Mehrschichtverpackungen

Mehrschichtverpackungen sind etablierte Bausteine der Verpackungsbranche und haben insbesondere im Bereich der Wellpappenverpackungen eine klare Relevanz. Durch die gezielte Kombination mehrerer Lagen entstehen Konstruktionen mit definierten Funktionen – von mechanischer Stabilität über Dämpfung bis zu optionalen Barriereeigenschaften. Dank ihrer Variabilität lassen sich unterschiedliche Güter sicher, materialeffizient und prozessorientiert transportieren und lagern. Die folgenden Abschnitte erläutern Grundlagen, Herstellung, Einsatzfelder, technische Eigenschaften sowie ökologische Aspekte dieser mehrlagigen Lösungen. Darüber hinaus werden praxisnahe Hinweise zu Maßhaltigkeit, Prüfverfahren, Logistik und Gestaltung gegeben, um Planung, Beschaffung und Qualitätssicherung verlässlich zu unterstützen.

Definition: Was versteht man unter Mehrschichtverpackungen?

Unter Mehrschichtverpackungen werden Verpackungslösungen verstanden, die aus zwei oder mehr funktionalen Lagen bestehen. Ziel ist ein ausgewogenes Profil aus Haltbarkeit, Steifigkeit, Tragfähigkeit, Dämpfung, Medienbeständigkeit und – wo erforderlich – optischen oder haptischen Anforderungen. Die Lagen können aus identischen oder unterschiedlichen Werkstoffen aufgebaut sein. In der Praxis dominieren papierbasierte Strukturen wie doppelte oder dreifache Wellpappenaufbauten, die bei Bedarf mit weiteren Deckschichten, Einlagen oder Beschichtungen kombiniert werden.

Typische Funktionsschichten sind zum Beispiel:

• Deckschichten für Bedruckbarkeit, Oberflächenschutz und Planlage.
• Wellenlagen zur Stoßdämpfung, Druckverteilung und Stabilität.
• Zwischenlagen zur Erhöhung der Durchstoßfestigkeit und zur Lastverteilung.
• Optionale Barrieren für Feuchte- oder Fettresistenz.
• Kaschier- und Laminierlagen zur funktionalen Kopplung unterschiedlicher Substrate und zur gezielten Eigenschaftssteuerung.
• Innenpolster oder Fixierelemente zur definierten Positionierung empfindlicher Güter im Packmittel.

Die Herstellung von Mehrschichtverpackungen

Die Produktion beginnt mit der Materialauswahl (z. B. Kraftliner, Testliner, Schrenz, Mikrowelle, Doppel- oder Tripelwelle). Die Lagen werden in einer Prozesskette geformt, miteinander verklebt und anschließend weiterverarbeitet. Bei Wellpappenaufbauten entsteht die charakteristische Wellenstruktur durch das Profilieren der Papierbahn, bevor diese mit Deckpapieren unter Einsatz von Stärkeleimen verbunden wird. Prozessparameter wie Feuchtegehalt, Temperaturführung, Leimauftrag und Bahnspannung sind dabei entscheidend für Planlage, Klebefestigkeit und Maßhaltigkeit. Nach dem Verkleben folgen Konvertierungsschritte wie Zuschneiden, Rillen, Stanzen, Falten und Kleben; Druck-, Kaschier- und Veredelungsprozesse können inline oder offline integriert werden.

Materialkombinationen und Aufbauten

• Doppelwelle (BC-, EB-, BA-Kombinationen): Ausgewogenes Verhältnis aus Dämpfung und Druckfestigkeit für mittlere bis hohe Lasten.
• Tripelwelle: Für sehr hohe Stapel- und Biegebelastungen, beispielsweise in der Industrie- und Exportlogistik.
• Mikrowellenlagen (E- oder F-Welle): Gute Bedruckbarkeit und höhere Planlage für kleinere Packgüter oder Umverpackungen.
• Spezielle Kombinationen (z. B. AC- oder BC+E-Kombinationen): Zielgerichtete Kopplung von Grob- und Feinstwellen zur gleichzeitigen Erfüllung von Dämpfungs-, Bedruckbarkeits- und Biegeanforderungen.

Klebstoffe und Verarbeitung

• Stärkegele als Standardklebstoffe für papierbasierte Lagen mit prozesssicherer Aushärtung.
• Konvertierung über Stanzen, Rillen, Falten und Kleben zu anwendungsbereiten Zuschnitten und Formaten.
• Qualitätssicherung mittels Inprozesskontrollen von Feuchte, Verklebefestigkeit und Planlage.
• Erweiterte Klebstoffsysteme (z. B. modifizierte Stärkeleime oder Dispersionssysteme) bei erhöhten Anforderungen an Feuchtebeständigkeit oder Kälte-/Wärmewechsel.

