Verpackungstechnik

Liebe Azubis, liebe Ausbilderinnen und Ausbilder, liebe Lehrerinnen und Lehrer im Bereich Verpackungstechnik!

Dies ist eure neue Plattform, auf der ihr euch miteinander vernetzen und zum Thema Verpackungstechnik austauschen könnt.

 

Die Plattform enthält derzeit vier verschiedene Inhalte:

  1. Ein Wiki auf Basis des Handbuchs für Packmitteltechnologen
  2. Eine Linkliste zu verschiedenen weiteren Plattformen und Herstellern mit Lernmaterial
  3. Erfahrungsberichte aus der Ausbildung für Packmitteltechnologen
  4. Lerngruppen, in denen Azubis sich austauschen können

Ich wünsche allen Beteiligten viel Spaß und Erfolg beim Nutzen der Plattform!

Erik Wölm
Hauptverband Papier- und Kunststoff­verar­beitung (HPV)

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Verpackungstechnik-Wiki

Liebe Lehrerinnen und Lehrer im Bereich Verpackungstechnik!

Dieses Wiki soll das bestehende Handbuch für Packmitteltechnologinnen und -technologen ergänzen, und zwar mit Videos, Fotos, Übungen, Fragen, Antworten...

In einem ersten Schritt stellen Sie als Lehrerinnen und Lehrer Inhalte ein. Hierfür bieten sich zum Beispiel bereits bestehende Lernfelder aus den drei Handbüchern für Packmitteltechnologen an. Diese können Sie z.B. mit Videos ergänzen, die im Buch keinen Platz finden.

In einem zweiten Schritt laden Sie Ihre Schülerinnen und Schüler ein, das Wiki für sich zu nutzen - zur Kommentierung Ihrer Artikel, zum Organisieren von Lerngruppen, zum Hochladen eigener Videos etc.

In einem dritten Schritt sollen die Handbücher mittels sog. QR-Codes mit dem Wiki verbunden werden. Die Lernenden haben dann also die Möglichkeit, beim Durcharbeiten der Bücher auf die Inhalte im Wiki zuzugreifen, und umgekehrt beim Durcharbeiten des Wikis in den passenden Seiten im Buch nachzuschlagen.

Ich wünsche Ihnen viel Spaß und Erfolg beim Nutzen des Wikis!

Erik Wölm
Hauptverband Papier- und Kunststoff­verar­beitung (HPV)



Wie ist das Wiki zu bedienen?

Eine Bedienungsanleitung für das Wiki finden Sie hier.

Eine Liste mit Links zu weiteren Informationsquellen im Bereich Verpackungstechnik finden Sie hier.

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LF 1: Packmittelfunktionen ermitteln und betriebliche Strukturen vergleichen

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1.1 Grundstruktur eines Packmittel herstellenden Betriebes

Dieses Kapitel stellt die Prozesse in Packmittel herstellenden Betrieben vor. Die Anzahl der Packmittel ist so vielfältig wie die Menge der zu verpackenden Güter selbst. Packmittel aus den unterschiedlichsten Packstoffen werden heute am Markt zum Verpacken verwendet – zum Beispiel Papier, Karton, Pappe, Glas, Kunststoff, Metall, Verbundstoffe. Das ist ein riesiger Markt, der nur richtig strukturiert beherrscht werden kann.

Die Herstellungsbetriebe von Verpackungen sind nach den verwendeten Verpackungsmaterialien gegliedert. Der Packmitteltechnologe sowie auch der Maschinen- und Anlagenführer mit dem Schwerpunkt Papier- und Druckweiterverarbeitung befassen sich „nur“ mit Packmitteln aus den sogenannten Faserpackstoffen Papier, Pappe, Karton und Verbundstoffen. Kunststoffe werden oft in Kombination mit den Faserpackstoffen verwendet. Es gibt darüber hinaus auch andere Verpackungsmaterialien wie Glas, Holz oder Metall. Um diese geht es hier aber nicht.

In der Verpackungsindustrie werden Betriebe bis 9 Mitarbeiter als Kleinstunternehmen geführt, Betriebe zwischen 10 und 49 Mitarbeitern als Kleinunternehmen, Unternehmen zwischen 50 und 249 Mitarbeitern als mittlere Unternehmen und Betriebe ab 250 Mitarbeitern als Großbetriebe. Weitere Kriterien, um herauszufinden, wie klein oder groß ein Unternehmen ist, sind die Umsätze oder die Bilanzsumme (siehe Abb. 1).

KMU-Schwellenwerte der EU seit 01.01.2005

Abb. 1: Schwellenwerte für kleinere und mittlere Betriebsgrößen nach EU seit 01.01.2005 (Quelle: ifm-Bonn.org)

Anzahl der Betriebe zwischen 2005 und 2009

Abb. 2: Betriebszahlen nach Branche geordnet (Quelle: IGM-Studie)

Rund 500 Betriebe in Deutschland sind in der Papier, Pappe, Karton und Kunststoff verarbeitenden Industrie aktiv. Hiervon haben etwa 98 % weniger als 500 Beschäftigte und erzielen 80 % des Gesamtum- satzes der Branche. Das bedeutet: Der Großteil aller Verpackungen wird in kleinen und mittelständischen Unternehmen (KMU) produziert.

Kunden sind Unternehmen der Nahrungs- und Genussmittelindustrie, Getränkehersteller, Pharmaindustrie, Kosmetikindustrie, Konsumgüterindustrie, Chemieindustrie und verarbeitendes Gewerbe.

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1.1.1 Kurze Begriffsklärung rund um die Verpackung

Packmitteltechnologen stellen Packmittel, Packhilfsmittel und teilweise auch die Packstoffe selbst her. Das Packmittel und die Packhilfsmittel werden zusammen als Verpackung bezeichnet. Unter dem Begriff „Verpacken“ beziehungsweise „Abpacken“ wird das Zusammenbringen von dem zu verpackenden Gut mit der Verpackung beschrieben. Logischerweise folgt er der Herstellung des Packmittels. Der Packmitteltechnologe ist für das Verpacken nicht mehr selbst zuständig. Er bestimmt den Verpackungsvorgang aber durch die Art des Packmittels, das er entwickelt hat. Abbildung 3 zeigt, wie all das zusammenhängt.

Abb. 3: Definition der einzelnen Begriffe (Quelle: Lexikon Verpackungstechnik, Bleisch, Goldhan; S. 439 Behrs Verlag Hamburg 2003)

Verpackung: Gesamtheit von Packmittel und Packhilfsmittel, die zum Schutz des Packgutes, des Menschen und der Umwelt, zur Sicherung der Rationalisierung bei der Handhabung in der Produktion, bei der Warenverteilung, bei der Darbietung und beim Verbrauch des Packgutes sowie zur Information über und Werbung für das Packgut dient.
Die von der Verpackung zu erbringende Funktion kann demnach den Bereichen Schutzfunktion, Rationalisierungsfunktion und Kommunikationsfunktion zugeordnet werden.
Packhilfsmittel sind zum Beispiel Heftklammern, Klebestreifen, Umreifungsbänder, Dichtungsringe, Etiketten, Plomben, Trockenmittel, Holzwolle, Luftkissen und Schaumkunststoff.

Das Verpacken: Das Einpacken und Abpacken sind Vorgänge im Verpackungsprozess. In diesem Prozess wird das Packgut mit der Verpackung vereinigt. Dies geschieht durch die Verwendung von Verpa- ckungsmaschinen oder von Hand. Das Verpacken umfasst die je nach dem Verpackungsverfahren erforderlichen Verpackungsvorgänge aller im jeweiligen Verarbeitungsprozess notwendigen Stufen des Verpackungsprozesses – und zwar vom primären Verpacken bis zur Abgabe der geforderten Versand- oder Ladeeinheit. Aus dem Packstoff und dem Packhilfsmittel wird das Packmittel beziehungsweise die Verpackung hergestellt. Das Packgut wird unter Verwendung der Verpackung verpackt. So entsteht die Packung.

Verpackung = Packmittel + Packhilfsmittel Packung = Verpackung und Packgut (verpackte Ware)

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1.1.2 Branchen, in denen Packmitteltechnologen tätig sind

Verpackungen aus den Packstoffen Papier und Kunststoff stellen fast drei Viertel des gesamten Verpackungsmarktes (genaue Prozentzahlen finden Sie in Kapitel 1.2). Der „Papieranteil“ lässt sich in sechs Sparten aufteilen. Wellpappe hat hier den größten Anteil, gefolgt von Karton und Vollpappe. Die flexiblen Packmittel Papierbeutel und -tüten sowie Papiertragetaschen – haben eine um den Faktor zehn geringere Tonnage. Hartpapierwaren, wie zum Beispiel Papierhülsen für Verpackungszwecke und Kantenschutz, sowie Papiersäcke und Etiketten runden das vielfältige Angebot aus Faserpackstoffen ab.


Abb. 4 Verpackungsmarkt in Deutschland (als weitere Sparte sind noch die Etiketten zu nennen)

Diese Sparten lassen sich in flexible und biegesteife Packmittel gliedern. Flexible Packmittel sind Briefhüllen, Versandtaschen, Papierbeutel, Papiertragetaschen, Papiersäcke, Verpackungen aus Verbund- stoffen sowie Etiketten. Biegesteife Packmittel sind Faltschachteln, Packmittel aus Wellpappe, Displays, Verpackungen aus Vollpappe sowie Papierhülsen für Verpackungszwecke und Rundgefäße.

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1.1.3 Betriebsstrukturen

Sobald mehr als eine Person in einem Betrieb arbeitet, wird der Unternehmer zur Organisation der Arbeit und zur Aufgabenteilung gezwungen.
Packmittel herstellende Betriebe lassen sich wie jeder Industriebetrieb in einen betriebswirtschaftlichen und einen gewerblich-technischen Bereich gliedern. Wer die vielen vernetzten Prozesse in einem Industriebetrieb besser verstehen will, muss sich die Schnittstellen zwischen den einzelnen Bereichen anschauen.


Abb. 5: Der Blick in einen modernen Packmittelbetrieb zur Herstellung von Faltschachteln

Je nach Branche (Dienstleistungsgewerbe, Produktionsunternehmen) und Betriebsgröße haben die Betriebe eine unterschiedliche Struktur. Entscheidend dafür ist auch die Zahl der beschäftigten Mitarbeiter. Damit eng verbunden ist die räumliche Betriebsstruktur sowie die Ausstattung der gesamten zur Verfügung stehenden Betriebsmittel. Diese richtet sich nach den zu verarbeitenden Packstoffen und den daraus hergestellten Packmitteln. Handelt es sich um einen Betrieb, der im Kleinseriensegment fertigt? Oder ist es ein Großbetrieb, der auf Millionenstückzahlen spezialisiert ist? Oder ist es eine Mischung aus beiden Extremen? All das erfordert wiederum unterschiedliche Arbeitszeitmodelle. So kann 1-, 2- oder 3-Schichtbetrieb eine passende Organisationsform der Arbeitszeiten sein.

Ein erfolgreiches Unternehmen achtet dabei auf klar definierte Schnittstellen sowie auf einen reibungslosen Informations- und Materialfluss zwischen den Nahtstellen der einzelnen Bereiche.
Die Ausrichtung der Betriebsstruktur muss immer die Qualität der Produkte, die Produktionsgeschwindigkeit und die Kosten im Fokus haben.

Die Organisationsstruktur eines Betriebes wird wesentlich von der Betriebsgröße, dem Kundenstamm und der herzustellenden Produktpalette beeinflusst. Es gibt zwei grundlegende Organisationsstrukturen: die Funktionsorganisation und die Spartenorganisation. Die Funktionsorganisation herrscht bei kleineren und mittleren Unternehmen sowie bei Unternehmen mit einheitlichem Produktionsprogramm vor. Die meisten Packmittelhersteller arbeiten so: Der Geschäftsleitung sind unterschiedliche Abteilungen unterstellt, die für unterschiedliche Aufgaben zuständig sind – vom Wareneingang/Einkauf bis zum Versand.


Abb. 6: Funktions- und Spartenorganisation

Die Spartenorganisation ist vor allem für größere Unternehmen mit unterschiedlichen Produktgruppen vorteilhaft. Die Spartenleiter sind komplett verantwortlich für ihren Bereich.
Je größer ein Betrieb wird, desto wichtiger ist es, die Aufgaben klar zu verteilen. In schlecht organisierten Betrieben ist das oft nicht so: Die Mitarbeiter wissen dann nicht genau, wofür sie zuständig sind. Die Grenzen zwischen den einzelnen Tätigkeitsfeldern sind unklar. Dadurch treten zum Beispiel vermehrt Fehler auf. Mehrere Arbeiter arbeiten am selben Problem (Doppelarbeit), oder es treten Stillstandszeiten in der Produktion auf.


Abb. 7: Überblick der grundlegenden betrieblichen Funktionen in einem Packmittel erzeugenden Betrieb

Die Grundstruktur eines Betriebes lässt sich ganz allgemein nach den betriebswirtschaftlichen Grundfunktionen in drei große Bereiche unterteilen: Die Beschaffung von Ressourcen, die Leistungserstellung der Packmittel und der Absatz der produzierten Packmittel.

Der Einkauf beschafft alle für die Produktion notwendigen Rohstoffe, Hilfsstoffe und Betriebsstoffe. Einkäufer ermitteln zunächst den Bedarf sowie die Bezugsquellen für die Materialien – zum Beispiel die Lieferanten für das Papier, den Klebstoff, die Druckfarben usw. Der Einkauf holt dafür Angebote ein, vergleicht die Preise und bestellt die gewünschte Qualität. Wenn die Ware termingerecht angeliefert wurde, muss eine Wareneingangsprüfung nach bestimmten zuvor festgelegten Kriterien durchgeführt werden. Wenn alles zur Zufriedenheit erledigt ist, kann die Zahlung der Rechnung angewiesen werden.

Rohstoffe sind die Hauptbestandteile des fertigen Packmittels: zum Beispiel Rohpapier, Karton, Wellpappe, Verbundstoffe.

Hilfsstoffe sind Nebenbestandteile eines Packmittels mit geringe- rem Kostenanteil: zum Beispiel Klebstoffe, Klebestreifen, Heftdraht, Druckfarben und Lacke, Kunststoffverschlüsse, Aufreißbänder.

Betriebsstoffe gehen nicht in das Produkt ein, sind aber notwendig für den Produktionsprozess: zum Beispiel Strom, Wasser, Schmierstoffe, Reinigungsmittel, Reparaturmaterial.

Betriebsmittel sind alle Anlagen und Maschinen, die den Produktions- prozess ermöglichen: zum Beispiel Gebäude, Maschinen, Fahrzeuge.

Ausführende Arbeit leisten alle Arbeiter und Angestellten, die keine Führungsaufgaben haben.


Abb. 8: Im Einkauf steht die Beschaffung aller für die Aufrechterhaltung der Produktion wichtigen Betriebsstoffe auf dem Programm: Zugekaufte, offsetbedruckte Kartonbögen zur Aufkaschierung auf eine offene Welle. Farben, Reinigungsmittel, Lösungsmittel, Gummitücher als Hilfsstoffe für die Offsetdruckmaschine. Rohpapier für die Erzeugung von Wellpappe oder die Weiterverarbeitung auf Beutel-, Briefhüllen- und Papiersackmaschinen (Quelle: links, Mitte Heidelberger Druckmaschinen AG)

Die Leistungserstellung beinhaltet die Entwicklung neuer Verpackungen. Größere Betriebe erforschen hier auch neue Techniken und Lösungsverfahren. Sie setzen bei der Verpackungsentwicklung auch immer genauere Testverfahren zur Vorhersage der Festigkeitswerte ein. Zur Leistungserstellung gehört auch, Herstellungsprozesse zu planen und vorzubereiten. Was wird auf welcher Maschine, wann und mit wel- chem Mitteleinsatz hergestellt? Wartung und Instandhaltung werden immer wichtiger, um langfristig einen störungsfreien Produktionsprozess zu sichern.

Auf dem Absatzmarkt muss eine Bedarfsanalyse (Marktforschung) zur genauen Abbildung der Kundenwünsche durchgeführt werden. Welcher Verkaufspreis lässt sich auf dem Markt für diese Produktqualität erzielen? Daraus entsteht dann eine interne Absatzplanung. Kunden erwarten aber auch nach der Warenauslieferung eine Betreuung und Beratung durch die Serviceabteilung. Zum Abschluss des Geschäftsprozesses erhält der Kunde eine Rechnung über die erbrachte Leistung (= Fakturierung).


Abb. 9: Leistungserstellung im Packmittel herstellenden Betrieb: CtP-Anlage zur digitalen Druckplatten-Herstellung, Flachbettstanze, Blick in die Klebereiabteilung mit Faltschachtel-klebemaschinen (Quelle: Heidelberger Druckmaschinen AG ) CtP = Computer to Plate oder deutsch: Digitale Druckplatten- belichtung (DDB). So nennt man ein Verfahren in der Druckvorstufe, bei dem die Druckplatten vom PC aus direkt im Plattenbelichter bebildert werden.

Ein erfolgreicher Betrieb muss solide finanziert sein. Dies beginnt mit der Anschaffung der gesamten Betriebsausstattung, der für die Organisation benötigten Hard- und Software. Hinzu kommen die Ent- lohnung der Mitarbeiter, die Beschaffung der Verarbeitungsmaterialien sowie der Betriebsstoffe. Weiter müssen Messeauftritte und Werbemaßnahmen in Online- und Printmedien finanziert werden. Ohne solide Finanzen und ein zukunftsorientiertes Management kann kein Unternehmen bestehen.


Abb. 10: Startklar für den Absatzmarkt: verschiedene Produktmuster der Packmittelbranche (Quellen: links BS-Lindau, rechts Heidelberger Druckmaschinen AG)

Die Steuerung und Führung eines Betriebes ist ohne ein verantwortungsbewusstes, innovatives und zielorientiertes Management nicht denkbar. Mitarbeiter müssen auf Basis eines Wertesystems aktiv ge- führt werden (Führungsfunktion). Denn sie sind eine zentrale Voraussetzung für zufriedene Kunden. Dies setzt eine vorbildliche sowie auf Kontinuität ausgerichtete Unternehmensstruktur voraus (Organisati- onsfunktion). Dazu sind heute leistungsfähige innerbetriebliche Kommunikations- und Datenverarbeitungssysteme sowie moderne Produktionsanlagen (Planungsfunktion) notwendig. Management, Mitarbeiterführung, Unternehmensstruktur und moderne Produktionsanlagen entscheiden über den Erfolg eines Unternehmens.

Aufgaben der Geschäftsleitung:
=> Legt kurz-, mittel- und langfristige Unternehmensziele fest,
=> koordiniert Kernprozesse im Betrieb,
=> ergreift existenzsichernde Maßnahmen (zum Beispiel Unternehmensbeteiligungen auf dem Rohstoffsektor, Zukauf von weiteren Werken, Stilllegung von Abteilungen, Outsourcing),
=> klärt Personalfragen der Führungspositionen.

Outsourcing = Abgabe von Unternehmensaufgaben und -strukturen an Dienstleister

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1.1.4 Grundsätzliche Ziele eines Packmittelbetriebes

Ein Unternehmen muss langfristig bestrebt sein, seine Existenz zu sichern. Hauptziel eines Unternehmens ist es, Gewinne zu erzielen und zu maximieren. Der Gewinn ist die Differenz zwischen Einnahmen und Ertrag oder Leistung auf der einen Seite sowie Ausgaben, Aufwand oder Kosten auf der anderen Seite. Wichtig dabei ist auch zu beachten, wie rentabel das Unternehmen arbeitet. Ohne eine positive Bilanz kann ein Unternehmen langfristig am Markt nicht bestehen. Erreicht wird diese in aller Regel durch Produkte, die vom Kunden in einer bestimmten Qualität nachgefragt werden. Ein zufriedener Kunde ist der Schlüssel für langfristigen Unternehmenserfolg.

Natürlich hat jede Unternehmung auch soziale Funktionen. Dazu gehört es, Arbeitsplätze zu schaffen und zu sichern. Wichtig ist auch die ergonomische Gestaltung der Arbeitsplätze. Hier geht es um die Redu- zierung gesundheitsbelastender Einflüsse am Arbeitsplatz – denn nur ein gesunder Arbeiter ist auf Dauer ein zuverlässiger, motivierter und engagierter Mitarbeiter.

Gerade in Packmittelbetrieben ist der verantwortungsbewusste Einsatz und somit die Erhaltung von Ressourcen wichtig. Aktuell stellt die Packmittel erzeugende Industrie den Begriff der Nachhaltigkeit (Sus- tainability) stark in den Vordergrund. Nachhaltigkeit kommt aus der Forstwirtschaft: Es dürfen nicht mehr Bäume gefällt werden, als nachwachsen können. Die Umweltbewegung hat den Begriff in die Politik eingebracht. Die Packmittelindustrie setzt sehr stark auf Wiederverwertung, zum Beispiel von Altpapier und weitere umweltschonende Verfahren. Die Wiederverwertung von Altpapier bei der Produktion neuer Verpackungen stellt hier ein langjährig bewährtes Paradebeispiel dar. Ferner lässt sich dieses Ziel auch als spezielle Marketingstrategie weiterverwenden, indem die Produkte dahingehend untersucht und zertifiziert werden. Dies geschieht zum Beispiel beim Rohstoff Holz durch die FSC- und PEFC-Zertifizierung (Ab- kürzungen stehen für „Forest Stewardship Council“ und „Programme for the Endorsement of Forest Certification“). Der CO₂-Fußabdruck wird hier als Beleg für eine klimaneutrale Verpackung diskutiert. Er wird auch CO₂-Bilanz genannt. Er ist ein Maß für den Gesamtbetrag von Kohlendioxid-Emissionen (ge- messen in CO₂), der durch eine Aktivität verursacht wird.

Ein weiteres Beispiel für den sparsamen Umgang mit Ressourcen ist der extrem reduzierte Wasserverbrauch bei der Papierherstellung durch die Kreislaufführung des Prozesswassers. Die Entwicklung von immer besseren Abwasserklärverfahren hat wesentlich dazu beigetragen. Im Bereich Flexodruck sind heute Druckfarben auf Wasserbasis bereits Standard. (Flexodruck = Rollenrotationsdruckverfahren, bei dem flexible Druckplatten aus Fotopolymer oder Gummi und Druckfarben mit niedriger Viskosität verwendet werden.)

Durch perfekt auf das zu verpackende Gut abgestimmte Verpackungen werden Lebensmittel geschützt und die Haltbarkeit verlängert. Dadurch landet weniger hochwertige Nahrung im Müll. Aber auch kleinere Packungsgrößen – zum Beispiel für Single-Haushalte – tragen zur Einsparung und zum verantwortungsbewussten Umgang mit den Konsumgütern bei. So lassen sich auch ethische Ziele in einem Unternehmen finden.

Speziell entwickelte Gefahrgutverpackungen machen Transporte von gefährlichen Gütern sicherer und tragen so zum Schutz der Umwelt bei. Umweltschutzaspekte lassen sich an allen Stellen der Wertschöpfungskette von Produkten wiederfinden. 71 % des Altpapiers in Deutschland gehen zurück in die Wiederverarbeitung. Der Energieverbrauch wird ständig durch immer moderner arbeitende Produktionssysteme drastisch reduziert.

Alleine durch diese wenigen Beispiele werden die in ihrer Qualität und Quantität steigenden unterschiedlichen Kundenanforderungen an die in Zukunft zu produzierenden Packmittel deutlich.


Abb. 11: Anders ausgedrückt sind Produktionsfaktoren alle Mittel und Kräfte, mit denen Sachgüter und Dienstleistungen erstellt werden. Die betriebswirtschaftlichen Produktionsfaktoren lassen sich in Elementarfaktoren, bestehend aus menschlicher Arbeit, Materialien und Energie, sowie den ganzen Betriebsmitteln, wie Maschinen, Transportsysteme, Informations- und Datensysteme, untergliedern

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1.1.5 Betriebswirtschaftliche Produktionsfaktoren

Damit ein Packmittelbetrieb eine Leistung (Packmittel) erstellen kann, benötigt er elementare Einsatzmittel. Diese werden im Packmittelbetrieb als Produktionsfaktoren „Boden“, „Arbeit“, „Kapital“ und „Wissen“ bezeichnet. Wer diese Produktionsfaktoren sinnvoll kombiniert, sichert die Leistungserstellung. (vgl. Abb. 11)

Hinzu kommt der dispositive Faktor (leitender Faktor); ihn repräsentiert die Geschäftsleitung. Ihre Aufgabe ist die Planung, Organisation, Entscheidung und Kontrolle. Die Geschäftsführung führt die elementaren Produktionsfaktoren zusammen und stimmt sie sinnvoll aufeinander ab. So müssen Rohstoffe, Hilfsstoffe und Betriebsstoffe rechtzeitig in ausreichender Menge im Produktionsprozess zu Verfügung stehen. Gut qualifizierte Mitarbeiter verrichten an den Betriebsmitteln – gemeint ist damit die gesamte technische Betriebsausstattung – engagiert und motiviert ihre Arbeit. Eng damit verbunden ist die dabei entstehende Produktqualität. Wenn die Qualität der hergestellten Produktpalette stimmt, spiegelt sich dies in der Kundenzufriedenheit und somit im Erfolg des Unternehmens wider.

Die Arbeitsteilung führt also zu einem positiven Ergebnis: Die Geschäftsführung sorgt dafür, dass alle Vorprodukte rechtzeitig zur Verfügung stehen. Mitarbeiter tun engagiert ihren Job an modernen Betriebsmitteln. Ergebnis: Gute Produkte und zufriedene Kunden.

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1.1.6 Strukturierung des Packmittelbetriebs in einzelne Abteilungen − Aufbauorganisation

Die bereits vorgestellte Grundstruktur „Beschaffung“, „Leistungserstellung“, „Absatz“ muss in immer feiner strukturierte übersichtliche Teilaufgaben untergliedert werden, je vielschichtiger und komplexer ein Betrieb
wird. Geschäftsprozesse müssen also in Haupt- beziehungsweise Kernprozesse und Teilprozesse beziehungsweise unterstützende Prozesse sowie Management- oder Führungsprozesse zerlegt werden. Nur so ist es möglich, die Arbeitsleistung jedes Mitarbeiters optimal zu nutzen.

Abb. 12: Prozessmodell eines Packmittel herstellenden BetriebesAbbildung 12 zeigt das Prozessmodell eines Packmittelherstellers für den Packstoff Wellpappe und die daraus erzeugten Packmittel aus Wellpappe.

Der folgende Film zeigt den Berufsalltag eines Packmitteltechnologen in der Firma G & G Preißer. Der technische Ablauf der Produktion einer Verpackung wird von der Konzeption bis zur Abholung gezeigt.

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1.1.6.1 Prozesse im Packmittelbetrieb – Ablauforganisation

In Abbildung 13 ist schematisch ein Prozess dargestellt. Ein Prozess ist eine Handlungsabfolge, bei der die beteiligten Personen mit den zur Verfügung stehenden Mitteln und Tätigkeiten einen Input in einen Output umwandeln. Diese Personen sind für die ausgeführten Tätigkeiten verantwortlich. Ein Prozess wird durch ein Startereignis angestoßen, unter Einbezug von Ressourcen (Produktionsfaktoren: Menschliche Arbeit, Betriebsmittel, Material und Energie) durchgeführt und durch ein Endereignis abgeschlossen. Der Output ist dann mehr wert als der Input. Die für den Prozess benötigte Zeit wird als Prozesszeit tP bezeichnet, die es in aller Regel zu verringern gilt. Ein industrieller Prozess soll also in einer möglichst kurzen Zeit zu einem Ergebnis (Output) führen, das mehr wert ist als die Summe der verwendeten Produktionsfaktoren (Input).


Abb. 13: Schematisierte Darstellung eines Prozesses

Beispiele dafür, wie in der Packmittelindustrie Mehrwerte erwirtschaftet werden:
=> In einer WPA werden drei einzelne Papierbahnen so verarbeitet, dass daraus ein Packstoff (Wellpappe) entsteht, der bessere Festigkeitseigenschaften hat als die drei einzelnen Papierbahnen.
=> In der Druckvorstufe wird aus einer Cyrel-Platte, durch ein spezielles Verfahren, ein Flexodruckklischee zum Erstellen von Druckbildern erstellt.
=> Einzelne flachliegende Nutzen werden in einer Faltschachtelklebemaschine zu einer Faltschachtel mit Automatikboden zusammengeklebt.
=> ...

Zur Kontrolle der Prozesse ist ein ständiger Soll-Istwert-Vergleich notwendig. Das setzt voraus, dass für jeden Prozess klare Vorgaben (Soll-Werte) definiert sind und während des gesamten Prozessablaufes eine Messung des Ist-Zustandes erfolgt. Dieser Prozess ist Aufgabe des Qualitätsmanagements. Das Qualitätsmanagement kontrolliert also, ob der Ist-Zustand im Prozess den Soll-Vorgaben entspricht.

In der Verpackungsbranche wird oft von „Workflow“ gesprochen. Der englische Begriff mit der Bedeutung „Arbeitsfluss“ wird hier als die gesamte Vernetzung von einzelnen Prozessen vom Kundenauftrag bis zum fertigen Packmittel unter Einbezug des Informations- und Materialflusses verstanden. Oft sind auch noch die Rohstoffhersteller und Abpackbetriebe einzubeziehen.

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1.1.6.2 Darstellung von Prozessen

Gerade im Produktionsprozess von Verpackungen, in dem eine feste Reihenfolge in der Produktionsabfolge eingehalten werden muss (Linienproduktion), ist die anschauliche Darstellung unverzichtbar. Die Abstimmung der einzelnen in Reihe geschalteten Maschinengeschwindigkeiten der Weiterverarbeitungsmaschinen ist hier besonders wichtig. Eine leistungsfähige Druckmaschine kann so zum Beispiel mehrere Flachbettstanzen mit bedruckten Materialbogen versorgen. Können die Paletten in der Reihenfolge, wie sie gestanzt wurden, weitertransportiert werden, oder müssen sie zuvor noch umgestapelt und im Halbfertigwarenlager eingelagert werden? Im anschließenden Klebeprozess ist eine Faltschachtelklebemaschine, deren Arbeitsgeschwindigkeit wesentlich höher ist als die der Stanze, ausreichend, um die flachliegenden Nutzen aufzustellen und zu kleben. Für einen effektiven Produktionsablauf ist die Abstimmung der Geschwindigkeiten der beteiligten Maschinen unverzichtbar. Wichtig ist auch die Frage, wie viele Arbeiter notwendig sind, um die gefalteten und geklebten Faltschachteln in Umkartons abzupacken.

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1.1.6.3 Prozess-Matrix

Um die Abläufe in einem Packmittelbetrieb besser verstehen zu können, ist es nützlich, die typischen Prozesse des Verpackungs-Workflows mit den standardisierten Geschäftsprozessen eines Unternehmens zu kombinieren. Dadurch wird deutlich, dass bei der Neuentwicklung eines Packmittels (blaue Kurve in Abbildung 14) alle typischen Prozessschritte des Verpackungs-Workflows im Unternehmen durchlaufen werden. Bei einem Wiederholauftrag (grüne Kurve) werden nur die Prozesse „Produktion“ und „Versand“ aktiviert. Handelt es sich um eine geringfügige Auftragsänderung (rote Kurve), sind die Prozesse „Pack- mitteldesign“, „Druckvorstufe“, „Produktion“ und „Versand“ betroffen.


Abb. 14: Prozessmatrix bestehend aus den standardisierten Geschäftsprozessen und den typischen Prozessen des Verpackungs-Workflows

Als Beispiel kann hier die Änderung des Packmitteldesigns angeführt werden, wenn das gleiche Produkt in einer anderen Sprache auf den Markt kommt. Bei einem Entwicklungsauftrag sind zunächst nur die Packmittelentwicklung und das Packmitteldesign aktiv (orangefarbene Kurve).

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1.1.6.4 Prozesskettendiagramm

Zur übersichtlicheren Darstellung lassen sich Prozessabläufe in Flussdiagrammen darstellen. Dadurch erhalten alle am Prozess beteiligten Mitarbeiter einen guten Überblick. Diese Visualisierung ist sehr gut zur Analyse des gesamten Prozesses geeignet. Engpässe können so frühzeitig erkannt und Verbesserungsmöglichkeiten eingebaut werden. Das Flussdiagramm wird von den leitenden Mitarbeitern der einzelnen Abteilungen in sogenannten Prozessmeetings erarbeitet. Je feiner die einzelnen Prozesse im Diagramm abgebildet werden, desto reibungsloser wird später der Ablauf in der betrieblichen Praxis statt- finden. All diese Fragen, um nur einige exemplarisch zu nennen, werden von den Prozessteams genau untersucht und anschließend zur weiteren Präzisierung des Flussdiagramms eingepflegt. Die hier dargestellten Prozessdiagramme sind nicht auf ein konkretes Unternehmen abgestimmt. Deshalb weisen sie immer eine gewisse Vereinfachung gegenüber der Realität aus.


Abb. 15: allgemeine Darstellung von Prozessen Erklärung der Symbole:

Rechteck: Ein Prozess besteht aus einer Abfolge von Tätigkeiten.
Pfeile: Die Abfolge wird durch Pfeile in entsprechender Richtung beschrieben. Die Pfeilrichtung kennzeichnet den Informations- und Materialfluss.
Raute: Ergebnisse werden durch Rauten dargestellt. Jedem Ergebnis folgt eine Entscheidung.
Kreis: Verbindungspunkte mit entsprechender Funktion „v“ und/ „ˆ“ oder ...
Farbe: zur besseren Verständlichkeit und übersichtlicheren Darstellung

Die folgende Abbildung zeigt ein ereignisorientiertes Prozesskettendiagramm für ein Standard-Packmittel aus Wellpappe.


Abb. 16: Prozessflussdiagramm oder Prozessdarstellung „von der Kundenanfrage zum fertigen Packmittel“

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1.1.7 Die Kernprozesse eines Packmittel herstellenden Betriebs

Ein Kernprozess trägt direkt zur Wertschöpfung bei. Das Management bildet einzelne nach Aufgaben und Kompetenzbereichen geordnete Abteilungen. Durch einen hohen Spezialisierungsgrad in diesen Teams kann bei gleichzeitiger Erhaltung der Flexibilität wesentlich effizienter gearbeitet werden. Jede Abteilung ist bei einer vorgeschalteten Abteilung interner Kunde. In der Abteilung selbst wird eine Prozessaufgabe wie zum Beispiel die Erstellung eines Angebotes verarbeitet. Die Abteilung tritt anschließend als Lieferant für die nachfolgende Abteilung auf, an die sie das erstellte Angebot weitergibt. So sind die einzelnen Bereiche in sogenannten Prozessketten (Workflow) miteinander verschaltet. Es findet ein Material- und Informationsfluss zwischen den einzelnen Bereichen statt. Bei den Kernprozessen gibt es kundennahe (Kundenanforderungen) und kundenferne Prozesse (Produktion). Ein Hauptprozess ist ein abteilungsübergreifender Prozess. Dieser wird dann in Teilprozesse, also in einen jeweils in sich abgeschlossenen Vorgang, zerlegt.

Spezialisierte Abteilungen erledigen Teilschritte eines Gesamtprozesses: Zum Beispiel die Erstellung eines Angebotes. Wenn sie das an die nachfolgende Abteilung weitergeben, treten sie intern als Lieferanten auf. Die nachfolgende Abteilung hat die Rolle eines „Kunden“.


Abb. 17: innerbetriebliche Geschäftsprozesse, in denen ein Packmitteltechnologe eingesetzt wird

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1.1.7.1 Akquise

Zentraler Bestandteil der Akquisition ist die Gewinnung von Neukunden. Unternehmen sprechen Neukunden bei Messen oder durch ihren Außendienst an. Produktneuheiten helfen dabei, neue Kaufinteressenten zu finden. Neukunden sind Kunden, die das erste Mal mit dem Unternehmen in Kontakt kommen, aber auch Kunden, die schon seit längerer Zeit nicht mehr beim Unternehmen bestellt haben. Die Kundenakquise erfolgt über Produktpräsentationen auf Messen und durch einen agilen Außendienst.


Abb. 18: Die Produktpräsentation auf Messen ist eine beliebte Möglichkeit, um Neukunden auf das Unternehmen aufmerksam zu machen

Parallel dazu wird eine permanente Bedarfsanalyse des Marktes durchgeführt, um langfristig produkt- und kapazitätsbezogene Mengen zu erzielen. Produktneuheiten helfen dabei, neue Zielgruppen anzu- sprechen. Das Ziel: möglichst viele Kaufinteressenten finden.

Bei Wiederholaufträgen entfällt der umfangreiche Prozess der Verpackungsentwicklung nach konkreten Kundenanforderungen. Der Auftrag kann sofort von der Produktionsplanung abgeholt werden, da alle er- forderlichen Werkzeuge bereits vorhanden sind; lediglich die Materialbestände müssen im Vorfeld abgeklärt werden. Die Kundenakquise steht in direktem Kontakt zum Prozess „Angebotserstellung“.

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1.1.7.2 Kundenanforderungen

Die Kundenanfrage mit den gewünschten Kundenanforderungen wird heute in fast allen Unternehmen im Verkaufsgespräch durch den Außendienst oder Vertriebsinnendienst in einer Checkliste erfasst. Diese ist je nach Unternehmen unterschiedlich detailliert.

Fragen die in einer Checkliste enthalten sein sollten:

  1. Sind alle Kundendaten erfasst?
  2. Sind alle Auftragsdaten erfasst?
  3. Welche Angaben können zum verpackenden Gut gemacht werden?
  4. Welche Anforderungen werden durch die Produktionsmaschinen vorgegeben?
  5. Welche logistischen Anforderungen werden von dem Packmittel gefordert?
  6. Welche Anforderungen hinsichtlich Verkaufs- und Marketingfunktion sind bei der Entwicklung zu beachten?
  7. Welche Kriterien für den Handel beziehungsweise für den Endverbraucher sind zu beachten?
  8. Was muss beachtet werden, wenn eine Maschinenlösung zum Aufrichten und Abpacken gefordert ist?
  9. Welches Druckverfahren soll zum Einsatz kommen? Welche technischen Vorgaben sind damit verbunden?

=> Bei dieser Menge an Anforderungen ist es unmöglich, alle in gleichem Maße zu erfüllen. Deshalb ist es wichtig, dass die Fülle von Anforderungen zusammen mit dem Kunden in einer Prioritätenliste geordnet wird!

Nach der Anfrage wird intern die Zahlungsfähigkeit des anfragenden Unternehmens abgeklärt. Aus den gewonnenen Eindrücken des Kunden wird die Wahrscheinlichkeit einer Bestellung abgeklärt. Anschlie- ßend wird intern abgesteckt, welcher Aufwand dem Angebotserstellungsprozess zugemessen wird. Wenn es sich um individuell bedruckte Packmittel handelt, liegt immer eine kundenbezogene Auftragsfertigung vor. Handelt es sich dabei um eine komplizierte Neuentwicklung einer ganzen Abpacklinie mit großem Entwicklungseinsatz über mehrere Monate oder gar Jahre? Oder ist die Anfrage relativ einfach durch die Abänderung eines Standards oder die Modifizierung einer bereits durchgeführten Lösung zu realisieren? Der Angebotspreis sollte sich weniger an den eigenen Kosten als vielmehr an dem Preis orientieren, den der Kunde zu zahlen bereit ist – beziehungsweise den der Markt akzeptiert.

Bei kundenanonymer Lagerfertigung von Großserienprodukten, wie zum Beispiel Packmittel nach ECMA- oder FEFCO-Code, Briefhüllen der DIN-Formatreihe sowie Standardbeutel werden die Angebotsangaben in einem Verkaufskatalog veröffentlicht. Spiral- oder parallel gewickelte Papierhülsen für Rollenpapiere oder Kunststofffolien werden nach konkreten Kundenanforderungen kalkuliert.

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1.1.7.3 Angebotserstellung und -kalkulation

Ausgehend von den Kundenanforderungen regelt der Prozess „Angebotserstellung/-kalkulation“ die Erstellung der Produktkalkulation und der Angebotserstellung. Ausgelöst wird der Prozess durch die Anfrage des Kunden und den dabei besprochenen Kundenanforderungen. Dieser Prozess lässt sich in folgende Teilprozesse untergliedern: Planung und Konstruktion eines Handmusters am CAD, Einholung von Materialpreisen, Kalkulation der Maschinenlaufzeiten, Fertigungskosten. (CAD = computer-aided design = deutsch: rechnerunterstütztes Konstruieren. Am Computer entwerfen Unternehmen Handmuster (Prototypen) eines Packmittels.) Aus den Informationen der Teilprozesse wird dann der Verkaufspreis kalkuliert. Die Hauptaufgabe dieser Abteilung besteht in einer detaillierten Angebotskalkulation sowie einem konkreten Angebot, in dem die Kundenanforderungen erfasst sind. Das Ziel ist die abschließende Auftragserteilung durch den Kunden.

Einige Firmen treffen besondere Festlegungen für Produkte, die über eine Preisliste verkauft werden. Dies können zum Beispiel Bogenware im Wellpappbereich, Papierhülsen nach Laufmeter, Durchmesser und Wandstärke, Wellpappkisten nach FEFCO-Code oder Faltschachteln nach ECMA-Katalog sein. (FEFCO-ESBO-Code (fibre- board case code), deutsch: Internationaler Code für Versandverpackungen.) Im Bereich der flexiblen Packmittel werden Standardbriefhüllenformate und Versandtaschen sowie Standardbeutel und Papiertragetaschen je nach Anzahl der verwendeten Druckfarben nach Preisliste verkauft. Sonst überwiegt in der Verpackungsbranche die auftragsbezogene Fertigung nach konkreten Kundenanforderungen. Bis auf Massenprodukte wie Wellpappkisten nach FEFCO- Code oder zum Beispiel auch Standard-Briefhüllen arbeitet die Verpackungsbranche vor allem nach individueller Kundenanforderung.

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1.1.7.3.1 Die Angebotskonditionen

Das Angebot (Beispiel siehe Abbildung 19) ist eine schriftliche oder mündliche Erklärung des anbietenden Unternehmens. Es ist zeitlich befristet und sollte aus juristischen Gründen immer schriftlich abgegeben werden. Im Angebot werden die Leistungen des angefragten Produktes sowie die Zahlungs- und die Lieferbedingungen genau beschrieben. Alle Informationen, die während des Angebotserstellungsprozesses entstehen, werden archiviert. So wird eine rationellere Arbeitsweise bei ähnlichen Anfragen ermöglicht. Bei der Angebotsgestaltung ist darauf zu achten, dass die äußere Form des Angebotes eine positive Außenwirkung des Unternehmens erzeugen soll. Ferner muss das Angebot gesetzlichen Normen entsprechen. So müssen zum Beispiel die allgemeinen Geschäftsbedingungen des Unternehmens für den Kunden zugänglich sein. Falls das Angebot nicht zum Geschäftsabschluss führt, müssen die Ursachen für den Auftragsverlust analysiert und die Erkenntnisse in den neuen Angebotserstellungsprozess eingepflegt werden.


Abb. 19: Diese Grafik zeigt, welche Informationen einem Kundenangebot entnommen werden können

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1.1.7.3.2 Kostenmanagement in einem Packmittel erzeugenden Betrieb

Wie kommt nun der Angebotspreis zustande? Hierzu müssen umfangreiche innerbetriebliche Überlegungen angestellt werden. Der Einsatz und die sinnvolle Kombination der betriebswirtschaftlichen Produktionsfaktoren (Rohstoffe, Kapital, Arbeit, Wissen) verursachen Kosten. Ein elementares Betriebsziel ist die ständige Kontrolle der Betriebsabläufe unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten. Nur wer die Kosten der betriebswirtschaftlichen Produktionsfaktoren kennt, kann fundiert Angebotspreise kalkulieren.


Abb. 20: Grundlage für die Kalkulation eines Angebotspreises: beispielhafte Kosten der Produktionsfaktoren

 

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1.1.7.3.3 Was sind Kosten?

Unter Kosten versteht man den in Geld bewerteten Aufwand bei der Erzeugung von Gütern und Dienstleistungen innerhalb eines festgelegten Zeitraums. Unter Ausgaben versteht man den Gegenwert für die vom Unternehmen getätigten Einkäufe. Beispiele hierfür sind Bargeldzahlungen von Rohpapieren, Krediterhöhungen bei der Bank für die Anschaffung einer neuen Rotationsstanze oder Forderungsminderungen beim Lieferanten oder für bereits gelieferten Stärkeleim.

Als Packmitteltechnologe gehört man zu den Kostenverursachern (Löhne/Gehälter, Sozialleistungen, Produktion von Ausschuss aufgrund mangelnder Fachkompetenz) im Betrieb. Das ist nicht weiter tragisch – vorausgesetzt, die Arbeitsleistung ist höher zu bewerten als die verursachten Kosten. Gute Arbeitsleistungen erbringt ein Packmitteltechnologe zum Beispiel, wenn er kreativ innovative Packmittel entwickelt, als Maschinenführer geringe Ausschussquoten verursacht oder handwerklich geschickt Stanzformen herstellt. So kann er – obwohl er zunächst Kostenverursacher ist – durch gute Arbeitsleistung auch wesentlich zum Gewinn des Unternehmens beitragen. Als Anerkennung kann es dann zu Urlaubs-, Weihnachtsgeld oder sonstigen Prämienzahlungen kommen.

Das Kostenmanagement ist zweifelsohne das Kerngeschäft der kaufmännischen Abteilungen (Betriebsbuchführung) im Betrieb. Als Packmitteltechnologe ist man jedoch Teil des gesamten Unternehmens und – wie oben kurz beschrieben – einerseits Kostenverursacher (Kostenstelle beziehungsweise Kostenträger) und auf der anderen Seite Kostenoptimierer (Prinzip der Gewinnmaximierung), zum Beispiel bei der Optimierung von Produktionsprozessen von Packmitteln. Ferner muss man Kunden bei der Tätigkeit im Verpackungsentwicklungsprozess auch dahingehend beraten, welche Kosten die Packmittel entlang der gesamten Lieferkette (Supply-Chain) eines zu verpackenden Gutes verursachen werden.

Dies erfolgt in enger Zusammenarbeit mit der Kalkulationsabteilung. Dabei handelt es sich um eine sehr komplexe Aufgabe, die sehr viel Know-how, Erfahrung und Überblick des gesamten Packmittelmarktes erfordert.

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1.1.7.3.4 Verschiedene Kostenarten im Überblick

Um die Leistungsfähigkeit eines Unternehmens besser beurteilen zu können, werden Kosten in unterschiedliche Arten eingeteilt und sogenannten Kostenstellen (Entstehungsort der Kosten) zugeordnet. Eine genauere Einteilung insbesondere auch aus verschiedenen Perspektiven ermöglicht der Geschäftsleitung einen schnellen Überblick (Analyse) zur aktuellen wirtschaftlichen Lage des Unternehmens. Planungen können gezielt optimiert werden, und eine Kontrolle des Betriebsverhaltens (Controlling) ist für ein seriöses Wirtschaften unumgänglich.


Abb. 21: So funktioniert die Zuordnung von Kosten nach verursachenden Kostenträgern

Fixkosten, variable Kosten und Gesamtkosten
Fixe Kosten fallen unabhängig von der Höhe der Beschaffung für einen Betrachtungszeitraum in stets gleicher Höhe an. So sind die Stromkosten für die Ausleuchtung der Produktionshalle vollkommen unabhängig vom Produktionsvolumen. Je größer die Produktionsauslastung, desto geringer wird der Fixkostenanteil pro Stück.

Variable Kosten ändern sich mit der Ausbringungsmenge (produzierte Stückzahl). Der Anstieg kann direkt proportional, degressiv oder progressiv erfolgen (siehe Abbildung 21). Die Gesamtkosten für einen Auftrag setzen sich aus Fixkosten und variablen Kosten zusammen.


Abb. 22: Entwicklung von variablen und fixen Kosten in Abhängigkeit von der Stückzahl

➔ Degressiv: Werte sinken im Verhältnis zu einer Bezugsgröße
➔ Progressiv: Werte steigen im Verhältnis zu einer Bezugsgröße

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1.1.7.3.5 Vorgehensweise bei der Kostenerfassung

Teil dieser Fragestellung ist, genau berechnen zu können, welche Herstellungskosten bei den beiden Produktionsprozessen (Blockbodenbeutel, Faltschachtel für Müsli) anfallen. Zunächst muss genau ermittelt werden, wie viel Papier beziehungsweise Karton für die Packmittel bei entsprechender Stückzahl benötigt wird. Im zweiten Schritt erfolgt die Mengenbewertung mit dem Preis. Dies ist je nach zu bewertendem Gut in einer typischen Einheit vorzunehmen: So bezieht sich der Preis bei den Rohstoffkosten Papier, Karton, Vollpappe immer auf die Einheit Kilogramm. Bei Wellpappe bezieht er sich eher auf die benötigte Quadratmeteranzahl.

Erfassung der Gemeinkosten
Bei einer Stanzform ist eine umfangreichere Kalkulation notwendig, bei der alle benötigten Materialien und die zur Herstellung erforderliche Arbeitszeit ermittelt werden müssen. Diese werden in einem Betriebsabrechnungsbogen genau den Kostenstellen zugeordnet. Lässt sich die Arbeitszeit für einen Auftrag nicht genau ermitteln, weil zum Beispiel gleichzeitig mehrere Stanzwerkzeuge im Stanzformenbau von vier Arbeitern gleichzeitig gebaut werden, so spricht man von Lohngemeinkosten. Hinzu kommen Betriebsgemeinkosten – dies sind Kostenanteile, die immer anfallen. Solche Kosten sind zum Beispiel Mieten für Gebäude, Stromkosten für Produktionshallen, Reinigungskosten. Häufig wird in der Packmittelbranche auch vom Maschinenstundensatz gesprochen. Hier sind bereits alle anfallenden Kosten, die eine Maschine innerhalb eines Bewertungszeitraumes (meist eine Betriebsstunde) verursacht, berücksichtigt. Dazu gehören die Abschreibungen, die Lohnkosten des Maschinenführers, die Abnutzungspauschale sowie die Kosten für Strom und Wartungs- und Instandhaltungskosten. Der Maschinenstundensatz wird dann mit der errechneten Maschinenlaufzeit multipliziert. Daraus ergeben sich dann die Produktions- oder Fertigungskosten.
Maschinenstundensätze, in die alle Kosten eingerechnet sind, die der Betrieb einer Maschine verursacht, vereinfachen die Kalkulation und Abrechnung von Aufträgen.

Berechnung der Selbstkosten
Die Kosten, die während des gesamten Herstellungsprozesses für den gesamten Produktionsauftrag Faltschachtel für ein Kilo Müsli entstehen, bezeichnet man als Selbstkosten. Hierzu müssen sämtliche am Produktionsprozess zu berücksichtigenden Kostenstellen aufaddiert werden.
Die Selbstkosten sind der gesamte Aufwand, der zur Herstellung des Kundenauftrages erforderlich ist.

Entstehung des Nettopreises
Da alle Unternehmen zur langfristigen Existenzsicherung – wie in Kapitel 1.1.7.3 bereits angesprochen – nach Gewinn (Lohn des Unternehmers und Rücklage, um wirtschaftliche Krisenzeiten möglichst unbeschadet überstehen zu können) streben, wird zu den Selbstkosten noch ein Gewinnzuschlag hinzugerechnet. Dieser beträgt in der Packmittel herstellenden Industrie je nach Sparte zwischen 2 % und 20 % und dient dem Unternehmer als Entschädigung für das Wagnis beziehungsweise Risiko, das er für seine Unternehmung zu tragen hat. Der prozentuale Gewinnaufschlag richtet sich natürlich auch nach den am Markt für das jeweilige Packmittel zu erzielenden Preis. Je härter umkämpft ein Markt ist, desto niedriger ist der Marktpreis – und damit auch der Gewinn. Preise für innovative und qualitativ hochwertige Packmittel sind in aller Regel höher als für Massenprodukte. In diesen Fällen kann der Gewinn auch deutlich höher ausfallen.
Der zu erzielende Marktpreis kann durch Kundenumfragen (Marktforschung) ermittelt werden. Umgekehrt finden bei Massenverpackungen (Millionenstückzahlen für 100-Gramm-Tafel Schokolade) regelrechte Preisschlachten statt, bei denen der Preis für eine Faltschachtel weit unter einem Cent liegt. Hier kann es auch zu Aufträgen kommen, die gar keinen Gewinn mehr abwerfen.

Der Bruttopreis wird vom Kunden bezahlt
Da alle Güter, die zum Verkauf angeboten werden, mit einer Mehrwertsteuer beaufschlagt sind, muss dem Nettopreis noch die Mehrwertsteuer hinzugerechnet werden. Diese beträgt zurzeit im Packmittelbereich 19%. Die Mehrwertsteuer für Bücher und sonstige Drucksachen liegt bei 7 %.


Abb. 23: So setzt sich der Gesamtpreis zusammen

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1.1.7.3.6 Einfaches Kalkulationsbeispiel für einen Blockbodenbeutel

Mit diesem Beispiel aus der Sparte „Flexible Packmittel“ wird anhand eines Blockbodenbeutels eine einfache Kostenberechnung vorgestellt. Aus welchen einzelnen Bestandteilen setzen sich die Produktionskosten für einen Blockbodenbeutel zusammen? Eine Analyse des Herstellungsprozesses – unter Berücksichtigung aller Kosten verursachenden Faktoren – führt hier zum Ziel. Dies soll mit dem vorliegenden stark vereinfachten Beispiel veranschaulicht werden. Eine Übertragung der grundsätzlichen Vorgehensweise bei der Kalkulation anderer Packmittel ist möglich und erwünscht. Der Zusammenhang zwischen Materialbedarf und Materialkosten, Hilfsstoffmengen und Hilfsstoffkosten sowie Maschinenlaufzeit und Maschinenstundensatz wird hier exemplarisch durchgerechnet. Die Vorgehensweise dient als „Rezept“ für weitere Übungsaufgaben.

Aufgabe:
Die Großmetzgerei „Scharfe Henne“ fragt bei der Flexibelpack GmbH telefonisch ein Angebot über 172.000 Blockbodenbeutel mit Bodendeckblatt an. Die geforderten Maße des Beutels sind 130 + 30 x 260 (b₁ = 130 b₃ = 30 l₁ = 260). Die Standbodenüberlappung (ü2) soll 20mm betragen. Es soll eine mittlere weiße Papierqualität zum Einsatz kommen. Das Druckbild ist ein einfarbiges Rautenmuster. Die Ware soll selbst abgeholt werden. Gewünschter Liefertermin: eine Woche nach Auftragseingang. Das Zahlungsziel beläuft sich auf 30 Tage, 2 % Skonto bei Zahlung innerhalb einer Woche.

Folgende Informationen stehen innerbetrieblich aus den verschiedenen Abteilungen zur Verfügung:

Wareneinkauf – Rohstoff- und Hilfsstoffpreise
– Eine Tonne Papier der Qualität e ́gl 70 g/m2 kostet 950 €.
– Ein Kilo Dispersionsleim kostet 1,2 €.
– Ein Kilo Flexodruckfarbe in weiß/schwarz kostet 3,5 €.
– Ein Kilo blaue Farbe kostet 4,5 €.

Informationen aus der Packmittelentwicklung
–  Der Farbauftrag beträgt 4 g/m2.
–  Pro Beutel werden für Längsklebung und Bodenklebung 7 g Leim benötigt.

Produktionsplanung und -steuerung, Produktion
–  Der Maschinenstundensatz für die Flexodruckmaschine beträgt 280 €/Stunde.
–  Durchschnittliche Maschinengeschwindigkeit der Flexodruckmaschine 500 m/min.
–  Die Rüstzeit beträgt 15 Minuten.
–  Der Maschinenstundensatz für die Blockbodenbeutelmaschine beträgt 110 €/Stunde.
–  Die Maschinenleistung beträgt 220 Beutel/min.
–  Die Rüstzeit beträgt 45 Minuten.
–  Der Produktionsausschuss liegt bei 4 %.

Druckvorstufe
– Das Flexodruckklischee kostet für eine Farbe 250 € zuzüglich 50 € Proofkosten.

Controlling
– Gemeinkostenzuschlag 18 %

Verkauf
– Gewinnaufschlag 4 %

Abb. 25: Blockbodenbeutelhandmuster. Rechts: Zeichnung des flachliegenden Zuschnitts des Blockbodenbeutels mit allen nötigen Abmessungen




Der am Markt zu erzielende Verkaufspreis richtet sich danach, was die Kunden bereit sind, für das jeweilige Produkt zu bezahlen. Je weniger Konkurrenzprodukte auf dem Markt sind, desto höher ist in der Regel der zu erzielende Marktpreis. Natürlich sollte bei der Produktion ein Gewinn für das Unternehmen entstehen, da die Unternehmung nur so langfristig auf dem Markt existieren kann. Der Gewinnaufschlag in der Verpackungsbranche liegt je nach Produkt zwischen 4 und 20 %.

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1.1.7.4 Auftragserfassung

Die Auftragserfassung (meist im Verkaufsinnendienst angesiedelt) wird aktiv, wenn der Kunde das Angebot positiv bewertet. Durch die übereinstimmende Abgabe zweier Willenserklärungen (Antrag und Annahme) kommt es zu einem Vertragsabschluss zwischen den bei-en Parteien. Der Auftrag wird nun mit allen relevanten Daten im BDE- System angelegt (BDE = Betriebsdatenerfassung). Ab diesem Zeitpunkt können alle Abteilungen über innerbetriebliche Kommunikationssysteme darauf zugreifen und den aktuellen Auftragsstand einsehen.

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1.1.7.5 Produktionsplanung und -steuerung PPS

PPS = Produktionsplanungs- und Steuerungssystem. Dieses Computerprogramm unterstützt den Anwender bei der Produktionsplanung sowie -steuerung und übernimmt die damit verbundene Datenverwaltung.

In der Produktionsplanung werden für den zukünftigen Produktionsablauf die Ziele sowie die Aufgaben zum Erreichen dieser Ziele festgelegt. Es findet ein ständiger Soll-Ist-Wertvergleich statt.



Abb. 26: Abstimmung des Produktionsplans am ERP-System (Enterprise-Resource-Planning = Unternehmensressourcenplanung) (Quelle: Heidelberger Druckmaschinen AG)

Die Produktionssteuerung hat dafür zu sorgen, dass diese Pläne trotz der in jedem Betrieb auftretenden Störungen in die Realität umgesetzt werden. Konkret heißt das: Die Abteilung Produktionsplanung und -steuerung erhält den Auftragsdatensatz aus dem betriebsinternen BDE-System. Sie koordiniert die Produktionstermine der eingesetzten Maschinen, die erforderlichen Materialien, legt Fertigungsablaufpläne fest und nimmt die Versandplanung vor. Sie berücksichtigt dabei Liefertermine und die Auslastung der Produktionsmaschinen. Dazu müssen im Vorfeld Rüstzeiten von Maschinen erfasst werden. Aus technisch realisierbaren Produktionsgeschwindigkeiten müssen Maschinenlaufzeiten für jeden Auftrag berechnet werden. Zusätzlich zu den daraus ermittelten Produktionszeiten sollten Pufferzeiten einkalkuliert werden, um Störungen im Produktionsablauf aushalten zu können. Somit werden in diesem Prozess alle Parameter für einen möglichst effizienten Fertigungsprozess festgelegt. Hauptziel ist es, die mengengerechte und termingenaue Lieferung sicherzustellen, um den Kunden zufrieden zu stellen.

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1.1.7.6 Produktion

Der Produktionsprozess beschreibt die internen Produktionsabläufe vom Produktionsbeginn bis zur Fertigstellung. Anstoß für diesen Prozess ist der Auftragsdatensatz aus dem Produktionsplanungssystem sowie der Produktionsplan. Ziel dieses Prozesses sind fertig verpackte und versandfertige Produkte, die kundengerechte Ausführung und Abwicklung in Bezug auf innerbetriebliche Qualitätskriterien, Liefertermin, Stückzahl und Gesamtproduktivität. Die meisten Prüfungen in der Produktion finden heute in der „Werkerselbstprüfung“ statt. Bei der Werkerselbstprüfung werden Mitarbeiter befähigt, die Qualität ihrer Arbeit selbst zu überprüfen und gegebenenfalls notwendige Maßnahmen einzuleiten. Zusätzlich geforderte Prüfungen werden in den Prüflaboren der Fachabteilungen (zum Beispiel Wareneingangsprüfung, Druckbildkontrolle, Kontrolle der Nutzen beim Stanzen) durchgeführt. Gegebenenfalls wird ein Prüfprotokoll für den Kunden erstellt. Eine Rückverfolgbarkeit des Auftrags sollte lückenlos möglich sein – dies kann zum Beispiel über Palettenzettel mit Auftragsnummer gewährleistet werden. Beurteilungskriterien für einen effektiven und wirtschaftlichen Produktionsprozess sind unter anderem folgende Prozesskennzahlen: Der Nutzungsgrad der Maschinen, der Produktionsabfall (Ausschuss), die effektive Leistung (Stk./h) sowie die Reklamationsquote.


Abb. 27: Kaschiermaschine zum Aufkaschieren von offsetbedruckten Bogen auf Wellpappe (Quelle: bobstgroup.com)

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1.1.7.7 Logistik

Unter Logistik versteht man die wirtschaftliche Planung, Steuerung und Durchführung aller Waren- und Materialbewegungen innerhalb und außerhalb des Unternehmens. Die Logistikkette beschreibt den Materialfluss von der Rohstoffbeschaffung in der Papierfabrik (Zulieferer) über den Produktionsprozess der Packmittel im Unternehmen bis zur Auslieferung der produzierten Ware beim Kunden. Parallel dazu muss auch die Entsorgung der anfallenden Produktionsabfälle – wie zum Beispiel Ausschuss, Randbeschnitt und Stanzabfälle – geregelt werden. Logistik im Industriebetrieb wird unterteilt in Beschaffungs-, Produktions- und Absatz- beziehungsweise Lagerlogistik. Die Logistikabteilung erstellt die Lieferpapiere und regelt den Versand der Fertigware. Sie ist ist zuständig für den Materialfluss – von der Rohstoffbeschaffung bis zur Lieferung des fertigen Produktes an den Kunden. Optional kann, wenn eine hauseigene Spedition vorhanden ist, die Tourenplanung durchgeführt und optimiert werden. Ausgelöst wird dieser Prozess, wenn aus der Produktion die Meldung der Versandbereitschaft eintrifft. Die Abteilung erfüllt ihren Prozessauftrag, indem sie den Lieferschein sowie die Ladeliste erstellt und die termingerechte Zustellung zum Kunden organisiert.


Abb. 28: Die gestapelten, vorgefertigten Wellpappbogen werden in einem Beladeroboter für den Kunden, der diese auf einer Abpackmaschine aufstellt, versandfertig gemacht (Quelle: Minda.de)

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1.1.8 Unterstützende Prozesse

Unterstützende Prozesse/Teilprozesse leisten keinen direkten Wertschöpfungsbeitrag, sind aber nötig, damit die Kernprozesse/Hauptprozesse zielgerichtet ablaufen können. Beispiele für unterstützende Prozesse sind die Packmittelentwicklung, der Druckvorstufenprozess, das Qualitätswesen sowie die Informations- und Kommunikationstechnik. Aber auch der Wareneinkauf und die Wartung- und Instandhaltung der Betriebsmittel gehören zu den unterstützenden Prozessen. Im weiteren Verlauf sollen einige Support-Prozesse exemplarisch etwas genauer betrachtet werden.

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1.1.8.1 Druckvorstufe

Die Darstellung zeigt, welche Inputs notwendig sind, um den Druckprozess in Gang setzen zu können.


Abb. 29: Hier sind die unterstützenden Prozesse, Design und Druckvorstufe für den Kernprozess „Produktion“, Teilprozess „Drucken“, dargestellt. Der Informationsfluss zwischen den einzelnen Teilprozessen findet über das ERP-System beziehungsweise Telefon statt. Auch der Materialfluss wird über das ERP-System gesteuert. Die realen Materialbewegungen werden zwischen Roh- und Hilfsstofflager durch Transportsysteme realisiert.

Die Aufbereitung der Druckdaten wird in der Abteilung „Druckvorstufe“ in sinnvolle Teilschritte zerlegt. Die Verteilung der Arbeitsaufgaben sowie die Verantwortung für den Prozess „Druckvorstufe“ übernimmt der Leiter „Druckvorstufe“. Input für diesen Prozess sind die Information aus der Designabteilung und die Rohlinge der Druckplatten. Ziel dieses Prozesses sind einsatzfähige Druckplatten für die jeweilige Druckabteilung.

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1.1.8.2 Qualitätswesen

Das Qualitätsmanagement ist heute in jedem Unternehmen verankert. Jeder Prozess sollte sich dem Blick aus der Qualitätsperspektive unterziehen. Denn Qualität ist die bestmögliche Erfüllung der gestellten Kundenanforderungen. Über die Erfüllung der Anforderungen entscheidet einzig und allein der Kunde. Unternehmen tragen dem Trend zu immer höheren Kundenerwartungen durch ständige Qualitätsver- besserung Rechnung.

Der Unternehmenserfolg eines Packmittel erzeugenden Betriebes wird von der Qualität des Packmittels, dem Preis und der termingerechten Lieferung bestimmt.

Qualitäts-Definition nach DIN 55350

Qualität ist „die Beschaffenheit einer Einheit bezüglich ihrer Eignung, festgelegte und vorausgesetzte Erfordernisse zu erfüllen“.

