CN109072555B

CN109072555B - 具有针对脂肪的增强的抗性的用于食物的轻质包装纸

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Publication number: CN109072555B
Application number: CN201780020506.0A
Authority: CN
Inventors: 佩特里·尼米
Original assignee: Delfortgroup AG
Current assignee: Delfortgroup AG
Priority date: 2016-04-13
Filing date: 2017-04-13
Publication date: 2021-06-11
Anticipated expiration: 2037-04-13
Also published as: US20190203423A1; PL3253918T3; CN109072555A; DE102016106852B4; EP3253918B1; ES2684693T3; US10760219B2; WO2017178604A1; BR112018069170A2; BR112018069170B1; DE102016106852A1; EP3253918A1

Abstract

用于食物的包装纸，其基重为20g/m²至50g/m²，其包含纤维素纤维和一种或多种填充剂材料，其中填充剂材料的总量就包装纸的重量而言为5重量％至20重量％，其中所述包装纸包含上浆剂，所含有的所述上浆剂的量使得在两侧获得0.4至0.7的相对吸水率，其中相对吸水率被定义为根据ISO 535:2014测定的Cobb₆₀值和基重的商数，在至少一侧具有包含淀粉纳米颗粒的涂层，其中所述涂层包含1g/m²至6g/m²的纳米颗粒，不含有任何具有结构CF₃(CF₂)_n(CH₂)_mX的化合物，其中n＝5或n＝7并且m＝0、1或2并且X是羟基基团(X＝OH)或羧基基团(X＝COOH)，或者所述化合物在包装纸的总质量中的比例小于0.1‰，并且具有根据TAPPI T559cm‑12由KIT水平描述的针对油脂和油的6至12的抗性，其中在根据TAPPI T559cm‑12的测试中，将涂覆有所述纳米颗粒的至少一侧暴露于测试液体。

Description

具有针对脂肪的增强的抗性的用于食物的轻质包装纸

发明领域

本发明涉及用于包装食物的纸张。特别地，它涉及纸张，其尽管基重低，但由于特殊纸张性质与生物聚合物的纳米颗粒的涂层相结合而具有足够的针对油脂和油渗透的抗性，并且仍非常适于回收且在毒理学上无害。

背景技术

用于食物的包装纸必须满足许多不同且偶尔矛盾的要求。包装纸的第一功能是保护包装食物免受环境影响。这需要至少一定的机械强度和针对典型环境影响的化学稳定性。第二功能在于，包装纸还应该保护环境免受可能与其接触的所包装的食物的影响。对于食物而言，这首先需要足够的抗油脂、油和水渗透包装纸的抗性。另外，用于食物的包装纸应具有对水蒸气渗透的限定抗性，以防止食物过快干燥。

由于用于食物的包装纸通常仅使用一次，出于生态原因，包装纸尽可能容易地再回收是有意义的，或者如果没有正确处理，则它可以生物降解。

出于同样的原因，还希望用于食物的包装纸具有尽可能低的基重，因此只需要少量原料用以生产并且通过处理包装纸产生的废物量相对较小。

通常，针对油脂和油的渗透具有高的或限定的抗性要求以及与包装纸的低基重相结合的良好的可回收性或生物降解性要求彼此矛盾。

实现对油脂、油和水或水蒸气的渗透具有非常好的抗性的现有技术中已知的用于生产包装纸的方法在于，例如在挤压过程中在一侧上用聚乙烯涂覆的基纸。由于这种涂层，这种纸不能再回收，或者只能付出相当大的努力再回收。因此，该方法不能充分满足可回收性或生物降解性的要求。

现有技术中已知的用于生产对油脂、油和水的渗透产生非常好的抗性的包装纸的另一种方法在于，用某些含氟物质对纸张进行涂覆。特别地，多氟化有机化合物适于本申请，尤其是氟调醇(fluorotelomer alcohols)，CF₃(CF₂)_n(CH₂)_mOH，其中n＝1,2,…，尤其是n＝5或n＝7且m＝0,1,2,…,10，尤其是m＝0,1或2。然而，使用这些物质可能导致全氟辛酸(PFOA,C₈HF₁₅O₂)的污染，其在人生物体内积聚并被欧盟的REACH法规(Registration,Evaluation,Authorization of Chemicals)评定为具有生殖毒性、致癌性和毒性。仅由于这个原因，不希望多氟化有机化合物作为包装纸的组分，并且尤其是不作为用于食物的包装纸的组分。另外，此类纸张几乎不可回收。

许多试图用包含主要生物来源的物质涂覆用于食物的包装纸，这样除了良好的可回收性或生物降解性之外，还可以获得对油脂、油和水渗透的高抗性，但是没有成功，因为这种抗性甚至不能接近由用聚乙烯或多氟化有机化合物涂覆所提供的对油脂、油和水的渗透的高抗性，尤其是对于具有低基重的包装纸而言。

在具有石油基蜡的包装纸的涂层的其它实验中，可以获得对油脂、油和水的渗透的高抗性，但是还仅部分地满足对良好的可回收性或生物降解性的要求。此外，这些基于石油产物的蜡在生态学上是不利的。

