Mono-Material-Verpackung

Wellpappe-Verpackungen haben in den letzten Jahrzehnten eine bemerkenswerte Entwicklung erlebt. Mono-Material-Verpackungen stellen dabei eine Neuheit dar, die in der Branche aufsteigt. Innovative und umweltfreundliche Lösungen sind die Motivation dieser Entwicklung, eine, von der Wellstar-Packaging GmbH unterstützt wird. Mit dem Fokus auf sortenreine Stoffkreisläufe rückt das Konzept „Design for Recycling“ in den Mittelpunkt: Konstruktion, Materialauswahl und Verarbeitungsprozesse werden so abgestimmt, dass Entsorgung, Wiederaufbereitung und erneute Nutzung der Fasern effizient möglich sind. Gleichzeitig wirken regulatorische Anforderungen, Ressourceneffizienz und Klimaziele als Treiber: Verpackungen sollen Material sparen, in etablierten Altpapierströmen gut erfassbar sein und eine hohe Faserqualität über mehrere Umläufe bewahren. Dadurch gewinnen klar definierte Materialsysteme, reduzierte Komplexität in der Verarbeitung und einheitliche Recyclingpfade an Bedeutung.

Definition: Was versteht man unter einer Mono-Material-Verpackung?

Eine Mono-Material-Verpackung ist eine Art von Verpackung, die vollständig aus einem Materialtyp besteht. Hauptsächlich geht es dabei um recycelbare und nachhaltige Verpackungslösungen. Bei der Konzeption liegt der Fokus auf Einfachheit und umweltfreundlicheren Optionen. Papierbasierte Verpackungen, insbesondere solche aus Wellpappe, sind ein häufiges Anwendungsgebiet für das Mono-Material-Design.

Im engeren Sinne bedeutet Mono-Material: alle Hauptkomponenten – Trägermaterial, Decklagen, Einlagen und funktionale Elemente – gehören derselben Materialfamilie an und lassen sich gemeinsam im gleichen Recyclingstrom aufbereiten. Bei faserbasierten Lösungen zählen dazu Wellpappe, Vollpappe und Papier. Funktionshilfsstoffe wie Stärkeklebstoffe, wasserbasierte Haftmittel oder Druckfarben werden in der Praxis so gewählt, dass sie das Recycling nicht beeinträchtigen. Dadurch entsteht ein sortenreiner Materialverbund, der die Trennung vereinfacht und die Faserqualität im Kreislauf erhält.

In der Praxis umfasst der Begriff auch ergänzende, papierbasierte Komponenten wie Etiketten, Aufreißfäden aus Papier, Steck- und Faltverschlüsse sowie Trays, sofern sie im gleichen Stoffstrom recycelt werden können. Kritisch sind nicht ablösbare Fremdmaterialien oder Verbunde, die den Deinking- oder Aufschlussprozess stören. Ziel ist ein stimmiges System, das vom Wareneingang über die Konfektionierung bis zur Entsorgung konsistent bleibt.

Abgrenzung zu Mehrstoff- und Verbundlösungen

Im Unterschied zu Mehrschicht- oder Verbundlösungen mit unterschiedlichen Materialarten (z. B. Papier-Kunststoff-Verbindungen) vermeidet eine Mono-Material-Verpackung heterogene Schichten, Beschichtungen oder nicht trennbare Laminierungen. Das minimiert Aufbereitungsaufwand, Störstoffe im Papierrecycling und den Bedarf an separater Sortierung.

Während Verbundstrukturen oft spezifische Barrieren oder sehr hohe mechanische Kennwerte adressieren, priorisiert das Mono-Design die Recyclingfähigkeit, die Reduktion von Materialmix und eine klare Deklaration. Technische Funktionen werden bevorzugt durch Geometrie (z. B. Faltstrukturen), Wellenprofile, Grammaturabstimmung oder papierbasierte Funktionspapiere erreicht, nicht durch kunststoffhaltige Beschichtungen.

