Papierqualitäten

Im Bereich der Verpackungen spielt die Papierqualität eine entscheidende Rolle. Sie beeinflusst maßgeblich die Stabilität, das Gewicht und das Aussehen der Verpackung und ist somit von zentraler Bedeutung insbesondere für Verpackungen aus Wellpappe. Darüber hinaus definiert sie die Prozesssicherheit in der Weiterverarbeitung, die Bedruckbarkeit und die Schutzwirkung im gesamten Logistikablauf – von der Kommissionierung bis zur Auslieferung.

Je nach Anforderung an Schutzfunktion, Stapelbarkeit, Druckbild oder Feuchtebeständigkeit kommen unterschiedliche Papierqualitäten zum Einsatz. Für die Leistungsfähigkeit von Wellpappaufbauten sind vor allem die Zusammensetzung der Fasern, die Grammatur, die Rohdichte und spezifische Festigkeitskennwerte der eingesetzten Papiere maßgeblich. Ebenso relevant sind Oberflächenmerkmale wie Glätte, Porosität und Wasseraufnahme, da sie sowohl die Weiterverarbeitung als auch die Druckfähigkeit beeinflussen. Ergänzend wirken Parameter wie Faserausrichtung (MD/CD), spezifisches Volumen, Steifigkeit und das Feuchteverhalten zusammen und bestimmen die Eignung für definierte Lastfälle, Transportbedingungen und Klimaszenarien.

Definition: Was versteht man unter den Qualitäten des Papiers?

Unter den Qualitäten des Papiers versteht man im Allgemeinen die Merkmale und Eigenschaften, die das Papier für bestimmte Verwendungszwecke qualifizieren. Zu den wichtigsten Papierqualitäten zählen die Papierart, die Grammatur, die Robustheit und natürlich die Farbe und Beschaffenheit der Oberfläche. Bei der Herstellung von Wellpappverpackungen sind insbesondere die Rohdichte und die Festigkeit der Papierqualitäten von Bedeutung. Hinzu kommen Kennwerte zur Biegesteifigkeit, Kantenstabilität und zur Feuchte- beziehungsweise Klimabeständigkeit, die im Einsatzfall die Schutzwirkung des Packmittels absichern.

Im technischen Sinne lassen sich Papierqualitäten über Kenngrößen beschreiben, die in genormten Prüfverfahren ermittelt werden. Dazu zählen unter anderem:

• Grammatur (g/m²) als Flächenmasse und Basis für Gewichts- sowie Stabilitätsabschätzungen.
• Dicke und daraus abgeleitet das spezifische Volumen (Bezug zwischen Dicke und Grammatur) als Indikator für Steifigkeit.
• Zug-, Reiß- und Stauchkennwerte (z. B. SCT, RCT) zur Bewertung der mechanischen Leistungsfähigkeit.
• Oberflächenmerkmale wie Glätte, Rauheit, Porosität und der Cobb-Wert zur Wasseraufnahme.
• Faserausrichtung in Maschinen- und Querrichtung (MD/CD), die das Verhalten unter Last beeinflusst.

Papierarten für den Einsatz in Wellpappe

• Kraftliner (überwiegend Frischfaser): hohe Festigkeit, gutes Feuchteverhalten, häufig als Deckpapier genutzt.
• Testliner (Recyclingfaser-basiert): ausgewogenes Verhältnis aus Stabilität und Ressourceneffizienz, gängige Außen- oder Innenlage.
• Wellenstoff/Fluting (Recycling- oder Semichemical-Fluting): maßgeblich für den Kantenstauch- und Durchstoßwiderstand der Wellpappe.

Die Auswahl und Kombination dieser Papierarten (Deck- und Wellenpapiere) bestimmen die Eigenschaften des resultierenden Wellpappverbunds und damit die Eignung für bestimmte Lastfälle oder Umgebungsbedingungen. Dabei beeinflusst die gewählte Wellengeometrie (z. B. E-, B-, C- oder BC-Welle) in Verbindung mit der Papierqualität sowohl ECT- als auch BCT-Werte sowie Dämpfungseigenschaften, Rillbarkeit und Kantenstabilität.

Papierbestandteile und deren Einfluss auf die Qualität

Die Bestandteile des Papiers haben einen großen Einfluss auf seine Qualität. Dazu gehören unter anderem der Faserstoff, das Füllmaterial, die Leimung und die Oberflächenbehandlung. Der Faserstoff ist das wichtigste Material bei der Papierherstellung. Die Fasermischung bestimmt maßgeblich die Eigenschaften des Endprodukts, beispielsweise seine Festigkeit, seine Oberflächenstruktur oder seine Farbe. Ergänzend wirken Retentionsmittel, Hilfsstoffe und Prozessparameter (z. B. Entwässerung, Trocknung) auf Porenstruktur, Bindungskräfte und Dimensionsstabilität ein.

