Neues Prüfverfahren für Wellpappenrohpapiere
Cepi ContainerBoard geht neuen Weg bei Normierung

Die Entwicklungen in diesem Bereich stehen in der Tat nicht still. Schon heute gehen namhafte Hersteller von Wellpappenrohpapieren und Wellpappe davon aus, dass die Erweiterung der DIN ISO 7263 nicht der richtige Weg sein kann. In den nachfolgenden Absätzen wird auf Limitierungen beim Concora Medium Test (CMT) eingegangen und eine Alternative vorgestellt.

Methode zur Bestimmung des Stauchwertes von Wellenstoff

1. Anwendungsbereich

2. Schwächen der CMT-Methode

3. Modifizierung neuer Parameter

4. S-Test

5. Weitere Vorgehensweise

6. Fazit

1. Anwendungsbereich

Für die Wellpappenproduktion ist eine Vorhersage der Eignung der Wellpappe als Verpackungsmaterial von entscheidender Bedeutung. Der wichtigste Qualitätsparameter für die Vorhersage der Eignung der Wellpappenkiste ist der Stapelstauch- oder BCT-Wert (Box Compression Test). Die BCT-Messung dient zur Beurteilung der Festigkeit des versandfertigen Packstücks gegenüber einer Stauchbeanspruchung und damit zur Beurteilung des Schutzes des Inhalts. Sie ist nach DIN EN 22874 genormt.

Zur BCT-Messung muss einschränkend angemerkt werden, dass hierbei nur eine (von mehreren) Belastungssituationen simuliert wird, während die tatsächliche Belastung einer Wellpappenschachtel vielfältiger ist. Langzeitbeanspruchungen können z. B. mittels BCTPrüfung nicht nachgestellt werden.

Der BCT-Test kann auch durch Druckbeanspruchung (crushing) der Wellpappe beeinflusst werden. Darüber hinaus wird ein bestimmter FCT-Wert (Flat Crush Test) für die Vorhersage der Eignung der Wellpappe als Verpackungsmaterial gefordert.

Die Bestimmung des Flachstauchwiderstandes ist in der DIN EN 23035 definiert. Der Flachstauchwiderstand ist der größte Widerstand in [N], den eine Wellpappe einer senkrecht zu den Wellen wirkenden Kraft bis zum Zusammenbruch der Wellen entgegensetzt. Der Papiermacher simuliert den Flachstauchwiderstand an einem larbormäßig geformten, auf einem Klebeband anhaftenden Papierstreifen, dem Concora Medium Test (CMT). Dieser ist in DIN ISO 7263 beschrieben. Dies ist eine derzeit gebräuchliche Prüfmethode für Wellpappenrohpapiere.

2. Schwächen der CMT-Methode

Der CMT wurde ursprünglich für Messungen an der A-Welle (4,5 mm Höhe) entwickelt, während heute in der Praxis kleinere Wellen wie C-, B-, E- und F-Welle vorherrschen.

Darüber hinaus ist in den letzten Jahren ein Trend zu immer leichtgewichtigeren Wellpappenrohpapieren erkennbar, auf welche sich die für die A-Welle entwickelte CMT-Messung eventuell nicht uneingeschränkt übertragen lässt. In Folge dessen kommt es in der Praxis immer wieder zu Ungenauigkeiten und Fehlmessungen.
Praxisauswertungen haben darüber hinaus ergeben, dass die CMTFestigkeitswerte nicht – wie erwartet – mit höherer Grammatur immer steigen, was allgemein auf Fehler/Beschränkungen der Messung zurückgeführt wird. Bei hohen Grammaturen und/oder High Performance Papier werden zudem immer wieder „kippende Wellen“ und zu niedrige Werte, verursacht durch Delaminierung, festgestellt.

Ungenauigkeiten und Fehler kommen auch in der Praxis durch die manuelle Bearbeitung (anthropogene Faktoren) sowie Material- und Geräteeinflüsse (Klebeband, Fluter, etc.) vor.

Zudem besteht heute Bedarf für IT-System-Messungen sog. Offline- Messungen für „Autoline“ oder „Paperlab“. Die CMT Messung ist außerdem in der Praxis sehr zeitaufwendig (Dauer einer Messung: mind. 45 min.) und kann bei großen, breiten Maschinen, die über 50 t/ Std. produzieren unverhältnismäßig viel Ausschuss produzieren.

3. Modifizierung neuer Parameter

Die zuvor beschriebenen Schwächen haben die Autoren der „European List of Corrugated Base Papers“ (Cepi ContainerBoard = Europäischer Verband der Hersteller von Wellpappenrohpapieren mit Sitz in Brüssel) letztendlich zu der Aussage veranlasst, dass nicht alle relevanten Eigenschaften mit den existierenden Messmethoden beschrieben werden können und die Notwendigkeit gesehen wird, einige Parameter in den kommenden Jahren zu modifizieren.

