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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Glassinpapiers
für die
Lagerung von selbstklebenden Etiketten. Ferner betrifft die Erfindung
ein Substratpapier als Halbzeug für ein Glassinpapier.
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Glassinpapiere,
die manchmal auch als Silikonbasispapiere oder Releasepapiere bezeichnet werden,
werden für
die Herstellung von selbstklebenden Etiketten gebraucht. Sie weisen
eine Antihaftschicht auf, so daß sich
darauf mit ihrer Klebefläche aufgebrachte
selbstklebende Etiketten bei Bedarf ablösen lassen. Die Antihaftschicht
eines Glassinpapiers soll dabei einerseits ein unbeabsichtigtes
Ablösen
eines selbstklebenden Etiketts während
Transport oder Lagerung verhindern und andererseits Gewähr dafür bieten,
daß sich
bei Bedarf das Etikett leicht und ohne Beschädigung seiner Klebefläche ablösen läßt. Die
Antihaftschicht besteht üblicherweise aus
Silikon, das in flüssiger
Form auf ein Substratpapier aufgebracht und anschließend polymerisiert wird.
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Da
Silikon relativ teuer ist, wird an ein Substratpapier die Forderung
gestellt, eine möglichst
geringe Saugfähigkeit
aufzuweisen, damit die Antihaftschicht möglichst kostengünstig unter
Verwendung einer möglichst
geringen Menge (in der Regel weniger als 0,3 g/m
2)
an flüssigem
Silikon auf das Substratpapier aufgebracht werden kann. Diese Eigenschaft
des Substratpapiers wird als "Silicon-Hold-Out"-Vermögen bezeichnet.
Darüber
hinaus sind im Stand der Technik verschiedene Verfahren bekannt,
die dazu beitragen, die zum Bilden einer Antihaftschicht benötigte Silikonmenge
zu minimieren. Beispielsweise ist es bekannt, auf das Substratpapier
eine Barriereschicht aus Polypropylen aufzubringen, die ein Eindringen
des flüssigen
Silikons in das Substratpapier verhindert (
US 6,210,767 ).
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An
das Substratpapier eines Glassinpapiers werden neben mechanischen
Anforderungen, beispielsweise hinsichtlich der Mindestberstfestigkeit oder
des Durchreißwiderstands
hohe Anforderungen in Bezug auf seine Transparenz gestellt. Substratpapiere
für Glassinpapiere
werden nämlich
als Halbzeuge an Etikettenhersteller geliefert, die in der Regel
selbst die Antihaftschicht aufbringen, das Glassinpapier zuschneiden
und versandfertig mit darauf angebrachten Etiketten zu Rollen aufwickeln.
Die dabei von den Etikettenherstellern verwendeten Maschinen sind
zur Steuerung der Produktionsprozesse mit optischen Sensoren ausgerüstet, die
eine hohe Transparenz des Substratpapiers erforderlich machen. Die
von Etikettenherstellern geforderte Transparenz liegt in der Regel
bei etwa 50% gemessen nach DIN 53147.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, einen Weg aufzuzeigen, wie ein Glassinpapier,
das diese Anforderungen erfüllt,
kostengünstiger
hergestellt werden kann.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch ein Verfahren zum Herstellen eines Glassinpapiers für die Lagerung
von selbstklebenden Etiketten mit folgenden Schritten:
- – Herstellen
eines Substratpapiers,
- – Tränken des
Substratpapiers mit einer Tränkflüssigkeit
zum Erhöhen
seiner Transparenz und
- – Aufbringen
einer Antihaftschicht, die ein lösbares
Anbringen von selbstklebenden Etiketten ermöglicht.
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Die
Aufgabe wird auch gelöst
durch ein Substratpapier als Halbzeug für ein Glassinpapier, das mit
einer seine Transparenz erhöhenden
Tränkflüssigkeit
getränkt
ist.
