CN116171341A - 涂布纸 - Google Patents
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Abstract
描述了涂布纸，其包括原纸和施加到其上的至少三个涂层，其中所述至少三个涂层从原纸开始按此顺序包括：包含至少一种疏水性聚合物的第一阻隔层、包含至少一种亲水性聚合物的第二阻隔层和包含至少一种疏水性聚合物的第三阻隔层，生产这种涂布纸的方法以及所述涂布纸作为包装材料的用途。
Description
本发明涉及涂布纸、这种类型的涂布纸的制造方法以及所述涂布纸作为包装材料的用途。
包装通常是指对物体进行覆盖或(部分或完全)包裹，特别是为了对其进行保护或更好地处理。因此，包装材料包括形成这种包装的材料。
包装材料可以例如基于纸、塑料和/或金属来构造。本发明涉及基于纸的包装材料。
基于纸的包装材料是已知的。然而，到目前为止，还不知道适用于氧化敏感、潮湿和含脂肪的物体，特别是食品，且同时不含含卤素的化合物或必须借助于层压或气相沉积在纸涂布机外部施加的由铝、Al2O3和/或SiO2制成的阻隔层的纤维/纸基软包装材料。
铝和/或Al2O3的使用是特别不利的，因为铝(也包括Al2O3涂层)的回收是资源和能量密集型的。在铝的生产中，每吨释放的二氧化碳大约是塑料(例如聚乙烯)生产的三到五倍。铝作为包装材料越来越受到批评，特别是对于潮湿和含酸的食品，因为Al3+盐可能会溶解。此外，从阻隔纸中回收铝需要额外的努力。例如，这种纸必须在120℃的压力下在水中煮沸一段时间，以便将纸纤维从金属上分离。
使用SiO2是不利的，特别是因为取决于所需的纯度，SiO2不能从“沙子”中获得，而只能从石英采石场获得。此外，这里必须使用以缓慢的机器运行为前提并意味着额外成本支出的应用工艺(化学气相沉积)。
SiO2和Al2O3涂层在抗弯曲性方面也可能是不利的。
卤代化合物的使用是特别不利的，因为卤代化合物，例如卤代烃，由于其疏水性质而在生物分解方面非常稳定。阳光或其他气候影响对这些化合物也几乎没有任何影响。在燃烧过程中，除了塑料热利用的常见副产物之外，还会产生腐蚀性卤化氢和二噁英。
已知的包装材料通常含有例如聚偏二氯乙烯(PVDC；含卤素)的化合物，具有有改进余地的撕裂强度，这可能导致包装设备上的运行问题，并且另外由于过高的涂层含量而不能经由纸纤维流回收。此外，已知的包装材料对水、水蒸气、氧气和油脂具有过高的渗透性，因此导致包装产品的低保质期。
本发明的目的是克服已知材料的缺点并提供一种适合作为包装材料，特别是用于氧化敏感、潮湿和高脂肪食品的材料，并且可用于借助于热封应用生产小袋。此外，材料不应包含任何基于含卤素化合物、铝、Al2O3和/或SiO2的阻隔层。此外，在材料的各个层之间应尽可能不使用粘合促进剂。此外，根据本发明的材料应该尽可能容易生产，并且应该以尽可能低的应用重量得到，以便它可以经由纸纤维流回收。
该目的通过根据权利要求1所述的涂布纸来实现，
即通过涂布纸，其包括原纸和施加到其上的至少三个涂层，其中所述至少三个涂层从原纸开始按此顺序包括：包含至少一种疏水性聚合物的第一阻隔层、包含至少一种亲水性聚合物的第二阻隔层和包含至少一种疏水性聚合物的第三阻隔层。
以这种方式涂布的纸的特征在于，它特别适合作为氧化敏感、潮湿和高脂肪物体，特别是食品的包装材料，并且可以用于借助于热封应用生产小袋。此外，可以省去各个层之间的粘合促进剂，并且必须没有基于含卤素化合物、铝、Al2O3和/或SiO2的阻隔层。
这种类型的涂布纸也可以相对容易地生产，并且具有低应用重量。
在下文中，术语“包含”也应意指“由……组成”。
术语“疏水性”是指不能与水混合或只能通过使用表面活性剂被水润湿的物质。术语“亲水的”是指可以与水混合或可以在不使用表面活性剂的情况下被水润湿的物质。疏水聚合物也称为非极性聚合物，亲水聚合物也称为极性聚合物。
疏水性或亲水性可以例如经由logP值来定义。正辛醇-水分配系数Kow(例如辛醇/水分配系数的符号也是常见且正确的)是本领域技术人员已知的无量纲分配系数，它表示化学物质在由正辛醇和水形成的两相体系中的浓度之比，并且因此是物质疏水性或亲水性的量度。logP值是正辛醇-水分配系数Kow的以十为底的对数。以下是正确的：
其中co Si＝富含辛醇相中的化学物质浓度，并且
cw Si＝富水相中化学物质的浓度。
如果物质更易溶于脂肪类溶剂(如正辛醇)，则Kow大于1，如果更溶于水，则Kow小于1。因此，logP对于疏水/亲脂物质为正，而对于亲水/疏脂物质为负。
根据本发明的涂布纸中使用的原纸原则上没有限制。
下面将描述本发明的优选实施方案：
