Pressemitteilung von Stephan Schaumstoffe GmbH
Schutzverpackung für Mehrfachstoßbelastung: Papierbasierte Monomateriallösung schützt hochwertige und empfindliche Packgüter auch bei wiederholten Stoßbelastungen
Hochwertige und empfindliche Packgüter wie medizintechnische und optische Geräte, Geräte für Mess-, Steuer- und Regeltechnik, elektronische Komponenten oder mechanische Präzisionsteile werden beim Versand erheblichen Transportbelastungen ausgesetzt. Besonders anspruchsvoll sind dabei sogenannte Multischockereignisse: Das Packgut muss nicht nur einen einzelnen Stoß oder Fall überstehen, sondern während des gesamten Transportweges mehrfach wirksam geschützt werden.
Für solche Anwendungen werden deshalb häufig Verpackungspolster auf Kunststoffbasis eingesetzt. Gleichzeitig suchen viele Unternehmen nach papierbasierten Alternativen, die eine vergleichbare Schutzwirkung ermöglichen und sich problemlos in bestehende Recyclingkreisläufe für Papier und Pappe integrieren lassen.
Vor diesem Hintergrund hat der Verpackungsspezialist Stephan Schaumstoffe GmbH unter dem Markennamen ReKKor® ein Verpackungssystem entwickelt, das vollständig auf Papier basiert und innerhalb des relevanten Belastungsbereichs elastische Verformungseigenschaften aufweist.
Übliche papierbasierte Verpackungspolster setzen die bei einem Stoß auftretende Energie überwiegend in eine plastische Verformung um. Vereinfacht ausgedrückt: Wird das Material stark zusammengedrückt, bleibt es anschließend mehr oder weniger in dieser Form. Bei einer erneuten Stoßbelastung steht deshalb nicht mehr die ursprüngliche Polsterwirkung zur Verfügung. Je nach Verpackung kann dadurch außerdem die sichere Fixierung des Packgutes beeinträchtigt werden.
„Ich sehe viel Bewegung in der Branche. Viele Unternehmen suchen nach einer wirksamen Alternative zu Verpackungspolstern aus Kunststoff – möglichst ausschließlich auf Papierbasis“, sagt Andreas Schlierkamp, Entwicklungsingenieur und Geschäftsführer bei Stephan Schaumstoffe. Schlierkamp zeichnet maßgeblich für die Entstehung der neuen Verpackungslösung verantwortlich.
Das ReKKor® Wabenpolster wurde für Verpackungsanforderungen entwickelt, die bisher häufig nur mit Schaumstoffpolstern erfüllt werden konnten. „Papierbasierte Elemente konnten das Packgut bisher bei einem ersten Fall schützen“, erläutert Schlierkamp. „Die eigentliche Herausforderung besteht aber darin, auch bei einem zweiten oder dritten Stoß noch ausreichend Polsterwirkung zur Verfügung zu haben.“
Die ReKKor® Wabenelemente verhalten sich hierbei anders als herkömmliche Wabenpappe. Sie verformen sich innerhalb des vorgesehenen Belastungsbereichs nicht ausschließlich plastisch, sondern weisen ein ausgeprägtes Rückstellverhalten auf. Nach der Belastung nimmt das Polster weitgehend wieder seine ursprüngliche Form und Stabilität an und steht damit für weitere Belastungszyklen zur Verfügung.
Gezielte Kompression verändert die Wabenstruktur
Möglich wird dieses Verhalten durch eine gezielte Bearbeitung der Wabenpappe. Im Fertigungsprozess wird eine hierfür besonders geeignete Wabenpappe mit definierter Papierzusammensetzung und Wabengröße komprimiert. Dabei wird die Wabenstruktur in Belastungsrichtung so verändert, dass sie sich ähnlich einer Ziehharmonika auffaltet.
Genau dieser komprimierte Bereich übernimmt später die eigentliche Polsterfunktion. Je nach Anforderung kann die Kompression ganzflächig oder nur teilweise erfolgen. Dadurch lassen sich unterschiedliche Polsterwirkungen und Härtegrade erzeugen.
Soll beispielsweise eine höhere Stabilität und Fixierung des Packgutes erreicht werden, kann die Wabenpappe nur zum Teil komprimiert werden. Dabei wird etwa die Hälfte der späteren Dicke zur ziehharmonikaartigen Polsterzone, während die andere Hälfte starr bleibt. Dadurch wird das Polster härter und ermöglicht eine bessere Fixierung. Gleichzeitig kann die Verpackung aus dünnerem Ausgangsmaterial hergestellt werden. Dadurch wird Material eingespart – bei geringerer Polsterleistung, aber besserer Fixierung. Diese Ausführung kann sinnvoll sein, wenn das Packgut weniger empfindlich ist oder geringeren Transportbelastungen ausgesetzt wird, beispielsweise bei einem Palettentransport.
