Tauchbeschichtung

Diejenigen, die im Bereich der Verpackungsindustrie tätig sind, haben sicherlich den Begriff der Tauchbeschichtung bzw. das Verfahren der Tauchbeschichtung bei Wellpappenverpackungen gehört oder angewendet. Diese Methode wird von vielen Unternehmen angewendet, da sie dazu beiträgt, die Qualität und Langlebigkeit ihrer Produkte zu erhöhen. Darüber hinaus schützt sie die Produkte vor verschiedenen Umwelteinflüssen. Ergänzend ermöglicht sie eine reproduzierbare Oberflächenfunktionalisierung, die sowohl Schutz- als auch Gestaltungseigenschaften adressiert und sich in bestehende Prozessketten der Wellpappenverarbeitung integrieren lässt.

Im Kontext von Wellpappkonstruktionen wird die Tauchbeschichtung als gezielte Maßnahme verstanden, um Barriereeigenschaften (z. B. gegen Feuchtigkeit und Fette) sowie Abrieb- und Kratzbeständigkeit zu verbessern. Gleichzeitig kann die Oberfläche spezieller gestaltet werden, etwa mit matten oder glänzenden Effekten, ohne den Grundaufbau der Faserstruktur zu verändern. Zudem erlaubt das Verfahren, definierte Reibwerte, verbesserte Schmutzabweisung oder eine temporäre Feuchtebeständigkeit zu erzielen, ohne die Druckveredelung oder die Weiterverarbeitung grundsätzlich zu behindern.

Definition: Was versteht man unter Tauchbeschichtung?

Tauchbeschichtung, auch als Eintauchlackierung bekannt, ist ein Beschichtungsverfahren, bei dem das Produkt, in diesem Fall die Wellpappe, vollständig oder teilweise in ein Beschichtungsmedium getaucht wird. Die Wellpappe wird in die Beschichtung getaucht und nach einer bestimmten Zeit herausgezogen. Dabei reichert sich die Beschichtung auf der Oberfläche des Verpackungsmaterials an, wodurch eine schützende und dekorative Schicht entsteht. Die Schichtbildung beruht auf Wechselwirkungen aus Viskosität, Oberflächenspannung, Benetzungsverhalten und der Abzugs- bzw. Abtropfdynamik, wodurch sich eine definierte, gleichmäßige Filmdicke ausbildet.

In der Praxis kommen unterschiedliche Beschichtungsmedien zum Einsatz: wasserbasierte Dispersionen, Polymer- und Harzsysteme, wachs- oder ölmodifizierte Emulsionen sowie gegebenenfalls UV-härtende Systeme. Unterschieden wird zwischen Voll- und Teilbeschichtung (z. B. nur Kanten, definierte Zonen). Die resultierende Schichtdicke hängt von Viskosität, Temperatur, Tauchdauer, Abzugsgeschwindigkeit und Geometrie der Wellpappe ab. Kapillareffekte führen zu verstärkter Aufnahme an Kanten und in Poren, was bei der Prozessauslegung berücksichtigt werden muss. Zusätzlich beeinflussen Vorbehandlungen (z. B. Entstaubung, Korona/Plasma bei geeigneten Substraten) die Haftung und die Homogenität des Films.

Neben der schützenden Funktion kann die Tauchbeschichtung auch eine optische Aufwertung bewirken. Für Anwendungen mit möglichem Lebensmittelkontakt sind geeignete, konforme Systeme erforderlich; relevante Prüfungen zur Migration und Sensorik sind üblich, um die Eignung zu verifizieren. Je nach Anwendung werden geruchs- und geschmacksneutrale Rezepturen bevorzugt, die mit Anforderungen aus Regelwerken in Einklang stehen und gleichzeitig die Weiterverarbeitbarkeit (Rillen, Stanzen, Kleben) sichern.

Anwendungsbereiche der Tauchbeschichtung

Die Anwendungsbereiche der Tauchbeschichtung sind vielfältig. Primär wird sie jedoch in der Verpackungsindustrie eingesetzt, um Produkte widerstandsfähiger gegen Umwelteinflüsse zu machen. Sowohl für Lebensmittelverpackungen als auch für elektronische Geräte und sogar Möbel wird dieses Verfahren genutzt. Vor allem bei der Produktion von Wellpappverpackungen ist die Tauchbeschichtung ein wichtiger Schritt, um die Lebensdauer der Verpackung zu verlängern und ihre Stabilität zu erhöhen. Sie findet außerdem Anwendung bei Display- und Präsentationsverpackungen, bei Sekundärverpackungen für Pharmazeutika und Kosmetika sowie bei Versandlösungen mit erhöhtem Handlingaufwand.

