Stapelsicherheit

In der Verpackungsindustrie spielt die Stapelsicherheit eine zentrale Rolle, insbesondere im Bereich der Wellpappe. Die korrekte Anwendung und der gezielte Einsatz von Stapeltechniken gewährleisten die Integrität von Verpackungen während Lagerung und Transport. Im Fokus stehen eine hohe Stabilität unter Druck, das sichere Lastabtragen über mehrere Lagen sowie die Reduzierung von Produktschäden durch kontrollierte Lastverteilung, geeignete Palettierungsmuster und klimatisch geeignete Rahmenbedingungen. Ziel ist eine verlässliche Stabilität und Sicherheit bei gleichzeitiger Minimierung von Beschädigungen und Umsturzrisiken.

Darüber hinaus beeinflusst die Stapelsicherheit die gesamte Supply-Chain-Leistung: Von der Kommissionierung über den innerbetrieblichen Transport bis zur Auslieferung müssen Lagerstapel, Transportstapel und komplette Ladeeinheiten (Palettenverbunde) form- und kraftschlüssig wirken. Eine durchdachte Kombination aus Materialwahl, Konstruktion, Palettierung und Ladungssicherung steigert die Stapelstabilität, reduziert Reklamationen und unterstützt reproduzierbare Prozesse in unterschiedlich klimatisierten Umgebungen.

Definition: Was versteht man unter Stapelsicherheit?

Unter Stapelsicherheit wird das Konzept verstanden, das sich mit dem stabilen und sicheren Stapeln von Verpackungen befasst. Dazu gehören Strategien und Praktiken, die zur Minimierung von Beschädigungen und zur Maximierung der Stabilität während der Lagerung und des Transports angewandt werden. Es ist ein entscheidender Aspekt im Verpackungsdesign, insbesondere im Hinblick auf die Qualität und Leistung der Wellpappe.

Im engeren Sinne umfasst Stapelsicherheit:

• die Widerstandsfähigkeit der einzelnen Einheit (z. B. Karton) gegen vertikale Druckbelastungen,
• die Stabilität des gesamten Stapels unter statischen und dynamischen Einwirkungen (z. B. Bremsen, Beschleunigen, Schwingungen),
• die Dauerstandfestigkeit über die geplante Lagerzeit (Kriechen unter Last),
• die Kompatibilität von Abmessungen, Palettenraster und Auflageflächen, um Kantenlasten und Überhänge zu vermeiden.

Ergänzend zählen Kippstabilität, Reibschluss zwischen den Lagen, der Erhalt der Kantenlastpfade und das Verhalten unter Querbeschleunigungen (z. B. beim Rangieren) zu den Kernaspekten. Stapelsicherheit ist somit eine Systemeigenschaft aus Verpackung, Inhalt, Palettierung und Ladungssicherung.

Wie sich schadenssichere Stapelungen durchführen lassen

Um eine sichere Stapelung zu gewährleisten, ist es unerlässlich, die richtige Stapeltechnik zu verwenden. Eine gebräuchliche Methode ist die sogenannte Blockstapelung, bei der die Verpackungen in einem einfachen, gleichmäßigen und quaderförmigen Stapel arrangiert werden. Darüber hinaus sollte man die Stapelhöhe immer auf ein sicheres Maß begrenzen, um das Risiko eines Umsturzes zu verringern. Die Qualität der Wellpappe ist ebenfalls von entscheidender Bedeutung, da sie die Tragfähigkeit und Stabilität des gesamten Stapels beeinflusst.

Bewährte Praxisempfehlungen für die Palettierung:

• Stapelraster: Wahl zwischen Säulenstapel (höhere BCT-Ausnutzung, geringere Querstabilität) und Verbund-/Kreuzstapel (geringere BCT-Ausnutzung, höhere Querstabilität), abhängig von Fahrdynamik, Fördertechnik und Lagerdauer.
• Keine Überhänge: Kartons dürfen die Palettenkontur nicht überschreiten, da überstehende Kanten die Kantenstauchfestigkeit stark reduzieren.
• Schichtaufbau: Schwerere Gebinde nach unten, gleichmäßige Lastverteilung, flächige Auflage, Zwischenlagen bei empfindlichen Produkten.
• Formschlüssigkeit: Lücken vermeiden; Zwischenlagen, Deckblätter und Kantenschutzelemente erhöhen die Gesamtstabilität.
• Transportsicherung: Ausreichende Umreifung und Stretch-/Haftfolie mit definiertem Vorspann; dabei Verformungen des Inhalts begrenzen.
• Palettenqualität: Intakte Deckbretter, keine Nägel/Späne im Auflagebereich, trockene und ebene Auflageflächen, geeignete Reibwerte.
• Klimatische Bedingungen: Kartons konditionieren (z. B. 23 °C/50 % r. F.), Feuchtequellen meiden; nassfeste Qualitäten bei erhöhter Luftfeuchte erwägen.
• Maßhaltigkeit: Passgenaue Außen- und Innenmaße, um Druckzonen richtig zu führen und Hohlräume zu vermeiden (siehe korrekte Abmessungen und tolerierte Maßbereiche).