Anwendungsbereiche von Verpackungen aus einem Material

Mono-Material-Verpackungen bieten eine breite Palette an Anwendungsmöglichkeiten, die von der Lebensmittelindustrie über den Bereich für Konsumgüter bis hin zur Elektronikbranche reichen. Sie sind Wegbereiter für nachhaltige Verpackungslösungen, die nicht nur effizient in der Handhabung sind, sondern auch weniger Auswirkungen auf die Umwelt haben. Die Vielfalt der Anwendungsbereiche ist ein großes Plus der Mono-Material-Verpackungen.

• Lebensmittel (insbesondere trockene oder fettarme Produkte) als Sekundär- oder Transportverpackung mit geeigneten, papierbasierten Barrieren.
• Konsumgüter und E-Commerce: Versandkartons, Einlagen, Falthilfen und papierbasierte Polsterelemente zur Transportsicherung.
• Elektronik und empfindliche Güter: konstruktive Einlagen, die Produktlagen fixieren und Stoßenergie über Faltstrukturen ableiten.
• Pharma- und Healthcare-Sekundärverpackungen mit klarer Trennung zur Primärverpackung.
• Ersatzteile, Werkzeuge und Komponenten: modulare Inlays, die Variantenvielfalt mit wenigen Zuschnitten abdecken.
• Regalverpackungen (Shelf-Ready Packaging) für den Handel mit integrierten Öffnungshilfen aus Papier.
• Automotive- und Maschinenbaukomponenten: lösungsorientierte Zuschnitte und Gefache zur Bauteiltrennung ohne Fremdmaterialien.
• Retouren- und Mehrwegprozesse, bei denen robuste Wellpappekonstruktionen mit papierbasierten Verschlüssen das Handling vereinfachen.

Praktische Ausstattungen wie Perforation, Aufreißfäden aus Papier, Steck- oder Faltverschlüsse und integrierte Trays ermöglichen eine rein papierbasierte Handhabung ohne zusätzliche Fremdmaterialien. Ergänzend können papierbasierte Kennzeichnungen, Etiketten und Hinweise zur Entsorgung die Benutzerführung verbessern und Fehlwürfe in der Sortierung reduzieren.

Konstruktive Prinzipien und Maße

Mono-Material-Design folgt wenigen Grundsätzen: möglichst sortenreine Materialien, reduzierter Klebemittel- und Beschichtungseinsatz, einfache Öffnungs- und Verschlussmechanismen sowie eine auf das Packgut abgestimmte Geometrie. Passgenaue Zuschnitte, definierte Spielräume und ein stabiler Zuschnittverlauf sind entscheidend, um Transportbelastungen sicher aufzunehmen und Material zu sparen. Für die Planung von Kantenlängen, Innen- und Außenmaßen sowie Toleranzen bieten weiterführende Hinweise zu Abmessungen und maßgerechter Auslegung einen hilfreichen Rahmen.

Zusätzlich gilt: Konstruktionen sollten auf effiziente Herstellung (Rill-, Schlitz-, Stanzbild), stabile Klebelaschen und reproduzierbare Faltfolgen ausgelegt sein. Wo immer möglich, ersetzen formschlüssige Verriegelungen vollflächige Verklebungen. So lassen sich Materialien einsparen, Montagezeiten verkürzen und Recyclingpfade vereinfachen.

Terminologie der Maße: Innen-, Außen- und Nutzmaß

Innenmaß (i. d. R. L × B × H) beschreibt den verfügbaren Raum für das Packgut, Außenmaß die platzrelevante Größe für Palettenplanung und Transport; das Nutzmaß berücksichtigt funktionale Luft- und Toleranzzonen. Toleranzen resultieren aus Wellenprofil, Feuchtegehalt und Rillgeometrie. Eine konsistente Maßkette zwischen Produkt, Inlay und Umkarton minimiert Reib- und Stauchbelastungen.

FEFCO-Codes und Konstruktionsbeispiele

Gebräuchliche Bauarten wie FEFCO 0201 (Stülpfaltschachtel), 0427 (Faltkonstruktion mit Steckverschlüssen) oder 0713 (Automatikboden) lassen sich sortenrein auslegen. Durch die Auswahl geeigneter Wellen (E, B, C, BC) und Papierqualitäten werden Leistungsklassen fein justiert, ohne heterogene Verbunde einzuführen.

