Trennschichten

In der Welt der Verpackungsmaterialien spielt die Trennschicht eine wichtige Rolle, insbesondere bei Wellpappe-Verpackungen. Als dünne, trennende Ebene zwischen zwei anderen Materialien ist ihre Aufgabe entscheidend für die Qualität und Stabilität des Endprodukts. Sie sorgt für eine zuverlässige Verbindung zwischen Wellen- und Deckpapieren, überträgt mechanische Lasten und hilft, Delamination zu vermeiden. Zugleich beeinflusst sie Verarbeitbarkeit, Feuchteverhalten und die Beständigkeit beim Transport sowie in der Lagerung. Über den gesamten Lebenszyklus einer Verpackung – von der Herstellung über die Weiterverarbeitung bis zur Anwendung in der Lieferkette – wirkt die Trennschicht als lasttragende Schnittstelle, die den Haftverbund stabilisiert, Schwingungen dämpft und Toleranzen ausgleicht. Physikalische (Benetzung, mikromechanische Verklammerung) und chemische Mechanismen (Wasserentzug, Gelbildung, Kohäsion) bestimmen dabei das Leistungsprofil.

Definition: Was versteht man unter Trennschichten?

Eine Trennschicht ist eine Materialschicht, die dazu dient, zwei andere Materialien voneinander zu trennen oder zu isolieren. In der Herstellung von Wellpappe-Verpackungen sind die Trennschichten im Wesentlichen Schichten aus Klebstoff, die die einzelnen Lagen der Wellpappe zusammenhalten. Diese Trennschichten, oftmals auch als Adhäsivschicht oder Klebstoffschicht bezeichnet, gewährleisten die Stabilität der Verpackung und schützen das Innere der Verpackung. Im technischen Sprachgebrauch findet man auch Begriffe wie Klebenaht, Bondlinie oder Leimschicht; sie markieren die Grenzfläche, über die Scher- und Zugkräfte sicher übertragen werden. Im engeren Sinn handelt es sich bei der Trennschicht um die feine Klebfuge am Wellenscheitel beziehungsweise an der Kontaktfläche zum Liner, in der Adhäsion (Haftung an der Papieroberfläche) und Kohäsion (innere Festigkeit des Klebstoffs) im Gleichgewicht stehen. Abzugrenzen ist dieser Funktionslayer von Barriere- oder Trennlagen im Packgut, die als Sperrschicht wirken; in der Wellpappe fokussiert der Begriff auf den Klebstoffverbund.

Aufbau der Wellpappe und Lage der Trennschichten

Wellpappe besteht aus einer gewellten Bahn (Wellenpapier) und einer oder mehreren flachen Deckbahnen (Liner). Die Trennschichten liegen jeweils dort, wo eine Welle mit einem Liner verklebt wird. Bei einwelligen Qualitäten existieren zwei Klebeschichten, bei zwei- und dreiwelligen Varianten entsprechend mehr. Die Ausführung der Trennschicht beeinflusst die Ebenheit, den Kantenstauchwiderstand und die Weiterverarbeitung (Rillen, Stanzen, Falten). Zusätzlich wirken sich Wellenprofil, Wellenhöhe, Flankenwinkel, Papiergrammaturen und Oberflächenenergie der Papiere auf die Kontaktfläche und die erforderliche Klebstoffmenge aus. Je feiner das Profil (z. B. E- oder F-Welle), desto enger sind Toleranzen für Leimfilm, Temperatur und Pressdruck, während grobe Profile (B-, C-Welle) höhere Auftragsfenster zulassen, jedoch stärker auf Feuchte- und Wärmeeintrag reagieren.

• Einwellig (B-, C-, E-Welle): Fokus auf schnelle Benetzung und ausreichende Scherfestigkeit.
• Zweiwellig (BC, EB): Gleichmäßige Klebstoffverteilung über mehrere Bondlinien zur Lastverteilung.
• Dreiwellig: Erhöhte Anforderungen an Feuchtehaushalt, Wärmeeintrag und Gelpunktsteuerung.

Die Breite und Gleichmäßigkeit der Klebestege am Wellenscheitel bestimmen maßgeblich die Tragfähigkeit lokaler Lastpfade. Ungleichmäßige Stege führen zu punktuellen Spannungsspitzen, Verzug und reduzierter Kantenstauchleistung.

