Temperaturüberwachung

Die Überwachung der Temperatur ist ein wesentlicher Bestandteil in der Produktion von Verpackungen aus Wellpappe. Diese Prozedur gewährleistet die Qualität und Langlebigkeit der hergestellten Produkte, indem durch gezielte Steuerung und Regulierung der Hitze optimale Ergebnisse erzielt werden. Eine stabile Wärmeführung beeinflusst den Feuchtehaushalt der Papierbahnen, die Planlage, die Verklebung zwischen Welle und Deckenpapier sowie mechanische Kennwerte wie ECT (Edge Crush Test) und BCT (Box Compression Test). Sie minimiert Verzug, Delamination und Klebstofffehler und unterstützt konstante Prozessgeschwindigkeit bei reduzierten Ausschussraten. Zusätzlich erhöht eine konsistente Temperaturführung die Wiederholgenauigkeit bei Wiederholaufträgen, reduziert Rüstzeiten und erleichtert das Einhalten spezifizierter Toleranzen entlang der gesamten Wertschöpfungskette. Für weiterführende Informationen zu Pappkartons und deren Eigenschaften bietet das Lexikon zusätzliche Hintergründe.

Definition: Was versteht man unter Überwachung der Temperatur?

Bei der Thermalüberwachung, auch bekannt als Temperaturkontrolle bzw. Temperaturführung, handelt es sich um Methoden, die dafür sorgen, dass während des gesamten Produktionsprozesses der Verpackungen aus Wellpappe eine konstante und optimale Wärme beibehalten wird. Mit innovativen Techniken und spezialisierten Tools wird die Temperatur kontinuierlich aufgezeichnet, verifiziert und analysiert, um jederzeit die bestmöglichen Bedingungen sicherzustellen. Im Kern umfasst dies das Messen, Vergleichen und Nachstellen (Regelkreis) von Soll- und Istwerten an definierten Messstellen entlang der Anlage. Ergänzend werden Trenddaten dokumentiert, Grenzwerte überwacht und Alarme bei Abweichungen ausgelöst, um Eingriffe frühzeitig zu ermöglichen. Dazu gehören auch Abtastraten, Filterung von Messrauschen, Plausibilitätsprüfungen, Messunsicherheitsbetrachtungen sowie die Definition von Freigabekriterien für Start-, Stopp- und Rampenfahrten.

• Typische Messstellen: Vorwärmer und Vorheizer, Riffelwalzen, Leimküche bzw. Leimauftrag, Heißplattenfeld/Doppelband, Trocknungs- und Kühlzonen, Querschneiderbereich sowie Umgebungsluft.
• Mess- und Auswertetechnik: Thermoelemente, Widerstandsthermometer, Infrarot-Pyrometer, Wärmebildaufnahmen, Datenlogger, Prozessleitsysteme mit PID-Reglern und SPC-Auswertung.
• Prozessparameter im Zusammenhang: Temperatur, Bahngeschwindigkeit, Leimrezeptur und -viskosität, Bahnspannung, Umgebungsfeuchte und Luftführung.
• Ergänzende Messpunkte: Dampfdruck und Kondensatrückführung, Vorwärmer-Umschlingungswinkel, Rollenkerntemperatur, Leimtemperatur an der Düse sowie Abluft- und Zulufttemperatur im Trocknungsbereich.
• Datenverwaltung: Zeitstempelung, Chargen- und Auftragszuordnung, Audit-Trails, Langzeit-Archivierung und Berichte für Reklamationsmanagement.

Die Rolle der Temperatursteuerung in der Wellpappe-Produktion

Die Kontrolle der Wärmewerte hat bei der Herstellung von Wellpappverpackungen eine zentrale Bedeutung. Eine genaue Temperaturmessung gewährleistet nicht nur die Herstellung von qualitativ hochwertigen Verpackungen, sie trägt auch dazu bei, Energie effizient zu nutzen und damit Kosten zu senken. Eine reproduzierbare Temperaturführung stabilisiert die Gelierung des Stärkeleims, verbessert die Haftung an Wellen- und Deckenbahn und reduziert Spannungen in der Kartonage, was die Planlage und Weiterverarbeitbarkeit (Rillen, Stanzen, Bedrucken) begünstigt. Darüber hinaus wirkt eine abgestimmte Prozesswärme positiv auf Faserverbünde und das innere Spannungsfeld der Lagen, was die Maßhaltigkeit der Zuschnitte verbessert.