Ob allerdings eine Erweiterung des Concora Medium Tests (CMT) um die B-Welle eine geeignete Methode ist, wird an dieser Stelle angezweifelt. Die zuvor beschriebenen Schwächen der CMT-Methode bestehen ja nach wie vor und verschwinden auch nicht bei einer Erweiterung des Flachstauchwiderstandes um die B-Welle. Vielmehr würden die erwähnten Schwächen (anthropogene Faktoren, Materialeinflüsse, fehlende Offline-Messungen u. a.) der Messung übertragen und fortgeführt werden. Diese Auffassung wird auch vom Technical Committee von Cepi ContainerBoard (CCB) bestätigt. Konsequenterweise müßten dann noch Prüfungen für noch kleinere Wellen (z. B. E, F oder N Wellen) genormt werden. Dadurch würde der Kunde vollends den Überblick verlieren, da jede Wellensorte ein anderes Niveau aufweist. Hinzu kommt, daß in der Praxis bei Wellpappen die Wellenhöhen nicht immer standardisiert sind. So findet man z. B. bei B-Wellen Höhen von 2,2 bis 2,8 mm.

4. S-Test

Die zuvor erwähnten Nachteile des CMT-Test bildeten schließlich den Anlass, nach einer sinnvollen und vor allen Dingen zuverlässigeren Alternative zu suchen. Zunächst wurde nach einer Korrelation des CMT-Wertes mit bereits bestehenden Parametern wie SCTmd, Tensile Stiffness etc. gesucht, für die bereits automatisierte Messmodule vorliegen. Da die Korrelationen nicht zufriedenstellend waren, wurde von der Smurfit Kappa Group (SKG) eine neue Messmethode, der sog. „S-Test“ entwickelt.

Der S-Test wird analog dem SCT (Short Crush Test) durchgeführt und misst die Stauchkraft von Wellenstoff in Maschinenrichtung, wie auch der CMT. Die Messung erfolgt dabei direkt am Papierstreifen und vermeidet somit
das Wellen und Aufkleben auf einem Klebeband. Gegenüber der SCTPrüfung weisen die Klammern einen Offset sowie einen größeren Abstand auf. Dadurch kommt es bei den Messungen zu einer Biegung des Papierstreifens. Der Papierstreifen erreicht dann die Form des Buchstabens „S“, wonach der Test schließlich benannt wurde (Abb. 1, 2).

Tausende von Messungen zeigten schließlich, dass der S-Test zwar keine gute Korrelation zur CMT-Messung aufweist (Abb. 3), aber eine gute Korrelation zum ersten CMT Plateau (1st. Plateau) (Abb. 4).


Die schlechte Korrelation mit dem „normalen“ CMT-Wert speziell bei höheren Werten ist so zu erklären, dass bei der CMT Messung in diesem Bereich Fehler, wie z. B. Delaminierung, auftreten können. Eine normale Belastungskurve der CMT-Messung zeigt Abb. 5.

Das CMT First Plateau stellt den Übergang der reversiblen Stauchung zur irreversiblen Schädigung der Welle dar. In Diskussion mit der Wellpappenindustrie ergab sich, daß auch dort das erste Plateau des Flachstauchwiderstandes (FCT) der aussagekräftigere Wert ist. Nach Entwicklung der Methode durch die Smurfit Kappa Group wurde diese dem Technical Committee von Cepi ContainerBoard vorgestellt.

Inzwischen wurden Papiermuster von zahlreichen Mitgliedern getestet und die Resultate dem Technical Committee von CCB zur Verfügung gestellt. Dadurch konnte sich das Technical Committee ein Bild von der hohen Genauigkeit der Methode bilden.

Darüber hinaus beteiligte sich mit Lorentzen & Wettre (L&W), ein namhafter schwedischer Hersteller von Messgeräten, in der Arbeitsgruppe. L&W entwickelte inzwischen sowohl ein Tischmessgerät als auch ein für automatisierte Messungen einsetzbares Modul.

5. Weitere Vorgehensweise

Gegenwärtig laufen zusätzlich von CCB in Auftrag gegebene Versuche, an denen namhafte Hersteller von Wellpappenrohpapieren teilnehmen. Ziel ist die Genauigkeit und Reproduzierbarkeit der Methode zu überprüfen. Darüber hinaus ist ein Ringvergleich mit mehreren Laboratorien in Vorbereitung. Zudem untersucht die TU Darmstadt noch näher den Zusammenhang zwischen ersten Plateau beim CMT bzw. dem S-Test mit dem FCT 1st Plateau.

Obgleich die zuvor genannten Versuche und Ringvergleiche noch nicht abgeschlossen sind, hat der DIN-Normenausschuss Papier, Pappe und Faserstoff bereits in seiner Sitzung am11. Oktober 2016 ein Normungsverfahren (vorläufiges Projekt) eingeleitet. Sobald die DIN-Norm erstellt ist, wird ein ISO Projekt nachfolgen.

6. Fazit

Der „S-Test“, eine einzigartige Erfolgsgeschichte.


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