f+h fördern und heben 5/2023

PRODUKTE UND SYSTEME

PRODUKTE UND SYSTEME AKTIV GEREGELTE LUFTFEUCHTE IN DER VERPACKUNGSINDUSTRIE DAMIT PROBLEME ERST GAR NICHT ENTSTEHEN Nur wenn Verpackungen zahlreiche Anforderungen erfüllen, kommt zum Beispiel die Ware unbeschädigt beim Empfänger an. Der im Allgemeinen aber vielfach erforderlichen richtigen Luftfeuchtigkeit wird in dem Zusammenhang wenig Beachtung geschenkt. Der Gebrauchswert einer Verpackung wird vor allem von der Fähigkeit bestimmt, ein verpacktes Produkt so zu umhüllen und zu schützen, dass es sicher und effizient von A nach B transportiert werden kann. Dabei muss berücksichtigt werden, welche Transportmittel zum Einsatz kommen, welche klimatischen Bedingungen herrschen und welchen Belastungen die Verpackung standhalten muss. Auch gegenüber der Ware selbst hat die Verpackung eine Schutzfunktion. Indem sie Produkte vor Wärme, Kälte und Feuchtigkeit schützt, bewahrt sie deren Wert. Weitere bestimmende Eigenschaften sind Lagerfähigkeit, etwa Stapelfestigkeit, Bedruckbarkeit für Inhalts- bzw. Sicherheitsinformationen oder die Wiederverwendbarkeit. HYGROSKOPIE Papier, Karton, Well- und Vollpappe sind stark hygroskopisch. Das heißt, die Zellulose darin zieht Wasser an und bindet es proportional zur relativen Luftfeuchtigkeit. Auf Schwankungen beim Raumklima reagiert das Material mit Deformierung. Feuchte Papierbögen etwa beulen aus und die Kanten verziehen sich, Kartonagen verlieren bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von mehr als 60 Prozent ihre Stabilität. Dies kann zum Beispiel bei Displayverpackungen oder großen Umverpackungen zum Verlust der Standsicherheit führen. Wellige Papier- oder Kartonagebögen beeinträchtigen die technischen Abläufe beim Bedrucken, Farben decken nicht oder die Blätter laufen nicht mehr einwandfrei durch die Druckwalzen. Um Produkte in Verpackungen zu schützen, werden Hohlräume oftmals mit Polster- oder Füllmaterial aufgefüllt. Zur Anwendung kommende umweltfreundliche Polsterchips aus Papier, Kartoffel- oder Maisstärke sind ebenfalls hygroskopisch. Verklumpt dieses Schüttmaterial aufgrund zu hoher Luftfeuchtigkeit, verliert es seine Form und damit seine Schutzfunktion. Darüber hinaus kann es Trichter und Förderwege verstopfen und den Verpackungsprozess empfindlich stören. Mit steigender Luftfeuchtigkeit binden hygroskopische Materialien mehr Wasser, können diese aber auch an trockenere Luft wieder abgeben. Daher sollte hier bei der Herstellung, Verarbeitung und Lagerung von Verpackungsmaterialien darauf geachtet werden, dass vor allem in den Sommermonaten die relative Luftfeuchtigkeit nicht zu hoch ist. Hierfür können Luftentfeuchter oder Lufttrockner eingesetzt werden, die der Luft wieder Wasser entziehen und dadurch die relative Feuchte absenken. Die Installation der Geräte kann als Stand-alone-Lösung oder eingebunden in eine zentrale Lüftungsanlage geschehen. STATISCHE AUFLADUNG Mit statischen Aufladungen hat sicherlich schon jeder einmal seine Erfahrungen gemacht. Sie entsteht bei Reibung von Werkstoffen, hauptsächlich bei trockener Luft unter 40 % r. F. Aber Wassergehalte und Gleichgewichtsfeuchten von Papier Sorte Wassergehalt in % Relative Luftfeuchte in % Altpapier 6...12 65 ... 70 Filterpapier 5...8 65 ... 70 Karton 9...12 60 ... 70 Packpapier 5...9 65 ... 70 Papierballen 6...10 65 ... 70 Vollpappe 8...10 65 ... 70 Wachspapier 5...9 65 ... 70 Wellpappe 8...14 65 ... 70 Zeitungsdruckpapier 6...10 60 ... 70 Quelle: Condair 14 f+h 2023/05 www.foerdern-und-heben.de