Kompression, Schnitt und Formgebung
Aus ReKKor® können sowohl vollständige Verpackungspolster als auch einzelne Polsterelemente hergestellt werden, die anschließend zu einer kompletten Verpackungslösung zusammengefügt werden.
Bei entsprechenden Formteilen können mehrere Bearbeitungsschritte miteinander verbunden werden. Kompression, Schnitt und Falzung beziehungsweise Formgebung lassen sich innerhalb eines Fertigungsprozesses ausführen. Dadurch entstehen dreidimensionale Polsterelemente, die beispielsweise als Kanten-, Eck- oder Flächenpolster eingesetzt werden können.
Grundsätzlich wird bei ReKKor® eine Wabenpappe mit zunächst größerem Volumen komprimiert. Für die Erschaffung des polsternden Effektes wird also eine entsprechende Menge Ausgangsmaterial benötigt.
Ein wichtiges Ziel bei der Entwicklung war aber von Anfang an, ReKKor® nicht nur technisch, sondern auch wirtschaftlich konkurrenzfähig zu bestehenden Verpackungspolstern zu gestalten. Dazu wird das Polstermaterial möglichst genau dort eingesetzt, wo es für den Schutz des Packgutes tatsächlich benötigt wird. Bei vielen Anwendungen reichen einzelne Elemente an Ecken, Kanten oder definierten Auflagepunkten aus. Dadurch wird nur so viel Wabenpolster eingesetzt, wie für die jeweilige Polsterwirkung technisch erforderlich ist.
ReKKor® Elemente auf Wellpappträgern
Nicht jedes Packgut lässt jedoch den Einsatz einzelner Polsterelemente zu. Oft kann die Krafteinleitung nur an bestimmten Stellen des Produktes erfolgen. In anderen Fällen erfordert der Verpackungsprozess, dass ein Polster nicht aus mehreren einzelnen Elementen bestehen darf, sondern beispielsweise nur aus einem oder zwei zusammenhängenden Teilen. Auch für solche Anwendungen wurde eine Lösung entwickelt.
ReKKor® Wabenelemente können gezielt auf einen Träger aus Wellpappe aufgebracht werden. Dabei werden Wellpappe und Wabenpappe miteinander verbunden, sodass die Verpackung weiterhin auf Papier basiert.
Dieser zusätzliche Fertigungsschritt erfolgt bei Stephan Schaumstoffe automatisiert. Auf einer dafür eingesetzten Anlage können Wellpappträger mit so vielen ReKKor® Elementen bestückt werden, wie für die jeweilige Verpackung erforderlich sind. Formate bis zu einer Größe von 1.200 × 800 Millimetern können dabei in einem Arbeitsgang verarbeitet werden.
Der Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, dass das vergleichsweise materialintensive ReKKor® Polster nur an den Stellen eingesetzt werden muss, an denen tatsächlich eine entsprechende Dämpfungswirkung erforderlich ist.
Die übrigen Bereiche des Verpackungsformteils können aus Wellpappe bestehen und übernehmen beispielsweise die Formgebung, Verbindung oder Fixierung. Auf diese Weise lassen sich auch größere Verpackungspolster materialeffizient konstruieren.
Geringeres Lager- und Transportvolumen möglich
Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus der Konstruktion der Verpackungselemente. Werden ReKKor® Polster auf entsprechend ausgelegte Wellpappträger aufgebracht, können diese Verpackungsteile je nach Konstruktion vergleichsweise flach angeliefert und auf Paletten verschachtelt gestapelt werden. Dadurch kann sich das Transport- und Lagervolumen der Verpackungen deutlich reduzieren.
Bei geeigneten Konstruktionen lässt sich durch die verschachtelte Stapelung mitunter eine wesentlich größere Anzahl von Verpackungspolstern auf einer Palette unterbringen. Dies reduziert nicht nur den Platzbedarf im Lager, sondern kann gleichzeitig die Transportkosten und den logistischen Aufwand verringern.
Entwicklung durch Berechnung, Messung und praktische Versuche
Der Marktreife von ReKKor® gingen viele Monate Entwicklungsarbeit, Versuche und messtechnische Untersuchungen voraus.
„ReKKor ist das Ergebnis umfangreicher Berechnungen und vieler Tests“, berichtet Schlierkamp. Zu Beginn musste zunächst ermittelt werden, welche Kombination aus Papierqualität, Wabenstruktur, Ausgangsdicke und Kompressionsgrad eine geeignete Polsterwirkung erzielt. Hierfür wurden unter anderem Kraft-Weg-Messungen durchgeführt.
Dabei wird gemessen, welche Kraft erforderlich ist, um ein Polsterelement über einen definierten Weg zusammenzudrücken. Auf diese Weise lässt sich erkennen, wie das Material auf Belastungen reagiert und in welchem Bereich es eine geeignete Dämpfungswirkung entwickelt.