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Die
Erfindung weicht grundlegend von der bisher bei der Herstellung
von Glassinpapieren verfolgten Entwicklungslinie ab. Bisher wurden
die entscheidenden Eigenschaften des Substratpapiers (hohe Transparenz
und gutes Silicon-Hold-Out-Vermögen) dadurch
optimiert, daß als
Faserstoff ein hochwertiger holzfreier Zellstoff verwendet wurde,
der bei der Herstellung des Substratpapiers in einem speziellen
Superkalander sehr stark komprimiert und verdichtet wurde. Das Material
und die Verfahrensbedingungen wurden dabei so gewählt, daß die Zellstofffasern
kollabieren und dadurch ein Papier entsteht, das transparent ist,
eine sehr geringe Porosität
hat und dessen mechanische Belastbarkeit die an Substratpapiere
gestellten Anforderungen erfüllt.
Die mit dieser aufwendigen Verfahrensweise und der Verwendung eines
hochwertigen holzfreien Faserstoffes verbundenen Kosten wurden für unvermeidlich
gehalten, um die erforderliche Qualität des Substratpapiers sicherzustellen.
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Im
Rahmen der Erfindung kann hingegen ein relativ poröses Substratpapier
mit vergleichsweise lockerem Fasergefüge verwendet werden. Außerdem können als
Basis des Rohpapiers ligninhaltige Fasern (insbesondere aus einem
Holzfaserstoff und/oder Altpapier) verwendet werden. Diese Faserstoffe
sind kostengünstig
und ihr Einsatz reduziert die Umweltbelastung. Dennoch wird ein
mindestens gleichwertiges Produkt erzeugt.
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Die
Tatsache, daß auf
der Grundlage eines solchen nach bisheriger Auffassung für die Herstellung
von Glassinpapier ungeeigneten Substratpapiers durch Tränken mit
einer dessen Transparenz erhöhenden
Flüssigkeit
ein hochwertiges Glassinpapier hergestellt werden kann, ist in mehrerlei
Hinsicht überraschend:
- – Obwohl
generell die mechanischen Eigenschaften von Papier durch Tränken mit
einer Flüssigkeit verschlechtert
werden – beispielsweise
ist allgemein bekannt, daß nasses
Papier leichter reißt
als trockenes – hat
sich im Rahmen der Erprobung der Erfindung gezeigt, daß die mechanischen
Anforderungen an ein zur Herstellung von Glassinpapier geeignetes
Substratpapier trotz der Tränkung
mit der Tränkflüssigkeit
erfüllt
werden können.
- – Es
ist allgemein bekannt, daß Papier
durch einen Fettfleck bis zu einem gewissen Grad transparent wird.
Der industrielle Produktionsprozeß von Glassinpapier erfordert
jedoch sehr hohe Produktionsgeschwindigkeiten von beispielsweise 800
m/min. Unter diesen Bedingungen war nicht zu erwarten, daß eine hinreichend
gleichmäßige und
langfristig stabile Transparenz des Substratpapiers durch die Tränkung resultiert.
- – Es
war nicht zu erwarten, daß die
transparenzerhöhende
Wirkung der Tränkung
so gut ist, daß ein
erheblicher Anteil an kostengünstigem
ligninhaltigem Faserstoff verwendet werden kann, obwohl Lignin bekannterweise
das Licht stark streut, so daß holzhaltige
(d.h. Lignin enthaltende) Papiere opak sind. Dies ist genau das
Gegenteil der bei Glassinpapieren gewünschten Transparenz.
- – Schließlich war
nicht zu erwarten, daß durch
die Tränkung
das Silicon-Hold-Out-Vermögen
eines relativ stark porösen
Materials so weit verbessert wird, daß für das Aufbringen einer Antihaftschicht geringe
Silikonmengen von maximal 0,3 g/m2 ausreichend
sind und in dieser Hinsicht kein wesentlicher Unterschied zu herkömmlichen
Substratpapieren aus hochkomprimiertem Zellstoff besteht.
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Als
Tränkflüssigkeit
sind in erster Linie Flüssigkeiten
geeignet, die neben der erforderlichen die Transparenz erhöhenden Wirkung
die Eigenschaft haben, relativ schwer flüchtig zu sein, so daß sie über längere Zeiträume im getränkten Substratpapier
verbleiben. Des weiteren sollte die Tränkflüssigkeit klar sein, wobei ein
leichter Farbstich, beispielsweise eine gelbliche Färbung, unschädlich ist,
da sie den Einsatz der beim Herstellungsprozess von Etiketten üblicherweise
verwendeten optischen Sensoren nicht behindert.