PRODUKTE UND SYSTEME 01 Sorptionsthermik von Papier 02 Wassergehalt [%] 25 20 15 10 5 0 0 20 40 60 80 100 Relative Luftfeuchte r. F. [%] Pergaminpapier (bei 20 °C) Papier (bei 20 °C) Filtrierpapier (bei 20 °C) 03 auch die Bewegung von Förderbändern, das Abrollen von Folienund Klebebändern, das schnelle Rotieren von Druck- und Verpackungsmaschinen kann dafür ursächlich sein. Dünne Materialien, Etiketten und synthetische Werkstoffe, wie Polypropylenfolien, sind am häufigsten davon betroffen. Statische Aufladungen führen dazu, dass Kunststofffolien, Pappe und Papierbögen oder ausgestanzte Materialreste aneinanderhaften. Störungen bei der Bogenentnahme aus einem Zuschnittmagazin oder Blockierungen des Stanzwerkzeugs können zu Produktionsunterbrechungen oder Schäden führen. Beim Bedrucken von Verpackungen kann es zu Anhaften auf der Zuführplatte oder an der Trommel und dadurch zu Papierstau oder zur Fehlausrichtung kommen. Statische Aufladungen sind ein typisches „Winterproblem“ und treten verstärkt während der Heizperiode auf. Kalte EINE AKTIV GEREGELTE LUFTFEUCHTE TRÄGT ZUR QUALITÄTSSICHERUNG BEI Luft mit einer geringen absoluten Feuchte (Wassergehalt der Luft in g Wasser/kg Luft) kommt von außen in die Räume, erwärmt sich, und die relative Luftfeuchtigkeit sinkt stark ab, da der absolute Wassergehalt gleich bleibt. Um hier gegenzusteuern, hilft die gezielte Anhebung der Luftfeuchte auf ein Niveau zwischen 45 und 50 % r. F. Die auch für den Menschen angenehmere Luftfeuchtigkeit erhöht die Leitfähigkeit der Luft, und überschüssige elektrische Ladungen werden schneller an die Wassermoleküle in der Umgebungsluft abgeführt. SCHWEBSTAUB Statisch geladene Materialien ziehen auch Schwebstaub aus der Umgebung an, der sich vor allem gerne auf glatten Oberflächen niederlässt. Dies erschwert viele Produktionsabläufe in der Verpackungsindustrie, etwa die Verarbeitung von Kunststofffolien, Blistermaterialien und Laminaten. 02 Trockene Luft unter 40 % r. F. kann zu statischen Aufladungen durch Reibung führen 03 Bei 50 bis 55 % r. F. können statische Aufladungen durch die erhöhte Leitfähigkeit abfließen Schwebstaub entsteht durch die vielfältigsten Produktionsprozesse, etwa beim Schneiden von Kartons und Wellpappen oder durch Druckbestäubungspuder und Papierstaub, die beim Bedrucken in die Luft gewirbelt werden. Mithilfe einer aktiv geregelten Luftfeuchte lässt sich die Menge an Schwebstaub verringern. Die in der Luft befindlichen Staubpartikel nehmen Wasser aus dem in der Luft enthaltenen Wasserdampf auf, werden dadurch schwerer und sinken schneller zu Boden. Schwebstaub wird so zu Staubniederschlag, der sich aufgrund seines Gewichts nicht mehr so leicht aufwirbeln lässt. Dazu kommt, dass Oberflächen bei einer relativen Luftfeuchtigkeit um die 50% r. F. weniger Stäube anziehen und länger frei von Partikelablagerungen bleiben (statische Aufladung). FAZIT Eine optimale Luftfeuchte – je nach Material von 40 bis höchstens 60 % r. F. – ist für die Produktion und Lagerung von Verpackungen und im Druckbereich ein wichtiger Parameter zur Sicherung eines problemlosen Produktionsablaufs und einer hohen Produktqualität. Einer zu hohen Feuchte lässt sich mithilfe von Trocknern oder Luftentfeuchtern entgegenwirken. Bei zu geringer Feuchte besteht die Möglichkeit über verschiedene Techniken Wasser in die Luft zu bekommen, um den Wasserdampfgehalt zu erhöhen. So lassen sich zum Beispiel über Dampfbefeuchter oder adiabate Sprühbefeuchter komplette Räume oder auch einzelne Bereiche befeuchten. Wird an einem laufenden Papierband Feuchte benötigt, damit dieses beim Prägen nicht ausreist, ist auch eine gezielte Befeuchtung sinnvoll. Autor: Rico Popp, Vertrieb Condair GmbH, Mörfelden-Walldorf Fotos/Grafik: Condair, stock.adobe.com www.condair.de www.foerdern-und-heben.de f+h 2023/05 15