Wickeltechnik

Bei der Herstellung von Wellpappe-Verpackungen spielt die Wickeltechnologie eine entscheidende Rolle. Diese Technik ermöglicht es, Wellpappe auf eine Weise zu formen und zu lagern, die Raum und Ressourcen spart. Sie ist ein Schlüsselelement in der Verpackungsindustrie, die sich kontinuierlich weiterentwickelt, um auf sich ändernde Bedingungen und Anforderungen zu reagieren. Durch präzise Steuerung von Bahnzug, Wickelhärte und Klimaparametern wird die Weiterverarbeitung planbar, die Materialqualität stabil und der innerbetriebliche Materialfluss effizient gehalten. Ergänzend tragen klare Wickelrezepte, definierte An- und Auslauframpen sowie eine reproduzierbare Kernhandhabung dazu bei, Ausschuss, Stillstände und Nacharbeit zu reduzieren.

Definition: Was versteht man unter Wickeltechnik?

Die Wickeltechnik bezieht sich auf ein Verfahren, bei dem Materialien, in diesem Fall Wellpappe, auf eine Kernaufnahme gewickelt werden, um eine Rolle (Jumbo-Rolle oder Teilrolle) zu bilden. Es handelt sich um die konventionelle Form der Speicherung und Bereitstellung von Wellpappe, bevor sie für die Produktion von Verpackungen verwendet wird. Die Wellpappenbahn wird dabei auf einen Dorn (Rollenkern) geführt, angeklebt oder angeheftet und unter definiertem Zug aufgewickelt. Üblich sind Kerninnendurchmesser wie 76 mm oder 152 mm, abhängig von Maschinenpark, Rollengewicht und nachgelagertem Prozess. Anfangs- und Endverklebungen (z. B. Klebeband, Klebepunkt, Heftklammer) sowie geordnete Spleißstellen sichern ein störungsarmes Ab- und Umwickeln.

Im Kontext der Wellpappe umfasst der Begriff sowohl das Aufwickeln (Rewinding) als auch das Abwickeln (Unwinding) für nachgelagerte Prozesse, etwa das Zuschneiden, Stanzen oder das Konfektionieren zu Zuschnitten. Kernparameter sind Kerninnendurchmesser, Rollenbreite, Außendurchmesser, Flächengewicht der Papiere (Liner/Fluting) und Umgebungsbedingungen wie Temperatur und relative Luftfeuchte. In der Praxis bewegen sich Rollenbreiten häufig im Bereich von 600 bis 2.500 mm, Flächengewichte der Deck- und Wellenpapiere in weiten Bereichen, und Standardklimata von 20 bis 23 °C bei etwa 50 bis 60 % relativer Feuchte fördern eine stabile Dimensions- und Klebstoffperformance. Eine klare Abgrenzung zur Bogenlagerung (stapelweise) bleibt wichtig: Rollenlagerung spart Platz, erfordert jedoch kontrollierte Spannungszustände.

Prozess der Wickeltechnik bei Wellpappe

Im Rahmen des Wickelverfahrens für Wellpappe wird zunächst eine Kernaufnahme vorgenommen, auf die Wellpappe gewickelt wird. Durch den Einsatz von automatisierten Maschinen wird gewährleistet, dass der Wicklungsprozess kontinuierlich und effizient durchgeführt wird. Die Geschwindigkeit und der Druck des Wicklungsprozesses werden sorgfältig aufeinander abgestimmt, um eine gleichbleibende Qualität der Wellpappe zu garantieren. Drehmomentprofile, Tänzerregelungen und antriebsseitige Kompensation minimieren Schlupf, während sensorgestützte Regelkreise Zug- und Nip-Profile stabil halten. Ein definierter Rollenaufbau (Wickelhärteverlauf von Kern zur Außenschicht) verhindert spätere Deformationen.

Ablaufschritte im Überblick

• Kernaufnahme und Anlauf: Ein Spannschaft oder Dorn fixiert den Kern. Die Bahn wird angelegt und sicher am Kern befestigt.
• Bahnführung: Kantensteuerung hält die Bahnkante parallel, um laterales Wandern zu vermeiden.
• Zug- und Druckregelung: Bahnzug, Nip-Druck der Anpresswalze und Anzugsmoment bestimmen die Wickelhärte.
• Wickelhärteprofil: Je nach nachgelagertem Prozess wird von weich nach hart oder umgekehrt gewickelt, um Formstabilität und Abwicklungssicherheit zu erreichen.
• Abbindung und Kennzeichnung: Rollen werden gesichert, etikettiert und für die interne Logistik bereitgestellt.
• Spleiß-Management: Definierte Splice-Typen und Markierungen reduzieren Störungen in Druck, Stanzung und Konfektion.
• Zwischenprüfung: Laufende Kontrolle von Breite, Kantenqualität und Wickelhärteprofil dokumentiert die Prozessfähigkeit.
• Endverklebung und Schutz: Endklebung, Kantenschutz und Umreifung sichern Transport und Lagerung.