涂布纸，其中所述第一阻隔层包含以下物质或由选自以下的物质组成：亲脂物质、石蜡，特别是硬石蜡、蜡，特别是微晶蜡、基于植物油或脂肪的蜡、基于动物油或脂肪的蜡、植物蜡、动物蜡、低分子聚烯烃、聚萜烯及其混合物。
涂布纸，其中物质，特别是疏水性物质的转移被所述第二阻隔层减少或防止。
涂布纸，其中物质，特别是疏水性物质，从第一阻隔层或通过第一阻隔层至第三阻隔层中或其上的转移被减少或防止。
涂布纸，其中物质，特别是疏水性物质，从第三阻隔层或通过第三阻隔层至第一阻隔层中的转移被防止。
涂布纸，其中选自以下的物质的转移被减少或防止：亲脂物质、石蜡，特别是硬石蜡、蜡，特别是微晶蜡、基于植物油或脂肪的蜡、基于动物油或脂肪的蜡、植物蜡、动物蜡、低分子聚烯烃、聚萜烯及其混合物。
这些物质的转移特别可以通过第二阻隔层的至少一种亲水性聚合物的合适类型和数量来减少或防止。
涂布纸，其中除了不可避免的或允许的杂质之外，第三阻隔层不含不允许与食物直接接触的物质，特别是选自亲脂物质、石蜡，特别是硬石蜡、蜡，特别是微晶蜡、基于植物油或脂肪的蜡、基于动物油或脂肪的蜡、植物蜡、动物蜡、低分子聚烯烃、聚萜烯及其混合物的物质。
特别是天然或合成来源的硬石蜡、微晶蜡、低分子聚丙烯、天然蜡、低分子聚烯烃、聚萜烯及其混合物，特别是2019年6月1日BfR XXV(德国联邦风险评估研究所(在联邦食品和农业部的文件下))或其各种版本中定义的那些。
因此，防止发生以下情况：a)这些材料转移到第三阻隔层中和/或从第三阻隔层向外转移，特别是转移到接触材料中，特别是与含脂肪的食物接触的材料中，以及b)由于减少或防止这些物质的转移，这些层，特别是第一、第二和/或第三阻隔层的阻隔性能由于转移而保持或改变或完全丧失，c)物质从接触材料转移到第一阻隔层中和/或因此改性第一阻隔层。
优选原纸的面密度为20至120g/m2，优选40至100g/m2。
进一步优选的是，纸具有长纤维含量为10至80％，优选20至50％，短纤维含量为20至90重量％，优选50至80重量％的组成。
长纤维被理解为是指纤维长度为2.6至4.4mm的纤维，而短纤维被理解为是指纤维长度为0.7至2.2mm的纤维。
此外，可以包含0至20％，优选0至5％的填料，例如GCC(重质碳酸钙，其例如以商品名Hydrocarb 60或Hydroplex 60已知)、PCC(沉淀碳酸钙，其例如以商品名Precarb 105已知)、天然高岭土和/或滑石以及常规助剂，例如助留剂和/或施胶剂。
本文所用的术语“原纸”应理解为排除卡板和纸板材料。
这种原纸的优点一方面在于其高柔韧性，另一方面在于其在现有的包装设备上的良好加工性、维持高机器可用性以及达到必要的抗穿刺性。
常见的包装机器是，例如，用于生产自立袋、流动包装、枕式包装等的立式和卧式成型-填充-密封机，这些机器将相同或不同材料的两个幅材组合在一起并通过热封将它们连接起来，例如也称为托盘封口机、箱式皮带机(也有真空)、装袋和封口机、热成型包装机、通过热封施加盖子来密封包装的线性灌装机、具有最终热封步骤的包装机、泡罩包装机和X-折叠包装机。
第一阻隔层包括至少一种疏水性聚合物。该阻隔层优选用作水蒸气的阻隔层，从而防止包装产品干燥。在干燥包装内容物的情况下，这些是防潮的。此外，它用于保护亲水阻隔免受来自外部的湿气，因为这只能在干燥状态下提供其全部效果。
所述至少一种疏水性聚合物优选包括基于聚丙烯酸酯和/或聚烯烃、苯乙烯-丁二烯共聚物、聚醋酸乙烯酯(也包括部分皂化的)、聚酯、聚酰胺、聚氨酯、聚醚、聚亚乙基亚胺和/或聚乙烯酰胺的聚合物。合适的聚合物的实例特别是聚(丙烯酸甲酯)、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚(丙烯酸乙酯)、聚(甲基丙烯酸乙酯)、聚丙烯酸(正-、异-、叔-)丁酯、聚甲基丙烯酸(正-、异-、叔-)丁酯、聚(甲基丙烯酸环己酯)、聚乙基己基丙烯酸酯及其共聚物、接枝聚合物以及与苯乙烯、丙烯腈、甲基苯乙烯或乙烯基甲苯的共聚物。
除了疏水性聚合物之外，还可以提供蜡。合适的蜡包括化合物，例如化石或天然短链至中链烃、它们的酸、酯、酰胺和二酰胺的混合物或纯物质，其通俗地称为“蜡”。合适的蜡是，例如，二十一烷、二十二烷、二十三烷、二十四烷、二十五烷、二十六烷、二十七烷、二十八烷、二十九烷、三十烷、三十一烷、三十二烷、三十三烷、三十四烷、三十五烷、三十六烷、三十七烷、三十八烷、三十九烷；蒙丹蜡、天然蜡(巴西棕榈蜡、蜂蜡、小烛树蜡)、通过植物油和动物油或脂肪的氢化或部分氢化生产的蜡，以及金属皂，如硬脂酸钙。