WO 2015/180699中描述了含有生物聚合物的纳米颗粒的纸张。这些纳米颗粒主要增加纸张的干强度，因此可以使用更高比例的回收纤维，这提供了生态优势。此外，这些纳米颗粒增加了对油脂和油的抗性。然而，该专利申请中描述的纸张相对较重，高于60g/m²，并且需要相当大量的纳米颗粒，通常为至少6g/m²，用以获得足够的强度。此外，其仍然将全氟辛酸的使用描述为有利的，并且尽管采取了所有这些措施，但是没有获得对油脂或油的抗性，其超过5的KIT水平。

因此，产业上仍然迫切需要具有良好强度和低原料消耗、不使用有机氟化合物然而对油脂和油具有高抗性的包装纸。

发明概述

本发明的目的是提供用于食物的包装纸，其具有低基重、对油脂和油的渗透提供有足够高的抗性，并且可以容易地再回收或生物降解。

该目的通过根据本申请所述的包装纸和根据本申请所述的制造方法来实现。在本申请中还提供了有利的其它实施方案。

根据本发明的包装纸的基重为20g/m²至50g/m²，包含纸浆纤维和一种或多种填充剂材料，其中填充剂材料的总量就包装纸重量而言为5重量％至20重量％。此外，包装纸包含上浆剂，所含有的所述上浆剂的量使得两侧的相对吸水率为0.4至0.7，其由根据ISO535:2014确定的Cobb₆₀值和基重的商数表达。

此外，根据本发明的包装纸在至少一侧具有包含淀粉纳米颗粒的涂层，其中包装纸含有1g/m²至6g/m²的所述纳米颗粒，并且包装纸不含任何具有结构CF₃(CF₂)_n(CH₂)_mX的化合物，其中n＝5或n＝7且m＝0、1或2并且X为羟基基团(X＝OH)或羧基基团(X＝COOH)，或者在任何情况下此类物质占包装纸的总质量的比例不超过0.1‰，并且当在该测试中将涂覆有所述纳米颗粒的至少一侧暴露于测试液体时，其根据TAPPI T559 cm-12由KIT水平描述的对油脂和油的抗性为6至12。然而，在优选的实施方案中，对油脂和油的此类抗性在两侧产生。

在现有技术中，假设包装纸的吸水率应该低，以便获得足够的阻隔作用。因此，包装纸应该是防水的。这确保了一方面水不能快速通过包装纸，并且另一方面，水基涂层溶液保留在包装纸的表面上。

然而，本发明人令人惊讶地发现吸水率不应该尽可能低，但是对于与所述纳米颗粒组合的纸张的整体功能，它在一定的窄范围值内具有相当大的优势。本发明人已发现，在这个窄范围值内，水基涂层材料可以最佳地分布在包装纸的表面和主体之间，并且尽管基重低，但是可以获得高阻隔作用，因此需要更少的涂层材料。

此外，本发明人已经发现，绝对吸水率，例如可以根据ISO 535:2014测量并表示为以g/m²计的Cobb₆₀值，不是相关的，而是就适当选择的包装纸的基重而言，对吸水率是更重要的。为此，相对吸水率被定义为根据ISO 535:2014的Cobb₆₀值与根据ISO 536:2012的基重的无量纲比。作为一个实例，如果Cobb₆₀值为15g/m²并且基重为35g/m²，那么相对吸水率为15/35≈0.428。本发明涉及混悬于水中的淀粉的纳米颗粒，并且实验表明，基本上不依赖于基重，可以获得包装纸中的淀粉的纳米颗粒的最佳分布的相对吸水率为0.4至0.7、优选0.4至0.6，使得成品包装纸，如果它含有的淀粉纳米颗粒的量仅为1g/m²至6g/m²，则已产生的根据TAPPI T559 cm-12的KIT水平为至少6。这是本发明的第一重要优势。此外，可以完全避免使用不希望的有机氟化合物，它们通常用作对油脂和油的屏障；这构成了本发明的另一个优势，尤其是在生态方面而言。

本发明的一个重要方面还是纸张的两侧的相对吸水率为0.4至0.7且优选0.4至0.6的上述范围。这与现有技术的期望相矛盾，因为纸张的涂覆侧的绝对和相对吸水率通常低于未涂覆侧的绝对和相对吸水率，而对于本发明，不依赖于任何涂层，在指定范围内的相对吸水率是重要的。

根据本发明的包装纸的基重为20g/m²至50g/m²。通常，为了节省原料，基重将选择为尽可能低，然而这会降低对油脂和油的阻隔作用，因此基重的优选范围为25g/m²至40g/m²。纸张的基重可以根据ISO 536:2012测量。

