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Wellpappe – das weltweit wohl am häufigsten genutzte technische Leichtbau-Material
Wellpappe ist mehr als „Pappe mit Welle“: Als Sandwichstruktur trennt sie tragende Decklagen durch einen leichten, schubfesten Kern. Erfahren Sie, wie das Tragprinzip funktioniert und warum Riffelwalzen zentral für die Herstellung sind.
Wellpappe wirkt auf den ersten Blick simpel: zwei glatte Lagen Papier und dazwischen eine Welle. Doch genau diese „Wellenkonstruktion“ macht Wellpappe gleichzeitig leicht und stabil – und ist einer der wesentlichen Gründe, warum sie als Transportverpackung weltweit so erfolgreich ist.
Sandwichstruktur: Warum der Aufbau von Wellpappe entscheidend ist
Aus technischer Sicht lässt sich Wellpappe sehr gut als Sandwichstruktur einordnen: Ein leichter Kern hält zwei tragende Deckschichten (Liner) auf Abstand. Mechanisch nutzt der Aufbau somit die effiziente Erhöhung des Flächenträgheitsmoments durch Beabstanden der Randschichten. Es beruht somit auf dem gleichen Prinzip wie Hochleistungsmaterialien aus der Luft- und Raumfahrt, nur das als Ausgangsmaterial Papiere mit lagenweise genau abgestimmten Eigenschaften Verwendung finden.
Typisch ist eine klare Aufgabenteilung zwischen den Lagen bei Biegung der Wellpappe:
- Die Deckenpapiere (Liner) tragen bei Biegung die Zug- und Druckkräfte
- Das Wellenpaper (Fluting) übernimmt hauptsächlich Schubkräfte und sorgt dafür, dass die Decklagen auf Abstand bleiben.
Der „Leichtbau-Hebel“ bedeutet: Je größer der Abstand zwischen den tragenden Decklagen, desto höher die Biegesteifigkeit bei geringem Gewicht. Dieses Prinzip wird häufig mit dem Doppel‑T‑Träger aus dem Stahlbau verglichen.
Wellpappe als spezielle Ausführung der Sandwichstruktur
Bei Wellpappe bilden die Deckenpapiere die tragenden Außenschichten, die Welle(n) den Kern. Ihren großen kommerziellen Erfolg verdankt die Wellpappe speziell der Möglichkeit die Wellen und somit den Kern sehr effizient durch die Riffelung einer Papierbahn herzustellen.
Die Entwicklung der Wellpappe begann 1856, als Healey und Allen erstmals geriffeltes Papier für die Verstärkung von Zylindern in hohen Hüten patentierten. 1871 ließ Albert L. Jones die Nutzung dieses geriffelten Papiers als Verpackungsmaterial für empfindliche Güter patentieren. 1874 patentierte Oliver Long die entscheidende Sandwichstruktur aus Fluting und Linern und legte damit den Grundstein für die moderne Wellpappe.
1881/82 erhielt Robert H. Thompson schließlich das Patent auf “SingleWallBoard” und zeigte erstmals eine industriell angetriebene maschinelle Herstellung:
Die Patentzeichnung zeigt im oberen Teil anschaulich die Verarbeitung zum heute als „einseitige Wellpappe“ bekannten Produkt und somit den wohl ersten Single Facer. Auch wird hier der erste Riffelwalzensatz zum Einbringen der Welle dargestellt. Im Weiteren zeigt die Abbildung die Weiterverarbeitung zur „einwelligen Wellpappe“ und somit das Hinzufügen der zweiten Deckplage, was zum gewünschten „Platten-Effekt“ führt. Erst dieser Schritt vervollständigte den Sandwichaufbau mit all den einhergehenden Vorteilen.
Übertragen auf Wellpappe ist die Welle leicht, bringt aber durch ihre Geometrie Höhe in den Materialquerschnitt. Die Decklagen liegen weit auseinander, wodurch die Struktur bei Biegung sehr effizient wird. Tragende Verpackungswände können so mit minimalem Materialeinsatz gestaltet werden.
Aufbau- und materialbedingt stellt Wellpappe diverse Herausforderungen an Herstellung, Verarbeitung und Gebrauch. Die folgende Serie an Beiträgen beleuchtet bestimmte Lösungsansätze speziell im Kontext zu Riffelwalzen näher. Diese sehr speziellen Maschinenelemente bilden noch heute das Herz einer jeden Wellpappanlage, weshalb wir diese in den Fokus rücken.