Wesentliche Stellgrößen

• Bahnzug: Gleichmäßiger Zug verhindert Falten, Längsstreifen und Kantenschäden.
• Nip-Druck: Beeinflusst Schichtverbund und Kompaktheit; zu hoch führt zu Quetschungen, zu niedrig zu lockerem Wickel.
• Geschwindigkeit: Synchronisation mit der Produktion minimiert Schlupf und reduziert Ausschuss.
• Klimamanagement: Temperatur und Feuchte wirken auf Steifigkeit, Klebstoffsysteme und Dimensionsstabilität.
• Kernqualität: Steifigkeit und Rundlauf des Kerns bestimmen den Rollenlauf und reduzieren Exzentrizitäten.
• Anzugsmoment und Trägheit: Angepasste Drehmomentcharakteristik verhindert Teleskopieren und Schlupf.
• Feuchtegehalt: Papierfeuchte beeinflusst Biegesteifigkeit, Lagenverbund und Maßhaltigkeit.

Typische Parameterbereiche

Je nach Material und Maschinenkonzept liegen Bahnzugwerte häufig im Bereich weniger 100 N pro Meter Breite, Nip-Kräfte im moderaten Bereich zur Schichtkompaktion, und Zielklimata bei 23 °C/50 % r. F. Mit zunehmendem Außendurchmesser steigt die gespeicherte Energie; ein abgestuftes Wickelhärteprofil reduziert mechanische Spannungsgradienten.

Arten von Wickelmaschinen in der Wellpappe-Industrie

Es gibt verschiedene Arten von Wickelmaschinen, die in der Wellpappe-Industrie Verwendung finden. Beliebte Optionen sind unter anderem: Zentralwickler, Oberflächenwickler, und Friktionswickler. Jede dieser Varianten hat eigene Vorzüge und wird entsprechend der Anforderungen des Produktionsschrittes eingesetzt. Dabei spielen Faktoren wie Rollengröße, Beschaffenheit der Wellpappe und Produktionsgeschwindigkeit eine Rolle. Zusätzlich existieren Kombinationen und Spezialausführungen für Wechselbetrieb, Mehrfachschnitte und hohe Losgrößen.

Zentralwickler

• Prinzip: Drehmoment wird direkt über den Kern eingebracht.
• Stärken: Gute Kontrolle der Wickelhärte bei kleinen bis mittleren Außendurchmessern.
• Einsatz: Geeignet für empfindliche Qualitäten und häufige Formatwechsel.

Oberflächenwickler

• Prinzip: Die Rolle wird über die Mantelfläche angetrieben.
• Stärken: Hohe Abwickelstabilität bei großen Durchmessern; gute Schichtkompaktion.
• Einsatz: Lange Laufzeiten, hohe Bahngeschwindigkeiten, große Rollengewichte.

Friktionswickler

• Prinzip: Mehrspindelsysteme übertragen Drehmoment über Reibelemente.
• Stärken: Flexibel bei unterschiedlichen Kernbreiten und variabler Wickelhärte innerhalb eines Satzes.
• Einsatz: Effiziente Mehrfach-Wickelprozesse mit unterschiedlichen Teilbreiten.

Turretwickler (Wechselwickler)

• Prinzip: Automatischer Rollenwechsel über drehbare Turret-Einheiten ohne Produktionsstopp.
• Stärken: Minimierte Stillstände, hoher Ausstoß bei Serienfertigung.
• Einsatz: Kontinuierliche Prozesse mit häufigen Rollenwechseln und definierten Schnittlängen.

Schneid- und Rollenschneider (Slitter-Rewinder)

• Prinzip: Längsschnitt der Bahn in Teilbreiten mit anschließender Wiederaufwicklung.
• Stärken: Präzise Teilbreiten, saubere Kantenqualitäten, anpassbare Profilierung.
• Einsatz: Aufbereitung von Jumbo-Rollen zu Prozessrollen für Zuschnitt, Stanzung und Konfektion.