Zusätzlich gilt: Verschlüsse (Klebebänder, Heftklammern) müssen ausreichend dimensioniert sein; Öffnungen oder Perforation in Wandflächen sind statisch zu berücksichtigen, da sie die Druckfestigkeit mindern.

In der Praxis werden Ladeeinheiten häufig mit rutschhemmenden Zwischenlagen, Kantenschutzprofilen sowie Deckblättern ergänzt, um den Reibschluss zu erhöhen und Kantenlasten sauber einzuleiten. Der Wickelparameter (Vorspannung, Überdeckung, Lagenzahl) von Stretch- oder Haftfolien ist zu dokumentieren, damit das Wickelbild reproduzierbar ist. Verpackungskonstruktionen nach FEFCO-Katalog lassen sich gezielt auf Stapeltragfähigkeit optimieren, beispielsweise durch verstärkte Kanten, größere Klappenüberdeckungen oder zusätzliche Innenstützen.

Beispielhafte Palettierungsmuster

Beim Säulenstapel werden die Kartons lagenrein übereinander positioniert, um die Kantenlastpfade maximal zu nutzen. Der Kreuz- bzw. Verbundstapel erzeugt höhere Querverbände und reduziert Lücken, was die Kippstabilität verbessert. Mischpaletten mit unterschiedlichen Formaten erfordern meist zusätzliche Zwischenlagen; hier sind definierte Raster und eine systematische Lastverteilung essenziell.

Anwendungsbeispiele

In der Lebensmittel- und Getränkeindustrie werden häufig feuchte- und kältebeständige Qualitäten eingesetzt, da Kondensation die BCT-Werte reduzieren kann. Im E-Commerce sind robuste, passgenaue Zuschnitte wichtig, um Hohlräume und daraus resultierende Punktlasten zu vermeiden. Temperaturgeführte Logistik sowie lange Lagerzeiten erfordern erhöhte Sicherheitsfaktoren und gegebenenfalls nassfeste Materialien.

Einflussfaktoren auf die Stapelsicherheit

Die stapelrelevante Leistungsfähigkeit von Kartonagen wird durch mehrere Parameter bestimmt:

• Materialqualität: Wellenart (E/B/C/BC/EB), Flächengewichte, Liner- und Wellenpapiere, Verleimung und Papierfeuchte.
• Konstruktion: Faltart, Klappenüberdeckung, Zuschnittgeometrie, Lastpfade über Kanten und Flächen, Deckel-/Bodenverstärkung.
• Verpackungsinhalt: Punktlasten, Hohlräume, empfindliche Güter; Einsatz von Polstern und Formeinlagen zur Lastverteilung.
• Belastungsdauer: Kurzzeitige versus Langzeitlagerung; Kriechverhalten reduziert die tragbare Last über die Zeit.
• Klimatische Einflüsse: Temperatur und relative Luftfeuchte; höhere Feuchte verringert ECT/BCT teils deutlich.
• Handhabung: Stöße, Absetzen, Gabelstaplerverkehr; dynamische Lasten erhöhen den erforderlichen Sicherheitsfaktor.

Die genannten Faktoren wirken zusammen: Schon kleine Abweichungen in der Maßhaltigkeit oder bei der Feuchte können die effektive Stapeltragfähigkeit spürbar senken. Ebenso beeinflussen Lagerstrategie (z. B. FIFO), Palettentyp (Euro-, Industrie- oder Halbpalette) und Fördertechnik (Rollenbahn, Kettenförderer) die Anforderungen an die Stapelstabilität.

Die Prüfung von Stapelsicherheit bei Wellpappe

Die Prüfung der Stapelsicherheit ist ein wichtiger Schritt beim Design und der Herstellung von Wellpappe. Es gibt verschiedene Testmethoden, um die Stapelfähigkeit zu bewerten, darunter die ECT (Edge Crush Test) und die BCT (Box Compression Test). Diese Tests messen die Druckfestigkeit der Wellpappe und geben damit einen Hinweis auf ihre Stabilität beim Stapeln.

