Materialprüfung

Die richtige Verpackung ist das A und O, wenn es um den Schutz von Waren geht. Eine zentrale Rolle dabei spielt die Gestaltung und Qualität der Wellpappe. Über ihre Beschaffenheit und Beständigkeit gibt die Materialprüfung Aufschluss. Sie ermittelt reproduzierbare Kennwerte, die eine objektive Bewertung der Leistungsfähigkeit ermöglichen, und schafft damit die Grundlage für sichere Transportprozesse, planbare Lagerung und belastbare Produktspezifikationen. Im praktischen Verpackungsalltag betrifft dies Stapel- und Kantenbelastungen, Schwingungen auf dem Transportweg, Feuchte- und Temperaturwechsel sowie die Interaktion mit Packgut und Palettierung. Durch systematische Prüfungen werden Risiken frühzeitig erkannt, Ausfälle reduziert und technische Spezifikationen belastbar definiert.

Definition: Was versteht man unter Materialprüfung?

Unter einer Materialprüfung versteht man die methodische Untersuchung von Stoffen. Dank diverser Prüfverfahren werden verschiedene Eigenschaften des Materials ermittelt. So kann die Qualität der Wellpappe exakt bestimmt werden. Die Materialprüfung umfasst sowohl zerstörende als auch nicht zerstörende Methoden, standardisierte Laborprüfungen, Inprozess-Tests an der Wellpappenanlage sowie stichprobenbasierte Abnahmen nach festgelegten Plänen (z. B. AQL). Ziel ist es, reproduzierbare, rückführbare Messwerte zu generieren, die Entscheidungen über Eignung, Auslegung und kontinuierliche Verbesserung unterstützen.

Die Materialprüfung umfasst zerstörende und nicht zerstörende Prüfungen, Labor- und Inprozess-Tests sowie Stichprobenprüfungen nach festgelegten Plänen. Voraussetzung sind eine normgerechte Probenahme, die Konditionierung der Proben (typisch 23 °C/50 % r. F.) und kalibrierte Messmittel, um Vergleichbarkeit, Wiederholbarkeit und Rückverfolgbarkeit sicherzustellen. Ergänzend erhöhen Messsystemanalysen (z. B. Wiederhol- und Vergleichbarkeitsstudien), klar definierte Prüfabläufe, dokumentierte Unsicherheiten und regelmäßige Kalibrierintervalle die Aussagekraft. Prozessfähigkeitskennzahlen (z. B. Cm/Cmk) und Trendanalysen unterstützen die Stabilisierung der Verpackungsqualität über Zeit.

• Zielsetzung: Eignungsnachweise, Wareneingangskontrolle, Prozessüberwachung und Freigabe von Serienproduktionen. Dazu zählen die Absicherung von Lastenheften, die Qualifizierung neuer Rohpapiere, der Nachweis normativer Anforderungen sowie die auditfeste Dokumentation für interne und externe Stakeholder.
• Messrichtungen: Längs- (MD) und Quer- (CD) Richtung werden getrennt betrachtet, da Wellpappe anisotrop ist. Die Orientierung der Welle und die Faserausrichtung beeinflussen ECT, Biegesteifigkeit und Rissausbreitung deutlich; deshalb sind Kennwerte stets richtungsbezogen zu interpretieren.
• Einflussgrößen: Klima, Wellenart (B, C, E, Doppel- oder Triplexwelle), Papierqualitäten, Klebung und Feuchtegehalt. Auch Bedruckung, Beschichtungen, Rillgeometrie, Zuschnittqualität, Alterung, Lagerdauer und Palettierkonzept wirken auf die gemessenen Eigenschaften.

Wichtige Verfahren der Materialprüfung bei Wellpappe

Zu den wesentlichen Methoden der Materialprüfung von Wellpappe zählen unter anderem die Prüfung der Rissfestigkeit, der Berstdruck und die Ermittlung des Biegeverhaltens. Mit diesen Tests kann die Widerstandsfähigkeit der Wellpappe beurteilt werden. Ergänzend kommen kompressions- und schwingungsbezogene Simulationen zum Einsatz, um reale Beanspruchungen aus Transport, Handling und Lagerung möglichst praxisnah abzubilden. Die Auswahl der Verfahren orientiert sich am Einsatzzweck der Verpackung, an vorgegebenen Normen und an den geforderten Sicherheitsreserven.

