in Druck, Rillung, Stanzen und Verklebung und trägt zur Konstanz der Verpackungsleistung über den gesamten Lebenszyklus bei.

Darüber hinaus ermöglicht sie definierte Barrierefunktionen (z. B. gegen Feuchtigkeit, Fett oder Wasserdampf), eine verbesserte Bedruckbarkeit, rutschhemmende Oberflächen sowie versiegelbare Decklagen. Aus werkstofflicher Sicht lassen sich so Transporteigenschaften, Lagerfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit gezielt an die Anforderungen des verpackten Gutes anpassen. Je nach Einsatzzweck können zusätzlich antistatische, abriebfeste oder chemikalienbeständige Oberflächen erzielt werden, die das Handling in automatisierten Anlagen erleichtern.

Definition: Was versteht man unter Kunststoffummantelung?

Die Kunststoffummantelung, auch als Kunststoffbeschichtung oder Kunststoffverkleidung bekannt, ist ein Schutzüberzug aus Kunststoffmaterial, der auf die Oberfläche der Wellpappe aufgetragen wird. Dieser Prozess kann zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften, zur Erhöhung der Widerstandsfähigkeit gegen Feuchtigkeit und zur Verbesserung der visuellen Erscheinung des Endprodukts beitragen. In der Praxis wird die Kunststoffummantelung häufig als Funktionsschicht verstanden, die definierte Grenzflächen- und Barriereeigenschaften bereitstellt.

Im engeren Sinn wird zwischen aufgetragenen Schichten (Beschichtung im Sinne von Lacken, Dispersions- oder Barriereaufträgen) und auflaminierten Folien (Kaschierung) unterschieden. Zusätzlich existiert das Extrusionsbeschichten, bei dem ein thermoplastischer Kunststoff (z. B. PE, PP oder PET) direkt als Schmelze auf die Bahn aufgebracht wird. Ziel ist stets eine definierte Funktionsschicht mit reproduzierbaren Eigenschaften. Eine geeignete Vorbehandlung der Oberfläche (z. B. Corona oder Plasma) sowie der Einsatz von Primern/Haftvermittlern sichern die Haftung und stabile Oberflächenenergie.

Begriffsabgrenzung und typische Materialien

• Beschichtung: Dünne Schichten (meist wenige µm) aus Dispersionen, Lacken oder funktionalen Barrieren, appliziert per Rakel, Walze oder Vorhangauftrag.
• Kaschierung: Auflaminieren vorgefertigter Folien (z. B. PE-, PP-, PET-Folien) mittels Klebstoffen oder thermischer Aktivierung; ermöglicht dekorative und technische Effekte.
• Extrusionsbeschichtung: Direktauftrag einer Kunststoffschmelze, optional co-extrudiert, um mehrere Funktionen (z. B. Siegelschicht + Sperrschicht) zu kombinieren.
• Inline- vs. Offline-Prozesse: Inline-Verfahren verkürzen Durchlaufzeiten und minimieren Handling, Offline-Anlagen erlauben größere Flexibilität bei Rezepturen und Schichtaufbauten.
• Vorbehandlung/Priming: Physikalische oder chemische Aktivierung der Substratoberfläche zur Verbesserung der Benetzbarkeit und Haftung, insbesondere bei niederenergetischen Polymeroberflächen.

Häufig eingesetzte Polymere sind Polyethylen (PE) für Feuchtebarrieren und Heißsiegelbarkeit, Polypropylen (PP) für höhere Temperaturbeständigkeit, Polyethylenterephthalat (PET) für Dimensionsstabilität und Oberflächenqualität sowie spezielle Barrierepolymere für erhöhte Sperrwerte. Die Auswahl richtet sich nach den Zielanforderungen und der Weiterverarbeitung. Additive wie Gleit- und Antiblockmittel, Entschäumer, UV-Absorber, Mattierungsmittel oder Antistatikum erlauben eine gezielte Feinabstimmung von Reibwert, Oberflächenglanz, Alterungsbeständigkeit und Prozessstabilität.