Gängige Verfahren und Hinweise:

• ECT (z. B. nach ISO 3037): Ermittelt den Kantenstauchwiderstand der Wellpappe als Basiskennwert für das Lastabtragen über die Kanten.
• BCT (z. B. nach ISO 12048 oder ASTM D642): Misst die maximale Drucklast, die ein fertig aufgerichteter Karton aushält.
• Klimakonditionierung (z. B. ISO 2233): Prüfmuster vorab in definiertem Klima konditionieren, um realitätsnahe Ergebnisse zu erhalten.
• Langzeitstapeltests: Dauerbelastung unter praxisnahen Bedingungen zur Bewertung des Kriechverhaltens (Reduktion der BCT über die Zeit).
• Interpretation: Prüfwerte stets im Kontext von Toleranzen, Fertigungsschwankungen und Sicherheitsspannen bewerten.

Für belastbare Ergebnisse ist auf definierte Probenvorbereitung, Plattengeschwindigkeit, Planparallelität der Druckplatten und ausreichende Stichprobenumfänge zu achten. Konstruktive Besonderheiten wie Ausschnitte, Grifföffnungen oder Perforationen sollten durch zusätzliche Tests abgebildet werden, da sie die Versagensmodi (z. B. Knicken, Beulen, Kantenversagen) verändern.

Dimensionierung und Sicherheitsfaktoren

Für die Auslegung der maximalen Stapelhöhe ist es hilfreich, den Zusammenhang zwischen Karton-BCT, tatsächlicher Last pro Ebene und gefordertem Sicherheitsfaktor zu betrachten.

• Last pro Karton: Summe aus Eigengewicht der oberen Lagen, Sicherungsmaterialien und dynamischen Zuschlägen.
• Sicherheitsfaktor: Je nach Lagerdauer, Klima und Handhabung typischerweise > 1,5; bei hoher Feuchte und Langzeitlagerung entsprechend höher.
• Stapelmodus: Säulenstapel nutzt den BCT besser aus als Verbundstapel; dafür sind Querstabilität und Kippsicherheit im Verbund häufig höher.
• Geometrieeinfluss: Überhänge, Öffnungen und schwache Kanten reduzieren die effektive Tragfähigkeit signifikant.

In der Praxis wird häufig mit Näherungsbeziehungen gearbeitet (z. B. auf Basis der McKee-Gleichung), ergänzt durch Validierung mittels BCT und realen Stapelversuchen unter Einsatzbedingungen.

Praktische Näherung und Orientierungsbeispiel

Beispiel: Ein Karton mit einem geprüften BCT von 6 kN soll in Säulenstapelung gelagert werden. Unter Normklima und kurzer Lagerdauer kann mit einem Sicherheitsfaktor von 1,6 gerechnet werden. Die maximal zulässige Last pro Karton liegt dann näherungsweise bei 6.000 N / 1,6 ≈ 3.750 N. Werden höhere Luftfeuchten oder längere Lagerzeiten erwartet, ist der Sicherheitsfaktor entsprechend zu erhöhen (z. B. 2,0 oder mehr), oder die zulässige Stapelhöhe wird reduziert.

Häufige Fehlerquellen und Praxistipps

• Überstehende Kistenkanten an der Palettenkontur: stets vermeiden.
• Zu hohe Stapel ohne Berücksichtigung der Klimaeinflüsse: Lagerklima stabil halten oder Lasten reduzieren.
• Mischstapel mit unterschiedlichen Festigkeiten: nach unten die tragfähigeren Kartons, oben die empfindlicheren.
• Unzureichende Transportsicherung: Umreifung und Wickelbild dokumentieren und konsistent anwenden.
• Feuchte Holzpaletten oder Kondensat: Trockene, saubere Auflageflächen sicherstellen.
• Unpräzise Verschlüsse: Klebestreifenbreite und -qualität an Gewicht und Oberflächen anpassen; Heftklammern korrekt positionieren.

Praxis-Tipp: Eine kurze Wareneingangsprüfung der Palettenqualität, das Messen der Kartonfeuchte sowie die Kontrolle der Maßhaltigkeit vor Serienstart vermeiden typische Schwachstellen. Checklisten für Palettierungsraster, Wickelparameter und zulässige Stapelhöhen erhöhen die Prozesssicherheit.