Kantenstauchwiderstand (ECT)

Der Edge-Crush-Test ermittelt die Druckfestigkeit der Wellpappe in Stapelrichtung. Er ist ein zentraler Prädiktor für die Stapelstabilität und wird häufig als Eingangsgröße für Box-Tests herangezogen. Typischerweise werden nach ISO 3037 konditionierte Proben (z. B. 25 mm Breite) in MD und CD geprüft. Klebung, Flötengeometrie, Grammatur und Feuchtegehalt beeinflussen den ECT deutlich. In der Auslegung von Faltkartons wird ECT oft über Formeln (z. B. McKee-Ansatz) mit BCT korreliert, wobei Zuschnittdetails und Öffnungen separat berücksichtigt werden müssen.

Boxkompressionsprüfung (BCT)

Die Kompressionsprüfung kompletter Faltkartons bestimmt die maximale Drucklast bis zum Versagen. Sie bildet die reale Beanspruchung in Lagerung und Transport ab und ergänzt ECT-Ergebnisse um den Einfluss von Zuschnitten, Faltungen und Öffnungen. Prüfparameter wie Plattengeschwindigkeit, Kantenführung, Kartonausrichtung (MD/CD), Klimatisierung und Stützflächen wirken signifikant auf die Ergebnisse. Neben der Maximaltraglast sind Setzverhalten unter Dauerlast und Sicherheitsbeiwerte für Palettenstapel relevant.

Berstprüfung (Mullen)

Die Berstdruckprüfung misst den Widerstand gegen punktuelle Durchstoßbelastungen und ist relevant, wenn lokale Spitzenkräfte auftreten, etwa bei Stößen. Sie wird nach ISO 2759 durchgeführt und liefert eine Ergänzung zu linearen Stauchkennwerten, insbesondere bei Anwendungen mit höherer Schlag- und Stoßbeanspruchung.

Biege- und Steifigkeitsprüfung

Die Bestimmung der Biegesteifigkeit charakterisiert das Verformungsverhalten bei Durchbiegung. Sie ist relevant für Kantenfestigkeit, Maschinenlauf und bedruckte Oberflächen. Je nach Verfahren (z. B. ISO 5628/ISO 8226 oder Taber-Steifigkeit) ergeben sich unterschiedliche Kennwerte, die jeweils richtungsabhängig zu dokumentieren sind. Eine ausreichende Steifigkeit trägt zur Maßhaltigkeit, Falzbarkeit und Bedruckbarkeit der Verpackung bei.

Durchstoßarbeit und Rissausbreitung

Diese Prüfungen bewerten, wie viel Energie erforderlich ist, um das Material zu perforieren oder einen Riss fortzupflanzen. Sie geben Hinweise auf die Widerstandsfähigkeit gegen scharfkantige Belastungen. Typische Normen sind etwa ISO 3036 (Puncture) und ISO 1974 (Elmendorf), die die Eignung für kritische Einsätze mit erhöhter Stoßgefahr stützen.

Pin-Adhäsion (Leimhaftung)

Die Haftfestigkeit zwischen Decken- und Wellenpapier wird über Pin-Adhäsionstests überprüft. Unzureichende Klebung reduziert ECT und kann zu Delamination führen. Parameter wie Leimrezeptur, Auftragsmenge, Temperaturprofil und Eindringtiefe bestimmen die Verbundqualität; eine stabile Klebung ist für die Dauerfestigkeit in feuchten Umgebungen besonders wichtig.

Feuchte-, Klima- und Alterungsprüfungen

Feuchteaufnahme (z. B. Cobb-Test), Konditionierungs- und Klimacycling-Tests zeigen, wie sich Eigenschaften bei wechselnden Umgebungsbedingungen verändern. Gerade bei hoher Luftfeuchte sinkt die Druckfestigkeit deutlich. Klimakammerprüfungen mit wechselnden Feuchte- und Temperaturprofilen erlauben die Bewertung des Kriech- und Setzverhaltens über die Zeit und bilden saisonale bzw. logistische Belastungen ab.

