DE102019114196A1

DE102019114196A1 - Barrierematerial, insbesondere Barrierepapier, umfassend mindestens ein lipophiles organisches Material, sowie Zwischenprodukte und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE102019114196A1
Application number: DE102019114196.6A
Authority: DE
Inventors: Matthias Neukirch
Original assignee: Mitsubishi HiTec Paper Europe GmbH
Current assignee: Mitsubishi HiTec Paper Europe GmbH
Priority date: 2019-05-27
Filing date: 2019-05-27
Publication date: 2020-12-03

Abstract

Beschrieben wird eine Beschichtungszusammensetzung zur Herstellung einer Barriereschicht oder eines Barrierematerials, umfassend eine Mehrzahl von Partikeln aus mindestens einem lipophilen organischen Material, mit einer Schmelztemperatur oder einem Schmelzintervall im Temperaturbereich von 55 °C bis 170 °C. Ebenfalls wird beschrieben eine Streichfarbe zur Herstellung dieser Beschichtungszusammensetzung, ein Barrierematerial, insbesondere ein Barrierepapier und vorzugsweise ein heißsiegelfähiges oder ultraschallverschweißbares Barrierepapier, welches mit Hilfe der Beschichtungszusammensetzung oder der Streichfarbe hergestellt werden kann sowie die entsprechende Verwendung der Beschichtungszusammensetzung bzw. der Streichfarbe. Außerdem wird beschrieben ein Verfahren zur Herstellung des Barrierematerials und die Verwendung des Barrierematerials zum Verpacken von Produkten.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beschichtungszusammensetzung zur Herstellung einer Barriereschicht oder eines Barrierematerials, umfassend eine Mehrzahl von Partikeln aus mindestens einem lipophilen organischen Material, mit einer Schmelztemperatur oder einem Schmelzintervall im Temperaturbereich von 55 °C bis 170 °C. Die Erfindung betrifft auch eine Streichfarbe zur Herstellung dieser Beschichtungszusammensetzung, ein Barrierematerial, insbesondere ein Barrierepapier und vorzugsweise ein heißsiegelfähiges oder ultraschallverschweißbares Barrierepapier, welches mit Hilfe der Beschichtungszusammensetzung oder der Streichfarbe hergestellt werden kann sowie die entsprechende Verwendung der Beschichtungszusammensetzung bzw. der Streichfarbe. Ebenfalls betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung des Barrierematerials und die Verwendung des Barrierematerials zum Verpacken, von Produkten.
Die an das Barrierematerial (insbesondere Barrierepapier) zum Verpacken von Produkten, insbesondere von hochwertigen Produkten aus dem „non-food“-Bereich oder von Lebensmitteln, gestellten Anforderungen eines hohen bzw. definierten Widerstands gegen das Durchdringen mit oder von Wasser, Wasserdampf, Fetten und/oder Ölen (also einer gewissen Widerstandsfähigkeit gegen Umweltbedingungen) einerseits und einer guten Wiederverwertbarkeit oder einer guten biologischen Abbaubarkeit andererseits sind typischerweise einander entgegengesetzte Anforderungen.
So werden beispielsweise lose angebotene Lebensmittel wie Wurst-, Käse- oder Backwaren aus Hygiene- oder Frischhaltegründen üblicherweise in einer Verpackung an Kunden übergeben.
In dem Dokument DE 10 2014 119 572 A1 wird etwa ein Verpackungspapier für Lebensmittel mit einem Flächengewicht von zwischen 20 g/m² und 40 g/m² und mit einem Massenanteil an Füllstoff, der weniger als 20 % bezogen auf die Masse des unbeschichteten Papiers aufweist, beschrieben. Das Verpackungspapier weist zumindest auf einer Seite eine Beschichtung auf, die ein in ein Polymer verkapseltes pflanzliches Öl, Talkum und ein Bindemittel umfasst.
Als Alternative für die Verpackung von hochwertigen Produkten aus dem „non-food“-Bereich oder von Lebensmitteln werden heute oft Verbundpackstoffe verwendet. Ein Verbundpackstoff kann beispielsweise aus einem Verbundstoff, gebildet aus einem Papier und einer Kunststoff- und/oder Aluminiumfolie, bestehen. Wenn keine Polyethylen-Beschichtung (PE) erfolgt, können Fluorcarbone als wasserabweisende Chemikalien verwendet werden. Hierbei wird Papier beispielsweise einseitig mit Polyethylen, häufig in einem Extrusionsverfahren, oder mit einer Aluminiumfolie beschichtet. Sie können allerdings nicht ohne Weiteres dem Papierrecycling zugeführt werden, da zunächst die Folienschicht entfernt werden muss. Auch ist es nicht möglich, diese Verbundstoffe zu kompostieren, da die verwendeten Kunststoff- oder Aluminiumfolien nicht biologisch abgebaut werden.
Auch die wachsende Besorgnis über den Mangel an fossilen, nicht erneuerbaren, Rohstoffen wie Kohle (beispielsweise Steinkohle oder Braunkohle), Erdöl oder Erdgas, hat zu einem stetig wachsenden Interesse an der Produktion von Materialien aus nachwachsenden Rohstoffen geführt. In diesem Zusammenhang sei beispielsweise auf Polyethylenfuranoat, einen Kunststoff auf der Basis von 2,5-Furandicarbonsäure, oder auf Polymilchsäure (PLA), einen Kunststoff auf Basis von Milchsäure, verwiesen, deren Ausgangssubstanzen jeweils aus Zuckern hergestellt werden können. Es hat sich allerdings gezeigt, dass die bisher bekannten, aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellten, Polymere entweder nicht in ausreichendem Maße biologisch abgebaut werden können oder nicht die für die Verwendung in Verpackungsmaterialien benötigten Eigenschaften aufweisen.
Unter fossilen Rohstoffen werden aus organischen Substanzen bestehende, durch eine vor allem seit dem Mesozoikum andauernde Umwandlung von Biomasse entstandene gasförmige, flüssige und feste Brennstoffe verstanden. Sie bestehen überwiegend aus Kohlenstoff und Wasserstoff, enthalten jedoch auch Sauerstoff, Stickstoff und Schwefel sowie mineralische Beimengungen. Die wichtigsten fossilen Rohstoffe sind Kohle, Erdöl und Erdgas.
Nachwachsende Rohstoffe gehören zu den erneuerbaren Ressourcen. Hierunter werden Stoffe verstanden, die aus lebender Materie stammen und vom Menschen zielgerichtet für Zwecke außerhalb des Nahrungs- und Futterbereiches verwendet werden.
Es besteht daher ein großer Bedarf in der Industrie und im Handel, Verpackungsmaterialien, insbesondere Verpackungspapier, für Produkte wie insbesondere hochwertige Produkte aus dem „non-food“-Bereich oder für Lebensmittel bereitzustellen, welche vollständig oder überwiegend aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt werden können und dabei gut wiederverwertet und/oder gut biologisch abgebaut werden können.
Zudem ist es für das Verpacken der Produkte wünschenswert, wenn das Barrierematerial, insbesondere das Barrierepapier heißsiegelfähig ist, d.h. dass es unter Einwirkung von Wärme und ggf. Druck mit Oberflächen verbunden werden kann, oder ultraschallverschweißbar ist. Ultraschallschweißen ist ein an sich bekanntes Schweißverfahren, bei dem durch mechanische Schwingungen in einem thermoplastischen Kunststoff (etwa in einem wasserlöslichen Bindemittel wie erfindungsgemäß einzusetzen) Reibungswärme erzeugt wird. Diese Schwingungen regen die Moleküle im Kunststoff ebenfalls zur Bewegung an, wodurch der Kunststoff erweicht und zu schmelzen beginnt. Auf diese Weise behandelte Kunststoffartikel verbinden sich form- und/oder stoffschlüssig miteinander.
Eine primäre Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein als Verpackungsmaterial geeignetes Barrierematerial, insbesondere ein Barrierepapier, bereit zu stellen, das eine geringe Gasdurchlässigkeit aufweist, insbesondere für Wasserdampf, Sauerstoff und/oder bestimmte Gerüche bzw. Aromen. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das Barrierematerial so auszugestalten, dass es für den Kontakt mit Lebensmitteln geeignet ist und dabei eine hohe Beständigkeit und Barrierewirkung jedenfalls gegen Wasser bzw. Wasserdampf und/oder bestimmte Geruchsstoffe bzw. Aromen aufweist. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das Barrierematerial so auszugestalten, dass es vollständig oder überwiegend aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt werden kann. Eine zusätzliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das Barrierematerial heißsiegelfähig oder ultraschallverschweißbar auszugestalten. Zusätzlich ist es wünschenswert, wenn das Barrierepapier gut recycelt und/oder biologisch abgebaut, d. h. kompostiert, werden kann.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Beschichtungszusammensetzung bzw. eine Streichfarbe bereitzustellen, welche die Herstellung eines als Verpackungsmaterial geeigneten Barrierematerials mit den vorstehend angeführten wünschenswerten Eigenschaften ermöglicht. Dabei besteht eine weitere Teilaufgabe der Erfindung auch darin, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Barrierematerials anzugeben.
Darüber hinaus ist es eine zusätzliche spezifische Teilaufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Barrierematerial oder einen Barrierematerial-Vorläufer zur Verfügung zu stellen, welches bzw. welcher auf einfache Weise und möglichst ohne Verwendung üblicher Farbstoffe und Farbstoffentwickler mit Aufzeichnungen wie Schriftzügen, Mustern oder Bildern versehen werden kann, insbesondere nach dem Prinzip eines „photonischen Kristalls“ (Näheres dazu siehe untenstehend).
Es wurde nun überraschenderweise gefunden, dass die primäre Aufgabe sowie weitere Aufgaben und/oder Teilaufgaben der vorliegenden Erfindung gelöst werden durch eine Beschichtungszusammensetzung zur Herstellung einer Barriereschicht oder eines Barrierematerials, umfassend oder bestehend aus:

Z1) einer Mehrzahl von Partikeln umfassend oder bestehend aus mindestens einem lipophilen organischen Material, wobei die Mehrzahl von Partikeln eine Schmelztemperatur oder ein Schmelzintervall besitzt, die bzw. das im Temperaturbereich von 55 °C bis 170 °C, vorzugsweise von 60 °C bis 140 °C, besonders bevorzugt von 65 °C bis 120 °C, liegt,
Z2) einem oder mehreren wasserlöslichen Bindemitteln

Z3) einem oder mehreren Matrix-Pigmenten, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Metalloxiden, Metallhydroxiden, Metallcarbonaten und Siliciumdioxid, welche bei 25 °C jeweils eine Löslichkeit in Wasser von < 300 mg/L aufweisen.

Die Erfindung sowie erfindungsgemäß bevorzugte Kombinationen bevorzugter Parameter, Eigenschaften und/oder Bestandteile der vorliegenden Erfindung sind in den beigefügten Ansprüchen definiert. Bevorzugte Aspekte der vorliegenden Erfindung werden auch in der nachfolgenden Beschreibung sowie in den Beispielen angegeben bzw. definiert.
Die Schmelztemperatur (bzw. der Schmelzpunkt) oder das Schmelzintervall der Mehrzahl von Partikeln umfassend oder bestehend aus mindestens einem lipophilen organischen Material liegt vorzugsweise vollständig innerhalb des Temperaturbereiches von 55 °C bis 170 °C bzw. innerhalb eines entsprechenden, in diesem Text angegebenen bevorzugten Temperaturbereiches. Sofern die Mehrzahl von Partikeln ein Schmelzintervall aufweist, umfasst dieses vorzugsweise einen Temperaturbereich von 10 °C oder weniger (also beispielsweise den Temperaturbereich von 80 °C bis 90 °C), besonders bevorzugt einen Temperaturbereich von 5 °C oder weniger (also beispielsweise den Temperaturbereich von 80 °C bis 85 °C). Die Mehrzahl von Partikeln bzw. das diese bildende lipophile organische Material, wird demzufolge erfindungsgemäß vorzugsweise so ausgewählt, dass die Mehrzahl von Partikeln bei Aufnahme einer einheitlichen Energiemenge, vorzugsweise bei derselben Temperatur bzw. im selben Temperaturintervall, möglichst homogen, gleichzeitig und rasch („scharf“) schmilzt.
Die Mehrzahl von Partikeln umfassend oder bestehend aus mindestens einem lipophilen organischen Material wird vorzugsweise hergestellt durch Vereinzeln einer Schmelze des mindestens einen lipophilen organischen Materials zu flüssigen Tropfen einer geeigneten oder gewünschten Größe, so dass sich beim Abkühlen und/oder Erstarren der flüssigen Tropfen die Mehrzahl von Partikeln mit einer erfindungsgemäß geeigneten bzw. einsetzbaren oder gewünschten Partikelgröße bzw. Partikelgrößenverteilung bildet. Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäß einsetzbaren Mehrzahl von Partikeln umfassend oder bestehend aus mindestens einem lipophilen organischen Material sind auf dem Fachgebiet an sich bekannt. Beispiele für solche Verfahren werden auch im nachfolgenden Text angegeben.
Ferner ist eine erfindungsgemäß einzusetzende Mehrzahl von Partikeln beispielsweise auch in Form von Wachsdispersionen, etwa als „Nanowachsdispersionen“ von z.B. Carnaubawachs kommerziell erhältlich (vgl. z.B. Carnaubawachs-Dispersionen enthaltend Wachspartikel geeigneter Partikelgröße bzw. Partikelgrößenverteilung von Koster Keunen, Bladel, Niederlande).
„Wasserlösliche Bindemittel“ im Sinne der vorliegenden Erfindung sind vorzugsweise Bindemittel, welche (im unvernetzten Zustand) bei 25 °C eine in Wasser stabile Lösung mit einer Konzentration von > 10 g/L, vorzugsweise von > 50 g/L, besonders bevorzugt von > 100 g/L, bilden bzw. bilden können. Beispielsweise bilden erfindungsgemäß als wasserlösliche Bindemittel einzusetzende Polyvinylalkohole bei 25 °C stabile Lösungen mit Konzentrationen von > 10 g/L. Zu deren Herstellung ist es jedoch meist vorteilhaft oder erforderlich, den oder die Polyvinylalkohole bei erhöhter Temperatur, beispielsweise bei einer Temperatur > 85 °C, in Wasser zu lösen. Vorzugsweise sind die erfindungsgemäß einzusetzenden wasserlöslichen Bindemittel vernetzbar.
Bevorzugt ist eine vorstehend angegebene erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung zur Herstellung einer Barriereschicht oder eines Barrierematerials (oder eine in diesem Text beschriebene bevorzugte erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung zur Herstellung einer Barriereschicht oder eines Barrierematerials), wobei die Mehrzahl von Partikeln umfassend oder bestehend aus mindestens einem lipophilen organischen Material Z1)

- eine Schmelztemperatur oder ein Schmelzintervall besitzt, die bzw. das im Temperaturbereich von 55 °C bis 95 °C, vorzugsweise von 60 °C bis 90 °C, liegt,

- zu einem Massenanteil von > 90 %, besonders bevorzugt zu einem Massenanteil von ≥ 95 %, bezogen auf die Gesamtmasse der Mehrzahl von Partikeln, aus dem mindestens einen lipophilen organischen Material besteht.