Barrierepapier und funktionale Schichten

Papierbasierte Barrieren auf Wasser- oder Dispersionstechnologie können Fett- und Feuchteschutz verbessern. Ihr Einsatz sollte so gewählt werden, dass sie im Papierrecycling unkritisch sind. Flächige, nicht ablösbare Kunststoffschichten sind zu vermeiden; punktuelle Funktionszonen sind bevorzugt, sofern die Gesamtverpackung sortenrein bleibt.

Die Rolle des Recyclings bei der Verpackung aus einem Material

Der Hauptvorteil von Mono-Material-Verpackungen liegt im Recycling. Da sie aus nur einer Materialart bestehen, ist der Recyclingprozess wesentlich einfacher und effizienter als bei Verpackungen aus mehreren Materialtypen. Zudem ist die Wiederverwertung durch ihren geringen Materialmix erleichtert, sodass sie eine nachhaltige Wahl für Hersteller und Verbraucher sind.

In faserbasierten Systemen gelangen die verwendeten Papiere und Kartonqualitäten nach Gebrauch in etablierte Altpapierströme. Die sortenreine Auslegung verringert Störstoffe, verkürzt Prozessschritte (z. B. Trennung von Fremdmaterialien) und unterstützt eine hohe Faserausbeute. Gleichzeitig erleichtert die klare Materialdeklaration die korrekte Entsorgung für Endnutzer. Das Resultat sind stabile Kreisläufe, in denen Fasern mehrfach nutzbar bleiben.

Wesentliche Design-for-Recycling-Aspekte sind: Verzicht auf nicht ablösbare Laminierungen, minimierte flächige Beschichtungen, reduzierte metallisierte Elemente, guter Trocknungs- und Deinking-Verlauf bei Bedruckung sowie die Vermeidung lose beiliegender Kunststoffteile.

Hinzu kommen prozessuale Faktoren wie saubere Fasertrennung, geringe Leim- und Klebstoffeinträge, geeignete Farbsysteme und eine eindeutige Kennzeichnung. Diese unterstützen Altpapierqualität, Sortiergenauigkeit und konstante Stoffströme über verschiedene Sammelsysteme hinweg.

Vor- und Nachteile der Verwendung von Mono-Material-Verpackungen

Jede Verpackungslösung hat ihre Vor- und Nachteile, und Mono-Material-Verpackungen sind keine Ausnahme. Die wichtigste Stärke der Mono-Material-Verpackungen liegt in ihrer Umweltfreundlichkeit – die Vereinfachung des Recyclingprozesses und die Reduzierung des Materialverbrauchs sind dabei ein großer Pluspunkt. Jedoch könnten sie in bestimmten Anwendungen bezüglich Stabilität und Belastbarkeit Nachteile aufweisen. Es ist daher von entscheidender Bedeutung, die Vor- und Nachteile gründlich abzuwägen, bevor man sich für eine Mono-Material-Verpackung entscheidet.

• Vorteile: sortenreine Kreislaufführung, einfache Entsorgung, geringe Trennaufwände, gute Skalierbarkeit in der Produktion, potenziell geringere Komplexität im Materialeinkauf.
• Grenzen: Barriereeigenschaften (z. B. gegen Fett, Feuchte, Sauerstoff) sind im Vergleich zu Verbundmaterialien begrenzt; Feuchteempfindlichkeit kann die Druck- und Stapelfestigkeit beeinflussen; bei sehr hohen Schutzanforderungen sind zusätzliche papierbasierte Funktionsschichten sorgfältig auszulegen.
• Abwägung: Produktschutz, Transportweg, klimatische Bedingungen und logistische Prozesse bestimmen, ob eine rein papierbasierte Konstruktion genügt oder ob alternative Lösungen erforderlich sind.
• Kosten- und Prozesssicht: Reduktion von Materialvielfalt kann Beschaffung und Verarbeitung vereinfachen, zugleich erfordert die Erreichung spezifischer Leistungswerte eine präzise Auslegung von Welle, Grammatur und Geometrie.
• Druck- und Optikfragen: Recyclingfreundliche Farbsysteme und reduzierte Flächendeckungen unterstützen die Wiederaufbereitung, verlangen jedoch eine abgestimmte Gestaltung.