根据本发明的包装纸包含纸浆纤维。基本上，可以考虑现有技术中已知的任何纸浆纤维，可以获得通常预先设想的技术性质(例如足够的抗张强度)。在本发明的上下文中，已示出纸浆纤维为硫酸盐纸浆纤维并且包含25重量％至75重量％的长纤维和25重量％至75重量％的短纤维是有利的，其中百分比是指纸浆纤维的质量。例如，长纤维硫酸盐纸浆可以来源于云杉或松树，而例如短纤维纸浆可以来源于桦树、山毛榉或桉树。使用来自其它植物的纸浆纤维，诸如亚麻(Flachs)、大麻(Hanf)、剑麻(Sisal)、马尼拉麻蕉(Abacá)、苎麻(Ramie)、黄麻(Jute)、洋麻(Kenaf)或茅草(Espartogras)，也是可能的，并且可以是适合的，用以获得特别高的抗张强度(亚麻、大麻、剑麻、马尼拉麻蕉)或高纸卷(hohenPapiervolumens)(茅草)。

此外，可以使用来自再生纤维素的纤维(诸如莫代尔纤维或莱赛尔纤维)，但它们会降低生物降解性。也可以使用来自热塑性材料诸如聚乙烯或聚丙烯的纤维，尤其是如果需要热封能力的话。当然，这些纤维也会降低生物降解性。

通常，纸浆纤维会被漂白，因为包装纸是白色的并且经常也会被印刷。或者，纸浆纤维或至少其中的一部分可以是未经漂白的。然后包装纸将呈浅褐色至深褐色。如果包装纸的生态方面尤其重要，则使用未经漂白的纸浆纤维可能是有利的。

不太优选的是主要来源于废纸的回收纤维，因为此类纤维通常被食物包装中不需要的物质污染。这包括例如基于矿物油的饱和烃(MOSH)或基于矿物油的芳香族烃(MOAH)。在一个优选的实施方案中，包装纸不含或几乎不含回收纤维，尤其是不含来自废纸的那些纤维。在一个特别优选的实施方案中，上述纸浆纤维不是回收的，即它们是全部或至少95重量％的新鲜纤维(“原始纸浆”)。

根据本发明的包装纸包含填充剂材料。然而，包装纸中填充剂材料的比例就成品包装纸的质量而言是相当低的并且为5重量％至20重量％。当通常制造纸张并且尤其是包装纸时，技术人员努力选择尽可能高的填充剂含量，因为以这种方式，可以获得更高的白度、更高的不透明度和更低的包装纸成本。目前，纸张生产的趋势是更高的填充剂含量，其可以达到40重量％或更高。本发明人已经发现，为了本发明的目的，相对较低的填充剂含量具有决定性的重要性。原因是高填充剂含量使纸张具有多孔结构，这降低了阻隔作用。因此，在所有情况下，填充剂含量为5重量％至20重量％，但优选为5重量％至15重量％。

可以使用各种填充剂材料作为填充剂材料。这包括，例如，主要是碳酸盐，诸如沉淀的或地质来源的碳酸钙或碳酸镁；金属氧化物，诸如二氧化钛或氧化镁；金属氢氧化物，如氢氧化镁或氢氧化铝；和硅酸盐，诸如高岭土或滑石。这些填充剂材料的混合物的用途与本发明相容。

作为一个实例，二氧化钛可以用作仅有的填充剂材料或用作混合物，以增加不透明度和白度。因为二氧化钛在这方面特别有效，所以可以为了相同的不透明度和白度而减少总填充剂含量和由此的基重，并且产生低孔结构，这对于本发明的目的是有利的。

由于二氧化钛的高价格，也可能用其它填充剂材料代替一部分二氧化钛，所谓的增量剂与二氧化钛组合一起增强其作用。然而，对于要由增量剂代替的每单位质量的二氧化钛，必须使用数个单位质量的增量剂。经煅烧的高岭土、氢氧化铝(Al(OH)₃)或沉淀的无定形硅酸盐可以被认为是增量剂的实例。

作为一个实例，高岭土或滑石也可用作仅有的填充剂材料或用作混合物，以增加包装纸的光滑度并影响多孔结构。以这种方式，可以改善可印刷性并且可以获得有限的阻隔作用。

对于根据本发明的包装纸的阻隔作用，将淀粉的纳米颗粒施加到包装纸是必要的，使得成品包装纸含有1g/m²至6g/m²的纳米颗粒。这一量足以获得对油脂和油的良好抗性，其被称为根据TAPPI T559 cm-12测量的6至12的KIT水平。优选地，包装纸中的淀粉纳米颗粒的量为1.5g/m²至5.5g/m²，并且非常特别优选为1.5g/m²至5g/m²。

举例来说，在WO 2008/022127、WO 2010/065750和WO 2011/084692中描述了适用于本发明的淀粉的纳米颗粒的生产。在所述专利中，纳米颗粒主要用于改善可印刷性。适用于生产纳米颗粒的淀粉包括例如马铃薯淀粉、玉米淀粉、小麦淀粉、大米淀粉或木薯淀粉。通常，含有高含量胶淀粉的淀粉，尤其是含量为至少90％、优选至少95％的胶淀粉的那些淀粉是适合的。