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Ein
wichtiger Punkt ist, daß die
Tränkflüssigkeit
bei Raumtemperatur nicht unbedingt flüssig sein muß. Papier
wird im Rahmen seiner Herstellung erhöhten Temperaturen (teilweise
mehr als 80°C)
ausgesetzt, so daß die
Tränkung
durchaus auch bei vergleichbaren erhöhten Temperaturen stattfinden
kann. Es genügt
deshalb, wenn die Tränkflüssigkeit
bei den beim Tränkvorgang
herrschenden Temperaturen flüssig
ist. Im Hinblick auf einen bei Raumtemperatur niedrigeren Druck
und damit eine höhere
Beständigkeit
der Tränkflüssigkeit
im getränkten
Substratpapier, kann es sogar vorteilhaft sein, wenn die Tränkflüssigkkeit
bei Raumtemperatur nicht flüssig
ist.
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Als
Tränkflüssigkeit
werden bevorzugt Öle, insbesondere
fette Öle
verwendet. Der Begriff Öl
ist in diesem Zusammenhang so zu verstehen, daß davon auch Ölmischungen
erfaßt
sind. Besonders kostengünstig
sind pflanzliche Öle,
beispielsweise Rapsöl.
Es ist aber nicht erforderlich, daß die Tränkflüssigkeit ausschließlich aus Öl besteht.
Insbesondere bei Verwendung pflanzlicher Öle wird der Tränkflüssigkeit
bevorzugt ein Konservierungsmittel zugesetzt, das die Beständigkeit
der Tränkflüssigkeit
erhöht.
Um ein Ranzigwerden eines pflanzlichen Öls zu verhindern, eignen sich
als Konservierungsmittel insbesondere Antioxidanzien.
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Es
schadet nicht, wenn die Tränkflüssigkeit in
geringem Umfang auch einige flüchtige
Bestandteile enthält,
die nach dem Tränkvorgang
aus dem Papier ausdünsten
können.
Wichtig ist lediglich, daß eine
hinreichende Menge an Tränkflüssigkeit
in dem Substratpapier verbleibt, so daß eine Transparenz erhöhende Wirkung über hinreichend
lange Zeit gegeben ist.
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Weitere
Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand eines Ausführungsbeispiels
unter Bezugnahme auf die beigefügte
Figur erläutert. Die
darin dargestellten und hier beschriebenen Besonderheiten können einzeln
oder in Kombination verwendet werden, um bevorzugte Ausgestaltungen der
Erfindung zu schaffen.
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1 zeigt
ein Materialflußdiagramm
eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Das
in 1 dargestellte Diagramm verdeutlicht den Ablauf
des Herstellungsverfahrens eines Substratpapiers als Halbzeug für ein Glassinpapier.
Das Substratpapier wird auf Basis einer Mischung verschiedener Faserstoffe
hergestellt, bevorzugt aus Zellstoff und einem kostengünstigen
ligninhaltigen Faserstoff, wie Altpapier oder Holzfaserstoff. Der
verwendete Holzfaserstoff hat einen Mahlgrad von mindestens 75°, vorzugsweise
mindestens 80° Schopper-Riegler.
Ein besonders gut geeigneter Holzfaserstoff ist Holzschliff. Auch
mineralische Fasern, Kunststofffasern oder Wollfasern können beigemischt
werden.
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Die
Komponenten Zellstoff 10, Holzfaserstoff 11 und
Altpapier 12 werden aufbereitet und zusammen mit chemischen
Hilfsmitteln 13 in einer Mischrinne 15 gemischt,
so daß eine
Fasersuspension entsteht. Die chemischen Hilfsmittel 13 umfassen
Stärke (z.B.
Perlbond 980S) und ein Bindemittel, bevorzugt eine wässrige Dispersion
eines Polymers auf Basis von Acrylsäureester und Styrol (z.B. Acronal
DS 2375X von BASF). In einer Mischbütte 16 wird anschließend ein
Naßfestmittel 17 zugesetzt.