合适的聚合物和聚合物/蜡混合物特别以商品名CHT Coat 230、Vapor Coat2200、Vapor Coat 1300、BimBA 8510、BimBA 8888、Cartaseal VWF、Cartaseal SWF、Sealcoat SL251、Rhobarr 320、B-Coat SP1、B-Coat WB 100、B-Coat 50/3、ChemipearlS300、Ultraseal W-951、Ultraseal W-952、Ukaphob HR 530、Induprint SE 2555、Wükoseal 630、Extomine BG-EM 52％、EurikaCoat 3624、Aquacer 1061和Epotal SP 106已知。
相对于第一阻隔层的总重量，所述至少一种疏水性聚合物优选以1至100重量％，特别优选50至99.5重量％，或50至100重量％的量包含在第一阻隔层中。
第一阻隔层作为整体优选是疏水的。
第一阻隔层还可以包含添加剂，例如增稠剂(例如基于丙烯酸酯的增稠剂)，表面活性剂(例如磺基琥珀酸酯/盐)，拉伸流变助剂(例如聚丙烯酰胺、羧甲基纤维素、聚乙烯醇)，和/或交联剂(例如醛和多价醛，锆酸酯/盐，多价环氧化物，表氯醇树脂和/或酰肼)。
相对于第一阻隔层的总重量，这些添加剂优选在每种情况下以0.1至1重量％的量被包含。
第一阻隔层的施加量优选为1至20g/m2且特别优选为5至10g/m2。该量是相对于最终产品中干燥的第一阻隔层的。
第二阻隔层包括至少一种亲水性聚合物。该阻隔层优选用作氧气的阻隔层，从而保护包装产品免受氧化。
亲水性聚合物优选包括基于聚乙烯醇的聚合物。合适的聚合物的实例特别是基于乙烯醇的聚合物或乙烯和乙烯醇的共聚物。
合适的聚合物特别是以商品名Exceval AQ 4104、Exceval HR 3010、Sealcoat HS25和MichemFlexB 1001已知。
相对于第二阻隔层的总重量，所述至少一种亲水性聚合物优选以1至100重量％，特别优选50至99.5重量％，或50至100重量％的量包含在第二阻隔层中。
第二阻隔层作为整体优选为亲水性的。
第二阻隔层还可以包含添加剂，例如增稠剂(例如基于丙烯酸酯的增稠剂)，表面活性剂(例如磺基琥珀酸酯/盐)，拉伸流变助剂，和/或交联剂(例如醛和多价醛，锆酸酯/盐，多价环氧化物，表氯醇树脂和/或酰肼)。
相对于第二阻隔层的总重量，这些添加剂优选在每种情况下以0.1至1重量％的量被包含。
第二阻隔层的施加量优选为1至20g/m2且特别优选为1至10g/m2。该量是相对于最终产品中干燥的第二阻隔层的。
第三阻隔层包括至少一种疏水性聚合物。该阻隔层优选用作水蒸气的阻隔层，从而防止包装产品干燥。在干燥包装内容物的情况下，这些是防潮的。此外，它用于保护亲水阻隔免受来自内部的湿气，因为这只能在干燥状态下提供其全部效果。
包含在第三阻隔层中的至少一种疏水性聚合物优选为热塑性聚合物，因此该层是可热封的。
因此，在进一步优选的实施方案中，根据本发明的涂布纸的特征在于第三阻隔层是可热封的。为此目的，第三阻隔层优选包括至少一种热塑性聚合物。
根据本发明的涂布纸优选具有1.5N/15mm至10N/15mm的密封接缝强度，其中涂布纸的密封接缝强度如下测定：
涂布纸在100℃至200℃的温度范围内横向于纸幅方向在3.3巴下密封0.3秒，并根据DIN 55529(2012)测定密封接缝强度。
术语“热封”优选地理解为意指借助于局部加热应用将涂布纸的两层连接起来。
所述至少一种疏水性聚合物优选包括基于聚丙烯酸酯和/或聚烯烃、苯乙烯-丁二烯共聚物、聚醋酸乙烯酯(也包括部分皂化的)、聚酯、聚酰胺、聚氨酯、聚醚、聚亚乙基亚胺和/或聚乙烯酰胺的聚合物。合适的聚合物的实例特别是聚(丙烯酸甲酯)、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚(丙烯酸乙酯)、聚(甲基丙烯酸乙酯)、聚丙烯酸(正-、异-、叔-)丁酯、聚甲基丙烯酸(正-、异-、叔-)丁酯、聚(甲基丙烯酸环己酯)、聚乙基己基丙烯酸酯及其共聚物、接枝聚合物以及与苯乙烯、丙烯腈、甲基苯乙烯或乙烯基甲苯的共聚物。
除了疏水性聚合物之外，还可以提供蜡。合适的蜡包括化合物，例如化石或天然短链至中链烃、它们的酸、酯、酰胺和二酰胺的混合物或纯物质，其通俗地称为“蜡”。合适的蜡是，例如，二十一烷、二十二烷、二十三烷、二十四烷、二十五烷、二十六烷、二十七烷、二十八烷、二十九烷、三十烷、三十一烷、三十二烷、三十三烷、三十四烷、三十五烷、三十六烷、三十七烷、三十八烷、三十九烷；蒙丹蜡、天然蜡(巴西棕榈蜡、蜂蜡、小烛树蜡)、通过植物油和动物油或脂肪的氢化或部分氢化生产的蜡，以及金属皂，如硬脂酸钙。