Folgende Ziele des Qualitätsmanagements lassen sich daraus ableiten:
Zielgerichtete, geplante und gesteuerte Prozesse sind notwendig (Qualitätsplanung). Alle im Unternehmen beteiligten Personen müssen in diesen Qualitätsverbesserungsprozess einbezogen werden (Quali- tätsverbesserung). Hier geht es um die persönliche Einstellung jedes Mitarbeiters (Qualitätslenkung). Insbesondere soll durch das Qualitätsmanagement die Produktqualität durch regelmäßige Prüfverfahren gesichert werden (Qualitätsprüfung). Warum all das so wichtig ist: Damit das Unternehmen konkurrenzfähig bleibt, müssen die Produkte fehlerfrei und rechtzeitig am Markt sein; nur beste Qualität bindet Kunden langfristig an das Unternehmen. Der gesamte Qualitätssicherungsprozess ist fortlaufend zu protokollieren, um bei eventuell auftretenden Reklamationen Fehler zurückverfolgen zu können. Dazu ist ein QM-Handbuch notwendig, in dem alle Maßnahmen des Qualitätsmanagements klar definiert sind (Qualitätsmanagementdarlegung). Auch das Qualitätsmanagement (= QM) selbst muss in regelmäßigen Abständen überprüft werden (Qualitätsaudit. Audit kommt vom lateinischen audire (hören) und bedeutet Anhörung.). Das bedeutet, dass alle am Produktionsprozess beteiligten Stationen vom Kundenauftrag bis zur fertigen Verpackung beteiligt werden müssen.


Abb. 30: Der Qualitätskreis nach DIN 55350 lässt sich auf den gesamten Produktlebenszyklus eines Packmittels übertragen

Ein Qualitätsmanagementsystem erfordert, dass es vom Kunden anerkannt wird. Der Kunde muss sich auf die Kompetenz des eingeführten Qualitätsmanagementsystems verlassen können. Dafür sorgen sogenannte Zertifizierungsgesellschaften, die von verschiedenen Institutionen (Anerkennung und Kontrolle von Zertifizierungsgesellschaften durch EQS = European Committee for Quality System Assessment) da- für autorisiert sind, eine Zertifizierung nach DIN ISO 9000 durchführen zu können.

ISO 9000 steht für eine Normenreihe, die von der International Organization for Standardization (ISO) herausgegeben wird. In Deutschland erfolgt die Herausgabe der Norm durch das Deutsche Institut für Normung (DIN) in Berlin.

Die Zertifizierung zeigt auf, dass ein angemessenes Vertrauen in die Normkonformität besteht. Die Bestätigung durch einen unparteiischen Dritten (akkreditierte Stelle) gewährleistet, dass die Zertifizierung nach einer vorgegebenen Norm erfolgt ist. Das Ergebnis einer Zertifizierung ist ein Zertifikat.

In den beiden folgenden Abschnitten werden exemplarisch Inhalte dargestellt, die im QM-Handbuch eines Unternehmens genau beschrieben sein müssen.

Prüfplan für einen Blockbodenbeutel
Im folgenden Abschnitt wird der Prüfplan eines Blockbodenbeutels, der vor der Produktionsfreigabe vom Maschinenführer zu unterzeichnen ist, kurz dargestellt. Welche Qualitätsmerkmale sind für einen qua- litativ hochwertigen Blockbodenbeutel beurteilungsrelevant?

Das Prüfintervall, bei dem eine Stichprobe gezogen werden soll, muss festgelegt sein. Es wird mit Datum und Uhrzeit in einem entsprechenden Formular protokolliert – zum Beispiel alle 2000 Stück. Der verwendete Rohstoff muss mit Lieferantenbezeichnung und Chargennummer festgehalten werden. Nur so lässt sich bei später auftretenden Mängeln eine Rückverfolgbarkeit gewährleisten. Dies ist wichtig, wenn es um die Frage geht, wer für den entstandenen Schaden aufkommen muss.

Als Erstes sind Beutelabmessungen zu prüfen. Die Druckqualität muss gemäß Druckvorlage kontrolliert werden. Die Längsnahtklebung und die Bodenklebung werden von Hand auf Festigkeit überprüft. Dies erfordert die nötige Erfahrung der ausführenden Prüfperson. Insgesamt hat der Maschinenführer eine Qualitätsbeurteilung abzugeben, die vom Schichtführer zu kontrollieren ist. Besondere Vorkommnisse sind in den Prüfplan einzutragen.

Qualitätskontrolle von Packstoffen im Materialprüflabor
Zur standardisierten Materialprüfung wurden im Laufe der Jahre für nahezu alle Papiere und den daraus gefertigten Verpackungen auf wissenschaftlicher Basis Prüfsysteme entwickelt, wie sie kaum ein anderes Verpackungsmaterial in dieser Vielfalt aufzuweisen hat.

Aus diesen Prüfsystemen beziehungsweise Prüfverfahren wurden und werden Normen erarbeitet. In Deutschland heißen sie DIN-Normen (DIN = Deutsches Institut für Normung), für Europa gelten EN-Normen (EN = European Norm), international sind sie in den ISO-Normen festgelegt (ISO = International Organization for Standardization). Normen, die einander angepasst wurden, werden teilweise mit kombinierten Bezeichnungen geführt, z. B. DIN EN ISO 536, in der die Ermittlung der flächenbezogenen Masse genau beschrieben ist. DIN, EN, ISO – das sind deutsche, europaweit und international gültige Normen. Sie garantieren, dass entsprechend gekennzeichnete Produkte bestimmte Mindestanforderungen einhalten.

Der Verband der Wellpappenindustrie e.V. hat vor Jahren schon einen in Sorten eingeteilten Standard entwickelt. Auf diesem Standard aufbauend ist die Norm DIN 55468 erarbeitet worden. Die dort genormten Sorten fordern bestimmte Werte – unabhängig von den eingesetzten Rohstoffen und Flächengewichten.


Abb. 31: Wellpappenverpackungen, die diesen Vorschriften entsprechen, können mit dem VDW-Prüf- und Überwachungszeichen bedruckt werden. Neben der Kennzeichnung der Wellpappenverpackungen mit dem VDW-Zeichen ist die Kennzeichnung auch mit dem RAL- Zeichen möglich, soweit die Wellpappensorte den Vorgaben der RAL-Gütevorschrift GZ 492 entspricht und geprüft ist (Quelle: wellpappe-wissen.de, ral-wellpappe.de)

Die genauen Anforderungen an die einzelnen Wellpappsorten sind in der DIN 55468 festgelegt. Die Inhalte und die genauen Prüfverfahren sind auch Teil der Ausbildung zum Packmitteltechnologen und werden zu einem späteren Zeitpunkt genau behandelt.

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1.1.8.3 Verpackungsentwicklung

Der Verpackungsentwicklungsprozess nimmt unter den Support-Prozessen eine Sonderstellung ein. Von einer innovativen Entwicklungsabteilung gehen viele positive Impulse für den gesamten Unternehmens- erfolg aus. Eine durchdachte und bis ins Detail fehlerfreie Entwicklung unter vorausschauendem Einbezug der später noch folgenden Prozesse erspart viel zeitintensive Nacharbeit in der Wertschöpfungskette. Unter Aspekten des Qualitätsmanagements ist ein Fehler, der zu Beginn gemacht wird, ein besonders schwerer, da er sich durch die gesamte Prozesskette durchzieht.

Der Verpackungsentwicklungsprozess wird durch den Kunden angestoßen, der auf der Suche nach Erledigung einer konkreten Verpackungsaufgabe ist. In einem ersten Gespräch erörtern ausgebildete Ansprechpartner im Verkauf gemeinsam mit dem Interessenten die Anforderungen an die Verpackung. Diese Verpackungseigenschaften werden in der Regel in einer Checkliste erfasst. Ideal ist als Grundlage einer solchen Besprechung ein Produktmuster oder vielleicht sogar ein 3D-Datensatz des zu verpackenden Gutes. In der Entwicklung von Verpackungen aller Art stehen heute Hochleistungsrechner mit moderner CAD-Software zur Verfügung. Diese sind zum reibungslosen Informationsaustausch über das ERP-System vernetzt. Zur richtigen Materialauswahl werden die entsprechenden Materialtests aus dem Prüflabor herangezogen. Inzwischen arbeiten erfahrene, kreative Verpackungsentwickler an der optimalen Lösung der Verpackungsaufgabe. Mit den ersten 3D-Entwürfen wird der Kunde kontaktiert.


Abb. 32: Intelligente 2D- und 3D-CAD-Software ist der Schlüssel zur erfolgreichen Entwicklung von komplexen Verpackungssystemen. Mit der 3D-Darstellung ist eine komplette Visualisierung der virtuellen Verpackung möglich (Quelle: erpa.de)

Parallel wird in der Kalkulation der voraussichtliche Preis der Verpackung unter Einbezug der Informationen aus der Entwicklungsabteilung erarbeitet. Der Kunde kann so lange in Ruhe die Ideen prüfen und gegebenenfalls seine weiteren Vorstellungen direkt in den Entwicklungsprozess einfließen lassen. Wenn der Kunde mit dem Entwurf zufrieden ist, wird aus dem CAD-Datensatz am Schneidplotter/Cutter ein erstes Handmuster erstellt. Ist der Kunde vor Produktionsbeginn auch noch an einem mit allen Designdaten gestalteten Farbmuster interessiert, oder handelt es sich um eine Kleinserie bis rund 200 Stück, so kann vor dem Cut-Prozess das Material auf einem Digitaldrucker mit der eigentlich erst später zu realisierenden Designvorlage bedruckt werden.


Abb. 33: Mit einem Flachbettdigitaldrucker kann sowohl Rollenmaterial als auch Bogenware (Papier, Karton, Wellpappe, Verbundmaterial) direkt bedruckt werden (Quelle: erpa.de)

Ist der Interessent mit dem Handmuster und dem kalkulierten Angebot zufrieden, so kommt es zur Auftragserteilung durch den Kunden. Der Entwicklungsprozess ist vorerst abgeschlossen, die Abteilung wird aber während des weiteren Produktionsprozesses immer wieder mit Aufgaben (zum Beispiel Datenaufbereitung für die Druckvorstufe und den Stanzformenbau) konfrontiert werden. Je nach dem geforderten Liefertermin beginnt nun die Auftragsvorbereitung mit der Koordination aller für die Produktion wichtigen Vorgänge.

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1.2 Funktionen von Packmitteln

Verpackungen haben viele Funktionen über den Schutz des Verpackungsgutes hinaus. Sie informieren beispielsweise über Produkte und deren Haltbarkeit. Sie können durch eine gute Aufmachung Kaufent- scheidungen beeinflussen. Und sie können helfen, Ressourcen zu schonen.

In Deutschland wurden im Jahr 2011 rund 20 Millionen Tonnen Packmittel im Wert von etwa 32,1 Milliarden Euro hergestellt. Die Verpackungsproduktion hat damit einen Anteil von rund 1,5 % am Brutto- inlandsprodukt, dem Wert aller Waren und Dienstleistungen unserer Volkswirtschaft.

Verpackungen aus Papier, Karton und Pappe hatten 2011 mit 47,6 % den größten Anteil an der mengenmäßigen Verpackungsproduktion – gefolgt von Verpackungen aus Kunststoff (21,7 %), Glas (21,9 %) und Metall und Aluminium (8,8 %).


Abb. 34: Verpackungsmaterialien und ihre Produktionsmengenanteile in der Verpackungsindustrie

Die Verpackung wird nicht um ihrer selbst willen hergestellt. Sie soll vielmehr andere Waren vor Beschädigung, Verderb und Verlust schützen sowie verkaufs-, lager- und versandfähig machen. Die Verpackung ist unverzichtbare Voraussetzung für einen funktionierenden Warenaustausch.

Aufgaben der Verpackung sind die Schutz-, Distributions-, Informations- und Werbefunktion. Hinzu kommen Anforderungen an die Funktionsfähigkeit, Wirtschaftlichkeit, Umweltverträglichkeit der Verpackung sowie ihrer Übereinstimmung mit den geltenden Verpackungsvorschriften.

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1.2.1 Schutzfunktion

Der Schutz der Waren gegen Beschädigung und Verderb ist zentrale Aufgabe der Verpackung. Die Verpackung muss sicherstellen, dass ein Erzeugnis auf dem Weg zwischen Herstellung und Verbrauch keine Qualitätsminderung erfährt. Sie schützt Waren vor Transportschäden und vor klimatischen, biologischen sowie chemischen Einflüssen. Sie schützt umgekehrt aber auch den Menschen und die Umwelt, wenn es zum Beispiel um den Transport gefährlicher Güter geht.

Was passiert, wenn Verpackungen fehlen oder unzureichend sind, zeigt sich in Entwicklungsländern: Dort verderben lebenswichtige Nahrungsmittel oder gehen ganz verloren, nur weil sie nicht geeignet verpackt sind. Erst durch angemessene Verpackungen wird die Versorgung einer wachsenden Weltbevölkerung mit Nahrungsmitteln möglich und können Ressourcen geschont werden.

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1.2.2 Distributionsfunktion

Die Distribution (= Verteilung) vieler Güter wird durch die Verpackung überhaupt erst möglich. Lebensmittel, Verbrauchs- und Gebrauchsgüter sind bei uns an allen Orten zu jeder Zeit verfügbar – unabhängig davon, wann und wo sie hergestellt worden sind. Man braucht eine gut entwickelte Verpackungstechnik, um Waren wirtschaftlich und umweltverträglich zu lagern und zu transportieren.

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1.2.3 Informations- und Werbefunktion

Die Verpackung ist Träger wichtiger Informationen über das Füllgut. Sie informiert zum Beispiel über Qualitäts-, Gewichts- und Mengenangaben und Haltbarkeitsdauer. Sie gibt Gebrauchs- und Verbrauchs- hinweise usw.

Die Verpackung als Werbeträger ermöglicht dem Hersteller, sein Produkt durch die Verpackungsgestaltung von vergleichbaren Erzeugnissen abzuheben. Die Verpackung steht heute im Mittelpunkt der Kom- munikation mit dem Verbraucher und entscheidet damit vielfach über den Markterfolg. Dies gilt nicht nur für die traditionelle Verkaufsverpackung, sondern mehr und mehr auch für Transportverpackungen, die als „Shelf Ready Packaging“ Transport- und Werbefunktionen vereinen (Shelf ready = fertig fürs Verkaufsregal).

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1.2.4 Wirtschaftlichkeit der Verpackung

Das optimale Preis-Leistungs-Verhältnis einer Verpackung hängt von folgenden Faktoren ab:

–  Effizienz von Packstoff und Packmittel
–  Kosten des Abpackprozesses
–  Distributionsaufwand
–  Werbewirksamkeit
–  Entsorgungsaufwand

In Deutschland entfallen durchschnittlich nur zwei Prozent des Warenwerts auf die Verpackung.

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1.2.5 Umweltverträglichkeit der Verpackung

Ökologie und Nachhaltigkeit sind heute Standardansprüche an die Verpackung. Diese soll ressourcenschonend und wiederverwertbar sein und für eine umweltverträgliche Warendistribution sorgen.

Hersteller von Verpackungen müssen Ökologie und Funktion in Einklang bringen. Dabei geht es zum Beispiel darum, wie mit einem ressourcenschonenden Materialeinsatz eine stabile Verpackung entstehen kann. Dadurch wird die Verpackungsplanung und -gestaltung immer komplexer.

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1.2.6 Verpackungsvorschriften - 1.2.6.1 Verpackungsverordnung

Hier erfahren Sie mehr über die umfassenden Regeln, die der Staat in Sachen „Verpackung“ setzt. Dies reicht von der „Produktverantwortung“ in der Kreislaufwirtschaft (Recycling) bis zu lebensmittelrechtlichen Vorschriften.

Bereits 1991 hat der Staat der Verpackungswirtschaft die „neue Produktverantwortung“ in der Kreislaufwirtschaft auferlegt. Dies geschah über die Verpackungsverordnung. Diese verpflichtete die Wirtschaft, Verpackungen nach Gebrauch zurückzunehmen und stofflich wiederzuverwerten. Bis zu diesem Zeitpunkt waren ausschließlich die Gemeinden für die Abfallentsorgung zuständig gewesen.

Die Verpackungsverordnung schreibt folgende Mindest-Recyclingquoten vor:

  • 60 Gewichtsprozent für Glas
  • 60 Gewichtsprozent für Papier und Karton
  • 50 Gewichtsprozent für Metalle
  • 22,5 Gewichtsprozent für Kunststoffe
  • 15 Gewichtsprozent für Holz
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1.2.6.2 Lebensmittelrechtliche Regelungen

Verpackungen aus Papier, Karton und Pappe werden zu rund 50 Prozent für Produkte der Ernährungsindustrie eingesetzt. Die Sicherheit der Lebensmittel und damit der Verbraucher nimmt dabei einen zentralen Stellenwert für die Verpackungshersteller ein. Lebensmittelproduzenten und Verpackungshersteller sind gleichermaßen verantwortlich dafür, dass rechtliche Regelwerke zur Lebensmittelsicherheit eingehalten werden. Die Verpackungsmittel herstellenden Unternehmen müssen sich im Lebensmittelsektor mit einem komplizierten staatlichen Regelwerk auseinandersetzen.

Rechtliche Grundlage (Rahmenverordnung) für den Einsatz von Verpackungen mit Lebensmittelkontakt ist die europäische Verordnung 1935/2004/EG vom 24. Oktober 2004 über Materialien und Gegenstände, die dazu bestimmt sind, mit Lebensmitteln in Berührung zu kommen. Diese gilt nach Art. 1 Abs. 2 für Materialien und Gegenstände, die als Fertigerzeugnis

a) dazu bestimmt sind, mit Lebensmitteln in Berührung zu kommen oder
b) bereits mit Lebensmitteln in Berührung sind und dazu bestimmt sind oder
c) vernünftigerweise vorhersehen lassen, dass sie bei normaler oder vorhersehbarer Verwendung mit Lebensmitteln in Berührung kommen oder ihre Bestandteile an Lebensmittel abgeben.

Nach Art. 3 Abs. 1 sind „Materialien und Gegenstände (...) nach guter Herstellungspraxis so herzustellen, dass sie unter den normalen oder vorhersehbaren Verwendungsbedingungen keine Bestandteile auf Le- bensmittel in Mengen abgeben, die geeignet sind,
a)  die menschliche Gesundheit zu gefährden oder
b)  eine unvertretbare Veränderung der Zusammensetzung des Lebensmittels herbeizuführen
c)  oder eine Beeinträchtigung der organoleptischen Eigenschaften der Lebensmittel herbeizuführen“.

Nach Art 16 Abs. 1 sind sogenannte Konformitätserklärungen nur für solche Lebensmittelbedarfsgegenstände abzugeben, für die es spezifische Detailregelungen gibt. Diese gibt es bislang weder für Papier / Karton / Pappe noch für Druckfarben, Lacke oder Klebstoffe.

Ein weiteres europäisches Regelwerk ist die Verordnung 2023/2006/ EG vom 22. Dezember 2006 über gute Herstellungspraxis für Materialien und Gegenstände, die dazu bestimmt sind, mit Lebensmitteln in Berührung zu kommen (GMP-Verordnung).
Mit dieser Verordnung werden für die in Anhang 1 der Rahmenverordnung 1935/2004/EG aufgeführten Materialien, für die es (noch) keine spezifischen Richtlinien gibt, Regeln für die gute Herstellungspraxis festgelegt.
Danach ist zur Produktion von Lebensmittelbedarfsgegenständen nach den Prinzipien der „Guten Herstellungspraxis“ ein angemessenes Qualitätssicherungs- und -kontrollsystem zu implementieren und zu dokumentieren („Konformitätsarbeit“). Diese Dokumentation ist auf Verlangen den Behörden vorzulegen.

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1.2.6.3 BfR-Empfehlung XXXVI – Papiere, Kartons und Pappen für den Lebensmittelkontakt

Sogenannte Einzelmaßnahmen gemäß Art. 5 der Rahmenverordnung 1935/2004/EG gibt es für Papier, Karton und Pappe nicht. Dass Verpackungen aus Papier, Karton und Pappe den Vorgaben des Art. 3 der Verordnung entsprechen, kann in Deutschland mit der Einhaltung der Empfehlung XXXVI des Bundesinstituts für Risikobewertung (BfR), die Anforderungen an die fertigen Produkte und die eingesetzten Stoffe be- schreibt, belegt werden. Die BfR-Empfehlung XXXVI regelt unter anderem den Einsatz von Altpapier für Verpackungen aus Papier, Karton und Pappe mit Lebensmittelkontakt.

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1.3 Arten von Packmitteln - 1.3.1 Verkaufs-, Um- und Transportverpackungen

Die Wahl der geeigneten Verpackung ist eine Aufgabe für Spezialisten, denn unterschiedliche Güter erfordern ebenso unterschiedliche Verpackungen. Die Wahl der Packstoffe und der Packmittelgestaltung müssen sich danach richten,
• ob es sich bei dem zu verpackenden Gut um einen pulverisierten, festen, flüssigen, fettigen oder gasförmigen Stoff handelt,
• ob die Verpackung sauerstoff-, feuchtigkeits- oder aromadicht sein muss und
• ob sie vor extremen Temperaturen, vor Stoß, vor Verderb und vor Substanzveränderungen schützen soll.

Das erfordert Packstoffe mit den unterschiedlichsten Eigenschaften: Papier, Karton und Pappe, Kunststoff, Metall, Glas, Holz und Verbund- packstoffe (zum Beispiel Papier kombiniert mit Kunststoff- oder Metall- folien). Bei der Wahl der geeigneten Packstoffe und Packmittel spielen nicht nur technische, sondern auch wirtschaftliche Überlegungen eine wichtige Rolle, denn die Verpackungskosten hängen zum wesentlichen Teil von den Rohstoffpreisen ab.

Projekte in einem Packmittel erzeugenden Betrieb können sehr verschiedenartig sein. Sie reichen von Kartonverpackungen für Flüssigkeiten, Etiketten, Säcken, Beuteln und Tüten, Transportverpackungen aus Wellpappe, Schachteln für z.B. den Pizza-Bringdienst, Blister-Verpackungen für die Verkaufspräsentation bis Thekendisplays für z.B. Bücher - es gibt eine schier unglaubliche Vielfalt an Verpackungen. Unter Blistern (= Blase, Bläschen) versteht die Verpackungsindustrie eine Produktverpackung, bei der Kunden den verpackten Gegenstand sehen können.

Je nach Art und Einsatzzweck des Packmittels wird gemäß deutscher Verpackungsverordnung unterschieden zwischen:

Transportverpackungen: zum Beispiel Fässer, Kanister, Kisten, Säcke, Paletten, Kartonagen, geschäumte Schalen, Schrumpffolien und ähnliche Umhüllungen, die vor allem dem Warentransport dienen.
Verkaufsverpackungen: Verpackungen aller Art, die als Verkaufseinheit angeboten werden.
Umverpackungen: zum Beispiel Blister, Folien, Kartonagen oder ähnliche Umhüllungen, die als zusätzliche Verpackungen um Verkaufsverpackungen verwendet werden.
Serviceverpackungen: Verkaufsverpackungen des Handels, der Gastronomie und anderer Dienstleister, die die Übergabe von Waren an die Endverbraucher ermöglichen – dazu gehören zum Beispiel Bäckertüten, Pizzaschachteln aus der Pizzeria, Tortenschachteln aus der Konditorei, Pappschalen und -becher.
Verpackungen für schadstoffhaltige Güter haben eine Sonderstellung. Denn für sie gelten spezielle gesetzliche Regeln.

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1.3.2 Verpackungen aus Papier, Karton und Pappe

Papier-, Karton- und Pappeverpackungen sind für eine moderne und arbeitsteilig organisierte Volkswirtschaft unverzichtbar und mengenmäßig die führende Packmittelgruppe. Dazu zählen:

• Wellpappe-Verpackungen
• Faltschachteln
• Kartonverpackungen für Flüssigkeiten (Getränkekartons)
• Vollpappe-Kartonagen
• Flexible Verpackungen
• Papiersäcke
• Hartpapierwaren und Rundgefäße
• Etiketten und Selbstklebeetiketten


Abb. 35: Umsatzentwicklung von Verpackungen aus Papier, Karton, Pappe und Folien 2004–2012 – Jahresumsatz in Mrd. Euro (Quelle: Statistisches Bundesamt)

 

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1.3.2.1 Wellpappe-Verpackungen

Wellpappe-Verpackungen sind die größte Gruppe unter allen Papier-, Karton- und Pappeverpackungen und die führenden Transportverpackungen. Mehr als zwei Drittel aller in Deutschland hergestellten Waren werden in Wellpappe zu Abnehmern im In- und Ausland transportiert. 2011 wurden in Deutschland rund 5 Millionen Tonnen Wellpappe und Wellpappe-Verpackungen mit einem Produktionswert von rund 4,9 Mrd. Euro hergestellt.

Transportverpackungen aus Wellpappe sind enorm leistungsfähig. Sie gewährleisten den notwendigen Produktschutz, um Waren sicher zu befördern. Wellpappe-Verpackungen sind sehr vielseitig. Damit lassen sich unterschiedlichste Waren zu zweckmäßigen Versandeinheiten zusammenfassen. Die hohe Stabilität der Wellpappe bei niedrigem Gewicht erlaubt eine rationelle Lagerhaltung und einen effizienten Transport.

Die Aufgabe der Transportverpackung endet jedoch längst nicht mehr an der Rampe des Supermarktes oder Discounters. Wellpappe-Verpackungen können hochwertig bedruckt und optimal für die Warenpräsentation gestaltet werden. Transportverpackungen aus Wellpappe nehmen als „Shelf Ready Packaging“ (siehe Kapitel 1.2.3) zunehmend Display-, Werbe- und Verkaufsfunktionen wahr.

Wellpappe besteht durchschnittlich zu etwa 80 % aus Recyclingmaterialien und zu nur 20 % aus Frischfasern, die aus Bruch- und Durchforstungsholz aus nachhaltiger Forstwirtschaft gewonnen werden. Nahezu 100 % aller gebrauchten Wellpappe-Verpackungen werden wieder dem Recycling zugeführt.

 

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1.3.2.2 Faltschachteln

Im Jahr 2011 haben die rund 240 Unternehmen der deutschen Faltschachtelindustrie 860.000 Tonnen Faltschachteln mit einem Produktionswert von rund 1,9 Milliarden Euro hergestellt. Sie dienten vorrangig als Verkaufsverpackungen für Konsumgüter. Faltschachteln werden zu 58 % in der Lebensmittel-Industrie (Food-Industrie) hergestellt. 42 % gehen in die Non-Food-Industrie.

Da vorrangig Verkaufsverpackungen für Konsumgüter hergestellt werden, ist die Branchenentwicklung unmittelbar vom Kaufverhalten der Konsumenten abhängig. Die wirtschaftliche Entwicklung der Faltschachtelindustrie verläuft entsprechend parallel zur Einzelhandelsentwicklung in Deutschland.

Aus funktioneller Seite spielt bei Faltschachteln die Informationsvermittlung für den Kunden eine kaufentscheidende Rolle. Mehrfachfunktionalität, Stapelbarkeit, Schutz und Sicherheit für das Produkt, zielgruppengerechte Verpackungsgrößen und Umweltverträglichkeit sind einige weitere Beispiele aus dem Anforderungskatalog.

Durch entsprechenden Materialeinsatz sowie abgestimmte Verarbeitung und Veredelung transportiert die Verkaufsverpackung aus Karton auch eine emotionale Botschaft. Eine riesige Formenvielfalt unterstützt dabei die Produktidentität und eignet sich zum Beispiel auch für saisonale Sonderverpackungsformen. Sie unterstützt das Branding eines Produkts, vermittelt Lifestyle-Identifikation und bietet so Kaufanreize. Branding kommt in seiner ursprünglichen Bedeutung vom „Brandzeichen“, mit dem Tierhalter ihre Tiere kennzeichneten. Branding beschreibt heute alle Aktivitäten zum Aufbau einer Marke, mit der eigenes Angebot aus der Masse gleichartiger Angebote hervorgehoben werden soll. Verpackungen sind ein wichtiges Medium für das Branding.

Die Signalwirkungen einer Marke am „Point-of-Purchase“ sind für den Erfolg eines Produktes von großer Bedeutung. Studien zeigen, dass in Faltschachteln abgepackte Produkte schneller und kaufstimu- lierender erkannt werden als in Verpackungen aus anderen Materialien. Dies ist besonders wichtig, weil bis zu 70 % der Einkäufe erfolgen, ohne dass dies vorher geplant war. Der Konsument hat sich vor dem Regal im Angesicht der Produktverpackung zum Kauf entschieden.

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1.3.2.3 Kartonverpackungen für Flüssigkeiten (Getränkekartons)

2011 wurden rund 500.000 Tonnen Kartonverpackungen für Flüssigkeiten (Getränkekartons) mit einem Produktionswert von ca. 1 Milliarde Euro hergestellt. Die wichtigsten Märkte für Getränkekartons sind Frischmilch sowie Fruchtgetränke, Eistee und Mineralwasser ohne Kohlensäure. Beim Getränkekarton werden unterschiedliche Materialien zu einem Verbund kombiniert: Der Karton sorgt für Stabilität, der Kunst- stoff „Polyethylen“ (PE) macht die Packung dicht, und Aluminium verhindert, dass Licht und Sauerstoff das Füllgut beeinträchtigen. Etwa 20 % eines Getränkekartons bestehen aus PE. Das PE wird aufgeschmolzen – und ein dünner Film wird von beiden Seiten auf die Kartonbahn aufgetragen; man sagt „extrudiert“. Dadurch bleibt die Packung dicht.

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1.3.2.4 Vollpappe-Kartonagen

2011 wurden rund 540.000 Tonnen Vollpappe-Kartonagen mit einem Produktionswert von ca. 540 Millionen Euro hergestellt. 80 % davon setzte die Ernährungsindustrie ein.
Vollpappe ist der Oberbegriff für alle massiven Pappen (im Gegensatz zu Wellpappe), die einlagig, mehrlagig (gegautscht) oder mehrschichtig (geklebt) hergestellt werden. Die Bezeichnung „Vollpappe“ charakterisiert eine der Haupteigenschaften dieses Packstoffes, nämlich die Dichte und die homogene Struktur, treffend. Altpapier ist der wichtigste Rohstoff für die Herstellung von Vollpappe. Viele Vollpappe-Sorten bestehen bis zu 100 % aus Altpapier, ähnlich wie bei Wellpappe.

Das Spektrum von Verpackungen aus Vollpappe ist sehr vielfältig und umfasst

  • • Schachteln und Schachtelzuschnitte für leistungsstarke Verpackungssysteme,
  • • robuste Lager- und Transportverpackungen,
  • • logistikgerechte und werbewirksame Versand- und Verkaufsverpackungen,
  • • handelsgerechte Umverpackungen,
  • • attraktive Geschenkverpackungen,
  • • verkaufsfördernde Displayverpackungen,
  • • Steigen, Körbe, Schachteln für Obst und Gemüse ,Fleisch-undWurstwaren, Fisch und andere Lebensmittel.
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1.3.2.5 Etiketten

2011 wurden rund 175.000 Tonnen Etiketten mit einem Produktionswert von rund 1,4 Mrd. Euro hergestellt, davon rund 108.000 Tonnen Selbstklebeetiketten im Produktionswert von rund 955 Millionen Euro.
Die ersten auf Rollen gewickelten selbstklebenden Etiketten kamen 1935 in den USA auf den Markt. Sie waren aus Papier. Seit den 50er-Jahren gibt es sie auch in Deutschland. Selbstklebeetiketten haben in- zwischen viele Funktionen. Sie dienen heute unter anderem:

• der Versiegelung von Verpackungen,
• der Identifikation (RFID), (RFID = „radio-frequency identification“. Übersetzt bedeutet das so viel wie „Identifizierung mit Hilfe elektromagnetischer Wellen“. Mehr dazu im Kapital 4.5.)
• der Anzeige einer intakten Kühlkette (TTI) (TTI = Time Temperature Indicator System. Diese Etiketten verändern unter Einfluss von Wärme ihre Farbe. Sie zeigen damit zum Beispiel an, ob
ein Produkt immer lückenlos gekühlt und zum Beispiel nie angetaut war. Fachleute nennen das eine lückenlose Kühlkette.) und
• der Unterstützung des Marketingauftrittes eines Produktes.

Damit heben sie die eigene Ware von der des Wettbewerbs ab, erzeugen Sympathie und wirken verkaufsfördernd. Etiketten sind damit nicht mehr nur ein Mittel zur Produktkennzeichnung, sie dienen in vielen Fällen auch der Produktausstattung.

Selbstklebende Etiketten werden heute in großer Vielfalt und in einer breiten Materialpalette angeboten. Dies beeinflusst ganz entscheidend die Wirtschaftlichkeit ihrer Verwendung. Voll- und halbautomatische Etikettierer werden in Bereichen eingesetzt, an die vor einigen Jahren niemand dachte. Diese Geräte arbeiten entweder als selbstständige Etikettierstationen, oder sie werden in die Verpackungsphase integriert. Verpackungs- und Etikettiermaschinenhersteller arbeiten auf diesem Gebiet eng zusammen.

Der Etikettendruck wird oft auch als „Schmalbahndruck“ bezeichnet. Dies liegt daran, dass Etiketten in aller Regel mit einen Bahnbreite von 500 Millimeter oder weniger durch die Druckmaschine laufen. Andere Druckbereiche (Akzidenzdruck) haben zumeist deutlich mehr Arbeitsbreite.

Akzidenz kommt aus dem lateinischen accidentia – das Zufällige, das Veränderliche, das Hinzukommende. Akzidenzdruck bedeutet: Gelegenheitsdrucksachen wie beispielsweise Prospekte, Broschüren oder Speisekarten.

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1.3.2.6 Flexible Verpackungen

Flexible Verpackungen sind Packmittel, die erst im befüllten Zustand ihre raumfüllende, kompakte Form erhalten. Zum Endkunden kommen flexible Verpackungen entweder schon befüllt als industrielle Vorverpa- ckungen – zum Beispiel für Mehl, Zucker, Kaffee, Chips oder Tiefkühlkost. Oder sie werden unbefüllt als Serviceverpackungen angeboten – die Befüllung erfolgt dann erst an der Ladentheke – zum Beispiel als Brötchentüte oder als Tragetasche im Supermarkt.
In Deutschland werden rund 2,2 Mio. Tonnen flexible Verpackungen im Jahr in Verkehr gebracht.

Rund 80 % der flexiblen industriellen Vorverpackungen werden im Nahrungs- und Genussmittelsektor eingesetzt. Weitere 10 % werden im medizinisch/pharmazeutischen Bereich und 5 % im industriellen Sektor verwendet. Lebensmitteleinzelhandel, Bäckereien und Metzgereien, Textilhandel und viele andere Handelsbereiche verwenden flexible Serviceverpackungen aus Papier und Kunststoff.

Flexible Verpackungen bestehen aus Papier, Folien oder Materialkombinationen. Durch die Vielzahl der Materialien und ihrer möglichen Kombinationen können sie die Forderungen des Marktes nach verbesserten Barriere-Eigenschaften, einfacher Handhabung, Wiederverschließbarkeit, Individualisierung und kleineren Verpackungseinheiten optimal erfüllen. Sie sind leicht und sie kosten in der Herstellung und vom Material her vergleichsweise wenig. Und sie sind geeignet für eine weite Anwendungspalette. All das macht sie zu erfolgreichen und wachstumsstarken Verpackungen. Sie bieten ein hervorragendes Produkt-Verpackungs-Verhältnis: So verpackt zum Beispiel nur ein Kilogramm Polyethylenfolie über 300 Kilogramm Pommes frites. Flexible Verpackungen kosten auch wenig Rohstoffe und Energie. Sie sind leicht zu transportieren und wiederverwertbar. All das macht sie auch zu einer nachhaltigen Verpackungslösung.

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1.3.2.7 Papiersäcke

2011 wurden in Deutschland rund 800 Millionen Papiersäcke mit einem Produktionswert von rund 218 Millionen Euro hergestellt.
Papiersäcke sind eine universell einsetzbare, einfach zu handhabende, preiswerte und ökologische Verpackung für kleinteilige Güter beziehungsweise Massenschüttgüter wie Zement, Kalk, Düngemittel, chemische Grundstoffe, Farben und Kunststoffgranulat sowie Nahrungs- und Futtermittel. Papiersäcke eignen sich gut, um körnige, granulierte, pulverförmige oder in Brocken anfallende Güter zu verpacken. Die Papiersackindustrie bietet für diese Anwendungsgebiete jeweils maßgeschneiderte Lösungen an. Der moderne Papiersack ist häufig eine kundenspezifische Hightech-Verpackung. Die wichtigsten Kunden der Papiersackindustrie sind die Zement- und Baustoffindustrie, die chemische Industrie, die Düngemittelindustrie und die Nahrungsmittelindustrie.

Der Papiersack ist ein hauptsächlich aus einer oder mehreren flachgelegten Papierschlauchlagen befestigtes und mindestens an einem Ende geschlossenes Behältnis. Ein wesentliches Merkmal des Papiersacks ist die Möglichkeit der Zusammenstellung der Sackwandung beziehungsweise des Schlauches aus mehreren Lagen Kraftsackpapier, das mit anderen flexiblen Materialen wie zum Beispiel Kunststoff kombiniert werden kann. Normalerweise bewegt sich die Anzahl der Lagen zwischen zwei und sechs. Jede der einzelnen Lagen nimmt einen Teil der Beanspruchung auf, die der Papiersack während des Gebrauchs erfährt. Papiersäcke werden heute mit hoch spezialisierten Produktionsmaschinen hergestellt.

Papiersäcke werden zu 100 % aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt und nach dem Gebrauch in Deutschland flächendeckend gesammelt und zu einem hochwertigen Sekundärrohstoff aufbereitet, der teilweise wieder zu Papiersäcken verarbeitet werden kann.

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1.3.2.8 Hartpapierwaren und Rundgefäße

2011 wurden rund 130.000 Tonnen Hartpapierwaren und Rundgefäße mit einem Produktionswert von ca. 163 Mio. Euro hergestellt.
Die Branche „Hartpapierwaren und Rundgefäße“ umfasst die Produktgruppen:

• Wickelkerne (keine Verpackungen), Hülsen und Rohre
• Kombidosen und Kombitrommeln
• Becher und Schalen

Rund 50 Hersteller in Deutschland produzieren jährlich insgesamt etwa 350.000 Tonnen Hartpapierwaren im Produktionswert von € 450 Mio. (ohne Hartpapierbecher und -schalen). Über 55 % dieser Produktion entfallen dabei auf Wickelkerne, Hülsen und Rohre – der Rest auf auf Dosen, Trommeln, Becher und Schalen.

Wickelkerne/Hülsen und Rohre
Wickelkerne beziehungsweise Hülsen und Rohre bestehen zu über 90 % aus recyceltem Altpapier. Die Bandbreite der Einsatzmöglichkeiten reicht von Wickelkernen der kleinen Textilrolle über Wickelkerne für Papier-, Folien- und Teppichrollen bis hin zu Schalungsrohren in der Bauindustrie und – mengenmäßig ein geringer Teil – zu Versandhülsen. Letztere sind als Verpackungen einzuordnen, während industriell eingesetzte Wickelkerne, auf die flächige Materialien aufgewickelt werden, als Bestandteil einer Maschine (Achse) gelten.

Die Wickelkernindustrie liefert ihre Produkte hauptsächlich an folgende Industriezweige:
• an die Papierindustrie für Verpackungs-, Druck-, Dekor- und Hygienepapiere sowie für technische Papiere,
• an die Folienindustrie für Lebensmittel-, Verpackungs-, Stretch- und Baufolien sowie für technische und medizinische Folien bis hin zu hochsensiblen Film- und Fotomaterialien,
• an die Textilindustrie für Fäden, Garne, Stoffe und für großflächige Gewebe, wie Teppiche, Böden oder andere Bodenbelege.

Wickelkerne/Hülsen und Rohre fließen seit Jahren in den Stoffkreislauf zurück.

Kombidosen und Kombitrommeln
Insgesamt werden in Deutschland Kombidosen und -trommeln im Wert von rund 150 Millionen € im Jahr hergestellt. Kombidosen/-trommeln werden als wirtschaftliche Verpackung eingesetzt in:

• der Lebensmittel- und Nährmittelindustrie für Kaffee- und Instantprodukte, Snacks, Milchpulver, Fette und Öle,
• der Pharmazie,
• der Wasch- und Reinigungsmittelindustrie,
• der Tabak- und Zigarettenindustrie,
• der Mineralölindustrie,
• technischen Bereichen (zum Beispiel als Verpackung von Dichtungen).

Heute ist die Kombidose eine maßgeschneiderte zeitgemäße Verpackungslösung, die wegen ihrer ausgezeichneten Dekoration auch unter Marketingaspekten gefragt ist. Die verschiedenen Kombinationsmöglichkeiten an Materialien und Verschlüssen haben der Kombidose ihren Namen gegeben. Der Verpackungskörper ist rund oder unrund, bevorzugt aber modulgerecht und besteht aus verschiedenen Schichten. Die Hauptschicht, also der eigentliche Verpackungskörper, wird zu über 80 % aus Recyclingpapier gefertigt. Darauf wird während des Wickelprozesses eine Barrierefolie kaschiert, die dem jeweiligen Füllgut angepasst ist und aus Papier, Aluminium oder Kunststoff besteht. Als äußerste Schicht wird das Etikett aufkaschiert.

Becher und Schalen
Der Absatz von Hartpapierbechern und -schalen wird oft unterschätzt. Allein der tägliche Konsum von Coffee-to-go-Bechern verschiedener Größen ist außerordentlich hoch. Dazu kommen die Pappbecher und Pappschalen, in denen Suppen, Snacks, Salate und vieles andere verkauft werden. Auch Fast-Food-Restaurants brauchen sehr große Mengen an Papierbechern (Heißgetränke, Kaltgetränke, Salatschalen).

Becher und Schalen für den industriellen Gebrauch werden teilweise mit einer Aluminiumschicht kaschiert, um den Barriere-Effekt zu gewährleisten, sodass leicht verderbliche Erzeugnisse länger haltbar sind.

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1.4 Ein Packmittel entsteht – von der Kundenanfrage zum fertigen Packmittel

Dieser Abschnitt informiert darüber, wie die theoretischen Grundlagen aus Kapitel 1.1 in die Praxis umgesetzt werden. Da der Packmitteltechnologe in einem sehr breit gefächerten Berufsbild zu Hause ist, werden zum Einstieg verschiedene Praxisbeispiele aus verschiedenen Sparten vorgestellt. Trotz der enormen Vielfalt an Packmitteln, die ein Packmitteltechnologe produzieren kann, zeigen sich gerade an den ausgewählten Praxisbeispielen die vielen gemeinsamen Lerninhalte im Herstellungsprozess der Packmittel. Alle dafür relevanten Lerninhalte werden in der beruflichen Grund- und Fachstufe vermittelt.

Gerade zu Beginn der beruflichen Ausbildung ist es wichtig, dass sich Auszubildende auch über Abläufe in den Betrieben ihrer Mitschüler und Mitschülerinnen informieren. Dadurch wächst einerseits das Verständnis für die vielfältigen Problemstellungen im Berufsfeld des Packmitteltechnologen. Andererseits werden dadurch auch die vielen Einsatzmöglichkeiten im weiteren Berufsleben des Packmitteltechnologen bewusster.

Herausforderung Packmittelvielfalt – beispielhaft wird dies im Folgenden an diesen drei Praxisbeispielen aufgezeigt:

  1. Tiefkühlverpackung für Fischstäbchen – zu Gast bei Faltschachtel-Allgäu AG
  2. Versandtasche mit Polsterfunktion für DVDs – ein Blick hinter die Kulissen der Flexibelpack GmbH
  3. Eine Weinkiste aus Wellpappe ermöglicht den Großauftrag beim Lebensmitteldiscounter – Wellpappe Allgäu löst Logistikprobleme eines Winzers

 
Abb. 36: „Supply-Chain-Management“ – betriebsübergreifende Geschäftsprozesse (Supply-chain = Lieferkette)

Packmittel begleiten ein zu verpackendes Gut während der gesamten Transportkette. In die Packmittelentwicklung fließen gerade aus diesem Bereich viele Informationen ein. Diese beeinflussen das spätere Erscheinungsbild des Packmittels wesentlich. Deshalb sollten im Entwicklungsprozess auch betriebsübergreifende Prozesse bei Zulieferbetrieben sowie auch bei den „verpackungssuchenden Kunden“ berücksichtigt werden. Dieser Blick über den Tellerrand des eigenen Betriebes hinaus in die Unternehmen der gesamten Wertschöpfungskette eines Produktes wird als Supply-Chain-Management bezeichnet. Supply-Chain-Management beschreibt alle Geschäftsbeziehungen – von den Lieferanten der Lieferanten bis zu den Kunden der Kunden.

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1.4.1 Praxisbeispiel 1: Tiefkühlverpackung für Fischstäbchen

Herr Überall ist im Außendienst für den Verpackungskonzern Faltschachtel-Allgäu AG tätig. Der Konzern gehört zu den großen Packmittelherstellern der Lebensmittelbranche. Nach mehreren Telefonaten hatte Herr Überall (Überall, Kaufmann, Market, Prodbeck = fiktive Namen) für Montag, 9 Uhr, endlich einen persönlichen Gesprächstermin bei der Haarburger Fischfabrik (HF) vereinbart. Die HF ist Marktführer für tiefgekühlte Meeresfrüchte. Herr Überall weiß aus Insiderkreisen, dass die HF für ihre Fischstäbchenproduktion eine neue Verpackungslinie plant.

Gut vorbereitet und gut gelaunt erscheint Herr Überall pünktlich zum Meeting bei der HF in Haarburg. Der Fischstäbchen-Produzent ist durch Herrn Kaufmann, Leiter Einkauf, Herrn Market, Leiter der Marketingab- teilung, und Herrn Prodbeck aus der Produktion vertreten. Nach kurzem Small Talk beginnt Herr Überall mit einer kurzen Unternehmenspräsentation der Faltschachtel-Allgäu AG. Geschickt leitet er zu seinem Packmittelportfolio für Tiefkühlprodukte über.

Als Branchenspezialist weiß Herr Überall, worüber er spricht. Von der bis zu acht Farben offsetbedruckten Faltschachtel bis zur kompletten Abpackmaschine für Fischstäbchen ist alles aus einer Hand möglich. Die Herren von der Haarburger Fischfabrik haben sich dazu durchgerungen, einen neuen Generalanbieter für die Verpackung ihrer Fischstäbchen zu suchen. Seit längerem haben sie mit ihren Faltschachteln auf dem Markt Probleme: Die seitliche Klebelasche platzt beim Öffnen öfter auf – und die Kunden sind deshalb unzufrieden. Weiter traten in unterschiedlichen Chargen erhebliche Farbunterschiede an den Packungen auf. Herr Überall zeigt den Interessenten einige Produktbeispiele bereits produzierter ähnlicher Produkte.

Je mehr Informationen man im Vorfeld über die Bedürfnisse eines Kunden hat, umso gezielter kann man sein Angebot darauf abstimmen.

Die Herren aus der Fischfabrik sind auf der Suche nach einer Tiefkühlverpackung für 10er-Fischstäbchen, 5-farbig bedruckt plus Lack. Die Lagerzeit soll maximal zwei Jahre bei –18 °C betragen. Die Faltschachteln sollen flachliegend, geklebt beim Kunden angeliefert, maschinell aufgestellt und auf einer Endload-Maschine befüllt werden. Bei Endload wird das Produkt seitlich in die Schachtel ge- schoben, bei Topload wird die Schachtel von oben befüllt. Als Auflage sind 2 Millionen Stück geplant. Herr Überall nimmt die Kundenanforderungen in eine vorbereitete Kundencheckliste auf, die er in seinem Notebook hinterlegt hat.

Kundenbedürfnisse werden über eine Checkliste abgefragt und notiert. Dies ist die Basis für ein detailliertes Kundenangebot.

Er sendet diese Informationen an die Verkaufsabteilung bei Faltschachtel-Allgäu AG, damit dort ein detailliertes Kundenangebot erstellt werden kann. Dort werden die Daten intern an die Kalkulation und die Entwicklungsabteilung weitergeleitet.


Abb. 37: Kartonverpackungen zeichnen sich durch viele positive Eigenschaften für Tiefkühlprodukte aus

Nachdem intern alle Arbeiten zur Erstellung des Kundenangebots abgeschlossen sind, wird Herr Überall eingeladen, dem potenziellen Neukunden das Ganze persönlich vorzustellen. Der HF-Chefeinkäufer, Herr Kaufmann, ist begeistert von der schnellen und reibungslosen Umsetzung seiner Vorstellungen. Das Material, ein auf der Rückseite PE-beschichteter GC, fällt ihm sofort positiv auf. (Die Abkürzung GC steht für „Gestrichener Chromokarton“. PE ist ein Kunststoff.) Eine hoch weiße Außenseite, die fühlbare Biegesteifigkeit und die leichtgängige Aufreißperforation – das ist genau das Material, das ihm vorschwebte. Und der Angebotspreis stimmt auch. Gemeinsam mit Herrn Überall schaut sich Herr Kaufmann noch ein animiertes Video der Abpackmaschine an. Der Handel ist perfekt – und Herr Überall tritt die Heimreise an. Allerdings ist hier hinzuzufügen, dass solche Kundenbesuche nicht immer so erfolgreich verlaufen.

Aus dem Auto informiert Herr Überall den Verkaufsinnendienst. Dieser legt sofort einen neuen Auftrag an. Die Auftragsvorbereitung kontaktiert den Einkauf. Im Einkauf wird abgeklärt, ob der GC 260 g/m² im 6er-Format (102 x 142 cm) noch auf Lager ist oder ob dieser beim Lieferanten bestellt werden muss. Eine Materialbestellung für diesen Auftrag wird veranlasst. Weitere Abklärungen:

• Sind Maschinenkapazitäten frei?
• Sind alle erforderlichen Druckfarben und Lacke noch am Lager? Oder müssen sie beim Lieferanten geordert werden?

Bestellt wird außerdem eine Endload-Abpackmaschine beim Hersteller Comic. Weiter gibt die Auftragsvorbereitung in der Druckvorstufe die benötigten Stanzwerkzeuge im Stanzformenbau sowie die benötigten Druckplatten in Auftrag.

Hierzu werden die CAD-Zeichnungen aus der Entwicklungsabteilung per Betriebsdatenerfassungs-System direkt an den Stanzformenbau übermittelt. Dort wird nach Zeichnung ein 20-nutziges Flachbettstanzwerkzeug gebaut. Parallel zu diesem Geschäftsprozess kontaktiert die Druckvorstufe die Designagentur der HF. Nachdem die CAD-Zeichnungen der Faltschachtel aus der Entwicklungsabteilung über Internet direkt dort eingetroffen sind, kann die Agentur das Drucklayout auf die Faltschachtelgröße anpassen.


Abb. 38: Standbogen der Offsetdruckform für diesen Auftrag

Die Druckvorstufe erhält dann von der Agentur eine PDF-X3-Datei zur Erstellung der Offsetdruckplatten. PDF-X3 ist ein speziell für Druckzwecke entwickeltes PDF-Format. Faltschachtel-Allgäu verfügt hier über eine moderne CtP-Anlage (CtP = Computer to Plate = Belichtungsverfahren für Druckplatten.). Abschließend bestellt die Auftragsvorbereitung noch die Umkartons inklusive Etiketten, in denen später die fertig produzierten, flachliegenden Faltschachteln zum Kunden HF gehen.

Jetzt wird die Produktionsplanung aktiv. Sie hat den vereinbarten Liefertermin beim Kunden immer fest im Visier. Sie muss den Produktionsablauf so planen, dass auch bei Störungen noch genügend Zeit vorhanden ist, das vereinbarte Lieferdatum einzuhalten. Liefer- und Termintreue sind ein entscheidendes Qualitätskriterium in einer Kundenbeziehung.

Die Produktion muss aus fertigungstechnischen Gründen immer in einer fest vorgegebenen Reihenfolge die einzelnen Produktionsstationen durchlaufen. Dazu muss der in Rollenware angelieferte Karton zuerst in einem Breitschlitzdüsenextruder mit einer PE-Schicht von 12 bis 14 g/m² beschichtet werden. Dies entspricht einer Schichtdicke von ca. 16 μm.

Anschließend wird der beschichtete Karton auf einem Querschneider auf das Bogenformat der Offsetdruckmaschine zugeschnitten. Im Anschluss an diesen Oberflächenveredelungsprozess kommt der Karton an die Druckmaschine. Die Druckmaschine wurde bereits mit den in der Druckvorstufe hergestellten Druckplatten gerüstet. In die Farbwerke wurden zuvor die von der Druckvorstufe ermittelten Druckfarben eingefüllt. Nach einer kurzen Andruckphase muss der Maschinenführer die Freigabe für den kompletten Auftrag bekommen. Dies geschieht entweder durch den Abgleich mit einem farbverbindlichen Druckproof, den der Kunde bereits abgezeichnet hat. Ein Proof (oder Prüfdruck) bezeichnet im Druckwesen simuliert das spätere Druckergebnis. Am Bildschirm lässt sich dieses nicht einschätzen. Oder der Kunde – in diesem Fall Herr Kaufmann von der HF – kommt zur Auftragsfreigabe direkt an die Maschine. Nun kann der Druckjob in der von der Produktionsplanung vorgeplanten Maschinenlaufzeit durchgeführt werden. Der Drucker kontrolliert permanent das Druckergebnis und stellt bei Bedarf die Maschine entsprechend nach.


Abb. 39: Extruder mit Breitschlitzdüse zur Kartonbeschichtung mit einer dünnen PE-Schicht


Abb. 40: Einzelnutzenzeichnung einer Fischstäbchenfaltschachtel (L x B x H: 200 x 105 x 33)


Abb. 41: Dem geschulten Auge eines Druckers entgeht nichts


Abb. 42: Offsetdruckmaschine 5-Farben+Lack (Quelle: Heidelberger Druckmaschinen AG)

Eine gute Produktionsplanung vermeidet lange Standzeiten zwischen den einzelnen Produktionsstationen. Da moderne Druckmaschinen heute bis zu 18000 Bg/h (Bögen pro Stunde) drucken und die Flachbettstanzen über 6000 Bg/h nicht hinauskommen, müssen mehrere Stanzmaschinen vorhanden sein, um einen Produktionsstau zu verhindern beziehungsweise einen reibungslosen Produktionsfluss zu gewährleisten.

An der Flachbettstanze rüstet der Maschinenführer, ein Packmitteltechnologe, den Auftrag ein. „Rüsten“ nennt man in der Produktion das Einrichten einer Maschine beziehungsweise Fertigungsanlage für einen bestimmten Arbeitsvorgang. Hierzu muss er die Stanzform sowie die Ausbrecher- und Nutzentrennwerkzeuge in die Maschine einbauen. Voraussetzung hierfür ist, dass die Stanzwerkzeuge rechtzeitig aus dem Stanzformenbau an der Maschine sind. Wenn die Maschine richtig eingestellt ist und die einzelnen Nutzen sauber getrennt werden, kann der Produktionsauftrag für den Kunden HF nach der vorgegebenen Maschinenlaufzeit mit 5000 Bg/h gefahren werden.


Abb. 43: Moderne Produktionsanlagen sind die Basis für die reibungslose Auftragsbearbeitung (Quelle: Bobstgroup.com).

Der Maschinenführer kontrolliert während der Produktion fortlaufend stichprobenartig das Stanzergebnis. Die gezogenen Produktionsproben werden archiviert.


Abb. 44: Die maßhaltige Einstellung des Bogeneinzugs will gelernt sein. Das ist eine Tätigkeit, die der Packmitteltechnologe beim Flachbettstanzen durchführen muss
(Quelle: Heidelberger Druckmaschinen AG).
Abb. 45: Eine Feinjustage der Faltschachtelklebemaschine ist nur von geschultem Personal in brauchbarer Rüstzeit durchzuführen (Quelle: Heidelberger Druckmaschinen AG).

Von der Stanzerei gelangen die Paletten auf innerbetrieblichen Transportsystemen zur Kleberei. Dort werden die Nutzen auf der Faltschachtelklebemaschine (FKM) an der Längsnaht geklebt. Die Faltschachtelklebemaschine muss vom Maschinenführer und einem weiteren Facharbeiter auf die auftragsbezogenen Faltschachtelmaße eingestellt werden.

Wenn die Maschine gerüstet ist, kann mit der Produktion begonnen werden. Die Maschine läuft bei diesem Auftrag mit einer Produktionsgeschwindigkeit von rund 400 m/Min. Auch bei diesem Produktionsschritt findet nach einem genormten Stichprobensystem laufend eine Qualitätskontrolle statt. Die laufende Produktion wird nach einem genormten Stichprobensystem kontrolliert. Auch die Endkontrolle findet stich- probenartig statt. Moderne Faltschachtelklebemaschinen erreichen Stückzahlen von 200.000 Stk./h. Da diese Stückzahlen von Hand kaum mehr bewältigt werden können, sind diese Maschinen am Ende mit einem automatischen Kartoniersystem ausgestattet. So können die geklebten Faltschachteln zu je 300 Stück in einen Umkarton abgepackt werden.


Abb. 46: eine automatische Einstellung des neuen Formats ist mit der Baureihe Diana X 115 von Heidelberg kein Problem (Quelle: Heidelberger Druckmaschinen AG)

Um bei der Qualität auf Nummer sicher gehen zu können, durchlaufen alle produzierten Faltschachteln noch eine Endkontrolle. Stichprobenartig werden hier die Verklebung und die Faltbarkeit der Riller geprüft.


Abb. 47: Ein zertifiziertes Qualitätsmanagement-System erfordert eine ständige Kontrolle und Überwachung des Produktionsprozesses. So können eventuelle Fehler schnell erkannt und behoben werden


Abb. 48: Stretchfolienpacker, nachdem die Faltschachteln an der FKM direkt in die Umkartons eingelaufen sind (Quelle: Heidelberger Druckmaschinen AG)

Die fertigen Paletten mit den aufgestapelten Umkartons werden direkt in die Versandabteilung transportiert. Je nach Zeitplan werden diese dann noch eingelagert oder schon versandfertig gemacht. Dazu werden die Paletten mit Stretch-Folie umwickelt, etikettiert und mit Lieferschein versehen. Da generell eine auftragsbezogene Produktion stattfindet, gibt es keine Vorratsware. Die Auftragsvorbereitung erhält über das BDE-System eine aktuelle Fertigmeldung des Auftragsstands. So kann die Spedition bereits mit der Auslieferung beginnen.

Die Buchhaltung wird durch die Auftragsvorbereitung über den momentanen Auftragsstand informiert. So kann parallel zur Warenauslieferung die Rechnung mit dem vereinbarten Zahlungsziel erstellt werden. An einem Auftrag in der Verpackungsmittelindustrie arbeiten viele Abteilungen mit. Koordination untereinander
ist eine Voraussetzung dafür, dass alles termingerecht und in bester Qualität erstellt wird.

Fragen zum Praxisbeispiel 1:

  1. Erstellen Sie eine Mind-Map (Gedanken- beziehungsweise Gedächtnislandkarte) mit allen beteiligten Instanzen dieses Verpackungsauftrags!
  2. Welche Aufgaben haben die einzelnen Abteilungen zu erfüllen?
  3. Stellen Sie die besonderen Anforderungen, die Herr Überall in diesem Außendiensteinsatz erfüllen sollte, zusammen!
  4. Welche Anforderungen sollte die neue Tiefkühlverpackung von Faltschachtel-Allgäu erfüllen?
  5. Mit welchen Stichpunkten ist ein „Prozess“ allgemein zu definieren?
  6. Nennen Sie die fünf Kernprozesse sowie fünf unterstützende Prozesse aus diesem Produktionsauftrag!
  7. Erstellen Sie ein Flussdiagramm für den gesamten Produktionsvorgang! Achten Sie dabei auch auf die Informations- und Materialflüsse!
  8. Welches Gesamtgewicht hat die Kartonlieferung für diesen Auftrag bei einem Produktionsausschuss von 5 %?
  9. Welche Produktionszeit benötigt der Auftrag auf der Offsetdruckmaschine, der Flachbettstanze und auf der FKM?
  10. Wie viele Umkartons werden für den Abpackprozess benötigt?
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1.4.2 Praxisbeispiel 2: Versandtasche mit Polsterfunktion

Im Verkauf der Flexibelpack GmbH klingelt das Telefon – ein Kundengespräch. Frau Sache (alles fiktive Namen) nimmt den Anruf freundlich entgegen. Herr Toner, Einkaufsleiter der Büroartikelversand AG, ist auf der Suche nach speziellen Versandtaschen: Er will zerbrechliche Güter wie CDs, DVDs, aber auch LCD-Bilderrahmen versenden. Frau Sache berät Herrn Toner, indem sie sich gemeinsam das Produktportfolio der Flexibelpack auf ihrer Internetseite ansehen. Herr Toner bekommt so recht schnell eine gute Vorstellung von der speziellen Polsterfunktion, den Formaten, den Verschlussmöglichkeiten, Stückzahlen und individuellen Bedruckungsmöglichkeiten. Herr Toner ist begeistert von den informativen Webseiten des Unternehmens.

Eine gute Erstberatung verstärkt das Kundeninteresse und steht am Anfang eines jeden Neuauftrags.

Die Angebotsabteilung, vertreten durch Frau Sache, vereinbart mit Herrn Toner, dass er noch heute ein schriftliches Angebot über 25.000 Stück im Format 170 x 225 + 50 mm per Fax und per E-Mail erhält. So- fort wird im Betriebsdatenerfassungssystem – ein genau auf die Bedürfnisse der Flexibelpack GmbH abgestimmtes SAP-Betriebssystem – ein Kundenangebot erstellt. Um den Kundenangebotspreis genau zu ermitteln, muss zuerst eine interne Kalkulation durchgeführt werden. Hierzu müssen die Kosten für alle anfallenden Tätigkeiten bis zum fertigen Endprodukt, die Kosten für die benötigten Materialien sowie der zu erzielende Gewinn berücksichtigt werden.

Für den Kunden sind die folgenden Details aus dem Angebot ersichtlich: Die genaue Artikelbezeichnung, das Material, der Preis pro Einheit, die Lieferzeit sowie die allgemeinen Geschäftsbedingungen der Flexibelpack GmbH. Ein Angebotspreis muss alle unternehmensintern anfallenden Kosten für die Herstellung eines Produktes sowie die Gewinnmarge des Unternehmens beinhalten.


Abb. 49: Kundenangebot der Flexibelpack GmbH für Herrn Toner von der Büroartikelversand AG

Parallel gehen per Post einige Produktmuster direkt zum Kunden. Der Außendienst erhält ebenfalls eine Kopie des Angebots, falls auf diesem Informationsweg weitere Rückfragen an das Unternehmen herangetragen werden.


Abb. 50: Produktmuster von verschiedenen Versandtaschen mit Polsterfunktion

Wenig später erhält Herr Toner das Angebot per E-Mail. Es macht für Herrn Toner einen vielversprechenden Eindruck. Das liegt an dem versprochenen kurzfristigen Liefertermin und dem gleichzeitig moderaten Preis. Das Tempo der Angebotserstellung und der Bemusterung beeindruckt den Kunden. Herr Toner möchte mit seiner Entscheidung, den Auftrag zu erteilen, aber noch abwarten, bis er die Handmuster gesehen hat. Bereits am nächsten Tag hat er fünf verschiedene Versandtaschenmuster per Postexpress auf dem Schreibtisch. Beeindruckt von der Papierqualität, der speziellen Polsterfunktion, den verschiedenen Verschlusstechniken und der 4-farbigen Druckqualität greift er sofort zum Telefonhörer.

Spontan erteilt Herr Toner mündlich den Auftrag. Frau Sache bittet ihn jedoch noch um eine kurze schriftliche Erklärung per E-Mail und erhält diese. Aufträge sollte man nur schriftlich annehmen. Anschließend erstellt sie im BDE-System einen Produktionsauftrag. Auftragsnummer und Kundennummer werden automatisch vom Programm erstellt. Eine Auftragsmappe wird angelegt. Der Kundenauftrag ist nun in der Auftragsvorbereitung registriert.

Nach Kundenwünschen erstellt die Designabteilung mit einem Grafikprogramm ein Druckmotiv. Von diesem Motiv wird mit einem Proofdrucker ein farbverbindlicher Ausdruck (Proof) erstellt. Eventuelle Unstimmigkeiten können so vor dem Druck vom Kunden korrigiert und in der Designabteilung abgeändert werden. Erst nach der Druckfreigabe durch den Kunden und der Klärung des endgültigen Produktionstermins geht eine Auftragsbestätigung an den Kunden.


Abb. 51: Handskizze einer Versandtasche im Format B5

Erst jetzt legt Frau Sache im SAP-Betriebssystem einen genauen Produktionsauftrag an. Dieser beinhaltet die Artikelnummer und die Menge sowie eine Stückliste mit der genauen Produktionsmenge inklusive Materialbedarf zuzüglich Ausschuss. Gleichzeitig wird ein Arbeitsplan erstellt. In diesem werden die Maschinenbelegung, die Maschinenlaufzeiten, der Fertigungsbeginn und das Fertigungsende festgelegt.

Da der Kunde mit dem Druckbild zufrieden ist, kann der Auftrag direkt in die Druckvorstufe weitergeleitet werden. Dort wird vom Motiv ein Film erstellt. Dieser Film wird als seitenrichtiges Negativ erstellt. Dazu wird der Film auf eine Cyrel-Druckplatte gelegt und im Belichter belichtet. Im Anschluss daran wird die Platte ausgewaschen und nachbelichtet. Cyrel® FAST ist eine spezielle thermische Technologie für die Entwicklung von Druckplatten. Dabei werden herkömmliche Lösemittel und Auswaschflüssigkeiten eingespart. Neben der Umweltfreundlichkeit dieses Verfahren soll nach Hersteller- angaben die Plattenverarbeitungszeit um bis zu 75 % reduziert werden.