Bei dem Naßfestmittel 17 kann
es sich um ein in Wasser gelöstes
Polymer auf Basis von Polyamidoamin und Chlorepoxypropan handeln
(z.B. Luresin KTU von BASF). Als weiteres Hilfsmittel kann Alaun
zugesetzt werden.
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Dem
aus der Bütte 16 ablaufenden Stoffstrom
wird Verdünnungswasser 18 zugeführt. Danach
gelangt er über
einen Dekulator 19 und einen Vertikalsichter 20 in
einen Stoffauflauf 21. Dabei werden zur Verbesserung der
mechanischen Eigenschaften des Substratpapiers Leimstoffe zugesetzt, beispielsweise
ein Harzleim (z.B. RAISIZE A40 von Raisio Chemicals GmbH) oder/und
ein synthetischer Leim, bevorzugt eine wässrige Dispersion eines Polymers auf
Basis von Acrylsäureester
und Styrol (z.B. BASOPLAST 265D von BASF).
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In
dem Stoffauflauf 21 wird die verdünnte Fasersuspension gleichmäßig auf
die volle Breite der zu erzeugenden Papierbahn verteilt. Unter Druck
strömt die
Suspension auf ein mit hoher Geschwindigkeit waagrecht laufendes
Sieb einer Siebpartie 22, wobei durch Ablagerung der Fasern
das Papier gebildet wird und der Großteil des Wassers durch das
Sieb abläuft.
Am Ende des Siebes können
Saugkästen und
eine Saugwalze für
weiteren Wasserabzug sorgen, bevor die vorgefestigte, aber noch
feuchte Papierbahn in eine mehrteilige Pressenpartie 23 einläuft, die
typischerweise etwa 4 bis 8 Walzen aufweist. In der Pressenpartie 23 wird
die Bahn mittels der Presswalzen verdichtet, weiter entwässert und somit
die Festigkeit gesteigert. Anschließend gelangt die Papierbahn
in eine Trockenpartie 24, die aus zahlreichen, in zwei
Reihen übereinanderliegenden Trockenzylindern
besteht. Die Trockenzylinder sind beheizt und sorgen für eine langsame
Trocknung der Papierbahn.
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Die
Papierbahn kann bereits im Anschluß an die Trockenpartie 24 zum
Erhöhen
ihrer Transparenz mit Tränkflüssigkeit
getränkt
werden. Bevorzugt erfolgt das Tränken
aber erst, nachdem die Papierbahn in einem Kalander 25 verdichtet
wurde. Aus dem Kalander 25 gelangt die verdichtete Papierbahn
in einen Rollenschneider 26, in dem die Bahn zu Rollen
aufgewickelt wird.
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Das
Tränken
mit Tränkflüssigkeit 27 erfolgt bevorzugt,
wie dargestellt, in oder unmittelbar vor dem Rollenschneider 26.
Wird nämlich
das Papier vor Eintritt in den Kalander 25 getränkt, so
hat dies den Nachteil, daß beim
Verdichten Tränkflüssigkeit wieder
aus dem Papier ausge preßt
wird, so daß mehr
Tränkflüssigkeit
benötigt
wird und ausgepreßte Tränkflüssigkeit
aus dem Kalander abgeführt
werden muß.
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Die
Tränkflüssigkeit
wird bevorzugt auf die Papierbahn aufgesprüht, kann jedoch beispielsweise auch
mit einer gravierten Walze aufgebracht werden, die teilweise in
ein Bad aus Tränkflüssigkeit
eintaucht. Das Substratpapier nimmt bei dem Tränkvorgang bevorzugt mindestens
1 g/m2, besonders bevorzugt 2 bis 5 g/m2 Tränkflüssigkeit
auf. Hinsichtlich der Transparenz des Substratpapiers erhält man die besten
Ergebnisse, wenn das Substratpapier mit der Tränkflüssigkeit gesättigt ist.
Die Tränkflüssigkeit
besteht im wesentlichen aus einem fetten Öl, dem zur Erhöhung seiner
Haltbarkeit ein Konservierungsmittel zugesetzt ist. Besonders günstig sind
pflanzliche Öle,
wie beispielsweise Rapsöl,
denen als Konservierungsmittel ein Antioxidationsmittel zugesetzt
wurde.