纳米颗粒的平均尺寸为1nm至500nm，优选为10nm至400nm，并且特别优选为40nm至200nm。

除了根据本发明的包装纸的基本组分之外，包装纸可以含有另外的组分。

这些包括上浆剂，例如烷基烯酮二聚体(AKD)、烯基琥珀酸酐(ASA)或松香胶(Harzleime)。这些上浆剂使纸张疏水并且是必要的，以便将包装纸的相对吸水率调节至根据本发明所需的值。技术人员将能够通过经验或通过实验确定在这方面所需的上浆剂的量。上浆剂可以在包装纸的生产过程中散装添加或施加到表面。对于散装添加，上浆剂已经包含在头箱(head box)的混悬液中。这种类型的上浆在本公开中将被称为“散装上浆”并且是优选的。另外或可替代地，上浆剂可以施加到表面，例如在造纸机的上浆压机中。

如果包装纸必须特别防水，则它可以含有湿强度剂，这在湿态下显著增加了包装纸的强度。非常适合的湿强度剂是聚胺-聚酰胺-表氯醇(PAE)。作为参考，PAE可以以每吨包装纸2kg的量使用。

包装纸的另一任选组分是淀粉，其中明确不包括淀粉的纳米颗粒。淀粉可以添加至包装纸以增加其干强度。同样，技术人员将能够根据经验选择所需的量，并且可以是作为参考的每吨包装纸5kg的量。

在包装纸只有一侧涂覆有淀粉的纳米颗粒的情况下，另一侧可以涂覆有普通淀粉，以防止包装纸在湿度变化后因包装纸的两侧在湿润时不同地延展而卷曲。为了进一步加工包装纸，尤其是印刷，包装纸不会卷曲是重要的。

除了填充剂材料之外，根据本发明的包装纸也可含有颜料或着色剂。作为一个实例，黄色、红色、褐色或黑色铁氧化物或碳颗粒可用于为纸提供除白色之外的颜色。术语“颜料”还应理解为涵盖为纸张提供特定颜色或特定光泽的金属颗粒或塑料颗粒。特别地，对于高质量的包装纸，可以考虑使用金箔。

可以使用的优选的着色剂是可以在含水组合物中加工但在与食物接触期间基本上不从包装纸中溶解以使食物不被污染的那些着色剂。此外，抗紫外线可在选择着色剂时发挥作用。

根据本发明的包装纸也可以被印刷。在许多情况下，用于食物的包装纸上印刷有商标、徽标、公司名称、成品列表或其它信息。因此，可以使用现有技术中已知的用于食物包装纸的任何常规印刷方法，特别是轮转凹版印刷、柔性版印刷或数字印刷。

包装纸可以不印刷、印刷在一侧或印刷在两侧。如果仅在一侧印刷，则优选的是包装纸的一侧涂覆有淀粉的纳米颗粒，而另一侧被印刷。然后，涂覆有淀粉的纳米颗粒的一侧优选面向食物。

包装纸的其它组分，即如生产纸张所必需的那些组分，可由技术人员适当选择。这包括例如助留剂、交联助剂、分散剂、消泡剂或杀生物剂。通常在使用这些组分以及包装纸的所有上述组分时，必须考虑法律规定。

氟化合物在用于食物的现有技术包装纸中经常使用，尤其是对油脂和油具有高抗性的那些氟化合物。这包括一类具有通用分子式CF₃(CF₂)_n(CH₂)_mX的化合物，如果X是羟基基团(X＝OH)，则称为氟调醇，或者如果X是羧基基团(X＝COOH)，则称为氟化或全氟化羧酸。在这方面，n可以具有值n＝1,2,…和m具有值m＝0,1,2,…,10。

具有n＝5或n＝7且m＝0、1或2且X＝OH的氟调醇，以及n＝6、m＝0和X＝COOH的全氟辛酸是尤其重要的。

根据本发明的包装纸的一个基本目的和重要优势是此类氟化合物不包含在包装纸中。在这方面，术语“不含有”意指它们不是以有助于对油脂和油的阻隔作用至任何更大的程度的量所包含的。然而，可能并且与本发明相容的是，所述包装纸含有痕量的此类氟化合物，所述痕量化合物是由通过污染、例如与不是根据本发明的其它包装纸接触而引起的。在任何情况下，此类氟化合物在包装纸总质量中的比例不应超过0.1‰。

本发明的包装纸的另一个必要性质是其吸水率。绝对吸水率根据ISO 535:2014测定，并以g/m²计的Cobb₆₀值(“Cobb₆₀”)给出。在根据ISO 536:2012确定以g/m²计的包装纸(“FLG”)的基重后，可以通过比率Cobb₆₀/FLG计算相对吸水率。因为可以单独测定包装纸两侧的Cobb₆₀值，所以也可以将相对吸水率分配给包装纸的每一侧。已发现，对于本发明的目的而言，两侧的相对吸水率是相似的并且为0.4至0.7(优选0.4至0.6)是必要的。本发明人认为，包装纸中水性涂层组合物的最佳分布和因此纳米颗粒的最佳分布只能在该值范围获得。这种最佳分布确保了相对低的施加量和低基重的的包装纸的针对油脂和油的高抗性。

