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Forscher von der PTS ermitteln, was Wellpappe aushält

Der Langzeittransport von Gütern in Verpackungen aus Wellpappe ist ein wachsender Markt. Trotz des steigenden Bedarfs fehlte es bislang an belastbarem Wissen, wie sich die Wellpappe möglichst sicher und gleichzeitig materialeffizient einsetzen lässt.

Die Papiertechnische Stiftung (PTS) aus dem sächsischen Heidenau hat durch eine Mischung aus Material-Tests und mathematischer Finesse eine Methode zur Bestimmung des Langzeittragverhaltens von Wellpappe entwickelt.

Die Forscher erarbeiteten ein physikalisches Modell, mit dem sich die  Nachgiebigkeit von Materialien wie Wellpappe über einen längeren Zeitraum mit Hilfe von Kurzzeitversuchen verlässlich vorhersagen lässt.

Bislang ermittelte man die langfristige Stabilität von Wellpappe oft über die simple Berechnung der Traglast der Verpackung. Auf diese Werte wurden gemittelte Sicherheitsfaktoren angewendet.

Geschwindigkeit mit Kalkül
Für einen anderen Ansatz entschied sich die PTS: Die Wissenschaftler testeten die Wellpappe in vier verschiedenen Geschwindigkeitsstufen auf ihre Stabilität. Diese Tests dauern nicht länger als eine Minute. Die Wellpappe wird mit dem jeweils definierten Test-Tempo zwischen zwei Platten angebracht.

Der Trick dabei: Die jeweiligen Geschwindigkeiten rechneten die Wissenschaftler in eine Zeitabhängigkeit um. Das Tempo setzten sie also in Beziehung zur Lebensdauer des Materials. Langzeittests werden damit verzichtbar. Diese sogenannte kontinuumsmechanische Methode funktioniert laut PTS im Prinzip mit allen Wellpappen, da sich deren Grundverhalten gleicht.

Anderes Klima, andere Variable
Mit der neuen Methode lässt sich laut PTS das Verformungsverhalten kompletter Packstücke voraussagen. Anwender können relevante Klimaänderungen in das Modell durch entsprechende Variable einbringen. Zur Validierung der Methode entwickelten die PTS-Forscher Prüfvorrichtungen, die das berechnete mit dem realen Verformungsverhalten von Wellpappe-Mustern verglichen, so hinsichtlich Druck und Biegung.

Die Nutzer von Wellpappe als Versandmaterial können dank des neuen PTS-Modells ihre Verpackungen effizienter auszulegen. Das geht in vielen Fällen mit Materialersparnis einher. Langzeitmessungen an fertigen Packstücken in großen Klimakammern mit einem umfangreichen Probenspektrum entfallen, da zur Vorhersage des Kriechverhaltens - nämlich der möglichen Verformungen durch Belastungen - nach der entwickelten Methode nur kleine Probenstücke benötigt werden.

Die vom PTS für die Kalkulation der Verpackungen erzielten Fortschritte sind in zweierlei Hinsicht für Unternehmen von großem Wert: Zum einen führt ein verbesserter Einsatz von Wellpappe aufgrund der riesigen Verbrauchsmengen in Summe zu hohen Kosteneinsparungen. Zum anderen nutzen Firmen in vielen Branchen, z.B. in der Automobilindustrie, Wellpappe zum Versand hochwertiger Teile. Für sie ist ein unversehrter Transport besonders wichtig. Für beides haben die PTS-Wissenschaftler eine neue Grundlage geschaffen.

Die neu entwickelte Methode wird von den PTS Forschenden nun im Rahmen der Auftragsforschung erfolgreich eingesetzt.

Stand: Dezember 2020

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