Herstellungsprozess und Rolle der Trennschichten

Bei der Herstellung von Wellpappe ist die Anbringung der Trennschichten ein wesentlicher Prozessschritt. Die Trennschichten, in der Regel aus stärkebasiertem Klebstoff, werden auf die Wellpapierlagen aufgetragen und durch Hitze und Druck verfestigt. Das Endergebnis ist eine starke, langlebige Wellpappe, die aufgrund ihrer Trennschichten haltbar und widerstandsfähig gegen verschiedene Umwelteinflüsse ist. Entscheidend sind Benetzung der Faseroberfläche, kontrollierte Viskosität, der Zeitpunkt des Gelierens (Gelpunkt) und die Trocknung bis zur ausreichenden Endfestigkeit. Eine homogene, dünne Klebefuge vermeidet Spannungen und beugt Delamination vor. In der Praxis kommen Leimküchen (z. B. Stein-Hall- oder modifizierte Systeme) zum Einsatz, die Feststoffgehalt, pH-Wert, Temperatur und Viskosität stabil halten. Am Singlefacer und am Doppelgänger (Double Backer) bestimmen Leimspalt, Leimauftrags- und Dosierwalzen, Vorheizer-Wickelwinkel sowie Pressdruck das Prozessfenster. Ziel ist ein definierter Wärmefluss in die Bondlinie, sodass Wasser gezielt entzogen und der Gelpunkt reproduzierbar erreicht wird.

Wichtige Prozessparameter

• Temperatur und Feuchte: beeinflussen Gelierung, Eindringtiefe und späteres Feuchteverhalten der Verklebung.
• Klebstoffauftrag: Menge, Verteilung und Feststoffgehalt steuern die Scherfestigkeit und Ebenheit.
• Pressdruck und Kontaktzeit: sichern innigen Kontakt bis zur Bildung der tragfähigen Bondlinie.
• Maschinengeschwindigkeit: bestimmt die verfügbare offene Zeit und das Trocknungsfenster.
• pH-Wert und Leimtemperatur: beeinflussen Viskosität, Gelpunkt und Benetzungsfähigkeit der Fasern.
• Vorheizer-Einstellung: Wickelwinkel und Bahnspannung steuern Feuchteprofil und Planlage.

Prozessfenster und Regelung

Ein stabiler Prozess erfordert eng geführte Regelkreise für Leimviskosität, Auftragsmenge und Temperatur. Inline-Messungen (z. B. Feuchte- und Temperaturprofile, optische Ebenheitsdetektion) helfen, Abweichungen frühzeitig zu erkennen. Rezept- und Parameterwechsel zwischen Qualitäten (E- zu BC-Welle) sollten mit Rampen für Vorheizleistung, Pressdruck und Leimspalt erfolgen, um Transienten (Warp, Leimdurchschlag) zu vermeiden.

Eigenschaften von Trennschichten in der Wellpappe

wasserdichte und widerstandsfähige Trennschichten sind ausschlaggebend für die Leistungsfähigkeit der Wellpappe. Sie halten die Wellen- und Deckpapiere zusammen und verhindern, dass die Wellpappe durch Feuchtigkeit und andere Einflüsse ihre Struktur verliert. Auch die Flexibilität der Trennschichten ist von großer Bedeutung, da die Wellpappe beim Stapeln oder Transport von Waren bestimmten Drucksituationen ausgesetzt ist. So tragen Trennschichten dazu bei, dass die Verpackung ihre Form behält und der Inhalt geschützt ist. Je nach Klima- und Lastprofil muss ein ausgewogenes Verhältnis von Scher-, Zug- und Peelverhalten erreicht werden, um Adhäsions- oder Kohäsionsbrüche zu vermeiden.

Darüber hinaus beeinflusst die Trennschichtkennlinie zentrale Prüfwerte. Dazu zählen unter anderem Kantenstauchwiderstand (ECT), Flachstauchwiderstand (FCT) und Stapelstauchwiderstand (BCT). Eine gut ausgebildete Klebenaht zeigt ausreichende Scher- und Peelfestigkeit, kontrollierte Feuchteaufnahme (z. B. Cobb) und eine stabile Performance über den vorgesehenen Temperatur- und Feuchtebereich. Ergänzend betrachten viele Prüfpläne das Pin-Adhesion-Verhalten (PAT), die Biegesteifigkeit und klimabedingte Ebenheitsänderungen (Warp).

• Scherfestigkeit und Peelverhalten: sicherer Kraftschluss unter Druck- und Schubbelastung.
• Feuchte- und Temperaturbeständigkeit: Stabilität bei wechselnden klimatischen Bedingungen.
• Dicke und Gleichmäßigkeit: dünne, gleichmäßige Fuge für Ebenheit und Maßhaltigkeit.
• Alterungsstabilität: Beständigkeit gegen Kriechen, Sprödigkeit und Delamination.
• Ebenheit und Verzug: minimierte S- und W-Warp-Tendenz für sauberes Bedrucken und Rillen.