根据本发明的包装纸的另一个基本特性是它对油脂和油的渗透具有抗性。该性质通过TAPPI T559 cm-12中描述的方法进行定量。在此方面，将12种不同的测试液体施加至纸张，所述测试液体按照它们穿透纸张的倾向从1到12按升序排序和编号。液体按升序进行测试，并且不导致纸张渗透的最后液体的数量限定了针对油脂和油的抗性，这被称为KIT水平。KIT水平可以取0至12的值。为了对普通食物的包装纸提供足够的针对油脂和油脂的抗性，KIT水平应为至少6且至多12；优选6至10的KIT水平，这对于所有应用中的大多数而言已经足够了；更特别优选6至8的KIT水平。

在根据TAPP T559 cm-12的测试中，包装纸的涂覆有淀粉纳米颗粒的一侧应面对测试液体。如果包装纸的两侧涂覆有淀粉纳米颗粒，则对于包装纸的两侧中的每一侧，KIT水平必须为6至12。然而，双侧的KIT水平可以是不同的并且优选的较窄间隔范围中的KIT水平可以以任意组合出现，并且甚至仅出现在包装纸的一侧上，而另一侧的KIT水平可以在优选的间隔范围之外，但必须在任何情况下为6至12。

KIT水平可能主要受包装纸中淀粉的纳米颗粒的量的影响，其中更高的施用量也导致更高的KIT水平。在本发明的上下文中，技术人员可以采取以调整KIT水平的其它措施是选择上浆剂的类型和量、纸浆纤维的精制和增加纸张密度的措施如压延。然而，对于所有这些措施，必须观察有关相对吸水率的要求。

本发明的另一方面是选择特定的低透气性，所述另一方面是任选的，但可以产生关于原料的使用和对油脂和油的阻隔作用的另外的优势。涂层组合物吸收至纸张结构也由包装纸的多孔结构所决定。评价包装纸的多孔结构的方法是根据Gurley的透气性，其可以根据ISO 5636-5:2013测量。在此方面，在包装纸的两侧之间施加压差，并测量限定体积的空气(通常为100cm³)通过纸张的限定区域所花费的时间。根据Gurley的透气性以秒给出。以秒计的根据Gurley的更高的值意味着低透气性，反之亦然，以秒计的低的值意味着高透气性。尤其可以通过在纸张生产期间精制纸浆以及通过选择填充剂材料或填充剂材料混合物的类型、量和平均粒度来影响透气性，并因此它是本领域技术人员可以在一定范围内调整的参数。

在本发明的上下文中，根据Gurley的透气性可用于更好地调节由淀粉纳米颗粒和纸张结构引起的阻隔效应。优选地，根据Gurley的透气性为1000s至10000s，特别优选为2000s至8000s。这比现有技术中已知的用于食物的包装纸(其通常具有50s至500s的根据Gurley的透气性)的透气性低得多。通常，根据Gurley的透气性在很大程度上不依赖于通过纸张的气流方向，因此给定的限制不依赖于流动方向。实际上，本发明人的实验已表明，为了增加对油和油脂的抗性，根据Gurley的透气性具有独立意义(

Bedeutung)，从某种意义上讲，对于本文考虑的所有其它基本参数都相同的两种纸张，具有较低的根据Gurley的透气性的纸张提供了更佳的对油脂和油的抗性。对于优选的包装纸，应注意根据Gurley的透气性至少为1000s，优选至少为2000s。

包装纸的厚度为20μm和60μm，优选为25μm和50μm。可以根据ISO534:2011在单层上测量厚度。

包装纸的抗张强度通常对于包装纸的制造和用途是重要的。抗张强度通常在纸的机器方向上和横向上不同。在机器方向上，抗张强度应为1kN/m至5kN/m，优选为2kN/m至4kN/m。在横向上，抗张强度通常更低，这并不是问题，因为在许多过程中的载荷主要在机器方向上。横向上的抗张强度应为0.5kN/m至4kN/m，优选为1kN/m至3kN/m。

此外，包装纸的断裂延伸率是重要的。当包装纸在加工机器中运行时，需要足够的断裂延伸率以补偿速度差异。此外，断裂延伸率在机器方向上和横向上是不同的，并且在机器方向上应该为1％至3％，并且在横向上应该为2％至6％。

抗张强度和断裂延伸率可根据ISO 1924-2:2008测定。

根据本发明的包装纸的生产可以完全用现有技术中已知的设备进行，例如通过使用Fourdrinier造纸机进行。

可以用现有技术中已知的应用设备对涂层组合物进行应用。例如，可以是造纸机中的薄膜压机或上浆压机，或者也可以是用于涂覆的单独的应用装置，诸如刮刀涂覆机或棒式涂覆机。涂层组合物的施用也可以通过印刷包装纸来进行。