Konstruktive Auslegung

Die passende Auslegung berücksichtigt Produktgewicht, Schwerpunktlage, Empfindlichkeit, Transport- und Klimabelastungen sowie Lagerdauer. Maßgebend sind dabei format- und belastungsabhängige Kenngrößen. Für die dimensionierende Gestaltung spielen präzise Abmessungen für funktionale mehrlagige Verpackungskonstruktionen eine zentrale Rolle, um Materialeffizienz, Passgenauigkeit und Schutzwirkung auszubalancieren. Zusätzlich sind Sicherheitsfaktoren für BCT-Ziele, Paletten- und Lagenbilder, zulässige Durchbiegung sowie die Maschinenkompatibilität (Aufrichtung, Verschluss) zu definieren.

Toleranzen, Maße und Maßketten

Bei mehrlagigen Wellpappenaufbauten sind Innenmaß, Außenmaß und Nutzmaß klar zu unterscheiden. Rillungen, Materialrückfederung und Klebelaschen beeinflussen die Maßkette. Typische Fertigungstoleranzen ergeben sich aus Papierfeuchte, Wellengeometrie und Verarbeitungsparametern. Eine eindeutige Spezifikation von Längen-, Breiten- und Höhenmaßen, Rillabständen und Stanzkonturen stellt sicher, dass Einsatzteile, Inlays und Polster passgenau funktionieren und die Prozessfähigkeit auf Verpackungslinien gewährleistet bleibt.

Anwendungsbereiche von Mehrschichtverpackungen

Mehrschichtverpackungen sind in zahlreichen Branchen etabliert. Die Anpassbarkeit an Produktgeometrie, Empfindlichkeit und logistische Anforderungen ermöglicht bedarfsgerechte Lösungen:

• Lebensmittel und Getränke: Schutz vor mechanischer Belastung, geordnete Palettierung, optionaler Feuchteschutz.
• Pharmazeutische Güter: Stabilität, Dämpfung und saubere Innenflächen; Kennzeichnungssicherheit und manipulationssichere Verschlüsse.
• Elektronik und Präzisionsteile: Stoßabsorption und bei Bedarf antistatische Einlagen oder zusätzliche Fixierungen.
• Industrie- und Maschinenbau: Hohe Tragfähigkeit, Kantenstabilität und robustes Handling für schwere Komponenten.
• E-Commerce und Distribution: Effiziente Konstruktionsformen zur Reduktion von Füllmaterial, schnelle Konfektionierung und sicherer Rücktransport.
• Automotive und Zulieferung: Lagen- und Ladungsträgerkonzepte für sequenzierfähige, komponentenschonende Versorgung von Fertigungslinien.
• Haushaltsgeräte und Möbel: Flächiger Oberflächenschutz, Kantenschutz und Transportstabilität bei voluminösen Gütern.
• Chemische Erzeugnisse (fest): Sicherer Sekundärschutz und tragfähige Umverpackung für Gebinde mit definierter Gefahrgutkennzeichnung (ohne Primärbarriere).

Vor- und Nachteile von Mehrschichtverpackungen

Mehrschichtaufbauten bieten ein breites Eigenschaftsprofil. Gleichzeitig erfordern sie eine sorgfältige Material- und Konstruktionswahl, um ökologische und ökonomische Ziele zu unterstützen. Eine systematische Anforderungsanalyse und die Definition relevanter Prüfwerte sind zentrale Bausteine für reproduzierbare Ergebnisse.

Vorteile

• Mechanische Leistungsfähigkeit: Verbesserte Kantenstauch- und Stapeldruckfestigkeit, gute Durchstoß- und Biegewerte.
• Schutzwirkung: Stoß- und Vibrationsdämpfung durch geeignete Wellenkombinationen und Lastpfade.
• Modularität: Anpassbare Lagenfolgen, Zusätze und Einlagen für spezifische Anforderungen.
• Prozesssicherheit: Reproduzierbare Eigenschaften bei qualitätsgesicherter Fertigung.
• Gewichtseffizienz: Lastgerechte Flächengewichte und optimierte Geometrie reduzieren Materialeinsatz bei konstanter Funktion.
• Skalierbarkeit: Standardisierte Bauformen und Wellkombinationen erleichtern die Übertragbarkeit auf weitere Formate und Ladeeinheiten.

Potenzielle Nachteile

• Aufwand bei der Wiederverwertung bei materialheterogenen Verbünden oder Beschichtungen.
• Höhere Material- und Verarbeitungskosten im Vergleich zu einschichtigen Varianten, falls Überdimensionierung vorliegt.
• Komplexere Auslegung, wenn mehrere Zielgrößen (Schutz, Gewicht, Kosten, Ökobilanz) gleichzeitig zu optimieren sind.
• Feuchteempfindlichkeit papierbasierter Strukturen ohne ergänzende Barrieren in feuchten oder wechselklimatischen Umgebungen.
• Rohstoffschwankungen bei Recyclingfasern können Eigenschaftsbandbreiten vergrößern und eine engere Qualitätskontrolle erfordern.