Vor- und Nachteile von Wickeltechniken

Das Verfahren bietet eine Reihe von Vorteilen. Es ermöglicht eine effiziente Lagerung und den Transport von Wellpappe, reduziert das Risiko von Materialschäden und verbessert den Arbeitsablauf in der Fertigung. Schnittstellen zur Intralogistik (Fördertechnik, Rollenbahnen, Hubgeräte) lassen sich standardisieren. Allerdings gibt es auch einige Nachteile. So können bei unsachgemäßer Anwendung Spannungen in der Wellpappe entstehen, die zu Materialschäden führen können. Außerdem kann der Bedarf an Automatisierung und spezialisiertem Personal die Kosten erhöhen. Ein unpassendes Wickelhärteprofil kann die Weiterverarbeitung erschweren, etwa durch Teleskopieren oder ungleichmäßigen Bahnzug beim Abwickeln.

Vorteile

• Prozesssicherheit: Reproduzierbare Rollenqualität durch definierte Parameter.
• Materialeffizienz: Reduzierte Verschnitte durch stabile Bahnführung.
• Logistik: Platzsparende Zwischenlagerung, strukturierte Bereitstellung für Folgeprozesse.
• Qualität: Geringere Kantenbeschädigungen und besseres Abwickelverhalten.
• Flexibilität: Anpassbare Rollenbreiten und -härten für unterschiedliche Maschinensätze.
• Transparenz: Durchgängige Kennzeichnung und Chargenrückverfolgung.

Herausforderungen

• Spannungsfehler: Zu hoher Zug führt zu Längsdehnung, zu niedriger Zug zu Faltenbildung.
• Fehlerbilder: Teleskopieren, Sternbildung, Kernquetschungen, ungleichmäßige Wickelhärte.
• Komplexität: Höherer Abstimmungsbedarf bei Mischqualitäten und wechselnden Grammaturen.
• Kosten: Invest in Sensorik, Antriebe und qualifiziertes Bedienpersonal.
• Umgebungsbedingungen: Schwankende Feuchte und Temperaturen beeinflussen Dimensionsstabilität und Klebstoffe.

Verbesserung der Wickeltechnik in der Wellpappe-Industrie

Neue Technologien und Verfahren tragen zur Verbesserung der Wickeltechnik in der Wellpappe-Industrie bei. Automatisierte Steuerungssysteme, verbesserte Sensortechnologie und Prozessoptimierung sind nur einige der Entwicklungen, die dazu beitragen, die Effizienz der Wickeltechnik zu erhöhen und ihre Nachteile zu minimieren. Datenerfassung mit Trendanalysen, statistische Prozessregelung und vorausschauende Instandhaltung unterstützen eine hohe Wiederholgenauigkeit und eine stabile Prozessfähigkeit über unterschiedliche Materialqualitäten hinweg.

Ansätze zur Prozessoptimierung

• Closed-Loop-Regelung: Bahnzug- und Nip-Druckregelung mit Echtzeit-Rückmeldung.
• Bahnkanten- und Bahnverlaufskontrolle: Kamerasensorik und Bahnpasser sichern parallele Wicklung.
• Rezepturmanagement: Parametrierte Profile für unterschiedliche Qualitäten und Rollenaufbauten.
• Zustandsüberwachung: Schwingungs-, Temperatur- und Drehmomentanalyse für vorausschauende Instandhaltung.
• Klimasteuerung: Konstante Bedingungen verringern Dimensionsänderungen und Spannungsgradienten.
• Digitale Dokumentation: Rollendatenblätter mit Soll-/Ist-Profilen für Transparenz in Folgeprozessen.

Nachhaltigkeit und Energieeffizienz

Optimierte Wickelprozesse senken Energiebedarf, vermeiden Ausschuss und reduzieren Materialverlust durch geringere Fehlstellen. Stabilere Rollen senken Transportschäden und minimieren zusätzliche Schutzverpackungen.

Qualitätskriterien, Messgrößen und typische Fehlerbilder

Für eine stabile Weiterverarbeitung sind definierte Messgrößen wichtig: Rollenbreite, Außendurchmesser, Kernmaß, Wickelhärte (Shore- oder Relativwerte), Bahnzug, Kantenparallelität sowie Feuchtegehalt. Weiterführende Grundlagen bietet der Praxisleitfaden zu Abmessungen und typischen Rollentoleranzen. Häufige Fehlerbilder sind Teleskopieren (axiales Auswandern der Lagen), Sternbildung (radiale Risse), Kantenquetschungen, Falten und Unrundheit. Deren Vermeidung gelingt über abgestimmte Zugprofile, korrekte Kernqualität und präzise Kantensteuerung. Ergänzend sind klare Toleranzvorgaben und standardisierte Prüfbedingungen (z. B. 23 °C/50 % r. F.) zielführend.

