Karton scheint eines der selbstverständlichsten und unspektakulärsten Materialien zu sein, die wir kennen. Er begleitet uns jeden Tag – bei Paketsendungen, Schuhkartons, Milchkartons oder Verpackungen von Frühstücksflocken. Gerade deshalb schenken wir ihm kaum Beachtung. Dabei verbergen sich hinter der Geschichte und Technologie von Kartonverpackungen zahlreiche überraschende Aspekte, an die wohl kaum jemand denkt, wenn er einen Karton im Altpapier entsorgt.
Wellpappe ist über 160 Jahre alt
Viele Menschen halten Wellpappe für eine Erfindung des 20. Jahrhunderts. Ihre Ursprünge reichen jedoch bis in die Mitte des 19. Jahrhunderts zurück. Die ersten Patente für gewelltes Papier wurden in den 1850er-Jahren in England angemeldet. Ursprünglich diente dieses Material ausschließlich als Futter für hohe Zylinderhüte – es sollte ihnen Stabilität verleihen und gleichzeitig für Belüftung sorgen.
Erst später entdeckte man in den Vereinigten Staaten, dass eine gewellte Schicht in Verbindung mit glattem Papier eine außerordentlich stabile Konstruktion ergibt, die sich hervorragend für die Verpackung von Waren eignet. Die erste Transportverpackung aus Wellpappe wurde 1871 patentiert und ursprünglich dazu verwendet, während des Transports ausgerechnet … empfindliche Glaslampen für Petroleum zu schützen.
Welle ist nicht gleich Welle – es gibt verschiedene Arten
Nur wenige Menschen wissen, dass Wellpappe mit unterschiedlichen Wellenarten hergestellt wird, die mit den Buchstaben A, B, C, E und F bezeichnet werden. Sie unterscheiden sich hinsichtlich ihrer Höhe und der Anzahl der Wellen pro laufendem Meter.
Die A-Welle ist besonders hoch und bietet eine sehr gute Polsterwirkung, weshalb sie sich für die Verpackung empfindlicher und schwerer Produkte eignet. E- und F-Wellen sind dagegen wesentlich dünner und werden hauptsächlich für Verkaufsverpackungen verwendet, bei denen Ästhetik und eine präzise Bedruckbarkeit eine wichtige Rolle spielen – beispielsweise bei Verpackungen für Kosmetikprodukte oder Elektronik.
Die Wahl der richtigen Wellenart ist eine echte ingenieurtechnische Herausforderung: Eine zu starke Welle verursacht unnötige Kosten und zusätzliches Gewicht, während eine zu dünne Welle möglicherweise keinen ausreichenden Schutz für das Produkt bietet.
Die Faserrichtung des Papiers spielt eine wichtige Rolle
Dies ist ein Detail, über das man im Alltag kaum nachdenkt, das aber entscheidenden Einfluss auf die Stabilität einer Verpackung hat. Die Fasern des zur Kartonherstellung verwendeten Papiers verlaufen in einer bestimmten Richtung, was seine Steifigkeit beeinflusst.
Verpackungshersteller müssen diese Faserrichtung bei der Konstruktion von Schachteln berücksichtigen. Eine ungünstig geplante Faltung entgegen der Faserstruktur kann die gesamte Konstruktion deutlich schwächen – selbst wenn die Materialstärke unverändert bleibt.
Recyclingpapier dominiert die Branche
Entgegen der weit verbreiteten Vorstellung, dass für die Herstellung von Karton in großem Umfang Wälder abgeholzt werden müssen, besteht ein erheblicher Teil der Wellpappe aus Recyclingpapier. Dieses kann mehrfach wiederverwertet werden – in der Regel fünf- bis siebenmal, bevor die Fasern zu kurz und zu schwach für eine weitere Verarbeitung werden.
Dadurch gehört Karton weltweit zu den am häufigsten und effizientesten recycelten Verpackungsmaterialien. Der gesamte Recyclingprozess kann zudem erstaunlich schnell ablaufen – oft dauert es nur wenige Wochen vom Entsorgen einer Verpackung bis zu dem Zeitpunkt, an dem das zurückgewonnene Papier in Form eines neuen Produkts wieder im Handel erscheint.