Faserstoffe: Frischfasern (z. B. aus Zellstoff) liefern hohe Festigkeiten und günstiges Feuchteverhalten; Recyclingfasern variieren je nach Herkunft (Klassifizierung nach Altpapierqualitäten) in Reinheit, Faserlänge und Stabilität. Längere, weniger geschädigte Fasern verbessern in der Regel Zug- und Stauchwerte, während mehrfach recycelte, kürzere Fasern die Steifigkeit und Rillbarkeit beeinflussen. Eine abgestimmte Frisch-/Recyclingfasermischung ermöglicht ein zielgerichtetes Profil aus Festigkeit, Oberflächenbeschaffenheit und Ressourceneinsatz.

Füllstoffe und Pigmente: Kaolin, Calciumcarbonat und ähnliche Komponenten können Opazität und Oberfläche verbessern. Höhere Füllstoffanteile gehen jedoch oft zulasten mechanischer Festigkeiten, was bei Testlinern stärker zu berücksichtigen ist als bei Kraftlinern. Eine kontrollierte Dosierung verhindert Staubneigung, ungleichmäßige Porosität und beeinträchtigte Klebstoffaufnahme.

Leimung und Stärkeapplikation: Interne Leimung (z. B. AKD/ASA) und Oberflächenleimung mit Stärke steuern die Wasseraufnahme (Cobb), die Kantenfestigkeit und die Bedruckbarkeit. Eine angepasste Leimung verbessert das Verhalten bei Feuchte und erhöht die Faserverbundeigenschaften. Stärkeauftrag, Rezeptur und Penetrationstiefe sollten auf den Wellpappklebstoff und die gewünschte Fugenfestigkeit abgestimmt werden.

Oberflächenbehandlung: Streichungen, Pigmentierungen und Kalandrierung beeinflussen Glätte, Druckbild und Reibung. Für eine gute Weiterverarbeitung sollten Rauheit und Porosität auf die eingesetzten Druck- oder Konvertierprozesse abgestimmt sein. Zu starke Verdichtung kann Steifigkeit und Rillbarkeit beeinträchtigen, während zu offene Oberflächen die Klebstoffpenetration und das Druckbild beeinflussen.

Faserausrichtung, Rohdichte und spezifisches Volumen

Die Ausrichtung der Fasern entlang der Maschinenrichtung (MD) und quer dazu (CD) prägt das anisotrope Verhalten des Papiers. In MD sind Zug- und Reißwerte häufig höher, während Druck- und Stauchwerte in CD kritisch für den Kantenstauchwiderstand der Wellpappe sind. Eine ausgewogene Rohdichte und ein geeignetes spezifisches Volumen begünstigen Steifigkeit und Dämpfungseigenschaften. Gleichzeitig beeinflussen sie Biegesteifigkeit, Planlage und die Energieaufnahme bei Stoß- und Fallbelastungen.

Feuchtegehalt und klimatische Einflüsse

Der Feuchtegehalt beeinflusst nahezu alle Qualitätsmerkmale: Steigt die relative Luftfeuchte, nehmen Festigkeit und Steifigkeit in der Regel ab, während Verformbarkeit und Dimensionsänderungen zunehmen. Standardisierte Konditionierung (z. B. 23 °C/50 % r. F.) sorgt für vergleichbare Messergebnisse und stabile Verarbeitung. Eine geeignete Lagerung minimiert Feuchtegradienten und verhindert Planlaufstörungen. Empfohlen werden klimastabile Lagerbereiche, geschützte Palettierung, ausreichende Akklimatisierungszeiten vor der Verarbeitung sowie eine konsequente Vermeidung direkter Feuchtequellen und starker Temperaturschwankungen.

Tests und Messverfahren zur Bestimmung der Papierqualität

Mit verschiedenen Tests und Messverfahren lässt sich die Qualität eines Papiers bestimmen. Dazu zählen unter anderem die Messung der Grammatur, die Bestimmung der Steifigkeit und der Rissfestigkeit. Außerdem wird häufig die Oberflächenbeschaffenheit untersucht. Vor allem für die Herstellung von hochwertigen Wellpappverpackungen sind diese Messungen äußerst wichtig. Ergänzend werden kombinierte Prüfungen des Wellpappverbunds genutzt, um die Wirkung der Papierqualität im Endprodukt zu bewerten.

