DE102012206832A1

DE102012206832A1 - Polyvinylalkohole als Mineralölbarriere in Papier und Karton

Info

Publication number: DE102012206832A1
Application number: DE102012206832A
Authority: DE
Inventors: Richard Weilbacher
Original assignee: Kuraray Europe GmbH
Current assignee: Kuraray Europe GmbH
Priority date: 2012-04-25
Filing date: 2012-04-25
Publication date: 2013-10-31
Also published as: WO2013160199A1

Abstract

Die Erfindung betrifft die Verwendung von Polyvinylalkoholen oder Ethylen/Vinylalkoholen als Zuschlagstoff zu Fasermaterialien auf Cellulosebasis zur Reduzierung der Migration von Öl aus dem Fasermaterial. Bevorzugt werden die Fasermaterialien auf Cellulosebasis als Verpackungsmaterial für Lebensmittel eingesetzt.

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung von Polymeren auf Basis von Vinylalkohol als Barrieremittel in Papieren zur Reduzierung der Migration von Ölen aus dem Papier heraus.
Es ist bekannt, Polymere auf Basis von Vinylalkoholen wie z. B. Polyvinylalkohol als Zuschlagsstoff in Papier- und Karton zur Verbesserung der Nassfestigkeit der Papiere einzusetzen.
Es ist auch z. B. durch US 2007/0054068 A1 , DE 10 2008 040 923 B3 oder EP 0799711 A1 bekannt, Papiere mit Polyvinylalkoholen zur Verbesserung der Barriere gegen Öle und Fette zu beschichten. Hierdurch wird das Eindringen von Fetten oder Ölen in das Papier verhindert bzw. verlangsamt, so dass die Papiere eine erhöhte Durchschlagsfestigkeit gegenüber Fetten und Ölen erhalten.
Zellstoffhaltige Fasermaterialien wie Papier oder Karton werden in zunehmendem Maße mit schnell laufenden Druckmaschinen farbig bedruckt. Solche Druckfarben enthalten häufig Mineralöle, die in nachfolgenden, in der Regel in wässriger Lösung durchgeführten Recyclingprozessen nicht vollständig entfernt werden können. Auch eine oxidative Behandlung des Recyclingmaterials kann solche Mineralöle nicht vollständig entfernen.
Neueste Untersuchungen haben gezeigt, dass solche Mineralöle aus Druckfarben durch wiederholtes Recycling von Papier angereichert werden und in substanziellen Mengen aus den recyclten Produkten heraus migrieren. Diese Migration ist insbesondere bei der Verwendung von recycelten Materialien als Verpackungsmaterial für Lebensmittel unerwünscht, da Lebensmittel in der Regel Fette enthalten, in denen sich die lipophilen Mineralöle anreichern können.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, Fasermaterialien auf Zellstoffbasis, insbesondere Recyclingmaterial aus der Papierindustrie so auszurüsten, dass ggf. vorhandene Mineralöle nicht oder nur in geringem Maße aus solchen Materialien herausmigrieren können.
Überraschenderweise wurde gefunden, dass die zur Vermeidung des gegenteiligen Effekts, nämlich dem Eindringen von Ölen in Papier bekannten Barrieremittel auch geeignet sind, die Migration von Ölen aus Papier heraus zu vermeiden oder zu verringern.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher die Verwendung von Polyvinylalkoholen oder Ethylen/Vinylalkoholcopolymeren als Zuschlagstoff zu Fasermaterialien auf Cellulosebasis zur Reduzierung der Migration von Öl aus dem Fasermaterial.
Hauptquelle für die unerwünschte Migration von Ölen ist der vermehrte Einsatz von Recyclingmaterialien, da sich in den gängigen Recyclingverfahren lipophile Materialien anreichern können.
Bevorzugt wird die erfindungsgemäße Verwendung daher auf Fasermaterialien auf Cellulosebasis die ganz oder teilweise auf Recyclingmaterial beruhen eingesetzt. Durch die erfindungsgemäße Verwendung wird die Migration von Öl aus Fasermaterialien auf Cellulosebasis enthaltend Polyvinylalkoholen oder Ethylen/Vinylalkoholen als Zuschlagstoff gegenüber unbehandeltem Fasermaterial mindestens um 70 %, bevorzugt mindestens um 80% und insbesondere zwischen 90 bis 99,9 % herabgesetzt.
Bevorzugt werden erfindungsgemäß als Zuschlagsstoff vollverseifte Polyvinylalkohole mit einem Hydrolysegrad von 80–99% und einem mittleren Molgewicht bestimmt über die Hoeppler-Viskosität bei 20°C in 4 Gew.% wässriger Lösung von 10 bis 150 mPas verwendet. Erfindungsgemäß einsetzbare Polyvinylalkohole sind Mowiol 10–98 oder Mowiol 28–99 (Kuraray Europe GmbH).
Als Ethylen/Vinylalkoholcopolymer können ebenfalls vollverseifte Polymere mit einem Hydrolysegrad von 80–99% und einem Ethylenanteil von 5 bis 20 Gew% wie z.B. Exceval HR3010 verwendet werden.
Bevorzugt werden die Zuschlagsstoffe als Barrierebeschichtung auf die Oberfläche des Fasermaterials z.B. mit einer Auftragsgewicht von 1 bis 20 g/cm³, bevorzugt 3 bis 6 g/cm³ aufgebracht. Der Auftrag kann mit den üblichen Techniken wie Filmpresse, Leimpresse oder Curtain-Coatung erfolgen.
Die erfindungsgemäße Verwendung betrifft insbesondere Fasermaterialien auf Cellulosebasis wie Papier oder Kartonagen z.B. solche mit Flächengewichten von 40–500 g/cm³, Verbundssysteme aus Fasermaterialien auf Cellulosebasis wie Papier mit Polymeren wie Polypropylen, Polyethylen oder PET. Die behandelten Fasermaterialien auf Cellulosebasis können als Verpackungsmaterialien oder Verpackungsmaterialien für Lebensmittel eingesetzt werden.
Die erfindungsgemäß eingesetzten Barrieremittel können alleine oder in Mischung mit Pigmenten wie Clay, GCC, PCC, MCC, Silica oder Alumina und/oder anderen aus der Papierherstellung bekannten Stoffen wie Stärke oder Latex eingesetzt werden.
Die erfindungsgemäß eingesetzten Barrieremittel sind besonders geeignet zur Reduzierung der Migration von Ölen wie Mineralöl, Druckfarben, Druckhilfsmittel oder Mineralölhaltigen Additiven aus Fasermaterialien auf Cellulosebasis wie Papier oder Kartonagen.
Beispiele