In der Produktionsplanung/Auftragsvorbereitung wird der Auftrag nun wirtschaftlich sinnvoll an den Maschinen eingeplant. Dies wird von den momentan anstehenden Aufträgen und den geplanten Maschi- nenlaufzeiten bestimmt. Durch geschickte Kombination der Auftragsreihenfolge lassen sich auch die Aufwände für das Rüsten und damit Rüstzeiten deutlich reduzieren. Das steigert die Produktivität. Einige Tage vor dem Produktionstermin kommt der Auftrag beziehungsweise die Auftragsmappe an die Maschine. Darin enthalten ist auch ein Formular für den Produktionsbericht, in dem alle wichtigen Punkte während der Produktion dokumentiert werden.

In der Produktion bestellt der Maschinenführer rechtzeitig im Wareneingang die Materialien für den Auftrag – Mantelpapier für die Versandtasche, Polyethylenfolie, Farbe, Leim, Verschlüsse, Kartons mit Etiketten für den Abpackprozess sowie die benötigten Europaletten.

Der Wareneingang unterzieht alle diese Materialien einer Wareneingangsprüfung. Diese beinhaltet den Soll-Ist-Vergleich des Lieferscheins, verschiedene stichprobenartige Materialprüfverfahren je nach Spezifikation (zum Beispiel flächenbezogene Masse, Dickenmessung, Feuchtgehalt, Saugfähigkeit), die Einbuchung in das SAP-System sowie die Einlagerung ins Rohstofflager. Eine genaue Wareneingangs- kontrolle ist sehr wichtig. Fehler in den Vorprodukten beeinträchtigen später sonst die Produktion.
Aus der Druckvorstufe wird die auf den Druckzylinder aufgeklebte Druckplatte angefordert. Für jeden Produktionstag gibt es einen genauen Maschinenlaufplan, aus dem die Auftragsreihenfolge ersichtlich ist.

Die Produktion kann beginnen. Der Maschinenführer rüstet die Maschine nach den Erfordernissen des Auftrags um. In unserem Fall muss nur das Druckklischee gewechselt werden.


Abb. 52: Produktionsbericht zur Dokumentation aller wichtigen Vorfälle während der Produktion. So lassen sich eventuell entstandene Fehler genau zurückverfolgen. Die Fehlerbehebung wird dadurch erleichtert.




Abb. 54: moderne Sleevetechnologie (Quelle: WuH-Lengerich.de)

Da sich der Kunde für einen einfarbigen schwarzen Druck entschieden hat, muss die Farbe nicht gewechselt werden. Die richtigen Papierrollen müssen in die Maschine eingespannt werden. Das Format ist gegebenenfalls anzupassen. Für den speziellen Verschluss der Versandtasche muss ein Aufreißfaden eingezogen werden. An der Maschinenablage müssen die richtigen Abpackkartons mit den passenden Etiketten sowie ausreichend Paletten bereitgestellt werden. Parallel dazu müssen alle Tätigkeiten auf den entsprechenden Formularen protokolliert beziehungsweise in das BDE-System eingegeben werden. Während der Produktion zieht der Maschinenführer Stichproben zur Überwachung der Produktionsqualität (Format, Druckbild, Aufreißfaden).
Produktionsfehler können so sofort festgestellt werden. Und bei Bedarf kann eingegriffen werden. Da es sich beim Auftrag für Herrn Toner um einen Erstauftrag handelt, muss dieser zusätzlich vom Schichtfüh- rer oder Bereichsleiter abgezeichnet werden.

Der aktuelle Stand des Auftrags kann jederzeit in SAP abgerufen werden. Dazu wird im Produktionsprozess jede fertige Palette mit einem Palettenlaufzettel versehen und im BDE-System eingetragen: So ist der Vertrieb jederzeit über die aktuelle Produktionsmenge informiert. Über die Betriebsdatenerfassung und das SAP-System kennen alle Beteiligten im Unternehmen jederzeit den Stand der Auftragserfüllung. Der Palettenlaufzettel wird für die Einlagerung im Hochregallager benötigt.

Innerbetriebliche Logistik – der Weg von der Maschine ins Hochregallager
Die Paletten laufen über ein Rollband zu einem Sammelpunkt. Dort werden sie vom Staplerfahrer abgeholt. Dieser lagert die Palette an einem vom BDE-System vorgesehenen Platz im Hochregallager ein. Wenn die geforderte Stückzahl erreicht ist, wird der Auftrag im BDE-System komplett fertig gemeldet.


Abb. 55: Briefhüllen- und Versandtaschenmaschine der Baureihe W+D 349 (Quelle: Winkler-Dünnebier)

Was, wo, wie? Innerbetriebliche Kommunikation als Schlüssel zum Erfolg
Rechtzeitig vor dem geplanten Liefertermin bestellt Frau Sache, mit dem dafür vorgesehenen Formular, im Hochregallager die fünf Europaletten mit je 250 Kartons, einem Kartoninhalt zu je 100 Stück Polster- versandtaschen. Die Fertigware kann nur mit dieser Bestellanforderung vom Hochregalwarenlager an das Versandbüro ausgelagert werden.


Abb. 56: Blick in ein Hochregallager. Alle Stellplätze sind nummeriert. Blick in das Papierlager. Die Rollen sind teilweise mit PE-beschichtetem Papier zum Schutz gegen Feuchtigkeit eingeschlagen.

Das Versandbüro plant die Auslieferung des Auftrags zum von Frau Sache vereinbarten Termin. Der Lieferschein wird erstellt. Die Kommissionierung der bestellten Liefermenge wird veranlasst. Staplerfahrer Klaus verlädt die Paletten auf dem LKW der Versandabteilung oder einer beauftragten Spedition.


Abb. 57: Eine eigene Fuhrparkflotte erfüllt Marketingaufgaben.

In der Buchhaltung wird im SAP-System des Unternehmens nach der Warenausgangsbuchung automatisch die Rechnung für den Postversand generiert. Die Buchhaltung verfolgt den Zahlungseingang durch den Kunden innerhalb des vereinbarten Zahlungszieles. Gerät der Kunde in Zahlungsverzug, erhält er automatisch eine Mahnung (Mahnverfahren: 7-tägig). Falls der Kunde permanent nicht bezahlt, wird nach der vierten Mahnstufe ein Inkasso-Unternehmen beauftragt.

Einige Wochen nach Abschluss dieses Geschäftsprozesses wird Herr Toner von der Kundenbetreuung telefonisch kontaktiert. Herr Toner zeigt sich im Telefonat begeistert von der absolut reibungslos abgelaufenen ersten Geschäftsbeziehung. Weitere Aufträge sind schon in seiner Planung. Gute und schnelle Bedienung von Kundenanliegen macht Wiederholungsaufträge wahrscheinlicher.

Fragen zum Praxisbeispiel 2: Versandtasche mit Polsterfunktion

  1. Erstellen Sie eine Mind-Map über die am Geschäftsprozess beteiligten Abteilungen!
  2. Welche Aufgaben/Tätigkeiten lassen sich den einzelnen Abteilungen zuordnen? Tragen Sie auch diese in die Mind-Map ein!
  3. Präsentieren Sie die erstellte Mind-Map vor der Klasse!
  4. Durch welche Kommunikationsmittel wird in diesem Packmittelbetrieb der Informationsfluss gewährleistet?
  5. Erstellen Sie für dieses Beispiel ein Prozessflussdiagramm nach den Vorgaben aus Kap. 1.1!
  6. Welche wichtigen Inhaltspunkte sollte ein Kundenangebot enthalten?
  7. Erstellen Sie eine Technische Zeichnung der Versandtasche im Maßstab 1:2 (siehe Abb.)
  8. Warum ist die Wareneingangsprüfung wichtig für ein Unternehmen?
  9. Welche Tätigkeiten werden in der Wareneingangsprüfung durchgeführt?
  10. Erstellen Sie eine Materialliste der notwendigen Fertigungsmaterialien!
  11. Welche Maßnahmen dienen vor, während und nach dem Produktionsprozess zur Qualitätssicherung?
  12. Formulieren Sie stichpunktartig fünf Geschäftsprozesse beziehungsweise Teilprozesse!
  13. Erstellen Sie für die Flexibelpack GmbH ein Kundenangebot für eine Versandtasche im Format B4. Gehen Sie davon aus, dass bei der Produktion endlos von der Rolle gearbeitet wird. Der Beschnitt für die Seitenkantenkontur kann vernachlässigt werden!

Kalkulieren Sie dazu die Materialkosten, die Hilfsstoffkosten, die Maschinenkosten sowie die Gesamtkosten für diesen Auftrag!

Folgende Angaben sind bekannt:

• Format: B4 (250 x 353 mm)
• Stückzahl: 250.000
• Papierqualität: Kraftpapier gelbbraun mgl. 80g / m2
• Papierpreis: 1050€ / t
• Blanko ohne Druckbild, ohne Sichtfenster
• Leimauftrag pro Tasche: 3,5 g
• Leimpreis: 1,8€ / kg
• Haftklebestreifen für Verschlusstasche: 5ct / m
• Maschinenstundensatz: 250€ / h
• Maschinengeschwindigkeit: 300 Stück / min
• Gewinnaufschlag: 8%

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1.4.3 Praxisbeispiel 3: 6er-Weinkiste für Weinkönigin

Herr Produce, Produktmanager eines großen deutschen Lebensmitteldiscounters, ist zur Weinverkostung an das bayerische Bodenseeufer gereist. Für Mitte Oktober plant er eine Angebotsaktion mit deutschen Spitzenweinen.

In einer Weinwirtschaft trifft Herr Produce Mitte Juli auf den Traditionswinzer Gustav Weins. Die Weine sind sehr gut. Gustav Weins weiß zu diesem Zeitpunkt noch nicht, wer sein Gegenüber ist. Bei einer gemütlichen Brotzeit, der auch die regionale Weinkönigin beiwohnt, und Fachgesprächen rund um den Weinanbau kommt Herr Produce auf den Punkt. Als Produktmanager der Firma Songl ist er auf der Suche nach neuen Weinen für das Sortiment des Lebensmitteldiscounters.

Herrn Weins schießen alle Vorurteile über Lebensmitteldiscounter durch den Kopf: Große Mengen, enormer Preiskampf. Und er hat keine Schachteln und keinen LKW. Große Handelsketten fordern professionelle und gut aufgemachte Verpackungen für alle Produkte, die sie ins Angebot nehmen. Doch der Produktmanager, Herr Produce, macht einen sympathischen Eindruck. Vorsichtig fragt dieser nach, ob eine Produktionsmenge von 200.000 Flaschen à 0,75 Liter dieses Topweines zu realisieren sei. Von der Menge her sei dies machbar, antwortet Gustav Weins. Da er aber nur über eine einfache Abfüllanlage verfüge, werde es Wochen dauern, bis ein solch großes Kontingent abgefüllt sei. Er habe außerdem keine ordentlichen Weinkartons. Doch Winzer Weins will das Angebot dennoch nicht einfach ziehen lassen, weil ihm der Produktmanager des Discounters einen fairen Ankaufpreis angeboten hat. Als alter Fuchs kennt Herr Produce die Bedenken von kleinen Winzerbetrieben. Er habe Lohnabfüller, die Abfüllung und Logistik für Winzer Weins übernähmen. Zur Präsentation des Weins in den Verkaufsräumen des Discounters brauche der Winzer aber eine indviduelle Verpackung für jeweils 6 Weinflaschen.

Eine eigene professionelle Verpackung – davon hat der kleine Winzer immer schon geträumt. Der Produktmanager des Discounters kennt einen kompetenten Verpackungshersteller in seiner Region – die Wellpappe Allgäu. Die Produktfotos auf der Internetseite dieses Packmittelherstellers gefallen Winzer Weins. Gedanklich sieht er schon die Flaschen mit seinem Etikett in einer stabilen und sauber bedruckten Wellpappkiste.


Abb. 58: Der Wein muss gut sein. Aber auch richtige Verpackung trägt wesentlich zum Verkaufserfolg bei.

Winzertochter Anna Weins, die auch regionale Weinkönigin ist, nimmt gleich am nächsten Morgen telefonisch Kontakt mit Wellpappe Allgäu auf. Herr Hunter vom Vertrieb ist bereits von Herrn Produce vorinformiert worden. Anna Weins ist begeistert darüber, dass alles so schnell geht und dass keine Ortstermine erforderlich sind.

Telefonisch geht Herr Hunter, der im Vertriebsinnendienst tätig ist, mit Anna Weins die Checkliste für Neukunden durch. Systematisch fragt er alle Kundenanforderungen ab. Danach legt er die Winzerei Weins als Neukunden im SAP-System der Wellpappe Allgäu an. Solche Systeme nennt man übrigens auch ERP-Systeme. ERP steht für „Enterprise Resource Planning“. Ein ERP-System ist eine komplexe Anwendungssoftware zur Unterstützung der Ressourcenplanung eines gesamten Unternehmens.

Zuvor hat er der Entwicklungsabteilung bereits den Auftrag erteilt, eine Fefco 0201 für sechs Weinflaschen mit den A x B x H-Maßen 150 x 225 x 335 mm am CAD zu zeichnen und davon eine 3-D-Simulation beziehungsweise eine Animation von verschiedenen Seiten zu erstellen. Fefco bezeichnet die Bauart eines Kartons. Der Fefco 0201 ist der gängigste aller Kartonagenbauweisen. Er hat aneinander stoßende Bodenklappen und Deckelklappen. Um ihn zu verschließen wird z.B. Klebeband oder Umreifungsband benötigt.


Abb. 59: Entwicklung neuer Verpackungen durch CAD (von engl. computer-aided design) = rechnerunterstütztes Konstruieren = Konstruieren eines Produkts per EDV

Die Flaschen sollen beim Lohnabfüller befüllt werden. Anschließend sollen sie automatisch im Weinkarton positioniert und auf einer Europalette abgesetzt sowie mit Kantenschutz versehen umreift werden. Auf diese Weise soll eine Transportverpackung nach Logistikstandards des Lebensmitteldiscounters entstehen; diese soll gleichzeitig Präsentationsfunktionen am Point of Sale, also den Verkaufsräumen des Discounters, erfüllen. Die flachliegenden Wellpappzuschnitte sollen in einer automatischen Aufrichtmaschine aufgestellt und anschließend mit den Flaschen bestückt werden.
Da Frau Weins sehr kreativ ist, möchte sie die Grundzüge des Verpackungsdesigns selbst entwerfen. Ihr Entwurf wird von der Druckvorstufe bei Wellpappe Allgäu mit einer speziellen Software in einer psd-Datei umgesetzt sowie nach drucktechnischen Kriterien für das Flexodruck-verfahren (7 Farben + Lack) aufbereitet. Von der Kalkulation, die eng mit der Entwicklungsabteilung zusammenarbeitet, erhält Herr Hunter vom Vertrieb die Daten, die er für die Erstellung des Kundenangebots benötigt.

PSD steht für Photoshop Document. Es handelt sich dabei um ein Dateiformat von Adobe Photoshop, einem professionellen Bild- und Foto- bearbeitungsprogramm.
Vorteil dieses Formats ist die verlustfreie Speicherung von importierten Bildern, Texten, Effekten und vielem anderen. Eine PSD-Datei ermöglicht es in der Regel, sämtliche Bearbeitungen am Bild vorzunehmen, bevor es in ein anderes Speicherformat (z.B. in JPG-, PNG-, GIF, PDF- Datei etc.) konvertiert wird.

Nachdem der Vertrieb alle nötigen Daten aus der Entwicklungsabteilung erhalten hat, erstellt er zügig ein Kundenangebot inklusive einer vollständigen Fotosimulation der Weinkiste. Da eine Weinkiste für einen Packmittelhersteller Standard ist, hat Anna Weins nach wenigen Stunden per E-Mail eine vollständige Foto-Simulation der Weinkiste auf ihrem Laptop. Winzertochter Anna Weins ist begeistert über die umfassende und schnelle Rückmeldung und bestätigt das Angebot per Fax.

Anfang Oktober beginnt bei Wellpappe Allgäu die Auftragsvorbereitung sowie die Produktionsplanung, das sogenannte Routing des Auftrags. Da es sich bei dem Auftrag um ein größeres Auftragsvolumen von 30.000 Weinkisten handelt, lohnt sich hier das sogenannte Preprint-Verfahren. Das heißt: Das Deckenpapier wird auf einer Flexodruckmaschine bereits vor der Wellpappeerzeugung mit dem Design bedruckt.


Abb. 60: Anwendungsbeispiel für das Abfüllen von Wein in Flaschen mit Transportverpackung und Ladeeinheit


Abb. 61: 3-D-Animation der 6er-Weinkiste Fefco 0201 mit und ohne Stegsatz (Quelle: Erpa.de)


Abb. 62: Flexodruckmaschine zur Bedruckung der Papierrollen im Preprint-Verfahren (Quelle: Bobstgroup.com)

Zusätzlich verfügt Wellpappe Allgäu an einem anderen Produktionsstandort über eine eigene Papiermaschine.
Die Papierherstellung vom Rohstoff (Altpapier, Einjahrespflanzen, Holz, Lumpen, synthetische Fasern) bis zum speziellen Verpackungspapier ist für alle Packmittel, die aus Faserpackstoffen hergestellt werden, ein eigener, sehr umfangreicher Produktionsprozess.


Abb. 63: Für den Wellenstoff wird ausschließlich Altpapier eingesetzt. Das Altpapier wird nach Sortenliste genau sortiert. Ein fertig aufgerollter Tambour am Ende der Papiermaschine

Im Anschluss daran erfolgen die Papierweiterverarbeitungsverfahren. Das Papier für die Außen- und Innenlage wird teilweise von anderen Papierherstellern zugekauft.

Der Materialeinkauf richtet sich nicht nach den anstehenden Aufträgen, sondern es wird immer ein bestimmtes Papiersortiment, zur Kombination von bis zu 500 Wellpappesorten, auf Lager (FiFo) vorgehalten. Die einzelnen Lagen werden speziell nach Kundenanforderungen kombiniert. Die technischen Daten (Festigkeitswerte, Verhalten gegenüber Wasser usw.) der einzelnen Papierlagen sind einem firmeneigenen Sortenverzeichnis zu entnehmen.

Die Rohpapiere sind alle aus nachhaltiger Forstwirtschaft, um den hohen Standards der FSC-Zertifizierung gerecht zu werden. Diese Zertifizierung hat nach FSC-Richtlinien alle fünf Jahre zu erfolgen. Durchgeführt wird diese Zertifizierung durch die Landesgewerbeanstalt, die wiederum Lizenznehmer von FSC Deutschland ist. FSC steht für Forest Stewardship Council (Forest = Wald, Stewardship = Verantwortung). FSC ist eine internationale Organisation, die ein System zur Zertifizierung nachhaltiger Forstwirtschaft betreibt.

Das Papier befindet sich bereits in ausreichender Menge im Rohstofflager. Packmittel herstellende Unternehmen halten immer ein bestimmtes Papiersortiment vor, um für unterschiedliche Kundenaufträge gewappnet zu sein. Eine Wareneingangsprüfung gehört nach DIN ISO 9001:2008 ebenso zum hohen Qualitätsstandard wie die stichprobenartige Prüfung bei allen weiteren Fertigungsschritten nach einem genau festgelegten Prüfplan. Diese Prüfanweisungen, die genauen Prozessbeschreibungen sowie die Ablauforganigramme der Haupt-, Teil- und Managementprozesse sind in einem für jeden Mitarbeiter zugänglichen QM-Handbuch hinterlegt. Die Rezertifizierung durch eine Zertifizierungsgesellschaft hat alle drei Jahre neu zu erfolgen.

EN ISO 9001 legt die Mindestanforderungen an ein Qualitätsmanagementsystem (QM-System) einer Organisation fest. Die acht Grundsätze des Qualitätsmanagements sind:

• Kundenorientierung
• Verantwortlichkeit der Führung
• Einbeziehung der beteiligten Personen
• Prozessorientierter Ansatz
• Systemorientierter Managementansatz
• Kontinuierliche Verbesserung
• Sachbezogener Entscheidungsfindungsansatz
• Lieferantenbeziehungen zum gegenseitigen Nutzen


Abb. 64: Layout eines Wellpappenwerkes. Blau dargestellt sind die innerbetrieblichen Transportsysteme, bestehend aus palettenlosen Rollstraßen und Transferwagen (Quelle: minda.de).

Als erster Produktionsschritt muss aufgrund des angewendeten Preprintverfahrens die Außendecke im Flexodruckverfahren (Druckgeschwindigkeit 300 m/min) bedruckt werden. Die Abmessungen der Schachtel ergeben einen offenen Zuschnitt, der eine zweinutzige Bedruckung in der Breite (Papierbahnbreite 1,6 m) erlaubt. So werden inklusive Ausschuss rund 16.000 Laufmeter benötigt. Der Maschinenlaufplan ist von der Produktionsplanungssoftware Kiwiplan™ bereits so optimiert, dass an der Maschine nur die für den Produktionsauftrag geforderten Rohpapiere eingehängt werden müssen.


Abb. 65: Prozessdarstellung einer WPA (= Wellpappenanlage) (Quelle: BHS)

Alle anderen Einstellungen können durch die Auftragsabfolgeoptimierung aus dem vorherigen Auftrag übernommen werden. Anschließend kann die B-Welle für die Wellpappweinkiste auf der WPA mit 300 m/min gefahren werden. Die einzelnen Lagen bestehen aus folgenden Flächengewichten (180 g/m² KWGD / 127 g/m² HPF / 140 g/m² TW)

Die dabei entstehenden Wellpappbögen werden auf zwei Paletten abgestapelt. Die Wellpappherstellung auf der WPA wird nun im ERP-System mit einer Fertigmeldung versehen. Auf einem innerbetrieblichen Transportsystem werden diese direkt an die Inline-Maschine transportiert.


Abb. 66: Modernste innerbetriebliche Transportsysteme kommen ohne Paletten aus, dadurch werden höchste Hygienevorschriften erfüllt (Quelle: minda.de).

Die Maschine muss von den Facharbeitern mit dem richtigen Rotationsstanzwerkzeug gerüstet werden. Die Slotter, die Riller und die direkt im Anschluss zu durchlaufende Faltschachtelklebemaschine müssen eingestellt werden. Nun kann der dritte Produktionsschritt beginnen.


Abb. 67: Inlinemaschine (Modell FFG 618 3D) zum Bedrucken, Schlitzen und Rillen der Wellpappbögen (Quelle: bobstgroup.com)

Direkt aus dem Inliner werden die an der sogenannten Fabrikkante geklebten Zuschnitte zu 20-er-Bündeln umreift und auf einem Palettierroboter auf einer Europalette palettiert.


Abb. 68: FFG-Palettierstation (Quelle: bobstgroup.com)

Da sich dieser Produktionsschritt aus mehreren Teilprozessen zusammensetzt, wird die Fertigmeldung erst mit der fertig gepackten Palette im ERP-System eingetragen. Ein Lieferschein und die Rechnungspapiere für den Auftrag werden erstellt.

Von der Palettiermaschine fahren die Europaletten wieder auf dem innerbetrieblichen Transportsystem direkt in die Versandabteilung. Aufgrund des vorterminierten Versandplans steht der LKW aus dem eigenen Fuhrpark schon zur Verladung der Paletten bereit. In weniger als einer halben Stunde ist der Verladevorgang abgeschlossen, und die Fracht kann ihren Weg zum Lohnabfüllbetrieb aufnehmen.

Termingerecht kommen die Weinkisten im flachliegenden Zustand beim Lohnabfüller an. An dieser Stelle endet der Auftrag für Wellpappe Allgäu. Nur zwei Wochen nach Auftragseingang sind die Wellpappkisten beim Kunden angekommen. Dort werden die Wellpappkisten zunächst in einem maschinellen Kartonierer aufgestellt und anschließend mit je sechs Weinflaschen Topload befüllt. Auf der gleichen Abpackmaschine werden die beiden Deckellaschen mit Leim vollautomatisch verklebt. Bei Topload werden Kartons die Schachtel von oben befüllt. Bei Endload wird das Produkt seitlich in die Schachtel geschoben. Siehe auch Kapital 1.4.1.
Wenn die Weinkisten im flachliegenden Zustand beim Lohnabfüller eingetroffen sind, endet der Auftrag der Wellpappe Allgäu.


Abb. 69: Gezeigt wird ein Kartonaufrichter der Modellreihe Variocart.


Abb. 70: Deckelklappenverklebungsanlage der Serie Varicol (Quelle: krones.com)

Anschließend werden die befüllten Weinkisten ebenfalls vollautomatisch mit einem Palettierroboter auf Europaletten gestapelt. Abschließend werden die Paletten noch mit Kantenschutz versehen sowie mit Kunststoffumreifungsbändern gesichert. In einem Stretchfolienpacker erhalten die Paletten noch einen Schutz gegen Nässe.

Am nächsten Tag werden die Weinpaletten wieder per LKW auf die süddeutschen Auslieferungslager des Lebensmitteldiscounters verteilt. Dies geschieht wie vereinbart termingetreu Mitte Oktober. Von dort gelangen sie in die Verkaufsläden des Lebensmitteldiscounters.
Einen Tag später sieht der Endkunde, Herr Gubi, den Wein von Winzer Weins zum ersten Mal in seinem Lebensmitteldiscounter. Gubi sieht das Ergebnis eines vor zwei Monaten im Weinrädle eingefädelten Geschäftes zwischen Herrn Produce und Herrn Gustav Weins.
Bequem kann Herr Gubi in einem sehr attraktiv bedruckten Weinkarton gleich sechs Flaschen auf einmal in den Einkaufswagen stellen. Da er von der Qualität des Weines mit dem tollen Etikett und der kreativ gestalteten Kiste überzeugt ist, nimmt er gleich noch fünf weitere Weinkisten mit. Den Wein will er in seinem kleinen Kiosk verkaufen.

Fragen zum Praxisbeispiel 3: 6er-Weinkiste für Weinkönigin

  1. Erstellen Sie einen kompletten Ablaufplan der Lieferkette (Supply- Chain) des Weines von Herrn Weins! Welche Geschäftspartner sind daran beteiligt? Welche Aufgaben nehmen diese Geschäftspartner dabei wahr?
  2. Erklären Sie den Begriff „Supply-Chain-Management“!
  3. Welche Kundenanforderungen werden zwischen Herrn Hunter und Frau Anna Weins vereinbart?
  4. Erstellen Sie ein Kundenangebot für Herrn Weins!
  5. Welche Tätigkeiten müssen vor Erstellung des Kundenangebotes abgeklärt werden?
  6. Welche Teilprozesse hat die Verpackungsentwicklung zu erledigen?
  7. Welche Vorgänge muss die Produktionsplanung bei diesem Auftrag koordinieren?
  8. Welche Teilprozesse laufen im Kernprozess „Produktion“ ab?
  9. Welche Aufgaben sind im Versand abzuarbeiten?
  10. Erstellen Sie einen vollständigen Prozessablaufplan aller innerbetrieblichen Geschäftsprozesse! Benennen Sie dabei die Hautprozesse sowie alle nötigen unterstützenden Prozesse!
  11. Welche unterstützenden Prozesse sind im Text nicht aufgeführt, müssen aber notwendigerweise trotzdem durchgeführt werden?
  12. Erstellen Sie eine technische Zeichnung für eine Fefco 0201 aus B-Welle mit den Abmessungen A x B x H 150 x 225 x 335 mm!
  13. Welches Volumen hat dabei eine Weinkiste?
  14. Wie viele Weinkisten lassen sich auf einer Palette stapeln, wenn die Höhe 1 m nicht überschreiten darf?
  15. Berechnen Sie die benötigten Laufmeter und das Papiergewicht!
  16. Welche Materialkosten fallen an, wenn die Tonne Papier 820 € kostet?
  17. Der Maschinenstundensatz der Inline-Maschine beträgt bei einer Maschinenleistung von 7000 Bg/h 190 €/h. Welche Produktionskosten verursacht dieser Prozess im gesamten Auftrag?


Abb. 71: Mit einem Palettenoptimierungsprogramm lassen sich die Paletten mit der maximalen Anzahl von Wellpappweinkisten beladen (Quelle erpa.de)

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1.5 Arbeitssicherheit, Gesundheitsschutz

In der Bundesrepublik Deutschland ist jeder Arbeitnehmer – also auch jeder Auszubildende – bei der Berufsgenossenschaft gegen Arbeitsunfälle versichert. Die Beiträge für diese Pflichtversicherung, die ein Teil der Sozialversicherung ist, zahlt der Betrieb. Die Berufsgenossenschaften sind aber nicht nur für die Entschädigung der Folgen von Arbeitsunfällen, sondern auch für die Überwachung der Unfallverhütungsvorschriften und für die Beratung der Unternehmen in allen Fragen der Arbeitssicherheit zuständig.

Insgesamt gibt es über neun verschiedene Berufsgenossenschaften; die Packmittelindustrie gehört zur Berufsgenossenschaft Energie, Textil, Elektro, Medienerzeugnisse. In der Druck- und in der papierverarbeitenden Industrie ereignen sich jährlich über 12.000 Arbeitsunfälle, hierunter sind leider auch viele schwere Unfälle. Diese können zu Behinderungen führen, die das ganze weitere Leben bestimmen. Häufig sind nur Kleinigkeiten die Ursachen. Die folgenden Abschnitte enthalten die wichtigsten Regeln für das sichere und unfallfreie Arbeiten im Betrieb. Mit ausführlicheren Fragen wendet man sich an seinen Vorgesetzten, denn dieser ist auch dafür verantwortlich, dass die Unfallverhütungsvorschriften eingehalten werden.

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1.5.1 Arbeiten an Maschinen

An neuen Maschinen sind alle erreichbaren Gefahrenstellen, an denen man sich verletzen kann, mit Schutzeinrichtungen gesichert; öffnet man diese Schutzeinrichtungen, kommen die Maschinen zum Still- stand.
Wer die Maschinen der papierverarbeitenden Industrie kennt, weiß aber, dass es unmöglich ist, alle gefährlichen Ecken und Winkel so zu sichern, dass überhaupt keine Verletzungsgefahr mehr besteht. Das gilt insbesondere auch für solche Maschinen, die bereits einige Produktionsjahre hinter sich haben. Gerade bei diesen Maschinen treten jedoch Störungen (Fachsprache: „Stopper“) besonders häufig auf – und zwar meistens dann, wenn es eilt. Dann brechen Hektik und Nervosität aus. Gerade in diesen Momenten ist jedoch Besonnenheit nötig. Auf keinen Fall darf man an der laufenden Maschine entstören. Die Praxis bestätigt diese Forderung, denn Entstören bei laufender Maschine gehört zu den häufigsten Unfallursachen. Das Argument „Ich passe schon auf“ ist einfach falsch, denn irgendwann ist die Maschine immer ein klein wenig schneller als der Mensch. Daher gelten folgende Grundsätze:

• Entstören immer nur bei still stehender Maschine.
• Schutzeinrichtungen nie funktionsunfähig machen.
• Nach Reparatur- oder Wartungsarbeiten müssen die Schutzeinrichtungen wieder vollständig angebracht werden.
• Sicherheitstechnische Mängel an Maschinen sind unverzüglich dem Vorgesetzten zu melden.
• Maschine nie eigenmächtig in Betrieb setzen.

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1.5.10 Mehr Informationen über die Sicherheit im Arbeitsumfeld

Weitere Informationen enthält die Broschüre „Der sichere Start ins Berufsleben“ (PDF), die gedruckt bei der Berufsgenossenschaft Energie, Textil, Elektro, Medienerzeugnisse, Rheinstraße 6–8, 65185 Wiesbaden, Tel. 0611 / 131-0, bezogen werden kann.

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1.5.2 Kleidung, Schuhe

Zu jeder Sportart, zu jedem Hobby und auch zur beruflichen Tätigkeit gehört die richtige Arbeitskleidung. Falsche Arbeitskleidung führt zu Unfallgefahren – zum Beispiel können weite Ärmel an einem bewegten Maschinenteil hängen bleiben.

Zu den am meisten gefährdeten Körperteilen gehören die Füße. Durch ungünstiges Schuhwerk steigt die Gefahr umzuknicken, abzurutschen oder zu stolpern. Deshalb werden an die Schuhe, die von Mit- arbeitern in Produktionsbetrieben getragen werden, einige wichtige Anforderungen gestellt:
Der Schuh soll fest und über den Zehen geschlossen sein; er soll dem Fuß einen guten Halt geben. An vielen Arbeitsplätzen, überall dort, wo die Füße besonders gefährdet sind, stellt der Betrieb Schutzschuhe zur Verfügung. Diese Schuhe, die heute bequem und leicht sind, müssen von den Mitarbeitern auch getragen werden. Sie können zweifellos nicht alle Unfälle verhindern, aber die Folgen häufig erheblich vermindern.

• Festes Schuhwerk tragen!
• Sandalen ohne Fersenriemen sind ungeeignet!
• Geeignete enganliegende Arbeitskleidung tragen!
• Keine Ringe, Halsketten oder Armreifen!
• Lange Haare nicht offen tragen!

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1.5.3 Ordnung

Unordnung und Unfallgefahr stehen in direktem Zusammenhang. Beispiele hierfür gibt es genügend: „Über Palette gestolpert und hingefallen“, „Auf Papierresten ausgerutscht“ usw. ...

Es ist bestimmt falsch anzunehmen, dass Unordnung eine Arbeitserleichterung darstellt. Das Gegenteil ist der Fall. Gerade bei Zeitdruck und Platzmangel ist deshalb peinliche Ordnung noch wichtiger. Auch sollte man sich darüber im Klaren sein, dass es den wenigsten Vorgesetzten gleichgültig ist, wie der Arbeitsplatz aussieht. Hier einige wichtige Grundsätze:

• Abfälle gehören sofort in den Abfallbehälter!
• Leere Paletten müssen immer auf dem richtigen Platz abgestellt werden!
• Verunreinigungen auf dem Fußboden sind sofort zu beseitigen!

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1.5.4 Transportieren

Bei der Packmittelherstellung ist die Materialmenge, die tagtäglich durch den Betrieb läuft, oft erheblich. Das Material muss häufig mehrmals in Maschinen eingelegt, abgelegt und dazwischen transportiert werden. Dies alles funktioniert aber nur reibungslos, wenn einige Regeln beim Umgang mit Material eingehalten werden:

• Verkehrswege müssen unbedingt freigehalten werden – insbesondere keine Paletten oder Hubwagen dort abstellen!
• Lasten dürfen nicht vor Notausgängen und Feuerlöschern abgestellt werden!
• Transportgeräte darf man nur benutzen, wenn man dazu befugt ist!
• Bei Arbeiten mit Verletzungsgefahr sind Handschuhe zu tragen!
• In der Produktion sollen Schutzschuhe getragen werden, die Verletzungsrisiken an den Füßen vermeiden.
• Nie mit Handhubwagen „Rollerfahren“! Der Wagen lässt sich ab einer gewissen Geschwindigkeit nicht mehr beherrschen.
• In großen Betrieben gibt es getrennte Verkehrswege für Fußgänger und für Gabelstapler. Jeder muss den für ihn vorgeschriebenen Weg benutzen!

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1.5.5 Lärm

Unter Lärm versteht man die störende Wirkung von Schallwellen, also etwas Unangenehmes. Nicht alles was laut ist, empfinden wir aber in gleicher Weise als unangenehm – denken wir zum Beispiel an laute Musik. Unabhängig von einer angenehm oder unangenehm empfundenen Wahrnehmung gefährdet Schall ab einer gewissen Lautstärke das menschliche Gehör und kann zu Störungen in unserem Körper führen.

Um uns davor zu schützen, gibt es mehrere Möglichkeiten. Zuerst muss selbstverständlich versucht werden, Maschinen herzustellen, die leise arbeiten. Dies stößt jedoch an Grenzen – insbesondere bei Maschinen mit hohen Laufgeschwindigkeiten. In diesen Fällen hilft man sich, indem man um das lärmerzeugende Maschinenteil eine Kapsel baut. Beispiele: Falzmaschinen, Wellpappemaschinen.

In einigen Fällen ist die Kapselung lauter Maschinenteile technisch noch nicht möglich. Wenn an solchen Arbeitsplätzen eine Lautstärke von 85 (dB) herrscht, muss im eigenen Interesse Gehörschutz getragen werden. Diese Bereiche sind durch ein Hinweisschild gekennzeichnet.

Die schädigende Wirkung von Lärm auf den Menschen ist zweifach. Schon ab 60 (dB) kommt es zu „vegetativen Reaktionen“, die unbewusst in unserem Körper ablaufen und zusätzliche körperliche Belas- tungen bedeuten. Ab 85 (dB) kann es zu Schädigungen der Zellen im Innenohr und damit zu Schwerhörigkeit kommen. Wer sich nicht gegen Maschinenlärm schützt, kann schwerhörig werden.

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1.5.6 Elektrizität

Ohne Strom könnte der Mensch nicht leben, weil unsere Bewegungen, auch die Bewegungen des Herzmuskels, elektrisch gesteuert werden. Diese Steuerung erfolgt selbstständig und unabhängig von unserem Gehirn. Was passiert nun, wenn der menschliche Organismus in einen Stromkreis gerät, wenn der Körper von Strom durchflossen wird? Dieser Strom überlagert die schwachen Impulse des menschlichen Steuerzentrums und bewirkt eine Verkrampfung der Muskeln, die wir alle aus eigener, unangenehmer Erfahrung kennen. Die Verkrampfung löst sich, wenn der Stromkreis unterbrochen wird.

Wann wird es nun aber gefährlich? Im industriellen Bereich können an Maschinen oder auch Handgeräten Ströme einer solchen Stärke auftreten, dass die Verkrampfung des Herzmuskels zu stark wird und es zum Herzstillstand oder zum Herzkammerflimmern kommt. Das ist ein Zustand, bei dem die Herzkammern nur noch ohne Pumpwirkung vibrieren. Das Herz pumpt nun kein Blut mehr in den Körper und das Gehirn; wenn die Gehirnzellen länger als drei Minuten ohne Sauerstoffversorgung bleiben, sterben sie ab. Der Tod des Menschen ist die Folge.

Da der elektrische Strom mit den menschlichen Sinnen nicht wahrnehmbar ist, müssen besonders weitgehende Schutzmaßnahmen getroffen werden. Die wichtigste Maßnahme ist der Schutz gegen direktes Berühren – das heißt: vor direktem Kontakt mit einem stromführenden Teil. Wenn irgendein Fehler an einem elektrischen Gerät auffällt – zum Beispiel, wenn die Sicherung an der Maschine häufig herausspringt, muss das Gerät sofort außer Betrieb gesetzt werden. Außerdem muss der Fehler umgehend gemeldet werden. Netzstecker ziehen beziehungsweise Hauptschalter ausschalten! Andere Mitarbeiter sind davon entsprechend zu unterrichten.

• Schäden an Stromkreisläufen und stromführenden Teilen sofort melden!
• Gerät oder Maschine vom Netz nehmen!
• Beschädigungen an elektrischen Geräten darf nur der Fachmann reparieren!

Probleme mit dem Strom? Maschine sofort abschalten! Meldung an Vorgesetzte und Kollegen! Lebensgefahr!

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1.5.7 Rauchen

In den meisten Betrieben unserer Industrie herrscht Rauchverbot. Die genaue Abgrenzung, wo geraucht werden darf und wo nicht, wird individuell vom Betrieb geregelt.

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1.5.8 Alkohol

Alkohol stellt ein wachsendes Problem dar. Alkohol führt bekanntlich zur Abhängigkeit. Die Alkoholkrankheit gehört zu den großen Problemen unserer Zeit; körperliche, psychische und soziale Störungen sind die Folge. Schon bei geringem Alkoholgenuss tritt ein deutlicher Leistungsabfall ein. Selbstkritik lässt nach, man überschätzt das eigene Leistungsvermögen, während man zugleich die Gefahren der Umgebung unterschätzt. Es kommt zu erhöhter Selbstgefährdung und Gefährdung von Arbeitskollegen. Nach Schätzungen werden 10 bis 20 % der Arbeitsunfälle auf Alkoholeinwirkung zurückgeführt.

In vielen Betrieben ist es deshalb untersagt, während der Arbeitszeit alkoholische Getränke zu trinken. Erkennt ein Vorgesetzter, dass ein Mitarbeiter zu viel Alkohol getrunken hat, so ist er verpflichtet, ihn vom Arbeitsplatz zu entfernen. Kommt es zum Unfall – das gilt auch für den Heimweg –, ist der Versicherungsschutz nicht mehr gegeben, wenn Alkohol die wesentliche Ursache des Unfalls ist.

Kein Alkohol im Betrieb!

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1.5.9 Sicherheitskennzeichen

Genau wie im Straßenverkehr gibt es auch zur Regelung verschiedener Arbeitsabläufe eine feststehende Sicherheitskennzeichnung. Diese Schilder verzichten bewusst auf schriftliche Hinweise wie „Rauchen ver- boten“, damit ihr Signal in kurzer Zeit von jedem aufgefasst werden kann.

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LF 2: Packstoffe auswählen

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2.1 Papier, Karton und Pappe - 2.1.1 Begriffsdefinitionen

Hier erfahren Sie Grundsätzliches über Papier, Karton und Pappe – die wichtigsten Grundstoffe in der Packmittelindustrie. Sie lernen, wie die Faserstoffe (hauptsächlich aus Holz und Altpapier) gewonnen und aufbereitet werden. Sie finden Informationen darüber, wie Zusatzstoffe Eigenschaften von Papier verändern können, damit es zum Beispiel besonders weiß oder besonders fest wird. Grundlagenwissen bietet dieser Abschnitt auch zu allgemeinen Eigenschaften von Papier, Karton und Pappe.

Papier
Nach DIN 6735 ist Papier ein flächiger, im Wesentlichen aus Fasern meist pflanzlicher Herkunft bestehender Werkstoff, der durch Entwässerung einer Faserstoffaufschwemmung auf einem Sieb gebildet wird. Dabei entsteht ein Faserfilz, der anschließend verdichtet und getrocknet wird; flächenbezogene Masse ≤ 225 g/m².

Pappe
Pappe ist nach DIN 6735 der Oberbegriff für Vollpappe und Wellpappe, deren Definitionen im Folgenden aufgeführt sind:

Vollpappe
Massiver (im Gegensatz zur Wellpappe) im Wesentlichen aus Fasern pflanzlicher Herkunft bestehender Werkstoff, einlagig und gegautscht, auch zusammengeklebt, beklebt, imprägniert oder beschichtet als Maschinenpappe oder Wickelpappe hergestellt, dessen flächenbezogene Masse im Regelfall oberhalb derjenigen für Karton liegt.

Wellpappe
Pappe aus einer oder mehrerer Lagen eines gewellten Papiers, das auf eine Lage oder zwischen mehreren Lagen eines anderen Papiers oder Pappe geklebt ist.

Karton
Die Begriffsbestimmung für Karton in DIN 6735 ist äußerst vage. Sie lautet: Allgemeiner Begriff, angewendet für bestimmte Papierarten, die häufig durch ihre relativ hohe Festigkeit charakterisiert sind.

Im allgemeinen Sprachgebrauch versteht man unter Karton oft einseitig gestrichene papierne Flächengebilde im Grenzgebiet zwischen Papier und Pappe mit flächenbezogenen Massen im Bereich von 150 bis 600 g/m2, die vor allem für Verpackungszwecke verwendet werden. Hinsichtlich der Kartonsorteneinteilung vergleiche Abschnitt 2.1.7.

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2.1.2 Einführung in den Werkstoff Papier

In Europa ist der Rohstoff zur Herstellung von Papierfasern Holz, insbesondere Stammholz, darüber hinaus Industrieresthölzer und Sägereiabfälle. Wie alle Pflanzen wird auch Holz aus Zellen aufgebaut, die im Falle von Holz mehrere Millimeter lang sein können, die hohl sind und die einen Durchmesser von etwa 50 μm haben. Die Zellen sind im Holz im Wesentlichen parallel zur Stammachse ausgerichtet, sie sind also hochgeordnet und füllen die Holzsubstanz porenfrei aus.
Chemisch gesehen bestehen die Zellwände im Wesentlichen aus Cellulose und Hemicellulose. Als Kittsubstanz zum Zusammenhalten des Zellverbundes dient das Lignin.

Direkt aus Holz können zwar sehr dünne Flächengebilde hergestellt werden (Furnierholz), aufgrund des Holzaufbaus (hoher Ordnungsgrad der Zellen, keine Poren) und der starken Abhängigkeit von der indivi- duellen Beschaffenheit des Baumes sind Furnierholztafeln aber als Bedruckstoff oder Verpackungsmaterial nicht gut geeignet. Um trotzdem aus Holz einen gut geeigneten Bedruckstoff machen zu können, ist ein Umweg erforderlich, der schließlich zu einem neuen Werkstoff, dem Papier, führt.

Die Grundidee des Papiers basiert auf der Schaffung eines neuen Werkstoffs, der die Nachteile des Holzes vermeidet. Sind im Holz die Zellen geordnet, dann sollen sie im neuen Werkstoff ungeordnet sein; enthält das Holz keine Poren, dann soll der neue Werkstoff Poren enthalten; sind die Eigenschaften einer Furnierholztafel von der Beschaffenheit des zugehörigen Baumes abhängig, dann sollen die Baumei- genschaften beim neuen Werkstoff keine Rolle mehr spielen. Natürlich sollen die Vorteile des Holzes, nämlich ein nachwachsender und biologisch abbaubarer Rohstoff zu sein, uneingeschränkt auch für den neuen Werkstoff gelten. Schließlich darf sich der neue Werkstoff auch hinsichtlich seiner Festigkeitseigenschaften nicht zu sehr vom Holz unterscheiden.
Weil im Folgenden die Papiertechnik im Vordergrund stehen wird, sollen auch die dort üblichen Begriffe verwendet werden. Das gilt zunächst einmal für die Zellen des Baumes, die in der Papiertechnik mit „Fasern“ bezeichnet werden. Dieser Begriff wird ab jetzt ausschließlich verwendet.

Der Weg vom Holz zum Papier besteht aus zwei Schritten. Im ersten Schritt wird das Holz in seine elementaren Bestandteile, die Fasern, zerlegt. Im zweiten Schritt werden die vereinzelten Fasern nach dem neuen Ordnungsprinzip wieder zusammengefügt.
Den Zerlegungsvorgang des Holzes in seine elementaren Bestandteile nennt man Aufschluss. Dieser Vorgang findet stets in der Gegenwart von Wasser statt. An seinem Ende liegen die vereinzelten Fasern in Wasser verteilt vor. Der Prozess des Zusammenfügens der vereinzelten Fasern zum neuen Werkstoff Papier geschieht auf dem Sieb der Papiermaschine. Im Zuge der weiteren Verdichtung und Trocknung des Papiers entstehen in den Kontaktflächen sich kreuzender Fasern Bindungskräfte. Diese sorgen letztendlich für die Festigkeit des fertigen Papiers.

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2.1.3 Gewinnung der Faserstoffe

Der Oberbegriff für die in der Papiererzeugung verwendeten Fasern ist Faserstoff. Darunter werden die aus Holz gewonnenen primären Fasern ebenso verstanden wie die aus Altpapier stammenden sekundären Fasern. Aber auch die für einige spezielle Papiersorten benötigten textilen Fasern oder synthetische Fasern zählen zu den Faserstoffen.
Von Holzstoff spricht man, wenn der Aufschluss des Holzes ausschließlich mechanisch oder mechanisch nach geeigneter Vorbehandlung des Holzes erfolgt. Wird ausschließlich chemisch aufgeschlossen, spricht man von Zellstoff.

Beim rein mechanischen Aufschluss verwendet man zwei unterschiedliche Hauptmethoden:

1. Steinschliff. Ein rotierender Schleifstein, gegen den Stammholzabschnitte mit einer Länge entsprechend der Schleifsteinbreite (meist etwa 1 m) in Gegenwart von Wasser gepresst wird, zerfasert das Holz. Dieses klassische Verfahren wird auch mit Holzschliff bezeichnet (vgl. Abbildung 72a).


Abb. 72a: Schematische Darstellung der Holzstofferzeugung mittels Schleifstein (Bildquelle: VDP)

2. Refiner-Holzstoff. Ein Refiner besteht im Wesentlichen aus zwei motorisch angetriebenen, im geringen Abstand zueinander rotierenden gezahnten Stahlscheiben. Vor dem Zerfaserungsprozess muss das Holz zunächst in Hackschnitzel mit einer Kantenlänge von 10 – 20 mm zerkleinert werden. Die Hackschnitzel werden dann in Gegenwart von Wasser zentrisch in den Spalt zwischen den Scheiben gepresst und dabei zerfasert (vgl. Abbildung 72b). Im Englischen wird der Prozess mit „Mechanical Pulping“ bezeichnet.


Abb. 72b: Schematische Darstellung der Holzstofferzeugung mittels Refiner (Bildquelle: VDP)

Beim Refiner-Holzstoff kann die Qualität des erzeugten Stoffs wesentlich verbessert werden, wenn die Hackschnitzel thermisch – in der Regel durch Dämpfen – vorbehandelt werden. Diese Holzstoffe werden nach der englischen Verfahrensbezeichnung mit TMP (Thermomechanical Pulp) bezeichnet. Mithilfe einer zusätzlichen chemischen Vorbehandlung können weitere Verbesserungen der Zerfaserbarkeit der Hackschnitzel und damit der Güte der Holzstoffe erreicht werden. Für dieses Verfahren wird das Kürzel CTMP (Chemithermomechanical Pulp) verwendet.

Bei der Holzstoffherstellung – auch beim CTMP – wird die chemische Zusammensetzung des Holzes nicht verändert. Da das im Holzstoff enthaltene Lignin mit der Zeit gelb wird, ist die Vergilbungsneigung ein typisches Merkmal von Holzstoff sowie aus Holzstoff hergestellter Papiere. Auf der anderen Seite können die mechanischen Aufschlussbedingungen in weiten Grenzen variiert werden, sodass je nach gewählter Bedingung sehr dichte, aber auch sehr voluminöse Papiere hergestellt werden können.

Aus Holzstoff hergestellte Papiere heißen holzhaltige Papiere. Aus Holzstoff hergestellte Papiere neigen zum Vergilben.
Der Aufschluss kann auch chemisch erfolgen, wobei aber ein ganz anderes Ziel verfolgt wird als beim CTMP und natürlich auch andere Chemikalien eingesetzt werden. Rohstoff sind wieder Hackschnitzel, die in einem aufwendigen Kochprozess mit geeigneten sauren oder alkalischen Chemikalien behandelt werden, wobei die Kittsubstanz im Holz – das Lignin – in eine wasserlösliche Form umgewandelt wird. Das Lignin kann dann nahezu vollständig aus der Holzsubstanz herausgewaschen werden. Übrig bleiben die Fasern aus Cellulose und Hemicellulose. Der so erzeugte Faserstoff heißt Zellstoff und die daraus herge- stellten Papiere sind die holzfreien Papiere.

Je nach Wahl der Aufschlusschemikalien erhält man den sogenannten Sulfitzellstoff für Papiere mit hohen Weißgrad- und geringen Festigkeitsansprüchen oder den Sulfatzellstoff für Papiere mit hohen Festigkeitsansprüchen. Für letzteren ist auch der Begriff Kraftzellstoff geläufig. Die daraus hergestellten Papiere heißen dann Kraftpapiere.

Zellstoffe sind je nach Grad der Ligninentfernung bräunlich bis weiß.
Der Prozess, mit dem die letzten Reste des Lignins aus dem Faserstoff entfernt werden und bei dem der anfänglich braune Faserstoff immer weißer wird, heißt Bleiche. Er erfordert andere Chemikalien als der Aufschlussprozess: Oft sind dies Chlordioxid, Peroxid oder Sauerstoff. Hoch gebleichte und nahezu ligninfreie Zellstoffe sind weiß, daraus hergestellte Papiere vergilben wegen des fehlenden Lignins nicht. Ungebleichte Kraftzellstoffe werden vorzugsweise für die Herstellung von Verpackungspapieren und Wellpappenrohpapieren verwendet, weil dort die bräunliche Färbung in der Regel nicht stört. Die Hauptprozessschritte der Zellstoffherstellung zeigt Abbildung 73 schematisch.


Abb. 73: Schematische Darstellung der Hauptprozessschritte der Zellstoffherstellung (Bildquelle: VDP). Zu den Verfahrensschritten „Mahlen“ und „Reinigen“ siehe Abschnitt 2.1.5.

Aus dem Rücklauf und der Aufbereitung (Recycling) gebrauchter holzhaltiger und holzfreier Papiere, nach Möglichkeit aufgeteilt in weiße oder helle Altpapiere und braune Altpapiere, entsteht der Altpapierstoff, die dritte sehr wichtige Rohstoffquelle der Papierindustrie. Die daraus hergestellten Papiere heißen Recyclingpapiere. Die Grundzüge der Altpapieraufbereitung für weiße Altpapiere zeigt Abbildung 74 schematisch.


Abb. 74: Grundzüge der Aufbereitung weißer und heller Altpapiere zu Altpapierstoff (Bildquelle: VDP)

Aus weißen beziehungsweise hellen Altpapieren werden Altpapierstoffe hergestellt, die überwiegend für grafische Neupapiere Verwendung finden. Die Aufbereitung dieser Altpapierstoffe ist durch den Prozessschritt Deinking gekennzeichnet, in dem die mehr oder weniger vollständige Entfernung von Druckfarben aus dem Faserstoff angestrebt wird. Deinking (engl. ink = Tinte) nennt man die Entfernung von Druckfarben aus Altpapier. Grundlage dafür ist ein mit Flotation bezeichneter Prozess, dessen prinzipielle Funktionsweise Abbildung 75 zeigt.


Abb. 75: Prinzip der Druckfarbenentfernung (Deinking) durch Flotation (Bildquelle: VDP)

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2.1.4 Additive

Neben den Fasern werden für die Papierherstellung auch noch eine Reihe von Additiven benötigt. Einige davon dienen der Verbesserung des Papierherstellungsprozesses. Hierzu zählen beispielsweise Mittel, die das Schäumen des Faserstoffes verhindern, Mittel zur Verbesserung der Blattbildung auf dem Papiermaschinensieb und Ähnliches. Auf diese wird hier nicht weiter eingegangen.

Andere Additive dienen der Verbesserung der Papiereigenschaften. Die wichtigsten dieser Additive sind

• Füllstoffe
• Leimungsmittel
• Farbstoffe
• Trockenverfestigungsmittel und Nassfestmittel

Füllstoffe sind weiße anorganische Pigmente, die dem Papier zugesetzt werden, um dessen Bedruckbarkeit, Weiße, Porosität und viele andere Eigenschaften günstig zu beeinflussen. Häufig verwendet werden Calciumcarbonat und Kaolin als Weißpigmente.

Unter dem Begriff Leimungsmittel werden zwei ganz unterschiedliche Additivgruppen zusammengefasst. Klassische Leimungsmittel haben den Zweck, Papier mit wässrigen Tinten beschreibbar zu machen.
Dazu müssen die Fasern wasserabstoßend gemacht werden, damit die Tinte nicht in die Kapillaren des Papiergefüges eindringen kann. Man verwendet dafür natürliche oder synthetische Harze, mit denen die Faseroberflächen gewissermaßen imprägniert werden. Mit Leimungsmittel bezeichnet man auch Mittel, die die Festigkeit des Papiers im trockenen Zustand erhöhen sollen (siehe unten).

Farbstoffe dienen in erster Linie einer Färbung des Papiers. Für weiße Papiere spielen dabei die blauen Nuancierfarbstoffe und insbesondere die optischen Aufheller eine Rolle. Letztere sind Substanzen, die UV-Licht absorbieren und die die so aufgenommene Energie im sichtbaren Bereich wieder abgeben können. Dem sonst üblichen leichten Gelbstich von Papieren kann mit Hilfe dieser Additive entgegengewirkt werden – das Papier erscheint dadurch strahlend weiß. Allerdings wirkt dieser Effekt nur, wenn die Beleuchtung des Papiers UV-Anteile enthält. Auch mit Nuancierfarbstoffen kann dem Gelbstich entgegengewirkt werden. Sie lassen das Papier weißer erscheinen, aber auf Kosten der Helligkeit.
Für die Herstellung bunter Papiere stehen verschiedenste Farbstoffe zur Verfügung, die je nach Faserstoffzusammensetzung und Verfahrensbedingung ausgewählt werden müssen.

Trockenverfestigungsmittel dienen der Verstärkung von Faser-Faser-Bindungen im trockenen Papiergefüge. In der Regel werden dafür Stärke oder auf Stärke basierende Produkte eingesetzt. Oft genügt es, die verfestigenden Mittel nur in die Papieroberflächen mit Hilfe der Leimpresse oder der Filmpresse einzubringen. Man spricht dann von Oberflächenleimung. In vielen Fällen wird das verfestigende Mittel dem Faserstoff vor Beginn der Papierherstellung zugemischt. In dem Fall spricht man von Masseleimung.

Nassfestmittel reduzieren die Empfindlichkeit des Papiers gegen Wasser. Letztere beruht darauf, dass die Faser-Faser-Bindungen in den Kontaktflächen sich kreuzender Fasern, die bei der Verdichtung und Trocknung des Papiers in der Papiermaschine entstehen, wieder rückgängig gemacht werden können, wenn das Papier Wasser ausgesetzt wird. Durch die Zugabe spezieller polymerer Additive lässt sich dieser Prozess mehr oder weniger stark reduzieren. Nassfestmittel spielen eine besondere Rolle, wenn das Papier bestimmungsgemäß mit Wasser in Kontakt kommt (z.B. Teefilter oder Kaffeefilter aus Papier). Verfestigungsmittel sorgen zum Beispiel dafür, dass sich ein Kaffeefilter beim Brühvorgang nicht wieder in seine Faserbestandteile auflöst.

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2.1.5 Faserstoffaufbereitung

Nach der Faserstoffgewinnung ist die Faserstoffaufbereitung die erste Stufe der Papierherstellung. Sie umfasst die Maschinen und Anlagen, die zur Reinigung der Faserstoffe benötigt werden. Mit Hilfe verschiedener Techniken werden im Faserstoff enthaltene Verunreinigungen entfernt. Siebtechniken werden angewendet, um grobe Partikel herauszuholen. Mit Hilfe sogenannter Cleaner werden Zentrifugal- beziehungsweise Zentripetalkräfte genutzt, um spezifisch leichte und spezifisch schwere Partikel zu entfernen. Bei der Aufbereitung von Altpapierstoffen müssen die gegebenenfalls enthaltenen störenden Druckfarbenreste mittels Flotations-Verfahren entfernt werden.

Die Zentrifugalkraft (von lat. centrum, Mitte, und fugere, fliehen) nennt man auf Deutsch auch Fliehkraft. Im Alltag kann man sie zum Beispiel auf einem Kettenkarussell erleben, wenn die Sitze in der Drehung nach außen gedrängt werden, oder auch bei einer Wäscheschleuder. Die Zentripetalkraft (von lat. streben nach, sich begeben) oder Radialkraft hingegen bezeichnet den Drang von Gegenständen nach innen.

Ein besonders wichtiger Verfahrensschritt der Faserstoffaufbereitung ist die Mahlung, für die wieder Refiner eingesetzt werden. Ziel der Mahlung: Die Fasern sollen gekürzt werden, um deren Neigung zur Bildung von Faserflocken zu reduzieren; darüber hinaus wird die Faserwand kontrolliert geschädigt, um die Bindefähigkeit der Fasern zu verbessern. Die Führung des Mahlprozesses hängt dabei ganz wesentlich von den eingesetzten Faserstoffen und den Anforderungen an das aus dem Faserstoff hergestellte Papier ab.

Generell gilt, dass die Intensität der Mahlung umso geringer ist, je voluminöser das spätere Papier sein soll. Bei manchen Papiersorten – zum Beispiel bei Filterpapieren oder Tissuepapieren, die besonders voluminös und saugfähig sein müssen – muss nicht oder nur ganz schwach gemahlen werden. Für die Herstellung sehr dichter bzw. feiner Papiere muss dagegen intensiv gemahlen werden.

Der Prozess der Mahlung spielt bei Zellstoffen eine besondere Rolle, weil die Fasern hier nahezu unbeschädigt aus dem Gewinnungsprozess herauskommen und durch die Mahlung erst den Anforderungen des Papiers angepasst werden müssen. Bei Holzstoffen, die aufgrund des Zerfaserungsprozesses so gut wie keine unbeschädigten Fasern enthalten, hat die Mahlung einen deutlich geringeren Stellenwert. Mit der Mahlung lassen sich Altpapierfasern reaktivieren.
Die Faserstoffaufbereitung endet mit der Bereitstellung des Faserstoffes in der für die Papierherstellung notwendigen Verdünnung sowie mit der Zumischung der Additive.

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2.1.6 Papierherstellung

Die Papierherstellung findet in der Papiermaschine statt, die aus den folgenden Baugruppen besteht:
• Stoffauflauf
• Siebpartie
• Pressenpartie
• Trockenpartie
• Aufrollung

Eine Übersicht zeigt Abbildung 76.


Abb. 76: schematische Darstellung der Baugruppen einer Papiermaschine (Bildquelle: VDP)

Der Stoffauflauf, der vor der Siebpartie angeordnet ist, hat die Aufgabe, den Faserstoff gleichmäßig über die Breite des Siebes zu verteilen. Durch spezielle Einbauten werden im Stoffauflauf Turbulenzen erzeugt, mit denen die Flockenbildung der Fasern verhindert und schon gebildete Flocken aufgelöst werden sollen. In einem siebbreiten Strahl bestimmter Dicke und bestimmter Geschwindigkeit tritt der Stoff mit einer Stoffdichte kleiner als 1 % aus dem Stoffauflauf aus und trifft auf das Sieb, auf dem die Blattbildung stattfindet.

Die Siebpartie besteht aus einem endlosen umlaufenden Sieb, das über zwei Umlenkwalzen läuft. Der aufgebrachte hochverdünnte Faserstoff wird vom Sieb in Maschinenrichtung transportiert und dabei stark entwässert, anfänglich allein durch die wirkende Schwerkraft, später unterstützt durch Entwässerungselemente und Vakuum. Wenn das Sieb umgelenkt wird, hat sich ein Faservlies gebildet, dessen Stoffdichte etwa 20 % beträgt. Seine Festigkeit reicht aus, es mit Hilfe umlaufender Filze vom Sieb herunterzunehmen und der Pressenpartie zuzuführen.

Das auf dem Sieb gebildete Faservlies besteht idealerweise aus völlig ungeordneten Fasern, tatsächlich sind sie aber bevorzugt parallel zur Bewegungsrichtung des Siebes ausgerichtet und in z-Richtung geschichtet. Es gibt so gut wie keine Fasern, die senkrecht zur Blattebene angeordnet sind.

Durch die ausschließliche Entwässerung senkrecht zur Blattebene verarmt die Siebseite des Blattes an siebgängigen Feinstoffen, diese Verarmung ist auf der Oberseite wesentlich schwächer. Die Folge ist ein Blatt, dessen Oberseite und Unterseite unterschiedliche Eigenschaften haben. Das Papier ist „zweiseitig“.

In der Pressenpartie durchläuft das noch sehr feuchte Faservlies ein oder mehrere Walzenspalte, in denen Wasser mechanisch herausgepresst wird. Das Vlies wird dabei verdichtet und geglättet, seine Stoff- dichte steigt auf etwa 40 %.

Das nun noch im Faservlies enthaltene Wasser muss thermisch entfernt werden. Dazu wird es um dampfbeheizte Walzen geführt, bis die Stoffdichte auf etwa 94 % angestiegen ist, der Wassergehalt des Papiers also etwa 6 % beträgt. Das nun fertige Papier kann aufgerollt werden.

Mit beginnender Trocknung bilden sich Bindungen zwischen benachbarten Fasern aus, und das Papier gewinnt dadurch erheblich an Festigkeit. Bei noch etwas weiter fortgeschrittener Trocknung beginnt das Papier zu schrumpfen, wobei allerdings das Schrumpfen in der Maschinenrichtung durch die wirkenden Bahnzüge behindert wird, in der Querrichtung dagegen kann die Bahn mehr oder weniger ungehindert schrumpfen. Diese Erscheinung führt gemeinsam mit der auf dem Sieb geprägten Faserorientierung dazu, dass viele Papiereigenschaften richtungsabhängig werden. So ist beispielsweise die Feuchtdehnung eines Papiers in Maschinenrichtung kleiner als in Querrichtung.

Um die Vielzahl der verfügbaren Papiersorten abzudecken sind sehr viele verschiedene Papiermaschinenkonstruktionen erforderlich. In modernen und schnelllaufenden Papiermaschinen wird das klassische Langsieb durch Doppelsiebe ersetzt, die aus einem Untersieb und einem Obersieb bestehen. Dadurch kann die Effizienz der Entwässerung erheblich gesteigert werden und gleichzeitig die unerwünschte Zweiseitigkeit vermindert werden.

Papiermaschinen für die Herstellung mehrlagiger Produkte wie beispielsweise Faltschachtelkartons müssen für jede Lage eine eigene Siebpartie aufweisen. Alle von den Sieben erzeugten Bahnen werden im noch nassen Zustand zusammengeführt und dann gemeinsam an die Pressenpartie übergeben. Den Prozess des Verbindens noch nasser Vliese zu einem mehrlagigen Produkt bezeichnet man mit Gautschen.

Papiermaschinen können zudem eine Reihe von zusätzlichen Aggregaten aufweisen. Die größte Bedeutung haben dabei die Leimpresse beziehungsweise ihre moderne Form, die Filmpresse. Ihre Aufgabe ist es, auf die Oberfläche der Bahn ein Additiv (meist Stärke) aufzubringen, um auf diese Weise die Oberflächenfestigkeit des Papiers zu verbessern.

Viele Papier- und Kartonmaschinen enthalten ein oder mehrere Streichaggregate, mit denen ein dünner Pigmentstrich auf die Oberfläche aufgebracht werden kann. Oft wird der Vorgang des Streichens auch in eigenständigen Streichmaschinen vorgenommen (vgl. Abbildung 77). Durch das Streichen wird eine sehr gute Vergleichmäßigung der Oberfläche erreicht. Sie wird zudem weißer. Und vor allem verbessert sich die Bedruckbarkeit des Papiers wesentlich.