Verfahren zur Kunststoffummantelung

Es gibt verschiedene Techniken zur Herstellung von kunststoffummantelten Wellpappen. Die gebräuchlichsten sind das Beschichten, das Kaschieren und das Extrusionsbeschichten. Jedes dieser Verfahren hat seine eigenen Vorzüge und Anwendungsbereiche. Entscheidend für die Wahl des Verfahrens sind neben den gewünschten Eigenschaften des Endprodukts auch wirtschaftliche Überlegungen. Zusätzlich spielen Liniengeschwindigkeit, verfügbare Trocknungskapazität, Energiebedarf und Mindestlosgrößen eine Rolle.

Beim Beschichten kommen z. B. Rakel-, Walzen- oder Curtain-Coating-Verfahren zum Einsatz. Dispersions- oder Lacksysteme ermöglichen definierte Auftragsmengen, matte oder glänzende Oberflächen und gezielte Barrieren (Wasserdampf, Fett, Alkohol, begrenzt auch Sauerstoff). Trocknung und Vernetzung beeinflussen Beständigkeit, Klebstoffhaftung und Bedruckbarkeit. Typische Trocknungstechnologien sind Heißluft, IR und Kombinationen daraus; die Steuerung von Temperaturprofil, Luftfeuchte und Verweilzeit ist maßgeblich für Planlage und Schichtenkohäsion.

Die Kaschierung (Folie-auf-Papier) nutzt lösemittelhaltige, lösemittelfreie oder wasserbasierte Klebstoffe. Laminatfolien können Struktur, Haptik (Soft-Touch, Micro-Embossing) und optische Effekte (glänzend, seidenmatt) erzeugen. Für die Weiterverarbeitung sind Planlage, Haftung, Kantenstabilität sowie die Kompatibilität zu Rill- und Stanzprozessen entscheidend. Die Auswahl des Klebstoffsystems (z. B. 1K/2K, Reaktivsysteme) beeinflusst Aushärtung, Endfestigkeit, Geruch und gegebenenfalls Eignung für den Lebensmittelkontakt.

Bei der Extrusionsbeschichtung wird eine Kunststoffschmelze über eine Breitschlitzdüse aufgetragen und unmittelbar verpresst. Co-Extrusion erlaubt Mehrschichtaufbauten (z. B. Trägerschicht/Haftvermittler/Siegelschicht). Prozessparameter wie Schmelzetemperatur, Bahnspannung, Abkühlung und Oberflächenvorbehandlung (z. B. Corona) bestimmen die Haftung und Oberflächenenergie. Die Abkühlstrategie (Umlenkwalze, Quench) beeinflusst Kristallinität, Schrumpfverhalten und Siegelfenster der Funktionsschicht.

Schichtdicke, Flächengewicht und Oberflächen

• Schichtdicken: Typisch wenige µm (Beschichtung) bis >20 µm (Extrusionsschicht); maßgeblich für Barrierewirkung und mechanische Robustheit.
• Flächengewicht: In g/m² angegeben und eng mit der Schichtdicke verknüpft; beeinflusst Kosten, Verarbeitbarkeit und Recyclingverhalten.
• Oberflächenparameter: Glanzgrad, Reibwert (COF), Benetzbarkeit und Siegelfenster sind zentrale Kennwerte für Funktion und Weiterverarbeitung.
• Haftung/Peel: Abzieh- und Verbundfestigkeiten (z. B. 180°- oder T-Peel) charakterisieren die Verbundqualität zwischen Schicht und Substrat.

Prozess- und Kostenfaktoren

Rüstzeiten, Rezepturwechsel, Materialverfügbarkeiten und Energieverbrauch wirken direkt auf die Wirtschaftlichkeit. Rohstoffpreise für Polymere und Klebstoffe unterliegen Marktvolatilität; eine effiziente Auftragssteuerung (Minimierung von Makulatur, stabile Bahnlaufbedingungen) reduziert Ausschuss. Eine frühe Einbindung von Druck- und Weiterverarbeitungsanforderungen verhindert nachträgliche Anpassungen, die Zeit und Kosten verursachen.