Vor- und Nachteile der Stapelsicherheit

Die Vorteile der Stapelsicherheit sind vielfältig. Sie erhöht die Lagerungseffizienz, verbessert die Transportleistung und reduziert Beschädigungen, was wiederum zu Kosteneinsparungen führt. Allerdings gibt es auch Herausforderungen. Eine falsche Stapelung kann das Risiko von Warenbeschädigungen erhöhen und die Stapelstabilität beeinträchtigen. Zudem können hohe Stapel ein Sicherheitsrisiko darstellen. Die Beachtung der Stapelsicherheit ist daher für alle Unternehmen, die mit Wellpappe arbeiten, von größter Bedeutung.

Ergänzend ist zu beachten: Unzureichend abgesicherte Stapel können zu Verformungen (Ausbauchen), Kanteneindrücken und Produktbeeinträchtigungen führen. Durch geeignete Palettierungsmuster, Zwischenlagen, Kantenschutz und das Vermeiden von Überhängen lassen sich diese Risiken begrenzen. Die Wahl einer passenden Materialqualität und eine auf die Anwendung abgestimmte Konstruktion bilden die Grundlage für reproduzierbare Ergebnisse.

Normen, Richtlinien und bewährte Verfahren

Für die Beurteilung und Auslegung der Stapelsicherheit sind einschlägige Normen und Prüfstandards hilfreich. Dazu zählen unter anderem Vorgaben zur Klimakonditionierung, zur Prüfung der Kantenstauchfestigkeit und zur Ermittlung der Druckfestigkeit ganzer Schachteln. Ergänzend unterstützen Verpackungsrichtlinien und Handhabungsempfehlungen die sichere Palettierung und Ladungssicherung entlang der gesamten Lieferkette.

Empfehlenswert ist die Dokumentation von Prüfbedingungen, Messunsicherheiten und Sicherheitsspannen, um Vergleichbarkeit und Rückverfolgbarkeit zu gewährleisten. So lassen sich belastbare Grenzwerte für Lager- und Transportprozesse definieren.

Nachhaltigkeits- und Effizienzaspekte

Eine optimierte Stapelsicherheit ermöglicht ressourcenschonende Verpackungskonzepte: Durch lastgerechte Auslegung können Materialeinsatz und Hohlraumpolster reduziert werden, ohne die Schutzfunktion zu beeinträchtigen. Maßhaltige Konstruktionen, eine passende Wellensorte und stabile Kantenlastpfade erlauben häufig dünnere Qualitäten bei gleichbleibender Stapeltragfähigkeit. Gleichzeitig senkt eine solide Stapelstabilität Transportschäden und damit verbundene Rückläufe und Entsorgungsaufwände.

Messpraxis und Monitoring im Betrieb

Zur kontinuierlichen Absicherung der Stapelsicherheit bewähren sich Stichprobenprüfungen, Klimamonitoring in Lagerbereichen und regelmäßige Palettenaudits. Datenerfassung zu Temperatur, relativer Feuchte und Handlingereignissen unterstützt die Bewertung von Abweichungen und ermöglicht vorausschauende Anpassungen bei Stapelhöhen, Palettierungsmustern und Sicherungsparametern.

Zusammenfassung:

• Stapelsicherheit bezieht sich auf die stabile Aufbewahrung von gelagerten Gütern, um Umfallen oder Rutschen zu vermeiden, was besonders bei Verpackungen aus Wellpappe wichtig ist.
• Ein hohes Maß an Stapelsicherheit gewährleistet nicht nur die Sicherheit der Mitarbeiter, sondern es trägt auch zur Schadens- und Verlustvermeidung bei, was letztendlich zur Kosteneinsparung führt.
• Die Auswahl der richtigen Verpackung, wie z. B. die aus Wellpappe, spielt eine entscheidende Rolle bei der Gewährleistung der Stapelsicherheit, da sie angepasst werden kann, um eine stabile und robuste Lagerung zu erreichen.
• Prüfwerte wie ECT und BCT sowie klimatische Konditionierung sind zentrale Kenngrößen zur realistischen Beurteilung der Stapelfähigkeit.
• Palettierungsdetails (kein Überhang, geeignete Sicherung, lückenarme Schichten) und eine zum Einsatz passende Konstruktion erhöhen die Stabilität des Gesamtstapels.
• Für Langzeitlagerung und variable Umweltbedingungen sind angemessene Sicherheitsfaktoren einzuplanen, um Kriech- und Feuchteeinflüsse auszugleichen.

In Summe entsteht Stapelsicherheit aus dem abgestimmten Zusammenspiel von Materialqualität, Konstruktionsmerkmalen, Palettierung, Ladungssicherung und klimatischen Rahmenbedingungen. Systematische Prüfungen und belastbare Grenzwerte sichern reproduzierbare Ergebnisse über die gesamte Lieferkette hinweg.