合适的聚合物和聚合物/蜡混合物特别以商品名Vapor Coat 1300、BimBA 8888、Cartaseal SWF、Sealcoat SL251、Rhobarr 320、B-Coat SP1、B-Coat WB 100、B-Coat 50/3、Chemipearl S300、Ultraseal W-951、Ultraseal W-952、Wükoseal 630、EurikaCoat3624和Epotal SP 106已知。
相对于第三阻隔层的总重量，所述至少一种疏水性聚合物优选以1至100重量％，特别优选50至100重量％，或50至99.5重量％的量包含在第三阻隔层中。
第三阻隔层作为整体优选是疏水的。
第三阻隔层还可以包含添加剂，例如增稠剂(例如基于丙烯酸酯的增稠剂)，表面活性剂(例如磺基琥珀酸酯/盐)，拉伸流变助剂(例如基于丙烯酸酯的拉伸流变助剂)，蜡(例如基于脂肪酸或脂肪酸酰胺的蜡)，用于降低磨损敏感性和增加滑移的添加剂(例如层状硅酸盐，特别是硅酸镁水合物或铝硅酸盐)，和/或交联剂(例如醛和多价醛，锆酸酯/盐，多价环氧化物，表氯醇树脂和/或酰肼)。
相对于第三阻隔层的总重量，这些添加剂优选在每种情况下以0至50重量％，优选0至30重量％的量被包含。
第三阻隔层的施加量优选为1至20g/m2且特别优选为5至10g/m2。该量是相对于最终产品中干燥的第一阻隔层的。
在特别的实施方案中，如果包装内容物除了水之外还包含脂肪，则除了允许与脂肪食物接触的最小量之外，第三阻隔层不应包含任何低分子脂溶性成分。因此，蜡在很大程度上被排除在用于改进水蒸气阻隔的物质之外，并且必须使用即使没有蜡也能形成可接受的水蒸气阻隔，并且在理想情况下是可热封的聚合物体系。适合此目的的是，例如非极性单体的共聚物，例如乙烯与丙烯酸和其它烯属不饱和羧酸的共聚物，其除了水蒸气阻隔之外还具有一定的油脂阻隔。已知产品是例如Cartaseal SWF、Wükoseal 630和Sealcoat SL251。
然而，因为具有氧、油脂和矿物油阻隔功能的第二阻隔层也形成了对蜡的优异阻隔，第一阻隔层可以包含蜡，其通常具有强的非极性特征。
在根据本发明的涂布纸的进一步优选实施方案中，在原纸与第一阻隔层之间提供包含至少一种无机颜料和聚合物粘合剂的预涂层。
无机颜料特别包括硅酸盐，优选层状硅酸盐，非常特别优选高岭土。
聚合物粘合剂优选包括基于聚丙烯酸酯的聚合物粘合剂。
合适的聚合物粘合剂的实例特别是丙烯酸酯基或苯乙烯/丁二烯基粘合剂。原则上，所有可用作造纸工业中颜料涂层粘合剂的聚合物都是合适的。淀粉基粘合剂也是可能的。
合适的聚合物粘合剂特别以商品名Acronal 305S、Ligos K 4079、Acronal S728、XZ94346.01、XZ94346.00已知。
预涂层优选含有1至70重量％，优选5至50重量％的聚合物粘合剂。该量是相对于最终产品中干燥的预涂层的。
预涂层还优选含有50至95重量％，优选80至90重量％的无机颜料。该量是相对于最终产品中干燥的预涂层的。
此外，预涂层可以包含添加剂，例如增稠剂，例如丙烯酸酯基增稠剂、表面活性剂和/或流变改性剂。交联剂的使用也是可以想象的。优选地，预涂层包含锆基交联剂，并且其本身用甲醛交联。
这些添加剂优选在每种情况下以0至2重量％的量被包含。该量是相对于最终产品中干燥的预涂层的。
预涂剂的施加量优选为1至10g/m2，特别优选为2至6g/m2。该量是相对于最终产品中干燥的预涂层的。
如果施加这样的预涂层(也称为底漆)，其优点是例如纸表面被密封，并且涂在其上的其他阻隔层不迁移到纸中。此外，该预涂层降低了原纸的平均粗糙深度并提供了有利的“保持”，其特征在于覆盖整个表面的施加和限定的表面能，因此可以最佳地形成施加的阻隔层。此外，预涂层传导了原纸和阻隔层之间的层间粘合力，这对于后续的密封应用可能很重要。
在进一步优选的实施方案中，根据本发明的涂布纸的特征在于，在第三阻隔层上提供包含至少一种热塑性聚合物的密封层。
这种密封层是有利的，特别是如果第三阻隔层中的至少一种疏水性聚合物不包括热塑性聚合物，即不可热封。
密封层优选包括基于聚丙烯酸酯、苯乙烯/丁二烯共聚物和/或聚烯烃的热塑性聚合物。
合适的聚合物的实例特别是丙烯酸酯、聚(甲基丙烯酸酯)、聚(甲基丙烯酸酯)、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚(丙烯酸乙酯)、聚(甲基丙烯酸乙酯)、聚丙烯酸(正-、异-、叔-)丁酯、聚甲基丙烯酸(正-、异-、叔-)丁酯、聚(环己基甲基丙烯酸酯)、聚乙基己基丙烯酸酯及其共聚物、接枝聚合物以及与苯乙烯、丙烯腈、甲基苯乙烯或乙烯基甲苯的共聚物。