Typische Einsatzfelder sind Transport- und Versandlösungen, die wechselnden Klimabedingungen ausgesetzt sind (z. B. Kühlkette, hohe Luftfeuchte), sowie Umhüllungen mit Bedarf an Fett- oder Schmutzabweisung. Auch produktspezifische Anwendungen – etwa empfindliche Bauteile, Ersatzteile oder Möbelkanten, die zusätzlichen Oberflächenschutz benötigen – profitieren von der gleichmäßigen Benetzung komplexer Geometrien. Für bedruckte Oberflächen kann eine transparente Schutzschicht die Abriebfestigkeit von Druckbildern erhöhen. Darüber hinaus lassen sich definierte Gleitreibwerte einstellen, die das automatisierte Handling und die Stapelstabilität unterstützen.

• Lebensmittelnah: Schalen, Einleger oder Umverpackungen mit erhöhter Feuchte- bzw. Fettbarriere.
• Technische Güter: Schutz vor Abrieb, Staub und kurzfristiger Chemikalienexposition im innerbetrieblichen Transport.
• E-Commerce: Oberflächenschutz gegen Kratzer und Scheuern während Pick-, Pack- und Versandprozessen.
• Langzeitlagerung: Stabilisierung gegen klimabedingte Einflüsse und Verformung durch temporären Feuchteeintrag.
• Point-of-Sale: Präsentations- und Displayverpackungen mit robuster Oberfläche für mehrfache Bestückung.
• Empfindliche Oberflächen: Verpackungslösungen für lackierte, polierte oder beschichtete Produkte mit Anspruch an Kratzschutz.

Die Prozessschritte der Tauchbeschichtung

Zunächst erfolgt die Vorbehandlung der Wellpappe. Diese beinhaltet in der Regel das Reinigen der Oberfläche von Schmutz und Fetten. Danach wird die Wellpappe in die Beschichtungslösung getaucht. Dabei ist die Zeit des Eintauchens von entscheidender Bedeutung für das Verfahren. Nach dem Austauchen erfolgt das Abtropfenlassen und Föhnen bzw. Trocknen. Zum Abschluss wird die Beschichtung ausgehärtet und gegebenenfalls nachbearbeitet. Wichtig sind konsistente Prozessfenster, um Verzug, Wellenwurf oder ungleichmäßige Schichtdicken zu vermeiden und eine hohe Reproduzierbarkeit zu gewährleisten.

Vorbereitung und Badführung

Vor dem Eintauchen werden Staub, loses Fasermaterial und Prozessrückstände entfernt. Das Beschichtungsbad wird hinsichtlich Viskosität, pH-Wert und Temperatur geführt; diese Parameter bestimmen Fließ- und Benetzungseigenschaften. Rühren, Filtration und regelmäßige Analytik sichern eine konstante Qualität. Maskierungen oder Abdeckungen erlauben selektive Teilbeschichtungen. Ergänzend unterstützen Entschäumer, definierte Austauschintervalle des Bades sowie Temperatur- und Leitfähigkeitskontrollen die Stabilität und reduzieren Ausschuss.

Auftrag, Abzug und Entwässerung

Das Eintauchen erfolgt mit definierter Geschwindigkeit; die Verweilzeit im Bad steuert Eindringtiefe und Schichtaufbau. Beim Abziehen vom Bad regulieren Abzugsgeschwindigkeit und Abtropfzeit die spätere Schichtdicke. Überschüsse können durch Abstreifen oder Abblasen minimiert werden, um Kantenaufbau und Nasenbildung zu reduzieren. Die Orientierung der Zuschnitte (vertikal/horizontal), der Einsatz von Abstreifkanten und die kontrollierte Drainage beeinflussen die Gleichmäßigkeit des Films maßgeblich.

Trocknung und Aushärtung

Die Trocknung erfolgt konvektiv (Warmluft), mittels IR-Unterstützung oder, bei UV-Systemen, durch photochemische Härtung. Eine abgestimmte Trocknungskurve verhindert Verzug, Wellenwurf und Delamination. Im Anschluss sind typischerweise Weiterverarbeitungen wie Stanzen, Rillen oder Bedrucken möglich; deren Reihenfolge ist abhängig von Material, Reynolds-Zahl des Mediums und mechanischer Belastbarkeit der Schicht. Eine homogene Temperaturführung und definierte Luftwechselraten sorgen für konstante Ergebnisse und kurze Taktzeiten.