Qualitätssicherung, Normen und Compliance

Für reproduzierbare Eigenschaften werden Prüfungen nach gängigen Normen (z. B. ISO, DIN, ASTM-Methoden) herangezogen. Je nach Anwendung können zusätzlich Anforderungen aus dem Lebensmittelkontaktrecht (z. B. Konformitätserklärungen, GMP-geleitete Herstellung) sowie Sensorik- und Geruchsprüfungen relevant sein. Prozessbegleitende In-Prozess-Kontrollen (Schichtdickenmessung, Oberflächenenergie, Temperaturprofile) unterstützen eine konstante Qualität.

• Wareneingang: Prüfung von Basispapieren (Feuchte, Festigkeit) und Granulaten/Dispersionen (Viskosität, Reinheit).
• In-Prozess: Online-Schichtdickenmessung, COF-Tracking, Temperatur- und Feuchteführung.
• Endprüfung: Barrierewerte, Haftung, Planlage, Druckhaftung sowie Klima- und Kälte-/Wärmewechseltests für reale Belastungsszenarien.

Anwendungsbereiche der Kunststoffummantelung

Die Anwendungsbereiche von kunststoffummanteltem Wellpappen sind vielfältig. Sie reichen von Lebensmittelverpackungen, die eine Barriere gegen Feuchtigkeit benötigen, bis hin zu schweren Industrieverpackungen, die extremer Beanspruchung widerstehen müssen. Zudem sind kunststoffbeschichtete Wellpappen beliebt für Displayverpackungen, da sie ein hochwertiges Aussehen haben und gut bedruckbar sind. Auch in der Kaltkette, bei kondensationsgefährdeten Transporten und bei abrasiven Gütern kann eine funktionale Kunststoffveredelung die Praxistauglichkeit erhöhen.

Weitere Einsatzfelder sind feuchte- und fettsensible Güter (z. B. trockene Lebensmittel in Sekundärverpackungen), gekühlte oder tiefgekühlte Produkte mit Kondensationsrisiko, chemisch-technische Artikel mit erhöhten Anforderungen an Oberflächenbeständigkeit sowie E-Commerce-Anwendungen, bei denen robuste Außenlagen und gute Gleiteigenschaften im Fördertechnik-Umfeld gefordert sind. Für den Außeneinsatz können UV-stabilere Oberflächen und schmutzabweisende Finishes integriert werden. Typische Beispiele sind Trays und Umkartons mit definierter Rutschhemmung, Versandverpackungen für feuchte Umgebungen oder Präsentationsverpackungen mit hochglänzenden Decklagen.

Weiterführend bieten praxisnahe Informationen zu Verpackungen ab Lager einen Überblick über gängige Standardlösungen und deren typische Einsatzgrenzen.

Vor- und Nachteile von Kunststoffummantelung

Die Kunststoffummantelung von Wellpappe bietet viele Vorteile. Sie erhöht die Stabilität und Feuchtigkeitsbeständigkeit, bietet vielfältige Gestaltungsmöglichkeiten und kann die Haltbarkeit des Produkts verlängern. Allerdings gibt es auch Nachteile. Die Kunststoffummantelung kann die Rezyklierbarkeit der Wellpappe einschränken und ist in der Regel teurer als ungekleidete Alternativen. Darüber hinaus können bei unsachgemäßer Entsorgung umweltbelastende Stoffe austreten. Eine sorgfältige Systemauswahl und validierte Verarbeitungsschritte minimieren diese Risiken.