合适的聚合物特别以商品名Vapor Coat 1300、BimBA 8888、Cartaseal SWF、Rhobarr 320、B-Coat WB 100、B-Coat 50/3、Chemipearl S300、Ultraseal W-952、Wükoseal 630、EurikaCoat 3624、Epotal SP 106、Hypod 2000、Extomine BS-OF 40％、Aquaseal X2200、Cartaseal SCR、CHT Coat 8080、Sealcoat MB46HE和Extomine BG-EM48％已知。
相对于密封层的总重量，至少一种热塑性聚合物优选以1至100重量％，特别优选70至100重量％,或70至99.5重量％的量包含在密封层中。
密封层还可以包含添加剂，例如增稠剂(例如基于丙烯酸酯的增稠剂)，表面活性剂(例如磺基琥珀酸酯/盐)，拉伸流变助剂(例如基于丙烯酸酯的拉伸流变助剂)，蜡，用于降低磨损敏感性和增加滑移的添加剂(例如层状硅酸盐，特别是硅酸镁水合物或铝硅酸盐)，和/或交联剂。
相对于密封层的总重量，这些添加剂优选在每种情况下以0至50重量％，优选0至30重量％的量被包含。
预涂层的施加量优选为1至10g/m2，特别优选为1至5g/m2。该量是相对于最终产品中干燥的密封层的。
根据本发明的涂布纸优选具有1.5N/15mm至10N/15mm的密封接缝强度，其中涂布纸的密封接缝强度如下测定：
涂布纸在100℃至200℃的温度范围内横向于纸幅方向在3.3巴下密封0.3秒，并根据DIN 55529(2012)测定密封接缝强度。
优选地，根据本发明的涂布纸的特征在于，在各个阻隔层之间不使用粘合促进剂。粘合促进剂在本文中被理解为特别意指施加在各个阻隔层之间以确保或增加特定阻隔层彼此的粘合的物质。
另外优选地，根据本发明的涂布纸的特征在于涂布纸不含含卤素的化合物。特别地，三个阻隔层不含含卤素的化合物。此外，预涂层和/或密封层同样不含含卤素的化合物。
根据本发明的涂布纸的特征还在于，涂布纸不包含任何铝、Al2O3和/或SiO2层，特别是不包含作为纯物质的铝、Al2O3和/或SiO2。
根据本发明的涂布纸的特征还在于第一、第二和/或第三阻隔层不包含任何铝、Al2O3和/或SiO2层，和/或不包含铝、Al2O3和/或SiO2，特别是不作为纯物质。
此外，优选地，密封层的特征在于它不包含任何铝、Al2O3和/或SiO2或不由其组成，特别是不作为纯物质。
根据本发明的涂布纸可以使用已知的生产方法获得。
然而，优选通过以下方法获得根据本发明的记录材料，其中将包含第一、第二和第三阻隔层的起始材料的水性悬浮液连续地施加到原纸上，所述水性施加悬浮液的固体含量为10至60重量％，优选为30至50重量％，并且借助于帘式涂布工艺以至少200m/min的涂布设备的运行速度施加。
这种方法从经济的角度来看，以及由于在纸幅上的均匀施加是特别有利的。
如果固含量值低于约10重量％，则经济效率下降，因为必须在短时间内通过温和干燥除去大量水，这对涂布速度有不利影响。另一方面，如果固含量值超过60重量％，那么这只会导致技术投入增加，以确保在涂布过程中涂布帘材料的稳定性和涂膜的干燥，因为机器在这种情况下必须再次快速运行。
在帘式涂布工艺中，形成了涂料分散体的自由落体的帘。薄膜(帘)形式的涂料分散体通过自由落体“倾倒”到基材上，以便将涂料分散体施加到基材上。文献DE 10 196 052T1公开了帘式涂布工艺在信息记录材料的生产中的用途，其中通过将由多个涂料分散体膜组成的帘施加到基材上来实现多层记录层。
使用“双帘”的根据本发明的方法的实施方案也是可以想象的。这意味着两个连续的阻隔层被立即连续地施加。在此立即连续地进行施加，使得在第二阻隔层施加之前，第一施加的层尚未干燥。因此，这两层优选“湿对湿”施加。
所有与帘式涂布工艺相关的定义类似地适用于双帘式涂布工艺。
优选地，根据本发明的方法的特征在于，第一和第二或者第二和第三阻隔层借助于双帘式涂布工艺被立即连续地湿对湿地施加。
借助于双帘式涂布工艺湿对湿地施加的优点在于两个阻隔层具有更强的连接，特别是可以省去布置在其间的粘合促进剂。
在根据本发明的方法的优选实施方案中，水性脱气施加悬浮液具有约100至约800mPas的粘度(Brookfield，100rpm，20℃)。如果粘度低于约100mPas的值或超过约800mPas的值，这会导致涂料介质在涂布单元的不良运行。特别优选地，水性脱气施加悬浮液的粘度为约200至约500mPas。双帘式工艺中连续涂料介质的粘度应自下而上降低。如果涂料设置不正确，在帘接触点形成后跟的可能性会增加，出现“润湿缺陷”的可能性也会增加。
