Blog - Prüflabor: Wie eine Klimakammer Verpackungen tagelang auf die Probe stellt

Klimaprüfungen: Vom Kühlschrank in die Klimakammer

Wir alle haben einen Kühlschrank zu Hause, damit Lebensmittel länger haltbar bleiben. Ebenso selbstverständlich ist ein Backofen, um Speisen zu erhitzen. Die Auswirkungen von Temperatur begegnen uns täglich, meist ohne, dass wir weiter darüber nachdenken.
Im Kühlschrank herrschen typischerweise etwa 4 bis 8 °C, während ein Backofen je nach Anwendung auf 180 °C oder mehr aufgeheizt wird. Verpackungen erleben solche Temperaturen im Alltag natürlich nicht. Während Lagerung und Transport sind sie jedoch häufig Hitze, Kälte und Feuchtigkeit ausgesetzt, die ihre Eigenschaften verändern können.
Genau diese Bedingungen werden bei Klimaprüfungen im Labor nachgestellt.

Was passiert eigentlich in einer Klimakammer?

Im Kühlschrank wird die Temperatur meist auf wenige Grad über dem Gefrierpunkt eingestellt. In einer Klimakammer können dagegen Temperatur und Luftfeuchtigkeit gezielt vorgegeben werden.
Moderne Klimakammern ermöglichen nicht nur konstante Bedingungen, sondern auch Temperaturwechsel. So kann beispielsweise ein Wechsel zwischen kalten und warmen Bedingungen simuliert werden, wie er während Lagerung, Umschlag und Transport auftreten kann.
Je nach Prüfaufgabe werden einzelne Verpackungen, Versandkartons oder komplette Ladeeinheiten geprüft.

Welche Temperaturen werden geprüft?

 Die erforderlichen Temperaturen hängen vom jeweiligen Prüfstandard und Einsatzzweck ab. Typische Bereiche sind:

Damit lassen sich viele Bedingungen simulieren, denen Verpackungen während Transport und Lagerung weltweit ausgesetzt sein können.
Während für Menschen bereits wenige Grad unter dem Gefrierpunkt unangenehm werden, müssen Verpackungen und Produkte teilweise Temperaturen deutlich unter -20 °C oder über +50 °C überstehen. In einer Klimakammer können diese Bedingungen gezielt eingestellt und überwacht werden.

Extreme Temperaturen sind keine Ausnahme

Temperaturen von -30 °C oder +60 °C wirken zunächst unrealistisch. Tatsächlich können solche Bedingungen entlang einer Transportkette durchaus auftreten.
Eine Sendung kann im Winter längere Zeit im Freien umgeschlagen werden oder im Sommer in einem Container, Anhänger oder Lagerbereich hohen Temperaturen ausgesetzt sein. Hinzu kommen Transporte über verschiedene Klimazonen, bei denen Temperatur und Luftfeuchtigkeit stark wechseln können.
Klimaprüfungen dienen dazu, solche Bedingungen reproduzierbar im Labor nachzustellen.

Warum wird neben der Temperatur auch die Luftfeuchtigkeit betrachtet?

Wer im Winter von draußen in einen warmen Raum kommt, kennt beschlagene Brillengläser oder feuchte Fensterscheiben. Auch Verpackungen reagieren auf Feuchtigkeit.
Insbesondere Papier, Wellpappe und Holzwerkstoffe nehmen Feuchtigkeit aus der Umgebung auf und geben sie wieder ab. Dadurch können sich Gewicht, Festigkeit und Abmessungen verändern.
Deshalb werden Klimaprüfungen häufig nicht nur bei einer bestimmten Temperatur durchgeführt, sondern auch unter definierten Feuchtebedingungen.

Warum dauert eine Klimaprüfung oft 72 Stunden?

Viele stellen sich vor, dass eine Verpackung dieselbe Temperatur hat wie die Luft um sie herum. Tatsächlich dauert dieser Prozess oft deutlich länger.
Das kennt man auch aus dem Alltag. Eine Getränkeflasche wird nicht sofort kalt, wenn sie in den Kühlschrank gestellt wird. Ebenso bleibt ein Auflauf nach dem Herausnehmen aus dem Ofen noch lange heiß.
Bei Verpackungen ist es ähnlich. Besonders große Versandkartons oder palettierte Ladeeinheiten benötigen Zeit, bis Temperatur und Feuchtigkeit das Innere erreichen. Eine gewickelte Palette kann von außen bereits die gewünschte Temperatur erreicht haben, während im Kern noch völlig andere Bedingungen herrschen.
Aus diesem Grund werden Klimaprüfungen häufig über 72 Stunden oder länger durchgeführt. Erst dann kann sichergestellt werden, dass die vorgegebenen Bedingungen das gesamte Prüfobjekt erreicht haben.

Warum ist das wichtig?

Viele Verpackungsmaterialien reagieren empfindlich auf Temperatur- und Feuchtigkeitsänderungen.
Wellpappe und andere papierbasierte Materialien können bei hoher Luftfeuchtigkeit an Festigkeit verlieren. Wellpappen-Faltschachteln, die bei trockenen Bedingungen stabil erscheinen, verhalten sich unter feuchtwarmen Bedingungen oft deutlich anders.
Kunststoffe wiederum reagieren vor allem auf Temperatur. Bei höheren Temperaturen werden viele Kunststoffe weicher und verformbarer. Bei niedrigen Temperaturen können sie spröde werden und unter Belastung leichter brechen.
Auch Klebstoffe, Schäume oder Polstermaterialien können durch klimatische Einflüsse verändert werden.

Klimaprüfung als Vorbereitung auf weitere Prüfungen

In vielen Prüfszenarien steht die Klimaprüfung nicht allein. Häufig werden die Prüfmuster zunächst klimatisch konditioniert und anschließend weiteren Belastungen ausgesetzt.
So kann beispielsweise untersucht werden, wie sich eine Verpackung nach einer mehrtägigen Lagerung bei hoher Luftfeuchtigkeit in einer Stauchprüfung verhält.
Denn entscheidend ist nicht nur, ob eine Verpackung Hitze, Kälte oder Feuchtigkeit aushält. Wichtig ist auch, wie sie sich danach unter den Belastungen des Transports verhält.

Fazit

Temperatur und Feuchtigkeit beeinflussen Verpackungen deutlich stärker, als man auf den ersten Blick vermutet. Während wir im Alltag Kühlschrank und Backofen nutzen, um Lebensmittel gezielt zu kühlen oder zu erhitzen, werden in der Klimakammer definierte Umgebungsbedingungen erzeugt, um deren Einfluss auf Verpackungen und Produkte zu untersuchen.
Klimaprüfungen helfen dabei, Materialveränderungen sichtbar zu machen und Prüfungen unter reproduzierbaren Bedingungen durchzuführen. Besonders bei empfindlichen Materialien wie Wellpappe oder Kunststoffen sind sie daher ein wichtiger Bestandteil der Verpackungsprüfung.

Möchten Sie wissen, wie sich Temperatur und Luftfeuchtigkeit auf Ihre Verpackung auswirken?
Das BFSV unterstützt Sie bei der Auswahl geeigneter Klimaprüfungen und weiterer Verpackungsprüfungen.

Karolina Behrens
Dipl.-Ing.

Head of Laboratory for Shipping Simulation