• Grammatur und Dicke: Basisgrößen zur Ableitung des spezifischen Volumens und zur Gewichtskalkulation.
• Zugfestigkeit und Reißarbeit: Beurteilung der Faserverbundqualität und der Widerstandsfähigkeit gegen Risseinleitung.
• Short-Span Compression (SCT) und Ring Crush (RCT): Kennwerte für die Druck- und Stauchfestigkeit des Papiers, relevant für den späteren Kantenstauchwiderstand (ECT) der Wellpappe.
• Steifigkeit (z. B. Taber/Bending): Maß für die Biegefestigkeit, wichtig für Planlage, Rillbarkeit und Verarbeitungsstabilität.
• Cobb-Wert (Wasseraufnahme): Indikator für Feuchteempfindlichkeit, Klebstoffpenetration und Oberflächenschutz.
• Oberflächenparameter (Glätte, Rauheit, Porosität): Einfluss auf Druckbild, Klebung und Gleitverhalten.
• Feuchtegehalt: Essenziell für reproduzierbare Messergebnisse und Prozessstabilität.

Die Kombination dieser Kennwerte ermöglicht eine belastbare Einschätzung der Eignung für Anwendungsfälle – von leichten Versandgütern bis zu transportkritischen Lasten. Ergänzend ist die Abstimmung mit Konstruktion, Rillung und Zuschnitt wichtig; hierzu bieten weiterführende Hinweise zu relevanten Abmessungen in Verpackungsprozessen einen hilfreichen Rahmen. In der Praxis sind darüber hinaus Prüfungen wie ECT (Wellpappe), BCT (Stapelpressung von Schachteln), CMT (Fluting) sowie dynamische Schlag- oder Durchstoßprüfungen aussagekräftig, um das Zusammenwirken von Papierqualität und Wellengeometrie zu bewerten.

Die Papierqualität wirkt direkt auf Wellpappenkennwerte wie den Kantenstauchwiderstand (ECT) und indirekt auf die Stapeldruckleistung von Packmitteln. Daher sollten Prüfungen stets im Kontext des geplanten Wellpappaufbaus und der Umgebungsbedingungen interpretiert werden. Ergänzend sind seriennahe Klimatests (z. B. Zyklen mit erhöhter relativer Feuchte) sinnvoll, um realistische Risiken in der Supply Chain abzubilden.

Relevante Normen und Prüfbedingungen

Für eine vergleichbare Beurteilung sind genormte Verfahren und definierte Prüfklimate maßgeblich. Gängige Normen spezifizieren beispielsweise die Bestimmung von Grammatur und Dicke, die Messung von Cobb-Werten sowie Druck-, Zug- und Biegeversuchen. Einheitliche Konditionierung vor der Prüfung und dokumentierte Messunsicherheiten sichern die Nachvollziehbarkeit der Ergebnisse. Betriebliche Spezifikationen sollten Normreferenzen, Toleranzen und Freigabekriterien benennen.

Wechselwirkung zwischen Wellpappaufbau und Papierqualität

Die Papierqualität entfaltet ihre Wirkung erst im Verbund mit der Welle: Leichtere Flutings mit hoher SCT-Leistung können in feinen Wellenprofilen (z. B. E-Welle) stabile Kantenwerte erzielen, während robuste Deckenpapiere in Kombination mit C- oder BC-Welle die BCT-Performance und die Flächenstabilität bei hohen Stapellasten unterstützen. Zuschnitt, Rillliniengeometrie und Klebefuge sind auf die Papierkennwerte abzustimmen, um Rissbildung, Perforationen und Delamination zu vermeiden.

Druck- und Weiterverarbeitungsaspekte

Für Flexo-, Digital- und andere Druckverfahren sind Glätte, Porosität, Oberflächenenergie und Farbpunkthalt entscheidend. Eine gleichmäßige Oberfläche verbessert Registerhaltigkeit, Linienzeichnung und Volltondeckung. In der Konvertierung beeinflussen Dicke und Biegesteifigkeit das Rill- und Faltverhalten, während die Oberflächenreibung die Förder- und Vereinzelungsprozesse steuert. Geeignete Papierqualitäten reduzieren Makulatur, erhöhen Prozessfenster und verbessern die Reproduzierbarkeit.

Vor- und Nachteile diverser Papierqualitäten

Die verschiedenen Qualitäten des Papiers haben sowohl Vor- als auch Nachteile. Eine hohe Papierqualität bietet in der Regel eine bessere Robustheit, eine gleichmäßigere Oberfläche und eine höhere Alterungsbeständigkeit. Sie kann jedoch auch zu einem höheren Gewicht und zu höheren Kosten bei der Produktion führen. Auf der anderen Seite kann ein Papier mit geringerer Qualität für bestimmte Anwendungen ausreichend sein und kostenintensive Ressourcen einsparen, hat aber unter Umständen eine geringere Lebensdauer und ist weniger widerstandsfähig gegen Umwelteinflüsse. Neben mechanischen Aspekten sind auch optische Eigenschaften (Farbton, Deckkraft) sowie die Konsistenz von Charge zu Charge zu berücksichtigen.