In der Praxis werden Temperaturprofile zonenweise geregelt und auf die Produktionsgeschwindigkeit, Grammaturen und Feuchte der Papierbahnen abgestimmt. Eine adaptive Steuerung verhindert Überhitzung (Einfluss auf Papierfestigkeit und Curl) ebenso wie Untertemperatur (unzureichende Verklebung, Blasenbildung). Durch kontinuierliches Monitoring lassen sich stillstandsbedingte Temperaturdrifts, saisonale Effekte (z. B. kalte Rollenkerne) und Veränderungen der Umgebungsbedingungen ausgleichen. Neben der Regelstrategie spielen Medienversorgung (Sattdampfqualität, Kondensatableitung, Heißluftführung) und die Wartung wärmeführender Komponenten eine Rolle, um stabile Wärmeübertragung und homogene Temperaturfelder über die gesamte Arbeitsbreite sicherzustellen.

• Qualitätswirkung: Konstante Verklebung, geringerer Verzug, stabile Kantenstauchwerte, saubere Rill- und Stanzkanten.
• Prozesseffizienz: Höhere Laufgeschwindigkeiten, weniger Nacharbeit, geringere Ausschussquote, planbare Stillstände.
• Energieaspekte: Bedarfsorientierte Dampf- und Heißluftführung, optimierte Kondensatableitung und verbesserter spezifischer Energieeinsatz pro Laufmeter.
• Rüst- und Wiederholgenauigkeit: Reproduzierbare Temperaturrezepte für Materialien und Formate, schnellere Stabilisierung nach Rollenwechseln.
• Nachhaltigkeit: Reduzierte Energieverluste durch Isolierung, Leckagekontrolle und optimierte Fahrpläne für Aufheizen und Abkühlen.

Anwendungsbeispiele der Temperaturkontrolle

Die Anwendung der Temperaturüberwachungstechniken ist vielseitig. Sie reicht von der Überprüfung der Trocknungstemperaturen während des Druckprozesses bis hin zur Kontrolle der Temperatur während des Klebeverfahrens. In all diesen Bereichen sorgt eine sorgfältige und genaue Temperaturüberwachung dafür, dass die Verpackungen am Ende des Prozesses die optimale Form, Festigkeit und Qualität aufweisen. Darüber hinaus spielt die Temperatur eine Rolle bei der Konditionierung nach der Produktion, um Spannungen abzubauen und die Weiterverarbeitungseignung zu stabilisieren. Ergänzend sind temperaturgeführte Anfahr- und Abfahrstrategien hilfreich, um thermische Schocks zu vermeiden und die Klebstoffchemie in ein verlässliches Fenster zu führen.

• Kleben auf dem Wellpappenaggregat: Sicherstellung der richtigen Leimgelierung an der Wellen-/Deckenbahn und Vermeidung von Dry-out oder Untergelierung.
• Heißplattenfeld/Doppelband: Gleichmäßige Wärmeeinbringung über die Breite zur Verhinderung von Querprofilabweichungen und Curl.
• Druck- und Lacktrocknung: Steuerung der Trocknungstemperatur, um Farbaufschlagen, Tonwertänderungen und Substratverzug zu vermeiden.
• Kaschierung und Laminierung: Passende Temperaturfenster für Klebstoffe zur Erzielung homogener Verbunde ohne Delamination.
• Konditionierung und Lagerung: Ausgleich von Rollenkerntemperaturen und Umgebungseinflüssen, insbesondere bei Jahreszeitenwechseln.
• Start-/Stopp-Phasen: Definierte Aufheiz- und Abkühlrampen, um Thermoschocks und klebstoffbedingte Qualitätsprobleme zu vermeiden.
• Vorwärmersteuerung: Anpassung des Umschlingungswinkels und der Dampfparameter zur Beeinflussung von Feuchteprofil und Papierbiegeverhalten.
• Rotationsstanzen und Rillen: Temperaturführung der Umgebungsluft zur Stabilisierung der Planlage vor der Weiterverarbeitung.

Vor- und Nachteile der Überwachung von Temperaturen

Die Vorteile einer wirkungsvollen Kontrolle der Wärme in der Wellpappeproduktion liegen auf der Hand: Sie schafft die Basis für langlebige und widerstandsfähige Verpackungen und unterstützt damit sowohl das positive Image des Unternehmens als auch die Kundenzufriedenheit. Zudem hilft sie, Energie effizient zu nutzen, und trägt zur Senkung der Produktionskosten bei. Neueste Technologien ermöglichen heute eine präzise und kontinuierliche Überwachung der Temperaturen, sodass sogar minimalste Abweichungen sofort bemerkt und korrigiert werden können. Dies fördert die Produktionseffizienz und minimiert Ausschuss. Ergänzend ermöglicht eine strukturierte Datenauswertung (z. B. Regelgütekennzahlen, Cp/Cpk, Alarmstatistiken) eine gezielte Fehlerprävention und fundierte Prozessfreigaben.