在一个优选的实施方案中，可以将水性涂料悬浮液的表面张力设定为约25至约70mN/m，优选设定为约35至约60mN/m(根据气泡压力张力测定法的标准(ASTM D 3825-90)测量，如下所述)，以优化工艺。通过确定涂层材料的动态表面张力并通过选择合适的表面活性剂和确定所需的表面活性剂量以有针对性的方式对其进行调整，可以更好地控制涂层工艺。
动态表面张力借助于气泡压力张力计测量。测量经由毛细管在液体中形成的气泡的最大内部压力。根据Young-Laplace方程，球形气泡的内部压力p(Laplace压力)取决于曲率半径r和表面张力σ：
如果气泡在液体中的毛细管尖端产生，则曲率首先增加然后再次减小，从而导致压力最大值。当曲率半径等于毛细管半径时，曲率最大，因此压力最大。
气泡压力测量时的压力曲线，压力最大值的位置：
毛细管的半径通过参考测量来确定，该测量使用已知表面张力的液体(通常是水)进行。如果半径已知，则可以从压力最大值pmax计算表面张力。由于毛细管浸入液体中，因此必须从测量压力中减去由浸入深度和液体密度产生的静水压力p0(这在现代测量仪器的情况下是自动完成的)。这产生气泡压力法的以下公式：
测量值对应于一定表面年龄的表面张力，即从气泡开始形成到压力最大值出现的时间。通过改变气泡产生的速度，可以记录表面张力对表面年龄的依赖性，从而绘制出表面张力随时间变化的曲线。
这种依赖性对表面活性剂的使用起着重要作用，因为在许多过程中，由于表面活性剂的扩散速率和吸附速率有时较低，因此根本无法达到界面张力的平衡值。
双帘中连续的涂料介质应具有自下而上减小的表面张力，否则可能会出现润湿缺陷。相交的表面张力曲线也是可行的，只要差异很小，然而，这不是优选的。
各个涂层可以在线形成，或者在单独的涂布过程中离线形成。
在进一步的实施方案中，也可以使用以下方法将各个阻隔层施加到原纸：
各个阻隔层可以借助于印刷方法施加到原纸和/或预先存在的其他阻隔层上。
各个阻隔层可以借助于多重挤出(3至4中不同的聚合物熔体)施加到原纸和/或预先存在的其他阻隔层上。
这种技术的优点是因此可以施加显著更多的阻隔材料，但这只有在整个产品不需要像纸一样可回收时才有意义。另一方面，缺点是较低的施加速度、较高的能耗和较高的最小施加重量。
各个阻隔层可以通过层压纸来施加，例如以塑料材料膜的形式施加到原纸和/或预先存在的其他阻隔层上。
各个阻隔层也可以在多重施加步骤中连续施加。为此目的，对于上涂层，可能需要通过各种方法增加干燥涂层的表面能。这些工艺包括例如电晕或等离子体处理以及火焰处理、UV处理或化学活化工艺。
在其他实施方案中，优选地，根据本发明的方法的特征在于不借助于金属或金属氧化物的气相沉积将各个阻隔层施加到原纸和/或预先存在的其他阻隔层上。
上述方法的任何组合也是可能的。
本发明还涉及通过上述方法可获得的涂布纸。
本发明还涉及如上所述的涂布纸或通过上述方法可获得的涂布纸作为包装材料的用途。
最后，本发明还涉及如上所述的涂布纸或通过上述方法可获得的涂布纸作为用于食品包装材料的用途，特别是用于高脂肪和氧化敏感食品，例如肉和奶制品的包装材料的用途。
在本发明的进一步优选实施方案中，根据本发明的涂布纸被施加到卡纸或纸板上，特别是通过层压或粘合。
最后，本发明还涉及其中根据本发明的涂布纸被施加到卡纸或纸板上(特别是通过层压或粘合)的复合材料作为用于食品，特别是高脂肪和氧化敏感食品，例如肉和奶制品的包装材料的用途。
以此方式，可以以简单且经济的方式生产具有两种材料成分的优点以及涂布纸的所述优点的包装材料，例如与涂布纸相比卡纸或纸板的强度和刚度增加。例如，可以使用淀粉进行施加。
优选地，涂布纸因此是基于卡纸或纸板的包装材料的成分。
使用根据本发明的这些包装材料，较重的食品，特别是例如肉、鱼或奶酪可以安全地包装并且在零售店以直立包装的形式有吸引力地呈现给消费者。
这些包装材料优选具有大于95重量％的质量分数的均匀材料类型纸、卡纸或纸板。在此，本发明的其他优点是，根据本发明的这些包装材料不是根据德国包装法§3(5)的复合包装，因此本发明的该实施方案显著有助于减少包装垃圾对环境的影响。
下面基于非限制性实施例详细解释本发明。
下表中总结了说明书中描述的和实施例中使用的材料和它们的商品名称和相关制造商。
实施例：
将以下涂层施加到具有40％长纤维和60％短纤维含量的60g/m2的原纸上。
预涂层/底漆：
预涂层含有75.9％的颜料(Capim NP)、22.8％的乳胶(Ligos K 4079)和1.3％的流变改性剂(0.2％ Acroflex VX559，1.1％ Auerzirc PZCS20)。
阻隔层1：
