2024-12-30

Festigkeitsprüfungen von Kartonverpackungen - Ein umfassender Leitfaden zu Tests und Parametern

Kartonverpackungen durchlaufen vor ihrer Markteinführung eine Reihe strenger Festigkeitsprüfungen. Diese Tests sind entscheidend für die Sicherheit der transportierten Produkte und die Optimierung der Logistikkosten. In diesem Artikel erläutern wir detailliert die wichtigsten Tests und Parameter, die die Qualität von Kartonverpackungen bestimmen.

Wichtige Festigkeitsparameter

Flächengewicht

Das Flächengewicht ist ein grundlegender Parameter, der die Masse von 1 m² Karton in g/m² angibt. Obwohl es ein einfacher Indikator zu sein scheint, ist es von entscheidender Bedeutung für alle weiteren Eigenschaften der Verpackung:

• Kartons mit einem Flächengewicht von 300-400 g/m² werden hauptsächlich für Einzelverpackungen verwendet.
• Ein Bereich von 400-600 g/m² ist der Standard für mittlere Transportverpackungen.
• Flächengewichte über 600 g/m² werden für großformatige und spezialisierte Verpackungen eingesetzt.

Edge Crush Test (ECT)

Der ECT (Kantenstauchwiderstand) ist einer der wichtigsten Parameter zur Bestimmung der Widerstandsfähigkeit von Wellkarton gegen Kantenstauchung. Der Test erfolgt durch das vertikale Zusammendrücken einer Kartonprobe, die senkrecht zur Wellenrichtung ausgerichtet ist. Das Ergebnis wird in kN/m angegeben und gibt Auskunft über:

• Die maximale Belastung, die eine vertikale Seitenwand eines Kartons tragen kann.
• Die Tragfähigkeit der Verpackung beim Stapeln.
• Die allgemeine Steifigkeit der Verpackungskonstruktion.

Typische ECT-Werte liegen zwischen 2 kN/m für leichte Verpackungen und über 8 kN/m für Schwerlastverpackungen.

Box Compression Test (BCT)

Der BCT (Kartonstauchtest) simuliert reale Lagerbedingungen. Während des Tests wird ein kompletter Karton gleichmäßig von oben belastet, bis eine Verformung eintritt. Der BCT-Wert wird in Kilogramm oder Kilonewton gemessen und gibt Aufschluss über:

• Die maximale Belastung, die eine Verpackung aushalten kann.
• Die Stapelfähigkeit von Kartons.
• Das Verhalten der Verpackung unter Lagerbedingungen.

Zusätzliche Festigkeitsprüfungen

Durchstoßfestigkeitstest (Puncture Test)

Dieser Test bestimmt die Widerstandsfähigkeit des Kartons gegen dynamische Durchstoßkräfte. Dabei wird die Energie gemessen, die erforderlich ist, um eine Kartonprobe mit einem genormten Pendeldorn zu durchstoßen. Das Ergebnis wird in Joule (J) angegeben und gibt Hinweise auf:

• Die Fähigkeit der Verpackung, den Inhalt vor mechanischen Schäden zu schützen.
• Die Widerstandsfähigkeit gegenüber versehentlichen Stößen mit scharfen Gegenständen.
• Die allgemeine strukturelle Integrität des Materials.

Typische Werte für Wellkarton:

• 3-lagiger Wellkarton: 3-7 J
• 5-lagiger Wellkarton: 8-15 J
• 7-lagiger Wellkarton: über 15 J

Flat Crush Test (FCT)

Der FCT (Flachstauchtest) misst den Widerstand der gewellten Zwischenschicht des Kartons gegen Druckbelastung. Dieser Test ist entscheidend für die Erhaltung der dämpfenden Eigenschaften der Verpackung.