Gleichzeitig konnte mit diesen Messungen das Rückstellvermögen der ReKKor® Wabenpolster nachgewiesen werden. Die Messkurven zeigen, dass das Material auch nach mehrfacher Kompression ein weitgehend stabiles Verhalten aufweist. In entsprechenden Untersuchungen wurde eine ReKKor® Probe mehrfach hintereinander auf einen definierten Anteil ihrer Ausgangsdicke komprimiert. Nach der ersten Belastung verlaufen die folgenden Kraft-Weg-Kurven nahezu deckungsgleich.
Für eine papierbasierte Polsterstruktur ist dieses Rückstellverhalten eine wesentliche Eigenschaft, weil dadurch auch nach einer vorangegangenen Belastung erneut Polsterweg zur Verfügung steht.
Polsterkurven zur Auslegung der Verpackung
Im nächsten Schritt wurden für verschiedene ReKKor® Wabenpolster sogenannte Polsterkurven erstellt. Diese Kurven setzen die statische Flächenlast eines Packgutes in Beziehung zu der kurzfristigen Beschleunigung, wie sie beispielsweise bei einem Fall während des Transportes auftreten kann. Mit Hilfe dieser Polsterkurven lässt sich eine Verpackung für das jeweilige Packgut dimensionieren.
Dabei wird unter anderem berücksichtigt, welches Gewicht auf einer bestimmten Polsterfläche liegt und welche Stoßbelastung das zu verpackende Produkt maximal aufnehmen darf. Auf dieser Grundlage kann ermittelt werden, welche ReKKor®-Ausführung sowie welche Polsterfläche und Polsterdicke für die jeweilige Verpackungsaufgabe geeignet sind.
Falltests überprüfen die Berechnung
Die rechnerische Auslegung wurde anschließend in praktischen Versuchen überprüft. Dazu führte Stephan Schaumstoffe zahlreiche Falltests mit entsprechenden Verpackungen und Gerätedummies durch. Bei diesen Tests wird ein komplettes Packstück aus einer definierten Höhe auf eine feste Fläche fallen gelassen. Sensoren messen dabei die tatsächlich am Packgut auftretende Beschleunigung.
Um reproduzierbare Ergebnisse zu erhalten, wird das Packstück mit einer entsprechenden Fallprüfeinrichtung geführt, sodass die vorgesehenen Flächen, Kanten oder Ecken möglichst reproduzierbar belastet werden können. Auf diese Weise lässt sich feststellen, ob die zuvor anhand der Polsterkurven ausgelegte Verpackung auch unter realitätsnahen Stoßbelastungen die gewünschte Schutzwirkung erreicht. Damit verbindet die Entwicklung von ReKKor® die gezielte konstruktive Veränderung der Wabenpappe mit einer messtechnischen Auslegung der jeweiligen Schutzverpackung.
Papierbasierte Schutzverpackung für anspruchsvolle Packgüter
ReKKor® kann als einzelnes Kanten- oder Eckpolster, als vollständiges Formteil oder in Kombination mit einem Träger aus Wellpappe eingesetzt werden.
Welche Variante verwendet wird, hängt von Gewicht, Geometrie und Empfindlichkeit des jeweiligen Packgutes sowie von den zu erwartenden Transportbelastungen ab. Dadurch können sowohl einfache Polsterelemente als auch komplexere Verpackungslösungen für empfindliche technische Produkte realisiert werden.
Der entscheidende Unterschied zu herkömmlicher Wabenpappe liegt dabei in der effektiven Polsterung und dem Rückstellvermögen nach einer Belastung. Damit erweitert ReKKor® die konstruktiven Möglichkeiten papierbasierter Schutzverpackungen insbesondere dort, wo wiederholte Stoßbelastungen berücksichtigt werden müssen.
Weitere Informationen zum ReKKor® Wabenpolster
Stephan Schaumstoffe GmbH
In der Grobach 18
61197 Florstadt
Tel.: +49 (0)6041 96 95 96-0
E-Mail: info@stephan-verpackungen.de
Internet: www.stephan-verpackungen.de
Über Stephan Schaumstoffe GmbH
Die Stephan Schaumstoffe GmbH mit Sitz im hessischen Florstadt wurde 2002 gegründet und ist spezialisiert auf die Entwicklung und Produktion konstruktiver Schutzverpackungen für empfindliche und hochwertige Güter.
Das Unternehmen beschäftigt rund 60 Mitarbeiter und entwickelt Verpackungslösungen von der Konstruktion über Prototypentests bis zur Serienfertigung. Schwerpunkte liegen unter anderem in Anwendungen für Medizintechnik, Mess-, Steuer- und Regeltechnik sowie optische und andere hochwertige technische Geräte.
Pressekontakt:
Name: ABOPR – SGSPR, Spinnereiinsel 3c, D-83059 Kolbermoor
E-Mail: sgs@abopr.de
Telefon: +49 (0) 89 500 315-20
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