V1+V2：第一阻隔层包含99.05％苯乙烯/丁二烯共聚物(CHT Coat 230)和0.95％流变改性剂(0.1％ Sterocoll DF3；0.15％ Acroflex VX559；0.7％ Aerosol OT 70PG)。
V3+V4+V5：第一阻挡层包含99.3％聚合物(BimBA 8510)和0.7％流变改性剂(0.7％ Aerosol OT 70PG)
阻隔层2：
第二阻挡层包含与乙二醛混合的99.5％聚乙烯醇(V1+2：MFB 1000；V3：MFB1001)。剩余的0.5％包含流变改性剂(0.1％ Sterocoll DF3；0.4％ Aerosol OT 70PG)。
阻隔层3：
V1+V2+V3：第三阻隔层包含98.74％苯乙烯/丁二烯共聚物(Ultraseal W-952)和1.26％流变改性剂(0.08％ Sterocoll DF3；0.69％ Acroflex VX559；0.49％ Aerosol OT70PG)。
V4+V5：第三阻隔层包含97.74％乙烯/丙烯酸共聚物(Wükoseal 630)和2.26％流变改性剂(0.18％ Sterocoll DF3、0.08％ Acroflex VX559、0.25％ Aerosol OT 70PG、1.66％ Metolat 368、0.10％ Genapol PF10)。
为此目的，使用刮刀施加预涂层。第一和第二阻隔层在双帘式工艺中施加。第三阻隔层作为单帘施加
WVTR：水蒸气透过率，根据ISO 15106-2测定。
OTR：氧气透过率，根据DIN 53380-2(0％相对湿度，23℃)，ISO 15105-2(80％相对湿度，23℃)测定。
HVTR：己烷蒸气透过率。在这里，将己烷装入烧杯(耐溶剂)中，用测试样品密封，并监测重量随时间的减少。
棕榈仁油测试：类似于DIN 53116。
显示纸：评估DIN 53116中提到的显示纸。这里计算直径(d)>/<1mm的油脂渗透点。
测试纸：对来自DIN 53116的测试纸的背面进行评估。这里计算直径(d)>/<1mm的油脂渗透点。
密封接缝强度：样品在横向于纸的运行方向在100℃至200℃的温度范围内在3.3bar下密封0.3秒，并且根据DIN 55529(2012)测定密封接缝强度。
n.d.未测定
将根据本发明的涂布纸与商业上可获得的纸进行比较(见下表)。
实施例V4和V5：
V4：
V3+除了不可避免的或允许的杂质之外，第三阻隔层不含不允许与食物直接接触的物质，特别是选自石蜡组的物质，特别是硬石蜡、蜡，特别是微晶蜡、低分子聚烯烃、聚萜烯及其混合物，以及从植物或动物获得的蜡或从植物油/脂肪或动物油/脂肪生产的蜡。
V5：
类似于V4，但是第三阻隔层的施加重量减半。
Algro Guard OHG：该材料具有基于硅酸铝的预涂层，并在其上施加有8μm厚的PVDC涂层。对氧和己烷的渗透性类似于根据本发明的实施例V1至V3；对水蒸气的渗透性甚至稍好。所获得的密封力处于根据本发明的实施例的范围内。然而，该材料含有PVDC作为阻隔介质被认为是一个很大的缺点。从生态学的角度来看，这是不合理的。
Algro Finess/PET：这是一种涂布有20μm PE/PET的纸。丙烯酸酯-共-丙烯腈用作粘附促进剂或预涂层。水蒸气渗透性和密封力与根据本发明的实施例相当，然而，己烷和氧的渗透性非常高。
Algro Finess/PETmet：该材料是涂布有金属化PE或PET的纸。由于金属化，这自然具有非常好的阻隔性。与根据本发明的实施例的主要区别在于，从经济和生态学角度来看，金属化被认为是非常不利的。
Barricote BAG WG：该材料最初有一层含粘土的预涂层，然后是一层具有聚(乙烯-共-丙烯酸)的功能性涂层。水蒸气渗透性为实施例V1至V3的1.7至4倍；密封力也处于与“Shieldplus 1”相同的水平，因此比根据本发明的实施例低27-50％。
SealSilk：SealSilk的构造类似于Barricote BAG WG。这里，首先施加具有苯乙烯/丁二烯胶乳的GCC涂层，然后施加聚(乙烯-共-丙烯酸)分散体。该材料的密封力仍然比根据本发明的实施例V1至V3的密封力低约1N/15mm。所有传输速率(WVTR、OTR、HVTR)都远低于根据本发明的实施例的传输速率。
ShieldPlus 1：材料“ShieldPlus 1”具有简单的PE涂层。在3.5N/15mm时，其密封强度比根据本发明的实施例低27至50％。此外，该材料的氧渗透性非常高。没有检查材料的己烷渗透性，但预计不会特别高。水蒸汽阻隔性良好，这显然归功于PE。