Grundlegende Papierprüfungen

• Flächengewicht (Grammatur): Masse je Fläche des Papiers. Eine höhere Grammatur steigert in der Regel Festigkeit und Steifigkeit, beeinflusst jedoch auch Gewicht, Handling und Kosten der Verpackung.
• Dicke (Kaliper): Materialdicke als Einflussgröße für Steifigkeit und Dichte. In Kombination mit Grammatur lassen sich Rückschlüsse auf Verdichtung, Porosität und das Faltverhalten ziehen.
• Feuchtegehalt: beeinflusst maßgeblich Festigkeit und Klebung. Eine kontrollierte Feuchte ist Voraussetzung für reproduzierbare Prüf- und Produktionsergebnisse; Über- oder Unterfeuchte führt zu Schwankungen in ECT, BCT und Biegesteifigkeit.

Flachstauchwiderstand (FCT)

Der Flachstauchwiderstand bewertet die Stabilität der Wellenstruktur gegen lokale Druckbelastungen quer zur Wellenrichtung. Ein ausreichender FCT verhindert das frühzeitige Einknicken der Flöte und stabilisiert ECT und BCT in der Anwendung.

Ring Crush Test (RCT) und Short-Span Compression (SCT)

RCT und SCT charakterisieren die Druckfestigkeit der Ausgangspapiere. Diese papierbezogenen Kennwerte korrelieren mit der späteren Wellpappenleistung und werden zur Rohstoffqualifizierung und Prozesslenkung herangezogen.

Concora Medium Test (CMT)

Der CMT beurteilt die Fähigkeit des Wellenpapiers, nach Profilierung ausreichende Druckfestigkeit zu entwickeln. Er ist besonders relevant, wenn unterschiedliche Mediumqualitäten oder Leimeinstellungen verglichen werden.

Transport- und Schwingprüfungen

Vibrations- und Schockprüfungen simulieren Transportbeanspruchungen auf Straße, Schiene, Luft oder See. In Kombination mit Kompressions- und Klimaeinflüssen lassen sich robuste Verpackungskonzepte entwickeln, die das Packgut zuverlässig schützen.

Kennzahlen und Standards in der Materialprüfung

Durch die genaue Beurteilung in der Materialprüfung werden bestimmte Werte ermittelt. Dies sind beispielsweise der Flächengewichtsfaktor, das Flächengewicht oder die Steifigkeit der Wellpappe. Diese Kennzahlen sind in Standards wie der DIN EN ISO 3037 festgelegt. Zusätzlich kommen branchenübliche Richtlinien (z. B. FEFCO, DIN 55468, TAPPI) zur Anwendung, um Prüfaufbauten, Klimabedingungen und Auswertelogiken zu harmonisieren.

Weitere häufig verwendete Normen und Kenngrößen sind unter anderem: Grammatur (ISO 536), Dicke (ISO 534), Feuchte (ISO 287), Berstdruck (ISO 2759), Cobb-Aufnahme (ISO 535), Biegesteifigkeit (ISO 5628) sowie Prüfklimavorgaben (z. B. ISO 187). Die Auswahl der Normen richtet sich nach Anforderung, Wellenart und beabsichtigter Nutzung. Messunsicherheiten, Toleranzbänder und Stichprobenumfang sollten in Spezifikationen eindeutig definiert sein, um eine konsistente Beurteilung über Chargen und Standorte hinweg zu gewährleisten.

• ECT (kN/m): Maß für Kantenstauchwiderstand, korreliert mit Stapelfestigkeit. Aussagefähig nur bei eindeutiger Angabe von Richtung, Klima und Probengeometrie.
• BCT (N bzw. kN): Tragfähigkeit kompletter Kartons, abhängig von Zuschnitt, Faltung und Perforation. Ergänzend sind Dauerlast- und Setzverhalten für reale Lagerzeiten zu berücksichtigen.
• Biegesteifigkeit (mN·m): Widerstand gegen Durchbiegung, richtungsabhängig (MD/CD). Wichtig für Maschinenlauf, Kantenhalt und Maßhaltigkeit im Verpackungsprozess.
• Berstwert (kPa): Widerstand gegen punktuelle Belastungen und Durchstoß. Besonders relevant bei Stoß- und Kantenanprallereignissen.
• Cobb (g/m²): Wasseraufnahme über eine definierte Zeit, relevant für Feuchteresistenz. Niedrige Cobb-Werte verbessern die Dimensionsstabilität bei klimatischen Schwankungen.
• Leimhaftung (N/m): Adhäsion zwischen Lagen, essenziell für Verbundfestigkeit. Kritisch für ECT-Erhalt unter variierenden Klimabedingungen.