• Pluspunkte in der Praxis: Höhere Prozessstabilität, weniger Verzug, konstantere Klebung, bessere Weiterverarbeitung, nachvollziehbare Qualitätsdaten (Rückverfolgbarkeit).
• Risikoreduktion: Frühzeitige Erkennung von Leim- oder Dampfproblemen, schnellere Störungsbehebung durch klare Trendanalysen.
• Planbarkeit: Reproduzierbare Einstellungen für unterschiedliche Grammaturen, Formate und Laufgeschwindigkeiten.
• Kollaboration: Gemeinsame Sprache für Produktion, Instandhaltung und Qualität durch standardisierte Temperaturprofile und Grenzwerte.

Allerdings gibt es auch Nachteile: Die Notwendigkeit, in spezialisierte Temperaturregulierungstechnik zu investieren und Personal zu schulen. Darüber hinaus kann eine übermäßige Abhängigkeit von automatisierten Systemen bei auftretenden Störungen zu Problemen führen.

• Investitions- und Betriebskosten: Sensorik, Kalibrierung, Wartung, Dokumentation und Schulung.
• Systemkomplexität: Falsche Parametrierung oder Sensor-Drift kann Fehleingriffe verursachen.
• Datenhandling: Erfassung, Sicherung und Auswertung großer Datenmengen erfordern klare Zuständigkeiten und Prozesse.
• Prozessrisiken: Verzögerte Reaktion bei Kommunikationsfehlern zwischen Feldgeräten und Leitsystem oder bei unzureichender Redundanz.

Praxis-Hinweis: Regelmäßige Kalibrierungen, definierte Grenzwertmatrizen, saubere Referenzmessungen (z. B. kontaktlos vs. berührend) und standardisierte Reaktionspläne verbessern die Verlässlichkeit der Temperaturüberwachung nachhaltig. Ergänzend sind Prüfmittelüberwachung, Messstellenkennzeichnung, Wartungspläne für wärmeführende Anlagenteile sowie Schulungen zu Messmethodik und Fehlerbildern empfehlenswert.

Messgenauigkeit, Kalibrierung und Richtlinien

Die Verlässlichkeit der Temperaturüberwachung hängt von der Messgenauigkeit und der Kalibrierpraxis ab. Sensoren sollten in praxisrelevanten Abständen kalibriert werden, wobei Vergleichsmessungen mit Referenzthermometern (Rückführung auf nationale Normale) die Grundgenauigkeit sichern. Relevante Richtlinien und Branchenempfehlungen definieren Toleranzen, Messpunkte und Dokumentationsanforderungen. Eine klare Kennzeichnung der Sensorpositionen, Isolationszustände und Wärmeübergangsflächen verhindert Interpretationsfehler und unterstützt die Bewertung von Abweichungen.

• Toleranzen: Festlegung messstellenbezogener Grenzbereiche unter Berücksichtigung von Messunsicherheit, Reaktionszeit und Prozessdynamik.
• Kalibrierintervalle: Risikobasiert nach Einsatzhäufigkeit, Temperaturbelastung und Historie von Abweichungen.
• Dokumentation: Kalibrierzertifikate, Prüffristen, Rückverfolgbarkeit und Freigabeprotokolle je Auftrag oder Charge.

Typische Fehlerbilder und Ursachenanalyse

In der Wellpappeproduktion treten wiederkehrende Fehlerbilder auf, die direkt mit der Temperaturführung verknüpft sind. Eine systematische Ursachenanalyse (Ishikawa-Diagramm, 5-Why) hilft, Maßnahmen abzuleiten und nachhaltig umzusetzen. Dabei ist das Zusammenspiel aus Temperatur, Feuchte, Leimviskosität und Bahnspannung stets gemeinsam zu betrachten.

• Längs- bzw. Querkrümmung (Warp): Unausgeglichenes Feuchte- und Temperaturprofil über die Breite; Korrektur per Vorwärmereinstellung und Heißplattenzonen.
• Unterklebung/Delamination: Zu niedrige Oberflächentemperaturen oder unpassende Leimtemperatur; Anpassung der Zonentemperaturen und Rezeptur.
• Überhärtung/Dry-out: Übermäßiger Wärmeeintrag führt zu spröden Verklebungen; Reduktion der Dampfleistung und Optimierung der Verweilzeit.
• Blasenbildung: Eingeschlossene Feuchte durch unzureichende Trocknung; Anpassung der Doppelbandtemperatur und Abluftführung.
• Inkonsistente Rillqualität: Temperaturdrift vor dem Rillen/Stan