在至少一侧上将涂层组合物施用至包装纸，优选施用至包装纸的毡侧。然而，为了对油脂和油具有特别高的抗性，其可能涂覆在包装纸的两侧。如果包装纸的两侧都被涂覆，那么淀粉纳米颗粒的施用类型和量可以在两侧是不同的，但总言之，用于根据本发明的包装纸的淀粉纳米颗粒的施用量必须是如上所述，为1g/m²至6g/m²。

将涂层组合物施用至包装纸应优选是包装纸一侧的整个表面，因为从施用中排除的区域对油脂和油不具有足够的抗性。然而，绝对不会与包装食物接触的区域，因为例如它们将被粘合至包装的其它组件，则可以从施用中排除。在本发明的一个具体的实施方案中，涂层组合物可以以图案施用至包装纸的一侧，并且以近似互补的图案施用至另一侧，使得包装纸的每个点在包装纸的至少一侧上都涂覆有淀粉的纳米颗粒。在这方面，“近似”可意味着两个图案略微重叠，使得包装纸的区域在任何一侧都不会因制造公差而没有涂层。

也可以施用涂层组合物使得包装纸的表面上的淀粉纳米颗粒的量发生变化。作为一个实例，在包装纸上的已知与食物几乎没有接触的区域中，可以施加更少或不施加涂层组合物。这些区域可以具有与施用方法相容的任意形状。以此类方式，例如，可以减少淀粉的纳米颗粒的消耗。

涂层组合物优选包含至少的水和淀粉纳米颗粒。涂层组合物中的淀粉纳米颗粒的比例可以发生变化，并且取决于待施用到纸张的纳米颗粒的量，以及施用方法的流变学要求。此外，包装纸随后干燥过程中的可用容量可以在涂层组合物的选择中起作用。

涂层组合物均就涂层组合物的重量而言含有10重量％至40重量％的淀粉纳米颗粒，优选含有20重量％至35重量％的淀粉纳米颗粒。

以上提供的描述适用于淀粉纳米颗粒、其尺寸和生产过程的要求。

涂层组合物可含有其它组分。这包括例如包装纸的上述组分，诸如填充剂材料、颜料、着色剂和上浆剂，还有交联剂。

在本发明的优选的实施方案中，涂层组合物可含有滑石或高岭土或它们的混合物，其中滑石和高岭土的总量就纳米颗粒的重量而言为30重量％至65重量％。这些填充剂材料由于其颗粒形状可以增加对油脂和油的抗性。

涂层组合物的产生优选根据淀粉纳米颗粒的制造要求进行。

在施用涂层组合物后，优选将包装纸进行干燥。现有技术中已知的方法可用于干燥；实例是红外辐射、热空气或与加热的烘缸接触、微波或它们的组合。

其它的加工步骤，诸如印刷、分切、压花或折叠可以作为包装纸的最终用途的要求的功能来进行。

以下实施方案旨在说明根据本发明的包装纸的优势。

附图简述

图1示出了表1，其中总结了根据本发明和不是根据本发明的比较性实施例的包装纸的性质。

图2示出了表2，其中总结了图1的包装纸的其它性质。

根据本发明的和不根据本发明的一些实施方案的描述

从长纤维和短纤维纸浆的混合物(表1，“长纤维”列和“短纤维”列)以及各种填充剂材料(表1，“填充剂”列)制备了若干纸张，它们在图1或图2的表1和表2分别由A-L表示，其中在表1和表2中，“纸张”列中的相同字母表示相同的纸张。纸张A、K和L是不根据本发明的纸张，其用作比较性实施例，而纸张B-J是根据本发明的包装纸。

关于长纤维纸浆和短纤维纸浆的百分比是就纤维组合物的重量而言；关于填充剂材料的百分比是就包装纸的基重而言。

根据Cobb₆₀值的要求，将纸张均用烷基烯酮二聚体(AKD)进行散装上浆。在造纸机的膜压机中，将含有33重量％玉米淀粉纳米颗粒的含水组合物施用至纸张B-E、G、H、K和L的毡侧。对于纸张A，没有施用组合物，对于纸张F，将其施用至两侧，并对于纸张J，施用至网侧(wire side)。淀粉纳米颗粒的量在表1的“纳米颗粒”列中给出。表1的“涂层”列表示纸张的哪一侧或哪些侧被涂覆；其中，“FS”表示毡侧，且“WS”表示网侧。

对于在一侧有涂覆的所有纸张，即B-E和G-L，将普通淀粉另外地以0.1g/m²至0.5g/m²的少量施用至未涂覆的侧上，以防止包装纸卷曲。在施加涂层组合物后，将纸干燥，根据ISO 187在23℃和50％相对湿度下调节并进行测量。

每张包装纸的基重根据ISO 536:2012进行测量，并在表1的“基重”列中给出。基重为25.4g/m²至46.3g/m²。

根据ISO 535:2014测量纸张B-L的Cobb₆₀值，表2的网侧(“WS”)和毡侧(“FS”)的“Cobb₆₀”列，并根据来自表1的基重，计算纸张每一侧的Cobb₆₀值与基重的商数。其在表2的“相对吸水率”列中给出。