Abb. 77: Schemata einer Streichmaschine und eines Glättwerks (Satinierkalander) (Bildquelle: VDP)

Je nach Verwendungszweck eines Papiers muss dessen Oberfläche bestimmte Gebrauchseigenschaften wie zum Beispiel Glätte und Glanz besitzen. Für diese Eigenschaften sorgt der Kalander. Das ist eine Walzenmaschine mit bis zu 15 übereinander angeordneten Walzen, die unter Druck zusammengefahren werden und dann eine geschlossene Walzenspalte (Nips) bilden. Durchläuft die Papierbahn diese Nips, so wird sie mechanischen und thermischen Kräften ausgesetzt, die bewirken, dass das Papier die geforderten Oberflächeneigenschaften erhält.

Das von der Papiermaschine aufgerollte Fertigprodukt wird schließlich an die letzte Abteilung einer Papierfabrik übergeben – die Ausrüstung. Im Bedarfsfall werden die Papiere zunächst geglättet; dafür werden Glättwerke oder Satinierkalander verwendet. Anschließend werden aus den maschinenbreiten Rollen Schmalrollen geschnitten, die sorgfältig verpackt in den Versand kommen. Wenn das Papier zu Formaten ausgerüstet werden soll, werden Querschneider benötigt. Die erzeugten Formate werden geriest oder auf Paletten gestapelt und nach sorgfältiger Verpackung zum Versand gebracht.

Riesen bedeutet verpacken. Möchte man „ein Ries“ haben, so heißt das, dass man ein einzeln verpacktes Paket Papier haben möchte. Normalerweise befinden sich mehrere Packungen beziehungsweise Riese in einem Karton.


Abb. 78: Prinzip der Rollen- und Formatausrüstung von Papier. Mit Hilfe von Kreismessern werden in Rollenschneidmaschinen Schmalrollen geschnitten (oben). Um Formatpapiere daraus herzustellen, werden Querschneider eingesetzt (unten). Leichtgewichtige Papiere werden dabei mehrlagig geschnitten

Nun bleibt noch nachzutragen, dass die Festigkeit im Papier – wie bereits erwähnt – durch Bindungen in der Berührungsfläche zweier sich kreuzender Fasern entsteht. Je mehr Berührungsflächen vorhanden sind und je größer die Flächen sind, desto fester ist das Papier. Die Bindungskräfte selber werden durch Wasserstoffbrückenbindungen erzeugt, die nicht wasserfest sind. Taucht man ein Blatt Papier in Wasser, dann lösen sich die Bindungen zwischen benachbarten Fasern – und das Blatt zerfällt. Genau darin liegt aber auch eine große Chance: nämlich die Möglichkeit, Papier auf einfache Weise nur durch Einbringen in Wasser in seine Faserbestandteile zu zerlegen und diese dann erneut zur Papierproduktion zu verwenden. Das ist die Grundidee des Recyclings.

Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass die gesetzten Ziele uneingeschränkt erreicht sind:
• Durch den Blattbildungsprozess ist erreicht worden, dass ein neuer Werkstoff – das Papier – entstanden ist, in dem die Fasern regellos angeordnet sind und der Poren enthält.

• Die Papiereigenschaften sind unabhängig von den Eigenschaften des Baumes, aus dem die Fasern stammen. Schon nach dem Aufschlussprozess können die Fasern im Faserstoff nicht mehr dem Baum zugeordnet werden, aus dem sie stammen. Da zum Beispiel für die Erzeugung eines Blattes üblichen Kopierpapiers im Format DIN A4 rund 16 Millionen Fasern benötigt werden, spielen ein paar Fasern, die vielleicht aus Holz minderer Güte stammen, keine Rolle.

• Holz ist biologisch abbaubar und ein nachhaltiger Rohstoff; es überträgt diese Eigenschaften auf das Papier.

Darüber hinaus hat der Werkstoff Papier noch weitere Vorteile:
• Der Papierherstellprozess vergleichmäßigt die Einflüsse der Einzelfasern und erlaubt deshalb zumindest theoretisch die Produktion beliebiger Mengen in immer gleicher Qualität.

• Papier kann problemlos recycelt werden, sofern der Zerfall der Faser-Faser-Bindungen im Wasser nicht durch Additive oder sonstige Maßnahmen verhindert wird. In dem Fall kann das Papier nicht oder nur mit zusätzlichem Aufwand recycelt werden.

• Papier kann äußerst wirtschaftlich mit Hilfe der Streichtechnik mit einer dünnen Schicht aus mineralischen Pigmenten versehen und dadurch zu einem hochwertigen Bedruckstoff veredelt werden.

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2.1.7 Papiersorten

Die von der Papierindustrie hergestellten Papiere werden in die folgenden vier Hauptgruppen eingeteilt:

• Druck- und Pressepapiere / Büro- und Administrationspapiere (Kurzbenennung „grafische Papiere“).
• Papier, Karton und Pappe für Verpackungszwecke (Kurzbenennung: „Verpackungspapiere“).
• Papier und Pappe für technische und spezielle Verwendungszwecke (Kurzbenennung: „Spezialpapiere“).
• Hygienepapiere.

Zu den grafischen Papieren gehören alle Druck- und Schreibpapiere. Diese gibt es in Rollenform oder als Formatpapiere. Besondere Bedeutung haben die Zeitungsdruckpapiere und die Papiere für den Tiefdruck sowie den Offsetdruck. Zu den Büro- und Administrationspapieren zählen die Kopierpapiere ebenso wie die Papiere für den Formulardruck und ähnliche Produkte für den Bürobedarf.

Besondere Bedeutung in der Gruppe der Verpackungspapiere haben die Wellpappenrohpapiere und der Faltschachtelkarton. Die Gruppe umfasst aber noch viele weitere Sorten, die im Verpackungsbereich Verwendung finden.

Unter den Spezialpapieren finden sich Papiersorten, die weder der Gruppe der grafischen Papiere noch den Verpackungspapieren zugeordnet werden können. Naturgemäß ist die Vielfalt der hier angesiedelten Papiersorten sehr groß, unter anderem sind es Tapetenpapiere, Filterpapiere, Zigarettenpapiere, Teebeutelpapiere, Silikonrohpapiere, Banknotenpapiere und viele weitere Spezialitäten.

Hygienepapiere umfassen alle Papiersorten, die zur Herstellung von Hygieneprodukten wie Toilettenpapier, Küchenrollenpapier, Taschentücher, Handtücher, Kosmetiktücher usw. verwendet werden. Im Wesentlichen sind das in der Regel aus Zellstoff hergestellte sehr dünne Tissuepapiere und die Krepp-Papiere, für deren Herstellung auch Holzstoff oder Altpapierstoff eingesetzt werden kann.

Neben der Zugehörigkeit von Papiersorten zu einer der genannten Hauptgruppen lassen sich Papiersorten auch nach anderen Gesichtspunkten unterscheiden. Nach der Oberflächenbeschaffenheit unterscheidet man

Gestrichene Papiere. Dies sind Papiere, die einseitig oder beidseitig mit einer dünnen Pigmentschicht versehen wurden. Dadurch wird die Oberfläche vergleichmäßigt und glatter – und damit wesentlich besser bedruckbar. Beidseitig gestrichene grafische Papiere werden je nach der Dicke der aufgetragenen Strichschicht und der flächenbezogenen Masse des Rohpapiers unterteilt in:

o leichtgewichtige gestrichene Papiere (engl.: low weight coated LWC),
o Bilderdruckpapiere und die
o Kunstdruckpapiere

Einseitig gestrichene Papiere, die überwiegend Verpackungszwecken dienen, sind die

o Etikettenpapiere und der
o Faltschachtelkarton (vgl. Abbildung 79)


Abb. 79: Sorteneinteilung für Faltschachtelkarton nach DIN 19303.

Naturpapiere. Dies ist der Oberbegriff für alle Papiere, die nicht gestrichen wurden. Deren weitere Untergliederung richtet sich nach der Oberflächenbeschaffenheit:

o Maschinenglatte Naturpapiere. Papiere, die ohne zusätzliche Glättung – wie von der Papiermaschine produziert – verarbeitet werden.
o Einseitig glatte Papiere. Papiere, die während der Trocknung in der Papiermaschine über einen sehr großen Glättzylinder mit spiegelglatter Oberfläche geführt wurden, wobei sich die Oberflächenglätte auf die kontaktierende Papieroberfläche abbildet.
o Satinierte Papiere. Papiere, die mittels eines Kalanders oder Glättwerks unter Druck und Wärme beim Durchlauf durch den Nip zweier Walzen geglättet wurden. Für eine sehr intensive Glättung werden Superkalander oder auch Satinierkalander, bei denen das Papier durch mehrere hintereinandergeschaltete Walzennips läuft, verwendet.

• Übergangsformen zwischen gestrichenen Papieren und Naturpapieren sind pigmentierte Papiere, deren Pigmentstrich so dünn ist, dass die Faserstruktur des Papiers noch sichtbar ist.

Nach dem eingesetzten Faserstoff unterscheidet man:
• holzfreie Papiere aus überwiegend Zellstoff
• holzhaltige Papiere aus Holzstoff
• Recyclingpapiere aus Altpapierstoff

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2.1.8 Allgemeine Eigenschaften von Papier, Karton und Pappe

Die Eigenschaften von Papier, Karton und Pappe können durch die Wahl der Rohstoffe, deren Aufbereitungsverfahren und das Herstellverfahren in weiten Grenzen variiert und an die Anwendungsanforderungen angepasst werden. Die Gesamtproduktion in Deutschland betrug 2017 etwa 22,9 Mio. t; sie kann in folgende Hauptgruppen unterteilt werden:

• Grafische Papiere (8,1 Mio. t)
• Papier, Karton und Pappe für Verpackungszwecke (11,8 Mio. t)
• Hygienepapiere (1,5 Mio. t)
• Papier und Pappe für technische und spezielle Verwendungszwecke (1,4 Mio. t).

Quelle für diese Produktionszahlen: Papierkompass, Verband Deutscher Papierfabriken VDP, Bonn (https://www.vdp-online.de/fileadmin/Datensammlungen/Statistik/2017/Kompass_dt.pdf)

Abgesehen von den speziellen Eigenschaften der Papiere in den vier Hauptgruppen gibt es allgemeine Eigenschaften, die den Werkstoff kennzeichnen.
Dazu gehören die hygroskopischen Eigenschaften (hygroskopisch: wissenschaftlicher Begriff für die Eigenschaft, Feuchtigkeit aus der Umgebung zu binden). Sie kennzeichnen die Eigenschaft von Papier, Feuchtigkeit aus feuchter Umgebungsluft aufzunehmen und Feuchtigkeit abzugeben, wenn die Luft trocken ist. Dieser Austausch geht so lange, bis das Papier im Gleichgewicht mit der umgebenden Luft ist. Es hat dann seine Gleichgewichtsfeuchte erreicht. Üblicherweise wird der Feuchtegehalt der Luft durch Angabe der relativen Feuchte angegeben. Das ist das Verhältnis der tatsächlich in der Luft vorhandenen Feuchte im Verhältnis zum maximal möglichen Feuchtegehalt. Letzterer ist stark von der Lufttemperatur abhängig. Bei Angaben der relativen Feuchte muss auch stets die zugehörige Lufttemperatur angegeben werden.

Je nach dem Feuchtegehalt des Papiers ändern sich viele physikalischen Papiereigenschaften mehr oder weniger stark. Diesem Umstand muss bei der Papierverarbeitung ebenso wie bei der Papierprüfung Rechnung getragen werden. Um einheitliche Bedingungen zu schaffen, wurde in der DIN ISO 187 als Standardklima festgelegt: Relative Luftfeuchte 50 % +/– 2 % und Lufttemperatur 23°C +/– 1°C. Dieses Klima wird auch mit „Normalklima“ oder „Normklima“ bezeichnet. In der Papierprüfung muss das zu prüfende Papier mit diesem Klima im Gleichgewicht sein.

Die wohl wichtigste Folge der Hygroskopizität ist die Veränderung der Dimension (der Abmessungen) eines Papierblattes je nach Feuchtegehalt. Beim Trocknen schrumpft Papier und beim Befeuchten dehnt es sich aus. Feuchtes Papier ist lappiger als trockenes, es lässt sich stärker dehnen als trockenes und es ist weniger zugfest als trockenes.

Weiterhin gehört zu den allgemeinen Eigenschaften die Richtungsabhängigkeit von Merkmalsausprägungen. Hauptrichtungen sind Maschinenrichtung (Produktionsrichtung), Querrichtung dazu in der Blattebene und die Richtung senkrecht zur Blattebene. Die aus dem Englischen abgeleiteten Kurzzeichen MD für Maschinenrichtung, CD für Querrichtung und ZD für die Senkrechte sind in der Papiertechnik gängige Bezeichnungen für die Hauptrichtungen. Die Abkürzung MD steht für Machine Direction, CD steht für Cross Direction, ZD steht für Thickness Direction.
Die Richtungsabhängigkeit von Papiereigenschaften ist eine Folge der maschinellen Produktion in Papiermaschinen.

Auch die Ungleichmäßigkeit des Blattaufbaus zählt zu den allgemeinen Eigenschaften. Ein Papierblatt ist aufgrund seines Aufbaus aus ungeordnet liegenden Fasern mit eingebetteten luftgefüllten Poren ungleichmäßig. Gegebenenfalls in das Faservlies eingearbeitete mineralische Partikel (Füllstoffe) verstärken noch die Ungleichmäßigkeit. Weitere Formen der Ungleichmäßigkeit entstehen durch Faserflocken, die sich im Faserstoff bilden und vom Stoffauflauf nicht beseitigt werden können. Sie erzeugen, dünnere und dickere Stellen im Papierblatt. In der Durchsicht erscheint ein Papierblatt an den dünneren Stellen heller und an den dickeren dunkler, es wirkt „wolkig“. Eine möglichst gleichmäßige Durchsicht, also eine möglichst geringe Wolkigkeit, wird bei einem Papier mit guter Bedruckbarkeit angestrebt.

Jedes Papier weist eine mehr oder weniger ausgeprägte Zweiseitigkeit auf, weshalb diese Eigenschaft auch zu den allgemeinen gehört. Bedingt durch die Herstellbedingungen in Papiermaschinen unterscheiden sich die Strukturmerkmale von Papieren auf der Oberseite von denen auf der Unterseite. Bei Langsiebpapiermaschinen ist in der Regel die Siebseite des Papiers offenporig, weil während der Blattbildung und Entwässerung siebgängiger Feinstoff ausgewaschen wird. Auf der Oberseite (dem Sieb abgewandten Seite) ist dieser Auswaschprozess wesentlich geringer ausgeprägt. Diese Papierseite bleibt dann feinstoffreicher und infolgedessen feinporiger. Die Bedruckbarkeitseigenschaften können dadurch seitenabhängig werden. Bei Doppelsiebmaschinen ist der Effekt der Zweiseitigkeit meist deutlich geringer ausgeprägt.

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2.2 Eigenschaften von Wellpappe - 2.2.1 Einführung

Sie erfahren hier mehr über Wellpappenrohpapiersorten und deren Eigenschaften. Sie lernen, aus welchen Komponenten sich Wellpappe zusammensetzt, welche Wellpappensorten es gibt und welche Eigenschaften diese haben.
Dieses Kapitel informiert auch über die vielfältigen Testverfahren, mit denen Wellpappe auf ihre Eignung als Verpackung und ihre Widerstandsfähigkeit zum Beispiel und beim Transport getestet wird.

2.2.1 Einführung
Wellpappe ist ein typischer Leichtbauwerkstoff mit hoher Steifigkeit bei geringer flächenbezogener Masse – also bei geringem Materialaufwand. Sie ist dadurch ideal zur Herstellung von Transportverpackungen aller Art geeignet.

Wellpappe geht zurück auf ein amerikanisches Patent aus dem Jahre 1871. Es bezog sich eigentlich nur auf die Herstellung einer gewellten (geriffelten) Papierbahn zur Verwendung als Polstermaterial. Aber schon wenige Jahre später wurde die Idee geboren, die gewellte Papierbahn mit einer ebenen Papierbahn mit Hilfe eines pflanzlichen Klebstoffs zu verbinden. Die einseitige noch wickelfähige Wellpappe war entstanden. 13 Jahre nach der Patenterteilung wurde die erste einwellige Wellpappe – das ist ein gewelltes Papier, das beidseitig mit ebenen Papierbahnen beklebt ist – maschinell hergestellt. Dieses Produkt kann nicht mehr gewickelt werden. Die hergestellte Endlosbahn muss am Ende des Produktionsprozesses mittels Querschneider zu Tafeln verarbeitet werden.

Als schließlich 1907 die Berstdruckprüfung eingeführt wurde und damit erstmals eine messende Güteprüfung möglich war, begann der Siegeszug der Wellpappe und der daraus gefertigten Transportverpackungen. Seither hat sich am Grundprinzip nichts mehr verändert – lediglich die Herstell- und Verarbeitungsprozesse haben sich stark weiterentwickelt. Heute wird Wellpappe auf großen Fertigungsanlagen mit enormer Produktivität und hoher Präzision hergestellt. Wellpappe kann heute mit einer Qualität bedruckt werden, die vor zehn Jahren noch für unmöglich gehalten wurde. Und die Entwicklung ist noch nicht am Ende. Die Wellpappenrohpapiere werden leichter, immer mehr werden gestrichene Papiere eingesetzt, die Klebetechnik wird verbessert, kurz: Die Wellpappe hat noch ein beachtliches Entwicklungspotenzial vor sich.

Wellpappe ist herstellungsbedingt ein Werkstoff, dessen Eigenschaften in MD und CD erhebliche Unterschiede aufweisen. Verursacher ist das gewellte Papier, dessen Wellen quer zur Maschinenrichtung (MD) der Deckenpapiere verlaufen.

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2.2.2 Wellpappenrohpapiersorten

Papiere, die speziell für die Verwendung in der Wellpappenproduktion ausgelegt sind, bezeichnet man als Wellpappenrohpapier. Unterschieden werden zunächst die Deckenpapiere (engl.: liner) von den Wellenpapieren (engl.: fluting). Auch im Deutschen werden Deckenpapiere oft als „Liner“ bezeichnet.

Deckenpapiersorten sind:
• Kraftliner KL. Sie werden hauptsächlich aus Kraft-Zellstoffen (Sulfat-Zellstoffen) mit Zumischung von Altpapierstoff aus Kraftpapier hergestellt. KL können braun (ungebleicht), weiß (gebleicht), geflammt (KL aus ungebleichtem Zellstoff mit dünner Auflage aus weißem Zellstoff) oder einseitig gestrichen sein.
• Testliner TL. Sie werden überwiegend aus Altpapierstoff hergestellt, oft zweilagig, oft farblich wie KL eingestellt, auch einseitig gestrichen beziehungsweise weiß gedeckt.
• Schrenzpapiere sind einlagige Papiere aus Altpapierstoff.

Wellenpapiersorten sind:
• Halbzellstoffpapier. Es handelt sich hier um Papiere hoher Festigkeit, die überwiegend aus speziellen ungebleichten Halbzellstoffsorten mit hohem Restligningehalt hergestellt werden.
• Wellenstoff aus Altpapierstoff, oft mit festigkeitssteigernder Leimung.

In der Wellpappenindustrie wird neben den genannten Sorten auch Faltschachtelkarton eingesetzt, insbesondere GD-Sorten (GD = gestrichener Sekundärfaserkarton, Einlage und Rückseite grau). So werden beispielsweise für die Herstellung von Displays und ähnliche Produkte für die Werbung und Warenpräsentation einseitige Wellpappe mit zuvor hochwertig im Bogenoffset bedruckte GD-Kartonbogen kaschiert. Vor allem GD-Sorten mit geringer flächenbezogener Masse in Rollen werden als besondere Linerart auch zur Produktion ein- oder zweiwelliger Wellpappen verwendet.

Darüber hinaus gibt es noch zahlreiche Sonderprodukte mit Spezialpapieren, die nicht zu den Standard-Wellpappenrohpapieren gehören. Fettdichte Papiere, gewachste Papiere, silikonisierte Papiere gehören dazu. Wellpappe eröffnet dem Verpackungsentwickler mit ihren vielseitigen Einsatzmöglichkeiten fast grenzenlose kreative Möglichkeiten.

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2.2.3 Eigenschaften von Wellpappenrohpapieren

Wellpappenrohpapiere sind in unterschiedlichen Güteabstufungen erhältlich. Maßgebend für die Güteeinstufung von Deckenpapieren in Abhängigkeit von ihrer flächenbezogenen Masse sind:

• Berstfestigkeit
Die Berstfestigkeit kennzeichnet die Energie, die aufgebracht werden muss, um einen Prüfkörper senkrecht durch eine Probe des Wellpappenrohpapiers durchzustoßen.
• Ringstauchwiderstand (RCT)
Der Ringstauchwiderstand wird mit einem speziellen mit RCT (engl.: Ring Crush Test) bezeichneten Verfahren gemessen. Bestimmt wird die maximale längenbezogene Kraft, der ein ringförmig aufgestellter Wellpappenrohpapierstreifen bei senkrechter Belastung ohne zu beulen widerstehen kann.
• Durchreißwiderstand
Der Durchreißwiderstand schließlich ist die Energie, die erforderlich ist, um eine Papierprobe von einem definierten Anriss aus durchzureißen.
Näheres zu den Prüfverfahren im Kapitel 2.4 „Prüfung der Grundeigenschaften von Papier, Karton, Pappe und Kunststofffolien“.

Die Güte von Wellenpapieren wird mit dem
CMT( Concora Medium Test) und dem
Kantenstauchwiderstand (CCT) labormäßig gewellter Papierproben eingestuft.

Die Güteeinteilung nach Rüger zeigt Abbildung 80.


Abb. 80: Kriterien für die Güteeinteilung von Wellpapperohpapieren nach Rüger. Quelle: K. Rüger, Einkaufsrichtlinien für Wellenpapier, Allgemeine Papier- Rundschau, 502 ff. (1984) Nr. 18

Für die Durchführung beider Testverfahren wird ein Labor-Wellenbildner benötigt, mit dem schmale Wellenpapierstreifen ähnlich wie in einer Wellpappenmaschine bei hohen Temperaturen gewellt werden können. Für diesen Vorgang ist der Begriff des Riffelns gebräuchlich. Das Walzenpaar, mit dem geriffelt wird, heißt Riffelwalzenpaar.

Beim CONCORA Medium Test (CONCORA = Container Corporation of America, abgekürzt CMT) wird der Widerstand einer flach liegenden geriffelten Papierprobe gegenüber senkrecht wirkenden Druckkräften bestimmt, beim CONCORA Corrugated Test (CCT) oder Kantenstauchwiderstand steht die geriffelte Papierprobe senkrecht und wird senkrecht mit Druckkräften beaufschlagt.

RCT und CCT sind heute weitgehend durch den Streifenstauchwiderstand (SCT) ersetzt, mit dem sich die Druckbelastbarkeit eines Papiers in der Blattebene sehr exakt und im Unterschied zum RCT und CCT weitgehend unabhängig von der flächenbezogenen Masse bestimmen lässt. Auch hier findet sich Näheres im Kapitel 2.4 „Prüfung der Grundeigenschaften von Papier, Karton, Pappe und Kunststofffolien“.

Für die maschinelle Weiterverarbeitung muss Wellpappe genau definierte Eigenschaften haben – zum Beispiel, was Bedruckbarkeit und Verklebbarkeit angeht. Neben den genannten technischen Eigenschaften müssen Wellpappenrohpapiere noch weitere Merkmale aufweisen. Dazu gehört ihre Verklebbarkeit mit den wässrigen Klebstoffen auf Stärkebasis, die in der Wellpappenindustrie zum Verbinden der Wellenpapiere mit den Deckenpapieren verwendet werden.
Weiterhin gehört dazu die Bedruckbarkeit. Deckenpapiere können vor der Verarbeitung zu Wellpappe im sogenannten Preprint-Verfahren in Rollen-Flexodruckmaschinen bedruckt und veredelt werden. Druckfarben und Lacke müssen dabei so beschaffen sein, dass die Papiere den Kontakt mit den Heizplatten in der Trockenpartie der Wellpappenmaschine unbeschadet überstehen.
Häufig wird erst die Wellpappe hergestellt; und dann erst werden die dabei erzeugten Wellpappebogen im sogenannten Postprint-Verfahren in Bogen-Flexodruckmaschinen bedruckt.

Die Ansprüche an die Druckqualität sind heute sehr hoch. Mehrfarbendruck und hohe Veredelungsgrade sind nicht ungewöhnlich. Um höchste Druckqualität erreichen zu können, werden immer mehr weiß gedeckte oder gestrichene Liner eingesetzt.

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2.2.4 Einteilung der Wellpappesorten

Nach DIN 55468-T1 wird Wellpappe zunächst nach dem Aufbau eingeteilt in

• einseitige Wellpappe, die sich noch aufrollen lässt, sowie
• die einwellige, zweiwellige und dreiwellige Wellpappe, die bogenförmig produziert werden muss (vgl. Abbildung 81).


Abb. 81: Wellpappearten nach DIN 55468. Die einseitige Wellpappe ist in der Norm nicht enthalten.

Das zweite Einteilungskriterium ist die Geometrie der Wellen, die in der Regel näherungsweise sinusförmig ist. Maße zur Geometriebeschreibung sind die Wellenhöhe h und die Wellenteilung t. Die Wellenhöhe ist der senkrechte Abstand zwischen Wellenberg und Wellental, die Teilung ist der waagerechte Abstand benachbarter Wellenberge. Die damit vorgenommene Einteilung der Wellpappe zeigt Abbildung 82.


Abbildung 82: Einteilung der Wellenarten mittels Wellenteilung und Wellenhöhe nach DIN 55468

Feinstwellpappe hat eine Wellenhöhe von einem bis 1,8 Millimeter. Die Spanne reicht bis zur Grobwellpappe mit einer Wellenhöhe von 4 bis 4,8 Millimeter. Die heute bereits weit verbreiteten Mikrowellen mit Wellenhöhen von 0,7 mm (F-Welle), 0,5 mm (G-Welle) oder noch geringeren Wellen- höhen sind von der DIN 55468 noch nicht erfasst.

Wellenteilung und Wellenhöhe sind auch die Größen, aus denen der Einzugsfaktor w berechnet werden kann. Unter dem Einzugsfaktor versteht man das Verhältnis der Länge eines Abschnitts der gewellten Bahn zur Länge des Abschnitts nach dem Herausziehen der Wellen, also des Abschnitts im planliegenden Zustand. Er ist wichtig, um den Wellenrohpapierbedarf für die Produktion einer Wellpappe zu berechnen. Es gilt nach Tenzer (vgl. H. J. Tenzer, Leitfaden der Papierverarbeitungstechnik, VEB Fachbuchverlag, 1989):

w ≈ 0,8 + 1,33 (h/t)

Das dritte Einteilungskriterium für Wellpappe ist die Güte. Zur Kennzeichnung der Sorten unterschiedlicher Gütestufen werden gemäß DIN 55468 folgende Eigenschaften der Wellpappe verwendet:

Berstfestigkeit
Durchstoßwiderstand und
Kantenstauchwiderstand (ECT)

Zur Messung der Berstfestigkeit wird ein kreisförmiger Bereich der Wellpappe mit einer Gummimembran, die hydraulischem Druck ausgesetzt ist, bis zum Zerreißen gedehnt, wobei außer Dehn- auch Scher- und Biegebeanspruchungen auftreten. Maß für die Berstfestigkeit ist der im Moment des Zerreißens herrschende hydraulische Druck.
Der Durchstoßwiderstand wird bei der Wellpappe wie beim Rohpapier bestimmt.

Zur Bestimmung des Kantenstauchwiderstandes wird in einem mit ECT (edge crush test) benannten Verfahren eine senkrecht stehende Wellpappenprobe senkrecht zur Wellenachse auf Druck belastet. Alle Messverfahren werden im Kapitel 2.4 „Prüfung der Grundeigenschaften von Papier, Karton, Pappe und Kunststofffolien“ näher erläutert.

Der Grund für die Wahl gerade dieser drei Eigenschaften liegt darin, dass aus Wellpappe überwiegend Transportverpackungen hergestellt werden. Diese müssen Ansprüchen genügen, die sich in zwei Gruppen einteilen lassen, nämlich in Ansprüche an die Lagerfähigkeit und Ansprüche an die Transportfähigkeit. Wichtigstes Kennzeichen für die Lagerfähigkeit ist der Kantenstauchwiderstand, Berstfestigkeit und Durchstoßwiderstand erlauben eher Aussagen über das Verhalten von Wellpappeverpackungen bei Trans- portvorgängen.


Abbildung 83: Sorteneinteilung von Wellpappe nach DIN 55468

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2.2.5 Eigenschaften von Wellpappe

Einige technische Eigenschaften von Wellpappe wurden bereits durch die Parameter beschrieben, die der Sorteneinteilung zugrunde liegen. Das Anforderungsprofil ist damit aber bei weitem noch nicht vollständig.

Die Dicke von Wellpappe ergibt sich aus dem Wellenprofil. Wie im Abschnitt 2.2.6 noch näher beleuchtet wird, bestimmt die Dicke maßgeblich die Biegesteifigkeit der Wellpappe. Schon geringe Dickenverluste, wie sie beispielsweise durch die Zustellung in Postprint-Druckmaschinen erzeugt werden können, reduzieren die Steifigkeit der Wellpappe und damit ihre Güte. Den Widerstand der Wellpappe gegen Druckbeanspruchungen wird mit dem Flachstauchwiderstand gemessen. Der Flachstauchwiderstand informiert über die Druckfestigkeit von Wellpappe. Das ist wichtig zum Beispiel für den Versand, wo Druckbelastungen auftreten.
Auf die Bedeutung des Feuchtegehalts wird ebenfalls unten noch näher eingegangen. Vom korrekten Feuchtegehalt hängt die Rillbarkeit und die Schneidbarkeit beziehungsweise Stanzbarkeit der Wellpappe ab.

Nach dem Verlassen der Wellpappenmaschine kann Wellpappe nicht mehr aufgerollt werden, sondern muss in Bogen weiterverarbeitet werden. Von besonderer Bedeutung ist die Planlage der Bogen. Fehler der Planlage entstehen durch unterschiedliche Feuchtdehnungs- beziehungsweise Trockenschrumpfungskoeffizienten der Papiere und durch Feuchteungleichmäßigkeiten in der fertigen Wellpappe. Sie können verhindert werden, wenn der Prozess der Wellpappenherstellung sorgfältig und sachgerecht geführt wird. Vorausgesetzt ist dabei immer die gleichmäßige Beschaffenheit der Rohpapiere bezüglich Feuchtegehalt und Feuchteverteilung. Günstig ist auch der möglichst symmetrische Aufbau der Wellpappe.

Nur teilweise durch den Feuchtegehalt bedingt ist die Erscheinung, dass die Deckenpapiere zwischen den Wellenspitzen des Wellenpapiers mehr oder weniger stark einsinken. Man bezeichnet das als Waschbretteffekt, der den visuellen Eindruck von Wellpappe stört und der erheblich die Druckqualität im Postprint-Verfahren beeinträchtigen kann. Obwohl die Ursachen des Waschbrettes noch nicht vollständig aufgeklärt sind, dürfte er wesentlich durch zu starken Klebstoffauftrag bedingt sein. Wenn große Mengen des Klebstoffs aus dem Wellengrat in den Flankenbereich der Wellen verquetscht werden und dort durch die Trocknung schrumpfen, ziehen sie dabei das Deckenpapier an die Wellenflanke heran. Zwar können möglichst biegesteife Deckenpapiere das verhindern – aber immer dann, wenn dünne und wenig biegesteife Deckenpapiere verarbeitet werden müssen, sollte der Klebstoffauftrag so weit wie irgend möglich reduziert werden, um die Ausbildung starken Waschbretts zu vermeiden.

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2.2.6 Einfluss der Wellpappe auf die Eigenschaften von daraus hergestellten Verpackungen

Die Eigenschaften von Wellpappe müssen sicherstellen, dass die daraus hergestellten Verpackungen ihre Aufgaben erfüllen können. Die aus der Lagerung folgende Beanspruchung wird durch den Schachtelstauchwiderstand (BCT) beschrieben, der im Stauchversuch bestimmt wird (engl.: Box Crush Test). Aus dem Schachtelstauchwiderstand (BCT) lässt sich ersehen, wie viele Verpackungen im Lager später einmal übereinandergestapelt werden können.

Im Stauchversuch wird die aufgerichtete und verschlossene Wellpappenverpackung zwischen zwei planparallelen Platten zusammengepresst. Das dabei auftretende Druckkraftmaximum ist der BCT-Wert. Die Stauchprüfung stellt also die Beanspruchungen der Verpackungen dar, die im Lager durch das Übereinanderstapeln von Verpackungen entstehen können.

Der BCT-Wert einer Schachtel hängt auch vom Beulverhalten der Seitenwände ab. Der Stauchversuch muss so geführt werden, dass alle vier Schachtelwände in gleicher Weise nach außen beulen. Nur wenn dieser Sachverhalt beachtet wird, lässt sich der BCT-Wert hinreichend genau bestimmen.
Der BCT-Wert kann zumindest näherungsweise aus Eigenschaften der Wellpappe mit der folgenden empirischen sogenannten McKee-Formel überschlägig berechnet werden. Diese lautet im einfachsten Fall:

Zur Berechnung braucht man den ECT-Wert der Wellpappe, den Umfang U der Schachtel und die Dicke D der Wellpappe.

Viele Eigenschaften und Merkmale der Wellpappe sind von ihrem Feuchtegehalt mehr oder weniger stark abhängig. Es ist deshalb sehr wichtig, die Wellpappe nicht zu trocken und nicht zu feucht zu verarbeiten. Tendenziell ist Wellpappe zu trocken, wenn sie verarbeitet wird. Auch die aus ihr hergestellten Verpackungen sind meist viel zu trocken, wenn die flachliegend angelieferten Verpackungen aufgerichtet, befüllt und verschlossen werden.

Bei Feuchtegehalten unter 7 % (entsprechend < 40 % relative Gleichgewichtsfeuchte bei 23°C) ist die Wellpappe zu trocken. Sie wird spröde und neigt zu Papierbrüchen bereits beim Rillen oder später beim Falten um die Rilllinien.
Bei Feuchtegehalten größer als 10 % (entsprechend > 65 % relative Gleichgewichtsfeuchte bei 23°C) ist die Wellpappe zu feucht. Verklebungen können sich lösen und die Papiere verlieren stark an Elastizität. Schon geringe senkrecht wirkende Stauchdrücke führen zu Dickenverlusten.


Abb. 84: Feuchtegehalt der Wellpappe und das korrekte Verarbeitungsfenster – Erläuterungen im Text

Ist der BCT auch die wichtigste Größe zur Kennzeichnung der Beschaffenheit von Wellpappenverpackungen, so gibt es doch noch eine Vielzahl von Spezialprüfungen, mit denen die Eignung als Packmittel für spezifische Packgüter geprüft wird. Dazu gehören die Fallprüfung ebenso wie die vertikale oder horizontale Stoßprüfung, die Umkippprüfung oder die Rüttelprüfung. Mit Letzteren werden die Beanspruchungen von Verpackungen und Packgütern während des Transportes mit LKW oder Eisenbahn simuliert.

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2.3 Eigenschaften von Kunststoffen

Auch wenn Packmittel aus Faserstoffen die große Mehrheit aller verwendeten Materialien in der Packmittelindustrie darstellen: Wer dort beschäftigt ist, sollte sich auch mit Kunststoffen auskennen. Denn zum Beispiel bei Getränkekartons kommt PE-Folie zum Einsatz, die auf den Karton aufgebracht wird. Dieses Kapitel gibt Ihnen auch einen Überblick, was alles an Kunststoffen auf dem Markt ist und wie Sie zum Bei- spiel PE von PVC unterscheiden können.

Tipp: Zum Einsatz von PE finden Sie mehr in Kapitel 1.3.2.3 Kartonverpackungen für Flüssigkeiten (Getränkekartons).

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2.3.1 Vom Erdöl zum Kunststoff

Heutzutage werden Kunststoffe größtenteils synthetisch hergestellt. Hauptsächlich bestehen die Ausgangsprodukte aus ungesättigten Kohlenwasserstoffverbindungen (Erdöl, Kohle und Erdgas). In der Kunststoff-Synthese wird das Rohöl am häufigsten als Rohstoff genutzt. In den Ölraffinerien wird der Rohstoff Erdöl durch Destillation (destillieren = verdampfen) in mehrere Fraktionen (fraktionieren = aufteilen) zerlegt.

Raffinerie: Die zentrale Einheit bei der Erdölverarbeitung ist der Fraktionierturm. Hier wird das Rohöl auf rund 400 ° C erhitzt. Es beginnt bei einer Temperatur zu sieden, die etwas unter der Siedetemperatur von Wasser (100° C) liegt.

Fraktionierturm: Der Fraktionierturm besteht aus vielen Etagen, die sogenannte Glocken besitzen. Teile des aufsteigenden Ölgases kondensieren beim Abkühlen an den einzelnen Etagenglocken. Kohlen- wasserstoffe mit dem niedrigsten Molekulargewicht sieden bei den niedrigsten Temperaturen, während für immer größere Moleküle immer höhere Temperaturen erforderlich sind. So wird das Rohöl in Gas, Benzin, Petroleum und Gasöl getrennt. Als Rückstand bleibt Bitumen zurück. Es wird als Asphalt unter anderem im Straßenbau verwendet.


Abb. 85: Fraktionierturm

Die für die Kunststofferzeugung wichtigste Fraktion ist Rohbenzin (Naphta). In einem thermischen Spaltprozess, der Cracken genannt wird, wird das entstandene Benzin in Ethylen (Ethen), Propylen (Pro- pen), Butylen (Buten) und andere Kohlenwasserstoffverbindungen „auseinandergebrochen“ und umgebaut.

Während bei der Destillation nur die von Natur aus im Rohöl vorkommenden Kohlenwasserstoffe voneinander getrennt werden können, werden beim Cracken größere Kohlenwasserstoffketten in kleinere umgewandelt. Aus Ethylen kann dann in nachfolgenden Reaktionsprozessen zum Beispiel Styrol oder Vinylchlorid gewonnen werden. Das sind weitere Ausgangsstoffe für andere Kunststoffe.

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2.3.2 Herstellung der Kunststoffe

Kunststoffe gehören zu den makromolekularen oder polymeren Stoffen – das heißt: Die Stoffe bestehen aus Makromolekülen (Riesenmolekülen). Diese Makromoleküle kann man durch chemische Umwandlung aus Naturprodukten oder durch Synthese aus kleineren Molekülen herstellen.

Beispiele für umgewandelte Naturprodukte sind unter anderem Gummi, der aus dem Milchsaft der Gummibäume erzeugt wird, oder Fasern, die aus Cellulose gewonnen werden. Alle Kunststoffe enthalten das Element Kohlenstoff. Weitere Bestandteile sind die Elemente Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff sowie Schwefel.

Synthetische Kunststoffe stellt man aus Rohstoffen her, die aus Erdöl gewonnen wurden. Bei der synthetischen Herstellung von Kunststoffen reagieren fast immer viele kleine Moleküle zu großen netz- oder kettenförmigen Molekülen, den Makromolekülen.

Obwohl es heute eine Vielzahl unterschiedlicher Kunststoffe gibt, beruht ihre Herstellung im Wesentlichen auf den drei Grundreaktionen zum Aufbau von Makromolekülen:

1. Polymerisation: Verknüpfung vieler gleichartiger Moleküle mit einer Doppelbindung zu langen Kettenmolekülen – zum Beispiel:
• Polyethylen (PE)
• Polyvinylchlorid (PVC)
• Polystyrol (PS)
• Polypropylen (PP)
• Polymethylmethacrylat (PMMA/Plexiglas)

2. Polykondensation: Bei der Polykondensation werden in der Regel zwei verschiedene Arten von Molekülbausteinen zusammengebaut – zum Beispiel:
• Polyamide (PA)
• vernetzteungesättigte Polyesterharze (UP)
• Phenoplaste (PF)

3. Polyaddition: Auch bei der Polyaddition werden zwei verschiedene Arten von Molekülbausteinen zusammengebaut. Diese besitzen ebenso zwei oder mehr reaktionsfähige Atomgruppen. Im Unterschied zur Polykondensation wird hier kein Spaltprodukt abgegeben. Ein Beispiel dafür sind Polyurethane (PUR).

Anwendungsbeispiel: Kunstofffolien aus Polyethylen werden in der Verpackungsindustrie zum Beispiel zur Beschichtung von Verpackungsmaterialien aus Faserstoffen verwendet. Siehe auch Kapitel 1.3.2.3 Kar- tonverpackungen für Flüssigkeiten (Getränkekartons).

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2.3.3 Eigenschaften der Kunststoffe

Positive Eigenschaften:

• Kunststoffe sind leichte Werkstoffe; ihre Dichte ist nur ungefähr halb so groß wie die der Werkstoffe Glas, Porzellan oder der Leichtmetalle.
• Fast alle Kunststoffe sind Nichtleiter. Sie isolieren gut gegen Elektrizität und Wärme.
• Sie sind beständig gegen Wasser,viele auch gegen Säuren und Laugen.
• Sie haben eine glatte Oberfläche und sie lassen sich leicht reinigen.
• Sie oxidieren nicht.
• Sie lassen sich gut formen.

Diesen Vorzügen stehen jedoch einige Nachteile gegenüber, die beim Gebrauch und bei der Behandlung dieser Werkstoffe zu berücksichtigen sind.

Negative Eigenschaften:

• Kunststoffe sind meist nur wenig temperaturbeständig. Dies ist zum Beispiel beim Waschen und Bügeln von Chemiefasern zu beachten.
• Viele Kunststoffe sind brennbar.
• Sie können von organischen Lösungsmitteln angegriffen werden.
• Als Nichtleiter laden sie sich beim Reiben elektrisch auf und ziehen daher Staubteilchen an; dies bemerkt man zum Beispiel bei Schallplatten.
• Kunststoffe verrotten nur sehr langsam. Die Beseitigung von Kunststoffabfällen wird daher mit dem steigenden Kunststoffverbrauch zu einem Problem.
• Kunststoffe sind nicht kratzfest. Beim täglichen Gebrauch können sich Späne ablösen, die unbemerkt verschluckt und aus denen Schadstoffe im Magen freigesetzt werden können (zum Beispiel Zahnbürste, Hausrat).

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2.3.4 Einteilung der Kunststoffe

2.3.4.1 Thermoplaste

Thermoplaste (warmumformbare Kunststoffe) werden durch Polymerisation (Makromoleküle werden aneinandergereiht) hergestellt. Bei Raumtemperatur sind die Thermoplaste hart-elastisch. Mit zunehmender Temperatur werden sie elastischer, bei weiterer Erwärmung plastisch weich und schließlich flüssig. Thermoplaste zersetzen sich beim Überschreiten einer Grenztemperatur. Thermoplaste sind warmum- formbar und schweißbar!

„therm“ ist ein Wortbestandteil. Er kommt vom griechischen „thermós“ = warm, heiß, hitzig. Er kommt in vielen deutschen Fremdwörtern mit entsprechender Bedeutung vor – zum Beispiel Thermik, Thermometer.

Thermoplaste (Plastomere) sind:
• Polyethylen (PE): gleitfähige Oberfläche, formsteif bis 80°C, säurebeständig, Massenkunststoff mit niedrigem Preis. Verwendung – zum Beispiel Folien, Rohre, Behälter, Schrumpfschläuche, Getränke- verpackungen.
• Polypropylen (PP): formsteif bis 130°C. Verwendung – zum Beispiel Waschmaschinenteile, KFZ-Teile, Kraftstofftanks.
• Polyvinylchlorid (PVC): an sich spröder Kunststoff, der durch Weichmacher und andere Additive seine Eignung für unterschiedliche Verwendungen erhält. Verwendung – zum Beispiel Rohre, Griffe, Stecker, Bodenbeläge, Fensterrahmen.
• Polystyrol (PS): wenig wärmebeständig. Verwendung – zum Beispiel Maschinen- und Gerätegehäuse.
• Polyamide (PA): milchig weiß, abriebfest, gute Gleiteigenschaften, hohe Zugfestigkeit bis 70 N/mm2. Verwendung – zum Beispiel Zahnräder, Lagerschalen.

Der Ordnungszustand im Molekülverband ist von verschiedenen Einflüssen, insbesondere vom chemischen Aufbau des Kettenmoleküls, abhängig (Abbildungen 85 und 86).
Abb. 85 & 86: Bei den amorphen Thermoplasten kann man diesen Zustand mit einem wirr verknäuelten Wattebausch vergleichen. Unter Kristalliten versteht man Parallelbündelungen von Molekülabschnitten oder Faltungen von Molekülketten.

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2.3.4.2 Duroplaste

Die Herstellung erfolgt durch Polykondensation (Moleküle verbinden sich zu Makromolekülen). Dieses Material verändert sein Verhalten bei Erwärmung nur geringfügig. Weil sie auch bei Erwärmung fest und hart bleiben, nennt man diese Kunststoffe Duroplaste (vom Lateinischen: durus = hart).

Duroplaste sind nicht umformbar und nicht schweißbar! Reine Duroplaste werden auch Kunstharze genannt und als Kleber oder Lacke verwendet.

Einsatzgebiet von Duroplasten:

• Phenolharz: Verwendung–elektrischeSchalter,Gehäuse
• Epoxidharz (EP): beständig gegen schwache Säuren und Laugen. Verwendung – Kleberharze, Lackharze, Bindeharze und Gießharze.
• Polyesterharze (UP): beständig gegen Kraftstoffe, verdünnte Säuren und Laugen. Verwendung – Basisharz für glasfaserverstärkte Kunststoffbauteile, Klebeharz für Metalle, Lackharz
• Polyurethanharze(PUR): Verwendung–Lageschalen, Zahnräder, Rollen


Abb. 87: Duroplaste

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2.3.4.3 Elastomere

Die Herstellung erfolgt durch Polyaddition (Verbindung von Monomermolekülen zu Makromolekülen). Elastomere lassen sich durch äußere Krafteinwirkung um mehrere 100 % verformen und nehmen nach der Entlastung wieder ihre ursprüngliche Form an. Elastomere sind gummielastische Kunststoffe. Durch Erwärmung verändert sich das Verhaltung nur geringfügig – sie werden lediglich etwas weicher. Bei zu starker Erwärmung zersetzen sie sich. Elastomere sind nicht warmumformbar und nicht schweißbar!

Einsatzgebiet von Elastomeren:

• Synthesekautschuk: Verwendung – Fahrzeugreifen, Dichtungen
• Thermoplastische Polyurethan Elastomere (PURT): Durch die thermoplastischen Eigenschaften lassen sich diese Elastomere mittels Extrudieren und Spritzgießen formen. Verwendung – hartelastische Rollen (Hubwagen), Schläuche, Zahnräder
• Naturgummi (NR): Der Naturkautschuk wird aus dem Saft eines tropischen Baumes gewonnen. Verwendung – Luftballons, Schwämme
• Silikon Gummi (SIR): beständig gegen Schmieröl, unbeständig gegen Säuren, Lösungsmittel und Laugen. Temperaturbeständig bis 180°C, elastisch bis -40°C. Verwendung – Manschetten, Fugenfüllmasse, Dichtungen, Schaumkunststoffe, zum Beispiel für Polstermöbel


Abb. 88: Elastomere

Beim Extrudieren wird ein endloser Kunststoffstrang hergestellt. Beim Spritzgießen wird eine formbare Kunststoffmasse in ein Hohlformwerkzeug eingespritzt.

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2.3.5 Verwendung der Kunststoffe


Abb. 89: Übersicht über die Verwendung verschiedener Kunststoffe

Beschichten/Kaschieren

Bei der Kunststoffbeschichtung sind fünf verschiedene Verfahren gebräuchlich:
1. Kunststoffbeschichten beziehungsweise Kaschieren
2. Kunststoff-Flammspritzen
3. Wirbelsinterverfahren
4. Elektrostatisches Pulverspritzen
5. Tauchverfahren

• Beim Kunststoffbeschichten beziehungsweise Kaschieren wird ein thermoplastischer Kunststoff mittels einer Breitschlitzdüse, die von einem Extruder beschickt wird, auf eine Papier- und/oder Alufolie aufgebracht.

Abb. 90: schematische Darstellung der Herstellung einer 3-Schicht-Verbundfolie

• Beim Kunststoff-Flammspritzen wird ein thermoplastischer Kunststoff in Schichten von 0,8-1,0 mm Dicke festhaftend auf Metall, Glas und dergleichen aufgespritzt.
• Beim Wirbelsinterverfahren wird das erwärmte Werkstück in die Wirbelschicht des Kunststoffpulvers getaucht.
• Beim elektrostatischen Pulverspritzen wird der elektrostatisch auf- gebrachte Kunststoff im Ofen auf das Werkstück aufgeschmolzen.
• Beim Tauchverfahren wird das Werkstück in Plastisole oder Kunststofflösung beziehungsweise -dispersionen eingetaucht.

Umgekehrt verhält es sich bei der Kunststoffmetallisierung. Man gibt ein Werkstück aus Kunststoff vor und überzieht dieses mit einer dünnen Metallschicht. Dabei können im Vakuum Metalldämpfe auf den Kunststoff aufgedampft werden. Es können bei der Spritztechnik aber auch Spritzpistolen, in denen sich ein Gemisch von Silbersalzlösung und Reduktionsmitteln befindet, verwendet werden, um auf dem Kunststoffgegenstand einen glänzenden Silberspiegel zu erzeugen.

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2.3.6 Hilfsstoffe für die Verarbeitung

Um die verschiedenen Eigenschaften für die beabsichtigte Verwendung des Kunststoffes zu erreichen, werden diverse Zusätze hinzugegeben – denn viele Kunststoffe werden erst durch Zusatz verschiedener Hilfsstoffe technisch verwendbar. Zu diesen Hilfsstoffen gehören die Stabilisatoren, Weichmacher und Füllstoffe.

Stabilisatoren:
Stabilisatoren spielen eine wichtige Rolle zur Schaffung technisch verwendbarer Kunststoffe. Sie sind Alterungsschutzmittel, die strukturelle Veränderungen der Makromoleküle infolge von Umwelteinflüssen (Licht, Wärme, UV-Strahlung und Wasser) oder durch Überbeanspruchung im praktischen Gebrauch verhindern.

Weichmacher:
Manche Kunststoffe (zum Beispiel PVC) sind für die gewünschten Verwendungszwecke zu spröde und zu hart. Durch Zusätze von Weichmachern lässt sich ihre Härte jedoch gut variieren. Weichmacher setzen speziell die Einfrier- beziehungsweise die Erweichungstemperatur hochpolymerer Kunststoffe herab. Weichmacher sollen möglichst die gleiche thermische und chemische Beständigkeit wie die Kunststoffe besitzen, für die sie verwendet werden. In der Praxis werden sehr häufig Ester (zum Beispiel Phosphorsäureester) mit hohem Siedepunkt als Weichmacher verwendet.

Füllstoffe:
Füllstoffe sind Zusätze in fester Form, die sich in ihrer Struktur und ihren Eigenschaften wesentlich von den Kunststoffen unterscheiden. Sie dienen vor allem dazu, die Zugfestigkeit zu erhöhen. Daneben wendet man sie auch an, um eine Gewichts- oder Volumenerhöhung zu erzielen.

Anorganische Füllstoffe sind zum Beispiel Gesteinsmehl, Kaolin, feinfaseriger Asbest, Kreide, Kieselgur und Glasfasern. Asbest sorgt zum Beispiel für die Chemikalienbeständigkeit und die Formbeständigkeit in der Wärme. Asbest verbessert auch die elektrischen Isoliereigenschaften, die Schlagzähigkeit, Maßbeständigkeit, Steifheit und Härte von Kunststoffen. Glasfasern sorgen auf ähnliche Weise für eine Verbesserung der Eigenschaften. Sie haben außerdem noch den Vorteil der Zugfestigkeit.

Organische Füllstoffe sind zum Beispiel Holzmehl, Cellulose, Papier- und Textilfasern. Holzmehl verbessert die elektrischen Isoliereigenschaften, die Zugfestigkeit und die Maßbeständigkeit. Cellulose weist eine verbesserte Schlagzähigkeit, Zugfestigkeit und Steifheit auf.

Durch Stabilisatoren, Weichmacher und Füllstoffe lassen sich die Eigenschaften von Kunststoffen verbessern. Sie werden dadurch zum Beispiel formbeständiger und zugfester.

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2.3.7 Erkennen von Kunststoffen

1. Visuelle Prüfung
2. Bruch-, Fingernagel-, Haptik-Prüfung
3. Physikalische Prüfung – spezifische Dichte
4. Chemische Prüfung
5. Brenn- und Geruchsprobe

Ein unbekannter Kunststoff kann oft schon durch relativ einfache Mittel und Methoden bestimmt werden. Die Prüfungen erfordern lediglich etwas Übung, ein gutes Auge und eine unbestechliche Nase. Rohstoff-Beimischungen (Additive, Füllstoffe, Compounds) erschweren allerdings diese einfachen Bestimmungsmethoden, sodass hier nur eine Laboruntersuchung Sicherheit geben kann. Vorgestellt werden hier die wichtigsten Erkennungsmethoden, die eine erste Näherung erlauben:

1. Visuelle Prüfung: Die Struktur der Kunststoffe beeinflusst ihre Lichtdurchlässigkeit.

Abb. 91: Sichttest zur Bestimmung von Kunststoffen

Diese visuellen Unterscheidungsmerkmale haben selbstverständlich nur für ungefärbte Kunststoffe Gültigkeit.

2. Bruch- / Fingernagel- / Haptik-Prüfung
Bruch-Probe: Das Bruchbild eignet sich hervorragend zur Bestimmung von Thermoplasten. Lässt sich nicht brechen, bricht an der Kante weiß aus, zeigt ein sprödes Bruchverhalten – so lassen sich Thermoplaste bestimmen.


Abb. 92: Bruchprobe zur Bestimmung von Thermoplasten

Fingernagel-Probe: Lässt sich der Kunststoff mit dem Fingernagel einritzen, handelt es sich um PE oder PP (PE ist weicher als PP).

Haptik-Probe: Fühlt sich der Kunststoff wachsartig an, handelt es sich um PP, PE oder PTFE. Eine glatte Oberfläche mit guten Gleiteigenschaften zeichnet PE, PA und PP aus.

PE und PP schwimmen außerdem auf dem Wasser. Viele andere Kunststoffe tun das nicht.

3. Physikalische Prüfung – spezifische Dichte

Kunststoffe mit einer Dichte < 1 g/cm³ schwimmen auf Wasser, wie zum Beispiel PE und PP. Alle anderen nicht gefüllten (reinen) Kunststoffe haben eine Dichte > 1 g/cm³. Sie versinken demnach im Wasser. Es können Lösungen mit verschiedenen Dichten angesetzt werden. So ist eine Dichtenbestimmung des Kunststoffes möglich.

4. Chemische Prüfung

Kunststoffe unterscheiden sich in ihrer Reaktion auf chemische Lösungsmittel. Polyamide zeigen zum Beispiel eine differenzierende Reaktion auf Ameisensäure.

5. Brenn- und Geruchsprobe

Die Brenn- und Geruchsprobe ist die am häufigsten durchgeführte Erkennungsmethode. Denn mit ihr lässt sich ein großer Teil der Kunststoffe bestimmen. Die Brennprobe erfolgt durch direktes Anzünden der Probe mit einer Flamme. Das Aussehen der Flamme, das Verhalten des Kunststoffs und der Geruch der Schwaden geben Auskunft über den Probekörper.
Unter Aussehen der Flamme ist die Färbung des brennenden Kunststoffs zu verstehen. Die überwiegende Färbung ist gelblich mit Nuancierungen des Flammenrands, zum Beispiel bläulich wie bei PE und PP. Aber auch eine bläuliche Flamme wie zum Beispiel bei PA oder eine gelbrote Färbung sind zu erkennen.

Beim Verhalten der Kunststoffe während der Brennprobe kann man folgende Unterschiede feststellen: Einige Kunststoffe brennen und tropfen, die Tropfen brennen weiter (PE, PP). Andere Kunststoffe brennen und tropfen – diese Tropfen brennen aber nicht weiter; PA bildet Blasen und knistert; einige Kunststoffe verlöschen außerhalb der Flamme.

Am Geruch der Schwaden beziehungsweise des Rauches lassen sich Bestandteile des Kunststoffs und damit der Kunststoff selbst erkennen. Abbildung 93 zeigt eine Zusammenfassung der eindeutigen Erken- nungsmerkmale durch Brenn- und Geruchsprobe.


Abb. 93: Zusammenfassung der eindeutigen Erkennungsmerkmale durch Brenn- und Geruchsprobe

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2.3.8 Nachhaltigkeit des Werkstoffes Kunststoff

Vor dem Hintergrund der Nachhaltigkeit stellt sich für viele Unternehmen der Kunststoff verarbeitenden Industrie die Frage, wo und wie Produktionsabfälle zu entsorgen oder zu verwerten sind. Inzwischen gibt es ein System, um diese Abfälle sinnvoll weiterzuverarbeiten. So werden zum Beispiel im Bereich der Blasfolienextrusion sogenannte Fehlrollen oder die anfallenden Randstreifen über Aufbereitungsein- richtungen bearbeitet. Die „Abfälle“ werden zerkleinert und dann als Schnipsel entweder direkt dem Produktionsprozess wieder beigefügt oder als Regranulat beziehungsweise Wertstoff weiterverkauft. Aus dem Granulat können Produkte wie Teich-, Landwirtschafts- oder Gewächshausfolien hergestellt werden.

Die anfallenden Folienreste werden mit der Schneidmühle zerkleinert und dem Extrusionsprozess zugeführt. Das Extrudat wird am Zylinderausgang durch eine Mehrlochdüse geschickt und mit Hilfe rotierender Messer zu Granulat geformt, welches nun abkühlen muss, um die bestellte Form zu erlangen.

Schneidmühle:


Abb. 94: RG Extruder

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2.4 Prüfung der Grundeigenschaften von Papier, Karton, Pappe und Kunststofffolien - 2.4.1 Papier, Karton und Pappe - 2.4.1.1 Probennahme und Probenvorbereitung

Eine ordnungsgemäße Probennahme stellt sicher, dass die zu prüfenden Proben repräsentativ für die Gesamtheit der Papiere, Kartons oder Folien eines Lieferpostens sind, denen sie entnommen wurden. Das Vorgehen bei der Probennahme ist in EN ISO 186 beschrieben. Am Beispiel eines aus geriesten Papierbogen (Verpackungseinheiten) bestehenden Lieferloses erläutert Abbildung 95 das Vorgehen.


Abb. 95: Probennahme nach EN ISO 186. Vorgehen am Beispiel eines Lieferpostens aus geriestem Papier

Voraussetzung für die ordnungsgemäße Prüfung von Papier, Karton und Pappe ist die korrekte Probenvorbereitung. Das Probenmaterial, an dem die Prüfungen durchgeführt werden sollen, muss in einem fehlerfreien Zustand sein – insbesondere darf es keine Falten oder Knicke sowie keine Einrisse und keine Verschmutzungen aufweisen. Werden Proben bestimmter Abmessung und Form benötigt, müssen Schneidegeräte verwendet werden, mit denen saubere und staubfreie Schnitte möglich sind. Probenschneidegeräte sind in vielfältiger Form im Handel erhältlich.

Besonderes Augenmerk kommt der Probenvorbehandlung zu. Grundsätzlich darf die Papierprüfung nur in klimatisierten Prüfräumen stattfinden. Das Klima muss dem standardisierten Vorzugsklima nach ISO 187 entsprechen (vgl. Abbildung 96). Statt Vorzugsklima wird oft auch der Begriff „Normklima“ verwendet.


Abb. 96: Prüfklima nach ISO 187:1990: Normklima für die Vorbehandlung und Prüfung und Verfahren zur Überwachung des Klimas und der Probenvorbereitung

Da der Feuchtegehalt des Papiers im Normklima davon abhängt, ob das Papier zuvor trockener oder feuchter war, müssen auch in dieser Hinsicht Vorsorgemaßnahmen ergriffen werden. Nach ISO 187 müssen die Proben vor der Konditionierung im Normklima vorgetrocknet werden – und zwar für 24 Stunden bei 40° C und 20 bis 35 % relativer Luftfeuchtigkeit. Erst nach normgerechter Vorbehandlung und Konditionierung dürfen die Prüfungen beginnen. Der Grund für dieses Vorgehen ist der Umstand, dass viele Papiereigenschaften vom Feuchtegehalt abhängen. Wenn auf die Vorgeschichte des Papiers nicht geachtet wird, können trotz Konditionierung im Normklima unterschiedliche Feuchtegehalte vorliegen, die dann dazu führen, das unterschiedliche Eigenschaftswerte gemessen werden. Damit Probenergebnisse aussagekräftig sind, muss akribisch nach einem standardisierten Verfahren vorgegangen werden.

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2.4.1.2 Grundeigenschaften

Die Grundeigenschaften von Papier, Pappe und Karton sind die flächenbezogene Masse, die Dicke, die scheinbare Blattdichte, der Trockengehalt und der Glührückstand (Aschegehalt).
Die Bestimmung der flächenbezogenen Masse erfolgt nach DIN EN ISO 536.
Definiert ist die Grundeigenschaft als die Masse einer Flächeneinheit von Papier oder Pappe. Angegeben wird sie in g/m². Die Messung wird wie folgt durchgeführt: Mindestens 20 Proben mit > 500 cm² aus min- destens fünf Probestücken werden gewogen. Benötigt werden somit eine Analysenwaage und Werkzeuge zum Zuschneiden von Proben und zum präzisen Messen der Probenflächen. Bewährt haben sich speziell dafür ausgelegte kreisförmige Probenstanzen, deren Durchmesser mit D = 11,285 cm so beschaffen ist, dass die gestanzten Proben eine Fläche von A = 100 cm² haben.

Die Vorgehensweise bei der Bestimmung erläutert Abbildung 97.


Abb. 97: Vorgehen bei der Bestimmung der flächenbezogenen Masse

Die flächenbezogene Masse g jeder Probe ist zu berechnen nach:

Wird die Masse in g bestimmt und die Fläche in cm² , dann ergibt sich die flächenbezogene Masse in der Einheit g/m² .

Anmerkung: Auch wenn in der Norm für die flächenbezogene Masse das Formelzeichen g verwendet wird, hat sich doch in der Praxis das Formelzeichen mA durchgesetzt. Damit lautet die Berechnungsformel:

Zur Berechnung der durchschnittlichen flächenbezogenen Masse wird zunächst der Mittelwert m der Probenmassen aus den i Einzelwerten bestimmt:

Analog ist der Mittelwert Ā der Probenflächen zu bestimmen. Das kann im Allgemeinen vermieden werden, wenn die oben erwähnte Probenstanze zur Herstellung der Proben verwendet wird, weil dann alle Proben die gleiche Fläche A = 100 cm² haben.

Zur Berechnung von g wird dann wie folgt vorgegangen:

Hinweis: Ein weiterer Vorteil der Probenstanze ist, dass die mit ihr hergestellte Proben mit A = 100 cm² die Auswertung besonders einfach macht. In diesem Falle ist nämlich der an der Analysenwaage abgelesene Wert in g multipliziert mit 100 gleich mit der flächenbezogenen Masse in g/m² . Wird zum Beispiel ein Wert von 0,85 g an der Analysenwaage abgelesen, dann ist die flächenbezogene Masse 85 g/m².

Die zweite Grundeigenschaft ist die Dicke, für deren Messung ein spezielles Messinstrument (Mikrometer) benötigt wird, dessen Eigenschaften in DIN EN ISO 534 festgelegt sind. Es besteht im Wesentlichen aus einem festen und einem beweglichen Stempel, deren geschliffene Stirnflächen genau parallel zueinander sind. Die Dicke einer zwischen den Stempeln liegenden Papierprobe wird über den Abstand der beiden Stempel definiert, wenn diese unter folgenden Bedingungen auf das Papier einwirken:

• Stempelfläche: 200 mm²
• Flächenpressung: 100 ± 10kPa
• Absenkgeschwindigkeit des beweglichen Stempels: < 3 mm/s
• Fehler der Planparallelität: < 5 μm

Das Verfahren der Dickenmessung ist in der oben genannten DIN EN ISO 534 festgelegt. In Abbildung 98 ist das Vorgehen verdeutlicht.

Abb. 98: Vorgehen bei der Messung der mittleren Dicke (gemessen am Stapel) und der mittleren Einzelblattdicke. Zur Auswertung der Messwertablesungen siehe Text

Die mittlere Dicke δ₁ erfolgt, indem die fünf Messwertablesungen an mindestens vier Stapeln (mindestens 5 x 4 = 20 Ablesungen) addiert werden und das Ergebnis durch die Anzahl Ablesungen geteilt wird. Der so ermittelte Mittelwert muss noch durch die Anzahl der Probestücke im Stapel – vorzugsweise 10 – geteilt werden.

Bei der mittlere Einzelblattdicke δ₂ werden die mindestens 20 Messwertablesungen addiert; das Ergebnis wird durch die Anzahl der Ablesungen geteilt.

Die gleiche Norm legt auch fest, wie die scheinbare Dichte ρ als scheinbare Stapeldichte ρ𝗌 vorzugsweise für Papier oder als scheinbare Blattdichte δ𝖻 vorzugsweise für Karton und Pappe zu bestimmen ist. Sie wird ja im Unterschied zur flächenbezogenen Masse g und der Dicke δ nicht gemessen, sondern aus diesen Größen berechnet – und zwar gilt für die scheinbare Stapeldichte ρ𝗌 mit den Formelzeichen für die flächenbezogene Masse g gemäß der Norm beziehungsweise m gemäß der Praxis:


Und für die scheinbare Blattdichte δ𝖻:

Wird die flächenbezogene Masse in g/m² angegeben und die Dicke in μm, ergibt sich die scheinbare Dichte in der Einheit g/cm³. Der Kehrwert der scheinbaren Dichte ist das spezifische Volumen, angegeben in der Einheit cm³/g.

