Festigkeit und Zähigkeit

Festigkeit und Zähigkeit hängen zusammen. Beide Begriffe beschreiben eine oder mehrere der physikalischen (mechanischen) Eigenschaften eines Kartons. Festigkeit und Zähigkeit spielen bei vielen Kartonanwendungen direkt oder indirekt eine entscheidende Rolle. Sie sind die Grundvoraussetzung für Folgendes:
• Werbewirksamkeit
Anspruchsvolle Oberflächengestaltung wie z. B. Prägen; komplizierte Faltschachtelkonstruktionen, kreative Formgebung, funktionelles Design.
• Schutzfunktionen
Schutz vor mechanischen Einwirkungen, Stapelfähigkeit, Widerstandsfähigkeit gegen Belastungen durch die Umgebung.
• Produktion
Verarbeitung und Kartonveredelung wie Prägen, Stanzen, Rillen und Falten; effektive Verpackung und Weiterverarbeitung.

Die physikalischen Eigenschaften eines Kartons können in zwei Gruppen unterteilt werden:
• genau definierte physikalische Eigenschaften
• komplexe (nicht genau definierte) physikalische Eigenschaften.

Unter genau definierten Eigenschaften versteht man solche, für die es allgemein anerkannte Definitionen und physikalische Prüfverfahren gibt. Ein Beispiel dafür ist die Zugfestigkeit. Von komplexen oder nicht genau definierten Eigenschaften wird gesprochen, wenn eine oder mehrere Eigenschaften zu einem Funktionsmerkmal zusammengefasst werden oder Verfahren angewendet werden, die anwenderspezifische Situationen simulieren. In diese Kategorie fallen z. B. Stauchdruck- und Reißfestigkeit.

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Kartonauswahl

Wird Karton für Verpackungszwecke eingesetzt, kommt den Schutzfunktionen entscheidende Bedeutung zu. Daher muss bei der Kartonauswahl unbedingt berücksichtigt werden, dass das Kartonmaterial über eine hohe Strapazierfähigkeit verfügt. Dieser Anforderung wird der Karton durch die Eigenschaften Festigkeit und Zähigkeit gerecht. Als erster Schritt bei der Kartonauswahl müssen die Belastungen bestimmt werden, denen der Karton während des Druckvorgangs, der Verarbeitung, der Verpackung, der Distribution und beim Gebrauch ausgesetzt sein wird. Extreme Temperaturen oder hohe Luftfeuchtigkeit beeinflussen den Feuchtigkeitsgehalt des Kartons. Ein hoher Feuchtigkeitsgehalt wiederum beeinträchtigt die Festigkeit des Kartons. Die Anforderungen an den Karton werden aber auch vom Gewicht des zu verpackenden Produkts und von seiner Form (scharfe Kanten, fest, körnig, pulverförmig oder flüssig) beeinflusst.

Festigkeit und Zähigkeit sind komplexe Eigenschaften, die durch Merkmale wie Elastizität, Dehnung, Steifigkeit, Zugfestigkeit, Stauchdruckfestigkeit usw. bestimmt werden. Einige dieser Merkmale sind genau definiert und leicht zu messen, wie die Zugfestigkeit. Andere Eigenschaften, z. B. die Stauchdruckfestigkeit, sind nicht so einfach zu erfassen. Der Beitrag des strukturellen Designs einer Faltschachtel zu komplexen Eigenschaften wie der Stauchdruckfestigkeit wird am besten durch Stauchversuche, Transportprüfungen oder andere Prüfverfahren unter realistischen Bedingungen bestimmt.

Kartonverarbeiter stellen meist bestimmte Anforde-rungen an die Festigkeit eines Kartons: er muss fest genug sein, um Druck- und Stanzvorgänge ohne Produktions- unterbrechungen und -verzögerungen zu ermöglichen. In manchen Fällen sind die Anforderungen der Verarbeitungsverfahren an die Festigkeit des Kartons gegensätz- lich. Für eine Faltschachtel mit Aufreißlasche ist z. B. eine niedrige Reißfestigkeit, für eine Packung, die mehrfach geöffnet und verschlossen werden soll, hingegen eine höhere Reißfestigkeit erforderlich. Weil Karton ein viskoelastisches Material ist, wird es beim Rillen und Prägen dauerhaft verformt, was beim Drucken jedoch vermieden werden soll. Der Delaminierungswiderstand des Kartons muss gut ausgewogen sein, damit sich die Lagen beim Rillen trennen, bei anderen Veredelungsverfahren und im Gebrauch jedoch verbunden bleiben.

Die unterschiedlichen Faserarten haben großen Einfluss auf die Festigkeitsmerkmale – je länger die Fasern, desto höher ist die Festigkeit. Vollgebleichter Zellstoffkarton (aus reinem gebleichtem Zellstoff) ist außerordentlich fest, während Chromokarton (Holzstoff mit gebleichtem Zellstoff in den Außenlagen) eine große Steifigkeit aufweist. Druck- und Verarbeitungsverfahren sowie die Endanwendung bestimmen, welche Bedeutung den Festigkeitsmerkmalen zugemessen werden muss. Die Festigkeitseigenschaften variieren je nach Flächengewicht und Dicke des Kartons.

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