Prozessparameter und Einflussgrößen

• Materialkennwerte: Flächengewicht, Porosität, Saugverhalten, Oberflächenenergie der Wellpappe.
• Medieneigenschaften: Viskosität, Festkörpergehalt, Temperatur, Stabilität (Sedimentation, Schaumbildung).
• Kinematik: Tauch- und Abzugsgeschwindigkeit, Tauchdauer, Abtropfzeit, Orientierung der Zuschnitte.
• Trocknung: Luftgeschwindigkeit, Temperaturprofile, Verweilzeiten, optional IR-/UV-Unterstützung.
• Qualitätssicherung: Schichtdickenmessung, Cobb-Test (Wasseraufnahme), Öl-/Fettbarriere (z. B. KIT-Test), Haftung, Abrieb.
• Umgebung: Raumklima (Temperatur, relative Feuchte), Luftreinheit, Luftführung und Staubmanagement.
• Weiterverarbeitung: Kompatibilität mit Falzen, Kleben, Bedrucken und automatisiertem Handling.

Für die Auslegung von Zuschnitt, Rillung und Passmaßen sind Praxisleitfaden zu relevanten Abmessungen und Toleranzen hilfreich, da sie die Prozessstabilität in der Weiterverarbeitung positiv beeinflussen. Maßliche Konstanz reduziert Beschichtungsfehler an Kanten, verbessert die Passgenauigkeit und verringert Nacharbeit in nachfolgenden Prozessschritten.

Vor- und Nachteile von Tauchbeschichtungen

Zu den Vorteilen der Tauchbeschichtungen auf Wellpappe gehört die verbesserte Oberflächenqualität der Verpackung. Sie wird widerstandsfähiger gegen äußere Einflüsse wie Feuchtigkeit und Temperaturschwankungen. Außerdem kann das Aussehen des Produktes durch verschiedene Farben und Oberflächenstrukturen verbessert werden. Ein entscheidender Nachteil ist jedoch, dass das Verfahren zeitaufwendig und daher auch kostenintensiver sein kann als andere Verfahren. Es erfordert zudem einen höheren technischen Aufwand und Fachwissen, da das Verfahren entsprechend gesteuert und überwacht werden muss. Zusätzlich sind Investitionen in Badpflege, Trocknung und Abwasserbehandlung zu berücksichtigen, die je nach Rezeptur variieren.

• Vorteile: gleichmäßige Beschichtung auch an Kanten und in Vertiefungen; gute Skalierbarkeit; kombinierbar mit transparenten oder pigmentierten Systemen; potenziell verbessertes Gleit- und Abriebverhalten; definierbare Barrierewirkung; robuste Prozessführung bei wechselnden Geometrien.
• Grenzen/Nachteile: Badpflege und -überwachung notwendig; möglicher Materialverzug bei ungeeigneter Trocknung; Kantenaufbau/Nasenbildung bei kritischen Parametern; zusätzlicher Energiebedarf; Einfluss auf Recycling- und Repulping-Eigenschaften abhängig vom System; Anforderungen an Emissions- und Abwasserbehandlung; potenziell längere Taktzeiten.
• Risikominderung: abgestimmte Prozessfenster, regelmäßige Qualitätsprüfungen, geeignete Maskierung, Wahl kompatibler Beschichtungsmedien, Validierung für lebensmittelnahen Einsatz; strukturierte Versuchspläne (DoE) zur Parametrierung; vorbeugende Wartung.

Weitere Hinweise: Alternativen und Abgrenzung

Im Vergleich zur Spritz- oder Walzenbeschichtung erreicht die Tauchmethode häufig eine homogenere Benetzung an Kanten und innenliegenden Geometrien. Kaschieren oder Extrusionsbeschichtung erzielen ebenfalls Barrieren, setzen jedoch andere Anlagen und Substrate voraus. Die Auswahl des Verfahrens richtet sich nach Zielparametern wie Barrieregrad, Oberflächenbild, Taktzeit, Anlagenverfügbarkeit und Weiterverarbeitungsanforderungen. Für Anwendungen mit hohen Barriereanforderungen kann eine Kombination aus Tauchbeschichtung und zusätzlicher Veredelung sinnvoll sein, sofern die Prozesskompatibilität gegeben ist.

Qualitätssicherung und Prüfverfahren

Typische Prüfungen umfassen Wasseraufnahme (Cobb), Fett-/Ölbeständigkeit, Haftung (z. B. Gitterschnitt), Abriebfestigkeit, Falzbarkeit/Rillbarkeit sowie klimatische Wechselbelastungen. Ergänzend werden Schichtdickenprofile und Oberflächenrauheit ermittelt. Für Anwendungen mit Lebensmittelkontakt sind sensorische Prüfungen und migrationsbezogene Tests relevant. Dokumentierte Prozesskontrollen und Stichprobenprüfungen sichern eine reproduzierbare Qualität. Inline-Messungen, statistische Prozesskontrolle und definierte Freigabekriterien unterstützen konsistente Ergebnisse über verschiedene Chargen hinweg.