Der Begriff „scheinbare Dichte“ beruht darauf, dass die Messung der Dicke, die für die Berechnung der scheinbaren Dichte benötigt wird, aus erkenntnistheoretischen Gründen problematisch ist. Die Berechnung der Dichte basiert also auf einem Messwert, von dem man nicht genau weiß, ob er „richtig“ ist. Daraus resultiert die Benennung „scheinbare Dichte“. Umgangssprachlich ist statt von „scheinbarer Dichte“ oft von „Rohdichte“ die Rede. Dieser Begriff ist aber nicht normgerecht. Er verweist auch nicht auf die Problematik der Dickenmessung.

Sehr wichtig für alle papiernen Flächengebilde ist der Feuchtegehalt beziehungsweise der Trockengehalt.
Papier hat aufgrund seines hygroskopischen Charakters in Abhängigkeit von seiner Zusammensetzung und vom Umgebungsklima bestimmte Feuchtegehalte. Der Feuchtegehalt kann von Ort zu Ort un- terschiedlich sein, sodass sich in einer Papierbahn ein Längs- und Querprofil einstellen kann. Da viele Papiereigenschaften abhängig vom Feuchtegehalt sind, ergibt sich ein entsprechendes Längs- und Quer- profil dieser Eigenschaften.
Die Prüfnorm für den Feuchtegehalt ist DIN EN 20287. Für die Bestimmung des Feuchtegehaltes werden ein Trockenschrank, eine Analysenwaage und ein Exsikkator benötigt.
Ein Exsikkator ist ein mit einem Deckel verschlossener Behälter meist aus Glas, in dem mittels Trockenmittel eine extrem trockene Luft erzeugt werden kann. Zur Befüllung des Exsikkators mit der Probe und zu ihrer Entnahme darf der Deckel jeweils nur kurz abgenommen werden.
Die Vorgehensweise bei der Bestimmung des Feuchtegehaltes beziehungsweise des Trockengehaltes in vereinfachender Weise erläutert Abbildung 99. Bei normgerechter Bestimmung der Werte müssen unbe- dingt die Besonderheiten der Probennahme und Probenvorbereitung in der DIN EN 20287 beachtet werden.


Abb. 99: Vereinfachter Ablauf der Bestimmung von Feuchte- beziehungsweise Trockengehalt. Die Auswertung ist im Text erläutert

Aus der Einwaage mE und der Auswaage m wird nun der Feuchtegehalt in % berechnet. Die DIN EN 20187 sieht für den Feuchtegehalt kein Formelzeichen vor. Deshalb wird hier als Formelzeichen das häufig anzutreffende FG verwendet:

Der mit dem Feuchtegehalt in engem Zusammenhang stehende Trockengehalt wird nach DIN EN 20638 bestimmt, die genau genommen für die Zellstoffprüfung gedacht ist. Im Unterschied zur Bestimmung des Feuchtegehaltes beträgt hier die Einwaage mE nur etwa 10 g. Für den Trockengehalt wird in der Norm das Formelzeichen X verwendet. In der Praxis wird stattdessen allerdings häufiger TG geschrieben. Die Trockengehalt TG in % ist dann:

Schließlich zählt noch der Glührückstand (oft auch mit Aschegehalt bezeichnet) zu den Grundeigenschaften von Papier. Darunter versteht man die Menge des Rückstandes, der bei der Verbrennung einer Probe bei festgelegter Temperatur zurückbleibt. Erfasst werden also die nicht brennbaren anorganischen Inhaltsstoffe von Papier – wie zum Beispiel die Füllstoffe beziehungsweise deren Reste nach der Verbrennung bei hohen Temperaturen.

Die Prüfnorm ist die DIN 54370. Sie sieht im Verfahren A eine Glühtemperatur von 575 ° C ± 25 ° C und im Verfahren B eine Glühtemperatur von 900 ° C ± 25 ° C vor. Die Glühdauer beträgt etwa drei Stunden. Die Menge des Probenmaterials (Einwaage) richtet sich nach der erwarteten Menge an Glührückstand. Sie liegt zwischen 50 g für Glührückstände bis 0,04 % und 5 g für Glührückstände über 0,5 %.

Für die Bestimmung werden ein Glühofen sowie Probentiegel aus Keramik oder Porzellan, ein Aluminiumblock zum Abkühlen und ein Exsikkator benötigt. Die Vorgehensweise erläutert Abbildung 100.

Abb. 100: Vorgehensweise bei der Bestimmung des Glührückstandes. Die Auswertung der Ergebnisse der Wägungen ist im Text erläutert

Aus der Masse der Papierprobe mE (Einwaage), der Masse des Glührückstandes m (Auswaage) und dem Trockengehalt TG der Probe ergibt sich der Glührückstand GR in % wie folgt:

Vorsicht ist geboten, wenn aus dem Glührückstand GR nach Verfahren B (900 ° C) auf den Füllstoffgehalt FC geschlossen werden soll. Ein häufig eingesetzter Füllstoff ist Calciumcarbonat (CaCO₃). Bei Tempera- turen oberhalb von 800 ° C zerfällt CaCO₃ unter Abgabe von Kohlendioxid (CO₂) zu Calciumoxid (CaO). Da CaO leichter als CaCO₃ ist, stimmt der Glührückstand nicht mit dem Füllstoffgehalt FC überein, vielmehr ist GR > FCCaCO₃. Es ist dann ein zweiter Glühversuch nach Verfahren A (575 ° C), durchzuführen. Die mit dem Korrekturfaktor 2,29 multiplizierte Differenz der Glührückstände gibt dann den Gehalt an CaCO₃ in % an:

Wird neben CaCO₃ als weiterer Füllstoff Kaolin eingesetzt, das bei 900° C nicht zerfällt, dann bestimmt man den Kaolingehalt FCKaolin gemäß der folgenden Beziehung:

Der gesamte Füllstoffgehalt der Probe ist – sofern keine weiteren Füllstoffarten eingesetzt wurden:

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2.4.2 Kunststofffolien

Die Prüftechnik von Kunststofffolien unterscheidet sich aufgrund der unterschiedlichen Materialeigenschaften von der für Papier, Karton und Pappe. Kunststofffolien sind in der Regel nicht hygroskopisch, dafür sind viele ihrer Eigenschaften stark von der Temperatur abhängig. Folien sind nicht porös und deshalb wesentlich weniger kompressibel als Papier (kompressibel = zusammendrückbar, sich komprimieren lassend). Gemeinsam mit Papier besitzen viele Folien eine mehr oder weniger starke Abhängigkeit von Merkmalsausprägungen von der Prüfrichtung.

Selbstverständlich müssen auch bei Prüfung von Kunststofffolien die genommenen Proben sorgfältig vorbereitet werden. Zwar sind die meisten Kunststoffe gegenüber Feuchteschwankungen toleranter als Papier, konstante Luftfeuchte sollte aber dennoch angestrebt werden, und vor allem müssen Temperaturschwankungen unbedingt vermieden werden. Wichtig ist die Raumtemperatur, denn Kunststoffe verändern ihre Eigenschaften temperaturabhängig – siehe Kapitel 2.3 Eigenschaften von Kunststoffen. Lernfeld 2, Kap. 2.4. Konditionierung der Proben und deren Prüfung müssen unter konstanten Temperaturbedingungen durchgeführt werden.

Anders als beim kompressiblen Papier braucht die Dicke von Folien nicht so exakt durch die Merkmale des Prüfinstrumentes definiert zu werden. Ihre sehr viel geringere Kompressibilität erlaubt auch das Erfassen der Dicke mit ganz anders geformten Dickentastern, zum Beispiel solche mit punktförmigen Auflageflächen.

Die Prüfnorm ist DIN 53370. Sie unterscheidet zwischen Verfahren P und Verfahren F:

Verfahren P:
• Messfläche 1: plan, Durchmesser > 5 mm
• Messfläche 2: Kugelkalotte, Krümmungsradius etwa 40mm
• Anpresskraft: 0,1 – 0,5 N

Verfahren F:
• Messflächenplan, Durchmesser 8 – 16mm
• Anpressdruck: 10 – 100 kPa


Abb. 101: Dickenmessung von Folien. Messgeometrien (Verfahren F) in Abhängigkeit von der zu prüfenden Materialart nach DIN 53370

Die flächenbezogene Masse spielt bei Kunststofffolien im Allgemeinen keine Rolle. Sie wird meist auch nicht spezifiziert. Ihre Bestimmung ist auch sehr schwierig, weil die Herstellung einer Probe bestimmter Fläche ohne Veränderung der Probendicke insbesondere bei dünnen und sehr dehnfähigen Folien kaum möglich ist.

Auch die Dichte von Folien spielt im Allgemeinen keine Rolle – sie wird in der Regel auch nicht spezifiziert. Im Gegensatz zum Papier kann sie direkt gemessen werden. Spezielle Messanordnungen dafür sind das Pyknometer oder die Nutzung der Auftriebsmethode (Mohr’sche Waage). Beide Methoden eignen sich aber nicht für die industrielle Praxis in einem Folien verarbeitenden Betrieb.

Welche weiteren Eigenschaften von Folien wichtig sind, richtet sich nach dem jeweiligen Verwendungszweck. Es können Festigkeitseigenschaften im Vordergrund stehen, jedoch auch thermische und optische Eigenschaften. Es würde den Rahmen sprengen, diese vielen Eigenschaften und ihre Messmöglichkeiten an dieser Stelle zu behandeln.

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2.5 Formate, Bogen- und Rollenmaße - 2.5.1 Rollenmaße

Standardisierte Festlegungen bezüglich der Breiten von Papier- und Kartonrollen gibt es nicht. Dazu ist die Vielfalt der Druck- und Verarbeitungsmaschinen, die von der Rolle arbeiten, viel zu groß. Wichtiger sind deshalb die zulässigen Toleranzen von Rollenmaßen. Für Druckpapiere sind diese in DIN 19306-1 definiert.

Danach darf die Rollenbreite um ± 0,5 % vom Sollwert abweichen. Ist dieser Wert kleiner als ± 2 mm, dann muss ± 2 mm akzeptiert werden. Die Toleranz darf ± 3 mm nicht überschreiten.
Bei einer Rolle mit der Sollbreite 1.000 mm würde die relative Toleranz ± 0,5 % der absoluten Toleranz von ± 5 mm entsprechen. Dieses Toleranzfeld darf aber nicht ausgenutzt werden, weil der obere Grenzwert von ± 3 mm nicht überschritten werden darf.

Die Toleranzen für Rollendurchmesser können, müssen aber nicht definiert werden. Möglich ist es, den Mindestdurchmesser, den Höchstdurchmesser oder beides festzulegen und in der Bestellung zu spezi- fizieren.
Aus dem Rollendurchmesser kann die Länge L der aufgewickelten Bahn überschlägig berechnet werden. Wenn D der Rollendurchmesser und Di der Wickelkerndurchmesser sowie s die Materialdicke ist, gilt

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2.5.2 Formate und Bogenmaße

Unter einem Format versteht man nach DIN 6730 die Größe eines Blattes oder Bogens eines Papiers oder Kartons, die in den Maßen Breite x Länge angegeben wird, wobei die Breite stets das kleinere Maß ist (DIN 6730 (06/2000): Papier und Pappe, Begriffe). Die Maße werden in mm angegeben – und zwar stets so, dass das zweite Maß parallel zur Maschinenrichtung MD des Papiers liegt (vergleiche Abbildung 102).


Abb. 102: Festlegung der Angabe von Bogenabmessungen nach DIN 19306-1. Erläuterungen im Text

Formate, deren größeres Maß senkrecht zur Maschinenrichtung MD liegt (oberes Beispiel in Abb. 102), bezeichnet man auch als Breitbahn-Formate. Liegt dagegen das größere Maß parallel zur Maschinen- richtung (Beispiel in Abb.102), spricht man vom Schmalbahn-Format.

Grundlage für die Festlegung von Papierformaten ist die DIN EN ISO 216 (DIN EN ISO 216 (10/2001): Schreibpapier und bestimmte Gruppen von Drucksachen, Endformate A- und B-Reihen). Ausgangspunkt ist das Format A0 mit einer Fläche von 1 m² und einem Verhältnis von Breite zu Länge von 1:√2. Das nächstkleinere Format ergibt sich dann aus der Halbierung der längeren Seite des größeren Formats unter Beibehaltung der kürzeren Seite. Den A-Reihen sind die B- und in DIN 476-2 die C-Reihen zugeordnet (DIN 476-2 (02/1991): Papier-Endformate, C-Reihe). Diese Formate gelten für Papiererzeugnisse, die zur Unterbringung von Produkten im A-Format bestimmt sind (zum Beispiel Briefumschläge, Briefmappen, Aktendeckel usw.). Die Formate mit ihren Abmessungen sind in Abbildung 103 aufgeführt.

Die Maße von Rohformaten (das sind die Maße von Papierbögen, deren Größe die Gewinnung des erforderlichen beschnittenen Formates ermöglicht) sind in DIN EN 6441 festgelegt (DIN EN 644 (04/1999): Papier, Rohformate). Für den Begriff Rohformat ist auch der Begriff „Bruttoformat“ geläufig. Das beschnittene Format ist dann das Nettoformat.
Die normgerechten Bogengrößen sind in den Abbildungen 104 und 105 aufgeführt.


Abb. 103: Maße der A- und B-Reihe nach EN ISO 216 und der C-Reihe nach DIN 476-2


Abb. 104: Maße der Grundreihe in mm nach DIN EN 644


Abb. 105: Maße der Ergänzungsreihe in mm nach DIN EN 644

Im Bogendruck sind die in Abbildung 106 zusammengestellten Formatklassen zur Einteilung und Klassifizierung von Druckmaschinen üblich. Die Formatklasse kennzeichnet das größte mit der jeweiligen Druckmaschine bedruckbare Format.


Abbildung 106: Formatklassen von Bogen-Druckmaschinen

Die Formatklasse 6 (Bogenformat 1.000 x 1.400 mm) erlaubt somit die Bedruckung von Bögen im Format RA0, deren Größe laut Abb. 104 860 mm x 1.220 mm beträgt. Der anhaltende Trend zu großen Formaten hat in jüngster Zeit zur Entwicklung von Druckmaschinen für Bogengrößen jenseits der Formatklasse 7 geführt. Diese mit XXL- oder XXL-Plus bezeichneten Formatklassen umfassen Bogenformate bis zu 1.510 mm x 2.050 mm.

Aussagen zu den Toleranzen von Bogenabmessungen lassen sich DIN 19306-1 entnehmen. Bei Rohformaten (Bruttoformaten) dürfen die relativen Formatabweichungen ± 0,2 % betragen, beim Nettoformat sind es ± 0,15 %. Wenn 0,2 % weniger als 2,5 mm ergibt, dann muss das nach der Norm 2,5 mm akzeptiert werden (im Falle des Nettoformats sind es 1,5 mm).

Bei Formatpapieren ist die Rechtwinkligkeit ein wichtiges Kriterium. Bei Nettoformaten darf die Abweichung von der Rechtwinkligkeit nicht größer als ± 0,2 % sein, wobei die zu akzeptierende Abweichung ± 1 mm betragen darf.

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2.6 Recycling, Entsorgung, Umweltschutz und Nachhaltigkeit - 2.6.1 Ökologische Nachhaltigkeit

Zertifizierungen, Recycling und die im internationalen Vergleich überdurchschnittliche Nutzung von Sekundärfasern – das sind Beispiele für das Umweltbewusstsein der deutschen Papierindustrie. In diesem Kapitel erfahren Sie mehr über die Nachhaltigkeit, mit der hier gewirtschaftet wird. Hier finden Sie auch Informationen über das staatliche Regelwerk – insbesondere die Verpackungsverordnung.

In Deutschland stellt die Politik der Kreislaufwirtschaft höchste Anforderungen an das Recycling wertvoller Rohstoffe. Verpackungen aus Papier, Karton, Pappe und Folien folgen den ökologischen Leitgedanken der Nachhaltigkeit, der Ressourcenschonung und der Kreislaufführung. Das sind heute wichtige Maßstäbe für Packmittel herstellende Betriebe.

Papier, Karton und Pappe basieren auf erneuerbaren Rohstoffen. Entweder sind dies Primärfasern aus nachwachsendem Holz (sogenanntes Bruch- oder Durchforstungsholz, vorwiegend aus deutschen Wäldern, das bei der notwendigen Waldpflege anfällt und in der Forst- und Holzwirtschaft zu entsorgen ist) oder es sind Sekundärfasern aus wiederverwertetem Altpapier.

Holz ist ein wertvoller Rohstoff für die stoffliche Nutzung, weil gegenüber der thermischen Nutzung (Verbrennung zur Energiegewinnung) eine höhere Wertschöpfung erzielt wird und mehr Arbeitsplätze gesi- chert werden.
Der Holzbedarf der deutschen Zellstoff- und Papierindustrie kann weitestgehend im Inland gedeckt werden. Trotz steigender Nachfrage nach Holz (vor allem zur Energiegewinnung) ist in Deutschland eine Zunahme der Netto-Waldfläche festzustellen.

Die deutsche Papierindustrie kann für die von ihr eingesetzten Primärfaserstoffe eindeutige Herkunftsnachweise erbringen. Sie dokumentiert damit ihren weltweiten Einsatz gegen illegalen Holzeinschlag. Zertifizierungssysteme wie FSC oder PEFC belegen dies. FSC steht für Forest Stewardship Council (engl. stewardship‚ Verantwortung, Verwalteramt). Das FSC-System zur Zertifizierung von Forstwirtschaft wurde gegründet zur Sicherung der nachhaltigen Waldnutzung. PEFC steht für Programme for the Endorsement of Forest Certification Schemes. Diese unabhängige Organisation arbeitet für die Sicherstellung und Verbesserung einer nachhaltigen Waldbewirtschaftung nach ökologischen, sozialen und ökonomischen Standards.


Abb. 107: Logos von FSC und PEFC

Beim Einsatz von Altpapier nimmt die deutsche Papierindustrie im internationalen Vergleich eine Spitzenstellung ein. Jährlich werden in Deutschland rund 16 Millionen Tonnen Altpapier in der Papier- und Kartonindustrie wieder als Rohstoff eingesetzt.


Abb. 108: Entwicklung des Altpapier-Einsatzes bei der Papierherstellung in Prozent der Papiererzeugung (Quelle: Verband Deutscher Papierfabriken, VDP)

Papier, Karton und Pappe für Verpackungszwecke werden bis zu 100 Prozent aus Altpapier hergestellt, nach Gebrauch ebenfalls dem Altpapier zugeführt und stofflich wiederverwertet (Recycling). Verpackungen aus Papier, Karton und Pappe durchlaufen somit einen nahezu geschlossenen Materialkreislauf.


Abb. 109: Entwicklung der Altpapier-Einsatzquote bei Verpackungen aus Papier, Karton und Pappe seit Inkrafttreten der Verpackungsverordnung 1991 (Quelle: Verband Deutscher Papierfabriken, VDP)

Das Recycling trägt in erheblichem Umfang zur Nachhaltigkeit des Papierkreislaufs bei. Durch die Wiederverwertung der aufbereiteten Rohstoffe wird der Verbrauch an Energie, Holzfasern sowie der Aufwand zur Abwasseraufbereitung insgesamt verringert. Der große Erfolg des Altpapierrecyclings in Deutschland ist nur durch ein über Jahrzehnte bewährtes System der flächendeckenden und qualitativ hochwertigen Getrennterfassung des Altpapiers ermöglicht worden.

In der Papierverarbeitung werden energieschonende und materialsparende Produktionstechnologien eingesetzt. Die Herstellungsprozesse unterliegen der kontinuierlichen Verbesserung unter Effizienz- und Umweltaspekten. Die überwiegende Mehrzahl der Betriebe der Papierverarbeitung wird nach anspruchsvollen Qualitäts-, Umwelt- und Hygienestandards zertifiziert.

Bei der Herstellung von Papier- und Pappewaren werden seit langem Maßnahmen zur Abluftreinigung, Lösemittelrückgewinnung, Reduzierung des Farbeinsatzes bzw. zur Verwertung von Farbresten umgesetzt, die zur Begrenzung von Schadstoffemissionen und Wasserbelastungen beitragen.

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2.6.2 Entsorgung und Recycling

Seit 1991 gilt in Deutschland die Verpackungsverordnung, die die Rücknahme und Wiederverwertung gebrauchter Verpackungen regelt. Die Verordnung bezweckt, die Auswirkungen von Abfällen aus Verpackungen auf die Umwelt zu vermeiden oder zu verringern. Wiederverwendung und stoffliche Wiederverwertung (Recycling) haben dabei Vorrang vor der Beseitigung von Verpackungsabfällen.

Der Verpackungswirtschaft wurde mit der Verpackungsverordnung als erstem Industriezweig die „neue Produktverantwortung“ in der Kreislaufwirtschaft auferlegt. Danach sind die Inverkehrbringer von Verpackungen (Packstoffhersteller, Packmittelhersteller, Abfüller und Handel) für den gesamten „Lebensweg“ der Verpackung, also auch für die Entsorgung und Wiederverwertung nach deren Gebrauch, verantwortlich.
Seit 1994 gilt europaweit die EU-Verpackungsrichtlinie, die entsprechende Recycling-Vorgaben für gebrauchte Verpackungen in allen EU- Mitgliedsländern vorschreibt.

Die Verpackungsverordnung wurde seit ihrem Inkrafttreten 1991 insgesamt fünfmal novelliert. Laut der 5. Novelle gilt die Verpackungsverordnung für alle in Verkehr gebrachten Verpackungen, unabhängig von den Materialien, aus denen sie bestehen. Bei den Vorschriften unterscheidet die Verpackungsverordnung zwischen

• Verkaufsverpackungen
• Umverpackungen
• Serviceverpackungen
• Verpackungen des Versandhandels
• Transportverpackungen
• Verpackungen für schadstoffhaltige Füllgüter

Als Verkaufsverpackungen gelten Verpackungen, die als eine Verkaufseinheit angeboten werden und beim Endverbraucher anfallen. Wichtigstes Kriterium ist also der Anfall der Verpackung beim Endverbraucher, der die Ware aus der Verkaufsverpackung auspackt. „Typische“ Verkaufsverpackungen sind demzufolge beispielsweise Primärverpackungen für Lebensmittel, Kosmetika, Spielwaren etc., aber auch Verpackungen für Güter wie Möbel, Fenster, Baustoffe und Elektrogeräte. Zu den Verkaufsverpackungen zählen auch Getränkekartonverpackungen (Verbundverpackungen), die aber als „ökologisch vorteilhafte Verpackungen“ nicht der Pfandflicht für Einweg-Getränkeverpackungen unterliegen.

Nach der 5. Novelle müssen alle Verpackungen, die zu privaten Endverbrauchern gelangen, bei dualen Systemen lizenziert werden („Beteiligungspflicht“). Damit sollen Wettbewerbsverzerrungen beseitigt und die haushaltsnahe Sammlung gebrauchter Verkaufsverpackungen durch die dualen Systeme dauerhaft gesichert werden.

Die Verpackungsverordnung schreibt folgende Recycling-Quoten für Verkaufsverpackungen vor:

• Glas 75%
• Weißblech 70%
• Papier, Karton, Pappe 70%
• Aluminium 60%
• Verbunde 60%

Als Umverpackungen gelten zusätzliche Verpackungen zu den Verkaufsverpackungen, wie zum Beispiel Faltschachteln, in denen Zahnpastatuben oder Fischdosen eingepackt sind. Umverpackungen können an der Verkaufsstelle zurückgelassen werden, worauf die Kunden hinzuweisen sind. Nimmt der Kunde dagegen die Umverpackung beim Kauf mit, gelten sie als Verkaufsverpackungen.

Serviceverpackungen sind Verkaufsverpackungen des Handels, der Gastronomie und anderer Dienstleister, die die Übergabe von Waren an die Endverbraucher ermöglichen sowie Einweggeschirr. Beispiele für Serviceverpackungen aus Papier, Karton und Pappe sind Bäckertüten, Pizzaschachteln (aus der Pizzeria), Tortenschachteln (aus der Konditorei), Pappschalen und -becher.

Für die Serviceverpackungen gelten grundsätzlich die gleichen Pflichten wie für Verkaufsverpackungen – allerdings kann die Beteiligungspflicht an einem dualen System von den Letztvertreibern (Bäcker, Metzger, Imbissbuden etc.) auf die Verpackungshersteller oder die Vorvertreiber (zum Beispiel der Papiergroßhandel) übertragen werden.

Internet- und Versandhandels-Verpackungen sind zwar Verkaufsverpackungen und wie diese zu behandeln, aber keine Serviceverpackungen. Das bedeutet, dass die Pflichten beim Versandhändler liegen und nicht auf den Verpackungshersteller zurücküberwälzt werden können. Briefumschläge, Versandtaschen und Pakete, die von privaten Internetverkäufern verwendet werden, gelten hingegen nicht als Verkaufsver- packungen.

Für Transportverpackungen gelten die Beteiligungspflichten an einem dualen System nicht. Transportverpackungen – das sind zum Beispiel Wellpappe-Kisten, Kartonagen und andere Verpackungen aus Papier, Karton, Pappe oder Kunststoff, die für Warenlieferungen an den Handel oder für Zulieferungen in die Industrie eingesetzt und dort auch ausgepackt werden. Die Hersteller und Vertreiber von Transportverpackungen sind aber verpflichtet, diese nach Gebrauch zurückzunehmen und einer erneuten Verwendung oder einer stofflichen Verwertung zuzuführen, soweit dies technisch möglich und wirtschaftlich zumutbar ist. Diese Pflicht gilt auch für die von den Verpackungsherstellern selbst eingesetzten Transportverpackungen – dazu gehören Paletten, Folien oder Umreifungsbänder.

Bereits 1991 hat die deutsche Wellpappen-Industrie die RESY Organisation für Wertstoffentsorgung GmbH gegründet. RESY garantiert die gesamthafte Entsorgung und stoffliche Wiederverwertung aller mit dem RESY-Symbol gekennzeichneten Transport- und Umverpackungen aus Papier, Karton und Pappe. Mit Aufbringen des RESY-Symbols werden die Vorgaben der Verpackungsverordnung für Transportverpackungen erfüllt.


Abb. 110: Das RESY-Siegel der deutschen Wellpappen-Industrie bürgt für die gesamthafte Entsorgung und stoffliche Wiederverwertung aller Transport- und Umverpackungen aus Papier, Karton und Pappe, die mit diesem Symbol gekennzeichnet sind

Für Verpackungen für schadstoffhaltige Füllgüter gelten Sonderregelungen: Danach sind die Hersteller und Vertreiber der Schadstoffverpackungen verpflichtet, deren unentgeltliche Rückgabe durch den Endverbraucher zu ermöglichen. Diese kostenlose Rückgabe muss in zumutbarer Entfernung möglich sein, es gelten entsprechende Hinweispflichten (auch im Versandhandel). Die zurückgenommenen Verpackungen sind einer erneuten Verwendung oder einer Verwertung zuzuführen, soweit dies technisch möglich und wirtschaftlich zumutbar ist.

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2.6.3 Umweltschutzvorschriften

Für den Umweltschutz gibt es in Deutschland und auf europäischer Ebene viele Rechtsvorschriften, die sich je nach Rang der entsprechenden Regelung folgendermaßen zuordnen lassen:

• Gesetze: Grundlagen für Rechtsverordnungen und Verwaltungsvorschriften – zum Beispiel:
  ° Kreislaufwirtschaftsgesetz (KrWG)
  ° Bundesimmissionsschutzgesetz (BImSchG)
  ° Wasserhaushaltsgesetz (WHG)

• Rechtsverordnungen: Konkretisierung der Gesetze als verbindliches Recht – zum Beispiel:
  ° Verpackungsverordnung (VerpackungsV)
  ° Bundesimmissionsschutzverordnungen (BImSchV)
  ° EU-Reach-Verordnung

• Verwaltungsvorschriften: Detailregelungen zur behördlichen Durchführung der Gesetze und Rechtsverordnungen – zum Beispiel:
  ° Technische Anleitung Luft (TA Luft)
  ° Technische Anleitung Siedlungsabfall (TA Siedlungsabfall)

• Empfehlungen: kein verbindliches Recht – zum Beispiel
  ° BfR-Empfehlung XXXVI für Papiere, Kartons und Pappen für den Lebensmittelkontakt

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LF 3: Standardisierte Packmittel herstellen

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3.1 Zeichnungen & Skizzen

Dieses Kapitel befasst sich grundsätzlich mit allem, was Packmitteltechnologen über die Herstellung standardisierter Verpackungsmittel wissen müssen. Sie lernen hier, wie man Skizzen und Zeichnungen erstellt und liest. Sie erfahren mehr über Kataloge mit Normen, die die Vielfalt der Verpackungen ordnen, und wissen zum Schluss dieses Kapitels, wie man ECMA- und FEFCO-Codes interpretiert und warum sie nützlich sind. Sie erfahren auch mehr über den Bau von Handmustern. Diese sind auch im Zeitalter des computer-aided-designs, der computergestützten Konstruktion von Verpackungen, wichtig, damit sich zum Beispiel Kunden vorstellen können, wie eine Verpackung aussehen wird. Sie erfahren hier mehr über Faltschachteln aus Karton, Vollpappe und Wellpappe sowie Säcke, Beutel und Briefhüllen. Hier geht es zum Beispiel um die Auswahl standardisierter Zuschnitte nach den bereits erwähnten Katalogen, um die Zuschnitt-, Nutzen- und Abfallberechnung in der Produktion sowie Gestaltungsgrundsätze für Verpackungen.

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3.1.1 Skizzen und packmittelspezifische Zeichnungen erstellen, technische Zeichnungen lesen (Karton und Vollpappe)

Die Machart von Verpackungen ist sehr vielfältig – und der Kreativität sind kaum Grenzen gesetzt. Neben den Standardlösungen gibt es viele Sonderkonstruktionen. Bei Sonderkonstruktionen brauchen alle Beteiligten auf jeden Fall ein Handmuster. In modernen Fertigungsbetrieben können heute Standardverpackungen problemlos ohne Entwicklung und ohne vorheriges Erstellen von Handmustern in die Produktion gehen, da alle Parameter einer Standardverpackung international festgeschrieben sind.

Sonderkonstruktionen sind dagegen frei entwickelte Verpackungen, die gesondert behandelt werden müssen. Der Kunde möchte in der Regel ein Muster sehen, das vor Produktionsbeginn auch von ihm freigegeben werden muss. Der Sachbearbeiter, der Kalkulator, aber auch der Mitarbeiter in der Produktion benötigt bei Sonderkonstruktionen für seinen Produktionsschritt ein Handmuster, um die Besonderheiten und Vorgaben erkennen zu können.

Im folgenden Kapitel beschäftigen wir uns mit den Grundlagen zur Erstellung und zum Lesen von packmittelspezifischen Zeichnungen.

Die Maßangaben und Definitionen sind international festgelegt und beziehen sich in diesem Kapitel auf Verpackungen aus Karton.


Abb. 111: Vorgabe zur Abstandsmessung. Wir messen von Mitte zu Mitte der Rilllinie auf der Rückseite des offenen flachliegenden Zuschnitts. Unter „Zuschnitt“ versteht man eine ungeklebte flachliegende Faltschachtel.

Gemessen wird von Mitte Rilllinie bis Mitte Rilllinie bzw. Schnittkante. Das Maß Mitte Rilllinie bis Mitte Rilllinie ist auch als Innenmaß zu verstehen.

Ein genaues Messen ist nur von der Rückseite am flachliegenden Zuschnitt möglich. Die Aussage „Rillmaß gleich Innenmaß“ ergibt sich aus der geringen Materialdicke des Faltschachtelkartons. In der Praxis müssen natürlich Zugaben eingerechnet werden, um ein problemloses Konfektionieren zu gewährleisten (Konfektionieren = Aufrichten, Befüllen und Verschließen einer Verpackung).


Abb. 112: Vorgabe zur Abstandsmessung

Die Maße einer Faltschachtel werden immer in der Reihenfolge

A x B x H

angegeben.

„A“ entspricht der „Länge“ des Körpers
„B“ entspricht der „Breite“ des Körpers
„H“ entspricht der „Höhe“ des Körpers

Mit folgenden Beispielen wollen wir die Maßangaben bei verschiedenen Grundkonstruktionen nochmals vertiefen. Grundkonstruktionen sind die Faltschachtel, die Klappdeckelschachtel sowie die Stülpdeckelschachtel.

Faltschachtel
Bei Faltschachteln verläuft das Maß „A“ immer parallel zur Anlenkung (Drehachse) des Deckels. Das andere Maß an der Grundfläche entspricht dem Maß „B“. Das Maß „A“ ist immer parallel zur Anlenkung des Deckels, auch wenn „B“ größer „A“ ist.


Abb. 113: Standard-Faltschachtel. Bei einer Standard-Faltschachtel ist die Öffnung an der kleinsten Fläche des Körpers.


Abb. 114: Klappdeckelschachtel. Bei einer Klappdeckelschachtel ist die Öffnung an der größten Fläche des Körpers.

Auch wenn der Deckel an der kürzeren Seite der Faltschachtel angelenkt ist, wird diese Strecke als „A“ gekennzeichnet. Bei Faltschachteln ohne Deckelverschluss wird das längste Maß an der Grundfläche mit „A“ gekennzeichnet.

Stülpschachtel, Tray
Bei einer Stülpschachtel oder einem Tray steht das Maß „A“ für die längste Seite der Grundfläche. Das Maß „B“ ist das andere Maß an der Grundfläche. Ein Tray kann ein rechteckiger oder U-förmiger Zuschnitt (Tray Zuschnitt) oder jede andere oben offene Konstruktion sein. Die Definition der AxBxH-Maße ändert sich dadurch nicht.
Das Maß „H“ bestimmt die vertikale Strecke zwischen der Grundfläche und der offenen Seite des Körpers.


Abb. 115: Tray – Zuschnitt


Abb. 116: Tray – U-förmiger Zuschnitt


Abb. 117: Stülpschachtel – Deckel


Abb. 118: Tray oder Stülpschachtel – Boden

Eine Stülpschachtel besteht immer aus einem Bodenteil und einem Deckelteil (gestülpt).
Ein Tray steht für sich alleine, mit einem Deckel wird daraus eine Stülpschachtel oder zusammen mit einer Hülse eine Schiebeschachtel. Bei der Definition der A/B/H- Maße einer Schiebeschachtel wird jedes Schachtelteil für sich definiert. Ein Schieber entspricht einer Stülpschachtel oder Tray. Eine Hülse entspricht einer Standard-Faltschachtel.


Abb. 119: Tray


Abb. 120: Stülpschachtel


Abb. 121: Schiebeschachtel

Wir fassen zusammen: Bei Standardschachteln wie Faltschachteln, Stülpschachteln, Trays und Schiebeschachteln gibt es klar definierte Vorgaben zur Bestimmung der A/B/H-Maße.

Bei Sonderkonstruktionen wie Mehreckschachteln, konischen Schachteln oder Mehrstückverpackungen (Sixpack) ist eine Abstimmung über die A/B/H-Maße mit dem Kunden notwendig.

Bevor wir uns der Konstruktion einer Faltschachtel zuwenden, müssen wir uns noch den Einfluss der Faserlaufrichtung (siehe Lernfeld 2) auf die Konstruktion anschauen. Bedingt durch den Produktionsprozess hat Karton eine stabile und eine flexible Seite. Man spricht dabei von der Biegesteifigkeit. Diese muss bei der Konstruktion von Verpackungen berücksichtigt werden. Die Biegesteifigkeit in Faserrichtung kann um ein Vielfaches größer sein als quer zur Faserrichtung. Das Verhältnis kann hier von

2 : 1 bis 5 : 1

reichen. Das bedeutet: Die Biegesteifigkeit quer zur Faserlaufrichtung erreicht im ungünstigsten Fall nur ein Fünftel jener Biegesteifigkeit, die das Material parallel zur Faserlaufrichtung aufweist.

Der Biegesteifigkeitswert des Kartons bestimmt neben der Konstruktionsart und der flächenbezogenen Masse (im Betriebsalltag auch „Grammatur“ genannt) des Materials, wie viel Stauchdruck die Verpackung aushält.


Abb. 122: Biegesteifigkeit eines Kartonbogens


Abb. 123: Stauchdruck auf einen Körper

Wir fassen zusammen: Karton hat parallel und quer zur Faserlaufrichtung unterschiedliche Werte in der Biegesteifigkeit. Parallel zur Faserlaufrichtung ist die Biegesteifigkeit immer geringer. Je nach Anforderung des zu verpackenden Produkts muss dieser Umstand berücksichtigt werden. Ist die Verpackung einem hohen Stapeldruck ausgesetzt, könnte die Faserrichtung danach ausgerichtet werden. Merke: quer zur Faserlaufrichtung hoher Biegesteifigkeitswert – parallel zur Faserlaufrichtung niedrigerer Biegesteifigkeitswert.

Im Folgenden geht es um die Zuschnittsberechnung. Vor dem Konstruieren müssen die A/B/H-Maße der Verpackung ermittelt werden. Über die Zuschnittsberechnung kann dann das offene Maß der Verpackung errechnet werden. Am folgenden Beispiel werden die einzelnen Schritte dazu erläutert. Die Ausarbeitung erfolgt ohne CAD-Unterstützung.

In unserem Fall soll eine Verpackung für einen Taschenrechner mit den Maßen 65,00 mm x 11,00 mm x 128,00 mm konstruiert werden. Als Konstruktion wählen wir in diesem Beispiel eine Faltschachtel mit volldeckenden verklebten Laschen. Zur Bestimmung der A/B/H-Maße müssen zu den Maßen des Produktes noch die technisch notwendigen Zugaben hinzugefügt werden. Nettomaß des Produkts plus technisch bedingte Zugaben ergibt das Rillmaß.

In unserem Beispiel:

Maß A= 65,00 mm + 2,00 mm = 67,00 mm
Maß B = 11,00 mm + 2,00 mm = 13,00 mm
Maß H = 128,00 mm + 2,00 mm = 130,00 mm

Je nach Produkt oder Vorgaben bei der automatisierten Konfektionierung können auch andere Zugaben erforderlich sein. Die hier genannten Maße sind zufällig ausgesucht, um das Verfahren grundsätzlich zu verdeutlichen. Im Regelfall werden den Maßen des Produktes 2 mm Maßzugabe hinzu addiert, damit das Produkt leicht in die Schachtel gleiten kann. Diese Zugaben können im Einzelfall variieren.

ECMA A10.10.03.03.A
Die European Carton Makers Association (ECMA) veröffentlichte den ECMA-Code. Mit diesem lassen sich fast alle Zuschnitte und Faltschachteln beschreiben.

Definition:
A = Gruppe A rechteckig mit Längsnahtklebung
10 = Verschlusssystem volldeckend (Boden)
10 = Verschlusssystem volldeckend (Deckel)
03 = 3. Lasche – zählend von der Klebelasche, ist die zuletzt schließende Lasche (Boden)
03 = 3. Lasche – zählend von der Klebelasche, ist die zuletzt schließende Lasche (Deckel)
A = automatisiertes Aufrichten


Abb. 124: Faltschachtel mit volldeckenden verklebten Laschen

Um das offene Maß zu ermitteln, werden die einzelnen Strecken an der flachliegenden Faltschachtel in „x“ und „y“ Richtung (x/y-Achse) addiert. Hierbei sind auch die Versatzmaße zu berücksichtigen (Versatzmaß = Abstand zwischen Seitenlasche und Decklasche – siehe auch Abb. 125).
Das offene Format wird auch als „L1“ und „L2“ bezeichnet. „L1“ ist identisch mit der „x-Achse“ und „L2“ ist identisch mit der „y-Achse“.


Abb. 125: Skizze offener Zuschnitt. Die Buchstaben in der Ausrechnung stehen für die Flächenbezeichnungen C = Klebelasche, A = Breite, B = Tiefe, H = Höhe, B-x = Breite – Versatz, e = Decklasche, x = Versatz

Beispiel für die Ausrechnung eines offenen Maßes
Siehe auch unser Beispiel auf Seite 141. Zahlen sind zufällig ausgewählt, um die Methode zu verdeutlichen.

e = 11,50   11,00 C
x =   0,50   67,00 A
H = 130,00 X 13,00 B
x = 0,50   67,00 A
e = 11,50   12,50 B-x
    154,00 X 170,50

Nach Addition der einzelnen Strecken in unserer Konstruktion erhalten wir ein offenes Maß von 154,00 mm x 170,50 mm.
Im nächsten Schritt ist nun noch die Faserlaufrichtung unserer Konstruktion zu bestimmen. Für die Kennzeichnung der Faserlaufrichtung gilt folgende Regelung: Jeweils das Formatmaß, das quer zur Laufrichtung der Kartonbahn liegt, wird unterstrichen und damit definiert, ob es sich um eine Schmalbahn oder eine Breitbahn handelt.

Schmalbahn (SB): Laufrichtung parallel zur langen Seite. Der Bogen wurde aus der schmalen Seite der Papierbahn geschnitten.
Breitbahn (BB): Laufrichtung parallel zur kurzen Seite. Der Bogen wurde aus der breiten Seite der Papierbahn geschnitten.
Die folgende Grafik zeigt die Anordnung von Schmalbahnen (SB) und Breitbahnen (BB).


Abb. 126: Schmalbahn/Breitbahn. Erläuterung zum Buchstaben M: Das „M“ markiert das Maß, das in Maschinenrichtung liegt.

Die Faserrichtung kann, wie Abbildung 126 verdeutlicht, auf unterschiedliche Art gekennzeichnet werden. Möglichkeiten sind hier:

<-Faserlauf->
Faserlauf parallel zum Schriftzug und den Pfeilen

Beispiel 70 M x 100
Faserlauf parallel zu 70 M

Beispiel 70 x 100
Faserlauf quer zu 100

M = Maschinenrichtung.

Wir fassen zusammen: Die Faserrichtung kann auf unterschiedliche Art und Weise gekennzeichnet werden. In der Faltschachtelbranche wird im Bogenformat überwiegend mit „SB“ und „BB“ (Schmal-, Breit- bahn) oder mit der Unterstreichung einer Zahl gekennzeichnet. Beim Einzelnutzen ist die Kennzeichnung mit „<-Faserlauf->“ üblich.


Abb. 127: Längs-/Querfaser

Nachfolgend betrachten wir die Gesichtspunkte, die bei einer Konstruktion für die jeweilige Faserrichtung sprechen. Bei Faltschachteln sind das die Querfaser und die Längsfaser.

Gesichtspunkte, die für eine Querfaser sprechen:

  1. Die flachliegende Faltschachtel lässt sich leichter aufrichten.
  2. Es entstehen formschönere Schachteln – Das heißt: die Wölbung des Schachtelkörpers ist geringer!
  3. Es entstehen so formstabile Schachteln.
  4. Die Gefahr von Schiefklebung ist gering.
  5. Die Störanfälligkeit in der Produktion ist gering.


    Pro Querfaser! Bei hoher Produktionsleistung (Kleben) und hoher Taktzahl bei der automatisierten Konfektionierung ist die Querfaser vorzuziehen.

Gesichtspunkte, die für eine Längsfaser sprechen:

1. hohe Steifigkeit beim Einstecken der Einstecklasche
2. geringe Wölbung der Decklasche,
3. formstabile Schachtel bei hohem Stapeldruck.

Bei Faltschachteln mit einem ungünstigen Seitenverhältnis – B größer A (Deckel an der schmalen Seite der Faltschachtel) kann die Längsfaser von Vorteil sein. Quer oder längs? Trotz der Pros und Kontras: Die Querfaser ist der Favorit bei Standard-Faltschachteln.

Wir fassen zusammen: Die Wahl der Faserlaufrichtung ist abhängig von der Konstruktion und Anforderung an die Verpackung. In den meisten Fällen bietet die Querfaser bei Standard-Faltschachteln größere Vorteile – sie wird daher bevorzugt verwendet.

In diesem Abschnitt befassen wir uns mit dem Erstellen von Handskizzen. Skizzen werden benötigt, wenn Konstruktionen extern digital umgesetzt werden. Skizzen müssen nicht maßstabsgetreu gezeichnet werden. Bei einer Skizze sind alle für die Konstruktion wichtigen Details zu vermaßen, die notwendig sind, um die Konstruktion 1:1 nachstellen zu können. Details können in einer Lupe vergrößert dargestellt und vermaßt werden. Maße werden immer in mm angegeben. Doppelvermaßungen sind zu vermeiden. Maßzahlen müssen auf der x-Achse und der y-Achse gleichmäßig ausgerichtet sein. Maß-, Schnitt-, Ritz-, Rill- oder Perforationslinien müssen in unterschiedlichen Linienarten dargestellt werden. Die Angabe der Faserlaufrichtung ist Bestandteil der Skizze. Hier sehen Sie eine beispielhafte Skizze. Die Vermaßung ist beispielhaft und erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit.


Abb. 128: Handskizze

Eine Handskizze muss alle Details und Linienarten klar kenntlich machen. Nach ECMA wird nur für die Schnittlinie, die Rilllinie und die Perforation eine Linienausführung vorgeschlagen. Perforationslinien können in Punkt oder in mm angegeben werden (1 pt. = 0,3527 mm).

Beispiel für eine Linienausführung:


Abb. 129: Linientypen

Eine 2 : 4 mm Perforation besteht im Wechsel aus 2 mm Brücke und 4 mm Schnitt. In Punkt entspricht das ~ 5,5 : 11 pt (pt = Punkt). Der erste Wert steht für die Brücke, der zweite Wert für den Schnitt. Stanzbrücken werden direkt in der Skizze vermaßt. Sind die Stanzbrücken alle identisch, so genügt ein Hinweis in der Legende.

Wir fassen zusammen: Skizzen werden hauptsächlich für eine digitale Datenübernahme benötigt. Eine lückenlose Vermaßung ist zwingend erforderlich. Linientypen müssen klar gekennzeichnet sein. Bei Perforationslinien muss zusätzlich die Schnitt- und Brückenlänge angegeben werden.

Nun geht es um das Anforderungsprofil für das zu verpackende Produkt. Wir überprüfen, welche Konstruktionsvariante hinsichtlich der Anforderung an das zu verpackende Produkte in Frage kommt. Anregungen zum Einsatz möglicher Konstruktionen können dem ECMA-Katalog entnommen werden. Die Konstruktion und Werkstoffauswahl einer Verpackung wird unter anderem vom Produkt, dem Einsatzgebiet und den gewünschten Funktionen bestimmt. Beispiele:

Rieseldicht

= verklebte Laschen

Produkttrennung

= Zwischenstege

SB-Verpackung

= Originalitätsverschluss

Transport-Verpackung

= hohe Stabilität

Präsentations-Verpackung

= guter Blick auf das Produkt

Lebensmittelecht

= Frischfasermaterial

Nassfest

= hohe Reißfestigkeit

Fettdicht

= rückseitig beschichtet

Tiefkühlgeeignet

= ein- oder beidseitig beschichtet

Verklebte Laschen oder ein Originalverschluss lassen erkennen, ob eine Verpackung schon geöffnet wurde. Dies ist vor allem im Selbstbedienungsbereich sehr wichtig (Verschmutzung/Vollständigkeit).

Größe, Material, Konstruktionsart, geplante Auflage und Art des Vertriebs müssen beim Anforderungsprofil einer Packung berücksichtigt werden. In unserem Beispiel haben wir als Produkt einen Taschenrechner gewählt, für den eine Verpackung entwickelt werden soll. Das Anforderungsprofil einer Verpackung wird hier zusammengestellt nach Kundenwunsch:

Größe des Produkts:

65x11x128mm

Material:

250 g/m2 GD2

Konstruktionsart:

Originalitätsverschluss

Konfektionierung:

aufrichten und befüllen über Automaten

Auflage:

200.000 Stück

Vertrieb:

Kaufhaus SB (Selbstbedienung)

Anhand dieser Anfrage werden wir nun verschiedene Konstruktionen auf ihre Verwendungsmöglichkeit überprüfen:


Abb. 130: Schachteltypen

Entscheidungssituation: Alle genannten Varianten erfüllen die Vorgaben für das Aufrichten und die Befüllung über Automaten. Auswahlkriterien dafür, welcher Schachteltyp zum Einsatz kommt, sind zum Beispiel die Fragen, ob ein Originalitätsverschluss benötigt wird, und ob sich der Schachteltyp wirtschaftlich und damit am Ende auch für den Kunden kostengünstig produzieren lässt. Kriterien sind hier beispielsweise Materialverbrauch und Taktzahl in der Produktion, sowie die Frage, ob teure Spezialmaschinen oder Standardmaschinen benötigt werden.
Welche Variante entspricht den Vorgaben am besten?

Variante A – Originalitätsverschluss, sparsam im Materialverbrauch, schwierig zu öffnen.

Variante B – Einfaches Handling, Konfektionierung über teure Spezialmaschine.

Variante C – Guter Zugriff auf das Produkt, aber geringe Maschinenleistung.

Variante D – Konfektionierung über Standardmaschine bei hoher Taktzahl. Kein Originalitätsverschluss.

Entscheidung: Bei dem vorliegenden Anforderungsprofil kann die Variante „A“ die Vorgaben am besten erfüllen.

Wenn all das geklärt ist, kann die Erstellung eines Handmusters beginnen. Das Handmuster wird wie der Name nahelegt, in Handarbeit hergestellt. Es ist auch im Kundengespräch wichtig, um die Anmutung einer neuen Verpackung erlebbar zu machen.

Zur manuellen Herstellung eines Musters benötigt man:
• Rillbrett
• Falzbein
• Cuttermesser
• Stahllineal
• Maßband
• Reißzirkel oder Zeichenbrett


Abb. 131: Das Rillbrett ist ein Werkzeug für die manuelle Mustererstellung: Dabei handelt es sich um eine Kunststoffplatte mit Nuten in unterschiedlichen Breiten. Je nach Dicke des Kartons muss eine breite oder schmale Nut ausgewählt werden.

Als Vorgabe verwenden wir unsere Zuschnittsberechnung aus Unterkapital 3.1.3. In unserem Beispiel arbeiten wir mit einem Reißzirkel, der Aufriss wird auf der Vorderseite des Kartons erstellt. Bei der Arbeit mit einem Zeichenbrett ist der Ablauf identisch.

Zuschnittsberechnung

e = 11,50

 

11,00 C

x = 0,50

 

67,00 A

H = 130,00

X

13,00 B

x = 0,50

 

67,00 A

e = 11,50

 

12,50 B-x

154,00

X

170,50

Zuerst schneiden wir einen Karton auf das offene Maß aus unserer Zuschnittsberechnung. Danach beginnen wir mit dem Anreißen auf der x-Achse mit der Linie „A“ und lassen das Maß auf der Linie „D“ (Klebelasche) auslaufen. Sollte sich beim letzten Maß eine Differenz ergeben, so ist das für die Funktion nicht relevant.

Auf der y-Achse arbeiten wir von innen nach außen. Zuerst stellen wir über die Linie „1“ die Höhe ein und danach das Versatzmaß „2“ . Sollte sich bei der Linie „2“ (Decklasche) eine Differenz ergeben, so spielt das für die Funktion keine Rolle.


Abb. 132: Muster schneiden

Nach dem Aufzeichnen der Konstruktion muss das Muster ausgeschnitten werden. Dies erfolgt mit einem Cuttermesser oder mit einem entsprechend geformtem Bandstahl. Zum Anfertigen eines Handmusters braucht man ein Cuttermesser, ein Rillbrett und ein Falzbein. Das Schneiden mit dem Cuttermessser sollte in einem Winkel von ca. 40 Grad stattfinden. Die Rillungen (Biegelinien) werden mittels Falzbein und Rillbrett angebracht. Alle Bearbeitungsschritte werden von der Vorderseite des Kartons durchgeführt.

Wichtig! Um unerwünschte Einschnitte in das Material zu vermeiden, sollte man den Schnitt immer von innen nach außen führen (siehe Pfeil Schnittrichtung). Um einen sauberen Schnitt zu bekommen, sollte das Messer in einem Winkel von rund 40 Grad geführt werden.

Die Biegelinien (Rillungen) werden mit Rillbrett und Falzbein in den Karton eingedrückt. Der Karton muss dabei mit dem runden Ende des Falzbeins in die Nut des Rillbretts gedrückt werden. Um ein Aufbrechen der Rillung zu vermeiden, muss das Falzbein unter gleichmäßigem Druck in einem Winkel von ca. 40 Grad über den Karton gezogen werden.


Abb. 133: das Falzbein – ein Werkzeug aus Knochen, Kunststoff, Holz oder Edelstahl

Wir fassen zusammen: Bevor das Muster gefertigt werden kann, muss eine Zuschnittsberechnung erstellt werden. Im nächsten Schritt wird der Karton auf das offene Maß zugeschnitten. Nach dem Aufriss der Kontur mittels Stechzirkel oder Zeichenbrett wird das Muster mit einem Cuttermesser ausgeschnitten (Kontur = Linien für Schnitt, Rillung, Ritzung, Perforation etc.). Danach werden mit dem Falzbein und dem Rillbrett die Rillungen eingeprägt.
Im letzten Arbeitsschritt wird das Muster geklebt und eine Funktionsprüfung durchgeführt.
Erfüllt das Muster alle Anforderungen, so kann es dem Kunden übergeben werden.

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3.1.2 Skizzen und packmittelspezifische Zeichnungen erstellen, technische Zeichnungen lesen (Wellpappe)

Die Machart von Verpackungen ist sehr vielfältig und der Kreativität sind kaum Grenzen gesetzt. Neben den Standardlösungen gibt es viele Sonderkonstruktionen. Eigentlich können heute in modernen Fertigungsbetrieben Standardverpackungen problemlos ohne Entwicklung und ohne vorheriges Erstellen von Handmustern in die Produktion gehen, da alle Parameter einer Standardverpackung international festgeschrieben sind. Wegen der geringen Maß- und Fertigungstoleranzen ist es allerdings dennoch zu empfehlen, Muster zur Freigabe durch den Kunden zu erstellen.

Sonderkonstruktionen dagegen sind frei entwickelte Verpackungen, die gesondert behandelt werden müssen. Der Kunde möchte in der Regel ein Muster sehen, das vor Produktionsbeginn auch von ihm freigegeben werden muss. Der Sachbearbeiter, der Kalkulator, aber auch der Mitarbeiter in der Produktion benötigt bei Sonderkonstruktionen für seinen Produktionsschritt ein Handmuster, um die Besonderheiten und Vorgaben erkennen zu können. Handmuster sind jedoch auch bei standardisierten Verpackungen zu empfehlen. Bei Sonderkonstruktionen sind sie unverzichtbar für Kunden sowie auch für Sachbearbeiter, Kalkulatoren und Produktionsmitarbeiter. Im folgenden Kapitel beschäftigen wir uns mit den Grundlagen zur Erstellung und zum Lesen von packmittelspezifischen Zeichnungen.

Verpackungen aus Wellpappe werden folgendermaßen gemessen: Flachliegend, von Rilllinie Mitte bis Rilllinie Mitte – hier wird das Rillmaß festgestellt. Gemessen wird also von Mitte zu Mitte der Rilllinie auf der Innen- oder Außenseite des offenen flachliegenden Zuschnitts.


Abb. 134: Rillmaß

Gemessen wir das Innenmaß, im aufgestellten Zustand, mit Hilfe eines Zugmaßbandes, das ein Sichtfenster für Innenmessung hat. Dies geschieht parallel zu einer Dimension innerhalb der aufgestellten Verpackung.

Gemessen wird das Außenmaß, im aufgestellten Zustand, mit Hilfe einer Schiebleere oder eines „Messkastens“! Wichtig ist hierbei, dass die Verpackungen wirklich an der äußersten Stelle gemessen werden. Dies geschieht parallel zu einer Dimension außerhalb der aufgestellten Verpackung.


Abb. 135: Außenmaß, Innenmaß, Rillmaß

Folgende Formeln kommen bei einfacher Faltung zum Einsatz:

Rillmaß + 1 Materialstärke = Außenmaß
Außenmaß – 2 Materialstärken = Innenmaß
Innenmaß + 1 Materialstärke = Rillmaß

Um eine Verpackung aus Wellpappe genau auszumessen, sollten alle drei Methoden angewendet werden. Wellpappe kann ziemlich genau gemessen werden, wenn die Rillungen quer zur Welle eingebracht wurden. Wenn die Rillungen parallel zur Welle ausgeführt wurden, kann es hier zu Differenzen kommen, da die Faltung durch Wellental und Wellenberg beeinflusst werden kann.

Bei Verpackungen nach dem FEFCO-Katalog steht das Maß „L“ für Länge, die längste Seite der Grundfläche. Das Maß „B“ für Breite ist das andere Maß an der Grundfläche. Das Maß „H“ steht für die Höhe und bestimmt die vertikale Strecke zwischen der Grundfläche und der offenen Seite des Körpers.

FEFCO steht für Fédération Européenne des Fabricants de Carton Ondule (Europäische Vereinigung der Wellpappher- steller). Der FEFCO-Code (auch International fibreboard case code, deutsch: Internationaler Code für Versandverpackung) ist ein international verbindlicher Code zur Beschreibung von Verpackungsmitteln aus Wellpappe und Vollpappe. In den 1960er-Jahren wurde er von europäischen Industrieverbänden festgelegt.

Faltschachteln
Faltschachteln bestehen aus einem Stück mit einer Laschenklebung, Drahtheftung beziehungsweise Klebestreifen-verbundenen Fabrikkante sowie den Boden- und/oder Deckelklappen. Sie werden flachliegend versandt, sind gebrauchsfertig und werden mit den Boden- oder Deckelklappen verschlossen.

Der FEFCO 0201 ist der gängigste aller Kartonagenbauweisen (siehe Abb. 136). Er hat aneinander stoßende Bodenklappen und Deckelklappen. Um ihn zu verschließen, wird z.B. Klebeband oder Umreifungsband benötigt.

Stülpschachtel
Eine Stülpschachtel oder auch Deckelschachtel besteht aus zwei oder mehreren Teilen. Ein Oberteil wird über ein Unterteil oder beides über einen Rumpf gestülpt. In Abb. 137 dargestellt ist FEFCO 0301: Durch die versetzten Schlitze verteilen sich die Überlappungen auf die verschiedenen Seiten der Schachteln und das Übereinanderstulpen wird erleichtert.


Abb. 137: FEFCO 0301

Tray
Ein Tray oder eine Falthülle ist eine Verpackung, bestehend aus einem Zuschnitt, bei dem zwei oder alle Wände am Boden anhängen. Beispiel FEFCO 0422: Hier greifen bei der Stanzung stehen gebliebene Laschen in Schlitze. Dadurch entsteht eine Art Sperre, die das Zurückklappen des stirnseitigen Einschlages verhindert (siehe Abb. 138).

Schiebeschachteln
Eine Schiebeschachtel oder auch Gürtelschachtel besteht aus mehreren in verschiedenen Richtungen ineinander schiebbaren Ringeinsätzen und Manschetten. Zu dieser Gruppe gehören auch Überschiebhülsen.


Abb. 139: FEFCO 0509. Diese Schiebeschachtel besteht aus FEFCO 0503 und FEFCO 0907.

Formfeste Schachteln
Formfeste Schachteln bestehen aus zwei Seitenteilen und einem Mittelteil, das Boden und Deckel bildet. Diese Schachteln können als vorbereitete Zuschnitte geliefert werden und sind dann vom Verbraucher durch Drahtheftung zu verbinden. Diese Verpackungsart hat heute an Bedeutung verloren.


Hier werden vorbereitete Zuschnitte durch Drahtheftung verbunden.

Fertig geklebte Schachteln
Fertig geklebte Schachteln sind einteilige faltbare Schachteln. Sie werden zusammengelegt und können durch einfaches Aufrichten gebrauchsfertig aufgestellt werden. Die Schachteln können mit einem Faltboden (Faltbodenschachtel) oder mit Diagonalbiegung (Aufrichteschachtel) ausgerüstet sein.


Abb. 141: FEFCO 0711. Diese Schachtel mit Faltboden hat zusammenstoßende Außenklappen und einen geklebten Faltboden.

Inneinrichtungen
Inneneinrichtungen sind Einlagen, Einsätze, Stege, Trennwände, Gefache, Polster und dergleichen – und zwar unabhängig davon, ob diese mit der Kiste fest verbunden sind oder als getrennte Elemente nur eingelegt sind. Zahlenangaben für Wände sind beliebig und können gegebenenfalls höher oder niedriger ausfallen.


Abb. 142: FEFCO 0901. Zum FEFCO Typ 09 gehören Inneneinrichtungen wie Ringeinsätze, Einlagen, Stegeinsätze, Zwischenwände und andere mehr.

Wir fassen zusammen: Bei Standardschachteln nach dem FEFCO-Katalog gibt es klar definierte Vorgaben zur Bestimmung der L/B/H-Maße. Bei Sonderkonstruktionen wie Mehreckschachteln, konischen Schachteln oder Mehrstückverpackungen (Sixpack) ist eine Abstimmung über die L/B/H-Maße mit dem Kunden notwendig.

Bevor wir uns der Konstruktion einer Wellpapp-Verpackung zuwenden, müssen wir noch den Einfluss des Wellenverlaufs auf die Konstruktion betrachten.
Durch den Produktionsprozess hat der Wellpappezuschnitt eine stabile Seite (quer zur Welle) und eine weniger stabile Seite (parallel zur Welle). Man spricht dabei von Wellenverlauf. Die Wellenstruktur selbst gibt hier die Stabilität vor. Dieser Umstand muss bei der Konstruktion von Verpackungen berücksichtigt werden. Der Wellenverlauf ist für die Stabilität des Bogens verantwortlich. Er ist quer zur Welle um ein Vielfaches größer als parallel zur Welle.

Der Wellenverlauf, der Einsatz der verschiedenen Papierarten und deren flächenbezogene Massen, die verschiedenen Wellenarten und die verschiedenen Kombinationsarten bestimmen den Kantenstauchwiderstand und somit den Stapelstauchdruck – dieser drückt aus, wie viel Gewicht auf eine Verpackung gestapelt werden kann. Das ist wichtig für die Palettierung und somit für Lagerung und Transport.

Wir fassen zusammen: Wellpappe hat parallel und quer zum Wellenverlauf unterschiedliche Festigkeiten. Parallel zur Welle ist die Festigkeit immer geringer. Je nach Anforderung des zu verpackenden Produkts muss dieser Umstand berücksichtigt werden. Ist die Verpackung einem hohen Stapeldruck ausgesetzt, so muss die Faserrichtung danach ausgerichtet werden.


Abb. 143: Die Pfeile in dieser Zeichnung zeigen mögliche Krafteinwirkungen aus unterschiedlichen Rich- tungen auf Wellpappe. Je nach Wellenverlauf ist diese gegen Druck unterschiedlich widerstandsfähig. Am stabilsten ist Wellpappe bei stehendem Wellenverlauf. Druckeinwirkungen seitlich zum Wellenverlauf bringen schnell Knicke mit sich.

Wichtige Begriffe in Zusammenhang mit Wellpappe
• Flächenbezogene Masse: Gewicht des Materials pro m²
• Wichtige Wellenarten:
Wellenteilung zu Wellenhöhe (A, C, B, E, F, G, N-Welle)
• Beispielhafte Kombinationen: AC, BC, EB, FE, EE-Welle zuzüglich der dreiwelligen Wellpappen (zum Beispiel ACA)


Vor dem Konstruieren müssen nicht nur die L/B/H-Maße einer Verpackung ermittelt werden. Zu klären sind auch die verschiedenen Anforderungen an die Verpackung. Dabei helfen einige Kriterien, um die Auswahl an Verpackungsausführungen zum Beispiel aus dem FEFCO-Katalog einzuschränken. Beispiele für wichtige Eigenschaften, die vor der Konstruktion zu hinterfragen sind:

• Zu verpackendes Produkt,
• Warenwert,
• Menge,
• Versand, Logistik,
• Gewicht,
• Abpackprozess,
• Druckbild.
• Trägt der Inhalt mit (z.B. bei Flaschen)?

Über die Zuschnittsberechnung kann dann das offene Maß der Verpackung errechnet werden. Am folgenden Beispiel werden die einzelnen Schritte dazu erläutert. Die Ausarbeitung erfolgt ohne CAD-Unterstützung.

In unserem Fall sollen sechs Schlegelflaschen stehend (Durchmesser 89 mm, Höhe 310 mm) von Süd- nach Norddeutschland palettenweise versendet werden. Die Verpackung dient gleichzeitig als Verkaufsverpackung. Die Mengen liegen bei 2000 bis 5000 Stück. Der Warenwert pro Schachtel liegt bei 29,70 €.

Berechnung des Innenmaßes
Konstruktionsbeispiel für die Verpackung von sechs Schlegelflaschen nach FEFCO 0201.

Länge = 3 x 89 mm = 267 mm
Breite = 2 x 89 mm = 178 mm
Höhe = 310 mm

Folgende Fakten liegen für die Auswahl zugrunde:
• Sechs Schlegelflaschen (Produkt trägt mit)
• Warenwert 29,70€
• Gewicht pro Verpackung ca. 7,5 kg
• Menge: 2000 Stück oder 5000 Stück
• Verkaufsverpackung
• Versand: palettenweise von Süd- nach Norddeutschland

Die Entscheidung fällt auf eine Faltschachtel nach FEFCO 0201. Diese Verpackung ist günstig in der Produktion und kann gut bedruckt werden. In der Qualität entscheiden wir uns für ein 1.10 B mit einer weißen Außendecke, damit das Druckbild seine Wirkung voll entfalten kann. Die einfache B-Welle reicht in diesem Fall aus, da die Flaschen das Gewicht bei einer Stapelhöhe von 1,8 m tragen. Die B- und die E-Welle werden vorwiegend für Stanzverpackungen oder kleinere Versandverpackungen eingesetzt. Die Stapelhöhe gibt in der Regel der Kunde vor.