• Vorteile: Definierte Barriereeigenschaften (Feuchte, Fett, Wasserdampf), verbesserte Oberflächenqualität, erhöhte Abrieb- und Scheuerbeständigkeit, Siegelfähigkeit für Verschlüsse, kontrollierter Reibwert für Verarbeitung und Logistik.
• Nachteile: Erhöhter Materialeinsatz und zusätzliche Prozessschritte, potenziell eingeschränkte Faserrückgewinnung im Recycling, komplexere Entsorgung bei Mehrschichtsystemen, Risiko von Delamination bei unpassender Materialkombination.
• Abwägungen: Funktionale Performance gegenüber Material- und Energieeinsatz, Kompatibilität mit Druck- und Klebeprozessen, Anforderungen an Geruch/Sensorik bei sensiblen Anwendungen.

Wechselwirkungen mit Weiterverarbeitung und Nutzung

• Druck und Veredelung: Oberflächenenergie und Haftung beeinflussen Druckbild, Lackierbarkeit und Heißfolienprägung.
• Rillen, Stanzen, Kleben: Beschichtungen können Rillverhalten und Falzkantenstabilität verändern; Klebstoffe müssen zur Schicht passen.
• Thermische Einflüsse: Siegelfenster und Wärmeformbeständigkeit sind bei Heißsiegelprozessen und wärmebelasteter Logistik relevant.
• Mechanik: Beschichtungen können Steifigkeit, Biege- und Kantenstauchverhalten lokal verändern; dies ist bei Konstruktion und Belastungspfaden zu berücksichtigen.

Umweltauswirkungen und Nachhaltigkeitsaspekte

Die Umweltauswirkungen der Kunststoffummantelung können ein wichtiges Kriterium in der Entscheidungsfindung sein. Während sie die Haltbarkeit der Produkte erhöhen kann, erschwert sie auch deren Recyclingprozess. Zudem besteht bei unsachgemäßer Entsorgung die Gefahr, dass umweltschädliche Substanzen freigesetzt werden. Daher arbeitet Wellstar-Packaging GmbH, Herausgeber dieses Wellpapp-Lexikons, stetig an umweltverträglicheren Alternativen und Methoden zur Verbesserung des Recyclings von kunststoffummantelten Wellpappen.

Ansätze für eine verbesserte Kreislaufführung umfassen reduzierten Kunststoffeinsatz, recyclingfreundliche Monomaterial-Konzepte (z. B. PE-Beschichtungen ohne schwer trennbare Verbunde), wasserbasierte Barrieren mit höherer Faserfreisetzung im Aufschluss, sowie Schichtsysteme, die eine spätere Trennung begünstigen. Design-for-Recycling berücksichtigt zudem eine möglichst geringe Flächenbedeckung und eine gleichmäßige Verteilung der Schicht. Auch der Einsatz biobasierter Polymere oder lösungsmittelfreier Systeme kann – abhängig von Anwendung und Infrastruktur – zur Umweltentlastung beitragen.

Bewertung und Kennwerte

• Faser-Rückgewinnung: Anteil der im Pulper freisetzbaren Fasern; beeinflusst durch Schichttyp und -dicke.
• Barriere vs. Recycling: Höhere Sperrwirkung geht oft mit komplexeren Polymerkombinationen einher; eine abgestimmte Balance ist zielführend.
• Lebensmittelkontakt: Für sekundären Kontakt gelten erhöhte Anforderungen an Unbedenklichkeit und Migrationsgrenzen; Systemauswahl entsprechend prüfen.
• CO2- und Ressourcenbilanz: Betrachtung des gesamten Systems inklusive Energieeinsatz, Ausschuss und Wiederverwertungsoptionen.