Typen von Klebstoffen und Additiven

Im Wellpappenprozess dominieren stärkebasierte Klebstoffe (z. B. nativer oder modifizierter Stärkeleim). Je nach Anforderung können Dextrine, borat-additivierte Systeme oder spezielle Rezepturen für erhöhte Feuchtebeständigkeit eingesetzt werden. Für Sonderanwendungen kommen punktuell Dispersions- oder Hotmelt-Systeme zum Einsatz. Additive steuern Viskosität, Gelierverhalten, Benetzung und Endfestigkeit. In vielen Rezepturen wird zwischen Stein-Hall-, Carrier- und No-Carrier-Varianten differenziert, um Anfahrverhalten, Anfangshaftung und Endfestigkeit bedarfsgerecht einzustellen. Alternativ-Additive (z. B. harzbasierte oder bio-basierte Modifikatoren) können Borate teilweise ersetzen, wenn regulatorische Vorgaben dies nahelegen.

• Stärkeklebstoffe: Standard im Prozess, repulpierbar und mit einstellbarer Gelzeit.
• Dextrinklebstoffe: für höhere Anfangshaftung und kontrollierte Viskosität.
• Dispersionsklebstoffe/Hotmelts: spezifische Anwendungen, z. B. erhöhte Feuchtebeanspruchung oder schnelle Taktzeiten.
• Additive: Borate, Harze, Weichmacher zur Feinsteuerung der Verarbeitung und der Bondlinienfestigkeit.

Qualitätssicherung und Prüfmethoden

Die Qualität der Trennschichten wird indirekt über Festigkeitsprüfungen der Wellpappe und direkt über Haft- und Delaminationstests bewertet. Gängig sind ECT/BCT zur Beurteilung des Stauchverhaltens, visuelle Bondlinienprüfung (Mikroschnitt), Peeltests, Klimaprüfungen (z. B. 23 °C/50 % r. F.) und Feuchteaufnahme über Cobb. Für die Konstruktionsauslegung sind praktische Hinweise zu Abmessungen in Verpackungsdesigns hilfreich, da die Geometrie die Lastpfade und Anforderungen an die Klebefuge mitbestimmt.

• Pin Adhesion Test (PAT): ermittelt die Haftfestigkeit am Wellenscheitel und zeigt Bondlinien-Defizite.
• Mikroskopie/Mikrotomschnitt: bewertet Leimfilmdicke, Eindringtiefe und Stegbreite.
• Klimageräte-Tests: zyklische Feuchte-/Temperaturlasten zur Beurteilung der Alterungsstabilität.
• Inline-Überwachung: Feuchte-, Temperatur- und Ebenheitsmessung zur Prozessregelung.

Vor- und Nachteile von Trennschichten

Trennschichten in Wellpappe bieten mehrere Vorteile. Sie führen zu einer verstärkten Konstruktion der Wellpappe, ermöglichen einen besseren Schutz der Produkte und erhöhen die Widerstandsfähigkeit der Verpackung gegenüber Feuchtigkeit und anderen Umwelteinflüssen. Allerdings sind sie auch mit gewissen Nachteilen verbunden. Die Anwendung von Klebstoff als Trennschicht erhöht die Kosten für die Herstellung der Wellpappe. Zudem können bestimmte Klebstoffe Umweltprobleme verursachen, wenn sie nicht richtig behandelt oder recycelt werden. Hinzu kommen energie- und prozessbedingte Einflüsse, die eine sorgfältige Einstellung von Vorheizung, Bahnspannung und Leimauftrag erfordern, um Ausschuss und Verzug zu minimieren.

Praktisch relevant sind außerdem Energiebedarf im Prozess, Klimatisierung der Rohpapiere und die Balance zwischen schneller Anfangsfestigkeit und ausreichender Endfestigkeit. Bei unpassenden Parametern drohen Ebenheitsprobleme, unvollständige Benetzung oder Blasenbildung. Regulatorische Aspekte (z. B. Umgang mit borathaltigen Additiven) und die Einhaltung von Prozess- und Emissionsgrenzen sind ebenfalls zu berücksichtigen.

• Vorteile: tragfähige Lastübertragung, Schutz vor Delamination, Anpassbarkeit an verschiedene Wellenprofile, gutes Verhalten in Weiterverarbeitung (Rillen, Stanzen).
• Nachteile: Kosten- und Energieeinfluss, potenziell empfindlich gegenüber Feuchtefehlern, erhöhte Komplexität bei Mehrfachwellen, mögliche Einschränkungen bei speziellen Recyclingprozessen je nach Klebstoffsystem.