Die Verpackung dient in diesem Fall ausschließlich dazu, die 6 Flaschen zusammenzuhalten und einen werbenden Aufdruck für den Verkauf zu erhalten. Das Innenmaß wird knapp bemessen, es beträgt 267 x 178 x 310 mm. Zur Bestimmung der Rillmaße müssen zu den Maßen des Produktes noch die notwendigen Zugaben für die Materialzugaben hinzugefügt werden.


Abb. 144: FEFCO 0201

Um das offene Maß zu ermitteln, müssen die Maße mit den entsprechenden Zugaben in die Skizze eingetragen werden. Wir beschriften die Zeichnung und skizzieren unsere Faltschachtel. Anschließend tragen wir die Maße ein und ermitteln die Maschinenbreite sowie die Zug- oder Haulänge (Haulänge = Bogenlänge).


Abb. 145: Skizze FEFCO 0201

Beispiel für die Ausrechnung des offenen Maßes, Berechnung der Länge:
Innenmaß Länge + 1 Materialstärke = Rillmaß Länge
267 mm + 3 mm = 270 mm
Innenmaß Breite + 1 Materialsträke = Rillmaß Breite
178 mm + 3 mm = 181 mm
Innenmaß Höhe + 2 Materialstärken = Rillmaß Höhe
310 mm + 2 x 3 mm = 316 mm
1 ⁄ 2 Breite + ca. 70 % der Materialstärke = Rillmaß Deckelklappe (math. Runde)
89 mm + 70 % x 3 mm = 91 mm

Die Breite der Klebelasche und die Schlitzbreite definiert der Maschinenhersteller! Meist reichen bei dünneren Wellpappen Klebelaschen von 25 – 30 mm. Bei starken Qualitäten geht man hier auf zum Teil bis 50 mm. Die Schlitzbreite ist von Maschinenhersteller zu Maschinenhersteller unterschiedlich, meist jedoch zwischen 6 und 8 mm breit. Die Zugaben für Höhe und Deckelklappen werden häufig von den Wellpappherstellern selber festgelegt. Besonderheiten wie zum Beispiel Faltschachtel mit quadratischer Grundfläche, vollüberlappte Klappen oder auch Automatenpackungen bedürfen besonderer Zugaben.

Das Bogenmaß kann jetzt ermittelt werden:

91 mm + 319 mm + 91 mm = 501 mm = die Maschinenbreite (kurz MB oder auch Wellenmaß). Die Maschinenbreite muss immer zuerst genannt werden.

30 mm + 181 mm + 270 mm + 181 mm + 270 mm = 932 mm = die Zuglänge beziehungsweise Haulänge (kurz ZL oder HL).

In der Zeichnung muss noch der Wellenverlauf festgehalten werden. In technischen Zeichnungen aus dem CAD verwendet man vordefinierte Makros. Bei Handskizzen werden die Maße mit MB und ZL (oder HL) bezeichnet. Bei klassischen auf der Inline-Maschine produzierten Faltschachteln verläuft die Maschinenbreite immer parallel zur Höhe! Die Bogenproduktion auf der Wellpappanlage mit dem Endbeschnitt und dem Boden- und Deckelklappenriller bestimmt bereits den Wellenverlauf. Außerdem erhält die Faltschachtel mit seiner „stehenden“ Welle die maximale Stabilität.

Für die Kennzeichnung des Wellenverlaufes gilt folgende Regel: Jeweils das Formatmaß, das parallel zur Welle liegt, wird als Maschinenbreite (Wellenmaß, MB) definiert.

Maschinenbreite (Wellenmaß, MB): Das Maß parallel zur Welle wird immer zuerst genannt. Der Begriff wird durch die Produktion des Wellpappbogens bestimmt, siehe auch Kapitel Wellpappproduktion. Die Riffelwalzen prägen die Welle. Sie bestimmen die Maschinenbreite. Dieses Maß ist immer beschränkt auf die Arbeitsbreite einer Wellpappanlage – meist 2500 mm oder 3300 mm. Zug- oder Haulänge (ZL/HL): Das zweite Maß, man kann hier die Welle sehen. Die Haulänge beziehungsweise Zuglänge könnte rein theoretisch endlos sein. Die folgende Grafik veranschaulicht das Thema noch einmal:


Abb. 146: Maschinenbreite (Wellenmaß); Zug-/Haulänge

Wir fassen zusammen: Der Wellenverlauf kann auf unterschiedliche Weise gekennzeichnet werden. In der Wellpappbranche wird im Bogenformat überwiegend mit „MB“ und „ZL/HL“ (Maschinenbreite/Wellen- maß sowie Zug- oder Haulänge) gearbeitet. Beim Einzelnutzen ist die Kennzeichnung mit MB und ZL (oder HL) üblich.

Nachfolgend betrachten wir die Gesichtspunkte, die bei einer Konstruktion für den jeweiligen Wellenverlauf sprechen. Bei einer Faltschachtel nach FEFCO 0201 sind das die Maschinenbreite und die Zug- beziehungsweise Haulänge.


Abb. 147: Kennzeichnung des Wellenverlaufs. Mit dem CAD können Symbole dargestellt werden, die den Wellenverlauf darstellen. Bei klassischen FK verläuft die Welle immer parallel zur Höhe. Das bietet ein Optimum an Stabilität zum Beispiel dann, wenn die Verpackungen gestapelt werden.

Wie bereits angesprochen, bestimmt bereits die Bogenproduktion den Wellenverlauf. Es gibt jedoch noch einige Eigenschaften, die diesen Wellenverlauf begünstigen.

Gesichtspunkte, die für eine stehende Welle sprechen:

  1. Der Bogen wird bereits auf der Wellpappanlage so produziert, dass die MB und ZL auf Endformat beschnitten sind und die Rillungen für Boden- und Deckelklappen bereits eingebracht sind.
  2. Der Bogen kann direkt auf der Inline-Maschine ohne Stanzung verarbeitet werden.
  3. Die Wellen stehen jetzt parallel zur Höhe, somit kann viel Gewicht getragen werden – das ist wichtig für den Stapelstauchwiderstand.

Gesichtspunkte, die für einen liegenden Wellenverlauf sprechen:
Ein liegender Wellenverlauf ist die Ausnahme. Derartige Faltschachteln werden vermutlich auf einem Automaten aufgerichtet – sie müssen gestanzt und anschließend separat auf einer Faltschachtelklebemaschine verklebt werden. Im Gegensatz zum FEFCO 0421 mit einer Gegenverriegelung gibt es verschiedene Ansichten, die für oder gegen einen liegenden Wellenverlauf stehen.


Abb. 148: FEFCO 0421

Gesichtspunkte, die für einen stehenden Wellenverlauf sprechen (in der Skizze waagerecht – horizontal, siehe Abb. 148)
• Bei gestanzten Verpackungen muss der Wellenverlauf bestimmt werden. Eine Faustregel besagt: Der Wellenverlauf wird so gewählt, dass so viel Rillungen wie möglich quer zur Welle eingebracht sind, in diesem Fall waagerecht – horizontal; vor allem bei eng zueinander verlaufenden Doppelrillern sollte man den Wellenverlauf immer quer anordnen.
• Bei diesem Wellenverlauf stehen mehrere Wellen, was zu einer höheren Stabilität führt.

Gesichtspunkte, die für einen liegenden Wellenverlauf sprechen (in der Skizze senkrecht – vertikal)
Die Einstecklasche und die Gegenverriegelung erfordern eine vertikal verlaufende Welle, die Gegenverriegelung funktioniert mit liegender Welle nicht gut oder gar nicht. Die Papierbahnen splitten sich auf, man kann dadurch die Gegenverriegelung nicht in den Schlitz stecken. Die Doppelriller müssen jedoch mit einer Zurichtung oder einer Rill-Schneid-Kombination ausgerüstet werden.

Wir fassen zusammen: Der Wellenverlauf wird im Fall einer geslotterten Faltschachtel gemäß FEFCO 0201 maschinentechnisch vorgegeben (Slotter = Rillstation). Bei gestanzten Verpackungen muss der Wellenverlauf individuell bestimmt werden.

Hier geht es um das Erstellen von Handskizzen. Solche Skizzen werden benötigt, wenn Konstruktionen extern digital umgesetzt werden. Diese Art Zeichnung muss nicht maßstabsgetreu gezeichnet werden. Bei einer Skizze sind alle konstruktionsrelevanten Details zu vermaßen, die notwendig sind, um die Konstruktion 1:1 nachstellen zu können. Die Standards nach FEFCO werden mit dem Externen besprochen und einmal festgelegt. Details können in einer Lupe vergrößert dargestellt und vermaßt werden. Maße werden immer in Millimeter (mm) angegeben. Doppelvermaßungen sind zu vermeiden. Maßzahlen müssen auf der x-Achse und y Achse gleichmäßig ausgerichtet sein. Schnitt- und Rilllinien müssen in unterschiedlichen Linienarten dargestellt werden. Alle Linienarten müssen individuell benannt werden oder nach FEFCO definiert werden.


Abb. 149: Linienarten

Die Angabe des Wellenverlaufs ist Bestandteil der Skizze. Normalerweise wird bei gestanzten Verpackungen keine Zurichtung eingesetzt. Deshalb werden die Zeichnungen mit Informationen ergänzt, wie zum Beispiel: „diese Rillungen mit Zurichtung stanzen“ oder „Negativrillungen“. Weiterhin werden anhängende Zuschnitte selten mit einer Perforation ausgestattet. Denn die vielen Unterbrecher ergeben ein hässliches Stanzbild. Man bringt unter anderem den Zusatz ein: „Mit ausreichend Unterbrechern oder Haltepunkten anhängend anliefern.“ Der Werkzeugbau setzt eine Schneidlinie ein – der Maschinenführer kann bei der Produktion Haltepunkte in erforderlichem Ausmaß einbringen. Ähnlich verhält man sich bei Fensterausstanzungen.


Abb. 150: Beispiel für die klare Kennzeichnung der Details und Linienarten

Grundsätzlich werden in der Wellpappverarbeitung Zeichnungen so angelegt, dass diese die Innenansicht zeigen – also die Seite, von der gestanzt wird. Weicht man von dieser Regel ab, weil man die Außenansicht beziehungsweise die Druckseite zeigen will, so muss in der Zeichnung darauf hingewiesen werden (Vergleich die Darstellung im FEFCO-Katalog.). Dies kann zum Beispiel bei offsetbedruckter Wellpappe erforderlich werden, wo die Rilllinien mit einer Gegenzurichtung versehen werden.

Normale Rillungen dienen meist der Biegung um 90°. Vor allem quer zum Wellenverlauf sind diese in ihrer einfachen Art sehr effektiv. Die Höhe der Riller wird vom Werkzeugbau ausgerechnet. Bei Rillungen parallel zur Welle könnte die Faltung ins daneben liegende Wellental fallen – somit würde sich das gewünschte Maß ändern. Um das zu vermeiden, sollte eine Rill-Schneid-Kombination eingesetzt werden; allerdings genehmigen Kunden die Schnitte nur selten. Oder man setzt eine Rillung ein, die mit einer Gegenzurichtung versehen wird (siehe Werkzeugbau). Für die Bodenklappen werden in unserem Beispiel Negativrillungen eingesetzt. Das bedeutet: Die Linie kann definiert nach außen gefaltet werden.

Folgende Linien und Informationen können unter anderem noch zum Einsatz kommen:
• breite Rillungen
• Ritzlinie von außen
• Ritzlinie von innen
• Reißverschlussperforationen
• Aufreißfaden
• Selbstklebestreifen
• Gummierung
• mit Kork oder Holz gepresste Zonen
• Klebeflächen

Die Darstellung der einzelnen Linienarten ist von Werk zu Werk und von CAD zu CAD unterschiedlich. Sie werden in Legenden erklärt.

Von Perforationen ist abzuraten. Denn wegen der hygroskopischen Eigenschaften von Papier und Wellpappe (sie nehmen Feuchtigkeit auf und geben Feuchtigkeit ab) kann eine Perforation nie richtig funktionieren. Ein Beispiel aus der Praxis: Sie sollen eine Verpackung mit einer Aufreißperforation fertigen, bei der man das Oberteil abnehmen kann. Die Perforation ist so zu wählen, dass die Schachtel noch genügend Stabilität für den Stapelstauch behält, aber sich gleichzeitig gut aufreißen lässt. Das stellt einen Widerspruch dar. Eine Verpackung, die sich gut aufreißen lässt, bringt im Verhältnis mehr Schnitt als Unterbrechung mit sich – darunter leiden jedoch die Stapeleigenschaften. Darüber müssen Kunden, die Perforationen wünschen, aufgeklärt werden.

Und da gibt es noch ein weiteres Dilemma, auf das die Kunden hingewiesen werden sollten: Komplikationen, die die Luftfeuchtigkeit mit sich bringen kann: Papierfasern nehmen Feuchtigkeit auf; sie werden in der Folge bei hoher Luftfeuchtigkeit sehr flexibel – die Stege reißen sehr schlecht. Für eine optimale Funktion müssten sie eigentlich kleiner ausfallen. Ist die Luft dagegen trocken, so gibt die Papierfaser diese Feuchtigkeit wieder ab, sie wird spröde und brüchig. Zu kleine Unterbrecher einer Perforation reißen zu leicht ein.

Wir fassen zusammen: Skizzen werden hauptsächlich für eine digitale Datenübernahme benötigt. Eine lückenlose Vermaßung ist zwingend erforderlich. Konstruktionen aus dem FEFCO-Katalog müssen nicht im Detail bemaßt werden, denn diese sind in CAD-Programmen meist hinterlegt. Linientypen müssen klar gekennzeichnet sein. Bei Perforationslinien und Rill-Schneid-Kombinationen muss zusätzlich die Teilung angegeben werden.

Im Folgenden geht es um das Anforderungsprofil für das zu verpackende Produkt: Welche Konstruktionsvariante kommt für ein bestimmtes zu verpackendes Produkt in Frage? Das Produkt, sein Einsatzgebiet und die gewünschten Funktionen bestimmen die Konstruktion und Werkstoffauswahl einer Verpackung. So müssen zum Beispiel Überseeverpackungen nassfeste Verklebungen haben. Beispiele:


Abb. 151: Anforderungen und Lösungen

Wir nehmen dieselben Maße an, wie im vorgenannten Beispiel der zu palettierenden Verpackung für sechs Schlegelflaschen. Denn so wird der Unterschied zwischen Posteinzelversand und palettenweisem Transport am besten klar. In diesem Fall wird nicht palettenweise versendet, sondern einzeln innerhalb Deutschlands – der Kunde ist ein Internetversender, der monatlich rund 500 Pakete versendet.

In diesem Fall sollen sechs Schlegelflaschen stehend (Durchmesser 89 mm, Höhe 310 mm) einzeln innerhalb von Deutschland versendet werden. Die Mengen liegen bei 5 000 bis 6 000 St., der Warenwert pro Schachtel liegt bei 29,70 €.

Folgende Fakten liegen für die Auswahl zugrunde:
–  Sechs Schlegelflaschen (Produkt trägt mit)
–  Warenwert 29,70 €
–  Gewicht pro Verpackung ca. 7,5 kg
–  Menge: 5000 St. oder 6000 St.
–  Einzelversand
–  Versand: einzeln innerhalb Deutschlands

Wir wählen eine Einzelversandverpackung.
Wir gehen davon aus, dass es sich bei der Flasche um eine gute Qualität handelt, da auch die Flasche eine Verpackung ist. Der Einzelversand stellt eine Besonderheit dar, da die dafür vorgesehenen Verpackungen vom Versand-Dienstleister (zum Beispiel UPS) geprüft und zertifiziert werden können. Sollte dann beim Versand eine Verpackung beschädigt werden, so wird der Schaden durch den Dienstleister ersetzt. Das ist zum einen wichtig für das Image des Internetversenders beim Kunden.

Die Schadensregulierungs-Garantie durch den Versand-Dienstleister ist zum anderen aber auch bedeutsam, weil damit auch mögliche Folgeschäden erfasst sind. Ein denkbares Szenario: Eine Flasche zerbricht in der Verpackung, und der Inhalt läuft in ein darunterliegendes Paket, in dem zum Beispiel ein Laptop oder ein anderes teures elektronisches Gerät verpackt ist.

Die Prüfungen für die Zertifizierung der Verpackung sind zum Teil kostenlos. Die Tests laufen zum Beispiel wie folgt ab: Das Produkt wird in einer Originalverpackung eingepackt, und man lässt diese Verpackung aus einer bestimmten Höhe acht Mal auf alle verschiedenen Ecken, Kanten und Flächen fallen. Es darf dabei keine Flasche zu Bruch gehen. Ist der Test bestanden, gibt es ein Zertifikat. Genauere Details über den Fallversuch können beim Versand-Dienstleister angefordert werden.

Beim Einzelversand ist darauf zu achten, dass keine Flasche an die andere stoßen kann – dazu benötigt man zwischen jeder Flasche eine Lage doppelwellige Wellpappe. Wir können hier eine Steglösung wäh- len – drei Längsstege und vier Querstege. Die Stegenden stehen über und bilden mit dem Hohlgefache einen Stoßschutz. Nun muss noch je eine Knautschzone am Boden und am Deckel eingebracht werden. Wir wählen dafür ein Ritzpolster. Für die Umverpackung wählen wir eine Faltschachtel.

Zur Erklärung für die Auswahl der Verpackungsausführung: Der Inhalt hat einen Warenwert von rund 30 €. Grundsätzlich sehen Kunden eine Verpackung immer als notwendiges Übel: Sie soll das Produkt gut schützen, darf aber kaum etwas kosten. Diesem Bedürfnis kommt eine Faltschachtel entgegen. Er kann kostengünstig und ohne Werkzeugkosten auf einer Inline produziert werden. Die Stege können auf einer Stegschlitzmaschine oder einem Slotter auch ohne Werkzeugkosten gefertigt werden. Das Ritzpolster fertigen wir auf der Kreisschere.

Berechnung Längssteg
2 x Hohlsteg + 4 x Material Quersteg + 3 x Flaschendurchmesser
2 x 24,5mm + 4 x 7 mm + 3 x 89 mm = 344 mm
Material: 2.20 BC


Abb. 152: Zeichnung eines Längssteges. Unten rechts die Markierung der Wellenrichtung

Berechnung Quersteg
2 x Hohlsteg + 3 x Material Längssteg + 2 x Flaschendurchmesser
2 x 24,5 mm + 3 x 7 mm + 2 x 89 mm = 248 mm
Material 2.20 BC


Abb. 153: Zeichnung eines Quersteges. Unten rechts: die Markierung der Wellenrichtung

Berechnung Boden- und Deckelpolster
Die Grundfläche entspricht der Länge des Längssteges, die Breite entspricht der Länge des Quersteges, also 344 x 248 mm
Material: 2.20 BC
Das Ritzpolster wählen wir rund 10 mm breiter als die Hohlstege des Stegsatzes, in unserem Fall 40 mm.


Abb. 154: Berechnung eines Ritzpolsters

Zur Abb. 154: Die Linien, die mit dem Pfeil nach oben gekennzeichnet sind, werden von außen geritzt, die Linien, die mit dem Pfeil nach unten gekennzeichnet sind, von innen. Ritzen bedeutet, dass das Material von außen oder von innen bis zu 70 % durchgeschnitten wird. Dabei ist das Messer im 90 Grad-Winkel zu halten. Biegt man die Ritzung ein und hält diese gegen das Licht, so darf nichts durchscheinen.

Achtung: Wir nehmen die Grundfläche des Stegsatzes und geben in Länge und Breite je 2 mm dazu.
Innenmaße: 346 x 250 x 352 mm
Ausführung: Faltschachtel nach FEFCO 0201
Material: 2.40 BC


Abb. 155: Faltkarton nach FEFCO 0201

Zur Erklärung für die Wahl des Materials: Die Inneneinrichtung sollte aus doppelwelligem weichem Material bestehen – dieses bildet ein weiches Polster! Zu harte Materialien würden die Stöße beim Fall direkt an das Produkt weitergeben! Die Flaschen könnten zerbrechen! Weiche Materialien sind zudem kostengünstiger. Wenn ein Fallversuch damit endet, dass Flaschen zerbrechen, muss zur nächstbesseren Qualität gewechselt werden. Beim Umkarton muss sofort höherwertiges Mate•rial gewählt werden, denn der Umkarton muss das rund 8 kg schwere Paket in Form halten.

Im nächsten Schritt wenden wir uns der Erstellung des Handmusters zu. Zur manuellen Herstellung eines Musters benötigt man:
• Cuttermesser
• Stahllineal
• Maßband
• Reißzirkel oder Zeichenbrett

Als Vorgabe verwenden wir unsere Zuschnittsberechnung von der Einzelversandverpackung. Wir wählen den entsprechenden Wellpappebogen mit dem korrekten Wellenverlauf und der adäquaten Qualität. Wir schneiden die Zuschnitte auf Endformat zu.

Zur Faltschachtel:
• Zuerst zeichnen wir die Rilllinien ein.


Abb. 156: Darstellung der Rilllinien auf dem Bogen

• Anschließend bringen wir die Schlitze und die Klebelasche mit dem Cutter ein.
• Jetzt werden die Rillungen mit einem Rillwerkzeug eingedrückt.
• Vorzugsweise mit dem Mustermachertisch oder einer Abkantmaschine. Steht beides nicht zur Verfügung, kann die Rillung auch mit einem Falzbein eingedrückt werden (ein Rilleisen in einem Holz eingebracht).
• Abschließend wird die Faltschachtel noch an der Klebelasche mit Hotmelt verklebt und ausgerichtet (Hotmelt = heißer Schmelzklebstoff). Wichtig dabei ist, dass hier die Kanten oben und unten bündig sind und nicht überstehen.
• Die Schachtel darf nicht zu eng geklebt werden. Es entsteht oben und unten ein Verschlussspalt.


Abb 157: Darstellung des Verschlussspalts

Zum Stegsatz:
Die Schlitztiefe und die Abstände werden auf die bereits auf Endformat zugeschnittenen Zuschnitte übertragen und mit einer Stegschlitzmaschine ausgestanzt. Steht diese nicht zur Verfügung, so werden die Schlitze mit dem Cutter ausgeschnitten. Je nach Verarbeitungsmöglichkeit und Maschine sind die Schlitze 6 mm oder 8 mm breit.

Zum Ritzpolster:
Die Zuschnitte sind bereits auf Endformat zugeschnitten. Wir bringen die Ritzungen – wie dargestellt – von oben und von unten ein! Die Faltschachtel wird mit dem Klebeband verklebt, mit der Inneneinrichtung bestückt und mit den Flaschen befüllt. Die Schachtel kann nun für den ersten Falltest dem Kunden zur Verfügung gestellt werden. Achtung: In der Praxis verwendet man für den zertifizierten Fallversuch Produktionsmuster, da Hand- oder Plottermuster nicht der späteren Serie entsprechen.

Musterbau Blockpolster:
Es ist hilfreich, ein Blockpolster zu erstellen, wenn man das Ritzen vertiefen will. Hierbei kann man leicht feststellen, ob man das Messer senkrecht hält! Die Ritzungen werden abwechselnd von oben und von unten ausgeführt.


Abb. 158: Musterbau eines Blockpolsters

Das Blockpolster wird wie eine Ziehharmonika zusammengelegt. Die Lagen des zusammengelegten Blockpolsters liegen nun übereinander. Erhält man an der Seite einen 90°-Winkel, hat man das Messer gerade gehalten.

Noch ein handwerklicher Tipp: Man schneidet nie die volle Materialstärke auf einmal – je nach Stärke immer häufiger schneiden.

Musterbau einer Krempelverpackung nach FEFCO 0422
Bei einer Krempelverpackung schneidet man sich den Bogen umlaufend um 20 mm größer zu. Man zeichnet in beiden Dimensionen die Mitte ein, achtet darauf, dass die Linien parallel zur Welle beziehungsweise senkrecht zur Welle verlaufen und nimmt alle Maße von der Mitte aus. Ähnlich verhält man sich beim Musterbau zum Beispiel von einem FEFCO 0300 oder auch einem 4-Punkt-Kleber nach FEFCO 0451.


Abb. 159: Krempelverpackung nach FEFCO 0422

Musterbau Automatikboden nach FEFCO 0701


Abb. 160: Bei einem Automatikboden wird der Bogen auch umlaufend um 20 mm größer zugeschnitten. Zum Übertragen der Maße fängt man hier bei der Bodenklappenrillung an.

Wir fassen zusammen: Bevor das Muster gefertigt werden kann, muss eine Zuschnittsberechnung erstellt werden. Im nächsten Schritt wird der Wellpappbogen auf das offene Maß zugeschnitten. Nach dem Aufriss der Kontur mit Stechzirkel oder Zeichenbrett wird das Muster mit einem Cutter ausgeschnitten. Danach werden mit dem Handriller die Rillungen eingeprägt.

Im letzten Arbeitsschritt wird das Muster bei Bedarf geklebt. Im Anschluss findet eine Funktionsprüfung statt. Erfüllt das Muster alle Anforderungen, so kann es dem Kunden übergeben werden.

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3.1.3 Skizzen und packmittelspezifische Zeichnungen erstellen, technische Zeichnungen lesen (Säcke)

Säcke aus Leder begleiten den Menschen schon seit Anbeginn der Zivilisation, aus Leinen-, Hanf- oder Baumwollgeweben seit der Antike. Im frühen neunzehnten Jahrhundert eroberte die billigere Jute für ein Jahrhundert lang die führende Stellung bei Säcken für die Verpackung von Schüttgütern wie Salz, Zucker, Getreide oder Chile-Salpeter – aber auch bei Sandsäcken für Befestigungen.

Tüten und Beutel aus Papier für kleine Füllgewichte waren bereits im Mittelalter in Gebrauch. Seit Anfang des 19. Jahrhunderts wurden sie gewerblich in Handarbeit und seit etwa 1850 in USA auch maschinell hergestellt (Flachbeutel). In den folgenden zwanzig Jahren entstanden dort sowohl eine florierende Beutelindustrie mit Ausbildung von ersten Konzernstrukturen als auch die Technologie und die Maschinen für die Herstellung von Kreuzboden- und Blockbodenbeuteln. In Deutschland bildete sich erst mit der Reichsgründung 1871 eine ernstzunehmende, auf maschineller Basis arbeitende Tüten- und Beutelindustrie sowie eine eigene Maschinenindustrie heraus.

Säcke aus Leder, Leinen, Jute, Sisal oder Mischgeweben waren bis zur Jahrhundertwende für Schüttgüter wie Salz, Zucker, Getreide, Mehl – aber auch als Sandsäcke für Befestigungen – die gebräuchlichsten flexiblen Packmittel. Tüten und Beutel aus Papier für kleine Füllgewichte wurden bereits seit Anfang des 19. Jahrhunderts in Handarbeit und seit Mitte des 19. Jahrhunderts maschinell hergestellt (Spitztüten, Flachbeutel).

Im ersten Weltkrieg wurde als Ersatz für den knapp gewordenen Rohstoff Jute der um die Jahrhundertwende erfundene Papiersack verstärkt eingesetzt. Papiersäcke wurden bald für Füllgewichte bis 100 kg, neben Tüten und BeuteIn aus Papier, die für kleine Mengen und Gewichte im Konsumbereich Verwendung fanden, als billige zweckmäßige Einwegverpackung ein unentbehrliches Packmittel für die Industrie.

Anfang der 60er-Jahre wurden für Verpackungszwecke geeignete preiswerte Kunststofffolien entwickelt, die den Packstoff „Papier“ ergänzen. Massenschüttgüter wie Zement, Kalk, Düngemittel, chemische Grundstoffe, Farben und Kunststoffgranulat sowie Nahrungs- und Futtermittel, die gekörnt, granuliert, pulverförmig oder in Brocken als Packgut anfallen, werden heute in speziell für den einzeInen Anwendungszweck entwickelten flexiblen PackmitteIn, zum Beispiel in Papiersäcken, Plastikfoliensäcken, Kombinationssäcken aus Papier und Folie, zum Teil verstärkt durch Kunststoffbändchengewebe, sicher verpackt.
Begriffe und Formen von Säcken sind in den Normen DIN 55460, Teil 1 und Teil 2, sowie in der Norm DIN ISO 6591, Teil 1 und 2, definiert.

Die wichtigsten Begriffe entnehmen Sie bitte der nachstehenden Auflistung.

Papiersack: ein hauptsächlich aus einer oder mehreren flachgelegten Papierschlauchlagen gefertigtes und mindestens an einem Ende geschlossenes Behältnis. Papiersäcke sind nötigenfalls zur Erstellung besonderer Eigenschaften für die Befüllung und die Güterverteilungskette mit anderen flexiblen Materialien kombiniert – zum Beispiel Folie. Der Papiersack ist ein flexibles, vollflächiges, raumbildendes Packmittel von über 2700 cm2 (Länge x Breite).

Lage: ein Bogen aus Papier oder anderem flexiblem Material oder einer Kombination solcher Materialien, der die (oder einen Teil der) Sackwandungen bildet.

Seitenfalte: Eine Seitenfalte ist eine in die Längskanten eines (flachgelegten) Schlauches oder Sackes eingelegte Falte.

Schlauch: Dabei handelt es sich um eine oder mehrere Lagen in Form eines flachgelegten Zylinders in vorgegebenem Längenabschnitt.

Flachschlauch: Ein Flachschlauch besteht nur aus flachgelegten zylindrischen Lagen ohne eingelegte Seitenfalte.

Faltenschlauch: ein (flachgelegter) Schlauch mit in beiden Längskanten eingelegter Seitenfalte.

Geradschnittschlauch: ein Schlauch, dessen Lagen gemeinsam auf eine vorgegebene Länge geschnitten worden sind.

Staffelschlauch: ein Schlauch, dessen Lagen staffelförmig versetzt auf eine vorgegebene Länge geschnitten worden sind (flach oder mit Seitenfalten).

Kröpfschnittschlauch: ein Schlauch (flach oder mit Seitenfalten), dessen Lagen gemeinsam so auf eine vorgegebene Länge geschnitten worden sind, dass auf einem Ende eine vorspringende Ecke entsteht.


Abb. 161: Geradschnittschlauch, Staffelschlauch und Kröpfschnittschlauch (von links)

Nähen: Nähen, Kleben, Schweißen: Es gibt verschiedene Arten, Säcke zu verschließen. Das Nähen bezeichnet das Verbinden der Wandungsteile eines Sackes mittels Nähgarn. Anmerkung: In der Sackfertigung geht es dabei normalerweise um das Vernähen der Schnittränder, wodurch der Schlauch auf einem oder beiden Enden mit oder ohne einen Nähkreppstreifen verschlossen wird.

Kleben: Verbinden der Wandungsteile mit Klebstoff.

Längsnaht: Klebung, die die überlappenden Längskanten einer Lage mit Klebstoff miteinander verbindet. Anmerkung: Die Klebenaht kann durchgehend oder unterbrochen sein. Bei Kunststoffsäcken wird die Längsnaht als Extruderschweißnaht durchgeführt.

Querklebung: Klebeverbindung zwischen den einzeInen Lagen an einem oder beiden Enden eines Schlauches. Anmerkung: Die Querklebung erleichtert die Trennung der Vorder- von der Rückseite eines Schlauches während der Fertigung oder beim Gebrauch und kann die Festigkeit bestimmter Sackformen erhöhen.

Bodenklebung: Klebung, die den Schlauch an einem oder beiden Enden mittels Klebstoff verschließt. Anmerkung: Vor dem Verschließen des Schlauches werden seine Enden in dazu geeigneter Weise gefaltet und/oder anderweitig vorgeformt.

Schweißen: Verbinden der Wandungsteile mittels Wärmeeinwirkung. Extruderschweißnaht: Längsnahtverschluss durch thermoplastische Schmelze.

Überlappung: übereinanderliegende Flächenteile eines Schlauches oder einer Lage.

Längsnahtüberlappung: übereinanderliegende, den Längskanten einer Materialbahn benachbarte Flächenteile.

Bodenüberlappung: den Schnittkanten benachbarte Flächenteile eines Schlauches, die nach der Bodenformung übereinanderliegen.

Ventil: eine normalerweise in einer Sackecke gelegene Öffnung, durch die hindurch der Sack befüllt wird und die nach dem Befüllen den Inhalt nicht ohne weiteres wieder ausfließen lässt.

Sackformen

Flachsack: ein aus einem Flachschlauch gefertigter Sack.

Faltensack: ein aus einem (Seiten-)Faltenschlauch gefertigter Sack.

Genähter Sack: ein an einem oder beiden Enden mittels durchgehender Nähnaht geschlossener Sack.

Geschweißter Sack: ein an einem oder beiden Enden geschweißter Sack (meistens durch Impulsschweißnaht).

Geklebter Sack: ein an einem oder beiden Enden mittels Klebung geschlossener Sack.

Offener Sack: ein Schlauch, der während der Fertigung nur an einem Ende verschlossen wurde.

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3.1.4 Skizzen und packmittelspezifische Zeichnungen erstellen, technische Zeichnungen lesen (Beutel)

In diesem Kapitel geht es um Beutel. Dabei handelt es sich um ein flexibles, vollflächiges und raumbildendes Packmittel. Beutel haben meist unter 2700 cm² Zuschnittsfläche (Breite x Länge + gegebenenfalls Faltenbreite).

Die wichtigsten Beuteltypen nach DIN 55 450
Viele dieser Beutel werden später automatisiert befüllt.


Abb. 162: Beuteltypen

Spitztüte nach DIN 55 450
Unter einer Spitztüte versteht man ein gefaltetes und geklebtes Blatt in der Form eines gleichschenkligen rechtwinkligen Dreiecks, bei dem ein Schenkel die Öffnung bildet. Sie ist ein aus einem Zuschnitt gefaltetes konisches Packmittel mit einer Längsnaht. Bekannt ist sie hauptsächlich als Obstspitztüte oder Bonbontüte. Spitztüten werden mit und ohne Faltnaht (Fahne) hergestellt und entweder vom Blatt oder von der Rolle gefertigt. Man verwendet fast ausschließlich altpapierhaltige und holzhaltige Papiere mit einer flächenbezogenen Masse von etwa 40-60 g/m².


Abb. 163: Spitztüte

Zuschnitt
Die Rollenbreite b wird bestimmt aus der Tütenbreite a, Fahne F und Klebelasche m. Tütenbreite und Länge bilden die Schenkel des dreieckigen Füllkörpers (Breite : Länge - a). Fahne F und Klebelasche m gehen nicht in die Breite/Länge ein.

bR = a + F + m

Die Fahne beträgt in der Regel 20 mm und die Klebelasche 15 mm. Die Abschnittlänge sl₁ entspricht der Tütenbreite. Also sl₁ = a.


Abb. 164: Darstellung einer Fahne

Bei der maschinellen Herstellung wird von einer Papierbahn mit einer Streichschiene der spätere Klebefalz umgelegt. Auf diesem Klebefalz wird Klebstoff aufgetragen. Die Klebstoffspur ist an jenen Stellen, an denen später der Querschnitt erfolgen soll, ausgespart. Dann wird die Papierbahn in einzelne Abschnitte getrennt und einer Falzstation zugeführt. In der Falzstation werden die vereinzelten Zuschnitte erfasst und mit Hilfe eines Falzmessers in einem Winkel von 45 Grad gefalzt.

Zweinahtbeutel DIN 55 450


Abb. 165: Dimensionen des Zweinahtbeutels

Zuschnitt
Die Rollenbreite bR wird bestimmt aus der Beutelbreite b₁ und den Klebelaschen m. Die Klebelasche m beträgt in der Regel 12,5 mm

Also bR = b₁ + 2 m.

Die Abschnittlänge sl₁wird bestimmt aus der Beutellänge l₁ und der Verschlusslasche n. Also sl₁ = 2l₁ + n. Die Verschlusslasche n beträgt in der Regel 20 mm.


Abb. 166: Durchlaufen einer Längsfalzeinrichtung

Beim Durchlaufen einer Längsfalzeinrichtung werden die an beiden Seiten stehengebliebenen Klebelaschen von einem Streichblech hochgestellt und nach innen umgelegt. Diese Klappen werden nun als Klebstoffauftragsstreifen mit dünnen Klebstoffstreifen versehen.


Abb. 167: Klebstoffmuster für Querklebung

Flach- und Seitenfaltenbeutel DIN 55 450
Flachbeutel ist der Sammelbegriff für Beutel ohne Boden. Für Flachbeutel werden holzhaltige und holzfreie Papiersorten benutzt; für bestimmte Zwecke finden auch Pergamentersatz und Pergamin Verwendung. Mit einer flächenbezogen Masse von 30-130 g/m². In Ausnahmefällen auch noch schwerer.

Die Rollenbreite bR wird bestimmt aus der Beutelbreite b₁ und der Klebelasche m.

bR = 2 b₁ + m. Die Klebelasche beträgt 15-20 mm.

Die Abschnittlänge sl₁ wird bestimmt aus der Beutellänge l₁, Verschlusslasche n und Bodenverschluss n₁.

sl₁ = l₁ + n + n₁


Abb. 168: Dimensionen des Flachbeutels

Faltenbeutel DIN 55 450
Der Faltenbeutel hat gegenüber dem Flachbeutel zusätzlich Seitenfalten, die ein raumförmiges Packmittel ergeben.


Abb. 169: Dimensionen des Faltenbeutels

Berechnungsformel Faltenbeutel
Die Rollenbreite bR wird bestimmt aus der Beutelbreite b₁ , der Faltentiefe b₃ und der Klebelasche m.

bR = 2 b₁ + 4 b₃ + m

Die Abschnittlänge sl₁ ist gleich der Berechnungsformel des Flachbeutels.

Zweinutzige Schlauchbildung
Beim Auflaufen der Papierbahn auf das Formatblech sorgen schräg angeordnete Gummirollen für einen engen Kontakt des Papiers mit dem Formatblech.


Abb. 170: Andruckrollen für einen engen Kontakt des Papiers mit dem Formatblech

Herstellung von Faltenbeuteln
Um umfangreicheres beziehungsweise großvolumigeres Füllgut zu verpacken, wird der Faltenbeutel hergestellt. Der herstellungstechnische Unterschied zum Flachbeutel liegt hier in der Verwendung eines anders geformten Formatbleches. Das Faltenformatblech besteht aus zwei gleich breiten, jedoch unterschiedlich langen Teilen; diese sind so angeordnet, dass die Papierbahn mit seitlich montierten Faltenblechen zu einem Faltenschlauch geformt werden kann. Alle übrigen Arbeitsgänge entsprechen jenen der Flachbeutelherstellung.


Abb. 171: Formatblech zur Herstellung von Faltenbeuteln und Faltenschlauch

Schlauchbildung für Faltenbeutel
Die Faltenbildung kann auch durch verstellbare Rollen erfolgen (siehe Abbildung). Nach dieser Station wird der Schlauch mit Hilfe von Vorzugsrollen zur Trenneinrichtung vorgezogen.


Abb. 172: Faltenbildung durch verstellbare Rollen

Kreuzbodenbeutel DIN 55 450
Der Kreuzbodenbeutel ist ein Bodenbeutel ohne Seitenfalten, der nach dem Füllen einen rechteckigen oder quadratischen Boden hat. Die erste Maschine dafür kam 1894 auf den Markt, ihr Prinzip ist im Wesentlichen heute noch gültig.

Der Kreuzbodenbeutel wird immer von der Rolle gearbeitet. Im ungefüllten gefalzten Zustand hat er einen sechseckigen Boden. Wesentlicher Vorteil des Kreuzbodenbeutels sowie des später beschriebenen Blockbodenbeutels ist die eigene Standfähigkeit.


Abb. 173: Dimension des Kreuzbodenbeutels

Maßangaben/Bezeichnungen
b₁ = Beutelbreite
l₁ = Beutellänge
b₂ = Beutelbodenbreite
ü₂ = Bodenüberlappung

Die Rollenbreite bR wird bestimmt aus der Beutelbreite b₁ und der Klebelasche m.

bR = 2 b₁ + m

Die Klebelasche m beträgt in der Regel 20 mm.

Die Abschnittlänge sl₁ wird bestimmt aus der Beutellänge l₁, der Bodenbreite b₂ und der Bodenüberlappung ü₂.

Die Bodenüberlappung beträgt je nach Bodenbreite 30-40 mm.

Bodenbildung mittels Falznase
Die Papierrolle wird so in die Maschine eingespannt, dass die glatte Seite oben liegt. Nach dem Abzug der Papierbahn wird ein sogenannter S-Zug umschlungen. Dieser besteht aus zwei eng beieinander liegenden Walzen, welche von der Papierbahn beim Durchlaufen über einen großen Umschlingungswinkel berührt werden. Durch die hierbei auftretende Reibung wird ein konstanter Vorzug durch den angetriebenen S-Zug erreicht. Über Umlenkwalzen vorbei an der Längsklebeeinrichtung wird die Papierbahn auf das Formatblech gezogen, welches sie von oben nach unten zu einem Schlauch umschließt.

An der Oberseite des Formatbleches liegt die Bodenklappenausstanzvorrichtung. Es werden mittels dieser Vorrichtung in die vorbeilaufende obere Schlauchhälfte zwei Längsschlitze geschlagen, deren Abstand voneinander die Breite der später nötigen Bodenklappe ergibt. Die Schlitze werden von einem Stanzmesser geschlagen, welches für jede Klappenbreite ausgewechselt werden muss. Die Klappenhöhe kann durch die Einstechtiefe des Stanzmessers verschieden groß gestaltet werden.

Nach dem Durchlaufen der Stanzvorrichtung wird der Schlauch fertiggebildet, verklebt und von der Vorzugseinrichtung dem Querschneider zugeführt. Nach dem erfolgten Querschnitt wird die vordere Kante des Schlauchabschnittes zur Bodenquadratbildung vorgeschoben. Eine im Formatblech befindliche, in ihrer Längsrichtung verschiebbare und über Kipphebel bewegte Zungenfeder spreizt nun den Schlauch derart auseinander, dass er auf eine fest in der Maschine montierte Falznase aufgeschoben werden kann. Es gleitet hierbei die Oberseite des Schlauches über beziehungsweise die Unterseite unter die Falznase. Die Zungenfeder wird in diesem Augenblick nach rückwärts weggezogen. Sie muss sich zum Zeitpunkt des nächsten Querschnittes hinter der Schneideeinrichtung befinden.


Abb. 174: Schlitzung der Bodenklappe mittels Stanzmesser

Wenn der Schlauch bis zur halben Beutelbreite auf der Falznase aufgeschoben ist, so wird er von einem quer zur Maschine liegenden Falter erfasst und unter der Falznase durchgeschoben. Hierbei bildet sich das Bodenquadrat.


Abb. 175: Schlauchbildung über das Formatblech

Bodenquaderbildung


Abb. 176: Bildung des Bodenquaders


Abb. 177: Falzstation zur Bildung der Bodenklappe

Der Schlauchabschnitt wird mit dem nun fertig gebildeten Bodenquadrat unter den Bodenformatzylinder (Bodenmacherzylinder) geführt und hier von einem in der Mitte des Formatzylinders befindlichen Klebstoffsegment mit dem für die Bodenverklebung erforderlichen Klebstoff versehen. Der Bodenformatzylinder muss für jede Abschnittlänge ausgewechselt werden. Sein Umfang bestimmt die Abschnittlänge. Die Länge des Klebstoffsegments ist abhängig von der Beutelbreite.

Der Schlauchabschnitt erreicht nun die erste Falzstation. Hier wird von einem Pendelfalzmesser die erste Bodenklappe gebildet, indem der Schlauchabschnitt zwischen einer Presswalze und der Bodenbildungstrommel durchgeschoben wird. Unmittelbar darunter liegt die zweite Falzstation. Der zweite Falter verschließt den Boden, indem er den vom ersten Falter vorgefalzten Boden durch die zweite Presswalze drückt. Der jetzt fertiggestellte Beutel wird über Bänderführungen zur Ablagetrommel gebracht und gezählt abgelegt.

Falzvorgang



Abb. 178: Falzvorgang im Bodenmacherzylinder

Blockbodenbeutel DIN 55 450
Der Blockbodenbeutel ist ein Bodenbeutel mit zwei Seitenfalten sowie einem gefalteten rechtwinkligen Boden. Dieser wird meist zusätzlich mit einem Bodenblatt versehen. Da er ursprünglich über einen Klotz hergestellt wurde, wird er gelegentlich noch Klotzbodenbeutel genannt.


Abb. 179: Dimensionen des Blockbodenbeutels

Die Rollenbreite bR wird bestimmt aus der Beutelbreite b₁, Faltentiefe b₃ und der Klebelasche m.

bR = 2 x b₁ + 4 x b₃ + m

Die Klebelasche schwankt je nach Größe der herzustellenden Beutel zwischen 15 und 25 mm. Die Schlauchabschnittlänge sl₁ wird bestimmt aus der Beutelhöhe l₁, der Bodenbreite b₂ und der Bodenüberlappung ü₂. (Die Bodenbreite ist gleich der Faltenbreite.)

Die Bodenüberlappung beträgt 30 bis 40 mm, je nach Größe des Beutels.

Blockbodenbeutel oder Klotzbodenbeutel werden aus Faltenschläuchen hergestellt, besitzen einen rechteckigen bis quadratischen Boden und sind für die Verwendung auf automatischen Abpackmaschinen die günstigste Ausführung. Blockbodenbeutel werden in den unterschiedlichsten Größenausführungen dargestellt vom Gewürzsäckchen bis hin zu großen Tragebeuteln.

Tragbeutel und Tragtaschen DlN 55 455
Unter Tragbeutel versteht man einen Blockbodenbeutel mit Tragevorrichtung.
Als Tragtaschen werden Flach- oder Faltenbeutel mit ausgestanzten Grifflöchern oder zusätzlich angebrachten Tragegriffen bezeichnet.


Abb. 180: verschiedene Formen von Tragbeuteln und Tragetaschen

Je nach der Henkel- bzw. Grifflochausführung verwendet man zur Fertigung:
• Tragbeutelmaschinen, bei denen die Einklebung des Griffes in der
• Blockbodenbeutelmaschine (Innenhenkel) erfolgt (Tragbeutel für Lebensmittelsektor)
• Tragbeutelmaschinen, die als selbstständiges Aggregat an fertige Kreuzboden- oder Blockbodenbeutel Griffe anbringen (Außenhenkel)
• Tragtaschenmaschinen, die in einem Arbeitsgang Pappverstärkungen einkleben und durch anschließende Stanzung Grifflöcher anbringen (Textiltragtaschen)
• Sonstige Einrichtungen, wie Schnureinziehmaschinen für Tragbeutel mit kartonverstärktem Rand und Schnur, Aggregate für alle möglichen Sondergriffausführungen – zum Beispiel mit Kunststoff –, die vorgefertigt werden, usw.

Tragbeutel mit Innenhenkel
Moderne Herstellungsmaschinen für Tragbeutel besitzen eine Zusatzeinrichtung zur Herstellung von Papiertraggriffen. Diese werden aus einer schmalen und sehr reißfesten Papierbahn der Länge nach dreifach gefaltet und verklebt, so dass ein etwa 2 cm breites Papierband entsteht. Dieses wird auf die erforderliche Länge abgeschnitten und so geknickt, dass daraus der Traggriff entsteht. Dieser Griff wird nun in der Beutelmaschine so in die Innenbahn des Schlauches geklebt und mit einem Deckblatt fixiert, dass er nach dem Abtrennen des Schlauchabschnittes an dessen Oberkante herausragt.

Tragbeutel mit Außenhenkel
Die fertigen Beutel werden von oben kontinuierlich in eine Anlage gelegt, die auf die Beutelgröße eingestellt ist. Ein rotierender Zylinder erfasst mit einem Sauger den untersten Beutel in dieser Anlage und gibt ihn an Zangen des Zylinders ab, die ihn bei der weiteren Drehung des Zylinders auf eine Transportkette legen. Die Kette trägt ihn taktmäßig in die einzelnen Arbeitsstationen. Während dieser Vorgänge werden die beiden Traggriffe hergestellt. Von zwei schmalen Papierrollen, deren Breite gleich der zwei- oder dreifachen Griffbreite ist, werden die Papierstreifen abgerollt. In einer Rillstation werden in das Papier feine Längsrillen für die spätere Einlage von Textilfäden geprägt. In der nächsten Arbeitsstation wird am linken und rechten Rand des Papierstreifens durch Düsen ein schmaler Klebstoffauftrag vorgenommen.

Traggriffmaschine
Anschließend wird der angeleimte Papierstreifen zwei- oder dreifach übereinander zusammengelegt. Dann passiert die Papierbahn die Vorzugrollen, wodurch der zusammengelegte Streifen als laufende Bahn zusätzlich gepresst wird. Anschließend läuft die Bahn durch das Schneidwerk. Ein pendelndes Segment übergibt den Abschnitt an den Falzzylinder. An seinem Scheitelpunkt erfolgt der Vorbruch für die U-Formbildung (eine Rillung diagonal in den Streifen). Dann leitet der Zylinder den Abschnitt in Führungsbleche, durch die er an den gerillten Stellen zum Tragegriff geformt wird. Vom Falzzylinder übernimmt ihn der Übergabezylinder. Jetzt folgt der Klebstoffauftrag durch mit Schaumgummiklischees beklebte Segmente. Der Übergabezylinder presst dann den Griff an die Außenseite des Beutels. Der zweite Griff wird gleichzeitig gefertigt und aufgeklebt. Durch einen Bändertransport wird der fertige Beutel der Ablage zugeführt. In Fangblechen wird eine bestimmte Stückzahl Beutel gesammelt und dann gezählt ausgeworfen.


Abb. 181: Schema der Aufklebung des Griffes (Henkel)

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3.1.5 Briefhüllen - Begriffe, Ausführungsformen

Definitionen nach DIN

Benennung

Definition

Briefhülle

Umhüllung aus Papier oder ähnlichem Material: Man unterscheidet noch Briefumschlag und Versandtasche.

Briefumschlag

Diese flache rechteckige Briefhülle ist mit einer gummierten oder nicht gummierten Verschlussklappe entlang einer Längsseite versehen.

Versandtasche

Diese rechteckige Briefhülle ist mit einer gummierten oder nicht gummierten Verschlussklappe entlang einer Schmalseite versehen.

Zuschnitt

Hierbei handelt es sich um ein in eine Form zugeschnittenes Papier oder ähnliches Material für die Produktion von Briefhüllen.

Klappen

Diese Teile des Zuschnittes lassen nach Faltung und Verleimung aus dem Zuschnitt eine Briefhülle entstehen.

Verschlussklappe

Diese Klappe dient dazu, die Briefhülle durch Klebung vollständig zu verschließen oder durch Einstecken oder Ähnliches – gegebenenfalls mithilfe bestimmter Mechanik – den Inhalt vor dem Herausfallen zu sichern.

Man unterscheidet:
• spitze Verschlussklappe,
• gerade Verschlussklappe und
• abgerundete Verschlussklappe.

Bodenklappe

Diese Klappe liegt gegenüber der Verschlussklappe.

Seitenklappen

Seitenklappen liegen rechtwinklig zur Verschluss- klappe.

Fenster

Hierbei handelt es sich um eine Ausstanzung in der Briefhülle, die mit einem transparenten Material hinterklebt ist.

Selbstklebegummierung

Die Klebegummierung (auf Klappe und Rückseite) kann ohne Einwirkung von Wasser durch Anpressdruck fest oder wieder ablösbar (Adhäsivverschluss) miteinander verklebt werden.


Abb. 185: Darstellung einer Klebegummierung

Haftklebegummierung

Diese Einkomponenten-Klebegummierung kann ohne Einwirkung von Wasser durch Anpressdruck fest oder wieder ablösbar (Adhäsivverschluss) verklebt werden. Sie ist durch einen Silikonschutzstreifen abgedeckt.


Abb. 186: Schematische Darstellung einer Einkomponenten-Klebegummierung

Nassklebegummierung

Diese Leimgummierung wird durch Wasser aktiviert.

Ungummierte Verschlussklappe

Diese Verschlussklappe hat keine Gummierung.

Zungenverschluss

Bei dieser Verschlussart wird eine an der Verschlussklappe ausgestanzte Zunge in einen Schlitz in der Bodenklappe eingeschoben.


Abb. 187: Schematische Darstellung eines Zungenverschlusses

Metallklammerverschluss

Dieser Verschluss wird mithilfe auf der Bodenklappe aufgenieteter Metallklammern oder loser Spreizklammern verschlossen.


Abb. 188: Schematische Darstellung eines Metallklammerverschlusses

Papprückwandtasche

Diese Versandtasche hat eine Rücken- verstärkung aus Pappe, die den Inhalt vor Knicken schützen soll.


Abb. 189: Papprückwandtasche

Briefhülle mit Seitenfalten

Diese Briefhülle hat eine Verschlussklappe und Falten an zwei Seiten sowie einen Keil- oder Blockboden.


Abb. 190: Briefhülle mit Seitenfalten

Gepolsterte Briefhülle

Diese Briefhülle ist innen mit einem Polstermaterial versehen, um das Versandgut vor Schlag- oder Stoßeinwirkungen zu schützen.

Gefütterte Briefhülle

Diese Briefhülle hat ein eingeklebtes Futter.

Fensterbriefhülle

Diese Briefhülle hat ein Fenster, um die auf dem Schriftgut befindlichen Anschrift sichtbar zu machen.

Wertbriefumschlag

Dieser Briefumschlag hat überlappende hochgezogene Seitenklappen. Sie sollen verhindern, dass man den Inhalt der Sendungen entnehmen kann, ohne den Umschlag zu beschädigen.


Abb. 191: Wertbriefumschlag

Endlosbriefumschläge

Diese Briefumschläge sind auf einem Endlosträgerband aneinandergereiht befestigt und können auf diese Weise unmittelbar kontinuierlich beschriftet werden.

Faltbriefsendungen

Hierbei handelt es sich um gefaltete, zusammengeklebte oder gesteckte Briefblätter beziehungsweise Ausschnitte aus Papierbahnen, bei denen Inhalt und Umhüllung aus einem Stück bestehen.

Briefumschlag
mit Scheinverschluss

Das ist ein Briefumschlag mit einer offenen und lediglich durch einen Adhäsionsleim oder eine Punktklebung gesicherten Seitenklappe – diese kann für die Prüfung der Ordnungsmäßigkeit der Sendung geöffnet und wieder verschlossen werden.


Abb. 192: Briefumschlag mit Scheinverschluss

Verschlussarten
Die Verschlussarten von Briefhüllen sind mannigfaltig – von der traditionellen Gummierung, die man durch Anfeuchten verschließt über den Klammern- und Ösenverschluss bis hin zum Adhäsionsverschluss.

Latex- oder Selbstklebeverschluss
Die normale Verschlussart bei Briefumschlägen oder Versandtaschen ist die wiederanfeuchtbare Gummierung. Die Latexklebung ist eine Verschlussart, die keine Anfeuchtung nötig hat, da der Klebstoff, der an der Schlussklappe und auf der Rückseite der Hülle oder Versandtasche aufgetragen wird, durch Kontakt der beiden Leimschichten sofort miteinander klebt. Ausschlaggebend sind hier die Latexanteile im Leim.

Adhäsionsverschluss
Er ist zum mehrmaligen Öffnen und Schließen der Versandtasche geeignet. Die Latexanteile sind hier geringer. Sowohl beim Selbstklebe- als auch beim Adhäsionsverschluss ist darauf zu achten, dass die Lebensdauer der Latexanteile begrenzt ist (rund sechs Monate).

Klammern- und Ösenverschluss
Eine andere, sehr aufwendige Verschlussart ist die Ausführung der Versandtasche mit einem Klammer- und Ösenverschluss. Dieser hat vor allem den Vorteil, dass er wiederverwendbar ist. Hier wird die Schlussklappe mit einer Metallöse versehen, die Rückseite der Versandtasche mit einer Klammer, die nach Umlegen der Schlussklappe durch die Öse geführt und umgebogen wird. Diese Ausführung wird nur selten verwendet, da sie sehr zeitraubend ist und zeitaufwendig herzustellen ist.

Haftklebung
Im Gegensatz zur Latexverklebung wird die Haftklebung nur einseitig aufgetragen und mit einem Schutzmaterial (Silikonpapier) abgedeckt. Will man einen Umschlag verkleben, so braucht nur der Silikonstreifen abgezogen zu werden, die Schlussklappe wird umgelegt und schon ist der Umschlag verschlossen.
 

Sonderausführungen
Auch bei Briefhüllen gibt es wie überall in der Packmittelindustrie viele Varianten und Sonderwünsche. Deshalb sind auch Hersteller von Briefumschlägen gezwungen, Sonderausführungen zu fertigen, die nicht auf den üblichen Maschinen herstellbar sind – das sind zum Beispiel:

1. Papprückwandtaschen
Diese Ausführung wird verwendet, wenn vermieden werden soll, dass der Inhalt der Tasche geknickt wird (zum Beispiel Dokumente, Urkunden). Die Herstellung erfolgt auf speziellen Maschinen, die den Papierzuschnitt mit der steifen Pappe verkleben können.

2. Gefütterte Briefumschläge
Wie der Ausdruck „gefüttert“ besagt, enthalten diese Briefumschläge ein Futter. Sie werden auf speziellen Maschinen gefertigt, die in die Innenseite der Umschläge ein Futter einkleben. Das Futter besteht vorwiegend aus einem Seidenpapier (rund 30-40 g/m²), das die Form des Briefumschlagzuschnittes besitzt und über einen separaten Einzug auf der Briefhüllenmaschine dem Trägerzuschnitt zugeführt und mit ihm verklebt wird. Diese Umschläge werden vorwiegend im persönlichen Briefverkehr eingesetzt. Die Ausführungsformen sind in DIN 678, Teil 1 und 2, sowie in DIN 680 festgelegt. Die Formate für Briefhüllen beziehen sich auf die DIN 476.

Die Bestimmung des Materialbedarfs ist für alle Ausführungsformen von gleicher Bedeutung. Beim Briefumschlag mit spitzer Verschlussklappe müssen bei der Bestimmung des Materialverbrauches folgende Werte ermittelt werden:


Abb. 193: Skizze eines Briefumschlages mit spitzer Schlussklappe

a = Breite der Briefhülle
b = Höhe der Briefhülle
c = Seitenklappenlänge
d = Bodenklappenlänge
k = Schlussklappenlänge
z = Überklebungen mindestens 7 mm

Dieser Zuschnitt ist für die maschinelle Kuvertierung ungeeignet. Beim Briefumschlag mit gerader Schlussklappe ist die Ermittlung des Materialverbrauches einfacher.


Abb. 194: Konstanziaschnitt

a = Breite der Briefhülle
b = Höhe der Briefhülle
c = Seitenklappenlänge
d = Bodenklappenlänge
k = SchlussklappenIänge

Merke: d + k = b + mind. 15 mm

Die Schlussklappe kann in vielen Fällen auch leicht abgeänderte Formen gegenüber den Standardformen besitzen. Dies ist aber meist dadurch bedingt, dass die Hersteller von Briefumschlägen drei wichtige Punkte im Auge haben:

1. eine für die Herstellung optimal geeignete Schnittform
2. Berücksichtigung der Probleme bei der Weiterverarbeitung
3. optimale Materialausnutzung


Abb. 195: Briefhülle in abgeänderter Form


Versandtaschen (VT) gibt es in zwei verschiedenen Fertigungsarten.

a) Seitenklebung ist die meistgefertigte Ausführung, da sie maschinentechnisch die optimale Voraussetzung bietet: Möglichst kurze Überklebungsstreifen, damit große Druckflächen für Werbeträger.


Abb. 196: Versandtasche mit Seitenklebung

a = VT Höhe
b = VT Breite
c = Seitenklappe
d = Bodenklappe
k = Verschlussklappenlänge

b) Mittelklebung
Sie findet heute meist noch in Sonderausführungen oder Sondergrößen ihre Anwendung beziehungsweise bei größeren Formaten und Rollenfertigung.


Abb. 197: Versandtasche mit Mittelklebung. Z = mindestens 20 mm/Überklebung.

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3.2 Standardisierte Zuschnitte - 3.2.1 Auswahl standardisierter Zuschnitte mit Hilfe des ECMA-Kataloges (Karton und Vollpappe)

Die 1960 gegründete European Carton Makers Association (ECMA) veröffentlichte den ECMA-Code, ein Katalog standardisierter Stanzverpackungen und Faltschachteln, der 2009 überarbeitet wurde. Dieser Katalog listet alle Grundformen und deren Variablen. Diese sind durch ECMA-Codes gekennzeichnet, die wichtige Grundlage für die Arbeit und Kommunikation in der Packmittelindustrie sind. Konstruktionsdetails fehlen, sie sind aber Grundlage für die Datenbanken von CAD-Programmen, mit denen Verpackungen konstruiert werden.
Wir gehen hier auf das Katalogsystem von ECMA ein und zeigen auf, wie und wo der Katalog eingesetzt werden kann.

Eine Klassifizierung der verschiedenen Faltschachteltypen ist die Grundvoraussetzung für eine Zusammenarbeit, wenn keine visuelle Unterstützung möglich ist. Allein durch die Code-Nummer und Angabe von A/B/H (ECMA) kann eine Konstruktion definiert werden. Bei einer computergestützten Packmittelentwicklung ist die Struktur der Datenbanken von CAD-Systemen nach ECMA ausgerichtet.

Die Grenzen einer Katalogisierung von Faltschachteltypen werden jedoch angesichts der Unmenge von Variablen und Sonderformen offensichtlich. Der ECMA-Katalog liefert keine Konstruktionsdetails. Die Aufgabe des Kataloges beschränkt sich ausschließlich auf die Katalogisierung von Grundformen und ihren Variablen.

Konstruktionsdetails können nur über eine DIN oder eigene Skizzen wiedergegeben werden. DIN steht für Deutsches Institut für Normung. DINs sind Normen, die bestimmte Standards festlegen. Die DIN verwendet eigene Bezeichnungen für die unterschiedlichen Variablen. Zurzeit ist nur eine DIN für die Standardfaltschachtel bekannt. In der DIN 55 522 werden die Details der Standardfaltschachtel nach ECMA A20.20.01.03.M/A bis A20.20.03.03.M/A beschrieben.


Abb. 198: Standard-Faltschachtel

Beispiel der Standard-Faltschachtel A20.20.03.01 M/A: Dabei handelt es sich um eine Faltschachtel mit wechselseitigen Einstecklaschen. Wir fassen zusammen: Der ECMA-Code dient in erster Linie der Kommunikation zwischen Kunde, Lieferant und der Datenbank einer computergestützten Packmittelentwicklung. Die gelisteten Konstruktionen im ECMA-Katalog enthalten keine Konstruktionsdetails.

In der Regel bestimmt das zu verpackende Produkt, wie die Verpackung aussieht. Aus diesem Grunde sind neben den Grundformen die verschiedensten Variablen notwendig. Durch die Variablen der Grundformen hat man die Möglichkeit, die Packung so zu gestalten, dass die Erfordernisse des Packgutes optimal erfüllt werden.

Mit der Überarbeitung der Ausgabe des ECMA-Codes vom September 2009 wurde das Nummernsystem geändert. ECMA kennt insgesamt sieben Bautyp-Gruppen. Die siebte Gruppe X ist Verschlüssen und Hilfsvorrichtungen aller Gruppen vorbehalten.

Bautyp-Gruppen ECMA

Gruppe A: Faltschachteln rechteckig mit Längsnahtklebung

Gruppe B: Faltschachteln rechteckig ohne Längsnahtklebung

Gruppe C: Faltschachteln nicht-rechteckig mit Längsnahtklebung

Gruppe D: Faltschachteln nicht-rechteckig ohne Längsnahtklebung

Gruppe E: Faltschachteln mit Produktbezug oder -integration

Gruppe F: sonstige Faltschachteln

Gruppe X: Verschlüsse/Hilfsvorrichtungen für alle Gruppen

Die ECMA-Codenummer setzt sich aus dem Bautyp und mehreren Variablen zusammen. Für jeden Bautyp gibt es eine Matrix, nach der die Codenummer erstellt wird.


Abb. 199: Bautyp-Schlüssel

Neben dem Bautyp gibt es nun auch eine Kennzeichnung dafür, ob eine Konstruktion manuell oder automatisch zu konfektionieren ist (konfektionieren = aufrichten, befüllen, verschließen etc.). Diese Kennung wird an den eigentlichen Code angehängt. Beispiel: A20.20.03.01 M/A

M: manuelles Konfektionieren / Aufrichten
A: automatisches Konfektionieren / Aufrichten
M/A: manuelles oder automatisches Konfektionieren / Aufrichten
M+A: erfordert manuelles und automatisches Konfektionieren / Aufrichten

Im nächsten Schritt sehen wir uns anhand von Beispielen an, nach welcher Logik der Code aufgebaut ist.