• Teleskopieren: Ursachen sind zu harte Wicklung außen, ungleichmäßiger Zug oder Kernexzentrizität.
• Kernschäden: Zu hohe Kernpressung oder fehlerhafte Dornspannung führen zu Deformationen.
• Klebestellen-Probleme: Unsaubere Anlaufklebung erzeugt Dickenstellen und Abwickelstörungen.
• Unrundlauf: Exzentrische Kerne oder asymmetrische Wicklung verursachen Vibrationen und Maßabweichungen.
• Kantenrisse: Lokale Überlastungen an der Bahnkante durch falsche Führung oder Stoßkontakte.

Prüf- und Messmethoden

• Breiten- und Durchmesserprüfung: Messschieber, Lichtschranken oder Lasersensoren.
• Härteprofilmessung: Punktuelle Messung entlang der Rollenbreite und über den Radius.
• Bahnzugmessung: Messrollen oder integrierte Kraftaufnehmer im Antriebspfad.
• Kantenparallelität: Kamerabasierte Kantenverfolgung und Linienlaser.
• Feuchte- und Klimamessung: Konditionierung und dokumentierte Umgebungswerte.

Prozesssicherheit und Handhabung

Für Transport und Lagerung von Rollenwellpappe sind definierte Hebe- und Absetzpunkte, geeignete Kerne, Kantenschutz und Umreifung relevant. Das Handling erfolgt idealerweise mit abgestimmten Aufnahmen, um Kerne nicht zu beschädigen und die Kanten zu schützen. Eine eindeutige Rollenkennzeichnung unterstützt Rückverfolgbarkeit und Chargenmanagement. Traglasten, zulässige Stapelhöhen und sichere Absetzflächen sind vorzugeben; zusätzlich verbessern Hülsenschoner, Rollenschuhe und angepasste Palettenaufnahmen die Transportsicherheit.

Arbeitssicherheit

• Lastaufnahmemittel: Passende Dornen, Spindeln oder Gabelzubehör vermeiden Kernausbrüche.
• Quetsch- und Kippgefahren: Sicherheitsabstände, Sperrzonen und Schulungen reduzieren Risiken.
• Ergonomie: Hilfsmittel für manuelle Tätigkeiten minimieren Fehlhaltungen und Beschädigungen.

Anwendungsbeispiele in der Verpackungsherstellung

Rollenwellpappe wird in Zuschnittlinien, Stanzereien (Rotations- und Flachbettstanzen) sowie in Druck- und Konfektionsprozessen eingesetzt. Eine stabile Wicklung unterstützt präzisen Längs- und Querschnitt, saubere Rillungen und ein kontrolliertes Abwickeln ohne Bahnlaufstörungen. Beispiele sind die Bereitstellung von Rollen für Casemaker, Digitaldrucklinien oder Inline-Verkettungen mit anschließender Konfektion zu Versand- und Transportverpackungen.

Zusammenfassung:

• Die Wickeltechnik ist ein effizientes Verfahren für die Verpackungsindustrie, insbesondere für die Erstellung von Verpackungen aus Wellpappe.
• Durch diese Technik wird das Wellpappenmaterial zu einer Rolle gewickelt, was die Handhabung erleichtert und einen optimalen Schutz für Produkte verschiedener Branchen bietet.
• Die Anwendung der Wickeltechnik in der Herstellung von Wellpappenverpackungen garantiert eine hohe Stabilität und Qualität der Endprodukte und trägt zur Kosteneinsparung bei.
• Wesentliche Stellgrößen sind Bahnzug, Nip-Druck, Wickelhärteprofil, Kantensteuerung und Klimabedingungen.
• Typische Fehlerbilder wie Teleskopieren, Sternbildung und Kantenquetschungen lassen sich durch präzise Regelung und geeignete Kernqualität minimieren.
• Moderne Sensorik, Rezepturführung und Zustandsüberwachung erhöhen Prozesssicherheit und Wiederholgenauigkeit über unterschiedliche Materialqualitäten hinweg.
• Standardisierte Prüfmethoden, definierte Toleranzen und dokumentierte Umgebungsbedingungen unterstützen eine stabile Weiterverarbeitung vom Abwickeln bis zum Zuschnitt.
• Ein abgestimmtes Handling mit geeigneten Lastaufnahmemitteln, Kantenschutz und Kennzeichnung verbessert Transport- und Prozesssicherheit.