1) Es wurde auf einen mit Mineralöl gesättigtem Karton Mowiol 15–99 mit 5 g/m² (trocken) aufgetragen. Es zeigte sich das nach 6 Wochen Lagerung bei 60°C nur 2% der Mineralölmenge aus dem Karton penetrieren.
2) Es wurde auf einen mit Mineralöl gesättigtem Karton Exceval HR-3010 mit 5 g/m² (trocken) aufgetragen. Es zeigte sich das nach 6 Wochen Lagerung bei 60°C nur 1% der Mineralölmenge aus dem Karton penetrieren.

Aus dem gleichen, mit Mineralöl gesättigtem aber nicht mit einer Barriereschicht ausgerüsteten Karton penetrierte nach 6 Wochen Lagerung bei 60°C die gesamte Mineralölmenge heraus.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2007/0054068 A1 [0003]
DE 102008040923 B3 [0003]
EP 0799711 A1 [0003]

Claims

Verwendung von Polyvinylalkoholen oder Ethylen/Vinylalkoholen als Zuschlagstoff zu Fasermaterialien auf Cellulosebasis zur Reduzierung der Migration von Öl aus dem Fasermaterial.
Verwendung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Zuschlagstoffe als Beschichtung auf die Oberfläche der Fasermaterialien aufgebracht sind.
Verwendung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Fasermaterialien auf Cellulosebasis Papier, Kartonagen, Verbundssysteme aus Fasermaterialien auf Cellulosebasis mit Polymeren eingesetzt werden.
Verwendung nach den Ansprüchen 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Fasermaterialien auf Cellulosebasis als Verpackungsmaterial eingesetzt sind.
Verwendung nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Fasermaterialien auf Cellulosebasis als Verpackungsmaterial für Lebensmittel eingesetzt werden.
Verwendung nach einen der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Fasermaterialien auf Cellulosebasis ganz oder teilweise aus Recyclingmaterial bestehen.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass die Migration von Öl aus Fasermaterialien auf Cellulosebasis enthaltend Polyvinylalkoholen oder Ethylen/Vinylalkoholen als Zuschlagstoff gegenüber unbehandeltem Fasermaterial mindestens um 70 % reduziert wird.