Zusätzliche technische Kennwerte und Prüfmethoden

Für die Auslegung kunststoffummantelter Wellpapp-Systeme sind messbare Kenngrößen relevant. Typische Prüfwerte sind unter anderem:

• Cobb-Wert (Cobb60) zur Beurteilung der Wasseraufnahme der Oberfläche.
• Wasserdampfdurchlässigkeit (WVTR) und ggf. Fett-/Ölbeständigkeit für Barriereeinschätzungen.
• Gleitreibungskoeffizient (COF) für Fördertechnik und Stapelstabilität.
• ECT/BCT zur Beurteilung der Stapel- und Kantenstauchfestigkeit des Gesamtsystems.
• Siegelfestigkeit und Siegelfenster bei wärmeverschließbaren Schichten.
• OTR (Sauerstoffdurchlässigkeit) bei Anwendungen, in denen Sauerstoffbarrieren relevant sind.
• Abrieb- und Scheuerbeständigkeit (z. B. Taber) für robuste Logistikumgebungen.
• Kontaktwinkel/Oberflächenenergie als Indikator für Benetzbarkeit und Druck-/Klebeeignung.

Die Kombination dieser Werte erlaubt eine aufgabenbezogene Auswahl von Beschichtungsart, Schichtdicke und Substratqualität. Ergänzende Klimawechsel- und Alterungstests (Temperatur-/Feuchtezyklen) bilden reale Belastungen ab und erhöhen die Planungssicherheit.

Häufige Fehlerbilder und Prävention

Typische Abweichungen sind Delaminationen, Blasenbildung, Orangenhaut-Effekte, ungleichmäßige Glanzgrade, Curling/Planlagenfehler und unerwartete Reibwertänderungen. Ursachen liegen oft in unpassenden Rezepturen, unzureichender Vorbehandlung, falschen Trocknungsprofilen oder zu hoher Liniengeschwindigkeit. Eine abgestimmte Prozessführung und Vorversuche mit praxisnahen Klimabedingungen beugen diesen Effekten vor.

Lagerung, Handling und Weiterverarbeitungspraxis

Beschichtete und kaschierte Wellpapp-Zuschnitte sollten klimatisiert gelagert und vor der Verarbeitung akklimatisiert werden, um Spannungen und Planlagefehler zu vermeiden. Empfohlen werden klar definierte Stapelhöhen, Schutz vor direkter Sonneneinstrahlung sowie regelmäßige COF-Kontrollen für automatisierte Linien. In Klebeprozessen sind Vorversuche mit produktspezifischen Klebstoffen sinnvoll, um Haftung und Aushärtung an die jeweilige Schicht abzugleichen.

Zusammenfassung:

• Die Kunststoffummantelung ist ein Verfahren, bei dem ein Produkt, wie zum Beispiel eine Verpackung aus Wellpappe, mit einer dünnen Schicht aus Kunststoff überzogen wird, um zusätzlichen Schutz zu bieten.
• Durch das Aufbringen der Kunststoffschicht können die Verpackungen besser vor äußeren Einflüssen wie Feuchtigkeit, Staub und Beschädigungen geschützt werden, was ihre Haltbarkeit und Qualität erhöht.
• Bei der Auswahl der Kunststoffummantelung für die Wellpappe spielt das Produkt, das verpackt werden soll, eine entscheidende Rolle, da der Kunststoff sowohl die mechanischen als auch die ästhetischen Eigenschaften der Verpackung verbessern kann.
• Die Wahl des Verfahrens (Beschichten, Kaschieren, Extrusionsbeschichten) beeinflusst Barrierewirkung, Oberflächenqualität, Weiterverarbeitung und Recyclingfähigkeit.
• Nachhaltigkeitsaspekte umfassen materialeffiziente Schichtsysteme, recyclingfreundliche Monomaterialien und eine Auslegung, die Faser-Rückgewinnung und Wiederverwertung erleichtert.
• Prozesssicherheit, Qualitätssicherung und normgerechte Prüfungen sind Schlüssel für reproduzierbare Eigenschaften und stabile Leistung in der Anwendung.
• Eine sorgfältige Abwägung zwischen Funktionsgewinn, Kosten, Verarbeitbarkeit und Umwelteigenschaften führt zu ausgewogenen, praxistauglichen Wellpapp-Lösungen mit Kunststoffveredelung.