Praxis: Qualitätskriterien und Prüfgrößen

Für die Auslegung mono-materialer Wellpappkonstruktionen haben sich mechanische und materialbezogene Kennwerte etabliert. Dazu zählen u. a. Kantenstauchwiderstand (ECT) und Kistenstauchwiderstand (BCT) für die Stapelfestigkeit, Durchstoßarbeit zur Bewertung punktueller Belastungen sowie der Cobb-Wert als Maß für die Wasseraufnahme. Diese Größen unterstützen die Dimensionierung von Wellenart, Papiergrammaturen und Aufbauten.

Ergänzend sind relevante Prüfungen: Ring Crush Test (RCT) oder Short Span Compression Test (SCT) zur Beurteilung der Papierfestigkeit, Concora Medium Test (CMT) für Wellenpapiere, Reiß- und Biegekennwerte für Handhabungsbelastungen sowie Feuchtegehalt und klimatische Konditionierung. Für die Systembewertung helfen normierte Stapel- und Fallprüfungen sowie Prozesskontrollen entlang der gesamten Lieferkette.

• Dimensionierung über Ziel-ECT/BCT in Abhängigkeit von Palettenlayout, Stapeldauer und Klimaprofil.
• Durchstoß- und Kantenfestigkeit in Bezug auf kritische Lastfälle (Hub, Handling, Kommissionierung).
• Feuchte-Management über geeignete Papiere, Barriereoptionen und Lagerbedingungen.

Checkliste für das Design

• Sortenreinheit konsequent sicherstellen (Materialfamilie beachten).
• Beschichtungen und Laminierungen nur einsetzen, wenn sie im gleichen Stoffstrom verarbeitet werden können.
• Konstruktion auf einfache Öffnung, Entnahme und Trennung auslegen; Perforationen gezielt platzieren.
• Bedruckung recyclingfreundlich gestalten (Pigment- und Flächenanteile berücksichtigen).
• Maßhaltigkeit und Stabilität über geeignete Wellenprofile und Papierqualitäten auslegen.
• Transport- und Klimabedingungen (Feuchte, Temperatur) bei der Auslegung berücksichtigen.
• Klebebänder, Umreifung und Etikettierung papierbasiert wählen; lose Fremdmaterialien vermeiden.
• Kennzeichnung zur korrekten Entsorgung vorsehen, um Fehlwürfe im Stoffstrom zu reduzieren.

Zusammenfassung:

• Eine Mono-Material-Verpackung besteht ausschließlich aus einem einzigen Material, was die Trennung und das Recycling deutlich vereinfacht.
• Insbesondere Verpackungen aus Wellpappe sind hier hervorzuheben, sie sind nicht nur mono-material, sondern auch sehr robust und bieten einen hohen Schutz des Produkts.
• Durch die Verwendung von Mono-Material-Verpackungen können Unternehmen ihre Nachhaltigkeitsziele erreichen und einen wertvollen Beitrag zur Reduzierung von Verpackungsmüll und zur Schonung der Ressourcen leisten.
• Die Anwendungsfelder reichen von E-Commerce über Konsumgüter bis zu Elektronik; konstruktive Elemente bleiben papierbasiert und sortenrein.
• Recyclingfreundliches Design reduziert Störstoffe, erhält die Faserqualität im Kreislauf und vereinfacht die Entsorgung.
• Technische Grenzen bestehen vor allem bei Barriereanforderungen und Feuchtebelastungen; sie sollten konstruktiv und materialseitig adressiert werden.
• Planungssicherheit entsteht durch konsistente Maßketten (Innen-, Außen-, Nutzmaß), klar definierte Toleranzen und abgestimmte Prüfgrößen.
• Ein systemischer Ansatz von der Konstruktion über die Bedruckung bis zur Kennzeichnung stärkt die Kreislauffähigkeit und die Leistungsfähigkeit im Einsatz.