根据Gurley的透气性是根据ISO 5636-5:2013进行测定，其中空气总是从毡侧流到网侧。测量结果在表2的“透气性(Gurley)”列中给出。

根据TAPPI T559cm-12，测量每种纸张B-L的一个或多个涂覆侧对油脂和油的抗性若干次。结果在表2的“KIT水平”列中给出。为了比较，对未涂覆的纸张A的两侧进行测量。

此外，根据ISO 1924-2:2008，在机器方向上和横向上测定抗张强度和断裂延伸率。结果不单独给出，但对于在机器方向上的抗张强度，它们总为1.3kN/m至4.6kN/m，而在横向上，它们为0.9kN/m至2.4kN/m。在任何情况下，这种抗张强度足以实现无故障的进一步加工。

在机器方向上的断裂延伸率为1.3％至2.6％，并且在横向上的断裂延伸率为2.9％至5.8％。这些值也足以实现无故障的进一步加工。

从每侧上的KIT水平为0至2的不根据本发明的未涂覆的纸张A，可以看出具有淀粉纳米颗粒的纸张的涂层确实是必要的，以便获得相当大的对油脂和油的抗性。

根据本发明的实施方案B至E的纸张表示，对于25.4g/m²至45.9g/m²的不同的基重，在0.44至0.63的相对吸水率并且1.7g/m²至5.1g/m²的淀粉纳米颗粒量的情况下，可以获得足够的对油和油脂的抗性，以KIT水平表示为6-8。

根据本发明的实施方案F的纸张展示了一种非常高质量的包装纸，其基重为46.3g/m²，并且在填充剂材料的混合物中具有二氧化钛。以这种方式，纸张产生高的不透明度和白度。纸张F的两侧涂覆有淀粉纳米颗粒，并因此具有非常高的对油和油脂的抗性，以KIT水平表示为9至11。

根据本发明的纸张D和G的比较显示，两种纸张在基重方面非常相似，为38.8g/m²和38.5g/m²。除了透气性之外，它们的其它基本参数没有区别，根据Gurley，纸张D为6685s，并且根据Gurley，纸张G为8320s。因此，纸张D具有更高的透气性，并且由KIT水平表示的对油和油脂的抗性为6-7，而纸张G获得7-8的KIT水平。这表明根据Gurley的低透气性和因此的以秒计的高的值可以有利于对油和油脂的抗性，而不依赖于其它性质。

根据本发明的实施方案H的纸张测试了本发明的限制并表明，对于0.62(FS)和0.67(WS)的高的相对吸水率以及根据Gurley的1224s的高透气性，由KIT水平表示的对油脂和油的抗性仅为5-6。因此，这种包装纸仍然足够适合作为食物包装纸应用。

根据本发明的实施方案J的纸张说明了本发明的可替代的纤维混合物，所述纤维混合物由均就纤维混合物的质量而言的70重量％的长纤维纸浆和30重量％的短纤维纸浆组成，以及就包装纸的质量而言的5重量％的低填充剂含量。此外，与所有其它实施方案相反，将涂层施加至网侧。尽管进行了所有这些改进，但包装纸表示为KIT水平的对油脂和油的抗性为6-7。与其它实施方案相结合，这表明相对吸水率和透气性(分别但也可以组合在一起)对于获得对油和油脂的高抗性是尤其重要的。

不根据本发明的纸张K和L由相对吸水率为0.82至0.90的具有非常小的尺寸的量的纸张(K)(这对于实施本发明而言太高了)以及相对吸水率为0.20至0.25的具有非常大的尺寸的量的纸张(L)(这对于实施本发明而言太低了)构成。尽管施加了远远超过4g/m²的纳米颗粒，但这两种纸均产生最多5的KIT水平。此外，不根据本发明的这两个示例性实施方案证明了相对吸水率对于对油脂和油的抗性的特殊重要性。

Claims

1.用于食物的包装纸，其基重为20g/m²至50g/m²，其包含纸浆纤维和一种或多种填充剂材料，其中所述填充剂材料的总量就所述包装纸的重量而言为5重量％至20重量％，其中所述包装纸

·包含上浆剂，所含有的所述上浆剂的量使得在两侧获得0.4至0.7的相对吸水率，其中所述相对吸水率被定义为根据ISO 535:2014测定的Cobb₆₀值和所述基重的商数，

·在至少一侧具有包含淀粉纳米颗粒的涂层，其中所述涂层包含1g/m²至6g/m²的所述纳米颗粒，

·不含有任何具有结构CF₃(CF₂)_n(CH₂)_mX的化合物，其中n＝5或n＝7并且m＝0、1或2并且X是羟基基团或羧基基团，或者所述化合物在所述包装纸的总质量中的比例小于0.1‰，并且

·根据TAPPI T559 cm-12由KIT水平描述的针对油脂和油的抗性为6至12，其中在根据TAPPI T559 cm-12的测试中，涂覆有所述纳米颗粒的至少一侧暴露于测试液体。