Sofern die vorstehend genannte Mehrzahl von Partikeln umfassend oder bestehend aus mindestens einem lipophilen organischen Material eine Schmelztemperatur oder ein Schmelzintervall besitzt, die bzw. das im Temperaturbereich von 55 °C bis 95 °C, vorzugsweise von 60 °C bis 90 °C, liegt, ist deren Herstellung sehr einfach möglich durch Schmelzen des mindestens einen lipophilen organischen Materials und Vereinzeln der Schmelze zu flüssigen Tropfen (emulgieren) in oder mit Hilfe von erwärmtem bzw. erhitzten Wasser bei Normaldruck.
In einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung enthält die Mehrzahl von Partikeln umfassend oder bestehend aus mindestens einem lipophilen organischen Material neben den ein oder mehreren lipophilen organischen Materialien noch weitere Bestandteile, vorzugsweise die unten definierten erfindungsgemäß einzusetzenden oberflächenaktiven Substanzen.
Erfindungsgemäß bevorzugt ist eine Mehrzahl von Partikeln umfassend oder bestehend aus mindestens einem lipophilen organischen Material, welche nur ein lipophiles organisches Material umfasst oder zu einem Massenanteil von > 90 %, besonders bevorzugt zu einem Massenanteil von ≥ 95 %, bezogen auf die Gesamtmasse der Mehrzahl von Partikeln, aus diesem besteht. Erfindungsgemäß besonders bevorzugt ist eine vorgenannte Mehrzahl von Partikeln, welche zu einem Massenanteil von > 90 %, besonders bevorzugt zu einem Massenanteil von ≥ 95 %, bezogen auf die Gesamtmasse der Mehrzahl von Partikeln, aus nur einem lipophilen organischen Material besteht. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung besteht die Mehrzahl von Partikeln zu einem Massenanteil von 100 %, bezogen auf die Gesamtmasse der Mehrzahl von Partikeln, aus nur einem lipophilen organischen Material. Beispielsweise ist eine Mehrzahl von Partikeln für die Zwecke der vorliegenden Erfindung bevorzugt, welche nur aus Stearinsäure oder nur aus Stearinsäureamid oder nur aus Carnaubawachs besteht bzw. bestehen.
Ein Vorteil dieser Ausgestaltung, worin eine Mehrzahl von Partikeln, welche zu einem Massenanteil von > 90 %, besonders bevorzugt zu einem Massenanteil von ≥ 95 %, bezogen auf die Gesamtmasse der Mehrzahl von Partikeln, aus nur einem lipophilen organischen Material besteht, ist, dass auf diese Weise in der Regel eine schärfere Schmelztemperatur bzw. ein engerer Schmelzbereich erzielt wird als mit einer Mehrzahl von Partikeln, welche zwei oder mehr lipophile organische Materialien umfasst oder welche zu einem Massenanteil von > 90 %, besonders bevorzugt zu einem Massenanteil von ≥ 95 %, bezogen auf die Gesamtmasse der Mehrzahl von Partikeln, aus diesen besteht.
Bevorzugt ist weiterhin eine vorstehend angegebene erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung zur Herstellung einer Barriereschicht oder eines Barrierematerials (oder eine in diesem Text beschriebene bevorzugte erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung zur Herstellung einer Barriereschicht oder eines Barrierematerials), wobei die Mehrzahl von Partikeln umfassend oder bestehend aus mindestens einem lipophilen organischen Material Z1)

- eine durch Laserbeugung bestimmte oder bestimmbare volumenbezogene Partikelgrößenverteilung Dv50 im Bereich von 350 nm bis 2000 nm, vorzugsweise von 600 nm bis 2000 nm, besonders bevorzugt von 600 nm bis 1200 nm, aufweist, vorzugsweise bei einer Variationsbreite V_b von > 0,2,

- eine multimodale Partikelgrößenverteilung (d.h.: in der durch Laserbeugung gemessenen Partikelgrößen-Verteilungskurve der Mehrzahl von Partikeln umfassend oder bestehend aus mindestens einem lipophilen organischen Material werden mehrere, insbesondere mehr als eine, Partikelpopulationen gefunden) aufweist,

- keine monomodale Partikelgrößenverteilung (d.h.: in der durch Laserbeugung gemessenen Partikelgrößen-Verteilungskurve der Mehrzahl von Partikeln umfassend oder bestehend aus mindestens einem lipophilen organischen Material wird nicht nur eine Partikelpopulation gefunden) aufweist.

Die Partikelgrößenverteilung der Mehrzahl von Partikeln in der erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung zur Herstellung einer Barriereschicht oder eines Barrierematerials wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorzugsweise auf an sich bekannte Weise durch Laserbeugung bestimmt. Hierbei ermittelte D50-Werte (bzw. D90-Werte) der Summenhäufigkeitsverteilung der volumengemittelten Größenverteilungsfunktion (Dv50-Werte bzw. Dv90-Werte) geben an, dass ein Volumenanteil von 50 % (bzw. 90 %) der Mehrzahl von Partikeln eine Partikelgröße aufweisen, die gleich oder kleiner als der jeweils angegebene Wert ist. Die Partikelgrößenverteilungskurve der Mehrzahl von Partikeln wird vorzugsweise gemäß ISO (International Organization for Standardization) 13320:2009(E) (erste Ausgabe, korrigierte Version 2009-12-01) bestimmt und besonders bevorzugt mit einem Laserbeugungsgerät, vorzugsweise vom Typ „Microtrac S 3500“ der Fa. Microtrac, Deutschland. Die Auswertung der Streulichtsignale erfolgt dabei nach der Mie-Theorie, welche auch Brechungs- und Absorptionsverhalten der Submikrometerpartikel berücksichtigt.
Die Variationsbreite V_b (auch bezeichnet als „Span“) wird dabei für die Zwecke der vorliegenden Erfindung (und wie auf dem Fachgebiet üblich) berechnet nach der folgenden Formel: $V b = \frac{D v 90 - D v 10}{D v 50}$
Die Bestimmung der Partikelgrößenverteilung der Mehrzahl von Partikeln in der erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung zur Herstellung einer Barriereschicht oder eines Barrierematerials kann beispielsweise vorgenommen werden, bevor die Mehrzahl von Partikeln zu der erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung hinzugegeben werden, wobei Bedingungen (insbesondere Temperaturen) zu wählen sind, unter denen die Partikelgrößenverteilung der Mehrzahl von Partikeln nicht verändert wird (die Partikel also beispielsweise nicht formverändernd erweichen oder schmelzen).
Sofern die Mehrzahl von Partikeln umfassend oder bestehend aus mindestens einem lipophilen organischen Material eine Partikelgrößenverteilung im vorstehend angegebenen Bereich und vorzugsweise eine vorstehend angegebene Variationsbreite aufweisen, kann sich die Mehrzahl von Partikeln besonders vorteilhaft derart in einer Vorläufer-Barriereschicht (Näheres dazu siehe untenstehend) anordnen, dass sich beim Schmelzen der Mehrzahl von Partikeln Kanäle (Schmelzkanäle) einer zur Ableitung der gebildeten Schmelze auf die Vorderseite des Trägersubstrats bzw. auf die Pigmente umfassende Zwischenschicht (Näheres dazu siehe untenstehend) geeigneten Dimension bzw. Größe bilden bzw. bilden können.
Unter einem besonderen Teilaspekt der vorliegenden Erfindung ist eine vorstehend angegebene erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung zur Herstellung einer Barriereschicht oder eines Barrierematerials (oder eine in diesem Text beschriebene bevorzugte erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung zur Herstellung einer Barriereschicht oder eines Barrierematerials), bevorzugt, wobei die Mehrzahl von Partikeln umfassend oder bestehend aus mindestens einem lipophilen organischen Material Z1) eine durch Laserbeugung bestimmte oder bestimmbare volumenbezogene monomodale (d.h.: in der durch Laserbeugung gemessenen Partikelgrößen-Verteilungskurve der Mehrzahl von Partikeln umfassend oder bestehend aus mindestens einem lipophilen organischen Material wird nur eine Partikelpopulation gefunden) Partikelgrößenverteilung Dv50 im Bereich von 290 nm bis 750 nm aufweist, bei einer Variationsbreite V_b von 0,2 oder weniger.
Unter diesem besonderen Teilaspekt der Erfindung weist demnach der überwiegende Anteil der erfindungsgemäß einzusetzenden Mehrzahl von Partikeln eine einheitliche Partikelgröße im angegebenen Bereich auf (also beispielsweise eine monomodale Partikelgrößenverteilung von 350 nm oder von 400 nm oder von 500 nm oder von 750 nm), so dass beispielsweise innerhalb der Mehrzahl von Partikeln keine nennenswerten Anteile von Partikeln verschiedener Partikelgrößen nebeneinander vorliegen.
Nur sofern die erfindungsgemäß einzusetzende Mehrzahl von Partikeln gemäß diesem besonderen Teilaspekt der Erfindung in einer monomodalen Partikelgrößenverteilung im Bereich von 290 nm bis 750 nm mit einer wie obenstehend angegebenen besonders engen Variationsbreite der Partikelgrößenverteilung (V_b von 0,2 oder weniger) vorliegt (d.h. als „Mehrzahl von Submikrometerpartikeln“, wie als Begriff auch im nachfolgenden Text verwendet) ergibt sich als besonderer Vorteil, dass mit einer entsprechenden erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung bzw. mit einer diese Mehrzahl von Submikrometerpartikeln enthaltenden Streichfarbe auch ein wärmeempfindliches Aufzeichnungsmaterial, vorzugsweise ein wärmeempfindliches Aufzeichnungspapier (mit am Ort der Aufzeichnung lokaler Barrierewirkung) erzeugt werden kann, welches ohne Verwendung üblicher Farbstoffe und Farbstoffentwickler nach dem Prinzip eines „photonischen Kristalls“ mit Aufzeichnungen wie Schriftzügen, Mustern oder Bildern versehen werden kann bzw. welches ohne Verwendung üblicher Farbstoffe und Farbstoffentwickler für das menschliche Auge farbig erscheinen kann. Auch die Herstellung eines Barrierematerials mit für das menschliche Auge vollständig (in verschiedenen Farben jeweils) einfarbig erscheinender Oberfläche ist auf diese Weise möglich.
Bei photonischen Kristallen handelt es sich um periodische dielektrische Strukturen, deren Periodenlänge so eingestellt ist, dass sie die Ausbreitung von elektromagnetischen Wellen in ähnlicher Weise beeinflussen wie das periodische Potential in Halbleiterkristallen die Ausbreitung von Elektronen. Sie zeigen daher einzigartige optische Eigenschaften, wie beispielsweise Bragg-Reflexion von sichtbarem Licht. Insbesondere entsteht analog zur Ausbildung der elektronischen Bandstruktur eine photonische Bandstruktur, die Bereiche verbotener Energie aufweisen kann, in denen sich elektromagnetische Wellen nicht innerhalb des Kristalls ausbreiten können (photonische Bandlücken, PBG = englisch: photonic band gap). Photonische Kristalle können also in gewisser Weise als das optische Analogon zu elektronischen Halbleitern, also als „optische Halbleiter“ angesehen werden.
Z. Gu et al., Angew. Chem. Int. Ed. Vol. 42/8 (2002) 894-897 beschreiben etwa die Herstellung sogenannter „inverser Opale“ mit Hilfe von Polystyrol-Kügelchen und Kieselsäure.
Ebenfalls bevorzugt ist eine vorstehend angegebene erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung zur Herstellung einer Barriereschicht oder eines Barrierematerials (oder eine in diesem Text beschriebene bevorzugte erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung zur Herstellung einer Barriereschicht oder eines Barrierematerials) wobei das mindestens eine lipophile organische Material oder mindestens eines, mehrere oder vorzugsweise sämtliche von mehreren lipophilen organischen Materialien (oder deren Mischungen)

- eine Schmelztemperatur oder ein Schmelzintervall besitzt bzw. besitzen, die bzw. das im Temperaturbereich von 55 °C bis 170 °C, vorzugsweise von 55 °C bis 95 °C, besonders bevorzugt von 60 °C bis 90 °C, liegt,

- zu einem Massenanteil von ≥ 75 %, vorzugsweise von ≥ 90 %, besonders bevorzugt von ≥ 95 % und ganz besonders bevorzugt von ≥ 98 %, bezogen auf die Gesamtmasse des oder der in der Beschichtungszusammensetzung vorliegenden lipophilen organischen Materialien, als Mehrzahl von Partikeln umfassend oder bestehend aus mindestens einem lipophilen organischen Material (wie vorstehend oder nachfolgend definiert) vorliegen,

- eine Löslichkeit in Wasser von < 300 mg/L vorzugsweise von < 200 mg/L, besonders bevorzugt von < 100 mg/L, ganz besonders bevorzugt von < 50 mg/L und insbesondere ganz besonders bevorzugt von ≤ 25 mg/L, bei 25 °C aufweist bzw. aufweisen.

Als erfindungsgemäß einzusetzende, lipophile, organische Materialien sind grundsätzlich alle solche Materialien geeignet, welche einen Schmelzpunkt oder ein Schmelzintervall im oben definierten Bereich und eine Löslichkeit in Wasser wie oben definiert aufweisen. Bevorzugt als erfindungsgemäß einzusetzende lipophile organische Materialien sind dabei solche derartigen Materialien, welche zusätzlich amorph, vorzugsweise in annähernd runder Form, erstarren oder welche kristallin, vorzugsweise in annähernd runder Form, erstarren.
Bevorzugt ist demgemäß eine vorstehend angegebene erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung zur Herstellung einer Barriereschicht oder eines Barrierematerials (oder eine in diesem Text beschriebene bevorzugte erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung zur Herstellung einer Barriereschicht oder eines Barrierematerials), wobei das mindestens eine lipophile organische Material oder mindestens eines, mehrere oder vorzugsweise sämtliche von mehreren lipophilen organischen Materialien (der Mehrzahl von Partikeln umfassend oder bestehend aus mindestens einem lipophilen organischen Material Z1)) ausgewählt ist bzw. sind aus der Gruppe bestehend aus:

- Paraffin, vorzugsweise Hartparaffin,
- Carnaubawachs,
- Montanwachs,
- Polyethylen-Wachse,
- Fettsäuren, vorzugsweise gesättigte Fettsäuren, mit einer Gesamtzahl von Kohlenstoffatomen im Bereich von 16 bis 40,
- Fettsäureamide, vorzugsweise Amide von gesättigten oder einfach ungesättigten Fettsäuren mit einer Gesamtzahl von Kohlenstoffatomen im Bereich von 5 bis 22,
- Salze von Fettsäuren mit einer Gesamtzahl von Kohlenstoffatomen im Bereich von 16 bis 40, vorzugsweise im Bereich von 16 bis 30, vorzugsweise deren Salze mit zweiwertigen Metallkationen,
- Ester von Fettsäuren, vorzugsweise von gesättigten Fettsäuren, mit einer Gesamtzahl von Kohlenstoffatomen der Fettsäuren im Bereich von 10 bis 36, vorzugsweise im Bereich von 10 bis 24, vorzugsweise deren Monoacylglycerine, Diacylglycerine und/oder Triacylglycerine

- Mischungen der vorgenannten lipophilen organischen Materialien; wobei vorzugsweise das mindestens eine lipophile organische Material oder mindestens eines, mehrere oder vorzugsweise sämtliche von mehreren lipophilen organischen Materialien ausgewählt ist bzw. sind aus der Gruppe bestehend aus:
- - Carnaubawachs,
- - Fettsäuren, vorzugsweise gesättigte Fettsäuren, mit einer Gesamtzahl von Kohlenstoffatomen im Bereich von 16 bis 40,
wobei vorzugsweise die Fettsäure oder Fettsäuren ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Palmitinsäure, Stearinsäure, Lignocerinsäure, Cerotinsäure, Montansäure, Melissinsäure, Laccersäure, Geddinsäure und deren Mischungen;
- - Fettsäureamide, vorzugsweise Amide von gesättigten oder einfach ungesättigten Fettsäuren mit einer Gesamtzahl von Kohlenstoffatomen im Bereich von 5 bis 22, wobei vorzugsweise das oder die Fettsäureamide ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Hexansäureamid, Stearinsäureamid, Ölsäureamid, E-rucasäureamid, Behensäureamid und deren Mischungen;
- - Salze von Fettsäuren mit einer Gesamtzahl von Kohlenstoffatomen im Bereich von 16 bis 40, vorzugsweise im Bereich von 16 bis 30, vorzugsweise deren Salze mit zweiwertigen Metallkationen,
- - Ester von Fettsäuren, vorzugsweise von gesättigten Fettsäuren, mit einer Gesamtzahl von Kohlenstoffatomen im Bereich von 10 bis 36, vorzugsweise im Bereich von 10 bis 24, wobei die vorgenannten Ester von Fettsäuren vorzugsweise ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus
  - - Monoacylglycerine von Fettsäuren, wobei die Gesamtzahl an Kohlenstoffatomen der Fettsäuren im Bereich von 10 bis 36, vorzugsweise im Bereich von 10 bis 24, liegt, wobei vorzugsweise das oder die Monoacylglycerine ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus 1-Glycerin-Monolaurat (CAS RN 27215-38-9), Glycerin-1-Monostearat (CAS RN 123-94-4), Glycerin-2-Monostearat (CAS RN621-61-4) und deren Mischungen;
  - - Diacylglycerine von Fettsäuren, wobei die Gesamtzahl an Kohlenstoffatomen der Fettsäuren im Bereich von 10 bis 36, vorzugsweise im Bereich von 10 bis 24, liegt
  - - Triacylglycerine von Fettsäuren, wobei die Gesamtzahl an Kohlenstoffatomen der Fettsäuren im Bereich von 10 bis 36, vorzugsweise im Bereich von 10 bis 24, liegt
  und
  - - deren Gemische,
  und
- - Mischungen der vorgenannten lipophilen organischen Materialien;