Nachhaltigkeit und Recyclingfähigkeit

Die Auswirkungen der Tauchbeschichtung auf Recycling und Repulping hängen stark von der Formulierung ab. Wasserbasierte Systeme sind in der Regel vorteilhaft, wenn sie sich beim Pulpen ausreichend ablösen oder dispergieren lassen. Wachse, Öle oder polymerreiche Systeme können die Faserfreisetzung erschweren und erfordern gegebenenfalls angepasste Aufbereitungsbedingungen. Eine frühzeitige Bewertung der De-Inking- und Dispergierbarkeit, der Schmutzpartikelbildung (Stickies) sowie der Sortierfähigkeit unterstützt die Kreislauffähigkeit von Wellpappenverpackungen.

Arbeitsschutz, Umwelt und Rechtliches

Bei der Tauchbeschichtung sind Arbeitsschutzmaßnahmen (Lüftung, Haut- und Augenschutz, Umgang mit Chemikalien) zu beachten. Je nach Medium sind Grenzwerte für Emissionen und Lösemittel einzuhalten. Abwässer aus der Badpflege sind kontrolliert zu behandeln, Filtrationsrückstände sachgerecht zu entsorgen. Für lebensmittelnahen Einsatz sind Konformitätsnachweise und gegebenenfalls Migrationsprüfungen zu dokumentieren, um eine rechtssichere Anwendung in der Verpackungsproduktion zu gewährleisten.

Prozessintegration und Wirtschaftlichkeit

Die Integration des Eintauchverfahrens in bestehende Wellpapp-Prozesse erfolgt häufig als eigenständige Linie vor oder nach dem Druck bzw. der Kaschierung. Taktzeiten, Stapelwechsel, Pufferstrecken und Trocknungszonen sind aufeinander abzustimmen. Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen berücksichtigen Materialeinsatz, Energiebedarf, Wartung sowie Ausschussquoten. Standardisierte Formate und stabile Zuschnittabmessungen erleichtern Rüstprozesse und reduzieren Stillstandzeiten.

Typische Fehlerbilder und Abhilfe

Zu den häufigsten Fehlerbildern zählen Nasenbildung an Kanten, Tränen oder Krater in der Schicht, ungleichmäßige Filmdicken, Delamination sowie optische Inhomogenitäten (Streifen, Wolken). Abhilfe schaffen angepasste Viskosität und Temperatur des Bades, optimierte Abzugs- und Abtropfparameter, verbesserte Entstaubung, geeignete Düsen/Ablenker zur Drainage sowie eine fein justierte Trocknung. Regelmäßige Badanalysen und Filterwechsel minimieren Partikeldefekte.

Zusammenfassung:

• Die Tauchbeschichtung ist ein Verfahren, bei dem Produkte in eine Beschichtungslösung getaucht werden, um sie mit einer gleichmäßigen Schicht zu überziehen. Diese Methode ist besonders gut geeignet für die Bearbeitung von Verpackungen aus Wellpappe, um ihre Schutzfunktion zu verbessern.
• Bei dieser Methode wird die Beschichtung direkt an das Produkt angepasst, das führt zu einem besseren Schutz gegen Feuchtigkeit und Korrosion. Dies erhöht die Langlebigkeit von Wellpappenverpackungen und macht sie zu einer kosteneffizienten Wahl für Unternehmen.
• Schließlich sorgt die Tauchbeschichtung für eine verbesserte ästhetische Qualität der Produkte. Durch eine breite Palette an verfügbaren Beschichtungen können individuelle Designs und Oberflächen geschaffen werden, die sowohl die Produktpräsentation als auch die Markenidentität verbessern.
• Die Prozessqualität wird durch kontrollierte Badführung, definierte Tauchparameter und abgestimmte Trocknung bestimmt; regelmäßige Prüfungen (z. B. Cobb, Haftung, Abrieb) sind empfehlenswert.
• Die Wahl des Beschichtungsmediums richtet sich nach Zielbarriere (Feuchte, Fett, Abrieb), Weiterverarbeitung und möglichem Lebensmittelkontakt; Alternativen sind je nach Anforderung zu prüfen.
• Für eine hohe Reproduzierbarkeit sind stabile Umgebungsbedingungen, eine geeignete Entstaubung sowie konsistente Zuschnittabmessungen vorteilhaft.
• Nachhaltigkeitsaspekte, Abwasserbehandlung und Recyclingfähigkeit sollten bereits in der Verfahrensauslegung berücksichtigt werden.