Biegen statt Wiegen - Ein einfacher Ansatz zu mehr Nachhaltigkeit von Faltschachteln

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1 - Ein einfacher Ansatz zu mehr Nachhaltigkeit von Faltschachteln Prof. Dr. Martin Angerhöfer Hochschule München VPM Jahreshauptversammlung Aschaffenburg,

2 Nachhaltigkeit ist derzeit das Thema in der Verpackungsbranche Themenschwerpunkt auf Fachmessen Fachpack 2009, 2010 Pro Carton Congress 2009 FSC, PEFC Carbon Footprint (ProCarton Studie -> Unternehmensbroschüren Homepages Prof. Dr. Martin Angerhöfer 2

3 Nachhaltigkeit von Faltschachteln Ein wesentlicher Aspekt ist die Reduzierung von Packstoffen auf das absolut Notwendige Eine Packstoffreduzierung bei Faltschachteln ist möglich, wenn die technischen Merkmale berücksichtigt werden Die Grammatur ist ein Spezifikationsmerkmal für den Einkauf, aber kein technisches Merkmal! Der wichtigste Festigkeitsparameter von Faltschachtelkarton ist die Biegesteifigkeit Prof. Dr. Martin Angerhöfer 3

4 Biegesteifigkeit Faltschachtelkarton Definition: Die Biegesteifigkeit ist der Widerstand, den ein Karton einer Biegebeanspruchung entgegensetzt (DIN 53121). Klemme Karton Kraft Meßtechnik: Physik: Biegesteifigkeit ist proportional - zum Elastizitätsmodul - zur 3. Potenz der Dicke Prof. Dr. Martin Angerhöfer 4

5 Biegesteifigkeit Faltschachtelkarton Biegesteifigkeit des Kartons bestimmt Mechanische Beanspruchbarkeit der daraus gefertigten Faltschachtel Runability auf Abpackmaschinen Haptik der Schachtel ( grip ) Doppel-T-Träger Konzept Prof. Dr. Martin Angerhöfer 5

6 Biegesteifigkeit Faltschachtelkarton Zu berücksichtigen ist die Maschinenrichtung des Kartons Die Biegesteifigkeit ist in MD höher als in CD (Faktor 1,8 bis 2,9) Der Schachtelstauchwiderstand ist damit bei Belastung des Kartons in MD höher Es gibt viele Anwendungen, bei denen die Biegesteifigkeit in CD entscheidend ist (z.b. Pharmafaltschachteln) Prof. Dr. Martin Angerhöfer 6

7 Beispiel Pharma: Biegesteifigkeiten (CD) verfügbarer GC Kartonqualitäten Biegesteifigkeit CD (mnm) Grammatur (g/m²) Prof. Dr. Martin Angerhöfer 7

8 Erforderliche Grammatur bei vorgegebener Mindestbiegesteifigkeit Erforderliche Grammatur (g/m²) für eine Biegesteifigkeit CD von mind. 15 mnm Prof. Dr. Martin Angerhöfer 8

9 Erhöhung der Biegesteifigkeit Höheres Volumen der Einlage(n) Geringere spezifische Schleifenergie für die Einlage Geringere Mahlung des Einlagenstoffs Gegenmaßnahmen bezüglich Lagenfestigkeit Einsatz von Trockenverfestigern Geometrischer Kartonaufbau Optimierung des Mahlgrades der Decklagen hinsichtlich E-Modul Prof. Dr. Martin Angerhöfer 9

10 Erhöhung der Biegesteifigkeit Auswahl der Zellstoffe hinsichtlich E-Modul Fasern statt chemische Additive Geringerer Feuchtegehalt Verschiebung des MD/CD Verhältnisses Schonende Entwässerung in der Pressenpartie Reduzierung der Glättwerksarbeit Prof. Dr. Martin Angerhöfer 10

11 Anwendungen Beispiel Zigarettenverpackung (Karton): Reduzierung der Grammatur von g/m² in 1987 auf g/m² in 2004 bei Verdreifachung der Abpackleistung Ähnlicher Trend schon seit längerer Zeit in der Nahrungsmittelindustrie Zunehmend auch in anderen Bereichen wie z.b. Pharmazie Prof. Dr. Martin Angerhöfer 11

12 allerdings ist die Aufgabe anspruchsvoll Kosten Kostenminimum -5% +5% Optimum an Materialeinsatz Grammatur Prof. Dr. Martin Angerhöfer 12

13 Auswahl von Faltschachtelkarton Auswahlkriterien neben der Biegesteifigkeit Preis Verfügbarkeit Lieferservice Bedruckbarkeit Weiße, Färbung, Glätte sensorische Eigenschaften Kein Auswahlkriterium: Grammatur Prof. Dr. Martin Angerhöfer 13

14 Übertragbarkeit auf Wellpappe Ansatz nach McKee BCT= a ECT b S 1 b MD,CD Vereinfachter Ansatz U 2b 1 BCT ECT S U Schachtelstauchwiderstand Kantenstauchwiderstand Biegesteifigkeit Schachtelumfang BCT = 5,874 ECT d 0,504 U 0,492 d Wellpappendicke Prof. Dr. Martin Angerhöfer 14

15 Übertragbarkeit auf Wellpappe McKee mit Biegesteifigkeit McKee mit Dicke + genauere Vorhersage möglich + einfacher, nur ECT und Dicke + beschreibt Ausbeulverhalten - ungenauer + Biegesteifigkeit wird z.t. in Liefervorschriften verlangt - Messung der Biegesteifigkeit von Wellpappe ist aufwändig Prof. Dr. Martin Angerhöfer 15

16 Fazit und Ausblick Mit Kartonspezifikationen auf Basis der Biegesteifigkeit anstelle der Grammatur kann die Nachhaltigkeit von Verpackungen entscheidend verbessert werden Erste Schritte sind getan, der Ansatz hat sich allerdings noch nicht übergreifend durchgesetzt Überzeugungsarbeit der Packmittelhersteller ist weiterhin notwendig Die Möglichkeit zur Reduzierung der Packmittelkosten wird unterstützend wirken Prof. Dr. Martin Angerhöfer 16