Als Ester von Fettsäuren mit einer Gesamtzahl von Kohlenstoffatomen der Fettsäuren im Bereich von 10 bis 36, vorzugsweise im Bereich von 10 bis 24, kommen für die Zwecke der vorliegenden Erfindung Ester von gesättigten und ungesättigten (insbesondere einfach, zweifach oder dreifach ungesättigten) Fettsäuren in Frage. Ester von gesättigten Fettsäuren mit einer Gesamtzahl von Kohlenstoffatomen der Fettsäuren im Bereich von 10 bis 36, vorzugsweise im Bereich von 10 bis 24, sind für die Zwecke der vorliegenden Erfindung bevorzugt einzusetzen.
Die vorstehend angegebenen bevorzugten lipophilen organischen Materialien haben den Vorteil, dass sie unbedenklich im Lebensmittelbereich eingesetzt werden können und dass sie zumindest weitgehend biologisch abbaubar sind. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist das mindestens eine lipophile organische Material oder ist mindestens eines von mehreren lipophilen organischen Materialien (der Mehrzahl von Partikeln) Carnaubawachs, da es zusätzlich einen für den erfindungsgemäß vorgesehenen Einsatzbereich besonders günstigen Schmelzpunkt bzw. Schmelzbereich aufweist.
Besonders bevorzugt ist eine vorstehend angegebene erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung zur Herstellung einer Barriereschicht oder eines Barrierematerials (oder eine in diesem Text beschriebene bevorzugte erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung zur Herstellung einer Barriereschicht oder eines Barrierematerials), umfassend oder bestehend aus:

Z1) einer Mehrzahl von Partikeln umfassend oder bestehend aus mindestens einem lipophilen organischen Material, wobei die Mehrzahl von Partikeln eine Schmelztemperatur oder ein Schmelzintervall besitzt, die bzw. das im Temperaturbereich von 55 °C bis 170 °C, vorzugsweise von 60 °C bis 140 °C, besonders bevorzugt von 65 °C bis 120 °C, liegt, wobei die Mehrzahl von Partikeln
- - eine durch Laserbeugung bestimmte oder bestimmbare volumenbezogene Partikelgrößenverteilung Dv50 im Bereich von 350 nm bis 2000 nm, vorzugsweise von 600 nm bis 2000 nm, besonders bevorzugt von 600 nm bis 1200 nm, aufweist, vorzugsweise bei einer Variationsbreite V_b von > 0,2, und/oder
- - eine multimodale Partikelgrößenverteilung (d.h.: in der durch Laserbeugung gemessenen Partikelgrößen-Verteilungskurve der Mehrzahl von Partikeln umfassend oder bestehend aus mindestens einem lipophilen organischen Material werden mehrere, insbesondere mehr als eine, Partikelpopulationen gefunden) aufweist, und/oder
- - keine monomodale Partikelgrößenverteilung (d.h.: in der durch Laserbeugung gemessenen Partikelgrößen-Verteilungskurve der Mehrzahl von Partikeln umfassend oder bestehend aus mindestens einem lipophilen organischen Material wird nicht nur eine Partikelpopulation gefunden) aufweist.
und wobei das mindestens eine lipophile organische Material oder mindestens eines, mehrere oder vorzugsweise sämtliche von mehreren lipophilen organischen Materialien ausgewählt ist bzw. sind aus der Gruppe bestehend aus:
- - Carnaubawachs,
- - Fettsäuren, vorzugsweise gesättigte Fettsäuren, mit einer Gesamtzahl von Kohlenstoffatomen im Bereich von 16 bis 40,

- Fettsäureamide, vorzugsweise Amide von gesättigten oder einfach ungesättigten Fettsäuren mit einer Gesamtzahl von Kohlenstoffatomen im Bereich von 5 bis 22, wobei vorzugsweise das oder die Fettsäureamide ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Hexansäureamid, Stearinsäureamid, Ölsäureamid, E-rucasäureamid, Behensäureamid und deren Mischungen;
- Salze von Fettsäuren mit einer Gesamtzahl von Kohlenstoffatomen im Bereich von 16 bis 40, vorzugsweise im Bereich von 16 bis 30, vorzugsweise deren Salze mit zweiwertigen Metallkationen,
- Ester von Fettsäuren, vorzugsweise von gesättigten Fettsäuren, mit einer Gesamtzahl von Kohlenstoffatomen im Bereich von 10 bis 36, vorzugsweise im Bereich von 10 bis 24, wobei die vorgenannten Ester von Fettsäuren vorzugsweise ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus
- - Monoacylglycerine von Fettsäuren, wobei die Gesamtzahl an Kohlenstoffatomen der Fettsäuren im Bereich von 10 bis 36, vorzugsweise im Bereich von 10 bis 24, liegt, wobei vorzugsweise das oder die Monoacylglycerine ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus 1-Glycerin-Monolaurat (CAS RN 27215-38-9), Glycerin-1-Monostearat (CAS RN 123-94-4), Glycerin-2-Monostearat (CAS RN621-61-4) und deren Mischungen;
- - Diacylglycerine von Fettsäuren, wobei die Gesamtzahl an Kohlenstoffatomen der Fettsäuren im Bereich von 10 bis 36, vorzugsweise im Bereich von 10 bis 24, liegt
- - Triacylglycerine von Fettsäuren, wobei die Gesamtzahl an Kohlenstoffatomen der Fettsäuren im Bereich von 10 bis 36, vorzugsweise im Bereich von 10 bis 24, liegt und
- - deren Gemische, und
- Mischungen der vorgenannten lipophilen organischen Materialien,

Z2) einem oder mehreren wasserlöslichen Bindemitteln (wie vorstehend oder nachfolgend definiert oder als bevorzugt definiert)

Z3) einem oder mehreren Matrix-Pigmenten, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Metalloxiden, Metallhydroxiden, Metallcarbonaten und Siliciumdioxid, welche bei 25 °C jeweils eine Löslichkeit in Wasser von < 300 mg/L aufweisen (wie vorstehend oder nachfolgend definiert oder als bevorzugt definiert).

Bevorzugt ist demgemäß eine vorstehend angegebene erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung zur Herstellung einer Barriereschicht oder eines Barrierematerials (oder eine in diesem Text beschriebene bevorzugte erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung zur Herstellung einer Barriereschicht oder eines Barrierematerials), wobei das eine oder eines, mehrere oder sämtliche der mehreren wasserlöslichen Bindemittel ausgewählt ist bzw. sind aus der Gruppe bestehend aus Stärke, Hydroxyethylzellulose, Methylzellulose, Carboxymethylzellulose, Polyvinylalkohol, Carboxylgruppen-modifizierter Polyvinylalkohol, Silanolgruppen-modifizierter Polyvinylalkohol, Diaceton-modifizierter Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon, Acrylamid-Acrylat-Copolymere, und deren Mischungen;
wobei vorzugsweise das eine oder eines, mehrere oder sämtliche der mehreren wasserlöslichen Bindemittel ausgewählt ist bzw. sind aus der Gruppe bestehend aus Polyvinylalkohol, Carboxylgruppen-modifizierter Polyvinylalkohol, Silanolgruppen-modifizierter Polyvinylalkohol, Diaceton-modifizierter Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon sowie deren Mischungen,
wobei vorzugsweise die eingesetzten wasserlöslichen Bindemittel jeweils eine zahlenmittlere molare Masse M_n von weniger als 30000 g/mol, vorzugsweise von weniger als 25000 g/mol aufweisen.
Die erfindungsgemäß einzusetzenden ein oder mehreren wasserlöslichen Bindemittel können einzeln oder in Kombination miteinander eingesetzt werden. Die erfindungsgemäß einzusetzenden ein oder mehreren wasserlöslichen Bindemittel können in der Beschichtungszusammensetzung zur Herstellung einer Barriereschicht oder eines Barrierematerials, vernetzt (insbesondere quervernetzt) oder unvernetzt vorliegen. Vorzugsweise liegen die ein oder mehreren wasserlöslichen Bindemittel in der Barriereschicht bzw. in dem Barrierematerial vernetzt (insbesondere quervernetzt) vor (dazu siehe auch unten).
Vorzugsweise umfasst demnach die erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung zur Herstellung einer Barriereschicht oder eines Barrierematerials und/oder die erfindungsgemäße Barriereschicht bzw. das erfindungsgemäße Barrierematerial neben einem oder mehreren wasserlöslichen Bindemitteln zusätzlich auch ein oder mehrere Vernetzungsmittel zum Vernetzen des oder der wasserlöslichen Bindemittel, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Formaldehyd, Zirconiumverbindungen, vorzugsweise umfassend Ammoniumzirkoncarbonat und Zirconcarbonat, Polyamidaminepichlorhydrinharzen, Borsäure, Glyoxal, Dihydroxy-bis(ammonium lactato)titan (IV) (CASRN 65104-06-5; kommerziell erhältlich z.B. unter der Bezeichnung Tyzor LA) und Glyoxalderivaten. Die vorstehend angeführten bevorzugten Vernetzungsmittel eignen sich vorzugsweise zur Vernetzung von erfindungsgemäß einzusetzenden wasserlöslichen Bindemitteln ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyvinylalkohol, Carboxylgruppen-modifizierter Polyvinylalkohol, Silanolgruppen-modifizierter Polyvinylalkohol und Diaceton-modifizierter Polyvinylalkohol.
Vorzugsweise wird das oder werden die erfindungsgemäß einzusetzenden wasserlöslichen Bindemittel so ausgewählt, dass sie deutlich weniger lipophil sind als die erfindungsgemäß einzusetzenden ein oder mehreren lipophilen organischen Materialien der Mehrzahl von Partikeln, damit die Affinität bzw. die Bindungskräfte zwischen dem oder den (getrockneten und gegebenenfalls vernetzten) Bindemitteln und dem oder den lipophilen organischen Materialien niedrig genug ist, so dass durch (gegebenenfalls selektives) Schmelzen des oder der lipophilen organischen Materialien in einer Vorläufer-Barriereschicht deren vollständige oder möglichst vollständige Trennung von dem oder den (getrockneten und gegebenenfalls vernetzten) Bindemitteln möglich ist.
Erfindungsgemäß bevorzugt einzusetzende modifizierte Polyvinylalkohole sind quervernetzbare Carboxylgruppen-modifizierte Polyvinylalkohole, beispielsweise Acetoacetyl-modifizierte Polyvinylalkohole wie unter der Bezeichnung „Gohsenx Z-100“ kommerziell erhältlich, oder nicht-modifizierte quervernetzbare Polyvinylalkohole, beispielsweise vom Typ der kommerziell erhältlichen Polyvinylalkohole Poval 2-98 oder Poval KP 3-86 SD.
Vorzugsweise besitzt das oder besitzen die erfindungsgemäß einzusetzenden wasserlöslichen Bindemittel in der oder einer Vorläufer-Barriereschicht, nach Trocknung und gegebenenfalls Vernetzung, eine höhere Schmelztemperatur oder ein höheres Schmelzintervall als das oder die jeweils erfindungsgemäß einzusetzenden lipophilen organischen Materialien der Mehrzahl von Partikeln, d.h. das oder die erfindungsgemäß einzusetzenden wasserlöslichen Bindemittel (nach Trocknung und gegebenenfalls Vernetzung) schmelzen vorzugsweise bei höheren Temperaturen als das oder die erfindungsgemäß einzusetzenden lipophilen organischen Materialien der Mehrzahl von Partikeln. Auf diese Weise können leicht Bedingungen gewählt werden, unter denen die Mehrzahl von Partikeln schmilzt, unter denen aber das oder die eingesetzten (getrockneten und gegebenenfalls vernetzten) wasserlöslichen Bindemittel nicht schmelzen. Besonders bevorzugt liegt die Schmelztemperatur oder die Untergrenze des Schmelzintervalls des oder der erfindungsgemäß einzusetzenden (getrockneten und gegebenenfalls vernetzten) wasserlöslichen Bindemittel mindestens 10 °C, vorzugsweise mindestens 20 °C, über der Schmelztemperatur oder der Obergrenze des Schmelzintervalls des oder der erfindungsgemäß gleichzeitig einzusetzenden oder eingesetzten lipophilen organischen Materialien der Mehrzahl von Partikeln.
Das oder die erfindungsgemäß einzusetzenden wasserlöslichen Bindemittel bilden in der Vorläufer-Barriereschicht, vorzugsweise in der getrockneten und/oder vernetzten Vorläufer-Barriereschicht (Näheres dazu siehe untenstehend), eine vernetzte (insbesondere quervernetzte) oder unvernetzte (vorzugsweise eine vernetzte) Matrix, in welche die Mehrzahl von Partikeln eingebettet sind. Die erfindungsgemäß einzusetzenden wasserlöslichen Bindemittel mit den vorstehend angegebenen bevorzugten mittleren molaren Massen M_n haben dabei den zusätzlichen Vorteil, dass sie die Ausbildung einer regelmäßigen (d.h. v.a. regelmäßig angeordneten) Vorläufer-Barriereschicht, vorzugsweise einer getrockneten und/oder vernetzten Vorläufer-Barriereschicht, begünstigen.
Die zahlenmittlere molare Masse M_n von erfindungsgemäß eingesetzten oder einzusetzenden wasserlöslichen Bindemitteln, vorzugsweise der Polyvinylalkohole und/oder der modifizierten Polyvinylalkohole, wird vorzugsweise bestimmt mithilfe von Gelpermetationschromatograhie mit Brechungsindex-Detektion (RI-Detektor).
Eine vorstehend angegebene erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung zur Herstellung einer Barriereschicht oder eines Barrierematerials (oder eine in diesem Text beschriebene bevorzugte erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung zur Herstellung einer Barriereschicht oder eines Barrierematerials), ist in vielen Fällen auch bevorzugt, wobei die Beschichtungszusammensetzung ein oder mehrere Matrix-Pigmente Z3) umfasst und wobei vorzugsweise das eine oder eines, mehrere oder sämtliche der mehreren Matrix-Pigmente

- ausgewählt ist bzw. sind aus der Gruppe bestehend aus SiO₂, Al(OH)₃, Al₂O₃, MgO, TiO₂, SnO₂, Fe₂O₃, ZrO₂, CeO₂, Y₂O₃, CaCO₃ sowie deren Mischungen und vorzugsweise ausgewählt ist bzw. sind aus der Gruppe bestehend aus SiO₂, Al(OH)₃, Al₂O₃, MgO, SnOz, CaCO₃ sowie deren Mischungen,

- eine Löslichkeit in Wasser von < 150 mg/L, vorzugsweise von < 125 mg/L, besonders bevorzugt von < 100 mg/L und ganz besonders bevorzugt von ≤ 75 mg/L, bei 25 °C aufweist bzw. aufweisen,

- als Partikel einer durch Laserbeugung bestimmten volumenbezogenen Partikelgrößenverteilung Dv50 von < 40 nm, vorzugsweise von < 20 nm, besonders bevorzugt von < 10 nm, vorliegen.

Die erfindungsgemäß einzusetzenden ein oder mehreren Matrix-Pigmente können einzeln oder in Kombination miteinander eingesetzt werden. Die vorstehend definierte Partikelgrößenverteilung der erfindungsgemäß einzusetzenden ein oder mehreren Matrix-Pigmente kann monomodal oder multimodal (bzw. polymodal) sein. In einigen Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung ist eine multimodale Partikelgrößenverteilung der erfindungsgemäß einzusetzenden ein oder mehreren Matrix-Pigmente bevorzugt.
Besonders bevorzugt liegen erfindungsgemäß sämtliche Matrix-Pigmente als Partikel einer durch Laserbeugung bestimmten volumenbezogenen Partikelgrößenverteilung Dv50 von < 40 nm, vorzugsweise von < 20 nm, besonders bevorzugt von < 10 nm, vor.
Besonders bevorzugt weisen erfindungsgemäß sämtliche Matrix-Pigmente eine Löslichkeit in Wasser von < 150 mg/L, vorzugsweise von < 125 mg/L, besonders bevorzugt von < 100 mg/L und ganz besonders bevorzugt von ≤ 75 mg/L, bei 25 °C auf.
Besonders bevorzugt sind erfindungsgemäß sämtliche der vorstehend definierten Matrix-Pigmente ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus SiO₂ (Kieselsäure), Al(OH)₃, Al₂O₃, MgO, SnOz, CaCO₃ sowie deren Mischungen. Ein erfindungsgemäß besonders bevorzugt einzusetzendes Matrix-Pigment ist SiO₂ (Kieselsäure). SiO₂ hat u.a. den Vorteil, dass es in verschiedenen, für die Zwecke der vorliegenden Erfindung geeigneten Patikelgrößenverteilungen leicht zugänglich ist.
Die erfindungsgemäß einzusetzenden Matrix-Pigmente dienen, neben dem oder den erfindungsgemäß einzusetzenden wasserlöslichen Bindemitteln, dem Aufbau einer Matrix in der Vorläufer-Barriereschicht, vorzugsweise in der getrockneten und/oder vernetzten Vorläufer-Barriereschicht, in welche die Mehrzahl von Partikeln eingebettet ist bzw. sind. Die vorstehend angegebene bevorzugte geringe Löslichkeit des oder der Matrix-Pigmente ist dabei von Vorteil für die Ausbildung der nötigen Stabilität und der bevorzugten Anordnung dieser Matrix. Ebenso ist die vorstehend angegebene bevorzugte Partikelgrößenverteilung des oder der Matrix-Pigmente von Vorteil für die Ausbildung der nötigen Stabilität und der bevorzugten Anordnung der Matrix.
Sofern ein erfindungsgemäßes Barrierematerial, vorzugsweise ein Barrierepapier, hergestellt werden soll, welches heißsiegelfähig oder ultraschallverschweißbar ist, kann es jedoch vorteilhaft sein, auf den Einsatz von Matrix-Pigmenten in der Beschichtungszusammensetzung (bzw. der Streichfarbe, dazu siehe unten) zu verzichten oder deren Menge bzw. Anteil gering zu halten, da die Heißsiegelfähigkeit bzw. die Ultraschallverschweißbarkeit eines Barrierematerials durch die Anwesenheit von Matrix-Pigmenten herabgesetzt sein kann.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Streichfarbe zur Herstellung einer Beschichtungszusammensetzung, einer Barriereschicht oder eines Barrierematerials, umfassend oder bestehend aus:

S11) einer Mehrzahl von Partikeln umfassend oder bestehend aus mindestens einem lipophilen organischen Material, wie vorstehend (als Bestandteil der erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung zur Herstellung einer Barriereschicht oder eines Barrierematerials) definiert (oder eine wie vorstehend definierte, erfindungsgemäß bevorzugte Mehrzahl von Partikeln),
S12) einem oder mehreren wasserlöslichen Bindemitteln, wie vorstehend (als Bestandteil der erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung zur Herstellung einer Barriereschicht oder eines Barrierematerials) definiert (oder ein oder mehrere wie vorstehend definierte, erfindungsgemäß bevorzugte wasserlösliche Bindemittel),
S13) vorzugsweise einem oder mehreren Matrix-Pigmenten, wie vorstehend (als vorzugsweise in der erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung zur Herstellung einer Barriereschicht oder eines Barrierematerials enthaltener Bestandteil) definiert (oder ein oder mehrere wie vorstehend definierte, erfindungsgemäß bevorzugte Matrix-Pigmente);

S14) einer Trägerflüssigkeit, vorzugsweise Wasser, wobei die Mehrzahl von Partikeln umfassend oder bestehend aus mindestens einem lipophilen organischen Material so ausgewählt ist bzw. sind, dass sie bei 25 °C in der Trägerflüssigkeit eine Löslichkeit von < 300 mg/L, vorzugsweise von < 200 mg/L, besonders bevorzugt von < 100 mg/L, ganz besonders bevorzugt von < 50 mg/L und insbesondere ganz besonders bevorzugt von ≤ 25 mg/L, aufweist bzw. aufweisen,

S21) einer Beschichtungszusammensetzung zur Herstellung einer Barriereschicht oder eines Barrierematerials wie vorstehend definiert (oder eine in diesem Text beschriebene, bevorzugte erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung zur Herstellung einer Barriereschicht oder eines Barrierematerials),

S22) einer Trägerflüssigkeit, vorzugsweise Wasser, wobei die Mehrzahl von Partikeln umfassend oder bestehend aus mindestens einem lipophilen organischen Material so ausgewählt ist bzw. sind, dass sie bei 25 °C in der Trägerflüssigkeit eine Löslichkeit von < 300 mg/L, vorzugsweise von < 200 mg/L, besonders bevorzugt von < 100 mg/L, ganz besonders bevorzugt von < 50 mg/L und insbesondere ganz besonders bevorzugt von ≤ 25 mg/L, aufweist bzw. aufweisen.

Hinsichtlich bevorzugter Ausgestaltungen und Kombinationen für eine erfindungsgemäße Streichfarbe gelten die für die erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung zur Herstellung einer Barriereschicht oder eines Barrierematerials vorstehend angegebenen Erläuterungen entsprechend (gegebenenfalls sinngemäß), und umgekehrt.
Der Begriff „Streichfarbe“ bezeichnet im Rahmen der vorliegenden Erfindung und übereinstimmend mit dem allgemeinen Verständnis auf dem Gebiet der Papiertechnologie Anstrichmittel, enthaltend oder bestehend aus Bindemitteln, Additiven und gegebenenfalls Pigmenten bzw. Matrix-Pigmenten, die auf die Papieroberfläche mit speziellen Streichvorrichtungen zur Oberflächenveredelung oder -modifizierung des Papiers aufgetragen („gestrichen“) werden. Auf diese Weise hergestellte Papiere werden als „gestrichene Papiere“ bezeichnet und zeichnen sich z.B. durch eine angenehme Haptik aus. Der Begriff „Streichfarbe“ wird demnach in diesem Text als Oberbegriff für alle streichfähigen Beschichtungsmassen, Zubereitungen und/oder Lösungen in der Papierindustrie zur Behandlung, Modifizierung oder Veredelung einer Papieroberfläche verwendet.
Daher ist allgemein ein „Vorstrich“ bzw. „Zwischenstrich“ eine spezifische Ausgestaltung einer Streichfarbe und zwar diejenige, welche zuerst bzw. vor einer nachfolgenden weiteren Beschichtung mit einer (weiteren, meist anderen) Streichfarbe auf das Papiersubstrat aufgebracht wird.
Als auf einen Vorstrich oder Zwischenstrich folgende nächste Schicht wird häufig eine Streichfarbe als Funktionsbeschichtung aufgebracht, beispielsweise um eine Barrierefunktionalität und/oder eine wärmeempfindliche Aufzeichnungsfunktionalität („Thermofunktionalität“) auf der Oberfläche des Papiersubstrates zu schaffen. Eine besondere Ausgestaltung einer für eine Funktionsbeschichtung eines Papieres, insbesondere eine Barriereschicht und/oder eine wärmeempfindliche Aufzeichnungsschicht, vorgesehenen Streichfarbe ist die vorstehend definierte erfindungsgemäße Streichfarbe.
Bevorzugt ist eine vorstehend angegebene erfindungsgemäße Streichfarbe

- wobei die Mehrzahl von Partikeln umfassend oder bestehend aus mindestens einem lipophilen organischen Material in einer Gesamtmenge im Bereich von 1,75 % Massenanteil bis 28,0 % Massenanteil, besonders bevorzugt im Bereich von 7,0 % Massenanteil bis 21,0 % Massenanteil, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 14,0 % Massenanteil bis 17,0 % Massenanteil, bezogen auf die Gesamtmasse der Streichfarbe, vorliegt,

- wobei die ein oder mehreren wasserlöslichen Bindemittel in einer Gesamtmenge im Bereich von 0,5 % Massenanteil bis 12 % Massenanteil vorliegen, vorzugsweise im Bereich von 3,0 % Massenanteil bis 9,0 % Massenanteil, besonders bevorzugt im Bereich von 6,0 % Massenanteil bis 7,0 % Massenanteil, bezogen auf die Gesamtmasse der Streichfarbe, und/oder
- wobei die ein oder mehreren Matrix-Pigmente in einer Gesamtmenge im Bereich von 0,25 % Massenanteil bis 6,0 % Massenanteil vorliegen, vorzugsweise im Bereich von 1,0 % Massenanteil bis 5,0 % Massenanteil, besonders bevorzugt im Bereich von 2,0 % Massenanteil bis 3,0 % Massenanteil, bezogen auf die Gesamtmasse der Streichfarbe,

- weiter umfassend ein oder mehrere oberflächenaktive Substanzen, vorzugsweise
- - ausgewählt aus der Gruppe der nicht-ionischen Emulgatoren, besonders bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Fettalkoholethoxylate, Fettalkoholpropoxylate, Alkylglucoside, Alkylpolyglucoside, Polyalkyenglycolether, Polyoxyethylenglycerinfettsäureester, Sorbitanfettsäureester (vorzugsweise umfassend Sorbitanmonostearat, Sorbitantristearat, Sorbitanmonolaurat, Sorbitantrioleat und Sorbitanmonopalmitat) und ethoxylierte Sorbitanfettsäureester (auch bekannt als „Polysorbate“, vorzugsweise umfassend Polyoxyethylen-(20)-sorbitanmonolaurat, Polyoxyethylen-(4)-sorbitanmonolaurat, Polyoxyethylen-(20)-sorbitanmonopalmitat, Polyoxyethylen-(20)-sorbitanmonostearat, Polyoxyethylen-(4)-sorbitanmonostearat, Polyoxyethylen-(20)-sorbitantristearat, Polyoxyethylen-(20)-sorbitanmonooleat, Polyoxyethylen-(5)-sorbitanmonooleat, Polyoxyethylen-(20)-sorbitantrioleat und Polyoxyethylen-(20)-sorbitanmonoisostearat),
und/oder
- - jeweils aufweisend einen HLB-Wert nach Griffin im Bereich von 8 bis 18, und/oder
- - in einer Gesamtmenge von < 5,0 % Massenanteil, besonders bevorzugt in einer Gesamtmenge von < 0,35 % Massenanteil, ganz besonders bevorzugt in einer Gesamtmenge von < 0,07 % Massenanteil, bezogen auf die Gesamtmasse der Streich farbe,

- weiter umfassend ein oder mehrere Vernetzer zum Vernetzen der ein oder mehreren wasserlöslichen Bindemittel, vorzugsweise
- - ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Formaldehyd, Zirconiumverbindungen, vorzugsweise Ammoniumzirkoncarbonat und Zirconcarbonat; Polyamidaminepichlorhydrinharzen, Borsäure, Glyoxal, Dihydroxy-bis(ammonium lactato)titan (IV), und Glyoxal und Glyoxalderivaten,
und/oder
- - in einer Gesamtmenge im Bereich von 0,05 % Massenanteil bis 1,5 % Massenanteil vorliegen, vorzugsweise im Bereich von 0,2 % Massenanteil bis 0,9 % Massenanteil, besonders bevorzugt im Bereich von 0,3 % Massenanteil bis 0,7 % Massenanteil, bezogen auf die Gesamtmasse der Streichfarbe.

Die bei Addieren der Massenanteile erfindungsgemäß einzusetzender Bestandteile der erfindungsgemäßen Streichfarbe fehlenden Massenanteile zu 100 % Massenanteilen werden vorzugsweise jeweils durch die Trägerflüssigkeit bereitgestellt.
Die vorgenannten ein oder mehreren oberflächenaktiven Substanzen können einzeln oder kombiniert eingesetzt werden. Die vorgenannten ein oder mehreren oberflächenaktiven Substanzen können auch teilweise als Bestandteil(e) der Mehrzahl von Partikeln umfassend oder bestehend aus mindestens einem lipophilen organischen Material vorliegen.
Der HLB-Wert (wobei „HLB“ „Hydrophilic-Lipophilic-Balance“ bedeutet) nach Griffin ist dem Fachmann bekannt und wird z.B. näher beschrieben in Griffin, W. C.: Classification of surface active agents by HLB, J. Soc. Cosmet. Chem. 1, 1949.
Die vorgenannten ein oder mehreren Vernetzer zum Vernetzen der ein oder mehreren wasserlöslichen Bindemittel können einzeln oder kombiniert eingesetzt werden.
Wie vorstehend angegeben, kann es in Fällen bevorzugt sein, in denen ein erfindungsgemäßes heißsiegelfähiges oder ultraschallverschweißbares Barrierematerial, vorzugsweise Barrierepapier, hergestellt werden soll, auf den Einsatz von Matrix-Pigmenten in der Streichfarbe zu verzichten, da die Heißsiegelfähigkeit bzw. die Ultraschallverschweißbarkeit eines Barrierematerials durch die Anwesenheit von Matrix-Pigmenten herabgesetzt sein kann.
Bevorzugt ist auch eine vorstehend angegebene erfindungsgemäße Streichfarbe (oder eine in diesem Text beschriebene bevorzugte erfindungsgemäße Streichfarbe), wobei

- die Mehrzahl von Partikeln umfassend oder bestehend aus mindestens einem lipophilen organischen Material in der Streichfarbe in einer Gesamtmenge im Bereich von 60 % Volumenanteil bis 80 % Volumenanteil, vorzugsweise im Bereich von 65 % Volumenanteil bis 75 % Volumenanteil, vorliegt, bezogen auf das Trockenvolumen der in der Streichfarbe insgesamt vorliegenden Bestandteile,

- der Anteil der in der Streichfarbe neben der Trägerflüssigkeit insgesamt vorliegenden Bestandteile im Bereich von 2,5 % Massenanteil bis 40,0 % Massenanteil, vorzugsweise im Bereich von 5,0 % Massenanteil bis 30,0 % Massenanteil, besonders bevorzugt im Bereich von 7,5 % Massenanteil bis 25,0 Massenanteil liegt, bezogen auf die Gesamtmasse der Streichfarbe.

Der Volumenanteil der in der erfindungsgemäßen Streichfarbe vorliegenden Mehrzahl von Partikeln umfassend oder bestehend aus mindestens einem lipophilen organischen Material kann beispielsweise (insbesondere vor Vermischen der Bestandteile der Streichfarbe miteinander) durch einfache Einwaage mit Hilfe der bekannten (oder bestimmbaren) Dichten der einzusetzenden Bestandteile bestimmt werden.
Sofern der Volumenanteil der in der Streichfarbe vorliegenden Mehrzahl von Partikeln umfassend oder bestehend aus mindestens einem lipophilen organischen Material in dem oben angegebenen Bereich liegt, kann die bevorzugte Ausbildung einer dichtesten Packung, besonders bevorzugt einer hexagonal dichtesten Packung, der Mehrzahl von Submikrometerpartikeln in der Vorläufer-Barriereschicht und/oder in der getrockneten und/oder vernetzten Vorläufer-Barriereschicht begünstigt werden, insbesondere wenn die vorgenannten Partikeln alle oder größtenteils ähnliche Durchmesser aufweisen.
Bevorzugt ist weiterhin eine erfindungsgemäße oder eine vorstehend oder nachfolgend beschriebene bevorzugte erfindungsgemäße Streichfarbe, welche eine dynamische Viskosität von < 800 mPa · s aufweist, vorzugsweise von < 600 mPa · s, bestimmt bei 20 °C nach DIN 53015:2001-02.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Streichfarbe, zumindest umfassend:

- die Mehrzahl von Partikeln umfassend oder bestehend aus mindestens einem lipophilen organischen Material S11) (wie vorstehend definiert),
- die ein oder mehreren wasserlöslichen Bindemittel S12) (wie vorstehend definiert),
- vorzugsweise die ein oder mehreren Matrix-Pigmente S13) (wie vorstehend definiert),

- die Trägerflüssigkeit S14) (wie vorstehend definiert),

Hinsichtlich bevorzugter Ausgestaltungen und Kombinationen für das Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Streichfarbe gelten die für die erfindungsgemäße Streichfarbe und/oder für die erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung zur Herstellung einer Barriereschicht oder eines Barrierematerials vorstehend angegebenen Erläuterungen entsprechend (gegebenenfalls sinngemäß), und umgekehrt.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des vorstehend angegebenen Verfahrens zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Streichfarbe werden vorzugsweise zumindest die ein oder mehreren wasserlöslichen Bindemittel erst ganz oder teilweise in der Trägerflüssigkeit oder in einem Teil der Trägerflüssigkeit gelöst, bevor die Mehrzahl von Partikeln umfassend oder bestehend aus mindestens einem lipophilen organischen Material der Trägerflüssigkeit (enthaltend ein oder mehrere darin gelöste wasserlösliche Bindemittel) oder dem Teil der Trägerflüssigkeit hinzugefügt wird. Sofern zum vollständigen oder teilweisen Lösen der ein oder mehreren wasserlöslichen Bindemittel ein Erhitzen der Trägerflüssigkeit nötig ist, wird die Mehrzahl von Partikeln umfassend oder bestehend aus mindestens einem lipophilen organischen Material vorzugsweise erst nach Abkühlen der Trägerflüssigkeit auf eine Temperatur, die mindestens 10 °C, vorzugsweise mindestens 20 °C, unter der Schmelztemperatur oder der Untergrenze des Schmelzintervalls des oder der eingesetzten Materialien Mehrzahl von Partikeln umfassend oder bestehend aus mindestens einem lipophilen organischen Material liegt, zugegeben. Erfindungsgemäß geeignet sind solche Arten des Vermischens der Bestandteile der Streichfarbe miteinander, welche ein Schmelzen oder ein Erweichen der Mehrzahl von Partikeln umfassend oder bestehend aus mindestens einem lipophilen organischen Material vermeiden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des vorstehend angegebenen Verfahrens zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Streichfarbe werden zusätzlich die weiteren Bestandteile in den vorstehend angegebenen Mengen oder bevorzugten Mengen mit den vorstehend angegebenen Bestandteilen auf an sich bekannte Weise vermischt, so dass eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Streichfarbe resultiert, welche zusätzlich umfasst:

- die ein oder mehreren oberflächenaktive Substanzen,
- die ein oder mehreren Vernetzer

- vorzugsweise weitere Bestandteile (d.h. weitere Bestandteile werden entweder mit den vorher genannten Bestandteilen der erfindungsgemäßen Streichfarbe vermischt oder nicht vermischt).