Neben den Kennwerten beeinflussen Zuschnittdetails, Stanzungen, Rillungen und Öffnungen das reale Trag- und Verformungsverhalten. Ebenso sind exakte Abmessungen und klar definierte Messmethoden im Verpackungsumfeld wichtig, um Prüfergebnisse korrekt auf Anwendungsfälle zu übertragen und Toleranzen sachgerecht zu definieren. Eine konsistente Benennung von Prüfparametern und die eindeutige Angabe der Prüfbedingungen sind hierfür unverzichtbar.

Vor- und Nachteile der Materialprüfung

Die Materialprüfung bietet mehrere Vorteile: Sie stellt sicher, dass die Wellpappe stabil genug ist, um Waren sicher zu transportieren. Darüber hinaus ermöglicht sie eine gleichbleibend hohe Qualität der Wellpappe. Trotzdem gibt es auch Nachteile, wie den zeitlichen Aufwand und die Kosten, die für die Prüfverfahren anfallen. Die richtige Balance zwischen Stichprobentiefe, Prüfintervallen und Automatisierungsgrad ist entscheidend, um Wirtschaftlichkeit und Aussagekraft zu vereinen.

• Vorteile: Objektive Vergleichbarkeit, Nachweis der Eignung, Reduktion von Transportrisiken, Einhaltung rechtlicher und kundenspezifischer Anforderungen, kontinuierliche Prozessverbesserung. Zusätzlich fördern standardisierte Prüfpläne die Reproduzierbarkeit, erleichtern Reklamationsanalysen und beschleunigen die Freigabe neuer Verpackungslösungen.
• Nachteile: Zerstörende Methoden verursachen Materialverbrauch, Prüfaufwand bindet Ressourcen, Ergebnisse sind klima- und probenabhängig, Schulungs- und Kalibrierbedarf. Bei unzureichender Probenahme oder fehlender Klimakontrolle drohen Fehlinterpretationen und inkonsistente Ergebnisse.

Eine sinnvolle Prüfstrategie kombiniert stichprobenbasierte Wareneingangsprüfungen, prozessnahe Inprozess-Messungen und periodische Laborprüfungen. So werden Aufwand, Kosten und Aussagekraft ausbalanciert. Ergänzend erhöhen digitale Datenerfassung, klare Eskalationspfade und präventive Wartung der Prüfmittel die Effizienz.

Weitere Aspekte der Materialprüfung

Wellpappe wird nicht nur auf ihre Stabilität und Festigkeit getestet, sondern auch auf ihre Feuchtigkeitsresistenz und Beständigkeit gegenüber Temperaturschwankungen. Diese zusätzlichen Tests gewährleisten, dass die Wellpappe auch unter extremen Bedingungen eine hervorragende Leistung erbringt. Auch die Wechselwirkungen zwischen Packgut, Innenpolstern und Außenverpackung fließen in die Bewertung ein.

Ergänzend sind Langzeit- und Relaxationsphänomene (Kriechen unter Last), Alterung, Einfluss von Recyclingfaseranteilen sowie Oberflächenmerkmale (Bedruckung, Beschichtungen) zu berücksichtigen. Zuschnittqualität, Rillgeometrie und Stanzkonturen beeinflussen lokal die Lastpfade, was sich in der Praxis insbesondere bei Palettierung, Kantenbelastung und Querkräften zeigt. Eine verlässliche Dokumentation mit Chargenrückverfolgbarkeit und eindeutigem Probenlayout erleichtert zudem Ursachenanalysen.

• Konditionierung: Standardklima vor der Prüfung verhindert streuende Ergebnisse. Klare Vorgaben zu Dauer, Klimawechseln und Ruhezeiten sind festzuhalten.
• Probenahme: Repräsentative Entnahme in MD/CD, Ausschluss beschädigter Zonen, Dokumentation der Charge. Eine systematische Positionierung auf dem Zuschnitt reduziert Streuung.
• Messunsicherheit: Regelmäßige Kalibrierung, Wiederhol- und Vergleichsmessungen erhöhen die Aussagekraft. Prüfmittelüberwachung und Referenzproben helfen bei der Trendverfolgung.