Wasseraufnahme-Test (Cobb-Test)

Der Cobb-Test ist eine standardisierte Methode zur Messung der Wasseraufnahmefähigkeit von Karton. Der Test misst die Menge an Wasser, die eine bestimmte Oberfläche innerhalb eines definierten Zeitraums (normalerweise 120 oder 1800 Sekunden) aufnimmt. Das Ergebnis wird in g/m² angegeben und als Cobb120 oder Cobb1800 bezeichnet.

Wichtige Aspekte des Cobb-Tests:

• Bestimmt die Wirksamkeit der wasserabweisenden Beschichtung des Materials.
• Zeigt, wie gut die mechanischen Eigenschaften des Kartons bei hoher Luftfeuchtigkeit erhalten bleiben.
• Hilft, die Haltbarkeit der Verpackung in feuchter Umgebung vorherzusagen.

Referenzwerte:

• Unbeschichteter Karton: 25-45 g/m²
• Beschichteter Karton: 15-25 g/m²
• Wasserbeständiger Karton: unter 15 g/m²

Bedeutung des Cobb-Tests in der Praxis:

1. Auswahl der Verpackung entsprechend den Lagerbedingungen:

   • Seefracht erfordert Verpackungen mit einem niedrigen Cobb-Wert.
   • Kühlprodukte benötigen Kartons, die gegen Kondensation resistent sind.
   • Exportgüter in Länder mit hoher Luftfeuchtigkeit benötigen spezielle Schutzmaßnahmen.

2. Qualitätskontrolle in der Produktion:

   • Überprüfung der Klebeverbindungen zwischen den Kartonschichten.
   • Kontrolle der wasserabweisenden Beschichtungen.
   • Bewertung der Gleichmäßigkeit in der Produktion.

Zusammenhang zwischen den Tests

Die Ergebnisse der verschiedenen Tests stehen in direktem Zusammenhang:

• Hohe Wasseraufnahme (hoher Cobb-Wert) führt oft zu niedrigeren ECT- und BCT-Werten.
• Hohe Durchstoßfestigkeit ist oft mit höheren ECT-Werten verbunden.
• Karton mit hohem Flächengewicht zeigt in der Regel bessere Werte in allen Festigkeitstests.

Anwendung der Testergebnisse in der Verpackungsentwicklung

Eine umfassende Analyse aller Testergebnisse ermöglicht:

• Die Optimierung der Verpackungskonstruktion für spezifische Anforderungen.
• Die Auswahl geeigneter Schutzbeschichtungen.
• Die Festlegung der Lager- und Transportbedingungen.
• Die Vorhersage des Verhaltens der Verpackung unter verschiedenen Umweltbedingungen.
• Die Reduzierung der Materialkosten, ohne die erforderlichen Eigenschaften zu beeinträchtigen.
• Die Minimierung des Risikos von Transportschäden.
• Die Einhaltung von Normen und Transportvorschriften.

Einfluss von Umweltbedingungen

Die Festigkeit von Kartonverpackungen verändert sich erheblich unter dem Einfluss von Umgebungsbedingungen:

• Eine relative Luftfeuchtigkeit über 80 % kann die Festigkeit des Kartons um bis zu 50 % reduzieren.
• Temperaturen über 40 °C schwächen die Kartonstruktur.
• Langfristige Lagerung unter wechselnden Bedingungen beschleunigt die Materialalterung.

Fazit

Umfassende Festigkeitsprüfungen sind unerlässlich, um sicherzustellen, dass Kartonverpackungen in der Lieferkette zuverlässig funktionieren. Die Kenntnis der einzelnen Parameter und ihrer Wechselwirkungen ermöglicht die Entwicklung von optimal an die Kundenbedürfnisse angepassten Verpackungslösungen bei gleichzeitiger Kosteneffizienz.

Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass die reinen Testergebnisse nicht ausreichen - entscheidend ist ihre Interpretation im Kontext der spezifischen Anwendung und Einsatzbedingungen. Daher ist die Zusammenarbeit mit einem erfahrenen Verpackungshersteller mit einem gut ausgestatteten Prüflabor unerlässlich, um die bestmögliche Lösung zu finden.

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