2.根据权利要求1所述的包装纸，具有25g/m²至40g/m²的基重。

3.根据权利要求1或2所述的包装纸，其中所述纸浆纤维是硫酸盐纸浆纤维并且包含就纸浆纤维的质量而言25重量％至75重量％的长纤维和25重量％至75重量％的短纤维。

4.根据权利要求3所述的包装纸，其中所述长纤维纸浆来源于植物云杉、松树、亚麻、大麻、剑麻、马尼拉麻蕉、苎麻、黄麻和洋麻中的一种或多种和/或所述短纤维纸浆来源于树物种桦木、山毛榉和/或桉树中的一种或多种。

5.根据权利要求1或2所述的包装纸，其中所述纸浆是经漂白的，或其中所述纸浆是未经漂白的。

6.根据权利要求1或2所述的包装纸，其中所述纸浆纤维就纸浆质量而言，至少95重量％是由新鲜纤维形成的。

7.根据权利要求1或2所述的包装纸，其中所述填充剂材料的总量就包装纸的重量而言为5质量％至15质量％。

8.根据权利要求1或2所述的包装纸，其中所述一种或多种填充剂材料选自：沉淀的或地质来源的碳酸钙；碳酸镁；二氧化钛，氧化镁；氢氧化镁，氢氧化铝；高岭土或滑石。

9.根据权利要求1或2所述的包装纸，其中所述填充剂材料包含二氧化钛和增量剂的组合，所述增量剂与二氧化钛组合以增强其效应，其中所述增量剂是由经煅烧的高岭土、氢氧化铝、沉淀的无定形硅酸盐或其组合形成。

10.根据权利要求1或2所述的包装纸，其中所述包装纸中淀粉纳米颗粒的量为1.5g/m²至5g/m²。

11.根据权利要求1或2所述的包装纸，其中所述纳米颗粒来源于以下淀粉中的一种或多种：马铃薯淀粉、玉米淀粉、小麦淀粉、大米淀粉或木薯淀粉。

12.根据权利要求1或2所述的包装纸，其中所述纳米颗粒的平均尺寸为1nm至500nm。

13.根据权利要求1或2所述的包装纸，其中所述纳米颗粒的平均尺寸为40nm至200nm。

14.根据权利要求1或2所述的包装纸，其中所述上浆剂是由烷基烯酮二聚体、烯基琥珀酸酐或松香胶形成。

15.根据权利要求1或2所述的包装纸，其还含有以下组分中的一种或多种：

·湿强度剂，其适用于增强呈湿态的包装纸的强度，

·淀粉，其不以纳米颗粒的形式存在，其中在所述包装纸仅在一侧用淀粉纳米颗粒涂覆的情况下，所述淀粉被施加至所述包装纸的另一侧，

·颜料或着色剂，或

·金箔。

16.根据权利要求15所述的包装纸，其中所述颜料或着色剂为黄色、红色、褐色或黑色铁氧化物或碳颗粒。

17.根据权利要求1或2所述的包装纸，其仅在一侧上用所述淀粉纳米颗粒涂覆，并且所述包装纸在另一侧被印刷。

18.根据权利要求1或2所述的包装纸，其中两侧的相对吸水率为0.4至0.6。

19.根据权利要求1或2所述的包装纸，其根据TAPPI T559 cm-12由KIT水平描述的针对油脂和油的抗性为6至10，其中在根据TAPPI T559 cm-12的测试中，涂覆有所述纳米颗粒的至少一侧暴露于所述测试液体。

20.根据权利要求1或2所述的包装纸，其根据Gurley的透气性为1000s至10000s。

21.根据权利要求1或2所述的包装纸，其厚度为20μm至60μm。

22.根据权利要求1或2所述的包装纸，其厚度为25μm至50μm。

23.根据权利要求1或2所述的包装纸，其在机器方向上的抗张强度为1kN/m至5kN/m和/或在横向上的抗张强度为0.5kN/m至4kN/m。

24.根据权利要求1或2所述的包装纸，其在机器方向上的断裂延伸率为1％至3％并且在横向上的断裂延伸率为2％至6％。

25.用于制造根据前述权利要求中任一项所述的包装纸的方法，其中按下述方式将淀粉纳米颗粒作为涂层组合物的组分，

·在造纸机中制造所述包装纸期间施加，或

·在与所述造纸机分离的施用装置中施加，以形成初步纸张，

其中所述涂层组合物含有至少水和所述纳米颗粒，并且其中均就所述涂层组合物的重量而言，所述涂层组合物包含10重量％至40重量％的纳米颗粒。

26.根据权利要求25所述的方法，其中将所述淀粉纳米颗粒作为涂层组合物的组分在膜挤压机或尺寸挤压机中制造所述包装纸期间施加。

27.根据权利要求25或26所述的方法，其中所述涂层组合物还包含滑石和/或高岭土，其总质量对应于所述纳米颗粒的质量的30重量％至65重量％。

28.根据权利要求25或26所述的方法，其中将所述涂层组合物以图案的形式施加至所述包装纸的一侧，以及其中在另一侧，所述涂层组合物以互补的图案施加，使得所述包装纸的每个区域在所述包装纸的至少一侧上涂覆有所述淀粉纳米颗粒。