Abb. 200: ECMA A20.20.03.01 M/A – Standard-Faltschachtel mit wechselseitigen Einstecklaschen – Ansicht von der Druckseite

Beispiel: Standard-Faltschachtel 1
ECMA-Code der Standard-Faltschachtel, wie im Beispiel ermittelt: A20.20.03.01 M/A

Wir fassen zusammen:
A = Standardfaltschachtel mit Längsnahtklebung
20 = Boden mit Einsteckverschluss
20 = Deckel mit Einsteckverschluss
03 = Anlenkung des Einsteckverschlusses Seite 3 unten
01 = Anlenkung des Einsteckverschlusses Seite 1 oben
M/A= Konfektionierung manuell und automatisiert möglich

Beispiel: Standard-Faltschachtel 2
ECMA-Code der Standard-Faltschachtel, wie im Beispiel ermittelt: A55.20.01.03 M


Abb. 201: ECMA A55.20.01.03 M – Faltschachtel mit Steckboden Ansicht von der Druckseite

Wir fassen zusammen:
A = Standardfaltschachtel mit Längsnahtklebung
55 = Boden mit Steckverschluss
20 = Deckel mit Einsteckverschluss
01 = Anlenkung des Steckverschlusses Seite 1 unten
03 = Anlenkung des Einsteckverschlusses Seite 3 oben
M = Konfektionierung nur manuell möglich

Beispiel: Tray mit 4-Punkt-Klebung


Abb. 202: ECMA B40.22.00.00 M – Tray mit 4-Punkt-Klebung – Ansicht von der Druckseite

ECMA-Code des Trays, wie im Beispiel ermittelt: B40.22.00.00 M

Wir fassen zusammen:
B = Faltschachtel ohne Längsnahtklebung
40 = Tray geklebt, vier einfache Seitenwände
22 = geklebte Ecke/Klappe, nicht staubdicht, nach innen einklappbar
00 = nicht definiert
00 = nicht definiert
M = Konfektionierung nur manuell möglich

Beispiel: Faltschachtel mit Längsnahtklebung und Tragegriff


Abb. 203: ECMA A55.00.03.00.82M – Faltschachtel mit Längsnahtklebung und Tragegriff – Ansicht von der Druckseite

ECMA-Code der Standard-Faltschachtel, wie im Beispiel ermittelt: In diesem Beispiel wird der Code um 2 Ziffern zur Beschreibung einer Sonderfunktion erweitert. (siehe X)

Erläuterung zu X: Code mit Sonderfunktion:

• A, B, C, D, F für die Gruppe
• 4 Ziffernpaare für die Variablen
• 1 Ziffernpaar für die Sonderfunktion
• M, A für manuelles oder automatisiertes Konfektionieren
• M/A für manuelles und automatisiertes Konfektionieren

 
ECMA-Code der Faltschachtel, wie im Beispiel ermittelt: A55.00.03.00.82M

Wir fassen zusammen:
A = Standard-Faltschachtel mit Längsnahtklebung
55 = Boden Steckverschluss
00 = nicht definiert
03 = Anlenkung des Steckverschlusses Seite 3 unten
00 = nicht definiert
82 = 2 Hauptklappen mit Hohldeckel
M = Konfektionierung nur manuell möglich

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3.2.2 Auswahl standardisierter Zuschnitte mithilfe des FEFCO-Katalogs (Wellpappe)

Im folgenden Kapitel gehen wir auf das Katalogsystem von FEFCO ein und zeigen auf, wie und wo der Katalog eingesetzt werden kann.
Eine Klassifizierung der verschiedenen Kartonagentypen ist die Grundvoraussetzung für eine Zusammenarbeit verschiedener Akteure, die mit der Konstruktion, Herstellung und dem Vertrieb von Verpackungen befasst sind, wenn keine visuelle Unterstützung möglich ist. Allein durch die Code-Nummer und Angabe von L/B/H kann so eine Konstruktion definiert werden. Bei einer computergestützten Packmittelentwicklung (CAD) ist die Struktur der Datenbanken von CAD-Systemen nach FEFCO oder ECMA ausgerichtet.

Die Grenzen einer Katalogisierung von Faltschachteltypen werden jedoch durch die vielen Variablen und Sonderformen sehr schnell deutlich. Der FEFCO- und ECMA-Katalog liefert keine Konstruktionsdetails. Die Aufgabe dieser Kataloge beschränkt sich ausschließlich auf die Katalogisierung von Grundformen und ihren Variablen. Konstruktionsdetails können darüber hinaus nur über eigene Skizzen wiedergegeben werden.

Wir fassen zusammen: Der FEFCO- und ECMA-Code dient in erster Linie der Kommunikation zwischen Kunden, Lieferanten und der Datenbank einer computergestützten Packmittelentwicklung. Die gelisteten Konstruktionen im FEFCO- und ECMA-Katalog enthalten keine Konstruktionsdetails.

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3.2.3 Auswahl und Maßangaben (Säcke)

Offener genähter Flachsack: Ein Flachschlauch, der an einem Ende mittels durchgehender Quernähnaht verschlossen wurde.

Form A4 Flachsack: genäht (N) oder geschweißt (S)

DIN 55 460/1 DIN ISO 6591/1
b₁ = Sackbreite = b
l₁ = Sacklänge = a


Abb. 204: Flachsack

Offener Faltensack: ein Faltenschlauch, der an einem Ende mittels durchgehender Quernaht verschlossen wurde.

Form A2 Faltensack: genäht (N) oder geschweißt (S).

DIN 55 460/1

DIN ISO 6591/1

b₁ = Sackbreite = b
l₁ = Sacklänge = a

b₃ = Faltentiefe

= e / 2

2xb₃ = 2 x Faltentiefe

=

        = Faltenbreite

= e


Abb. 205: Faltensack

Offener geklebter Kreuzbodensack: ein Flachschlauch, der an einem Ende mittels kreuzweisem Falten, Formen und Kleben einen sechseckigen Boden erhalten hat (Kreuzboden).

Form A1 Kreuzbodensack: geklebt (K)

DIN 55 460/1

DIN ISO 6591/1

b₁ = Sackbreite = b
l₁ = Sacklänge = a
b₂ = Sackbodenbreite = c


Abb. 206: Kreuzbodensack

Offener geklebter Falzbodenflachsack: Ein gestaffelter Flachschlauch, der an einem Ende nach einfachem Umfalzen der Staffelung mittels Klebstoff verschlossen wurde.
Offener geklebter Falzbodenflachsack nach DIN ISO 6591/1 (nur Papiersäcke). Kurzzeichen nach DIN und DIN ISO 6591/1 1

b₁

=

Sackbreite

= b

l₁

=

Sacklänge

= a

p =

Breite der offenen

= p

   

Verschlussklappe

 


Abb. 207: offener geklebter Falzbodenflachsack

Offener geklebter Falzbodenfaltensack: Ein gestaffelter Faltenschlauch, der an einem Ende nach einfachem Umfalzen der Staffelung mittels Klebstoff verschlossen wurde.
Offener geklebter Falzbodenfaltensack nach DIN ISO 6591/1 (nur Papiersäcke). Kurzzeichen nach DIN und DIN ISO 6591/1 1

b₁ =

Sackbreite

= b

l₁ =

Sacklänge

= a
b₃ = Faltentiefe = e / 2
2xb₃ = Faltenbreite = e
p =

Breite der offenen

= p
   

Verschlussklappe

 


Abb. 208: offener geklebter Falzbodenfaltensack

Offener geklebter Blockbodensack: Ein Faltenschlauch, der an einem Ende mittels Falten, Formen und Kleben einen rechteckigen Boden erhalten hat.

Form A3 Blockbodensack, geklebt (K)
Form A3

DIN 55460/1

DIN ISO 6591/1

b₁ = Sackbreite = b
l₁ = Sacklänge = a
b₂ = Sackbodenbreite = c
b₃ = Faltentiefe =
2xb₃ = Faltenbreite = e


Abb. 209: offener geklebter Blockbodensack

Ventilsack: Ein an beiden Enden mit Ausnahme einer Ventilöffnung verschlossener Schlauch.


Abb. 210: Ventilsack

Genähter oder geschweißter Ventilflachsack: ein Flachschlauch, dessen beide Enden jeweils mittels einer durchgehenden Quernaht verschlossen wurden.

Form B3 Ventilflachsack: genäht (N) oder geschweißt (S)

DIN 55 460/1 DIN ISO 6591/1

b₁

=

Sackbreite = b
l₁ = Sacklänge = a
c = Ventilweite = v oder g
l₂ = Ventillänge = f oder i

Genähter oder geschweißter Ventilfaltensack: ein Faltenschlauch, dessen beide Enden jeweils mittels einer durchgehenden Quernaht verschlossen wurden.

Form B2 Ventilfaltensack: genäht (N) oder geschweißt (S)

DIN 55 460/1            DIN ISO 6591/1

b₁

=

Sackbreite = b
l₁ = Sacklänge = a
         
b₃ = Faltentiefe =
         
2xb₃ = Faltenbreite = e
c = Ventilweite = v oder g
l₂ = Ventillänge = f oder i


Abb. 211: Ventilfaltensack

Geschlossene Säcke

Geklebter Ventilbodensack: ein Flachschlauch, dessen beide Enden jeweils mittels kreuzweisem Falten, Formen und Kleben einen (sechseckigen) Boden erhalten haben (Kreuzboden).

Form B1 Ventilbodensack, geklebt (K)
DIN 55 460/1 DIN ISO 6591/1

b₁ = Sackbreite = b
l₁ = Sacklänge = a
b₂ = Sackbodenbreite = c₂
b₄ = Ventilbodenbreite = c₁
c = Ventilbreite = v oder g
l₂ = Ventillänge = f oder i


Abb. 212: geklebter Ventilbodensack

Anmerkung: Säcke mit unterschiedlichen Bodenkombinationen, genäht und geklebt, können hergestellt werden, zum Beispiel:

Geklebter und genähter Ventilflachsack mit einem Kreuzboden: ein Flachschlauch, der an einem Ende mittels durchgehender Quernähnaht verschlossen ist und dessen anderes Ende mittels Falten, Formen und Kleben einen Kreuzboden mit Ventilöffnung erhalten hat.


Abb. 213: geklebter und genähter Ventilflachsack mit einem Kreuzboden

Geklebter Ventilblockbodensack: ein Faltenschlauch, dessen beide Enden jeweils mittels kreuzweisem Falten, Formen und Kleben einen rechteckigen Boden erhalten haben.

Abb. 214: geklebter Ventilblockbodensack

Gradschnittboden mit Bodendeckblatt: ein Gradschnittschlauch, bei dem ein Ende oder beide Enden zu einem Boden gefaltet sind und bei dem die Wandungslagen gemeinsam so übereinander geklebt sind, dass eine Innenlage auf einer Außenlage liegt; versehen mit Bodendeckblatt.


Abb. 215: Gradschnittboden mit Bodendeckblatt

Ventilarten Gradschnittboden mit Bodendeckblatt

Ventilausrüstung: eine Einlage aus Papier oder anderem flexiblem Ma- terial oder einer Kombination solcher Materialien, die zur Verbesserung der Verschlusseigenschaften in die Ventilöffnung eingearbeitet ist.

Ventilausrüstungen in genähten Ventilsäcken

Einfaches Ventil:

Abb. 216: einfaches Ventil in einem genähten Ventilsack

Staffelboden mit oder ohne Bodendeckblatt: ein Staffelschlauch, bei dem ein oder beide Enden so zu einem Boden gefaltet sind, dass jede Staffellage der Wandung auf sich selbst trifft und mit sich selbst verklebt ist; versehen mit Bodendeckblatt oder ohne.
Eine Ecke eines (Falten-)Schlauches ist nach innen so eingefaltet, dass sich nach dem Nähen unterhalb der Verschlussnaht ein Ventil bildet.

Ventil-Innenmanschette: ein Ventil mit einer in das Sackinnere ragenden manschettenähnlichen Einlage.


Abb. 217: Ventil-Innenmanschette

Ventil-Außenmanschette: ein Ventil mit einer nach außen ragenden manschettenähnlichen Einlage.


Abb. 218: Ventil-Außenmanschette

Ventilausrüstungen in geklebten Ventilsäcken
Anmerkung: In bestimmten Fällen kann die Ventilweite wesentlich geringer sein als die Ventilbodenbreite.

Verstärktes Ventil: ein Ventil, das durch ein an seiner Oberseite von innen angeklebtes Blatt aus geeignetem Material verstärkt ist (Ventilverstärkungsblatt).


Abb. 219: verstärktes Ventil

Innenschlauchventil: ein Ventil, das mit einer in das Sackinnere ragenden schlauchförmigen Einlage ausgestattet ist.


Abb. 220: Innenschlauchventil

Außentaschenventil: ein Ventil, das mit einer nach außen ragenden schlauchförmigen Einlage ausgestattet ist; unterhalb des Schlauches ist normalerweise eine Einschlagtasche vorgesehen.


Abb. 221: Außentaschenventil

Andere Fertigungsmerkmale

Daumenaussparung: eine Ausstanzung durch alle Lagen einer Wandungsseite am Füllrand eines offenen Sackes oder am Außenrand eines Außentaschenventils, um das Öffnen vor dem Befüllen zu erleichtern.

Verschließhilfsmittel: Spezialausstattung an Säcken zum Verschließen nach der Befüllung – zum Beispiel Kopfverschlussstreifen bei offenen Säcken oder Haftkleber bei Ventilen.

Öffnungshilfsmittel: Spezialausstattung an Säcken, die das Öffnen eines befüllten verschlossenen Sackes erleichtert – zum Beispiel Aufreißstreifen.

Traggriff: Spezialausstattung, die das Tragen eines befüllten verschlossenen Sackes erleichtert.

Sackfenster: eine in eine Sackwandung eingearbeitete Fläche aus durchsichtigem Material, um den Sackinhalt von außen sichtbar zu machen.

Nadelung: eine Anordnung von Einstichen durch die Sackwandung oder einzeIne Lagen derselben, um den Luftaustritt während des Füllvorganges zu erleichtern.

Antigleitbehandlung: eine auf die Außenfläche eines Sackes aufgetragene Beschichtung zur Erhöhung des Reibungskoeffizienten.

 

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3.3 Berechnungen - 3.3.1 Zuschnitt-, Nutzen- und Abfallberechnung (Karton und Vollpappe)

Das folgende Kapitel beschäftigt sich mit der Zuschnitt-, Nutzen und Abfallberechnung (Nutzen = flachliegende Verpackung). Diese Daten werden benötigt, um eine Verpackung kalkulieren zu können. Bei einer computergestützten Verpackungsentwicklung fallen diese Daten automatisch als Nebenprodukt an. Bei der konventionellen Arbeit müssen die Zuschnittsgröße, die Nutzeneinteilung und der Abfall rechnerisch ermittelt werden.

Um eine Nutzenberechnung durchführen zu können, benötigen wir zuerst die Zuschnittsgröße, mit der wir uns schon im Kapitel 3.1 beschäftigt haben.

Zur Ermittlung der Bogengröße muss eine Nutzeneinteilung erstellt werden. Die Nutzeneinteilung ist abhängig von dem zur Verfügung stehenden Maschinenformat.

Für die folgende Nutzeneinteilung werden wir unsere Zuschnittsberechnung aus dem Kapitel 3.1.3 verwenden.

A/B/H Maße:  67,00 x 13,00 x 130,00
offenes Maß:  170,50 x 154,00
Faserlauf:       parallel zu 170,50


Abb. 222: schematische Darstellung eines Nutzens

Zuschnittsberechnung

11,50

 

11,00

0,50

 

67,00

130,00

X

13,00

0,50

 

67,00

11,50

 

12,50

154,00

X

170,50

Aufgrund der einfachen Konstruktion (rechteckiges Außenmaß) und der unbedruckten Ausführung können wir die Nutzen Schnitt an Schnitt stellen. Für die Bestimmung des Bogenformates muss nun das offene Format der Nutzen und die Ränder addiert werden.

Abb. 223: Nutzeneinteilung

Erläuterung zur Abbildung 223:
L1 = offenes Maß parallel zum Greiferrand. Greiferrand = Papierfläche, die nicht bedruckt werden kann, weil der Greifer der Maschine an dieser Stelle das Papier festhält (je nach Maschine etwa 7 bis 15 mm).
L2 = offenes Maß quer zum Greiferrand
der Bogen beinhaltet 4 X 3 = 12 Nutzen

Bei unserer Nutzeneinteilung haben wir vier Nutzen auf der breiten Seite des Bogens und drei Nutzen auf der schmalen Seite des Bogens angeordnet.
Im folgenden Rechenschritt wird nun das offene Maß des Bogens errechnet.

Berechnung der Bogengröße

Breite Seite

   

Schmale Seite

 

linker Rand

5,00      

Nutzen 1

170,50

 

Greiferrand

12,00

Nutzen 2

170,50

 

Nutzen 1

154,00

Nutzen 3

170,50

 

Nutzen 2

154,00

Nutzen 4

170,50

 

Nutzen 3

154,00

Rechter Rand

5,00

  Rand Rückseite

5,00

 

692,00

X  

479,00

Unsere Bogengröße beträgt 692,00 mm X 479,00 mm.
Im nächsten Schritt berechnen wir den Materialabfall. Neben den Bogenrändern fällt auch zwischen den einzelnen Nutzen Abfall an.

Abb. 224: Abfall zwischen den Nutzen – Ausschnitt aus der Nutzeneinteilung

Pro Nutzen fallen zwei Abfallstreifen in der Größe von 11,50 mm x 11,00 mm an. Das Maß ergibt sich aus der Breite der Klebelasche (11,00 mm) und der Länge der Decklasche (Maß „e“ 11,50 mm).

In unserer Bogeneinteilung haben wir 4 X 3 = 12 Nutzen. Pro Nutzen haben wir 2 x 11,50 mm x 11,00 mm Abfall = 253,00 mm² und bei 12 Nutzen einen Abfall von 253,00 x 12 = 3036,00 mm² = 0,003 m².

Zur Abfallberechnung muss man zunächst die Fläche des Bogenrandes ermitteln. Dazu kommt man, wenn man von der Fläche des Bruttobogens die Fläche des Nettobogens abzieht. Das ist aber nur ein Teil des Abfalls. Dazurechnen muss man noch die Fläche der Streifen zwischen den Nutzen.

Der Abfall des Bogenrandes errechnet sich aus der
• Brutto-Bogengröße 692,00 mm x 479,00 mm = 331.468,00 mm² = 0,331 m² abzüglich der
• Netto-Bogengröße 682,00 mm x 462,00 mm = 315.084,00 mm²

Bruttobogen                                331.468,00 mm²
Nettobogen                                 - 315.084,00 mm²
                                                    16.384,00 mm² = 0,016 m²

Abfall Bogenrand:                        0,016 m²
Abfall zwischen den Nutzen:       0,003 m²
                                                    0,019 m²

Bei einer Bogengröße von 0,336 m2 entsprechen 0,016 m2 Abfall ~ 4,8 %

In einem weiteren Schritt führen wir die Nutzeneinteilung und Abfallberechnung bei einer Standard-Faltschachtel durch. Durch die Form der Faltschachtel müssen die Nutzen genestet werden, um möglichst wenig Abfall zu produzieren. Den Begriff "Nesten" verwenden Packmitteltechnologen, wenn sie die Nutzen möglichst platzsparend ineinander schieben.

In der Regel werden die Einzelnutzen Schnitt an Schnitt gestellt. Eine Ausnahme davon ergibt sich dann, wenn das Maß „g“ (Seitenlasche) größer als die Hälfte des Maßes e + f + x/2 ist. In diesem Fall wird ein Zwischenschnitt benötigt („z“). Der Zwischenschnitt muss aus technischen Gründen bei Karton mindestens 3 mm betragen. Ein weiterer Grund für einen Zwischenschnitt kann die Notwendigkeit einer Farbüberfüllung sein, wenn es zwischen zwei Nutzen einen Farbübergang gibt.



Abb. 225: Breitbahn – Nutzeneinteilung durch Nesten

Ausführliche Erläuterungen, welche Faserlaufrichtung für unterschiedliche Anwendungsfälle einzusetzen ist, finden sich im Kapitel 3.1.1 Skizzen und packmittelspezifische Zeichnungen erstellen, technische Zeichnungen lesen.

Die Bogengröße ergibt sich aus L1 und L2. Zu diesem Maß müssen noch der Greiferrand, die Seitenränder und der rückwärtige Rand hinzugerechnet werden (Greiferrand - Papierfläche, die nicht bedruckt werden kann, weil Greifer der Druckmaschine an dieser Stelle das Papier festhält (je nach Maschine etwa 7 - 15 mm)). Diese Ränder sind maschinenabhängig. Bei der Nutzeneinteilung sind die Arbeitsbreiten der Produktionsmaschinen zu berücksichtigen. Die Anzahl der Nutzen soll in Abhängigkeit zur Auflagenhöhe gewählt werden. Kleine Auflage – kleines Maschinenformat; große Auflage – großes Maschinenformat. Die Lage des Greiferrandes muss definiert werden.

Wir rechnen für L1
f = Einstecklasche +
e = Decklasche +
x = Versatz +
z = Zwischenschnitt +
f = Einstecklasche +
e = Decklasche +
x = Versatz +
f = Einstecklasche +
e = Decklasche +
x = Versatz +
e = Decklasche +
= L1

Wir rechnen für L2
B-x + A + B + A + C
B-x + A + B + A + C
= L2

In einem nächsten Schritt wenden wir uns der Abfallberechnung zu. Um eine Abfallberechnung durchführen zu können, benötigen wir die Fläche der Nutzen, die wir auf dem Bogen angeordnet haben. Für diese Aufgabe gibt es zwei Möglichkeiten der Berechnung.

1) Wir zerlegen einen Nutzen in seine einzelnen Flächen und rechnen diese aus.

2) Wir platzieren die Bodenlaschen gedanklich in die Lücken der Deckellaschen. Dies ist die schnellste Methode, um herauszubekommen, wie viel Fläche die Nutzen auf einem Bogen einnehmen. Der Kleberand wird nicht berechnet, um die Toleranz (Zwischenschnitt) auszugleichen.

Mit beiden Varianten bekommen wir einen guten Näherungswert. Die Variante 2 führt aber schneller zum Ziel. Dieses Verfahren ist nur bei Konstruktionen anzuwenden, die – wie im Beispiel – genestet werden können.
Die Faltschachtel in unserem Beispiel hat ein A/B/H-Maß von 51 x 51 x 127 m.
Durch das Nesten können doppelte Maße aus der Berechnung entfernt werden.


Abb. 226: Nutzen genestet

Das Maß „C“ (Klebelasche) wird wegen der Toleranz gestrichen.
Durch das Nesten können bei der Flächenberechnung „x, e, und f“ gestrichen werden.
Um die Fläche der Konstruktion zu berechnen, werden die Maße innerhalb der roten Umrandung addiert.

Wir errechnen für einen Nutzen eine Fläche von 39275,50 mm².

Unsere Bogeneinteilung haben wir mit sechs Nutzen angelegt. Unser Nettobogen hat somit eine Fläche von 6 x 39275,5 = 235653 mm² = 0,2356 m². Um den Abfall ausrechnen zu können, benötigen wir jetzt noch die Fläche des Bruttobogens. Dazu werden die Maße in L1 und L2 addiert.

Addierung Maße L1


In unserem Rechenbeispiel beträgt der Produktionsbedingte Abfall ~ 19%

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3.3.2 Zuschnitt-, Nutzen- und Abfallberechnung (Wellpappe)

Im Folgenden beschäftigen wir uns mit der Zuschnitt-, Nutzen und Abfallberechnung. Unter Nutzen versteht man die flachliegende Verpackung. Diese Daten braucht man, um eine Verpackung kalkulieren zu können. Bei einer computergestützten Verpackungsentwicklung (CAD, computer-aided-design, CAD) fallen diese Daten automatisch als Nebenprodukt an. Bei der konventionellen Arbeit müssen die Zuschnittgröße, die Nutzeneinteilung und der Abfall rechnerisch ermittelt werden.

Um eine Nutzenberechnung durchführen zu können, benötigen wir zuerst die Zuschnittgröße. Zur Ermittlung der Bogengröße muss bei Bedarf eine Nutzeneinteilung erstellt werden. Die Nutzeneinteilung ist abhängig von dem zur Verfügung stehenden Maschinenformat und der vom Kunden angefragten Abnahmemenge.

Die Bogengröße ergibt sich aus MB und ZL zuzüglich Greiferrand, Seitenränder und rückwärtiger Rand. (Greiferrand: Der Bogen wird beim Stanzautomaten in einen „Greifer“ genommen!) Diese Ränder sind maschinenabhängig. Die Anzahl der Nutzen sollte in Abhängigkeit zur Auflagenhöhe gewählt werden. Kleine Losgrößen erfordern ein kleines Maschinenformat mit wenig Nutzen, große Auflagen verlangen große Maschinen-ormate mit vielen Nutzen. Die Lage des Greiferrandes muss definiert werden.

Im folgenden Beispiel berechnen wir den Abfall bei einem Nutzen und zum Vergleich mit zwei Nutzen. Wir verwenden einen Steckboden nach FEFCO 0215 mit einem Innenmaß von 200 x 170 x 150 mm. Wir fertigen auf einem Flachbettstanzautomaten. Die Zugaben für Greifer und den Randbeschnitten werden vom Maschinenhersteller empfohlen und von der Betriebsleitung oder Produktionsleitung festgelegt. In unserem Fall gehen wir von 20 mm Greifer- und 10 mm Randbeschnitt aus. Netto: MB 470 x ZL 784; Brutto: MB 500 x ZL 804.


Abb. 227: Bogen- und Abfallberechnung bei einem Nutzen. Zu sehen ist hier auch das Symbol für die Ausrichtung der Wellen. Nach Möglichkeit sollte immer mit stehender Welle gefertigt werden. Der Bogen beinhaltet 4 x 3 = 12 Nutzen.

Die Berechnung der Bogengröße erfolgt ähnlich wie bei der Zuschnittberechnung. Die Nutzenberechnung findet statt, indem die einzelnen Flächen gelistet und dann addiert werden. Es wird von Millimeter auf Meter umgerechnet!

Bogenberechnung:
MB = Greifer + Boden + Höhe + Deckel + Einstecklasche + Randbeschnitt
MB = 20 mm + 111 mm + 158 mm + 171 mm + 30 mm + 10 mm = 500 mm
ZL = Randbeschnitt + Klebelasche + 2 x Länge + 2 x Breite + Randbeschnitt
ZL = 10 mm + 20 mm + 2 x 203 mm + 2 x 173 mm + 10 mm = 792 mm

Abfallberechnung: Um eine Abfallberechnung durchführen zu können, benötigen wir die Fläche der Nutzen, die wir auf dem Bogen angeordnet haben. Für diese Aufgabe ist es am einfachsten, wenn der Nutzen in seine einzelnen Flächen zerlegt und anschließend addiert und vom Bruttoformat abgezogen wird. So bekommen wir einen guten Näherungswert.

Berechnung der:
Bodenklappe 1 und 3: 0,203 m x 0,111 m x 2 Stück = 0,045 m²
Bodenklappe 2: 0,173 m x 0,091 m x 1 Stück x 0,5 = 0,008 m²
Bodenklappe 4: 0,173 m x 0,111 m x 1 Stück x 0,5 = 0,01 m²
Grundkörper: 0,772 m x 0,156 m = 0,120 m²
Deckel: 0,203 m x (0,171 m + 0,03 m) = 0,041 m²
Staublaschen: 0,173 m x 0,03 m x 2 St. = 0,010 m²
Gesamt netto: rund 0,234 m²

Bruttobogenberechnung: 0,500 m x 0,792 m = 0,396 m²

Abfallberechnung:
Bruttobogen – Nutzen = Abfall
0,396 m² – 0,234 m² = 0,162 m²
Diese Konstruktion verursacht rund 40 % Abfall!

Bogen- und Abfallberechnung bei zwei Nutzen
Im nächsten Schritt führen wir die Nutzeneinteilung und Abfallberechnung beim Steckboden mit Einsteckdeckel und zwei Nutzen durch. Durch die Form der Faltschachtel müssen die Nutzen ineinander gedreht werden, um möglichst wenig Abfall zu produzieren.

Die Einzelnutzen werden Schnitt an Schnitt gestellt. Eine Ausnahme davon ergibt sich dann, wenn die Notwendigkeit einer Farbüberfüllung benötigt wird, wenn es zwischen 2 Nutzen einen Farbübergang gibt. In diesem Fall müsste man einen Zwischenschnitt setzen – das ist aber fertigungstechnisch nicht praktikabel. Folgende Möglichkeiten sind denkbar:

• Man fertigt nur im Einzelnutzen.
• Man hängt den Schleppnutzen mit den Bodenklappen aneinander.
• Man dreht den Nutzen um 90° und fertigt mit liegender Welle, dann könnte ein Zwischenschnitt eingebracht werden. Das kommt sehr selten vor!

Es bleibt dann nur noch zu klären, wer den Abfall entfernt. Im modernen Betrieb wird dieser nach dem Stanzen über den automatischen Nutzentrenner getrennt, automatisch gebündelt, palettiert und in den Versand gestellt. Es bringt also einen separaten Arbeitsgang mit sich, den Zwischenschnitt zu entfernen.


Abb. 228: Nutzen auf einem Bogen

MB = Greifer + Boden + Höhe + Deckel + Einstecklasche + Staublasche + Höhe + Boden + Randbeschnitt
MB = 20 mm + 111 mm + 158 mm + 171 mm + 30 mm + 30 mm + 156 mm + 111 mm + 10 mm = 797 mm

ZL = Randbeschnitt + Klebelasche + 2 x Länge + 2 x Breite + Randbeschnitt
ZL = 10 mm + 20 mm + 2 x 203 mm + 2 x 173 mm + 10 mm = 792 mm

Abfallberechnung: Siehe oben beim Beispiel mit einem Nutzen, nur doppelt so groß. Diese Fläche ziehen wir dann wieder von der Fläche des Bruttobogens ab und erhalten so den Abfall.

Nutzenberechnung:
Bodenklappe 1 + 3: 0,203 m x 0,111 m x 2 Stück = 0,045 m²
Bodenklappe 2: 0,173 m x 0,091 m x 1 Stück x 0,5 = 0,008 m²
Bodenklappe 4: 0,173 m x 0,111 m x 1 Stück x 0,5 = 0,01 m²
Grundkörper: 0,772 m x 0,156 m = 0,120 m²
Deckel: 0,203 m x (0,171 m + 0,03 m) = 0,041 m²
Staublaschen: 0,173 m x 0,03 m x 2 St. = 0,010 m²
Gesamt netto rund: 0,234 m²

Bruttobogenberechnung: 0,797 m x 0,792 m = 0,631 m²

Bruttobogen – Nutzen = Abfall
0,631 m² - 2 x 0,234 m² = 0,163 m²
Bei zwei Nutzen haben wir einen Abfall von rund 25 %!

Zur Nutzenanordnung: In unserem Beispiel spricht man von Schleppnutzen. Je mehr Schleppnutzen, umso größer sind die Unterbrecher und umso mehr treten sie auf. Es ist darauf zu achten, wie die Maschinen ausgerüstet sind und was der Hersteller in Bezug auf Nutzenanordnungen vorschlägt. In der Regel sollte man bei Flachbettstanzen nur maximal 3 Schleppnutzen anlegen. Die einzelnen Nutzen hängen direkt aneinander und hängen mit wenigen Unterbrechern aneinander. Weitere Information entnehmen Sie dem Werkzeugbau und Stanztechnik.


Abb. 229: Nutzenanordnung: Oben (falsch) läuft die Geometrie spitz zu. Die Folge: unsaubere Schnitte in der Fertigung.

Noch ein Wort zum Werkzeugbau: Die im Beispiel gezeigten Konstruktionen sind nur Skizzen für die Veranschaulichung. Es ist davon abzuraten, bei eingedrehten Nutzenanordnungen einen Radius auf eine Gerade treffen zu lassen. Während des Stanzprozesses treten enorme Kräfte auf. Mit der Zeit biegen sich diese Messer auf und es entsteht ein unerwünschter Unterbrecher. Die Messer im Werkzeug sollten immer stumpf zusammenlaufen; keine spitz zulaufenden Geometrien!

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3.3.3 Zuschnittsberechnung und Formelzeichen (Säcke)

Allgemeine Problematik
Die genaue Vorabbestimmung der Formatgrößen für Ventil-Großsäcke stellt nach wie vor ein Problem dar. Theoretisch nimmt sowohl der Kreuzboden-Ventilsack als auch der genähte Ventilsack in gefülltem Zustand eine Quaderform an. Es zeigt sich jedoch, dass die Volumenberechnung „Breite x Länge x Bodenbreite“ nur bei extrem kleinen Formaten – und auch dort nur annähernd – stimmt. Großflächige Säcke zeigen im gefüllten Zustand Bauchbildungen, die rechnerisch nicht ohne weiteres erfasst werden können. Dies gilt besonders dann, wenn sie breite Böden oder tiefe Seitenfalten haben.

Reihenuntersuchungen über das Füllverhalten für viele verschiedene Sackabmessungen haben gezeigt, dass man einer passenden Volumenberechnung näher kommt, wenn man sich den gefüllten stehenden Sack als elliptische Säule mit einer scheinbaren Säulenhöhe vorstellt. Vor endgültiger Formatfeststellung sind allerdings stets Füllversuche mit dem wirklichen Füllgut und der zur Verwendung kommenden Füllanlage durchzuführen. Bei theoretisch gleichem spezifischem Gewicht kann der Verdichtungsgrad je nach Art der Füllanlage das „Schüttgewicht“ erheblich beeinflussen.

Berechnung von Volumina und Abmessungen bei Säcken
Für die Berechnung des Volumens und der Abmessungen bei Säcken wurden in Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe „Säcke und Sackmaterialien“ am Fraunhofer-Institut für Lebensmitteltechnologie und Verpackung in München folgende Merkblätter entwickelt:

  1. Merkblatt 6: Prüfverfahren für Kunststoffsäcke, Teil 8, Berechnung von Volumen und Abmessungen bei Säcken. Zu beziehen bei: Fraunhofer-Institut für Lebensmitteltechnologie und Verpackung, Schragenhofstr. 35, 80992 München.
  2. FG-Merkblatt 13/ll/84: Berechnung von Volumen und Abmessungen bei Säcken aus Kraft-Sackpapier und Kombinationen aus Kraft-Sackpapier mit Sperrschicht und Verstärkungsmaterialien. Zu beziehen bei: Forschungsgemeinschaft Kraftpapiere und Papiersäcke e.V., Nerotal 4, 65193 Wiesbaden.

Maßangaben für die Bestellung
Grundsätzlich werden die Außenmaße des flachliegenden, ungefüllten Sackes angegeben.
Die zu vereinbarenden Maße sind in mm anzugeben.

Bemerkungen
Bei Form A1, A3 und B1:
Messen der Sacklänge l₁ im Anlieferungszustand und nach Umklappen der Böden um die Bodenfaltkante (180°). Bei unterschiedlichen Sackbodenbreiten sind diese getrennt anzugeben.

Offene geklebte Kreuzbodensäcke (OK)
Offene geklebte Kreuzbodensäcke (OK) sind Papier- oder Kunststoffsäcke, die aus einem Flachschlauch durch Bildung eines Kreuzbodens am unteren Schlauchende entstehen. Der OK-Sack wird vornehmlich da eingesetzt, wo an die Standfestigkeit des Sackes größere Anforderungen gestellt werden. Da er eine große Füllöffnung besitzt, ist er für automatische Abfüllanlagen geeignet. Nach dem Füllen wird der OK-Sack meist zugenäht. Der OK-Sack erhält dadurch eine Keilform und ist deswegen weniger gut für die Palettierung geeignet.

Formen und Bezeichnungen von Sackarten

Offene Säcke

Form A 1 Kreuzbodensack
geklebt (K) DIN 55460 - A1 – K DIN ISO 6591/1

Die Rollenbreite bR wird bestimmt aus der Sackbreite b₁, und der Klebelasche m, also

bR = 2 x b₁ + m

Die Klebelasche schwankt je nach Größe der herzustellenden Säcke zwischen 15 und 20 mm.
Die Schlauchabschnittlänge sl₁ wird bestimmt aus der Sacklänge l₁, der Bodenbreite b₂ und der Bodenüberlappung ü₂, also

Die Überlappung beträgt 40 mm.

Abb. 230: Form A 1 Kreuzbodensack

Form A 2 Faltensack
geklebt (K) oder geschweißt (S)
Dies sind Papier- oder Kunststoffsäcke, die aus einem Faltenschlauch entstehen, in dem die untere Schnittkante unter Verwendung eines Kreppstreifens oder beschichteten Abdichtungsstreifens (Reiterband) abgenäht werden. Kunststoffsäcke werden an der unteren Schnittkante verschweißt. Kunststoffsäcke können aus Schlauch oder Flachfolie hergestellt werden.

Die Rollenbreite bR wird bestimmt aus Sackbreite b₁, Faltentiefe b₃ und der Klebelasche m, also

bR = 2 x b₁ + 4 x b₃ + m

Die Schlauchlänge sl₁ ist gleich der Sacklänge l₁.

Bezeichnung eines offenen Sackes Form A 2 genäht (N) oder geschweißt (S)
Sack DIN 55460 - A2 - N beziehungsweise A2 - S DIN ISO 6591/1


Abb. 231: Form A 2 Faltensack

Form A 3 Blockbodensack
geklebt (K)
Der Blockbodensack ist wie ein Blockbodenbeutel mit zwei Seitenfalten und mit gefaltetem rechtwinkligen Boden gefertigt. Er wird meist zusätzlich mit einem Bodenblatt versehen.
Rollenbreite bR, wird bestimmt aus Sackbreite b₁, Faltentiefe b₃ und der Klebelasche m, also

bR = 2 x b₁ + 4 x b₃ + m

Die Klebelasche schwankt je nach Größe zwischen 15 und 20 mm. Die Schlauchabschnittlänge sl₁ wird bestimmt aus der Sacklänge l₁, der Bodenbreite b₂ und der Bodenüberlappung ü₂, also

Die Überlappung beträgt 40 mm.

Bezeichnung eines offenen Sackes Form A 3, geklebt (K):
DIN 55460-A3-K
DIN ISO 6591/1


Abb. 232: Form A 3 Blockbodensack

Form A 4 Flachsack
genäht (N) oder geschweißt (S)
Flachsäcke unterscheiden sich von Faltensäcken dadurch, dass der Schlauch keine Seitenfalten hat (im gefüllten Zustand kistenförmig). Die Fertigung ist der Faltensackherstellung gleichzusetzen.

Die Rollenbreite bR wird bestimmt aus Sackbreite b₁ und der Klebelasche m, also

bR = 2 x b₁ + m

Die Klebelasche beträgt zwischen 15 und 20 mm. Die Schlauchlänge sl₁ ist gleich der Sacklänge l₁.

Bezeichnung eines offenen Sackes Form A 4, genäht (N)
DIN 55460-A4-N
                  A4-S
DIN ISO 6591/1


Abb. 233: Form A 4 Flachsack

Falzbodensack als Seitenfaltensack
Der offene geklebte Falzbodensack wird aus einem Seitenfaltenschlauch im Staffelschnittverfahren hergestellt. Auf speziellen Falzbodenmaschinen wird der Falzbodensack mit einem geklebten Boden versehen.

Durch diese Anordnung entsteht beim Füllen eine Bodenbildung. Der Falzbodensack kann mit einer Verschlussklappe (p), die nach dem Befüllen meistens durch Hotmelt-Verklebung verschlossen wird oder bei gerade geschnittenem Füllrand, der nach dem Befüllen abgenäht wird, gefertigt werden.

Offener, geklebter Falzbodenfaltensack nach DIN ISO 6591/1 (nur Papiersäcke)
Die Rollenbreite bR wird wie bei den Seitenfaltensäcken berechnet. Die Schlauchlänge sl₁ wird bestimmt aus der Sacklänge l₁ und des Staffelschnittversatzes Mv, also

sl₁ = l₁ + Mv

Die Staffelschnittlänge ist gleich der Sacklänge l₁, also

ls₁ = l₁


Abb. 234: Falzbodensack als Seitenfaltensack

Falzbodensack als Flachsack
Der Falzbodensack als Flachsack unterscheidet sich vom Seitenfaltensack dadurch, dass er als Flachschlauch ebenfalls im Staffelschnitt gefertigt wird. Die Rollenbreite bR wird wie bei den Flachsäcken gerechnet. Die Staffelschnittlänge ist gleich der Berechnung der Falzbodenseitenfaltensäcke.

Offener geklebter Falzbodenflachsack nach DIN ISO 6591/1 (nur Papiersäcke)
Ventilbodensäcke nach DIN ISO 6591
Geklebter Ventilbodensack, Form B 1
(VK, VKST)


Abb. 235: Falzbodensack als Flachsack

Der hierzulande am häufigsten anzutreffende Ventilsacktyp ist der gekiebte Ventilbodensack. Er ist im Hinblick auf die Bodenkonstruktion ein Kreuzbodensack besonderer Art. Seine typischen Merkmale sind der gekiebte Boden sowohl auf der Fuß- als auch auf der Kopfseite des Sackes sowie das Vorhandensein einer Füllöffnung: das Ventil. Diese Einrichtung ermöglicht bei mechanischer Verpackung von Massenfüllgütern hohe Abfüll-Leistungen. Durch spezielle, der Natur des Füllgutes angepasste Ventilkonstruktionen werden Streuverluste weitgehend vermieden.
Die kastenförmige Gestalt des Sackes gewährleistet wegen der gleichmäßigen Spannungsverteilung innerhalb des Materialgefüges gute Haltbarkeit und bietet günstige Stapelmöglichkeiten.
Ventilsäcke bilden nicht nur mengenmäßig den größten Anteil des westdeutschen Sackaufkommens, sie weisen auch die meisten Spielarten von Konstruktionsformen auf. Ein besonderes Kennzeichen stellt hierbei die Ventilausführung dar. Abgesehen davon, dass die Ventilöffnung nach Belieben an einer der vier Ecken des Sackes untergebracht werden kann, kommen verschiedene Ventilformen in Betracht.


Abb. 236: geklebter Ventilbodensack

Eine Besonderheit stellt der in den Sackboden eingelegte Aufreißfaden dar, der von manchen Abnehmern gewünscht wird. Er ermöglicht das schnelle Öffnen des Sackes zur Entnahme des Füllgutes, ohne be- sondere Werkzeuge zu benötigen.

Bezeichnung eines Ventilsackes (VK)
Form B 1 geklebt (K)
DIN 55460-B1-K
DIN ISO 6591/1

Die Rollenbreite bR wird bestimmt aus der Sackbreite b₁ und der Klebelasche m,

also bR = 2 x b1 + m

Die Klebelasche m schwankt je nach Materialausstattung zwischen 15 und 20 mm. Ventilsäcke aus Kunststoff können auch aus Schlauchmaterial gefertigt werden. Hier entfällt die Klebelasche m.
Die Schlauchabschnittlänge sl₁ wird bestimmt aus der Sacklänge l₁ der Stand- und Ventilbodenbreite b₂ und b₄ und der Überlappung der Böden ü₂ und ü₄, also

Die Bodenüberlappung beträgt je Boden 40 mm. Bei Kunststoff-Ventilsäcken beträgt die Bodenüberlappung je Boden 20 mm. Aus Gründen der Materialeinsparung können Kunststoff-Ventilsäcke in bestimmten Fällen auch ohne Bodenüberlappung gefertigt werden. Die Festigkeit der Böden wird durch das Bodendeckblatt erreicht.

Bezeichnung eines Ventilsackes (VKST)
Form B 1 geklebt (K)
DIN 55460-B1-K             DIN lSO 6591/1
(nur Papiersäcke)
Die Rollenbreite bR und die Schlauchlänge sl₁ errechnen sich wie bei einem VK-Sack.

Die Überlappung der Böden ist von der Breite der Staffelung
bst = Messerversatz M abhängig.
Zum Beispiel 40er-Staffelung = 40 : 2 X 3 = 60 mm Überlappung.

Die Staffelschnittlänge lst wird bestimmt durch die Schlauchlänge sl₁ – Messerversatz M.

also lst = sl₁ – M

Konstruktive Eigenarten von Säcken
Ein wesentliches Merkmal des Papiersackes ist die Möglichkeit der Zusammenstellung der Sackwandung beziehungsweise des Schlauches aus mehreren Lagen Kraftsackpapier kombiniert mit anderen geeigneten flexiblen Materialien. Normalerweise bewegt sich die Anzahl der Lagen zwischen zwei und sechs. In den USA spricht man aus diesem Grunde von „multiwall bags“ oder häufiger von „multiwalls“. In dieser Bezeichnung kommt zum Ausdruck, dass ein Papiersack üblicherweise ein System aus mehreren ineinander geschachtelten Säcken darstellt.

Jede der einzeInen Lagen nimmt einen Teil der Beanspruchung auf, der der Sack während des Gebrauchs ausgesetzt ist. Es liegt dieser Konstruktionsidee folgende Erfahrungstatsache zugrunde: Ein aus mehreren Lagen bestehender Sack hat bessere Festigkeitseigenschaften als ein Sack mit geringerer Lagenzahl bei sonst gleichen Papiereigenschaften und übereinstimmendem summarischem Flächengewicht. Der Zahlen- ausdruck, der angibt, um wie viel ein Papiersack die Falltisch-Prüfung besser übersteht als ein Sack mit gleicher statischer Papierfestigkeit, aber geringerer Lagenzahl, wird als Lagenfaktor bezeichnet.

Das Vorhandensein mehrerer Papierlagen bietet die Voraussetzung zur Ausführung einer besonderen Bodenkonstruktion für gekiebte Ventilsäcke. Die einzeInen Lagen des Papierschlauches werden hierbei gegeneinander versetzt, so dass sie in gestaffelter Folge auf dem Bodenleger verklebt werden können. Es entsteht so ein Sack mit gestaffelter Bodenklebung, der sogenannte „Staffelsack“. Dieser Sack zeichnet sich durch besondere Festigkeit und Dichtigkeit des Bodens aus. Ein weiterer Vorteil dieser Sackkonstruktion ist die damit verbundene Papiereinsparung.

Bei Geradschnittsäcken ist in Richtung der Sackachse (Längsrichtung) in den Böden jeweils die äußere Papierlage der unten liegenden Bodenklappe mit der inneren Papierlage der oben liegenden Bodenklappe verklebt (Lastverteilung durch Querklebung). Es wird immer ein Bodendeckblatt aufgebracht.

Beim Staffelbodensack sind die einzeInen Papierlagen auch in Richtung Sackachse (Längsrichtung) in den Böden gestaffelt, so dass die Lastverteilung auf die einzeInen Lagen durch Verklebung jeder Lage mit sich selbst erreicht wird (größere Festigkeit und Dichtigkeit der Böden). Ein Bodendeckblatt kann entfallen.


Abb. 237: Geradschnittsack und Staffelbodensack (rechts). Gut ist hier die versetzte Verklebung der Lagen zu erkennen, die den Boden besonders fest und dicht machen.


 


Abb. 238: Anordnung der Formelzeichen am Ventilsack (VK beziehungsweise VKST)


Abb. 239: geometrische Anordnung der einzelnen Papierbahnen des Staffelschnittschlauches – von außen angeordnet


Abb. 240: zusammengelegte Staffelschnittbahnen – von innen angeordnet

Ventilanordnung – Längsnaht – Lage der Böden
Die folgenden Kennzeichnungen gelten für geklebte Ventilbodensäcke aus Papier oder Kunststofffolien.
Der Ventilsack soll so auf seiner Längsnaht liegen, dass diese sich von oben gesehen in der rechten Sackhälfte befindet. Die Ventilstellung wird als oben oder unten und links oder rechts – wie dargestellt – bezeichnet. Geklebte Ventilbodensäcke können so gefertigt werden, dass die Böden zur Rückseite (= die Seite mit Längsnaht) oder zur Vorderseite (= die Seite ohne Längsnaht) umgelegt sind.
Diese Kennzeichnung bleibt von der Lage des Aufdruckes, falls vorhanden, unberührt. Nicht alle Ventilausführungen können in allen Stellungen angebracht werden.


Abb. 241: Darstellung der Ventilanordnung und der Längsnaht an einem Ventilsack

Die Klebung der Papiersäcke
Die Klebung der Papierbahn zum Schlauch wird als Längsklebung bezeichnet. Sie soll bei den Zwischenbahnen und der Innenlage in der Mitte der Überlappung angebracht werden, bei der Außenlage aber möglichst dicht am äußeren Rand. Etwa 10 mm vor dem Schlauchende soll sie aufhören, damit kein Klebstoff herausgedrückt werden kann. Denn die Schläuche sollen nicht untereinander zusammenkleben.
Die Querklebung verbindet die einzeInen Lagen eines Schlauchendes miteinander. Bei  Geradschnittschläuchen überträgt sie die Belastung auf die einzeInen Papierlagen im Bereich der Böden. Sie muss deshalb in der Bodenüberlappung liegen. Die Querklebung wird als Rundumklebung ausgebildet, der Klebstoff wird hierbei punktförmig aufgetragen. Auf diese Weise wird verhindert, dass Füllgut zwischen
die einzeInen Lagen gerät.
Bei Staffelbodensäcken hat die Querklebung lediglich die Aufgabe, die einzeInen Lagen zusammenzuhalten, damit sich der Schlauch auf den Bodenlegern aufziehen lässt. Die negativ gestaffelten Bodenecken werden aber verklebt, um ein Eindringen des Füllgutes zwischen die einzeInen Lagen auszuschließen. Auf den positiv gestaffelten Bodenecken muss das Ventil eingeklebt werden.

Durch die Bodenklebung wird der Papiersack an einem (bei OK) oder an beiden Enden (bei VK) geschlossen. Sie muss besonders haltbar und dicht sein.
Geradschnitt: Beim Geradschnittsack verläuft sie im Bereich der Überlappung als etwa 20 mm breiter
Streifen, dem sich die Klebeflächen für die Verklebung an den Eckeneinschlägen anschließen.
Staffelschnitt: Bei Staffelschnittsäcken wird die Bodenklebung auf den Bodenklappen in Breite der Staffelung aufgetragen. Die Bodenecken dagegen werden wie beim Geradschnittsack vollflächig angeleimt.
Mit der Deckblattverklebung wird das Bodendeckblatt auf dem Boden befestigt. Sie wird im Regelfall streifenförmig ausgeführt.

Ventilarten
Die Ventilausrüstung (Ventilart) ist abhängig vom Füllgut, dem Format der Verpackung, der Abpackmaschine mit den nachgeschalteten Transporteinrichtungen sowie von der Länge des Transportweges, den der gefüllte Sack zurücklegen muss, und der voraussichtlichen Lagerzeit.
Für billige Massengüter wie Baustoffe verwendet man normalerweise keinen besonderen Ventileinsatz. Der Ventilboden wird mit einem Ventilverstärkungsblatt gegen Einreißen beim Füllvorgang geschützt.
Diese Ventilausrüstung nennt man auch verstärktes Ventil. Der Verschluss des Ventils erfolgt durch den nicht verklebten Eckeneinschlag, der beim Abwurf von der Füllmaschine vom Füllgut gegen den Ventilboden gedrückt wird.
Man verwendet dafür geschmeidigere Papiere wie Leichtkrepp- oder Clupak-Papiere. Durch einen Umschlag an der Füllöffnung kann diese Ventilform verstärkt werden.
Für hochwertige Füllgüter wurden im Lauf der 60er-Jahre verschiedene Formen von Fransenventilen entwickelt. Sie gleichen in der Grundform einem Schlauchventil mit an der Füllöffnung liegendem Umschlag.


Abb. 242: Darstellung eines Fransenventils

Der in das Sackinnere ragende Teil des Schlauches ist mit unterschiedlichen – maximal 70 mm langen – Einschnitten versehen, die wiederum unterschiedliche Abstände haben können. Die so entstehenden
Fransen verbessern die Dichtigkeit eines solchen Ventils. Besteht der Ventileinsatz aus zwei Lagen Papier, so spricht man von einem Doppelfransenventil.

Außentaschenventil
Eine absolut dichte Ausführung, allerdings mit manueller Handhabung nach der Befüllung, ist die Außenmanschette mit Einschlagtasche, auch Taschenmanschette genannt. Diese Ventilausführung besteht aus einem schlauchförmigen Teil, der am inneren Ende mit einem nach außen liegenden Umschlag versehen ist. Das Ventil ist am Umschlag unten mit dem Eckeneinschlag und oben mit dem Ventilboden verklebt, so dass durch den Umschlag eine Tasche entsteht, in die der nach außen stehende Teil des Ventils nach dem Füllvorgang eingefaltet wird.


Abb. 243: Schematische Darstellung eines Außentaschenventils


Abb. 244: schmales Außentaschenventil in breitem Boden

Durch den Ventilzettelapparat (1) wird ein gefalztes Blatt als Scharnier in den offenen Boden eingelegt. Ventilzettelapparat (2) klebt den längsgeklebten Schlauchabschnitt auf das Scharnier. Auf Wunsch kann
ein Daumenloch eingestanzt werden.


Abb. 245: Schlauchventil mit umgefalzter Vorderkante


Abb. 246: Polyethylen-Ventil

Dieses Ventil besteht aus je einer Lage Papier und Polyethylen. Sie werden zueinander verzogen, gefalzt und in den geöffneten Sackboden geklebt. Der in den Sack ragende Polyethylenschlauch bietet durch seine Elastizität eine sehr gute Abdichtung, die Papiermanschette stabilisiert die Einfüllöffnung.

Polyethylen-Schlauchventil
Zunehmende Bedeutung erfährt das Polyethylen-Innenschlauchventil in allen seinen Abwandlungen als gut schließende Ventilausrüstung. Auf den PE-Schlauch wird ein Papierblatt als Verstärkung des
Ventilbodens des Sackes sowie als Führung und Stabilisator der Ventilausrüstung selber so aufgeklebt, dass der in das Sackinnere ragende Schnittrand des PE Schlauches frei beweglich bleibt.


Abb. 247: Polyethylen-Innenschlauchventil

TV-Ventil (Thermoverschluss)
Um höchste Anforderungen an dichte Ventilverpackungen zu erfüllen, wurde ein Ventil entwickelt, das – nach dem Füllen des Sackes durch Heißluft aktiviert und zusammengepresst – einen dichten Verschluss
garantiert. Füllgutreste auf den Innenflächen des Ventilschlauches werden von der Spezialbeschichtung absorbiert.


Abb. 248: Thermoverschlussventil

Bodendeckblatt für Papier- und Kunststoffsäcke
Um bei Papiersäcken höhere Festigkeit der Bodenfläche und eine größere Dichtigkeit der geklebten Böden zu erreichen, kann mit einer entsprechenden Einrichtung am Ventilbodenleger ein Bodendeckblatt
auf den fertigen Boden aufgebracht werden. Geklebte Kunststoffsäcke müssen mit einem Bodendeckblatt versehen werden, damit die Festigkeit und Dichtigkeit der Böden gewährleistet ist. Die Böden bei geklebten Kunststoffsäcken können aus fertigungstechnischen Gründen nicht mit einer Bodenlängsklebung versehen werden. Nur durch Aufkleben eines Deckblattes erreicht man die geforderte Festigkeit der Böden.


Abb. 249: Zeichnung Bodendeckblatt für Papier- und Kunststoffsäcke

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3.4 Auswahl- und Gestaltungsgrundsätze

3.4.1 Auswahl- und Gestaltungsgrundsätze (Karton und Vollpappe)
In diesem Kapitel wollen wir uns das Material und die Konstruktion in Abhängigkeit vom Produkt näher betrachten. Jedes Produkt – ob Schrauben oder Pralinen – hat ein eigenes Anforderungsprofil. In folgender Matrix sind beispielhaft einige Marktsegmente und Anforderungsprofile gelistet. Ein Marktsegment ist eine
Gruppe zusammengehöriger Bereiche des Gesamtmarktes – zum Beispiel Lebensmittelverpackungen. Eine Matrix informiert sehr schnell darüber, welche konstruktiven Voraussetzungen eine Verpackung für unterschiedliche Marktsegmente haben muss. Je nach Anforderung kann diese Tabelle mehr oder weniger umfangreich sein.


Abb. 250: Matrix eines Anforderungsprofils

Als Beispiel gleichen wir das Marktsegment „SB-Verpackung“ mit unserem Anforderungsprofil ab.

a) Originalitätsverschluss:
Diese Konstruktion lässt erkennen, ob eine Verpackung schon geöffnet wurde. Dies ist vor allem im SB-Bereich (SB = Selbstbedienung) sehr wichtig (Verschmutzung/Vollständigkeit des Inhaltes einer Verpackung).

b) Stapelfähigkeit:
Wenn Verpackungen mit Waren beim Kunden gestapelt werden sollen, schließt das Kissenpackungen oder Blisterkarten aus. Unter „Kissenpackung“ versteht man Verpackungen in Linsenform.

c) Staubdichtigkeit:
Großformatige Verpackungen benötigen dazu unter Umständen einen Klebeverschluss. Vorhandene Fensterausstanzungen müssen mit Folie hinterklebt sein.

Um die optimale Verpackung für ein Produkt zu finden, bietet sich ein Abgleich des Anforderungsprofils mit Konstruktionen aus dem ECMA-Katalog an.

Nachfolgend erarbeiten wir an einem weiteren Beispiel die Abstimmung zwischen Konstruktion und Anforderungsprofil. Ein Kunde aus der Pharmaindustrie benötigt eine Verpackung für sechs Ampullen mit je 5 ml Inhalt sowie einer Packungsbeilage. Geforderte Auflage: eine Million Packungen jährlich. Die Ampullen sind OTC-Präparate und sollen über Discounter vertrieben werden. (OTC-Präparat = „Over the counter“ = „über die Verkaufstheke“ = Arzneimittel, die man ohne Rezept kaufen kann.)

Anforderungsprofil: bruchsicher, Produkttrennung, Fach für die Packungsbeilage, Originalitätsverschluss, staubdicht, stapelbar. Im folgenden Schritt wollen wir das Anforderungsprofil mit Konstruktionen aus dem ECMA-Code abgleichen.

Abb. 251: Anforderungsprofil Baugruppen
Beispielhaftes Anforderungsprofil für die Medikamentenverpackung. Kreuzchen markieren die Kriterien, die die einzelnen Baugruppen der Verpackung erfüllen müssen.

Grundsätzlich ist bei einer Auflagenhöhe von 1 Mio. Stück p.a. eine automatisierte Konfektionierung vorgegeben. Pro Jahr wird auch oft p.a. abgekürzt (lateinisch für pro anno). Mio. = Million. Baugruppen C, D, F und E (ECMA) schließen wir aus, da diese nicht über Standardmaschinen zu konfektionieren sind.
Mit der Baugruppe „A“ und einer Variablen der Baugruppe „F“ kann das Anforderungsprofil Staubdichtigkeit, Originalität, Produkttrennung, Stapelfähigkeit, Bruchsicherheit und automatisierte Konfektionierung erfüllt werden.


Abb. 252: Baugruppen A und F (unter den Bildern sehen Sie die ECMA-Codes)

Vor der Konstruktion steht die Frage: Wie können die Vorgaben verpackungstechnisch umgesetzt werden? Welche Kriterien aus dem Anforderungsprofil können mit dieser Konstruktion erfüllt werden?

Bruchsicherheit = Hohe Stabilität durch verklebte Laschen
Produkttrennung = Trennstege für Ampullen und Packungsbeilage
Originalität = verklebte Bodenlaschen, Deckel mit geklebtem Originalitätsverschluss
Staubdicht = verklebte Laschen
Stapelbar = durch verklebte Laschen hohe Belastbarkeit (Stauchdruck)

Aus den Vorgaben werden konstruktive Lösungen. Diese ist hier zum einen flachliegend und zum anderen konfektioniert zu sehen:


Abb. 253: Lösungsvorschlag im offenen Zuschnitt


Abb. 254: Lösungsvorschlag konfektioniert

Der herausstehende „Zipfel“ ist die Lasche für den Originalitätsverschluss. Dieser wird nach dem Konfektionieren mit dem Deckel verklebt.

Die Auswahl einer Verpackung wird in der Regel ein Kompromiss sein. Neben den Anforderungen an die Konstruktion selbst sind auch Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit von Bedeutung. Nachhaltigkeit in der Verpackungsentwicklung drückt sich in einem verantwortungsvollen Umgang mit den Ressourcen aus – zum Beispiel Karton. Zur Nachhaltigkeit gehört auch eine schlanke Produktion.

Wir fassen zusammen:
• Um eine optimale Verpackung entwickeln zu können, muss zuerst ein Anforderungsprofil erstellt werden.
• Das Anforderungsprofil muss alle wichtigen Details der Kundenanforderung enthalten.
• Nach der Erstellung des Anforderungsprofils kann mithilfe des ECMA-Kataloges eine Vorauswahl getroffen werden.
• Neben den im ECMA-Katalog gezeigten Baugruppen gibt es eine Vielzahl von Variablen.
• Baugruppen können in der Regel auch untereinander kombiniert werden.

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3.4.2 Auswahl- und Gestaltungsgrundsätze (Wellpappe)

In diesem Kapitel betrachten wir das Material und die Konstruktion in Abhängigkeit vom Produkt näher. Jedes Produkt, ob Flasche oder Laptop, hat ein eigenes Anforderungsprofil. In folgender Matrix sind als Beispiel einige Marktsegmente und Anforderungsprofile gelistet. Je nach Anforderung kann diese Tabelle mehr oder weniger umfangreich sein. Unter Marktsegment ist eine Gruppe zusammengehöriger Bereiche des Gesamtmarktes zu verstehen – zum Beispiel Lebensmittelverpackungen.

Abb. 255: Anforderungsprofil – die Kreuze in der Matrix markieren geforderte Eigenschaften einer Verpackung. Erklärung zu ESD = Schutzbeschichtung – zum Beispiel antistatischer Noppenschaum

Als Beispiel gleichen wir das Marktsegment SB-Verpackung mit unserem
Anforderungsprofil ab.

a) Originalitätsverschluss
Konstruktion, die erkennen lässt, ob eine Verpackung schon geöffnet wurde. Im SB-Bereich ist das sehr wichtig (Verschmutzung/Vollständigkeit). (SB = Selbstbedienung)
b) Stapelfähigkeit
Schließt Kissenpackungen oder Blisterkarten aus. (Kissenpackungen = Verpackungen in Linsenform.)
c) Staubdicht
Großformatige Verpackungen benötigen dazu unter Umständen einen Klebeverschluss. Vorhandene Fensterausstanzungen müssen mit Folie hinterklebt sein.

Um die optimale Verpackung für ein Produkt zu finden, bietet sich ein Abgleich des Anforderungsprofils mit Konstruktionen aus dem FEFCO-Katalog an.

Nachfolgend erarbeiten wir an einem weiteren Beispiel die Abstimmung zwischen Konstruktion und Anforderungsprofil. Ein Kunde aus der Spielzeugindustrie benötigt eine Verpackung für einen hochwertigen Spielzeugteddybären. Die Größe liegt bei 200 x 150 x 300 mm und wiegt rund 500 Gramm. Der Teddy soll in eine Präsentationsverpackung. Die Verpackungen sollen übereinander gestapelt werden können – und man soll so viel wie möglich von dem Spielzeug sehen können. Die Auflage liegt bei 50.000 St. p.a. (pro Jahr).

Anforderung des Kunden:
Produktfixierung, Packungsbeilage, Originalitätsverschluss, staubdicht, stapelbar, Fensterhinterklebung so groß wie möglich, schnelles Abpacken, Verkaufsverpackung.

Anforderungsprofil und Verpackungslösung:
• Produktfixierung: separate Einlage zur Fixierung des Teddys – er wird kundenseitig am Hals mit einer dünnen Kordel mit der Einlage verbunden.
• Packungsbeilage: Die Packungsbeilage/Informationsblatt kann zwischen Einlage und Umverpackung gepackt werden. Wir lassen hier 3 mm Platz.
• Originalitätsverschluss: Die Verpackung erhält einen Einsteckdeckel mit Gegenverriegelung. Für den Originalitätsverschluss muss der Kunde selbst in Form eines Haftetiketts sorgen. Beim Öffnen muss das zerstört werden.
• Stapelbar: Eine E-Welle der Qualität 1.20 sollte genügen, wir haben zur Verstärkung eine Einlage, an der der Bär befestigt wird.
• Staubdicht: Vollständige Staubdichtigkeit lässt sich mit Wellpappe wohl nicht ganz erreichen. Sie wird jedoch so gut wie möglich gewährleistet.
• Fensterhinterklebung: Wir bringen ein Fenster ein, das so groß wie möglich ist, und hinterkleben es mit einer Folie.
• Schnelles Abpacken bei großer Abnahmemenge: Wir verwenden einen Automatikboden mit Einsteckdeckel.
• Verkaufsverpackung: Zum Einsatz kommt eine E-Welle. Diese bringt für dieses Produkt die nötige Stabilität mit. Sie ist für das Produkt entsprechend filigran und lässt sich mit einem Offset-Druck ausstatten.

Wir wählen den FEFCO 0713 mit einer Einlage. Er erfüllt die meisten Punkte und ist für diese Dimensionen gut geeignet.

Für unseren Fall wählen wir eine Einlage, die die drei großen Flächen im Inneren der Schachtel voll auskleidet. Der Kunde kann hier die Faltschachtel vollflächig werbewirksam mit einer Kulisse bedrucken lassen. Dies setzt jedoch voraus, dass bei dieser Verpackungsausführung von der Druckseite gestanzt wird. Will man wie üblich von hinten stanzen, so muss die Zeichnung gekontert werden. Der Bär kann mit einer Kordel, die durch zwei Löcher gefädelt wird, fixiert werden.


Abb. 256: FEFCO 0713

Für die Fensterhinterklebung wird PET verwendet. Hier reicht eine Materialstärke von 0,2 mm. Da das Fenster über das Eck geht, sollte die Folie im Bereich der Rillung mit einem Entlastungsschlitz gestanzt werden.


Abb. 257: Die Folie sollte im Bereich der Rillung mit einem Entlastungsschlitz gestanzt werden.

Die Umverpackung mit der Form des FEFCO 0713 bietet sich deshalb so gut an, weil er bereits vorgeklebt an den Kunden versendet werden kann. Er ist mit einem Handgriff aufzufalten und zu bestücken. Merke: Rahmen für Fenster nicht zu knapp wählen und definierte Faltung gewährleisten.


Abb. 258: Verpackung auf Basis des FEFCO 0713. Aufrichte-Schachteln des FEFCO-Typ 07 bestehen im Prinzip aus einem Stück, sind vom Hersteller vorgegeklebt, werden flach geliefert und sind durch einfaches Aufrichten fertig zum Gebrauch.

Die Gegenverriegelung hält den Deckel verschlossen. Für den Verkauf im Einzelhandel muss jedoch noch ein Originalitätssiegel angebracht werden. Der Teddy ist durch das große Fenster gut zu sehen. Die Einlage bildet im Hintergrund eine Kulisse. Das PET-Fenster bietet Schutz vor dem Eingreifen und somit davor, dass die Ware im SB-Bereich zum Beispiel durch Anfassen oder Staub verschmutzt werden könnte.
Besonderheit beim Fenster einer solchen Präsentationsverpackung: Bei einem derart großen Fenster muss mit dem Werkzeugbau und dem Maschinenführer gesprochen werden. Die Linien, die auf der FKM um 180° umgeschlagen werden, müssen hundertprozentig gut falten. Der Rand darf nicht zu klein ausfallen, da beim Faltprozess der Karton im Bereich des Fensters abknicken kann.

