Wie entsteht Faltenbildung bei der Folienkaschierung von Verpackungen?


 

Im Bereich von 65 % bis 70 % relativer Luftfeuchtigkeit waren die Falten der OPP-Folie nahezu verschwunden, ab 80 % spannte sich die Folie straff und faltenfrei um den Wellpappenkörper der Verpackungen, so dass diese eine nahezu Uhrglas artige, konkave Wölbung zur kaschieren Folie hin annahmen.

Folgen von Klimaeinflüssen auf die reklamierten Verpackungen

Sowohl die Fertigung der Verpackungen im Mai als auch deren Zwischenlagerung bei dem Spielwarenhersteller lagen im Bereich des Sommerhalbjahres und folglich in Bereichen einer erhöhten Raumluftfeuchte. Die Reklamationsphase um Weihnachten hingegen lag in der Heizperiode, die sich in mitteleuropäischen Breitengraden etwa von November bis April erstreckt. Für diesen Zeitraum ist bekannt, dass in Verbindung mit der Heizung in geschlossenen Räumen die rel. Luftfeuchtigkeit auf etwa 20 % abfallen kann.
Um diesen Wechsel der Klimaverhältnisse und somit den Zeitraum der Fertigungsbedingungen mit denen im Reklamationszeitpunkt zu imitieren, wurden die Schachteln wechselnden Feuchtigkeitsverhältnissen ausgesetzt.

Die bereits eine Faltenbildung aufweisenden Schachteln wurden im Klimaschrank einer relativen Luftfeuchtigkeit von 20 % ausgesetzt und bis zur Gleichgewichtsfeuchte der Wellpappen unter konstanten Klimabedingungen gehalten. An den Schachteln ließ sich in relativ kurzer Zeit von 24 Stunden bereits eine Verstärkung der Faltenbil-dung der Folie feststellen (Abbildung 2). Dieser Effekt ließ vermuten, dass in Zusammenhang mit Veränderungen des Umgebungs-Klimas der Verpackungen eine Schrumpfung der Wellpappen auftrat, der die Kunststoff-Folie nicht folgte.

Im Umkehrschluss musste folglich eine Lagerung bei erhöhter Luftfeuchtigkeit zu einer sichtbaren Verminderung der Falten der Folie führen. In einem zu bestimmenden Feuchtigkeitsbereich, innerhalb dem die Einzelteile der Schachteln miteinander verklebt wurden, sollte sich sogar eine faltenlose Folie zeigen.   

In mehreren Stufen wurde folglich die Umluftfeuchte, in der die Schachteln gelagert waren, wieder angehoben. Im Bereich von 65 % bis 70 % relativer Luftfeuchtigkeit waren die Falten der OPP-Folie nahezu verschwunden und ab 80 % spannte sich die Folie straff und faltenfrei um den Wellpappenkörper der Verpackungen, so dass diese eine nahezu uhrglasartige, konkave Wölbung zur kaschierten Folienseite hin annahmen (siehe Abbildung 3). 

Diese bei unterschiedlichen Klimastufen ablaufenden Vorgänge bewiesen, dass trotz der Klebung zwischen OPP-Folie und Wellpappe durch Schrumpfung des Faserstoffes eine Faltenbildung, oder bei dessen Dehnung Faltenlosigkeit der Folie herbeigeführt werden kann.

Fazit aus den Untersuchungen

Die Faltenbildung der OPP-Kaschierfolie stand in Zusammenhang mit einer Austrocknung der Wellpappe und dem Druckkarton, auf dem die Folienkaschierung erfolgt war. Im Vergleich zu synthetischen Folien weisen organische Faserstoffe wie Karton und Wellpappe ein Dehnungs-/Schrumpfungsverhalten auf, welches durch die Klimaverhältnisse in der Umluft gesteuert wird. Im Wechsel der Feuchtigkeit der die Faserstoffe umgebenden Luft kann quer zur Produktionsrichtung dieser Materialien mit einem Dehnungs-/Schrumpfungsverhalten von 0,6 % bis 0,8 % gerechnet werden. In deren Längsrichtung liegen die Extremwerte der Dehnung oder Schrumpfung mit etwa 0,1 % wesentlich geringer.

Diese unterschiedlichen Dimensionsveränderungen längs und quer zur Produktionsrichtung führten bei den Verpackungen dazu, dass bei deren Austrocknung in der Lagerhaltung bei dem Spielwarenhersteller sich die Faltenbildung nach der Richtung der höchsten Schrumpfung ausrichtete.

Von den Herstellern von Wellpappen wird im Allgemeinen die absolute Feuchtigkeit angegeben. Diese bewegt sich in der Regel in Größenordnungen von 8 % bis 14 %, bezogen auf den Faserstoff. Aus diesen Werten heraus ergibt sich eine relative Feuchtigkeit von rund 65 % bis 75 %, die sich mit Feuchtigkeitsmessgeräten innerhalb von Rollen oder Stapeln von Wellpappen bestimmen lässt.

Werden an den Wellpappen noch zusätzliche Kaschierarbeiten (Aufkaschierung von Druckbildern) vorgenommen, die mit wässrigen Klebstoffen erfolgen, so kann die r. F. sogar in den Bereich bis 80 % in den fertigen Produkten ansteigen.
Als Folge davon muss sich bei großem Unterschied der relativen Feuchtigkeit zwischen Material und Umgebungsluft das Fasermaterial in der Planlage, Wölbung und auch den Abmessungen verändern, die von der Feuchtigkeit unbeeinflusste Werkstoffe, zum Beispiel Folien, nicht mitmachen.

Da diese Vorgänge physikalischen Gesetzen (Absorption/Desorption an natürlichen Faserstoffen) folgen, lässt sich keine einfache Lösung des Problems bieten. Lediglich wenn der Kunde seine Zwischenlager auf normale Raumklimaverhältnisse im Bereich von etwa 50 % relativer Luftfeuchtigkeit einstellen würde, könnte den Problemen entgegen gewirkt werden.

 

Peter Stadler ist freier Berater (Firma Info Star, München) und ehemaliger Abteilungsleiter der Abteilung Druckweiterverarbeitung, Druckpapier und ID-Kartenprüfung bei der Fogra.

E-Mail: infostar@stadler-muenchen.com

Tel. 089/74 10 00 23

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