Verpackungsqualität in Abhängigkeit von der Feuchte

Vortrag von Frau Nadine Florian, Hochschule Bremerhaven

Inhaltsverzeichnis

	Problemdarstellung
	Grundlegendes
	Auswertungen
	Beispiel
	Zusammenfassung und Ausblick

Problemdarstellung

In diesem Vortrag wird eine Untersuchung der Verpackungsqualität in Abhängigkeit von der Feuchte vorgestellt. Die Versuchsreihe wurde im Verpackungslabor der Hochschule Bremerhaven durchgeführt. Dabei geht es um den Kantenstauchwiderstand und um den Stapelstauchwiderstand.

Diese Abbildung zeigt eine Palette mit gestapelten Schachteln. Es soll untersucht werden, welchen Beanspruchungen die untersten Lage der Schachteln ausgesetzt ist:

Diese untersten Lage muss die gesamte Kraft der darüberliegenden Paletten aufnehmen.

Neben der Luftfeuchtigkeit spielt die richtige Dimensionierung des Materials des Schachtel eine Rolle: Reicht evt. eine einwellige oder muss eine zweiwellige Kartonage verwendet werden?

Hinsichtlich der Transport- und Lagerbeanspruchung ist zu prüfen, wie bzw. wie weit wird die Kartonage transportiert, wie und wo wird sie gelagert u.v.m.

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Grundlegendes

Im Folgenden wird der theoretische Ansatz vorgestellt, der als Grundlage für die labortechnischen Untersuchungen diente.

Zum einen gibt es die Packstoff-spezifische Analyse, der ECT (Edge-Crush-Test). Dabei wird lediglich die "Kante" bzw. der Packstoff berücksichtigt, aus dem dann das Packmittel hergestellt wird.

Das Packmittel wird durch den BCT (Box Compression Test) analysiert, dabei geht es um den ist den Stapelstauchwiderstand.

Diese Abbildung zeigt die beiden Analyse-Arten:

Die beiden daraus resultierenden Kennwerte ECT und BCT vereinen sich in der unten in der Abbildung dargestellten Formel, die sog. McKee-Formel. Dies ermöglicht eine schnelle und einfache Berechnung.

Eine Faltschachtel, wie sie in der folgenden Abbildung zu sehen ist, wurde tatsächlich in den Prüflabors verwendet. Aus diesen Prüfkartonagen werden Prüfstreifen ausgeschnitten. Diese haben die Maße 10 x 2,5 cm. Beim BCT wird die gesamte Box benötigt.

Dabei wird die ganze Box (leer!) zusammengefaltet und die Kartonage dann zwischen zwei Platten hineingeschoben. Die Kartonage liegt unten auf und wird von oben gleichmäßig, über die komplette Box verteilt, nach unten belastet – bis die Box einknickt.

Dadurch wird die Welle der Kartonage irreversibel beschädigt und die Box kann nicht mehr für den Transport verwendet werden.

Ich habe die McKee-Formel bei der Untersuchung einer FEFCO 201-Schachtel angewendet. Das ist eine Standard-Box, die ein Verhältnis von Höhe zu Umfang von 1:7 ausweist.

Die McKee-Formel kann nur als "Faustformel" herangezogen werden. Zudem darf das Verhältnis von Höhe zu Umfang nicht kleiner als 1:7 sein, sonst ist nicht ausgeschlossen, dass schon vorher ein Einknicken auftritt und dann die ganze Untersuchung sinnlos wird.

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Auswertungen

Die Auswertungsergebnisse sind in dieser Grafik zusammengestellt:

Die blauen Säulen stellen die zweiwellige Kartonage dar, die gelben Säulen die einwellige Kartonage. Die Kartonage wurden im Klimaschrank bei rel. Luftfeuchten von 40%, 80% und 95% klimatisiert. Die Temperatur wurde konstant bei 20°C gehalten.

Das Ergebnis ist eine Abnahme des Kantenstauchwiderstand um 75%!

Die BCT-Auswertung ist in diesem Diagramm zu sehen:

Dabei wurden 10 Kartonagen untersucht, deren Kurven sind in unterschiedlichen Farben dargestellt.

Hier ist die Auswertung übersichtlicher:

Dieses Diagramm zeigt nicht die einzelnen Prüfstreifen, sondern die getesteten drei einwelligen Kartonagen. Die Bedingungen sind identisch: 40%, 80% und 95% rel. Feuchte bei konstant 20°C.

Auch hier ist eine kontinuierliche Abnahme zu erkennen, dieses Mal des Stapelstauchwiderstandes.

Für die zweiwelligen Kartonagen ist das Ergebnis vom Prinzip her vergleichbar:

Die Ergebnisse sind hier noch einmal aufgelistet:

Für den BCT wurde eine Abnahme von 68% bei einwelliger und 78% bei zweiwelliger Kartonage ermittelt – eine ähnliche Größenordnung wie beim ECT.

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Beispiel

Zur Veranschaulichung ist hier eine Box zu sehen, die eingeknickt ist. Der Knick ist deutlich vorne an der Box erkennbar:

Erfolgt so eine Verformung, wird der Test automatisch abgebrochen.

Hier ist der Berechnungsansatz aufgeführt:

Es handelt sich um eine Blocklagerung mit 3-fach Stapelung. Das Blocklager hat die Maße 20 m x 10 m und kann 800 Paletten aufnehmen.

Wird die Luftfeuchtigkeit von 40% auf 95% erhöht, nimmt der Stapelstauchwiderstand derart stark ab, dass statt 3-fach Stapelung nur noch 1/4 einer Palette aufgesetzt werden kann. Das Lager benötigt dadurch mehr als das dreifache an Fläche.

Die Kosten z. B. die Miete von Lagerfläche können so erheblich steigen.

Als Alternative besteht im umpacken in eine zweiwellige Kartonage. Dies ist aber zeit- und personalaufwändig. Zudem ist zweiwellige Kartonage teurer als einwellige. Und auch die zweiwellige Kartonage hätte nur bis 87% rel. Luftfeuchte Bestand.

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Zusammenfassung und Ausblick

Zusammenfassung:

	Grundlegendes Problem Z. B. kann die McKee-Formel die reellen klimatischen Beanspruchungen nicht genau berücksichtigen.
	Unzureichende Prüfungen Im Prinzip müssten die Prüfungen für jede Kartonage und bei jeder Luftfeuchtigkeit durchgeführt werden, wofür es aber keinen Berechnungsansatz gibt.
	Realitätsbezug Dieser fehlt bei den Untersuchungen im Detail.

Ausblick:

	Weitere genauere Forschungen zwingend Z. B. um den Berechnungsansatz von McKee weiterfassen zu können.
	Entwicklung neuer Formeln
	Einbeziehen verschiedenster Belastungen
	Engerer Bezug zur Praxis

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