Klassische Fehler bei der Verpackungsentwicklung und Berechnung (1):
FEFCO 0201: Normalerweise werden Faltschachteln immer mit Länge, Breite und Höhe angefragt. Es kommt jedoch oft vor, dass der Kunde die Maße vertauscht. Das kann große Auswirkungen auf die Materialberechnung und somit auf den Preis haben. Im Interesse eines verantwortungsvollen Umgangs mit Ressourcen ist es wichtig, Kundenangaben immer zu prüfen, um Verschwendung zu vermeiden und schlank zu produzieren.


Abb. 259: Beispiel einer falschen Angabe beim FEFCO 0201 – 150 x 400 x 300 mm

Boden- und Deckelklappen werden anhand des zweiten Maßes berechnet. Zu große Deckelklappen wie in Abb. 259 sind die Folge, die sich in diesem Fall nicht einmal schließen lassen. Außerdem wäre unsere
Faltschachtel viel teurer als ein normal gerechneter.


Abb. 260: Beispiel einer korrekten Angabe beim FEFCO 0201 – 400 x 150 x 300 mm

Beispielrechnungen des Materialverbrauchs bei falscher und korrekter Materialangabe

Falsche Angabe
1,142 x 0,710 m = 0,811 m²

Richtige Angabe
1,142x 0,46 m = 0,525 m²

Differenz pro Stück: 0,286 m² weniger Material! Bei einer Auflage von 10.000 Stück würde eine ungeprüft übernommene falsche Angabe somit 2.860 m² an Material verschwenden!

Klassische Fehler bei der Verpackungsentwicklung und Berechnung (2):
Ihr Kunde bestellt einen FEFCO 0427 ohne Staublaschen mit den Maßen 600 x 120 x 100 mm.


Abb. 261: FEFCO 0427 ohne Staublaschen

Diese Ausführung sollte so nicht gefertigt werden. Bei einem Versuch stellt man sehr schnell fest, dass die Laschen (59 mm), die eingekrempelt werden, viel zu kurz sind. In der Praxis würde die wohl herausrutschen und die Verpackung würde sich auffalten. Hier müssen unbedingt die Laschen verlängert werden. Oder man wählt einen FEFCO 0471:


Abb. 262: Der FEFCO 0471 spart Material und hält besser ineinander.

Man hat mit dem FEFCO 0471 nicht nur eine Verpackung, die besser ineinander hält, sondern man verbraucht bei dieser Ausführung auch 0,094 m² weniger Material! Sobald Breite und Höhe quadratisch werden, muss überlegt werden, ob die Verpackung ihren Zweck erfüllt.

Beispielrechnungen des Materialverbrauchs bei FEFCO-Varianten

FEFCO 0427
1,057 x 0,557 m = 0,589 m²

FEFCO 0471
0,87 x 0,5685 m = 0,494 m²

Differenz pro Stück: 0,094 m² weniger Material! Bitte vergleichen Sie auch den FEFCO 0421 und den FEFCO 0470!

Klassische Fehler bei der Verpackungsentwicklung und Berechnung (3):
Ihr Kunde ist im Möbelgeschäft tätig und will sein Möbel in eine Faltschachtel verpacken. Das Packstück hat das Maß 2000 x 600 x 50 mm. Folgende Punkte sprechen gegen die Ausführung 0201:


Abb. 263: weniger geeignet - FEFCO 0201

• Man wird Schwierigkeiten haben, diese Kartonage zu fertigen.
• Je nach Qualität wir die Schachtel schon beim Einfalten der Boden- und Deckelklappen in der Höhe einreißen.

Hier ist es wesentlich besser, einen FEFCO 0412 einzusetzen. Auch wird hier weniger Material verbraucht.


Abb. 264: FEFCO 0412 ist für den Einsatzzweck besser geeignet.

Wir fassen zusammen: Um eine optimale Verpackung entwickeln zu können, muss zuerst ein Anforderungsprofil erstellt werden. Das Anforderungsprofil muss alle wichtigen Details der Kundenanforderung enthalten. Nach der Erstellung des Anforderungsprofils kann mithilfe des FEFCO-Kataloges eine Vorauswahl getroffen werden. Neben den im FEFCO-Katalog gezeigten Baugruppen gibt es eine Vielzahl von Variablen. Baugruppen können in der Regel auch untereinander kombiniert werden.
Bei allen Verpackungsausführungen müssen das Verhältnis von Länge, Breite und Höhe sowie die Verpackungsausführung stimmig sein. Die Auswahl einer Verpackung wird in der Regel immer ein Kompromiss sein. Neben den Anforderungen an die Konstruktion selbst sind auch Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit wichtig.

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3.4.3 Auswahl und Gestaltungsgrundsätze (Säcke)

Die Unterschiede von Kunststoffsäcken gegenüber Papiersäcken liegen in der sehr viel größeren Dehnung des Materials und dem hiermit verbundenen Arbeitsaufnahmevermögen sowie der Unempfindlichkeit gegenüber Feuchtigkeit. Dem steht aber eine geringere Durchstoßfestigkeit gegenüber. Im Vergleich mit Papiersäcken sind Kunststoffsäcke wesentlich wasserdampfdichter. Wegen der größeren Dichte der Folie kann es Schwierigkeiten beim Füllen der Säcke geben, da die Luft nicht schnell genug entweichen kann. Außerdem kann es im Inneren der Säcke zu Kondesnwasserbildung kommen, wenn das Füllgut entsprechende Mengen Feuchtigkeit enthält. Kunststoffsäcke sind auch weniger wärmebeständig als Papiersäcke. Für die Auswahl der verschiedenen Sacktypen gelten die gleichen Kriterien wie beim Papiersack. Die Macharten der Kunststoffsäcke ähneIn denen der Papiersäcke.
Flach- oder Seitenfaltensäcke werden aus Schlauchfolien oder Flachfolien gefertigt, die zuvor zu einem Schlauch geformt und mit einer Extrusionsschweißnaht in Längsrichtung verschweißt wurden. Die untere Schnittkante wird zum Boden verschweißt. Seitenfalten werden – falls nötig – in der Konfektionierungsmaschine oder auf der Druckmaschine eingearbeitet.
Ventilflachsäcke entstehen aus Schlauch- oder Flachfolien durch Abschweißen beider Schnittkanten. Das Ventil wird einseitig in den Schlauch geschweißt.


Abb. 265: geklebter Ventilflachsack


Abb. 266: Kunststoffventilsackmaschine

Der geklebte Ventilsack entsteht aus Schlauch- oder Flachfolien, an deren Enden Kreuzböden angebracht sind, die bis auf die Ventilöffnung fertig geklebt werden.
Kunststoffventilsackmaschinen arbeiten rotativ von der vorgedruckten Materialrolle. Als Zusatzeinrichtungen können diese Maschinen mit Flexo-Vorsatzdruckwerken bis zu vier Farben ausgerüstet werden.
Das Abwickelsystem (1) besteht in der Regel aus zwei schwenkbaren Lagerstellen für die Materialrollen. Dieses System ist mit automatischer Zugkraft und Seitenkantenregelung ausgestattet. Es kann Rollen mit einem Maximaldurchmesser von 150 cm aufnehmen.
Nach der Abwickeleinheit können die Aggregate (2) zum Verarbeiten von Flachfolie folgen. Sie bestehen aus dem Schlauchbildungsaggregat und dem Extruder für die Längsnaht (Extrusionsschweißung).
Der Rotationsquerschneider (3) enthält das Steuergerät für den Schnittregisterregler und die Einstellhebel für den Querschnitt und die Nadelung. Durch das beheizte Perforationsmesser wird der Schlauch im Rotationsquerschneider zu Abschnitten vereinzelt.
Das Perforationsmesser hat einen Kurbelschleifenantrieb, um seine Geschwindigkeit der Bahngeschwindigkeit angleichen zu können. Zum Verarbeiten von Bändchengewebe lässt sich das Perforationsmesser beheizen, um so die Bändchen miteinander zu verschmelzen. Ein Ausfransen der Schnittkante wird damit verhindert.
Nach dem Rotationsquerschneider werden die Schlauchabschnitte um 90° gedreht (4), um so die Schnittkanten in Position für die nachfolgenden Bearbeitungsgänge zu bringen. Saugbänder transportieren
die Schlauchabschnitte zu Drehtellerpaaren, die sie während des Weiterlaufes quer zur Laufrichtung der Maschine drehen.
Nach der Übergabe der Schlauchabschnitte an den Schlauchausrichter (5) wird eine exakte Ausrichtung der Schläuche in Längs- und Querrichtung durch umlaufende Ketten mit Anschlägen und schräg angeordnete voreilende Transportbänder durchgeführt. Zur Anpassung an die verschiedenen Schlauchlängen lässt sich das Aggregat in Querrichtung verstellen.
Fotozellen kontrollieren die Lage der Schlauchabschnitte. Bei unkorrekter Lage, die zu schlecht geformten Böden und damit zu unbrauchbaren Säcken führt, steuern die Fotozellen eine elektropneumatische
Weiche, die den Schlauchabschnitt aus dem Produktionsprozess herausführt.
In der Beleimungsstation (6) werden die Schnittkanten des Schlauches durch vier Leimstationen beidseitig beleimt. Diese Auftragswerke sind Bestandteil eines Klebstoffumlaufsystems, das eine gleichmäßige
Konsistenz des Klebstoffes gewährleistet.
Das Aggregat zum Trocknen (7) hat die Aufgabe, den Klebstofffilm durch den Lösemittelentzug unter Zuführung von Warmluft zu trocknen. Die mit Lösungsmittel angereicherte Luft wird abgesaugt und der Lösemittelrückgewinnung zugeführt.
Der nächste Fertigungsschritt ist die Diagonal- und Bodenmittenrillung. Dies geschieht durch die Rilleinrichtung (8). Die Werkzeuge dazu sind je nach Folienart und Dicke und nach Größe der Säcke einzustellen.
Die Bodenöffnungsstation (9) ist der für Papiersäcke ähnlich. Rotierende Saugerleisten halten die Enden des Schlauchabschnittes fest. Die Rotationsbewegung zieht dann das Schlauchende so weit auseinander,
dass nachfolgend ebenfalls rotierende Spreizstäbe den Boden voll ganz aufziehen können. Saugerleisten und Spreizstäbe sind über ein Differenzialgetriebe ohne Maschinenstopp verstellbar. An umlaufende
Ketten angelenkte sogenannte Finger greifen durch eine 45-Grad-Schwenkung in die Dreiecktaschen des Schlauches ein und geben dem geöffneten Boden seine exakte Form. Um ein nachträgliches Aufspringen
der Taschen zu verhindern, werden die Diagonalfalze durch Pressrollen fixiert. Die umlaufenden Ketten mit den Fingern lassen sich stufenlos auf die Boden- und Sackbreiten einstellen.


Abb. 267: Ventilzettelapparat

Der Ventilzettelapparat (11) ist ausgerüstet mit einer Abwicklung für Flach- oder Schlauchfolie, einer automatischen Bahnspannungsregelung, einer elektronischen Vorbehandlung, dem Faltdreieck und dem
Schweißzylinder zum Herstellen von vorgefertigten Schlauchventilen aus Flachfolie. Die Einarbeitung von Fransenventilen ist möglich.
Beim Ausbleiben eines Sacks wird der Ventilabschnitt über eine Weiche aus dem Produktionsprozess ausgeschieden. Durch das System der Bodenbildung bedingt, ist das Ventilzettelaggregat in Querrichtung
nicht verschiebbar, das Ventil kann jedoch paarweise in die vordere oder die hintere Dreiecktasche eingelegt werden. Durch ein Differential lässt sich die Platzierung des Ventils im Boden einregulieren. Nachdem das Ventil eingearbeitet ist, werden die beleimten Bodenklappen übereinandergelegt und somit der Sackboden geschlossen.
Durch die beiden Folienabwickelstellen für jedes Bodendeckblattaggregat (13) wird ein schneller Rollenwechsel gewährleistet. Darüber hinaus besteht im Bodendeckblattaggregat die Möglichkeit der Bedruckung der Bodendeckblattfolie. Nach dem eventuellen Bedrucken, werden die Bodendeckblätter im Schneidwerk auf Länge zugeschnitten. Danach erfolgt die Klebung der Deckblätter auf die Sackböden.
Nach dem Aufbringen der Bodendeckblätter werden die Böden aus der Vertikalen, in der sie geformt und bearbeitet wurden, um 90° gedreht. Zuvor wurde die Bodengeometrie durch Fotozellen überprüft –
und fehlerhafte Säcke wurden über eine Weiche aus dem Produktionsprozess ausgeschieden. Die nun fertigen Säcke werden in der Ablage (18) gestapelt aus der Maschine geführt oder als Alternative auf Rollen gewickelt.


Abb. 268: Bodendeckblattaggregat

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LF 4: Baugruppen überwachen und instand halten

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4.1 Bearbeiten mechanischer Bauteile

4.1.1 Technische Zeichnungen lesen

1. Technische Zeichnung als Infoträger
Die technische Zeichnung ist in der durch Arbeitsteilung gekennzeichneten modernen Fertigungswelt das Bindeglied zwischen den einzelnen am Fertigungsprozess beteiligten Abteilungen – und zwar sowohl im eigenen Werk als auch bei der Fremdfertigung im In- und Ausland. Technische Zeichnungen geben allen an der Produktion Beteiligten unmissverständliche Informationen. Dabei müssen die Informationen in technischen Zeichnungen nach internationalen und nationalen Normen so exakt dargestellt werden, dass in den einzelnen Fertigungsstufen keine Missverständnisse und Unklarheiten entstehen können. Die technische Zeichnung enthält alle notwendigen Angaben über Größe, Form und Werkstoff eines Werkstücks.

2. Darstellungsformen
Bauteile werden in technischen Zeichnungen in der Regel in mehreren Ansichten gezeichnet. Dabei ist es erforderlich, das dreidimensionale Körperbild (perspektivische Darstellung) durch zweidimensionale, flächenhafte Ansichten und Schnitte in einer eindeutigen technischen Zeichnung darzustellen.

3. Von der räumlichen Darstellung zur technischen Zeichnung
Festlegen der Werkstücklage für technische Darstellungen (V/S/D)
Flache Werkstücke – zum Beispiel Bleche – werden in der Regel nur in einer Ansicht (meistens Vorderansicht) gezeichnet, da diese die Form und Maße eindeutig erkennen lässt. Um ein räumliches Objekt zeichnerisch in verschiedenen ebenen Ansichten darzustellen, verwendet man die Normalprojektion, auch Dreitafelprojektion genannt.
Zu den drei orthogonalen Projektionsflächen gibt es jeweils zwei Seiten und folglich sechs Ansichten. (Orthogonal = „rechtwinklig“. Kommt vom griechischen orthos = „richtig, recht“ und gonia = „Ecke, Winkel“.) Bei der Anordnung der Ansichten auf dem Papier gibt es zwei Systeme:


Abb. 269: Projektionsmethode 1 und 3

• Projektionsmethode 1, auch „europäische Darstellung“ oder „First Angle Projection“ genannt und gekennzeichnet mit FR (für französisch, vgl. auch Abb. 269), und
• Projektionsmethode 3, auch „amerikanische Darstellung“ oder „Third Angle Projection“ genannt (Kz. US). Diese Darstellung herrscht in den USA und auch in Australien vor.

Die in Abb. 269 dargestellte Symbolik ermöglicht anhand eines abgeschnittenen Kegels und dem Trapez als Vorderansicht die Kennzeichnung der gewählten Methode.

Die Entfaltung des Projektionsquaders zeigt die jeweils zugrunde liegende Logik. Hier ist nur Projektionsmethode 1 dargestellt:


Abb. 270: Projektionsquader

Drei der Projektionen dienen als Hauptansicht für die Dreitafelprojektion. Bei der Wahl der Vorderansicht hat die aussagekräftigste Seite den Vorzug. Bei unübersichtlichen Objekten können zusätzliche Ansichten ergänzt werden. Manchmal wird auch auf eine der drei Ansichten verzichtet – und man erhält eine Zweitafelprojektion.

Man unterscheidet im technischen Zeichnen grundsätzlich zwischen folgenden Ansichten:

1. Vorderansicht (1. Hauptansicht)
2. Seitenansicht von rechts
3. Seitenansicht von links (2. Hauptansicht) 4. Draufsicht (3. Hauptansicht)
5. Rückansicht
6. Untersicht

Im technischen Zeichnen gibt es insgesamt sechs Ansichten. Die beiden Hauptansichten sind die Vorderansicht und die Seitenansicht von links. Die genannten Hauptansichten beziehen sich auf die europäische Darstellungsvariante, wobei das darzustellende Objekt in der Regel in diesen drei Ansichten gezeichnet wird; Nebenansichten kommen nur dann zur Anwendung, wenn die darzustellende Geometrie so komplex ist, dass sie nicht komplett durch die Hauptansichten beschrieben werden kann. In der europäischen Variante der Normalprojektion findet sich die Seitenansicht von links rechts neben der Vorderansicht, in der amerikanischen Darstellung entsprechend auf der linken Seite der Vorderansicht.

• Blatteinteilung
DIN EN ISO 5457 definiert die Zeichenblattgrößen für technische Zeichnungen. Alle nach Norm DIN EN ISO 5457 verwendeten Formate für Zeichnungsvordrucke haben Querformat und das Schriftfeld unten rechts – mit Ausnahme DIN A4 mit Hochformat und Schriftfeld unten.

• Blattgrößen
Das DIN-Formatsystem basiert auf dem metrischen Maßsystem. Die Fläche des Ausgangsformates DIN A0 ist genau 1 m² groß. Die weiteren Formate DIN A1 bis DIN A4 lassen sich durch fortgesetztes Hälften des Ausgangsformates entwickeln, wobei sich die Flächen zweier aufeinanderfolgenden Formate wie 2 : 1 verhalten. Dabei gilt für die Seiten x und y der Formate das Verhältnis x : y = 1 : √2.


Abb. 271: Blattgrößen nach DIN

• Maßstäbe
Zur Darstellung der Bauteile in technischen Zeichnungen ist ein geeigneter Maßstab zu verwenden. Nach Norm ISO 5455 sind nur folgende Maßstäbe in technischen Zeichnungen zulässig:

° Natürlicher Maßstab 1 : 1
° Verkleinerungsmaßstäbe 1 : 2; 1 : 5; 1 : 10 sowie vielfache davon
° Vergrößerungsmaßstäbe 2 : 1; 5 : 1; 10 : 1 sowie vielfache davon

Der in der Zeichnung angewendete Maßstab ist in das Schriftfeld einzutragen. Sind mehrere unterschiedliche Maßstäbe zum Beispiel für Ansichten oder Schnitte notwendig, so werden die verwendeten Maßstäbe in der Nähe der Positionsnummern oder der Kennbuchstaben der Einzelheit geschrieben.

• Beschriftung
Die Beschriftung in technischen Zeichnungen muss klar und eindeutig und für jeden gut lesbar sein. Dabei sind die Schriftgröße und die Strichstärke beziehungsweise Linienbreite von besonderer Bedeutung. Da heute die meisten Zeichnungen mit Computer-Programmen (CAD = computer-aided design) erstellt werden und dort die gültigen Normschriften zum Einsatz kommen, ist es heute nicht mehr zwingend nötig, die Normschrift zu beherrschen.


Abb. 272: Beispiel einer Explosionszeichnung

Explosionszeichnungen
Eine Explosionszeichnung ist eine Art der Darstellung bei Zeichnungen und Grafiken, die einen komplexen Gegenstand perspektivisch und in seine Einzelteile zerlegt zeigt. Die dargestellten Einzelteile oder Bauteile sind räumlich voneinander getrennt, d. h. so, als flögen sie nach einer Explosion auseinander. Bei dieser Darstellungsweise wird das Wechselverhältnis des Ganzen zu seinen Teilen sowie deren Lage verdeutlicht. Explosivdarstellungen erlauben es, die Funktion und den Zusammenbau von Baugruppen darzustellen sowie einzelne Bauteile anhand angegebener Teilenummern zu bestimmen, zum Beispiel aus der Gesamtabbildung zum gesuchten Ersatzteil und seiner Lagernummer. Diese Art der Darstellung findet in verschiedenen Bereichen Verwendung: Als Informationsgrafik kommt diese Darstellungsart in Gebrauchsanweisungen und Ersatzteil-Katalogen (auch virtuellen, interaktiven Katalogen) zum Einsatz. Bei Montageanleitungen wird mit Explosionsgrafiken die Montage- und Demontagereihenfolge einzelner Teile erklärt. In technischen Zeichnungen im Maschinenbau werden komplexe Maschinen auf diese Weise übersichtlich dargestellt.

4. Bemaßung von Werkstücken
Durch ihre Bemaßung werden sämtliche Abmessungen von technischen Bauteilen – wie Länge, Breite, Höhe, Radius, Durchmesser oder Gewinde – durch entsprechende Maßangaben auf der Zeichnung eindeutig beschrieben. Die Bemaßung beschreibt die Abmessung eines Einzelteils oder einer Baugruppe. Bemaßungen werden auf einer technischen Zeichnung und in CAD-Programmen (2D, 3D) in Zahlen angegeben.

• Die im Allgemeinen verwendete Maßeinheit (Millimeter – in der Architektur auch Meter) muss nicht angegeben werden. (In der Packmittelindustrie werden Maße üblicherweise in mm angegeben. Deshalb kann man die Einheit in technischen Zeichnungen weglassen.)
• Der eigentliche Zahlenwert wird als Nennmaß bezeichnet.
• Das Nennmaß kann aber mit verschiedenen Zusätzen versehen werden – zum Beispiel Toleranzen und Passungen. Vorgestellte Zeichen weisen darauf hin, dass es sich bei dem Maß um einen Durchmesser (ø), einen Radius (R), eine Kugelform (S), einen Bogen (Bg) oder einen quadratischen Querschnitt (ein vorgesetztes Quadrat in Größe der verwendeten Schrift) handelt.
• Werden dem Nennmaß keine weiteren Zusätze angefügt, so gilt eine Allgemeintoleranz, die im Schriftfeld festgelegt ist.
• Weitere Angaben dienen der Spezifizierung von Maß-,Form-und Lagetoleranzen sowie eventuellen Vorgaben zur Herstellung und Prüfung von Verzahnungen und/oder Vorschriften zur Wärmebehandlung und Oberflächenschutz.


Abb. 273: Beispiel der Fertigungszeichnung einer Schneckenwelle

 

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4.1.2 Vorbereitende Arbeiten zur Bearbeitung von Bauteilen

Anreißen
Anreißen ist das Übertragen von Maßen und Formen aus der Fertigungszeichnung auf das zu bearbeitende Werkstück. Zum Anreißen werden Reißnadeln verwendet, deren Beschaffenheit sich nach dem Werkstoff und der Oberflächenbeschaffenheit richtet. Anreißen ist eine manuelle Tätigkeit mit hohen Kosten. In modernen Fertigungswerken ist sie durch den Einsatz von Computerized Numerical Control (CNC)- Bearbeitungsmaschinen heute weitgehend überflüssig.

Körnen
Körnen dient dazu, einem Bohrer beim Ansetzen auf das Werkstück eine erste Führung zu geben, um eine maßgenaue Bohrung zu erhalten. Dazu wird der Körner durch leichte Hammerschläge in dem zuvor ange- rissenen Mittelpunkt der Bohrung getrieben, sodass dessen gehärtete Spitze in dem Werkstück eine kleine Vertiefung entstehen lässt. Auch das Körnen ist eine manuelle Tätigkeit, die sich weitgehend auf die Einzelteilfertigung oder nachträgliches Einbringen von Bohrungen zum Beispiel in der Montage bezieht.

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4.1.3 Fertigungsverfahren

4.1.3.1 Verfahren zum Trennen

Grundbegriffe zum Zerteilen und Spanen
Keil als Werkzeugschneide
Unter Werkzeugschneide versteht man eine geometrisch bestimmte Schneide, die der Trennung eines Werkstoffes dient. Die genaue Form der Schneide eines Schneidwerkzeugs wird als Schneidengeometrie bezeichnet.

Kraft, Kraftwirkungen, Maßeinheiten der Kraft, Kräftezerlegung am Keil, Keilwirkung zur Bearbeitung unterschiedlicher Werkstoffe


Abb. 274: Darstellung von Keilwinkel und Spanwinkel

Der wichtigste Winkel am Schneidkeil ist der Spanwinkel 𝛄, da er die Spanbildung, die Standzeit und die Schnittkräfte beeinflusst. Grundsätzlich gilt: Je kleiner der Keilwinkel ist, desto größer kann der Spanwinkel sein. Je größer der Keilwinkel gewählt wird, desto kleiner ist der positive Spanwinkel. Allerdings kann dieser bei einer sehr breiten Schneide, die fast senkrecht auf das Werkstück trifft, auch negativ sein.

Die Größen beider Winkel werden abhängig vom Werkstoff gewählt. Für weiche und zähe Werkstoffe wird ein kleinerer Keilwinkel bei grö- ßerem positivem Spanwinkel eingesetzt, da die Schnittkraft abnimmt. Je härter und spröder der Werkstoff ist, desto geringer muss der Spanwinkel 𝛄 sein – dementsprechend groß kann der Keilwinkel ausgewählt werden. Dass die Schnittkraft bei kleinem positivem oder negativem Spanwinkel besonders groß ist, hat mit den resultierenden Kräften am Schneidkeil zu tun.

Die auftretende Kraft Fa wird in die Reaktionskräfte Fa1 und Fa2 aufgeteilt. Je kleiner der Keilwinkel 𝛃, desto größer sind die resultierenden Kräfte – und umgekehrt. Das heißt für die Praxis, dass eine kleinere Schneide größere Kräfte auf das zu bearbeitende Bauteil ausüben kann. Für weiche und zähe Werkstoffe wird ein kleinerer Keilwinkel bei größerem positivem Spanwinkel eingesetzt – für härtere und sprödere Werkstoffe ein geringerer Spanwinkel und ein größerer Keilwinkel.


Abb. 275: Schervorgang

Zerteilen durch Scherschneiden
Schervorgang
Das Schneiden mit Scheren funktioniert durch den Druck der beiden Scherenklingen auf das zu schneidende Material, das sogenannte Scherschneiden. Der Schneidevorgang erfolgt, indem man das Material an der zu durchtrennenden Stelle zwischen die Klingen schiebt und diese dann dicht aneinander vorbeigleiten lässt.

Scherwerkzeuge, Scherenarten
Eine Schere ist ein Werkzeug zum spanlosen Zertrennen oder Einschneiden verschiedener Materialien – dies geschieht mit zwei gegeneinander beweglichen Schneiden, die sich während des Schneidvorgangs aneinander vorbeibewegen.

Spanen von Hand und mit einfachen Maschinen Sägen
Sägen ist ein spanendes Trennverfahren zum Ablängen von Werkstoffen (Stahl, NE-Metalle = Nichteisenmetalle, Kunststoffe, Holz usw.). Die Säge oder ein Sägeblatt besteht aus einer dünnen, am Rand mit meißelartigen Zähnen versehenen linearen Stahlplatte oder einem runden Sägeblatt, das durch eine Kraft bewegt wird. Sägeblätter schneiden nur in eine Richtung. Beim Sägen wird der Werkstoff in der Schnittfuge durch die Zähne in mehreren Schichten zerspant, wobei die Zahnzwischenräume (Zahnlücke) die entstehenden Späne aufnehmen und sie aus der Schnittfuge führen.


Abb. 276: schematische Darstellung einer Säge

Feilen
Feilen ist ein vornehmlich bei handwerklicher Fertigung verwendetes spanendes Trennverfahren zum Bearbeiten ebener Flächen und unterschiedlichster Werkstückformen. Die Spanabnahme erfolgt bei der Vorwärtsbewegung in Schnittrichtung unter Druck der Feile gegen das Werkstück, wobei die vielen hinter- und nebeneinander liegenden Schneidenzähne von geringer Höhe nur relativ geringe Werkstoffmengen abtragen.

Bohren
Bohren ist ein spanabhebendes Verfahren zur Herstellung und Bearbeitung von zylindrischen Vertiefungen in Werkstücken. Allgemeiner kann man auch sagen: Bohren ist die Erzeugung oder Erweiterung (Aufbohren) einer Bohrung oder eines Tunnels in Festkörpern. Beim Bohren wird ein um seine Längsachse drehendes Bohrwerkzeug (Bohrer, Bohrkopf auf Bohrstange etc.) mit einer geradlinigen Vorschubbewegung in das Werkstück geschoben. Die sich ergebende wendelförmige Wirkbewegung bewirkt eine fortlaufende Spanabnahme durch die Bohrerschneiden.

Die beiden Hauptschneiden (HS, siehe Abbildung 277) an der Bohrspitze verlaufen parallel: Dadurch entsteht eine sogenannte Querschneide (QS). Sie ist üblicherweise um 55° zu den Hauptschneiden versetzt, steht quer zur Bohr- beziehungsweise Vorschubrichtung und hat eine Breite von etwa einem Zehntel des Bohrerdurchmessers. Die Querschneide QS schneidet – entgegen der Bezeichnung – nicht, sondern hat eine schabende Wirkung und erhöht den erforderlichen Arbeitsdruck auf das Bohrwerkzeug (die Vorschubkraft für die Querschneide QS beträgt etwa ein Drittel der gesamten Vorschubkraft). Die Querschneide QS birgt auch die Gefahr des sogenannten „Verlaufens“; das heißt: die seitliche Lageverschiebung beim Anbohren. Um das zu verhindern, muss grundsätzlich vor dem Bohren gekörnt werden. Körnen ist beim Bohren empfehlenswert, um ein Auswandern des Bohrers zu verhindern. Bei größeren Durchmessern sollte vorgebohrt werden.


Abb. 277: Bohrerschneiden


Abb. 278: Spitzenwinkel und Spanwinkel bei einem Bohrer

Durch eine besondere Anschlifftechnik, das sogenannte Ausspitzen, kann die Querschneide QS verkleinert werden, um die Vorschubkraft und damit das Bohrmoment zu reduzieren. Der Werkzeugdurchmesser ist an der Spitze am größten (Nenndurchmesser) und nimmt zum Schaft hin etwas ab, um die Reibung des Bohrers im Bohrloch zu vermindern. Diese als Verjüngung bezeichnete Verringerung des Werkzeugdurchmessers liegt etwa im Bereich von 0,02 mm bis 0,08 mm Durchmesser auf 100 mm Länge.
Beim Bohren von größeren Bohrungen und zur Sicherstellung einer lagegenauen Bohrung empfiehlt es sich trotzdem, vorher mit einem Zentrierbohrer oder einem kleineren Bohrer vorzubohren. Der Durchmesser dieses Bohrers sollte mindestens der Größe der Querschneide QS, besser aber etwa einem Drittel des endgültigen Bohrungsdurchmessers entsprechen.

Gewindebohren beziehungsweise Gewindeschneiden, Reparatur von Gewinden
Unter Gewinde versteht man eine profilierte Einkerbung, die fortlaufend wendelartig um eine zylinderförmige Wandung – innen oder außen – in einer Schraubenlinie verläuft. Die „Kerbe“ wird als Gewindegang bezeichnet. Diese Umsetzung des Prinzips der schiefen Ebene erlaubt das Erzeugen großer Längskräfte bei moderaten Umfangskräften. Schrauben erzeugen dadurch ihre Haltekraft beziehungsweise dort, wo Lasten bewegt oder Druck beziehungsweise Zug erzeugt werden, die entsprechenden Kräfte. Eine Schraubenverbindung ist formschlüssig und wieder lösbar.
Bauteile mit Außengewinde (zum Beispiel Schrauben) und Bauteile mit Innengewinde (zum Beispiel Muttern) müssen zueinander passen. Normen stellen sicher, dass trotz getrennter Herstellung immer eine Funktion von Bauteilen mit gleichen Nenndaten gewährleistet ist.
Heute gibt es eine sehr große Anzahl Gewindearten, die für die unterschiedlichsten Anwendungsfälle entwickelt worden sind und in den entsprechenden Normen beschrieben werden. Normen sorgen dafür, dass Schrauben und Muttern zusammenpassen, auch wenn sie von unterschiedlichen Herstellern kommen.


Abb. 279: Darstellung der Steigung und der Gewindetiefe einer Schraube

Durch Gewindebohren werden Innengewinde in vorgebohrte Löcher geschnitten. Im ersten Arbeitsschritt wird ein Kernloch in das Werkstück gebohrt, anschließend ist die Kernlochbohrung anzusenken, bevor in einem dritten Arbeitsschritt das Innengewinde mit einem Gewindebohrer geschnitten wird. Das Gewindebohren ist sowohl von Hand als auch durch geeignete Bahrmaschinen mit entsprechender Gewindeschneideinrichtung (Links-Rechts-Lauf, Sicherheitskupplung) möglich. Das Senken ist ein Bohrverfahren und dient zum Entgraten. Gesenkte Bohrungen erleichtern auch Gewindeschneiden durch den besseren Anschnitt. Durch Gewindeschneiden werden Außengewinde hergestellt. Das Gewindeprofil wird von formgerechten Werkzeugschneiden in einem Schneideisen oder einer Schneidkluppe aus dem Werkstoff herausgearbeitet.

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4.1.3.2 Bearbeitungsverfahren durch Kaltfügen

Fügeverfahren
Unter Fügen versteht man das dauerhafte Verbinden von mindestens zwei Bauteilen. Dabei kann man grundsätzlich zwei Verbindungsarten unterscheiden:
• lösbar (form- beziehungsweise kraftschlüssig) wie zum Beispiel Verschrauben, Verstiften, Vernieten
• unlösbar (stoffschlüssig) wie zum Beispiel Schweißen, Löten, Kleben

Unterscheidung nach Kraftübertragung


Abb. 280: Übersicht von Verbindungen

Fügen mit Gewinde (Schrauben, Muttern, Sicherungen von Schraubverbindungen), Beschreibung der Normteile
Die Schraube ist das am häufigsten und vielseitigsten verwendete Konstruktionselement. Zu einer Schraubenverbindung gehören:
• die eigentliche Schraube oder der Schraubenbolzen (bei Bewegungsschrauben auch Spindel genannt)
• die Mutter
• und falls erforderlich Unterlegscheiben und Sicherungen

Fügen mit Stiften und Bolzen
Durch Stifte werden zwei oder mehr Bauteile formschlüssig in radialer Richtung der Stifte miteinander verbunden, indem in eine durch alle Teile gehende Bohrung ein Stift gesteckt wird. Werden die Stifte (zylindrische Stifte mit Übermaß) in die Bohrung gepresst, entsteht ein Kraftschluss, der ihr Herausfallen verhindert. Neben der fixen Verbindung werden Stifte auch verwendet, um eine gelenkige Verbindung zwi- schen zwei Teilen herzustellen. Stifte dienen auch zur Kraftbegrenzung (Scherstift), zur Drehsicherung von Kronenmuttern, axialen Sicherung von dickeren Stiften (Splinte) und zur Übertragung von Querkräften in Schraubenverbindungen durch Spanstifte.
Im Unterschied zum Stift wird ein Bolzen meist leicht demontierbar – das heißt mit Spielpassung eingesetzt. Er wird vorwiegend verwendet, wenn nur Querbelastung (Scherung) besteht. Seine zusätzlichen Formelemente Kopf, Querloch (für Splinte), kurzes Gewinde (für Muttern) oder Quernut (für Achshalter) dienen nur dazu, ein Verlieren durch Formschluss zwischen ihm und den zu verbindenden Teilen zu vermeiden. Bolzen werden häufig für schnell und oft zu lösende Verbindungen ohne axiale Belastung anstelle von Schrauben eingesetzt, zum Beispiel im Transportwesen zur Befestigung von Containern, zum Verschließen der Ladeplanken von Lastwagen oder Ähnlichem. Bolzen-Verbindungen sind prinzipiell drehbar, können somit zum Beispiel Teil eines Drehgelenks sein.

Fügen mit Passfedern und Profilformen
Eine Passfeder wird zur Realisierung einer Welle-Nabe-Verbindung benutzt. Die Verbindung ist formschlüssig und dient zur Übertragung von Drehmomenten (zum Beispiel Antriebswelle – Zahnrad). Die Passfeder ist ein massives, längliches Metallteil mit rechteckigem Querschnitt, wird in eine entsprechend gefräste Passfedernut in der Welle eingelegt und ragt aus dieser heraus. Die zugehörige Nabe ist mit einer durchgehenden und geräumten Nut versehen und wird zur Montage axial über die Passfeder geschoben. Die Passfeder trägt durch Formschluss an ihren Flanken. Sie wirkt dadurch als Mitnehmer und überträgt das Drehmoment der Welle auf das anzutreibende Bauteil (im Falle einer Antriebswelle) oder das Drehmoment des antreibenden Bauteils auf die anzutreibende Welle (im Falle einer Antriebswelle). In axialer Richtung muss das Rad auf der Welle gegen Verschieben gesichert werden. Übliche Formen der axialen Festlegung sind Wellenschulter/Sicherungsring oder Wellenschulter/Nutmutter.


Abb. 281: Fügen mit Passfedern

Für höher beanspruchte Welle-Nabe-Verbindungen werden Keilwellen-Verbindungen zur Übertragung großer und wechselnder Drehmomente eingesetzt wie zum Beispiel bei Schaltgetriebewellen von Werkzeugmaschinen. Weitere Verwendungen sind Zapfwellen an landwirtschaftlichen Fahrzeugen und Wellen von Elektromotoren und Hydraulikmotoren. Als Keilwellen werden Wellen bezeichnet, bei denen ein Formschluss zur Nabe (Welle-Nabe-Verbindung) durch eine Vielzahl von Mitnehmern hergestellt wird, die ge- rade und parallele Flanken haben.


Abb. 282: Keilwelle

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4.1.4 Funktionseinheiten von Maschinen

4.1.4.1 Funktionseinheiten zum Stützen, Tragen und Führen

Lagerarten und Schmierung
Lager als Maschinenelement werden zum linearen (geradlinigen) oder radialen (rotierenden) Führen beweglicher Bauteile verwendet. Dabei wird nach dem Wirkprinzip zwischen Gleit- und Wälzlagern unter- schieden.

Gleitlager
Ein Gleitlager besteht aus gegeneinander beweglichen Teilen mit geringem Reibungswiderstand oder mit einem Schmierfilm zwischen den beweglichen Teilen zur Reduzierung des Reibungswiderstandes. Durch den Reibungswiderstand entsteht Wärme, die durch den Schmierfilm abgeleitet werden kann. Gleitlager gibt es als Linearlager und als Radiallager, wobei der Werkstoff des Gleitlagers (Buchse) weicher sein sollte als der der Welle.
Als Gleitlagerwerkstoffe werden verwendet: Bronze-, Messing-, Aluminiumlegierungen, Kunststoffe, Graphit und Keramik.

Wälzlager
Wälzlager sind Lager, bei denen zwei zueinander bewegliche Komponenten, der sogenannte Innenring ➀ sowie der Außenring ➄, durch Wälzkörper ➃ getrennt sind. Die Wälzkörper werden durch einen Käfig ➁ geführt, zur Schmutzabweisung und Schmierstoffdichtung können Dichtscheiben ➂ verwendet werden. Da die Wälzkörper im Innen- und Außenring auf gehärteten Stahlflächen mit optimierter Schmierung abrollen, ist die Rollreibung dieser Lager relativ gering.


Abb. 283: Blick in ein Wälzlager

Wälzlager werden bevorzugt in Anwendungsgebieten verwendet, wo Lagerungen bei kleinen Drehzahlen und hohen Lasten reibungsarm arbeiten sollen und wo sich Drehzahlen häufig ändern. Ein weiteres Kriterium kann der geringe Schmierungsbedarf von Wälzlagern sein.

Schmierungssysteme für Maschinen
Schmierung ist die Verringerung von Reibung und Verschleiß zwischen zwei Maschinenelementen, die sich relativ zueinander bewegen. Dies geschieht durch den Einsatz eines geeigneten Schmierstoffes und Schmierverfahrens, um den jeweiligen Schmierstoff in der richtigen Menge und dem richtigen Druck zur richtigen Zeit an eine Stelle der Reibung zu fördern und ihn gegebenenfalls wieder abzuleiten.

Folgende Schmierverfahren werden unterschieden:
Verbrauchsschmierung bezeichnet das ausschließliche Zuführen von Schmierstoff zur Schmierstelle. Die Zuführung kann manuell (zum Beispiel mit Fettpresse) oder automatisch (Pumpen; Dauer-Schmierstoff- geber [Perma]) erfolgen. Nach dem Gebrauch wird der Schmierstoff, sofern er noch vorhanden ist, ausgetauscht oder er wird mit frischem aufgefüllt. Dieses Schmierverfahren ist immer mit entsprechenden Verunreinigungen im Umfeld verbunden und sollte nur dort angewandt werden, wo keine Umweltgefahren entstehen können!

Umlaufschmierung bezeichnet einen Schmierstoffkreislauf. Er besteht aus dem Reservoir (zum Beispiel Ölwanne oder Öltank), der Zuführung zur Reibstelle durch Pumpe oder durch die Schwerkraft und der Rückführung. Es kann auch noch eine Schmierstoffaufbereitung (zum Beispiel Ölfilter) und/oder Ölkühler zwischengeschaltet sein. Umlaufschmierungen benötigen durch die Wiederverwendung weniger Schmierstoff. Durch das geschlossene System gelangt kein (beziehungsweise nur sehr wenig) Schmierstoff in die Umwelt. Bei der Umlaufschmierung wird das Öl nicht nur als Schmiermittel, sondern auch als Kühlmittel verwendet.

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4.1.4.2 Elemente und Gruppen zur Energieübertragung

Wellen
Wellen dienen der Übertragung von Drehmomenten; sie werden auf Verdrehung (Torsion) beziehungsweise auf Verdrehung und Biegung beansprucht.

Kupplungen
Eine Kupplung ist ein Maschinenelement zur starren, elastischen, beweglichen oder lösbaren Verbindung von zwei Wellen. Eine nicht starre Kupplung kann neben einer formschlüssigen auch eine kraftschlüssige Verbindung sein. Durch die Verbindung wird es möglich, zwischen beiden Wellen Rotation und damit Drehmoment und letztlich mechanische Arbeit zu übertragen. Auswahlkriterien für eine Kupplung können sein:

• zu übertragendes Drehmoment (maximales Drehmoment? Drehmomtenverlauf konstant, schwellend, wechselnd?)
• Ausgleich von Wellenversatz (axial, radial, winklig)
• Ausgleich von Wärmedehnungen
• Starre oder elastische Wellen- oder Bauteilverbindungen
• Bedingungen für Montage, Inspektion und Wartung
• winkelgetreue Übertragung (Schlupf durch Torsion)
• bei Schaltkupplungen Schaltverhalten (im Betrieb unter Last oder nur im Stillstand) und Schalthäufigkeit
• Drehmomentbegrenzung (Unterbrechung bei Überlast)
• Schwingungs-und Drehstoßdämpfung

Prinzipieller Aufbau einer Kupplung
Eine mechanisch betätigte Kupplung besteht im Wesentlichen aus den folgenden Einzelteilen:
1 = Kupplungshälften / Kupplungsscheiben
2 = Vielkeilwelle
3 = Kupplungsbelag
4 = Feder, bewirkt im eingekuppelten Zustand die reibschlüssige Verbindung beider Kupplungshälften
5 = Kupplungshebel, trennt beide Kupplungshälften und bewirkt die Unterbrechung des Kraftflusses
6 = Drehrichtung, hier in beiden Richtungen möglich


Abb. 284: Aufbau einer Kupplung

Beispiel: Elektromagnetkupplung


Abb. 285: Elektromagnetkupplung

Beispiel: Lamellenkupplung


Abb. 286: Lamellenkupplung

Getriebe, Getriebearten
Getriebe dienen zur Übertragung und Umformung (Übersetzung) von Bewegungen, Energie und/oder Kräften (Drehzahlen, Drehrichtungen, Drehmomenten und Kräften). Diese Funktionen erfüllen die meisten Getriebe mit mechanischen Bauteilen. Sie können aber auch durch hydraulische, pneumatische oder elektromagnetische Wirkprinzipien erfüllt werden.

Die wichtigsten im Maschinenbau verwendeten Getriebearten sind:

1. Zugmittelgetriebe
Ein Zugmitteltrieb – auch Umschlingungsgetriebe genannt – ist ein Getriebe, bei dem ein Drehmoment zwischen zwei Wellen mithilfe eines beide Wellenenden umschlingenden Zugmittels übertragen wird. Beispiele: Ketten-, Zahnriemen- und Keilriementriebe
Vorteile: sehr große Wellenabstände und auch Umlenkungen möglich, sehr große Auswahl an genormten Elementen ermöglicht kostengünstige, schnelle sowie bei richtiger Auslegung und Wartung sehr langlebige Konstruktionen.
Nachteile: Zugmittel neigen zu Schwingungen, deshalb sind besonders bei hohen Drehzahlen Spannvorrichtungen nötig. Schaltgetriebe sind relativ kompliziert zu realisieren (zum Beispiel Kettenschaltung am Fahrrad).


Abb. 287: Zugmitteltrieb

2. Zahnradgetriebe
Zwei oder mehr miteinander gepaarte Zahnräder bilden ein Zahnradgetriebe. Es wird vorwiegend zur Übertragung zwischen zwei Drehungen oder einer Drehung und einer linearen Bewegung (Paarung eines Zahnrades mit einer Zahnstange) gebraucht. Zahnradgetriebe bilden unter den Getrieben die größte Gruppe. Sie sind formschlüssig und somit schlupffrei.


Abb. 288: Schnitt durch ein dreistufiges Stirnradgetriebe (schrägverzahnt)

Die Räder eines Zahnradgetriebes sind auf Wellen oder Achsen gelagert, deren Abstand so ausgelegt ist, dass die Zähne ineinandergreifen und somit die Drehbewegung des einen Zahnrades auf das andere übertragen wird. Dabei kehrt sich die Drehrichtung um. Falls das nicht erwünscht ist, wird ein drittes Zahnrad beliebiger Größe dazwischen angeordnet.
Sind die Räder unterschiedlich groß, so kann die Drehzahl erhöht oder verringert werden, wobei das Drehmoment vermindert oder erhöht wird. Auf diese Weise dienen Zahnräder der Übersetzung von Kräften und Geschwindigkeiten. Es sind viele Varianten von Zahnradgetrieben entstanden. Diese werden ständig weiterentwickelt.
Beispiele: Stirnrad-, Kegelrad-, Schneckenrad-, Planetenradgetriebe usw.
Vorteile: extrem hohe Drehzahl- und Drehmomentübertragung durch mehrstufigen Aufbau möglich. Schaltgetriebe. Sehr robust und wartungsarm oder wartungsfrei. Eine Wartung ist sehr aufwendig.
Nachteile: aufwendige mechanische Fertigung = hohe Kosten.


Abb. 289: schräg- u. geradverzahnte Stirnräder

Aufbau Planetenradgetriebe
Die innere Achse (grün) überträgt die Eingangsbewegung auf die beiden frei beweglichen Planetenräder (blau), diese treiben den äußeren Ring (rot) an. Die Achsen der Planetenräder (blassgelb) werden von ei- nem nicht eingezeichneten Träger (Steg) gehalten.


Abb. 290: Aufbau eines Planetenradgetriebes


Abb. 291: Beispiel Kegelradgetriebe


Abb. 292: Beispiel Schneckenradsatz

Verschleißursachen und Verschleißminderung
Verschleiß bezeichnet den fortschreitenden Materialverlust auf der Oberfläche eines festen Körpers (Grundkörper). Verschleiß wird hervorgerufen durch mechanische Ursachen. Es geht dabei um den Masse- verlust (Oberflächenabtrag) einer Stoffoberfläche durch schleifende, rollende, schlagende, kratzende, chemische und thermische Beanspruchung – diese wird verursacht durch Kontakt- und Relativbewegung ei- nes festen, flüssigen oder gasförmigen Gegenkörpers. Im allgemeinen Sprachgebrauch wird Verschleiß auch mit anderen Arten der Abnutzung gleichgesetzt. Diese meist unerwünschte Veränderung der Oberfläche tritt zum Beispiel an Lagern, Kupplungen, Getrieben, Düsen und Bremsen auf sowie als Werkzeugschneidenverschleiß. Verschleiß ist einer der Hauptgründe für Bauteilschädigung und den damit verbundenen Ausfall von Maschinen und Geräten. Die Verringerung von Verschleiß ist darum eine wesentliche Möglichkeit, die Lebensdauer von Maschinen und Geräten zu erhöhen und damit Kosten und Rohstoffe einzusparen. Andererseits wird versucht, den nicht zu vermeidenden Verschleiß auf einfach auszutauschende Bauteile einzugrenzen, die man unter dem Begriff Verschleißteil zusammenfasst. Verschleiß ist eine der häufigsten Ursachen für den Ausfall von Maschinen. Deshalb sollte alles dafür getan werden, damit er so gering wie möglich gehalten wird.

 

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4.1.5 Instandhaltung (Wartung, Instandsetzung)

Unter Instandhaltung versteht man alle Maßnahmen zur Bewahrung, Feststellung, Wiederherstellung und Verbesserung des funktionsfähigen Zustandes einer Maschine oder Anlage. Die Instandhaltung umfasst die Wartung, die Inspektion, die Instandsetzung und die Verbesserung. Instandhaltung wird auch mit „IH“ abgekürzt.


Abb. 293: Begriffserläuterungen zu Wartung, Inspektion, Instandsetzung und Verbesserung

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4.1.5.1 Wartung und Inspektion

Periodische Wartung und Inspektion nach Plan durch Maschinenpersonal und/oder Instandhalter oder Dienstleister. Aufstellung eines Wartungskonzepts für jede Kostenstelle. Inspektionen zur Feststellung und Beurteilung des Ist-Zustandes mit Ursachenbestimmung und Ableiten von Konsequenzen.


Abb. 294: beispielhafter Wartungsplan

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4.1.5.2 Instandsetzung (schadensbedingt, vorbeugend, zustandsbedingt)

Abb. 295: Vor- und Nachteile unterschiedlicher IH-Strategien

Da in der Praxis keine der IH-Strategien für alle Bereiche einer Fertigung optimal ist, kommt es darauf an, einen optimalen Mix aller Strategien für das Unternehmen zu finden!


Abb. 296: Suche nach dem optimalen Mix aller IH-Strategien

 

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4.1.5.3 Grundbegriffe

Bedeutung des Prüfens in der Fertigung
Beim Prüfen soll festgestellt werden, inwieweit ein Prüfobjekt eine Forderung (Spezifikation) erfüllt. Eine Spezifikation ist eine formalisierte Beschreibung eines Produktes, eines Systems oder einer Dienstleistung. Eine Spezifikation definiert und quantifiziert Merkmale eines Produktes oder einer Dienstleistung (Toleranzwerte). Diese Werte entscheiden darüber, ob ein Auftraggeber das Produkt oder die Dienstleistung abnimmt oder nicht. Wenn die Merkmale der Spezifikation erreicht wurden, kann der Auftragnehmer vom abnehmenden Auftraggeber die Bezahlung fordern. Die Spezifikation enthält in der Regel für jede spezi- fizierte Eigenschaft eine präzise Referenz zu der anzuwendenden Prüfmethode für das jeweilige Merkmal.

Prüfverfahren: Messen und Lehren
Man spricht von objektiven Prüfverfahren, wenn Prüfmittel zur Ermittlung der Messwerte verwendet werden. Dabei sind die Prüfverfahren in die Arten „Messen“ und „Lehren“ unterteilt.
Beim Messen wird eine physikalische Größe mit einem Messgerät erfasst; so wird ein Messwert ermittelt. Der Messwert setzt sich zusammen aus dem Zahlenwert und der Einheit für die physikalische Größe.
Beim Lehren wird festgestellt, ob das zu prüfende Objekt innerhalb vorgegebener Grenzen liegt oder nicht. Das Prüfergebnis ist kein Zahlenwert, sondern eine Gut- /Schlecht-Aussage. Oft lässt sich beim Lehren erkennen, in welche Richtung die Grenze überschritten wurde.

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4.1.5.4 Prüfen von Längen

Einheitensystem
In Deutschland wird im Allgemeinen das Internationale Einheitensystem (SI) verwendet. Das Einheitensystem ist eine Zusammenstellung von Maßeinheiten, bei dem jeder Größenart genau eine Einheit zugeordnet wird.


Abb. 297: physikalische Größen

Der Wert einer physikalischen Größe (Größenwert) wird als Produkt aus einem Zahlenwert (der Maßzahl) und einer Maßeinheit angegeben. Beispiel: Länge = 4 m.

Höchstmaß, Mindestmaß, Toleranz
Bei der Fertigung von Werkstücken kommt es darauf an, mit wirtschaftlichem Aufwand die geforderten Funktionen und geometrischen Merkmale an Genauigkeit und Austauschbarkeit zu erreichen. Dazu werden in technischen Zeichnungen die Maß-, Form- und Lagetoleranzen als Abweichung vom Nennmaß spezifiziert.
Das Nennmaß ist das ideale Sollmaß eines Elementes und die Größenangabe, auf die sich die Angaben zur Tolerierung beziehen.
Ausgehend vom Nennmaß weicht das Höchstmaß als größtes zugelassenes Maß um den Betrag des oberen Abmaßes nach oben ab. Das Mindestmaß als kleinstes zugelassenes Maß weicht um den Betrag des unteren Abmaßes nach unten ab. Die Differenz zwischen dem Höchstmaß und dem Mindestmaß stellt die Maßtoleranz dar.

Messtechnik
Die Messtechnik befasst sich mit Geräten und Methoden zur Bestimmung (Messung) physikalischer Größen wie beispielsweise Länge, Masse, Kraft, Druck, elektrischer Strom, Temperatur oder Zeit. Wichtige Teilgebiete der Messtechnik sind die Entwicklung von Messsystemen und Messmethoden sowie die Erfassung, Modellierung und Reduktion (Korrektur) von Messabweichungen und unerwünschten Einflüssen. Dazu gehört auch die Justierung und Kalibrierung von Messgeräten sowie die korrekte Reduktion der Messungen auf einheitliche Bedingungen. Messgeräte dienen zur Bestimmung physikalischer Größen. Meistens zeigen sie die zu messende Größe durch eine Skalen- oder Ziffernanzeige quantitativ an. Der Messwert wird als Produkt von Zahlenwert und Einheit angegeben. Die Messgeräte werden in der Regel bei einer Bezugstemperatur von 20° C geeicht beziehungsweise kalibriert. Man sollte darauf achten, dass Messgeräte und Prüflinge die gleiche Temperatur von möglichst 20° C haben, damit Messwerte nicht durch Temperatureinflüsse beeinflusst werden!

Messen mit Strichmaßstäben
Die Maße werden durch den Abstand der Teilstriche verkörpert. Ihre Teilung beträgt 0,5 beziehungsweise 1 mm, sodass die Ablesegenauigkeit auf rund 1 mm begrenzt ist. Man sollte den Messwert immer genau senkrecht zur Maßstaboberfläche ablesen, um Ablesefehler zu vermeiden.

Messen mit Messschiebern
Auf einer Stange mit in der Regel zwei Messschenkeln lässt sich ein Schieber bewegen, der ebenfalls Messschenkel trägt. Für die Außen- oder die Innenmessung wird je eins der Messschenkelpaare an einen Körper von außen beziehungsweise an die Wände eines Hohlraums von innen angelegt. Am Schieber befindet sich meistens noch eine Messstange, die zum Beispiel zur Tiefenmessung von nicht durchgehenden Bohrungen verwendet wird.


Abb. 298: Außen-, Innen- und Tiefenmessung sind mit dieser Schieblehre möglich.

Ablesen des Messschiebers:
Um eine Ablesegenauigkeit von einem Zehntelmillimeter zu erreichen, ist der Schieber mit einer Teilung, dem sogenannten Nonius, versehen. Beim Zehntel-Nonius sind L = 9 mm in 10 Teile geteilt. Der Strichabstand ist somit a' = 0,9 mm, während die Teilung auf der Messschiene a = 1 mm beträgt. Es besteht also eine Teilungsdifferenz vom 1 mm – 0,9 mm = 0,1 mm.


Abb. 299: Darstellung des Nonius

Beim Ablesen des Messschiebers kommt es nun darauf an, jenen Teilstrich des Nonius zu bestimmen, der mit einem Teilstrich der Millimeterskala zusammenfällt.


Abb. 300: So liest man Zehntelmillimeter ab.

Beim Messen liest man die ganzen Millimeter links vom Nullstrich A des Nonius ab (= 4,7 cm = 47 mm). Die Zehntelmillimeter werden rechts vom Nullstrich des Nonius an dem Noniusteilstrich abgelesen, der mit einem Strich des Strichmaßstabes auf der Messschiene übereinstimmt B = 4. Damit ergibt sich in diesem Beispiel ein Wert von 47,4 mm. Bei digitalen Messgeräten lässt sich der Messwert direkt auf dem Display ablesen.

Messen mit Messschrauben
Eine Messschraube ist ein Längenmessgerät. Sie besteht aus einer festen und einer mit einem Feingewinde verstellbaren Messfläche, die meist durch einen Bügel (Bügelmessschraube) miteinander verbunden sind. Das zu messende Teil wird zwischen beide Messflächen gebracht und das Gewinde wird mittels einer Einstellschraube (meist gerändelt) so weit zugedreht, bis beide Messflächen das Teil berühren. Dabei verhindert eine Rutschkupplung ein Einklemmen des zu messenden Teils und bewirkt eine gleiche Kraft auf die Messspindel bei allen Messungen.


Abb. 301: Messschraube

Messen mit Messuhren und Feinzeigern
Eine Messuhr ist ein mechanisches Messgerät zum Messen von Längen oder Längendifferenzen. Sie wird zum Beispiel für Vergleichs-, Ebenheits-, Lage- oder Rundlaufmessungen eingesetzt. Messuhren werden entweder mit einer analogen oder mit einer digitalen Anzeige hergestellt.
Bei Messuhren mit Rundskala und analoger Anzeige wird die Längsbewegung des Messtasters mittels Zahnstange und Zahnrad auf den Zeiger übertragen. Dadurch kann sich der Zeiger der Messuhr mehrmals im Kreis drehen. Die Anzahl der Umdrehungen wird mit einem weiteren Zeiger angezeigt, so wie der Stundenzeiger einer Uhr die Anzahl der Umdrehungen des Minutenzeigers anzeigt. Die Zahnstangenübersetzung hat den Vorteil, dass die Messuhr einen relativ großen Messbereich hat. Nachteilig an dem Messwertübertragungsverfahren ist jedoch, dass eine massive Messteilgrößenüberschreitung – das heißt: Das zu ermittelnde Maß am Messobjekt überschreitet beträchtlich den Wegbereich der Zahnstange – bei starrer Arretierung der Messuhr zu Getriebeschäden oder Beschädigungen der Zahnstange führt. Somit kann ein wiederholtes Überschreiten des Messweges der Zahnstange zu Ungenauigkeiten oder dem sogenannten „Schleppzeiger“ führen, der sich in einem extrem verzögerten Zeigerrücklauf äußert. Das bedeutet, dass keine Messungen mehr durchgeführt werden können, die auf Wertdifferenzen zurückgreifen – also Rundlauf- und Ebenheitsmessungen.
Weiterhin zeichnet sich eine Messuhr dadurch aus, dass sie sowohl im Druck- als auch im Zugbetrieb eingesetzt werden kann und die Rückführung der Messstange über eine Feder erfolgt. Somit ist die anliegende Messkraft nahezu konstant.
Messuhren erreichen eine Genauigkeit von rund 1/100 mm (10 μm) bei einem typischen Messbereich von 5 bis 60 mm (μm = 0,001 mm = 1 Mikron. Aussprache „mü“).
Bei Messuhren mit der Genauigkeit von 1/1000 mm (1 μm) spricht man von einem Feinzeiger, diese haben konstruktionsbedingt einen geringeren Messbereich.


Abb. 302: Messuhren

Messuhren haben – wie auch Messschrauben und Messtaster – gehärtete Flächen oder Kugeln, mit denen sie den zu messenden Gegenstand berühren.

Messen mit Endmaßen
Endmaße sind kleine Blöcke zum Prüfen und Kalibrieren von Messgeräten und Prüfmitteln. Sie dienen aber auch zum direkten Messen. Sie bestehen aus Stahl, Hartmetall oder Keramik und verkörpern eine bestimmte Länge mit einer hohen Genauigkeit (Maßverkörperung). Endmaße gibt es in verschiedenen Formen – beispielsweise als Parallel-, Winkel-, Kugel- oder Zylinderendmaße.

Endmaße sind nach DIN EN ISO 3650 genormt und werden in vier Toleranzklassen hergestellt, die folgenden Anwendungsgruppen zugeordnet werden können:

Abb. 303: Endmaße nach DIN EN ISO 3650

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LF 7: Logistische Prozesse steuern

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Erfahrungsberichte - Tag der Verpackung

Tag der Verpackung

am 7.Juni 2018 in Pirmasens

Der jährliche Tag der Verpackung ist eine Kampagne der Verpackungswirtschaft. Wir, die Berufsbildende Schule Neustadt an der Weinstraße, die Firmen G.& G. Preißer GmbH, FWB Kunstofftechnik GmbH und psb intralogistics GmbH sowie der VDI BV Saar e.V. wirkten als aktive Unterstützer der Kampagne mit.

Am Donnerstagmorgen des 7.Juni 2018 startete die Landes-Berufsschulklasse der Packmitteltechnologen an der Berufsbildenden Schule in Neustadt in den Tag der Verpackung und machte sich auf den Weg nach Pirmasens.

Die Veranstaltung „Tag der Verpackung“ begann in Pirmasens-Petersberg. Dort begrüßte uns Herr André Fuhrmann, Leiter der Entwicklung von der Firma Preißer. Bevor er uns durch die Fertigungshallen der Firma führte, erhielten wir durch seine Präsentation einen Einblick in die Gründung, das Wachstum und das Produktionsspektrum des rheinland-pfälzischen Familienunternehmens.

Vortrag André Fuhrmann, Fa. G. & G. Preißer GmbH

Die 1907 gegründete G. & G. Preißer GmbH stellt Voll- und Wellpappverpackungen jeglicher Art her, die just in time beim Kunden ankommen. Auf fünf Inline-Fertigungslinien werden jährlich bis zu 140 Mio. m² Wellpappe verarbeitet. Gestärkt mit neuem Wissen ging es in die Produktionshallen. Vom Wareneingang, Produktion, Palettierung, Abfall-und Wasseraufbereitung bis hin zur Logistik wurde uns alles gezeigt und erläutert.

Fa. G. & G. Preißer GmbH, Pirmasens-Petersberg

Nach einem abschließenden Gespräch und einer Brötchen-Vesper machten wir uns auf den Weg zu FWB Kunststofftechnik in Pirmasens.

Nach der Begrüßung durch Frau Annette Keller, Ausbildungsleiterin der Firma FWB Kunststofftechnik wurde uns in einem Vortrag das Unternehmen vorgestellt. 70 Millionen Spritzgussteile hat FWB im Jahr 2017 hergestellt; das sind über 190.000 Stück pro Tag. Genutzt werden sie für Autoschlüssel, Gaspedale, elektrische Servolenkung oder Radarsensorik. Der Großteil der Kunden stammt aus dem Bereich Automotive. In der Betriebsbesichtigung konnten wir nun das vorher theoretisch Erklärte live erleben. Bei der Entwicklung beginnend, über die Konstruktion und den Werkzeugbau ging es in die Produktion bis hin zum Versand. Im Werkzeugbau sahen wir wie nach den Vorgaben der Konstruktionsabteilung mittels modernster CAD/CAM- und Maschinentechnik Spritzgusswerkzeuge sowie Lehren und Vorrichtungen gefertigt werden. In der Produktion werden dann auf Spritzgussmaschinen von 50t bis 650t Schließkraft alle gängigen Thermoplaste zu anspruchsvollen technischen Formteilen verarbeitet. Der Automatisierungsgrad der gezeigten Produktionsanlagen bei FWB ist auffallend hoch.

Fa. FWB Kunstofftechnik GmbH, Pirmasens

Mit diesen Einblicken ging es nun in der selben Straße weiter zu psb intralogistics. Herr Welsch, Vertriebsleiter der Firma psb intralogistics stellte uns in seinem Vortrag das Unternehmen und dessen breite Produktpalette vor. Psb intralogistics plant und realisiert Gesamtsysteme für den Materialfluss und für die Lagerung innerhalb von Unternehmen in Produktion und Distribution. Alle Fertigungsschritte sind an einem einzigen Standort konzentriert, dem Stammhaus in Pirmasens. In der Werksbesichtigung erlebten wir die beeindruckende und breite System-Palette des Unternehmens. Wir schauten und wir staunten über die angebotenen flurfreien oder flurgebundenen Systembausteine von psb intralogistics. Von konventioneller flurgebundener Fördertechnik über Lagersysteme für Kartons, Behälter und Paletten, Kommissioniersysteme und Sorter bis zum fahrerlosen Transportsystem oder zur Hängefördertechnik war alles aufgeboten.

Fa. Psb intralogistics GmbH, Pirmasens

Wer nun Lust auf einen Beruf in der Verpackungswirtschaft bekommen hat, meldet sich einfach bei uns. Wir helfen auch dabei Ausbildungs- und Praktikumsplätze im Verpackungsbereich zu finden.

Kontaktperson: Sabine Becker

sabine.becker@bbs-nw.de oder ak-verpackungslogistik@bv-saar.vdi.de

Wir möchten uns an dieser Stelle nochmals sehr herzlich bei den teilnehmenden Unternehmen für deren Einladungen und im Besonderen bei Herrn Fuhrmann für die Kontaktherstellung bedanken.

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