Festigkeitsprüfungen von Karton erinnern an ein physikalisches Labor
Bevor eine Verpackung in die Serienproduktion geht, durchläuft sie eine Reihe von Prüfungen, die viele Laien überraschen würden. Hersteller untersuchen unter anderem die Berstfestigkeit – beispielsweise mithilfe des sogenannten Mullen-Tests – sowie die Kantenstauchfestigkeit (ECT).
Auch das Verhalten des Kartons bei hoher Luftfeuchtigkeit wird geprüft, da Feuchtigkeit die Steifigkeit von Zellulosefasern erheblich reduzieren kann. Einige Labore testen sogar, wie sich eine Verpackung bei simulierten Stürzen aus unterschiedlichen Höhen und Winkeln verhält. Auf diese Weise lassen sich reale Transportbedingungen möglichst genau nachbilden.
Kartonverpackungen spielten sogar bei der Eroberung des Weltraums eine Rolle
Es mag überraschend klingen, doch NASA-Ingenieure nutzten Wellpappe und ähnliche leichte Konstruktionsmaterialien bei der Entwicklung von Transportschutzlösungen für empfindliche wissenschaftliche Geräte.
Auch das Grundprinzip der Wellpappe – eine leichte und zugleich steife Struktur, deren Stabilität auf der Geometrie der Welle beruht – inspirierte die Entwicklung von Verbundwerkstoffen für die Luft- und Raumfahrtindustrie. Dort ist ein möglichst günstiges Verhältnis von hoher Festigkeit zu geringem Gewicht von entscheidender Bedeutung.
Die Farbe des Kartons ist keine Frage der Ästhetik, sondern der Chemie
Der charakteristische Braunton von Wellpappe entsteht nicht durch eine Färbung, sondern entspricht weitgehend der natürlichen Farbe der Zellulosefasern, die hauptsächlich aus Nadelholz gewonnen und im sogenannten Kraftverfahren verarbeitet werden.
Das Ende des 19. Jahrhunderts entwickelte Kraftverfahren verdankt seinen Namen dem deutschen Wort „Kraft“. Diese Bezeichnung ist durchaus passend, denn das mit diesem Verfahren hergestellte Papier zeichnet sich im Vergleich zu vielen anderen Herstellungsverfahren durch eine besonders hohe Faserfestigkeit aus.
Kartons werden heute mit Computersimulationen entwickelt
Moderne Kartonverpackungen werden häufig bereits virtuell getestet, bevor sie tatsächlich produziert werden. Ingenieure nutzen spezielle Software zur Simulation von Spannungen und Verformungen. Dadurch können sie vorhersagen, wie sich eine bestimmte Konstruktion während des Transports, bei der Lagerung in einem Hochregallager oder unter dem Gewicht weiterer gestapelter Kartons verhält – noch bevor ein physischer Prototyp hergestellt wird.
Das verkürzt die Entwicklungszeit neuer Verpackungen erheblich und ermöglicht gleichzeitig, den Materialverbrauch für Tests und Prototypen zu reduzieren.
Karton als Werkstoff für Design und Kunst
Neben seiner rein praktischen Funktion inspiriert Wellpappe seit vielen Jahren auch Möbel- und Produktdesigner sowie Architekten. Aus ihr entstehen Stühle, Regale und sogar Elemente von Messeständen oder Ausstellungspavillons, die nach Ende ihrer Nutzung vollständig recycelt werden können.
Das geringe Gewicht des Materials in Verbindung mit der Möglichkeit einer präzisen Bearbeitung, beispielsweise durch Laserschneiden, führt dazu, dass Karton zunehmend als vollwertiger Designwerkstoff und nicht lediglich als günstiger Ersatz für langlebigere Materialien betrachtet wird.
Mehr als eineinhalb Jahrhunderte Entwicklung
Kartonverpackungen wirken auf den ersten Blick einfach und selbstverständlich. Tatsächlich sind sie jedoch das Ergebnis von mehr als eineinhalb Jahrhunderten technologischer Entwicklung, Werkstofftechnik und kontinuierlicher Optimierung von Produktionsprozessen.
Hinter jeder Schachtel stehen Entscheidungen über die passende Wellenart, die Faserrichtung und das Flächengewicht des Papiers sowie zahlreiche Festigkeitsprüfungen. All diese Faktoren sollen gewährleisten, dass die verpackte Ware unbeschädigt beim Empfänger ankommt. Das zeigt, dass selbst die alltäglichsten Gegenstände eine faszinierende Geschichte und erstaunlich fortschrittliche Technologie verbergen können.