• Höhere Grammaturen und festere Faserqualitäten: Steigern Stauch- und Biegewerte, erhöhen jedoch Gewicht und Materialeinsatz.
• Recyclingfaser-basierte Papiere: Ressourcenschonend und prozesssicher in vielen Anwendungen, mit teils geringerer Feuchteperformance gegenüber Frischfaserqualitäten.
• Optimierte Oberflächen (stark geleimt/gestrichen): Bessere Druck- und Klebeeigenschaften, mit möglicher Reduktion bestimmter mechanischer Kennwerte bei zu hoher Füllstoff- oder Streichlast.
• Feuchtebeständigkeit: Verbesserte Leimung erhöht die Robustheit in wechselnden Klimata, kann aber die Rill- und Faltbarkeit beeinflussen.
• Hell/weiß vs. braun: Helle Deckenpapiere unterstützen hochwertige Druckbilder, während braune Qualitäten häufig robust und wirtschaftlich sind; die Entscheidung richtet sich nach Einsatzzweck und Markierungsanforderungen.

Praxisorientierte Auswahlkriterien

• Transport- und Lagerbedingungen: Umgebungsklima, Dauer der Belastung und Stapelhöhen erfordern geeignete Festigkeits- und Feuchtekennwerte.
• Produktanforderungen: Empfindliche Güter benötigen stabile Oberflächen und definierte Steifigkeit; robuste Waren erlauben leichtere Qualitäten.
• Weiterverarbeitung: Für Rillen, Stanzen und Drucken sind Dicke, Glätte und Faserorientierung auf Prozessparameter abzustimmen.
• Ressourceneinsatz: Materialeffizienz durch abgestimmte Grammatur und Papierart, ohne die geforderte Schutzwirkung zu unterschreiten.
• Konsistenz und Verfügbarkeit: Gleichbleibende Papierqualität reduziert Prozessschwankungen; gesicherte Lieferfähigkeit minimiert Stillstandszeiten.
• Dokumentation und Freigaben: Spezifikationen mit Grenzwerten und Prüfplänen erleichtern die Wareneingangsprüfung und die Serienfreigabe.

Typische Fehlerquellen und Qualitätssicherung

Abweichungen entstehen häufig durch unzureichende Klimatisierung, wechselnde Faserqualitäten oder nicht angepasste Leimung. Maßnahmen wie Wareneingangstests (Grammatur, Dicke, Feuchte), laufende Prozesskontrolle (Klebefuge, Planlage) und Endprüfungen (ECT/BCT unter Normklima) erhöhen die Sicherheit. Eine systematische Ursachenanalyse bei Reklamationen (Papier, Klebung, Rillung, Lagerklima) verkürzt Reaktionszeiten und stabilisiert die Serienqualität.

Zusammenfassung:

• Die Qualität des Papiers entspricht dem Bedarf von Unternehmen, die Wellpappe für Verpackungszwecke benötigen. Das Spektrum reicht hierbei von feiner, glatter Oberfläche bis hin zu stärker gekörntem Papier.
• Die Stärke der Pappe ist ein wichtiger Aspekt bei der Herstellung von widerstandsfähigen Verpackungen. Dabei kann die Grammatur des Papiers je nach Anforderung variieren und beeinflusst die Robustheit des fertigen Produkts.
• Der Fasermix, aus dem das Papier besteht, kann dazu beitragen, spezielle Eigenschaften wie Feuchtigkeitsresistenz oder Verformungsstabilität zu erzeugen. Das ist vor allem dann wichtig, wenn es um die Lagerung oder den Transport von Waren geht.
• Relevante Kennwerte wie Rohdichte, SCT/RCT, Steifigkeit und Cobb-Wert beschreiben die mechanische und klimatische Leistungsfähigkeit.
• Oberflächenmerkmale (Glätte, Porosität) bestimmen Druckbild, Klebung und Prozesssicherheit in der Weiterverarbeitung.
• Die richtige Papierauswahl entsteht aus dem Zusammenspiel von Anforderung, Umgebungsbedingungen, Konstruktion und wirtschaftlichen Zielen.
• Ergänzend sichern geeignete Prüfpläne, definierte Normklimata und konsistente Papierqualitäten die Performance von Wellpappverpackungen im gesamten Lebenszyklus.