Dokumentation und Rückverfolgbarkeit

Für belastbare Ergebnisse sind Prüfberichte mit eindeutiger Kennzeichnung von Probe, Klima, Prüfverfahren, Gerätenummer, Kalibrierstatus und Auswertekriterien erforderlich. Digitale Systeme unterstützen die Auswertung (z. B. Regelkarten), erleichtern Audits und schaffen Transparenz entlang der Lieferkette.

Häufige Fehlerquellen und Best Practices

Typische Fehler sind unzureichende Konditionierung, falsch ausgerichtete Proben, beschädigte Kanten, abweichende Prüfgeschwindigkeiten oder undefinierte Auflagebedingungen. Abhilfe schaffen klare Arbeitsanweisungen, regelmäßige Schulungen, Prüfmittelwartung und interne Vergleichsmessungen.

Die Bedeutung der Materialprüfung für die Wellstar-Packaging GmbH

Die Materialprüfungen bei der Wellstar-Packaging GmbH überzeugen durch umfangreiche und akkurate Testverfahren. Sie tragen dazu bei, die hohen Qualitätsanforderungen an Wellpappe sicherzustellen und somit die Zufriedenheit der Kunden zu gewährleisten. Prüfpläne bilden dabei die Basis, um Rohmaterialien, Prozesse und Endprodukte systematisch zu bewerten und Abweichungen frühzeitig zu erkennen.

Dazu gehören strukturierte Prüfpläne für Wareneingang, Prozessüberwachung und Endprüfung, die Nutzung anerkannter Normen sowie eine nachvollziehbare Dokumentation der Ergebnisse. Die erhobenen Kennwerte unterstützen Spezifikationen, technische Freigaben und kontinuierliche Verbesserungen entlang der gesamten Lieferkette. Durch die Kombination aus Laborprüfungen, Inprozesskontrollen und Datentrendanalyse wird die Stabilität der Verpackungsqualität dauerhaft abgesichert.

Zusammenfassung:

• Unter der Materialprüfung versteht man Prozesse, die dazu dienen, die Eigenschaften und Leistungsfähigkeit von Materialien zu überprüfen, um die Qualität und Langlebigkeit von Produkten, in diesem Fall von Wellpappe-Verpackungen, sicherzustellen. Dazu gehören normgerechte Probenahme, Klimatisierung und kalibrierte Messmittel.
• Diese Prüfungen gewährleisten, dass die Wellpappe-Verpackungen den spezifischen Anforderungen entsprechen, beispielsweise in Bezug auf die Belastbarkeit, Stabilität und Haltbarkeit, was für Unternehmen, die diese Art von Verpackungsmaterial suchen, von entscheidender Bedeutung ist. Relevante Praxisaspekte sind Stapelstabilität, Stoßfestigkeit und Klimaeinflüsse.
• Die Materialprüfung umfasst auch die Beurteilung von Faktoren wie der Resistenz gegen Feuchtigkeit und anderen Umwelteinflüssen, was speziell bei Verpackungen bedeutsam ist, da diese oft unter unterschiedlichen Bedingungen gelagert und transportiert werden. Klimacycling- und Langzeitprüfungen liefern hierfür zusätzliche Erkenntnisse.
• Wesentliche Kennzahlen sind unter anderem ECT, BCT, Biegesteifigkeit, Berstdruck, Cobb-Wert, Grammatur, Dicke, Feuchtegehalt und Leimhaftung; ihre Ermittlung erfolgt normbasiert und klimakonditioniert. Die eindeutige Dokumentation der Prüfbedingungen ist für Vergleichbarkeit wesentlich.
• Eine ausgewogene Prüfstrategie kombiniert Labor- und Inprozessprüfungen, um Aufwand, Kosten und Aussagekraft angemessen zu balancieren und verlässliche Aussagen für Praxis und Planung zu erhalten. Ergänzt durch Messsystemanalysen und Trendüberwachung entsteht ein robustes Qualitätsmanagement für Wellpappe.