Typische Fehlerbilder und Ursachen

• Delamination: unzureichende Benetzung, zu niedriger Pressdruck oder falsch eingestellte Gelzeit.
• Blasenbildung/Leimdurchschlag: zu hohe Auftragsmenge oder falsches Trocknungsprofil.
• Ebenheitsverlust/Kantenaufwurf: ungleichmäßige Feuchte, inhomogene Bondlinie oder lokale Überhitzung.
• Sprödbruch an der Klebefuge: Überalterung, zu harte Rezeptur oder ungünstige Klimabedingungen.
• Glue Skip (Leimaussetzer): verschmutzte Auftragswalzen, Leimspalt-Fehleinstellung oder Viskositätseinbruch.
• Überklebung/Crush: überhöhter Pressdruck oder zu frühe Gelierung führt zu Faserbruch und reduzierter ECT.
• Warp (S-/W-Warp): asymmetrische Feuchte-/Temperaturprofile oder ungleichmäßige Trocknung.

Nachhaltigkeit und Recycling

Stärkebasierte Trennschichten sind grundsätzlich gut repulpierbar. Eine angepasste Klebstoffrezeptur und moderate Auftragsmengen unterstützen die Faserwiedergewinnung. Für Anwendungen mit erhöhter Feuchtebeständigkeit sollte die Recyclingfähigkeit weiterhin berücksichtigt werden. Eine konsistente Prozessführung vermeidet unnötige Klebstoffspitzen und unterstützt Ressourceneffizienz. In Aufbereitungsprozessen sind geringe Restklebstoffgehalte, minimierte „Stickies“-Bildung und eine gute Dispergierbarkeit vorteilhaft. Der Verzicht auf problematische Additive und eine klare Dokumentation der eingesetzten Rezepturen fördern Kreislauffähigkeit und Qualität der Sekundärfasern.

Einfluss auf Druckbild und Weiterverarbeitung

Die Qualität der Trennschicht hat unmittelbaren Einfluss auf Bedruckbarkeit, Rillbarkeit und Maßhaltigkeit. Eine gleichmäßige Bondlinie begünstigt eine plane Oberfläche mit stabiler Stützwirkung für Druckprozesse (Flexo, Digital) und reduziert Waschbretteffekte. Beim Rillen und Stanzen sorgt ein homogener Haftverbund für reproduzierbare Faltkanten ohne Faserablösungen oder Bruchlinien. In der Faltschachtelherstellung mit Wellpappe reduziert eine ausgewogene Klebfuge den Einzug von Feuchte während der Weiterverarbeitung und stabilisiert die Formtreue.

• Druckbild: plane Oberfläche, reduzierte Welligkeit, konstante Tintenannahme.
• Rillen/Falten: geringere Rissneigung an der Rillspur durch abgestimmte Klebstoffpenetration.
• Maßhaltigkeit: stabile Form und geringe Schrumpfspannungen nach dem Abkühlen.

Praxis und Parametrierung

Für feine Profile (z. B. E-/F-Welle) sind niedrige Leimfilmdicken, hohe Maßkonstanz und präzises Timing entscheidend, während bei BC-Kombinationen das Feuchte- und Temperaturmanagement im Double Backer dominiert. Rohpapier-Qualität (Saugfähigkeit, Leimungsgrad, Oberflächenenergie) und Lagerklima (Temperatur/relative Luftfeuchte) sollten vor der Verarbeitung konditioniert werden, um Benetzung und Gelpunkt reproduzierbar zu halten. Ein strukturierter Anfahrplan mit Prüfungen (PAT, ECT, Ebenheit) nach Rezept- oder Profilwechseln stabilisiert die Qualität im Serienlauf.

Zusammenfassung:

• Trennschichten sind essenzielle Komponenten in Verpackungen aus Wellpappe, da sie helfen, die Gegenstände in der Verpackung voneinander zu isolieren und zu schützen.
• Da Wellpappe oft mehrschichtig ist, leisten Trennschichten einen wichtigen Beitrag zur Festigkeit und Stabilität dieser Art von Verpackungen.
• Durch die Verwendung von Trennschichten können Unternehmen die Qualität ihrer Produkte sicherstellen, da sie Beschädigungen während des Transports oder der Lagerung verhindern.
• Material, Auftrag und Prozessparameter der Klebstoffschicht bestimmen Scherfestigkeit, Feuchteverhalten und Ebenheit der Konstruktion.
• Prüfmethoden wie ECT/BCT, Klimatests und Delaminationstests bewerten die Güte der Bondlinie praxisnah.
• Nachhaltige, stärkebasierte Systeme unterstützen die Recyclingfähigkeit, erfordern jedoch eine sorgfältige Prozessführung.
• Eine reproduzierbare Bondlinie verbessert Bedruckbarkeit, Rillbarkeit und Maßhaltigkeit, reduziert Verzug und stabilisiert die Leistung entlang der Lieferkette.
• Typische Fehlerbilder lassen sich durch kontrollierte Benetzung, definierte Gelzeit und eine homogene Klebstoffverteilung vermeiden.