Die vorgenannten ein oder mehreren oberflächenaktiven Substanzen können mindestens teilweise auch Bestandteil der Mehrzahl von Partikeln umfassend oder bestehend aus mindestens einem lipophilen organischen Material sein.
Als vorgenannte weitere Bestandteile der erfindungsgemäßen Streichfarbe kommen beispielsweise an sich bekannte Dispergiermittel wie Salze von Acrylpolymeren in Betracht. Auch die oben bezeichneten ein oder mehreren wasserlöslichen Bindemittel, insbesondere die modifizierten oder nicht modifizierten Polyvinylalkohole, können als Dispergiermittel wirken. Sofern in der erfindungsgemäßen Streichfarbe die ein oder mehreren wasserlöslichen Bindemittel zusätzlich auch in der Funktion als Dispergiermittel vorliegen, wird für die Zwecke der vorliegenden Erfindung deren Menge bzw. Anteil an der Streichfarbe für jede der verschiedenen Funktionen zusammen berücksichtigt bzw. zusammen gezählt (d.h, nicht für jede der verschiedenen Funktionen separat).
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin auch ein Barrierematerial, vorzugsweise Barrierepapier, besonders bevorzugt heißsiegelfähiges oder ultraschallverschweißbares Barrierepapier, umfassend oder bestehend aus

B1) einem Trägersubstrat, aufweisend eine Vorderseite und eine der Vorderseite gegenüberliegende Rückseite,
B2) vorzugsweise einer auf der Vorderseite des Trägersubstrats B1) angeordneten oder aufgebrachten Zwischenschicht, umfassend Pigmente,
B3) einer in und/oder auf (vorzugsweise „in oder in und auf“) der Vorderseite des Trägersubstrats B1) und/oder, sofern eine Zwischenschicht B2) vorliegt, einer in und/oder auf (vorzugsweise „in oder in und auf“) der Zwischenschicht B2), vorzugsweise vollflächig, angeordneten oder aufgebrachten Barriereschicht, umfassend eine erstarrte Schmelze von mindestens einem lipophilen organischen Material, wobei vorzugsweise das mindestens eine lipophile organische Material oder mindestens eines, mehrere oder vorzugsweise sämtliche von mehreren lipophilen organischen Materialien solche sind, wie vorstehend als erfindungsgemäß einzusetzende lipophile organische Materialien definiert (oderwie vorstehend als erfindungsgemäß bevorzugt einzusetzende lipophile organische Materialien definiert)

B4) einer auf der Vorderseite des Trägersubstrats B1) oder, sofern eine Zwischenschicht B2) vorliegt, einer auf der Zwischenschicht B2) angeordneten oder aufgebrachten, vorzugsweise porösen, Bindemittelschicht umfassend ein oder mehrere Bindemittel, vorzugsweise umfassend eine aus ein oder mehreren vernetzten Bindemitteln gebildete, vorzugsweise poröse, Bindemittel-Matrix, wobei vorzugsweise die Bindemittelschicht zusätzlich ein oder mehrere Matrix-Pigmente umfasst, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Metalloxiden, Metallhydroxiden, Metallcarbonaten und Siliciumdioxid, welche bei 25 °C jeweils eine Löslichkeit in Wasser von < 300 mg/L aufweisen.

Hinsichtlich bevorzugter Ausgestaltungen und Kombinationen für ein erfindungsgemäßes Barrierematerial gelten die für das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Streichfarbe, für die erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung zur Herstellung einer Barriereschicht oder eines Barrierematerials und/oder für die erfindungsgemäße Streichfarbe vorstehend angegebenen Erläuterungen entsprechend (gegebenenfalls sinngemäß), und umgekehrt.
Als Trägersubstrat B1) kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorzugsweise ein Papier oder Papiersubstrat eingesetzt werden.
Unter dem Begriff „Papier“ wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung Papier, Karton und Pappe verstanden. Im Rahmen dieser Erfindung handelt es sich bei Papier, Karton und Pappe um flächige Werkstoffe, die aus gleichen Grundstoffen und nach im Prinzip gleichen Fertigungsweisen hergestellt werden können. Im Rahmen dieser Erfindung wird zwischen Papier, Karton und Pappe nur anhand des Flächengewichtes unterschieden, wobei Pappe ein Quadratmetergewicht von größer 600 g/m² aufweist, Karton ein Quadratmetergewicht von größer 150 und kleiner gleich 600 g/m² aufweist und Papier ein Quadratmetergewicht von kleiner oder gleich 150 g/m² aufweist.
Besonders bevorzugt eignet sich als Trägersubstrat B1) erfindungsgemäß ein ungestrichenes Papiersubstrat oder ein nicht oberflächenbehandeltes Streichrohpapiersubstrat.
Unter einem ungestrichenen Papiersubstrat wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Papiersubstrat verstanden, welches nicht gestrichen ist (also keine durch Streichen aufgebrachte Schichten umfasst), welches jedoch Schichten umfassen kann, die nicht durch Streichen aufgetragen werden oder wurden. So kann ein ungestrichenes Papiersubstrat präpariert sein und beispielsweise eine mit Stärke imprägnierte Oberfläche bzw. eine Stärkeschicht (vorzugsweise aufgebracht auf der der Zwischenschicht bzw. der Barriereschicht gegenüberliegenden Seite des Trägersubstrats, d.h. „Rückseite“ des Trägersubstrats) umfassen. Beispielsweise kann die Rückseite eines Papiersubstrats mit einer Stärkeschicht, vorzugsweise modifizierte Stärke, insbesondere bevorzugt modifizierter Maisstärke, beschichtet sein. Durch eine rückseitige Beschichtung lassen sich die Eigenschaften des resultierenden Barrierematerials, insbesondere des resultierenden Barrierepapiers, verbessern. Beispielsweise ist es somit möglich, ein rückseitig bedruckbares Barrierepapier bereitzustellen.
Unter einem gestrichenen Papiersubstrat wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Papiersubstrat verstanden, welches ein oder mehrere, durch Streichen aufgebrachte, Schichten umfasst, insbesondere ein zwei-, drei-, vier- oder mehrschichtiges Papiersubstrat. Als Schichten eines solchen gestrichenen Papiersubstrats kommen Funktionsschichten und strukturbildende Schichten (etwa Ausgleichsschichten zur Glättung der Oberfläche) in Frage.
Unter einem nicht oberflächenbehandelten Streichrohpapiersubstrat wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Papiersubstrat verstanden, welches ungestrichen und unpräpariert ist. Ein nicht oberflächenbehandeltes Streichrohpapier weist eine besonders gute Recyclingfähigkeit und eine besonders gute Umweltverträglichkeit auf. Ein nicht oberflächenbehandeltes Streichrohpapier wurde üblicherweise nicht in einer Leimpresse behandelt. Das Streichrohpapier kann alternativ bereits mithilfe einer in die Papiermaschine integrierten Beschichtungsvorrichtung mit einer Zwischenschicht, beispielsweise ausgeführt als Vorstrich, versehen werden.
Bevorzugt ist ein vorstehend angegebenes erfindungsgemäßes Barrierematerial, wobei der Bestandteil B3) umfasst oder besteht aus einer in der Vorderseite des Trägersubstrats B1) und/oder, sofern eine Zwischenschicht B2) vorliegt, einer in der Zwischenschicht B2) angeordneten oder enthaltenen Barriereschicht, umfassend eine erstarrte Schmelze von mindestens einem lipophilen organischen Material.
Vorzugsweise ist die Bindemittelschicht umfassend ein oder mehrere Bindemittel B4) porös, vgl. insbesondere Schritt viii) des nachfolgend angegebenen Verfahren zur Herstellung eines Barrierematerials, vorzugsweise eines Barrierepapiers: im erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Barrierematerials wird die Mehrzahl von Partikeln umfassend oder bestehend aus mindestens einem lipophilen organischen Material aus der Vorläufer-Barriereschicht durch Schmelzen mindestens teilweise entfernt, wodurch eine poröse Bindemittelschicht umfassend ein oder mehrere Bindemittel B4), vorzugsweise eine aus ein oder mehreren vernetzten Bindemitteln gebildete poröse Bindemittel-Matrix zurückbleibt.
In einer in vielen Fällen bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst die Bindemittelschicht B4) des erfindungsgemäßen Barrierematerials zusätzlich zu den ein oder mehreren Bindemitteln auch ein oder mehrere Matrix-Pigmente (wie vorstehend definiert).
Bevorzugt ist auch ein vorstehend angegebenes erfindungsgemäßes Barrierematerial (oder ein in diesem Text beschriebenes bevorzugtes erfindungsgemäßes Barrierematerial), wobei die Barriereschicht, umfassend eine erstarrte Schmelze von mindestens einem lipophilen organischen Material (B3)), vollflächig in und/oder auf (vorzugsweise „in oder in und auf“) der Vorderseite des Trägersubstrats B1) und/oder, sofern eine Zwischenschicht B2) vorliegt, vollflächig in und/oder auf (vorzugsweise „in oder in und auf“) der Zwischenschicht B2) angeordnet ist, wobei vorzugsweise auch eine gegebenenfalls vorhandene Zwischenschicht B2) vollflächig auf der Vorderseite des Trägersubstrats B1) angeordnet ist.
Bevorzugt ist ein vorstehend angegebenes erfindungsgemäßes Barrierematerial, wobei

- die Schichtdicke der Bindemittelschicht im Bereich von 2 µm bis 12 µm, besonders bevorzugt im Bereich von 3 µm bis 10 µm liegt,

- das Trägersubstrat ein Material umfasst oder daraus besteht, welches ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einem ungestrichenen Papiersubstrat und einem nicht oberflächenbehandelten Streichrohpapiersubstrat,

- die Pigmente der Zwischenschicht Absorptionsmittel sind für eine Schmelze der Mehrzahl von Partikeln umfassend oder bestehend aus mindestens einem lipophilen organischen Material, wobei vorzugsweise die Pigmente anorganische Pigmente umfassen, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus
- - Aluminiumsilikat, vorzugsweise natürliches Kaolinit, kalziniertes Kaolinit, natürliches Kaolin und kalziniertes Kaolin,
- - Magnesiumsilikathydrat, vorzugsweise Talk,
- - Aluminiumhydroxid, vorzugsweise Böhmit,
- - Siliciumdioxid, vorzugsweise Kieselsäure,
- - Bentonit,
- - Calciumcarbonat,
- - Aluminiumoxid
und
- - deren Mischungen.

Sofern das Trägersubstrat Papier umfasst oder daraus besteht, kommen Papier oder synthetisches Papier in Frage. Papier oder synthetisches Papier liegen dabei vorzugsweise als Bogen oder Bahn vor.
Werden in die zwischen dem Trägersubstrat und der Bindemittelschicht gelegene Zwischenschicht anorganische Pigmente eingebunden, können diese Pigmente die durch Energieeinwirkung verflüssigten Bestandteile (insbesondere die durch besagte Energieeinwirkung geschmolzene Mehrzahl von Partikeln umfassend oder bestehend aus mindestens einem lipophilen organischen Material etwa aus der Vorläufer-Barriereschicht oder der getrockneten und/oder vernetzten Vorläufer-Barriereschicht, besonders gut aufnehmen (absorbieren) und begünstigen damit eine möglichst sichere und vollständige Ausbildung der Barriereschicht. Kalziniertes Kaolin hat sich aufgrund seines großen Absorptionsreservoirs in den Hohlräumen besonders als anorganisches Pigment für diesen Zweck bewährt.
Erfindungsgemäß bevorzugt ist ein Barrierematerial, vorzugsweise ein Barrierepapier, wobei die vorgenannte Zwischenschicht neben den anorganischen Pigmenten mindestens ein Bindemittel enthält, vorzugsweise umfassend ein synthetisches Polymer, wobei StyrolButadien-Latex besonders gute Ergebnisse liefert. Die Verwendung eines synthetischen Polymers als Bindemittel unter Beimischung mindestens eines natürlichen Polymers, wie besonders bevorzugt Stärke, stellt eine besonders geeignete Ausgestaltung der Erfindung dar. Es wurde ferner festgestellt, dass ein „Bindemittel : Pigment-Verhältnis“ innerhalb der Zwischenschicht im Bereich von 3:7 bis 1:9, jeweils bezogen auf die Massenanteile von Bindemittel bzw. Pigment auf die in der Zwischenschicht vorliegende Summe der Massen von Bindemittel und Pigment (Massenanteile in %), eine besonders geeignete Ausgestaltung der Erfindung darstellt.
Erfindungsgemäß ist die vorstehend beschriebene Zwischenschicht vorzugsweise satiniert. Durch eine Satinierung der Zwischenschicht erhält diese eine besonders glatte Oberfläche, wodurch sich die oben beschriebene bevorzugte Ausrichtung der Mehrzahl von Partikeln besonders leicht einstellen kann.
Ein Barrierepapier ist bevorzugt als erfindungsgemäßes Barrierematerial, wobei

A) das Flächengewicht des Papiersubstrats (als Trägersubstrat)
- - 40 bis 100 g/m², vorzugsweise 60 bis 80 g/m², weiter bevorzugt 64 bis 75 g/m² beträgt,
oder
- - 250 bis 500 g/m² beträgt (und vorzugsweise Karton umfasst oder ist)
oder
- - > 600 g/m² beträgt (und vorzugsweise Pappe umfasst oder ist);

B) sofern das Barrierepapier eine Pigmente umfassende Zwischenschicht aufweist: das Flächengewicht der Pigmente umfassenden Zwischenschicht 3 bis 20 g/m² beträgt, vorzugsweise 5 bis 15 g/m² beträgt, weiter bevorzugt 7 bis 12 g/m² beträgt,

C) sofern das Barrierepapier eine Pigmente umfassende Zwischenschicht aufweist: die Summe der Flächengewichte der Barriereschicht (umfassend eine erstarrte Schmelze von mindestens einem lipophilen organischen Material) und der Pigmente umfassenden Zwischenschicht 5 bis 30 g/m² beträgt, vorzugsweise 8 bis 23 g/m² beträgt, weiter bevorzugt 13 bis 20 g/m² beträgt,

D) das Flächengewicht des Barrierepapiers 43 bis 120 g/m² beträgt, vorzugsweise 65 bis 100 g/m² beträgt, weiter bevorzugt 80 bis 95 g/m² beträgt.

Ein Barrierepapier ist ebenfalls bevorzugt als erfindungsgemäßes Barrierematerial, wobei das Barrierepapier eine Wasserdampfdurchlässigkeit nach DIN 53122-1 : 2001-08 (bei 23 °C und 85 % relativer Feuchtigkeit) von kleiner gleich 30 g/(m²d) aufweist, vorzugsweise kleiner gleich 20 g/(m² d), besonders bevorzugt von kleiner gleich 15 g/(m² d).
Das Barrierepapier als erfindungsgemäßes Barrierematerial weist vorzugsweise eine geringe Wasserdampfdurchlässigkeit auf. Eine geringe Wasserdampfdurchlässigkeit bei Verpackungen ist vor allem bei Lebensmitteln erwünscht, da die eingepackten Lebensmittel nicht vorzeitig austrocknen und länger frisch bleiben.
Das Barrierepapier als bevorzugtes erfindungsgemäßes Barrierematerial ist vorzugsweise zumindest biologisch abbaubar.
Biologische Abbaubarkeit wird so definiert, dass ein Material unter anaeroben oder aeroben Bedingungen biologisch abgebaut werden kann, so dass in diesem Prozess je nach Umweltbedingungen CO₂, H₂O, Methan, Biomasse und Mineralsalze freigesetzt werden. Eine wichtige Rolle spielen hierbei natürlich vorkommende Mikroorganismen, die sich hauptsächlich von organischem Abfall ernähren.
Das Barrierepapier als bevorzugtes erfindungsgemäßes Barrierematerial ist vorzugsweise kompostierbar, besonders bevorzugt gemäß DIN EN 13432:2000-12.
Kompostierung beschreibt den Zersetzungsprozess organischen Abfalls über mikrobielle Verdauung zur Gewinnung von Kompost. Kompost ist von vielerlei Nutzen, beispielsweise zur Verbesserung und Düngung des Bodens. Für den Kompostierungsprozess benötigt der organische Abfall die richtige Temperatur und das richtige Maß an Wasser und Sauerstoff. In einem Haufen organischen Abfalls befinden sich Millionen winziger Mikroben, die diesen durch ihr Verdauungssystem wandern lassen und so die organischen Materialien in Kompost verwandeln.
Beide Spezifikationen fordern, dass ein biologisch abbaubares/kompostierbares Barrierepapier vollständig zersetzt wird, und zwar in einem festgelegten Zeitrahmen und ohne umweltschädliche Reststoffe zu hinterlassen.
Das Barrierepapier als bevorzugtes erfindungsgemäßes Barrierematerial ist besonders bevorzugt recyclebar.
Unter Recycling stofflicher Rückstände wird eine Rückführung von in Produktion oder Konsum eingesetzter Materie verstanden.
Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung eines Barrierematerials, vorzugsweise eines Barrierepapiers, besonders bevorzugt eines heißsiegelfähigen oder ultraschallverschweißbaren Barrierepapiers, vorzugsweise wie vorstehend als erfindungsgemäß definiert (oder eines in diesem Text beschriebenen, bevorzugten erfindungsgemäßen Barrierematerials), umfassend die folgenden Schritte:

(i) Bereitstellen oder Herstellen eines Trägersubstrats, aufweisend eine Vorderseite und eine der Vorderseite gegenüberliegende Rückseite;
(ii) vorzugsweise Bereitstellen oder Herstellen einer Zwischenschicht-Zusammensetzung, wobei diese Zwischenschicht-Zusammensetzung Pigmente umfasst,
(iii) vorzugsweise Aufbringen der Zwischenschicht-Zusammensetzung auf die Vorderseite des Trägersubstrats,
(iv) sofern in Schritt (iii) eine Zwischenschicht-Zusammensetzung auf die Vorderseite des Trägersubstrats aufgebracht wurde, Trocknen und/oder Vernetzen der in Schritt (iii) aufgebrachten Zwischenschicht-Zusammensetzung, so dass eine Pigmente umfassende Zwischenschicht ausgebildet wird,
(v) Bereitstellen oder Herstellen einer Beschichtungszusammensetzung zur Herstellung einer Barriereschicht oder eines Barrierematerials wie vorstehend als erfindungsgemäß definiert (oder eine in diesem Text beschriebene, bevorzugte erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung zur Herstellung einer Barriereschicht oder eines Barrierematerials), oder einer Streichfarbe wie vorstehend als erfindungsgemäß definiert (oder einer in diesem Text beschriebenen, bevorzugten erfindungsgemäßen Streichfarbe),
(vi) Aufbringen der Beschichtungszusammensetzung oder der Streichfarbe aus Schritt (v) auf die Vorderseite des Trägersubstrats und/oder, sofern in Schritt (iv) eine Zwischenschicht ausgebildet wurde, auf die Zwischenschicht, so dass eine Vorläufer-Barriereschicht ausgebildet wird,
(vii) Trocknen und/oder Vernetzen der in Schritt (vi) ausgebildeten Vorläufer-Barriereschicht, so dass eine getrocknete und/oder vernetzte Vorläufer-Barriereschicht resultiert,
(viii) in einem separaten Schritt nach Schritt (vii),

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden vorzugsweise mehrere der vorstehend als bevorzugt bezeichneten Aspekte gleichzeitig verwirklicht; insbesondere bevorzugt sind die sich aus den beigefügten Ansprüchen ergebenden Kombinationen solcher Aspekte und der entsprechenden Merkmale.
Bezüglich der in einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Barrierematerials, vorzugsweise eines Barrierepapiers, verwendeten Beschichtungszusammensetzungen (Zwischenschicht-Zusammensetzung, Beschichtungszusammensetzung zur Herstellung einer Barriereschicht oder eines Barrierematerials, Streichfarbe) sei hier (gegebenenfalls zusätzlich) auf die Ausführungen zur Zusammensetzung der einzelnen Schichten verwiesen. Die Beschichtungszusammensetzungen sind dabei so ausgebildet, dass hieraus die in einem erfindungsgemäßen Barrierematerial, vorzugsweise Barrierepapier, vorliegenden Schichten resultieren. Üblicherweise liegen die Beschichtungszusammensetzungen dabei als wässrige Dispersionen vor und enthalten die in den einzelnen Schichten vorliegenden Bestandteile oder Verbindungen (z.B. Monomere oder Vernetzungsmittel), die zu den Bestandteilen reagieren.
Zusätzlich können die Beschichtungszusammensetzungen (soweit in diesem Text nicht anders bzw. spezieller angegeben) auch in der Papierherstellung üblicherweise verwendeten Additive enthalten, wie beispielsweise Biozide, Dispergiermittel, Trennmittel, Entschäumer oder Verdicker, die zur Einstellung der Eigenschaften der Beschichtungszusammensetzung hinzugegeben werden und in der aus der Beschichtungszusammensetzung hergestellten Schicht üblicherweise verbleiben. Hierbei können (soweit in diesem Text nicht anders bzw. spezieller angegeben) in der Papierherstellung üblicherweise verwendeten Additive in den üblichen Mengen eingesetzt werden.
In Schritt (iii) des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Barrierematerials wird vorzugsweise die Zwischenschicht-Zusammensetzung auf die Vorderseite des Trägersubstrats aufgebracht.
Zum Auftragen von Beschichtungszusammensetzungen (bzw. Streichfarben), hier der Zwischenschicht-Zusammensetzung auf das Trägersubstrat, kennt der Fachmann verschiedene Techniken, welche als „Streichen“ bezeichnet werden, beispielsweise: Bladestreichen, Streichen mit Filmpresse, Gussstreichen, Vorhangstreichen („Curtain Coating“), Rakelstreichen, Luftbürstenstreichen oder Sprühstreichen. Alle diese bekannten vorgenannten Techniken des Streichens sind geeignet um die Beschichtungszusammensetzung auf ein Trägersubstrat, vorzugsweise ein Papiersubstrat welches ein oder mehrere Vorstriche bzw. Zwischenstriche umfasst oder welches auch keinen Vorstrich bzw. Zwischenstrich umfasst, aufzutragen. Erfindungsgemäß bevorzugt sind das Vorhangstreichen („Curtain Coating“) und das Rakelstreichen.
Nur sofern in Schritt (v) des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Barrierematerials eine Beschichtungszusammensetzung zur Herstellung einer Barriereschicht oder eines Barrierematerials bzw. eine Streichfarbe eingesetzt wird, welche als Bestandteil Z1) bzw. S11) eine Mehrzahl von Partikeln umfassend oder bestehend aus mindestens einem lipophilen organischen Material umfasst, wobei die Mehrzahl von Partikeln eine durch Laserbeugung bestimmte oder bestimmbare volumenbezogene monomodale Partikelgrößenverteilung Dv50 im Bereich von 290 nm bis 750 nm aufweist, bei einer Variationsbreite V_b von 0,2 oder weniger (d.h. eine „Mehrzahl von Submikrometerpartikeln“), ist es möglich, ein Barrierematerial zu erzeugen, welches einen für das menschliche Auge einfarbig erscheinenden Farbeindruck aufweist, der

- entweder vollflächig auftritt, sofern in Schritt (viii) des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Barrierematerials ≥ 80 Massenanteilen, besonders bevorzugt von ≥ 95 Massen-%, der Mehrzahl von Submikrometerpartikeln in der getrockneten und/oder vernetzten Vorläufer-Barriereschicht, einer Energie bzw. Temperatur ausgesetzt werden, welche über der Schmelztemperatur der Mehrzahl von Submikrometerpartikeln liegt,

- der nur an definierten Stellen des Barrierematerials auftritt (vorzugsweise in Form eines Schriftzuges, eines Musters oder eines Bildes), sofern die Mehrzahl von Submikrometerpartikeln in der getrockneten und/oder vernetzten Vorläufer-Barriereschicht nur an diesen definierten Stellen einer Energie bzw. Temperatur ausgesetzt werden, welche über der Schmelztemperatur der Mehrzahl von Submikrometerpartikeln liegt.

Die Barrierewirkung tritt in den vorstehend geschilderten Fällen der Erzeugung eines einen für das menschliche Auge einfarbig erscheinenden Farbeindruckes jeweils (nur) an den Stellen des Barrierematerials auf, an denen die Mehrzahl der Submikrometerpartikel in der getrockneten und/oder vernetzten Vorläufer-Barriereschicht, einer Energie bzw. Temperatur ausgesetzt wurden, welche über der Schmelztemperatur der Mehrzahl von Submikrometerpartikeln lag, so dass die entsprechende Mehrzahl der Submikrometerpartikel geschmolzen wurden (wie oben näher beschrieben). Auf diesem Prinzip beruht auch das unten näher angegebene Verfahren zur Herstellung einer für das menschliche Auge sichtbaren Aufzeichnung.
In Schritt (vi) des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Barrierematerials wird die Beschichtungszusammensetzung oder vorzugsweise eine erfindungsgemäße Streichfarbe auf die Vorderseite des Trägersubstrats oder auf eine bzw. die darauf angeordnete Zwischenschicht aufgebracht. Die Beschichtungszusammensetzung oder die Streichfarbe kann in Schritt (vi) mit an sich bekannten Streichverfahren (dazu siehe vorstehend) auf die Vorderseite des Trägersubstrats oder auf die oder eine darauf angeordnete Zwischenschicht aufgebracht werden, vorzugsweise durch ein Verfahren ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Bladestreichen, Streichen mit Filmpresse, Vorhangstreichen („Curtain Coating“), Luftbürstenstreichen, Rakelstreichen und Sprühstreichen.
In einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Barrierematerials wird das Trocknen und/oder Vernetzen in Schritt (vii) des vorstehend angegebenen erfindungsgemäßen Verfahrens vorzugsweise ausgeführt bei einer Temperatur unterhalb, vorzugsweise mindestens 10 °C unterhalb, der Schmelztemperatur bzw. des Schmelzintervalls, vorzugsweise der unteren Grenze des Schmelzintervalls, der Mehrzahl von Partikeln, so dass die Mehrzahl von Partikeln in Schritt (iv) möglichst vollständig in ihrer Form erhalten bleibt und nicht verformt wird bzw. schmilzt.
Vorzugsweise wird in dieser Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Barrierematerials die Trockengeschwindigkeit in Schritt (vii) des vorstehend angegebenen erfindungsgemäßen Verfahrens, vorzugsweise die Trockengeschwindigkeit für das Trocknen der in Schritt (vi) aufgebrachten Streichfarbe, dabei so eingestellt, dass das Trocknen ausreichend rasch erfolgt, so dass kein oder nur möglichst wenig wasserlösliches Bindemittel von dem Trägersubstrat absorbiert wird, dass jedoch andererseits das Trocknen auch ausreichend langsam erfolgt, so dass sich die Mehrzahl von Partikeln in einer dichtesten Packung, vorzugsweise in einer hexagonal dichtesten Packung, anordnen kann (vorzugsweise selbstorganisiert anordnen kann), welche in einer Matrix umfassend das oder die (vorzugsweise miteinander vernetzten) wasserlöslichen Bindemittel und das oder die Matrix-Pigmente (sofern vorhanden bzw. eingesetzt) eingebettet ist bzw. wird. Der Fachmann kann eine geeignete Trockengeschwindigkeit im Einzelfall, gegebenenfalls durch routinemäßige Vorversuche, ermitteln.
Vorzugsweise wird in dieser Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Barrierematerials das Trocknen und/oder Vernetzen in Schritt (vii) des vorstehend angegebenen erfindungsgemäßen Verfahrens, vorzugsweise das Trocknen der in Schritt (vi) aufgebrachten Streichfarbe, auch bei einer Temperatur und für eine Zeitdauer ausgeführt, die geeignet ist, vernetzbare wasserlösliche Bindemittel (sofern vorhanden), vorzugsweise in Anwesenheit eines Vernetzungsmittels (besonders bevorzugt wie oben definiert), miteinander zu vernetzen, so dass eine vernetzte Bindemittel-Matrix resultiert, welche die (gegebenenfalls vorhandenen bzw. eingesetzten) ein oder mehreren Matrix-Pigmente umfasst. Auf diese Weise entsteht eine stabilisierte vernetzte Bindemittel-Matrix, welche nach dem Schmelzen der Mehrzahl von Partikeln, vorzugsweise zur Herstellung einer für das menschliche Auge sichtbaren Aufzeichnung (dazu siehe unten), zumindest im Wesentlichen formstabil bleibt und unter geeigneten Bedingungen (dazu siehe vorstehend und nachfolgend, insbesondere bei Verwendung einer Mehrzahl von Partikeln umfassend oder bestehend aus mindestens einem lipophilen organischen Material geeigneter Partikelgrößenverteilung, etwa einer Mehrzahl von Submikrometerpartikeln) Strukturen eines photonischen Kristalls bzw. eines inversen Opals ausbilden kann bzw. fixiert, welche einen für das menschliche Auge sichtbaren Farbeindruck erzeugen. Der Fachmann kann geeignete Parameter für Temperatur und Zeitdauer des Trocknens in Schritt (vii) im Einzelfall, gegebenenfalls durch routinemäßige Vorversuche, ermitteln.
Vorzugsweise wird in Schritt (viii) die in der Vorläufer-Barriereschicht oder vorzugsweise in der getrockneten und/oder vernetzten Vorläufer-Barriereschicht angeordnete Mehrzahl von Partikeln umfassend oder bestehend aus mindestens einem lipophilen organischen Material in einem separaten Schritt nach Schritt (vii) (vorzugsweise direkt anschließend an Schritt (vii)) einer zum Schmelzen der Mehrzahl von Partikeln ausreichenden Energiemenge ausgesetzt. Diese Verfahrensvariante hat den Vorteil, dass die Mehrzahl von Partikeln umfassend oder bestehend aus mindestens einem lipophilen organischen Material durch den vorausgehenden (und vorzugsweise abgeschlossenen) Schritt (vii) des Trocknens und Vernetzens der in Schritt (vi) ausgebildeten Vorläufer-Barriereschicht, eine möglichst regelmäßige Anordnung in der Vorläufer-Barriereschicht bzw. in der getrockneten und/oder vernetzten Vorläufer-Barriereschicht einnehmen konnte bzw. in dieser Anordnung fixiert wurde, so dass das die im anschließenden Schritt (viii) resultierende Schmelze von wenigstens einem Teil der Mehrzahl von Partikeln umfassend oder bestehend aus mindestens einem lipophilen organischen Material möglichst gleichmäßig über das Trägersubstrat verteilt wird und sich die resultierende Barriereschicht auf (bzw. in) der Pigmente enthaltenden Zwischenschicht und/oder auf (bzw. in) der Vorderseite des Trägersubstrats besonders gleichmäßig anordnet.
Durch das Schmelzen von wenigstens einem Teil der Mehrzahl von Partikeln umfassend oder bestehend aus mindestens einem lipophilen organischen Material in Schritt (viii) und die Absorption der entstehenden Schmelze im oder durch das Trägersubstrat bzw. die Absorption der entstehenden Schmelze im oder durch die Pigmente enthaltende Zwischenschicht entsteht eine auf der Vorderseite des Trägersubstrats oder auf der Pigmente enthaltenden Zwischenschicht angeordnete Bindemittelschicht umfassend ein oder mehrere Bindemittel, vorzugsweise umfassend eine aus ein oder mehreren vernetzten Bindemitteln gebildete Bindemittel-Matrix. Sofern zur Herstellung des erfindungsgemäßen Barrierematerials eine Beschichtungszusammensetzung bzw. Streichfarbe eingesetzt wurde, welche ein oder mehrere Matrix-Pigmente enthielt (dazu siehe vorstehend), umfasst die vorstehend beschriebene Bindemittelschicht zusätzlich auch ein oder mehrere Matrix-Pigmente, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Metalloxiden, Metallhydroxiden, Metallcarbonaten und Siliciumdioxid, welche bei 25 °C jeweils eine Löslichkeit in Wasser von < 300 mg/L aufweisen.
In Schritt (viii) des vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens wird die zum Schmelzen der Mehrzahl von Partikeln ausreichende Energiemenge so gewählt, dass die der in der Vorläufer-Barriereschicht oder vorzugsweise in der getrockneten und/oder vernetzten Vorläufer-Barriereschicht angeordnete Mehrzahl von Partikeln schmilzt, jedoch das oder die wasserlöslichen Bindemittel, vorzugsweise das oder die vernetzten wasserlöslichen Bindemittel (besonders bevorzugt die vorstehend beschriebene vernetzte Bindemittel-Matrix), ihre Struktur nicht oder nicht wesentlich verändert bzw. verändern, beispielsweise nicht schmilzt bzw. nicht schmelzen, so dass die Matrix, in welche die Mehrzahl von Partikeln vor ihrem Schmelzen eingebettet war (vorzugsweise die vernetzte Bindemittel-Matrix), möglichst unverändert und formstabil erhalten bleibt. Wie vorstehend angegeben, entsteht auf diese Weise vorzugsweise eine stabilisierte Matrix, welche nach dem Schmelzen der Mehrzahl von Partikeln zumindest im Wesentlichen formstabil bleibt.
Sofern in Schritt (viii) des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Barrierematerials die in der Vorläufer-Barriereschicht oder in der getrockneten und/oder vernetzten Vorläufer-Barriereschicht angeordnete Mehrzahl von Partikeln umfassend oder bestehend aus mindestens einem lipophilen organischen Material einer zum Schmelzen der Mehrzahl von Partikeln ausreichenden Energiemenge während oder gleichzeitig mit Schritt (vii) ausgesetzt wird, ist es bevorzugt, dass anfangs mit einer niedrigeren Temperatur erhitzt wird, die unterhalb des Schmelzpunktes bzw. Schmelzintervalls der ein oder mehreren lipophilen organischen Materialien liegt, solange bis die Vorläufer-Barriereschicht mindestens teilweise getrocknet und/oder vernetzt ist und vorzugsweise solange bis die Vorläufer-Barriereschicht vollständig getrocknet und/oder vernetzt ist, und erst anschließend mit einer höheren Temperatur erhitzt, welche zum Schmelzen wenigstens eines Teiles der Mehrzahl von Partikeln führt.
Ein besonderer Vorteil des vorstehend angegebenen erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Barrierematerials, vorzugsweise eines Barrierepapiers, besonders bevorzugt eines heißsiegelfähigen oder ultraschallverschweißbaren Barrierepapiers, liegt darin, dass durch Auftragen nur einer Beschichtungszusammensetzung (bzw. nur einer Streichfarbe oder nur eines „Barrierestrichs“) gleichzeitig eine Barriereschicht auf das Trägersubstrat (bzw. die Zwischenschicht) aufgetragen und eine Heißsiegelfähigkeit (bzw. Ultraschallverschweißbarkeit) des resultierenden Barrierematerials (vorzugsweise des Barrierepapieres) begründet wird. Für die Ausstattung eines Spezialpapieres mit diesen zwei Veredelungseigenschaften sind dagegen nach dem Stand der Technik bislang zwei separate Beschichtungsvorgänge (Striche) nötig.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein nach dem vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Barrierematerials (oder nach einem in diesem Text beschriebenen, bevorzugten erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Barrierematerials) herstellbares oder hergestelltes Barrierematerial, vorzugsweise ein Barrierepapier, besonders bevorzugt ein heißsiegelfähiges oder ultraschallverschweißbares Barrierepapier.
Hinsichtlich bevorzugter Ausgestaltungen und Kombinationen für ein nach dem vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren herstellbares oder hergestelltes Barrierematerial gelten die für das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Streichfarbe, für die erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung zur Herstellung einer Barriereschicht oder eines Barrierematerials, für die erfindungsgemäße Streichfarbe, für das erfindungsgemäße Barrierematerial und/oder für das erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Barrierematerials vorstehend angegebenen Erläuterungen entsprechend (gegebenenfalls sinngemäß), und umgekehrt.
Eine besondere Variante der vorliegenden Erfindung, insbesondere des vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Barrierematerials, betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung einer für das menschliche Auge sichtbaren Aufzeichnung, vorzugsweise eines für das menschliche Auge einfarbig erscheinenden Farbeindruckes, eines Schriftzuges, eines Musters oder eines Bildes (nach dem Prinzip eines photonischen Kristalls), umfassend die folgenden Schritte:

(Ai) Bereitstellen oder Herstellen eines Trägersubstrats, aufweisend eine Vorderseite und eine der Vorderseite gegenüberliegende Rückseite;
(Aii) vorzugsweise Bereitstellen oder Herstellen einer Zwischenschicht-Zusammensetzung, wobei diese Zwischenschicht-Zusammensetzung Pigmente umfasst,
(Aiii) vorzugsweise Aufbringen der Zwischenschicht-Zusammensetzung auf die Vorderseite des Trägersubstrats,
(Aiv) sofern in Schritt (Aiii) eine Zwischenschicht-Zusammensetzung auf die Vorderseite des Trägersubstrats aufgebracht wurde, Trocknen und/oder Vernetzen der in Schritt (Aiii) aufgebrachten Zwischenschicht-Zusammensetzung, so dass eine Pigmente umfassende Zwischenschicht ausgebildet wird,
(Av) Bereitstellen oder Herstellen einer Beschichtungszusammensetzung zur Herstellung einer Barriereschicht oder eines Barrierematerials wie vorstehend als erfindungsgemäß definiert (oder eine in diesem Text beschriebene, bevorzugte erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung zur Herstellung einer Barriereschicht oder eines Barrierematerials), oder einer Streichfarbe wie vorstehend als erfindungsgemäß definiert (oder einer in diesem Text beschriebenen, bevorzugten erfindungsgemäßen Streichfarbe), wobei die in der Beschichtungszusammensetzung zur Herstellung einer Barriereschicht oder eines Barrierematerials oder die in der Streichfarbe vorliegende Mehrzahl von Partikeln umfassend oder bestehend aus mindestens einem lipophilen organischen Material eine Mehrzahl von Submikrometerpartikeln ist und eine Schmelztemperatur oder ein Schmelzintervall besitzt, die bzw. das im Temperaturbereich von 55 °C bis 170 °C, vorzugsweise von 70 °C bis 140 °C, besonders bevorzugt von 90 °C bis 120 °C, von liegt und eine durch Laserbeugung bestimmte oder bestimmbare volumenbezogene monomodale Partikelgrößenverteilung Dv50 im Bereich von 290 nm bis 750 nm aufweist, bei einer Variationsbreite V_b von 0,2 oder weniger, wobei vorzugsweise die Beschichtungszusammensetzung zur Herstellung einer Barriereschicht oder eines Barrierematerials oder die Streichfarbe ein oder mehrere Matrix-Pigmente Z3) umfasst, welche ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Metalloxiden, Metallhydroxiden, Metallcarbonaten und Siliciumdioxid, welche bei 25 °C jeweils eine Löslichkeit in Wasser von < 300 mg/L aufweisen;
(Avi) Aufbringen der Beschichtungszusammensetzung oder der Streichfarbe aus Schritt (Av) auf die Vorderseite des Trägersubstrats und/oder, sofern in Schritt (Aiv) eine Zwischenschicht ausgebildet wurde, auf die Zwischenschicht, so dass eine Vorläufer-Barriereschicht ausgebildet wird,
(Avii) Trocknen und/oder Vernetzen der in Schritt (Avi) ausgebildeten Vorläufer-Barriereschicht, so dass eine getrocknete und/oder vernetzte Vorläufer-Barriereschicht resultiert (welche gleichzeitig eine wärmeempfindliche Aufzeichnungsschicht darstellt),
(Aviii) in einem separaten Schritt nach Schritt (Avii), Schmelzen von wenigstens einem Teil der Mehrzahl von Submikrometerpartikeln in der getrockneten und/oder vernetzten Vorläufer-Barriereschicht, vorzugsweise
- - von ≥ 80 Massenanteilen (Massen-%), besonders bevorzugt von ≥ 95 Massenanteilen, der Mehrzahl von Submikrometerpartikeln in der getrockneten und/oder vernetzten Vorläufer-Barriereschicht, vorzugsweise durch (vorzugsweise einheitliches) Aussetzen der in Schritt (Avii) gebildeten getrockneten und/oder vernetzten Vorläufer-Barriereschicht einer Temperatur, welche über der Schmelztemperatur der darin enthaltenen Mehrzahl von Submikrometerpartikeln liegt (vorzugsweise für eine Dauer, welche zum Schmelzen des besagen Teils der Mehrzahl von Submikrometerpartikeln von ≥ 80 Massenanteilen ausreicht), so dass ein für das menschliche Auge einfarbig erscheinender Farbeindruck resultiert,

- an einer oder mehreren definierten Stellen der getrockneten und/oder vernetzten Vorläufer-Barriereschicht (vorzugsweise durch Laserlicht oder einen Thermodruckkopf); so dass eine für das menschliche Auge sichtbare Aufzeichnung, vorzugsweise ein Schriftzug, ein Muster oder ein Bild, resultiert,

Hinsichtlich bevorzugter Ausgestaltungen und Kombinationen für ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer für das menschliche Auge sichtbaren Aufzeichnung gelten die für das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines (vorzugsweise erfindungsgemäßen) Barrierematerials, die für das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Streichfarbe, die für die erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung zur Herstellung einer Barriereschicht oder eines Barrierematerials, die für die erfindungsgemäße Streichfarbe und/oder die für das erfindungsgemäße Barrierematerial vorstehend angegebenen Erläuterungen entsprechend (gegebenenfalls sinngemäß), und umgekehrt.
In Schritt (Aviii) des vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer für das menschliche Auge sichtbaren Aufzeichnung wird durch Schmelzen von wenigstens einem Teil der Mehrzahl von Submikrometerpartikeln in der getrockneten und/oder vernetzten Vorläufer-Barriereschicht eine für das menschliche Auge sichtbare Aufzeichnung erzeugt bzw. hergestellt. Bedingt durch die monomodale Partikelgrößenverteilung der Mehrzahl von Submikrometerpartikeln in der vorstehend beschriebenen Matrix (vorzugsweise der vorstehend beschriebenen vernetzten Bindemittel-Matrix) in der getrockneten und/oder vernetzten Vorläufer-Barriereschicht entstehen nach dem Schmelzen der Submikrometerpartikel bzw. nach dem Schmelzen von mindestens einem Teil der Mehrzahl von Submikrometerpartikeln Hohlräume einer einheitlichen Größe in der Matrix. Die Größe dieser Hohlräume ist dabei abhängig von der jeweils eingesetzten monomodalen Partikelgrößenverteilung der Mehrzahl von Submikrometerpartikeln in der wärmeempfindlichen Aufzeichnungsschicht. Die einheitliche Größe der besagten Hohlräume bedingt, dass die erzeugte oder hergestellte Aufzeichnung für das menschliche Auge einfarbig erscheint. Durch Veränderung der Größe der Mehrzahl von Submikrometerpartikeln (bzw. der monomodalen Partikelgrößenverteilung der Mehrzahl von Submikrometerpartikeln) kann der Farbeindruck der Aufzeichnung für das menschliche Auge jedoch verändert werden, so dass nach dem beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren einfarbige Aufzeichnungen in beliebigen, verschiedenen Farben hergestellt werden können. Beispielsweise entsteht bei Verwendung in dem vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren einer Mehrzahl von Submikrometerpartikeln mit einer monomodalen Partikelgrößenverteilung von 400 nm eine für das menschliche Auge andersfarbig (einfarbig) erscheinende Aufzeichnung als bei Verwendung einer Mehrzahl von Submikrometerpartikeln mit einer monomodalen Partikelgrößenverteilung von 600 nm.
In einer Variante des Schrittes (Aviii) des vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer für das menschliche Auge sichtbaren Aufzeichnung wird durch Schmelzen von ≥ 80 Massenanteilen, besonders bevorzugt von ≥ 95 Massenanteilen, der Mehrzahl von Submikrometerpartikeln ein für das menschliche Auge einfarbig erscheinender Farbeindruck erzeugt. Auf diese Weise ist es beispielsweise möglich, ein farbig (und zwar in einer Farbe) erscheinendes Barrierepapier zu erzeugen, ohne dass hierzu übliche farbgebende Substanzen verwendet werden müssen.
Die in der erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung zur Herstellung einer Barriereschicht oder eines Barrierematerials, in der erfindungsgemäßen Streichfarbe und/oder in dem erfindungsgemäßen Barrierematerial vorliegende bzw. einzusetzende Mehrzahl von Partikeln umfassend oder bestehend aus mindestens einem lipophilen organischen Material können hergestellt werden durch ein Verfahren zur Herstellung der Mehrzahl von Partikeln umfassend oder bestehend aus mindestens einem lipophilen organischen Material, umfassend die Schritte:

- Herstellen oder Bereitstellen einer Schmelze eines oder mehrerer lipophiler organischer Materialien, welche eine Schmelztemperatur oder ein Schmelzintervall besitzen, die bzw. das im Temperaturbereich von 55 °C bis 170 °C liegt, vorzugsweise im Temperaturbereich von 70 °C bis 140 °C, besonders bevorzugt im Temperaturbereich von 90 °C bis 120 °C (wie vorstehend definiert);
- Vereinzeln der Schmelze zu einer Schar flüssiger Tropfen

- Verfestigen der Schar flüssiger Tropfen, so dass die Mehrzahl von Partikeln (bzw. Submikrometerpartikeln) resultiert.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens zur Herstellung einer Mehrzahl von Partikeln (alle Varianten, siehe unten) umfassend oder bestehend aus mindestens einem lipophilen organischen Material umfasst die Schmelze des einen oder der mehreren Materialien, welche eine Schmelztemperatur oder ein Schmelzintervall besitzen, die bzw. das im Temperaturbereich von 55 °C bis 170 °C liegt, weiterhin ein oder mehrere oberflächenaktive Substanzen, wobei diese oberflächenaktiven Substanzen vorzugsweise

- ausgewählt sind aus der Gruppe der nicht-ionischen Emulgatoren, besonders bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Fettalkoholethoxylate, Fettalkoholpropoxylate, Alkylglucoside, Alkylpolyglucoside, Polyalkyenglycolether, Polyoxyethylenglycerinfettsäureester, Sorbitanfettsäureester (vorzugsweise umfassend Sorbitanmonostearat, Sorbitantristearat, Sorbitanmonolaurat, Sorbitantrioleat und Sorbitanmonopalmitat) und ethoxylierte Sorbitanfettsäureester („Polysorbate“, vorzugsweise umfassend Polyoxyethylen-(20)-sorbitanmonolaurat, Polyoxyethylen-(4)-sorbitanmonolaurat, Polyoxyethylen-(20)-sorbitanmonopalmitat, Polyoxyethylen-(20)-sorbitanmonostearat, Polyoxyethylen-(4)-sorbitanmonostearat, Polyoxyethylen-(20)-sorbitantristearat, Polyoxyethylen-(20)-sorbitanmonooleat, Polyoxyethylen-(5)-sorbitanmonooleat, Polyoxyethylen-(20)-sorbitantrioleat und Polyoxyethylen-(20)-sorbitanmonoisostearat),

- einen HLB-Wert nach Griffin im Bereich von 8 bis 18 aufweisen.