“ShieldPlus 2-4”“ShieldPlus 2-4”由苯乙烯/丁二烯涂层和PVOH涂层组成；此外，一层或两层涂层都含有粘土。这些材料的水蒸气和己烷渗透性在根据本发明的实施例的范围内(WVTR在V3和V1之间)，然而，氧渗透性非常高，因此这些材料不适用于敏感食品。此外，这些材料是不可热封的。
Claims (22)
1.涂布纸，其包括原纸和施加到其上的至少三个涂层，其中所述至少三个涂层从原纸开始按此顺序包括：包含至少一种疏水性聚合物的第一阻隔层、包含至少一种亲水性聚合物的第二阻隔层和包含至少一种疏水性聚合物的第三阻隔层。
2.根据权利要求1所述的涂布纸，其特征在于，所述第一阻隔层包含以下物质或由选自以下的物质组成：亲脂物质、石蜡特别是硬石蜡、蜡特别是微晶蜡、基于植物油或脂肪的蜡、基于动物油或脂肪的蜡、植物蜡、动物蜡、低分子聚烯烃、聚萜烯及其混合物。
3.根据权利要求1或2所述的涂布纸，其特征在于，物质，特别是疏水性物质的转移被所述第二阻隔层减少或防止。
4.根据前述权利要求中任一项所述的涂布纸，其特征在于，物质，特别是疏水性物质，从所述第一阻隔层或通过所述第一阻隔层，至第三阻隔层中或其上的转移被减少或防止。
5.根据前述权利要求中任一项所述的涂布纸，其特征在于，其中物质，特别是疏水性物质从所述第三阻隔层或通过所述第三阻隔层，至第一阻隔层中的转移被防止。
6.根据前述权利要求中任一项所述的涂布纸，其特征在于，选自以下的物质的转移被减少或防止：亲脂物质、石蜡特别是硬石蜡、蜡特别是微晶蜡、基于植物油或脂肪的蜡、基于动物油或脂肪的蜡、植物蜡、动物蜡、低分子聚烯烃、聚萜烯及其混合物。
7.根据前述权利要求中任一项所述的涂布纸，其特征在于，除了不可避免的或允许的杂质之外，所述第三阻隔层不含不允许与食物直接接触的物质，特别是选自亲脂物质、石蜡特别是硬石蜡、蜡特别是微晶蜡、基于植物油或脂肪的蜡、基于动物油或脂肪的蜡、植物蜡、动物蜡、低分子聚烯烃、聚萜烯及其混合物的物质。
8.根据前述权利要求中任一项所述的涂布纸，其特征在于，在所述原纸与所述第一阻隔层之间提供包含至少一种无机颜料和聚合物粘合剂的预涂层。
9.根据前述权利要求中任一项所述的涂布纸，其特征在于，在所述第三阻隔层上提供包含至少一种热塑性聚合物的密封层。
10.根据前述权利要求中任一项所述的涂布纸，其特征在于，所述原纸的面密度为20至120g/m2，优选40至100g/m2。
11.根据前述权利要求中任一项所述的涂布纸，其特征在于，所述第一阻隔层包含至少一种基于聚丙烯酸酯和/或聚烯烃的疏水性聚合物。
12.根据前述权利要求中任一项所述的涂布纸，其特征在于，所述第二阻隔层包含至少一种基于聚乙烯醇的亲水性聚合物。
13.根据前述权利要求中任一项所述的涂布纸，其特征在于，所述第三阻隔层包含至少一种基于聚丙烯酸酯、苯乙烯/丁二烯共聚物和/或聚烯烃的疏水性聚合物。
14.根据权利要求2至7中任一项所述的涂布纸，其特征在于，所述无机颜料包含硅酸盐，优选层状硅酸盐，非常特别优选高岭土，和/或所述聚合物粘合剂包含基于聚丙烯酸酯的聚合物粘合剂。
15.根据权利要求3至8中任一项所述的涂布纸，其特征在于，所述密封层包含基于聚丙烯酸酯、苯乙烯/丁二烯共聚物和/或聚烯烃的热塑性聚合物。
16.根据前述权利要求中任一项所述的涂布纸，其特征在于，在各个阻隔层之间不使用粘合促进剂。
17.根据前述权利要求中任一项所述的涂布纸，其特征在于，所述涂布纸不含含卤素的化合物。
18.根据前述权利要求中任一项所述的涂布纸，其特征在于，所述涂布纸不包含铝、Al2O3和/或SiO2层。
19.根据前述权利要求中任一项所述的涂布纸，其特征在于，所述原纸的长纤维含量为10至80％，短纤维含量为20至90重量％，其中长纤维为纤维长度为2.6至4.4mm的纤维，短纤维为指纤维长度为0.7至2.2mm的纤维。
20.生产根据前述权利要求中任一项所述的涂布纸的方法，其特征在于，将包含第一、第二和第三阻隔层的起始材料的水性悬浮液依序地施加到原纸上，所述水性施加悬浮液的固体含量为10至60重量％，优选为30至50重量％，并且借助于帘式涂布工艺以至少200m/min的涂布设备的运行速度施加。
21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述第一和第二或者所述第二和第三阻隔层借助于双帘式涂布工艺被立即依序地湿对湿地施加。
22.根据权利要求1至19中任一项所述的涂布纸或通过根据权利要求20或21中任一项所述的方法可获得的涂布纸作为包装材料或者作为包装材料，特别是基于卡纸或纸板的包装材料的组成部分的用途，特别是作为用于食品、优选用于食物脂肪或者含油和/或含脂肪食物的包装材料的用途。
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