Mehrschichtige Wellpappeverpackungen und Umweltverträglichkeit

Papierbasierte Mehrschichtaufbauten auf Wellpappenbasis gelten als ressourceneffiziente Lösung mit guter Kreislauffähigkeit. Ein hoher Anteil an Recyclingfasern, optimierte Flächengewichte und lösungsmittelfreie Leime verbessern die Umweltbilanz. Herausforderungen entstehen, wenn funktionale Schichten aus abweichenden Materialien oder schwer trennbaren Beschichtungen eingesetzt werden. Design-for-Recycling-Ansätze zielen daher auf homogene, sortierfähige Strukturen und eine Reduktion dauerhaft haftender Fremdstoffe. Zudem kann durch maßhaltige, lastgerechte Konstruktion der CO₂-Fußabdruck über geringere Materialmengen und effiziente Logistik positiv beeinflusst werden.

• Faserbasierte Kreislaufführung: Gute Erfassung und Wiederaufbereitung in etablierten Stoffströmen.
• Materialeffizienz: Lastgerechte Dimensionierung verhindert Übermaterialisierung.
• Funktion nur bei Bedarf: Zusätzliche Barrieren oder Einlagen selektiv und anforderungsgerecht einsetzen.
• Vermeidbare Verbunde: Monomaterial-Lösungen bevorzugen und lösbare Kopplungen vorsehen, wo technisch machbar.
• Transparente Spezifikationen: Eindeutige Angabe von Flächengewichten, Rezyklatanteilen und Beschichtungen unterstützt Kreislaufprozesse.

Zusätzliche technische Kennwerte und Praxisaspekte

Relevante Prüfgrößen

• ECT (Edge Crush Test) für Kantenstauchwiderstand.
• BCT (Box Compression Test) für die Stapeldruckfestigkeit des fertigen Packmittels.
• Durchstoß- und Fallprüfungen zur Bewertung der Schutzwirkung im Transport.
• Feuchte- und Klimatests zur Beurteilung der Leistungsstabilität unter wechselnden Bedingungen.
• RCT/CMT/SCT/FCT für papier- und wellenspezifische Druck- und Biegekennwerte.
• COBB und Berstdruck zur Bestimmung von Wasseraufnahme und Widerstand gegen schlagartige Belastungen.

Gestaltungsprinzipien

• Passform: Minimierte Hohlräume, angepasste Zuschnitte und definierte Rillungen.
• Lastpfade: Konstruktive Führung der Kräfte über Kanten, Stützen und Innenpolster.
• Prozesskompatibilität: Geeignet für automatisierte Aufrichtung, Befüllung und Verschließprozesse.
• Kennzeichnung: Klare Druckbilder, codierbare Flächen und eindeutige Orientierung für Handling und Rückverfolgbarkeit.
• Ergonomie und Sicherheit: Grifföffnungen, Kantenradien und Verschlussarten nutzungs- und arbeitssicher gestalten.

Logistik, Normen und Sicherheit

Für eine stabile Lieferkette sind Ladeeinheiten, Palettenraster und Lagenbilder auf die Abmessungen der Mehrschichtverpackungen abzustimmen. Prüf- und Abnahmepläne definieren Stichprobenumfänge und Grenzwerte. Bei feuchte- oder temperaturkritischer Distribution empfehlen sich klimabezogene Sicherheitsaufschläge und geeignete Außenverpackungen. Normative Bezüge (z. B. zu Abmessungen, Prüfmethoden und Kennzeichnungen) unterstützen die Vergleichbarkeit, während interne Arbeitsanweisungen die Prozessfähigkeit an Maschinenlinien sicherstellen.

Zusammenfassung:

• Mehrschichtverpackungen sind aus mehreren Lagen unterschiedlichen Materials hergestellt, was eine hohe Stabilität und Qualität gewährleistet, ideal für Wellpappenverpackungen.
• Durch ihre spezielle Beschaffenheit, bieten Mehrschichtverpackungen eine hervorragende Schutzfunktion und eignen sich daher besonders für den Transport von empfindlichen Waren, was ebenfalls ein Merkmal von Wellpappenverpackungen ist.
• Der Einsatz von Mehrschichtverpackungen kann aufgrund ihrer hohen Anpassungsfähigkeit zu effizienteren Verpackungsprozessen in Unternehmen führen, die Verpackungen aus Wellpappe nutzen.
• Die Auswahl von Lagenaufbau, Wellentyp und Flächengewichten richtet sich nach Produkt, Logistikweg und Klimabedingungen.
• Recyclingfreundliche Gestaltung bevorzugt homogene, sortierfähige Papierverbunde und reduziert schwer trennbare Beschichtungen.
• Relevante Prüfungen (ECT, BCT, Fall- und Durchstoßtests) sichern die geforderte Performance im praktischen Einsatz ab.
• Maßhaltigkeit und definierte Toleranzen sind für Passgenauigkeit, Prozessstabilität und eine materialeffiziente Auslegung entscheidend.
• Eine ganzheitliche Betrachtung von Verpackungsdesign, Logistik und Umweltzielen unterstützt robuste, ressourcenschonende Lösungen über den gesamten Lebenszyklus.