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Das
auf die beschriebene Weise hergestellte Substratpapier ist ein Halbzeug,
das durch Aufbringen einer Antihaftschicht zu einem Glassinpapier weiterverarbeitet
wird. Die dem Fachmann bekannten Verfahren zum Aufbringen einer
Antihaftschicht auf ein Substratpapier aus Zellstoff können auch
zur Beschichtung des nach dem beschriebenen Verfahren hergestellten
Substratpapiers angewendet werden. Die Antihaftschicht kann auf
die übliche
Weise gebildet werden, indem flüssiges
Silikon auf das Substratpapier aufgebracht wird, das unter Einwirkung von
Hitze oder UV-Strahlung polymerisiert.
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Das
nach dem beschriebenen Verfahren hergestellte Substratpapier hat
eine Flächenmasse
von 50 bis 80, bevorzugt 55 bis 65 g/m2 mit
einer Feuchte von 4 bis 8, bevorzugt 5 bis 6 Gew.%. Etwa 70 bis
90, bevorzugt 80 bis 88 Gew.% der Gesamtmasse beruhen auf den im
Papier enthaltenen Faserstoffen. Die transparenzerhöhende Wirkung
der Tränkung
des Substratpapiers mit Tränkflüssigkeit
ermöglicht
es, daß sich
die Anforderungen selbst dann erfüllen lassen, wenn ein erheblicher
Anteil der in dem Substratpapier enthaltenen Fasern ligninhaltige
Fasern sind.
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Der
mit dem Tränkvorgang
verbundene Aufwand wird in der Regel wirtschaftlich, sobald ein
Anteil von mindestens 20 % der in dem Substratpapier enthaltenen
Fasern kostengünstige
ligninhaltige Fasern sind. Erhebliche Einsparungen ergeben sich, wenn
mindestens 40 % der in dem Substratpapier enthaltenen Fasern ligninhaltige
Fasern sind. Für
die mechanischen Eigenschaften des Substratpapiers ist es günstig, wenn
es neben ligninhaltigen Fasern auch einen Anteil Zellstoff als Faserstoff
enthält.
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Im
Hinblick auf die mechanischen Eigenschaften des Substratpapiers
ist es günstig,
wenn der Anteil der ligninhaltigen Fasern am Gesamtfasergehalt des
Substratpapiers höchstens
80 %, vorzugsweise höchstens
75 % beträgt.
Der Restfasergehalt kann aus Zellstoff oder Kunstfasern bestehen.
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Ein
konkretes Ausführungsbeispiel
des Substratpapiers hat eine Flächenmasse
von 60 g/m2 und eine Feuchte von 5,60 Gew.%.
Es enthält
30 Gew.% Zellstoff und 54 Gew.% Holzschliff. Zur Erhöhung seiner
Transparenz ist es mit 3 g/m2 Rapsöl getränkt. Bei
seiner Herstellung wurden für
jeweils 100 kg Substratpapier die folgenden Mengen an chemischen Hilfsstoffen
eingesetzt: 4,781 kg Perosol 8, 2,989 kg Basoplast 265 D, 7,171
kg Alaun, 0,6 kg Perlbond 9805, 1,315 kg Natronlauge, 4,781 kg Acronal
2375, 3,587 kg Luresin KNU.
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Ein
solches Substratpapier weist vor der Tränkung mit der Tränkflüssigkeit
eine Transparenz von weniger als 15 nach DIN 53147 auf. Nach dem Tränken mit
der Tränkflüssigkeit
hat es eine Transparenz von mehr als 50 % nach DIN 53147. Die Mindestberstfestigkeit
beträgt
nach dem Tränken
mit Tränkflüssigkeit über 180
kPa.
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Zur
Herstellung eines Glassinpapiers aus dem Substratpapier wird dieses
mit einer Barriereschicht versehen, die einem Eindringen des anschließend aufgebrachten
flüssigen
Silikons in das Substrat entgegenwirkt. Die Barriereschicht kann
beispielsweise aus Polypropylen bestehen und ebenso wie das flüssige Silikon
auf das Substratpapier aufgesprüht
werden.