Sofern eine Mehrzahl von Submikrometerpartikeln hergestellt werden soll, welche eine durch Laserbeugung bestimmte oder bestimmbare volumenbezogene monomodale Partikelgrößenverteilung Dv50 im Bereich von 290 nm bis 750 nm aufweist, bei einer Variationsbreite V_b von 0,2 oder weniger, wird das Vereinzeln der Schmelze zu einer Schar flüssiger Tropfen vorzugsweise in einem an sich bekannten elektrohydrodynamischen Druckersystem bzw. mit Hilfe des Druckkopfes eines solchen Druckersystems durchgeführt (auch bekannt als Elektrospray-Verfahren). Ein solches elektrohydrodynamische Druckersystem und ein Verfahren zur Herstellung einer Schar flüssiger Tropfen mit Hilfe dieses elektrohydrodynamischen Druckersystems, welches für den Schritt des Vereinzelns der Schmelze zu einer Schar flüssiger Tropfen des vorstehend bezeichneten Verfahrens geeignet ist, wird insbesondere beschrieben in dem Dokument WO 2016/1203821 A1 .
Die Schmelze des oder der erfindungsgemäß einzusetzenden Materialien, welche eine Schmelztemperatur oder ein Schmelzintervall besitzen, die bzw. das im Temperaturbereich von 55 °C bis 170 °C liegt, wird hierbei als in der Schrift WO 2016/1203821 A1 angegebene Betriebs-Flüssigkeit („liquid“ bzw. „liquid (42)“) bzw. als „Tinte“ zur Erzeugung von Tropfen („droplets“) eingesetzt. Zu diesem Zweck kann ein, insbesondere aus der Schrift WO 2016/1203821 A1 , an sich bekanntes elektrohydrodynamisches Druckersystem mit einer geeigneten Wärme- oder Heizvorrichtung versehen werden, beispielsweise mit einer externen Wärmequelle wie einem Wärmestrahler, um z.B. die Schmelze der ein oder mehreren Materialien herzustellen, bereitzustellen oder bereitzuhalten.
Gemäß der Funktionsweise des eletrohydrodynamischen Druckersystems wird zur Herstellung der Schar flüssiger Tropfen vorzugsweise eine Spannung angelegt an die Schmelze des einen oder der mehreren Materialien, welche eine Schmelztemperatur oder ein Schmelzintervall besitzen, die bzw. das im Temperaturbereich von 55 °C bis 170 °C liegt.
Die Größe bzw. Partikelgrößenverteilung der Mehrzahl von Submikrometerpartikeln kann gemäß der Offenbarung der Schrift WO 2016/1203821 A1 (siehe dort: „droplet diameter“) beeinflusst bzw. gesteuert werden durch den Durchmesser der eingesetzten Düsen (siehe dort: „nozzle diameter“) und/oder die an der Düse jeweils angelegte Spannung (siehe dort: „voltage applied to the nozzle“). Die genaue Ausgestaltung des Vereinzelns der Schmelze zu einer Schar flüssiger Tropfen gemäß dem vorstehend bezeichneten erfindungsgemäßen Verfahren mit einem an sich bekannten elektrohydrodynamischen Druckersystem kann der Fachmann anhand seiner Kenntnisse und mit Hilfe von Routineverfahren vornehmen.
Grundsätzlich ist jedes Verfahren und jede Vorrichtung für den Schritt des Vereinzelns der Schmelze zu einer Schar flüssiger Tropfen des vorstehend bezeichneten erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet, welche eine Schar (verfestigbarer) flüssiger Tropfen mit der vorstehend definierten monomodalen Partikelgrößenverteilung und Variationsbreite erzeugen bzw. für die weiteren Reaktionsschritte des vorstehend bezeichneten erfindungsgemäßen Verfahrens zur Verfügung stellen kann. Demzufolge können beispielsweise auch die in den Dokumenten WO 2011/116763 oder WO 02/43673 beschriebenen Verfahren bzw. Vorrichtungen grundsätzlich für diesen Zweck geeignet sein, sofern damit die entsprechenden, in diesem Text definierten erfindungsgemäßen, Anforderungen erfüllt werden können.
Während in dem vorstehend bezeichneten Verfahren die Schmelze in einem elektrohydrodynamischen Druckersystem zu einer Schar flüssiger Tropfen vereinzelt wird oder nachdem die Schmelze in einem elektrohydrodynamischen Druckersystem zu einer Schar flüssiger Tropfen vereinzelt wurde, wird die Schar flüssiger Tropfen vorzugsweise mit einer hinter dem Druckersystem (bzw. hinter der oder den Düsen des Druckersystems) angeordneten Gasphase (vorzugsweise Luft) kontaktiert, in welcher sich die Schar flüssiger Tropfen bereits teilweise oder vollständig (in Abhängigkeit von z.B. der Partikelgrößenverteilung der Schar flüssiger Tropfen, der Länge des durchmessenen Weges in der Gasphase, der Art des Gases oder der Temperatur der Gasphase bzw. der Schmelze) zu der Mehrzahl von Submikrometerpartikeln verfestigen kann (d.h. verfestigt oder nicht verfestigt). Der von der Schar flüssiger Tropfen in der vorgenannten Gasphase durchmessene Weg hat üblicherweise eine Länge im Bereich von 1 mm bis 10 mm.
Nach dem Kontakt mit der vorstehend beschriebenen Gasphase wird die Schar flüssiger Tropfen, welche nicht, teilweise oder vollständig zu der Mehrzahl von Submikrometerpartikeln verfestigt ist bzw. sind, vorzugsweise mit einer flüssigen Phase kontaktiert, vorzugsweise einer flüssigen, wässrigen Phase, in welcher die Schar flüssiger Tropfen und/oder die bereits teilweise oder vollständig zu Submikrometerpartikeln verfestigten Tropfen bei 25 °C eine Löslichkeit von < 300 mg/L, vorzugsweise von < 200 mg/L, besonders bevorzugt von < 100 mg/L, ganz besonders bevorzugt von < 50 mg/L und insbesondere ganz besonders bevorzugt von ≤ 25 mg/L aufweist bzw. aufweisen. Spätestens nach dem Kontakt mit dieser flüssigen Phase ist die Schar flüssiger Tropfen vollständig verfestigt, so dass die Mehrzahl von Submikrometerpartikeln gemäß dem vorstehend bezeichneten erfindungsgemäßen Verfahren resultiert.
Gemäß der Funktionsweise des eletrohydrodynamischen Druckersystems wird zur Herstellung der Schar flüssiger Tropfen an die vorstehend definierte flüssige Phase eine Gegenspannung (zur an die vorstehend genannte Schmelze angelegten Spannung) angelegt.
Sofern eine Schar flüssiger Tropfen, welche nicht oder teilweise zu der Mehrzahl von Submikrometerpartikeln verfestigt ist bzw. sind mit der oben genannten flüssigen Phase kontaktiert wird, ist es bevorzugt, dass die Viskosität der vorgenannten flüssigen Phase geringer ist als die Viskosität der ein oder mehreren Materialien der Schar flüssiger Tropfen (d.h. der ein oder mehreren Materialien, aus welcher die Schar flüssiger Tropfen gebildet ist oder aus welcher sie besteht), damit sich die bei Kontakt mit der flüssigen Phase noch unverfestigten flüssigen Tropfen in einer möglichst kugelförmigen Gestalt verfestigen.
Bevorzugt ist ein Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl von Submikrometerpartikeln, wobei das Verfestigen der Schar flüssiger Tropfen das Kontaktieren der Schar flüssiger Tropfen oder von teilweise zu Submikrometerpartikeln verfestigten flüssigen Tropfen mit oder in einer flüssigen Phase, vorzugsweise Wasser, umfasst, in welcher die Schar flüssiger Tropfen und/oder die bereits teilweise oder vollständig zu Submikrometerpartikeln verfestigten Tropfen bei 25 °C eine Löslichkeit von < 300 mg/L, vorzugsweise von < 200 mg/L, besonders bevorzugt von < 100 mg/L, ganz besonders bevorzugt von < 50 mg/L und insbesondere ganz besonders bevorzugt von ≤ 25 mg/L aufweist bzw. aufweisen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des vorstehend bezeichneten bevorzugten Verfahrens zur Herstellung einer Mehrzahl von Submikrometerpartikeln umfasst die flüssige Phase ein oder mehrere Dispergiermittel. Vorzugsweise werden als Dispergiermittel in der flüssigen Phase die vorstehend definierten erfindungsgemäß einzusetzenden ein oder mehreren wasserlöslichen Bindemittel eingesetzt, besonders bevorzugt sind diese ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyvinylalkohol, modifizierten Polyvinylalkoholen und Salzen von Acrylpolymeren.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des vorstehend bezeichneten bevorzugten erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Mehrzahl von Submikrometerpartikeln umfasst die flüssige Phase ein oder mehrere oberflächenaktive Substanzen, wobei diese oberflächenaktiven Substanzen vorzugsweise

- einen HLB-Wert nach Griffin im Bereich von 8 bis 18 aufweisen.

Die vorstehend bezeichnete flüssige Phase kann dabei nur die ein oder mehreren Dispergiermittel umfassen oder nur die ein oder mehreren oberflächenaktiven Substanzen umfassen oder es können in der flüssigen Phase die ein oder mehreren Dispergiermittel und die ein oder mehreren oberflächenaktiven Substanzen nebeneinander vorliegen.
Die Ausgestaltung des vorstehend bezeichneten bevorzugten Verfahrens zur Herstellung einer Mehrzahl von Submikrometerpartikeln, in welcher ein oder mehrere oberflächenaktive Substanzen (entweder in der Mehrzahl von Submikrometerpartikeln oder in der flüssigen Phase) eingesetzt werden, hat den Vorteil, dass die Oberflächenspannung der flüssigen Phase herabgesetzt wird, wodurch eine Verformung von noch unverfestigten Tropfen bei Kontakt mit der Oberfläche der flüssigen Phase verhindert oder wenigstens vermindert wird.
Die Ausgestaltung des vorstehend bezeichneten bevorzugten Verfahrens zur Herstellung einer Mehrzahl von Submikrometerpartikeln, in welcher ein oder mehrere Dispergiermittel (in der flüssigen Phase) eingesetzt werden, hat den Vorteil, dass unter den Verfahrensbedingungen die Anwesenheit der Dispergiermittel zur (elektrostatischen) Stabilisierung der Schar flüssiger Tropfen bzw. der Mehrzahl von Submikrometerpartikeln beiträgt.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des vorstehend bezeichneten Verfahrens zur Herstellung einer Mehrzahl von Submikrometerpartikeln kann die oben im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Streichfarbe angegebene (bzw. definierte) Trägerflüssigkeit teilweise oder vollständig als flüssige Phase eingesetzt werden.
Sofern eine Mehrzahl von Partikeln umfassend oder bestehend aus mindestens einem lipophilen organischen Material hergestellt werden soll, welche

- hinsichtlich ihrer Partikelgrößenverteilung
- - eine durch Laserbeugung bestimmte oder bestimmbare volumenbezogene Partikelgrößenverteilung Dv50 im Bereich von 350 nm bis 2000 nm, vorzugsweise von 600 nm bis 2000 nm, aufweist, vorzugsweise bei einer Variationsbreite V_b von > 0,2,
und/oder
- - eine multimodale Partikelgrößenverteilung aufweist,
und/oder
- - keine monomodale Partikelgrößenverteilung aufweist,

- eine Schmelztemperatur oder ein Schmelzintervall besitzt, die bzw. das im Temperaturbereich von 55 °C bis 95 °C, vorzugsweise von 60 °C bis 90 °C, liegt, kann die bzw. eine Schmelze eines oder mehrerer lipophiler organischer Materialien, welche eine Schmelztemperatur oder ein Schmelzintervall besitzen, die bzw. das im Temperaturbereich von 55 °C bis 95 °C, vorzugsweise von 60 °C bis 90 °C, liegt, z.B. durch Aufschmelzen der ein oder mehreren lipophilen organischen Materialien in Wasser einer entsprechenden Temperatur bei Normaldruck hergestellt werden.

Sofern eine vorstehend genannte Mehrzahl von Partikeln umfassend oder bestehend aus mindestens einem lipophilen organischen Material hergestellt werden soll, welche eine Schmelztemperatur oder ein Schmelzintervall besitzt, die bzw. das im Temperaturbereich von > 95 °C bis 170 °C, vorzugsweise von > 95 °C bis 140 °C, besonders bevorzugt im Temperaturbereich von > 95 °C bis 120 °C, kann die bzw. eine Schmelze eines oder mehrerer lipophiler organischer Materialien, welche eine Schmelztemperatur oder ein Schmelzintervall besitzen, die bzw. das im Temperaturbereich von > 95 °C bis 170 °C, vorzugsweise von > 95 °C bis 140 °C, besonders bevorzugt im Temperaturbereich von > 95 °C bis 120 °C, liegt durch Aufschmelzen der ein oder mehreren lipophilen organischen Materialien in Wasser einer entsprechenden Temperatur und bei einem entsprechend gegenüber Normaldruck erhöhtem Druck hergestellt werden.
Dem Wasser werden vorzugsweise ein oder mehrere Dispergiermittel hinzugefügt, vorzugsweise die vorstehend definierten erfindungsgemäß einzusetzenden ein oder mehreren wasserlöslichen Bindemittel, besonders bevorzugt wasserlösliche Bindemittel ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyvinylalkohol, modifizierten Polyvinylalkoholen und Salzen von Acrylpolymeren.
Dem Wasser werden vorzugsweise auch ein oder mehrere oberflächenaktive Substanzen hinzugefügt (wie oben näher angegeben bzw. definiert).
Für den Schritt des Vereinzelns der Schmelze zu einer Schar flüssiger Tropfen ist jedes Verfahren geeignet, welches eine Schar (verfestigbarer) flüssiger Tropfen mit der vorstehend definierten Partikelgrößenverteilung bzw. Variationsbreite (bzw. multimodaler Partikelgrößenverteilung) erzeugen bzw. für die weiteren Reaktionsschritte des vorstehend bezeichneten Verfahrens zur Verfügung stellen kann.
Geeignet sind beispielsweise an sich bekannte Verfahren, bei welchen durch z.B. ein Rotor-Stator-System (wie einen High Shear Mixer) die in Wasser aufgeschmolzenen ein oder mehreren lipophilen organischen Materialien zu flüssigen Tropfen vereinzelt werden (sogenanntes „Schmelz-Emulgier-Verfahren“) so dass eine Dispersion flüssiger Tropfen der ein oder mehreren lipophilen organischen Materialien gebildet wird, deren Tropfengröße durch die Wahl der Umdrehungszahl und/oder die Zeitdauer der Mischereinwirkung so gesteuert werden kann, dass die nach dem Abkühlen bzw. Erstarren entstehenden Tropfen eine vorstehend angegebene Partikelgrößenverteilung aufweisen.
Weiter sind auch geeignet die im Dokument WO 02/43673 A2 beschriebenen Verfahren zur Herstellung nanopartikulärer Wachse, beispielsweise das Evaporationsverfahren, das sogenannte „Gas Anti Solvent Recrystallization“-Verfahren, das „Precipitation with a Compressed Fluid Anti Solvent“-Verfahren oder das „Rapid expansion of supercritical solutions“-Verfahren.
Ebenfalls geeignet ist ein an sich bekanntes Verfahren zur Erzeugung von Mikro- oder Nanopartikeln unter Zuhilfenahme eines Mikrojet-Reaktors, insbesondere ein Verfahren wie beschrieben in dem Dokument WO 2011/116763 A1 .
Selbstverständlich kann eine vorstehend angegebene Mehrzahl von Partikeln umfassend oder bestehend aus mindestens einem lipophilen organischen Material, welche eine Schmelztemperatur oder ein Schmelzintervall besitzt, die bzw. das im Temperaturbereich von 55 °C bis 95 °C, vorzugsweise von 60 °C bis 90 °C, liegt, auch mit Hilfe eines vorstehend angegebenen, an sich bekannten elektrohydrodynamischen Druckersystems bzw. mit Hilfe des Druckkopfes eines solchen Druckersystems („Elektrospray-Verfahren“) hergestellt werden.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch die Verwendung einer erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung (oder einer in diesem Text beschriebenen bevorzugten erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung) oder einer erfindungsgemäßen Streichfarbe (oder einer in diesem Text beschriebenen bevorzugten erfindungsgemäßen Streichfarbe)
zur Herstellung

- einer eine erstarrte Schmelze von mindestens einem lipophilen organischen Material umfassende Barriereschicht, welche vorzugsweise in einem Barrierepapier vorliegt,

- eines eine erstarrte Schmelze von mindestens einem lipophilen organischen Material umfassenden Barrierematerials, vorzugsweise eines Barrierepapiers, besonders bevorzugt eines heißsiegelfähigen oder ultraschallverschweißbaren Barrierepapiers.

Hinsichtlich bevorzugter Ausgestaltungen und Kombinationen für die erfindungsgemäße Verwendung einer erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung oder einer erfindungsgemäßen Streichfarbe gelten die für das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Barrierematerials, die für das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Streichfarbe, die für die erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung zur Herstellung einer Barriereschicht oder eines Barrierematerials, die für die erfindungsgemäße Streichfarbe und/oder die für das erfindungsgemäße Barrierematerial vorstehend angegebenen Erläuterungen entsprechend (gegebenenfalls sinngemäß), und umgekehrt.
Ebenfalls betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung eines erfindungsgemäßen Barrierematerials vorzugsweise eines Barrierepapiers, besonders bevorzugt eines heißsiegelfähigen oder ultraschallverschweißbaren Barrierepapiers (oder eines in diesem Text beschriebenen bevorzugten erfindungsgemäßen Barrierematerials),
als Verpackungsmaterial und/oder zur Verpackung eines Produktes, vorzugsweise zum Schutz eines Produktes (bzw. des vorgenannten Produktes) gegen Wasser und/oder Wasserdampf,
wobei vorzugsweise

- das Verpackungsmaterial ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Verpackungspapier; Einschlagmaterial, vorzugsweise Einschlagpapier; Beutel, Tüten, Sachets, Unterlegmaterial, vorzugsweise Unterlegpapier; Zwischenlegematerial, vorzugsweise Zwischenlegepapier; und Trennmaterial, vorzugsweise Trennpapier;

- das Verpacken eines Produktes umfasst das Einwickeln, Einpacken, Einschlagen, Unterlegen, Zwischenlegen und/oder Trennen;

- das Produkt ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus
- - Elektrogeräte, vorzugsweise Rundfunk- und Fernsehgeräte, Computer, Computerzubehör und mobile Endgeräte;
- - digitale und Printmedien;
- - optische Geräte, vorzugsweise Film- und Fotoaufzeichnungsgeräte;
- - pharmazeutische Produkte, vorzugsweise Arzneimittel, Heilkräuter, Kräutermischungen, Kräutertees und pharmazeutische Trockenextrakte;
- Lebensmittel, vorzugsweise ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Süßwaren (vorzugsweise umfassend Fruchtgummi, Weingummi, Schaumzucker, Lakritze, Kakao- und Schokoladewaren, Bonbons und Zuckerwaren, Kaugummi, Speiseeeis, vorzugsweise Eiscreme, Milchspeiseeis, Fruchteis und Sorbets), Backwaren (vorzugsweise umfassend Feingebäck), Rohmassen (vorzugsweise umfassend Marzipan, marzipanähnliche Massen wie Persipan, Nuss-Nougatmassen, Nougatkrem und Haselnussmark), gebratene Waren, frittierte Waren, Snackwaren (vorzugsweise umfassend Knabberartikel), Sandwiches, Brot, Burger, Fisch, Meeresfrüchte, Fleischwaren, Wurstwaren und Käse;

- Nahrungs- und Genussmittel, vorzugsweise umfassend
- - unbehandelte Nahrungsmittel, z.B. Tierhälften, rohes Gemüse, Kartoffeln;
- - küchenfertige Nahrungsmittel (bereits zugeschnitten bzw. portioniert und/oder filetiert, ungegart bzw. nicht fertig zubereitet), z.B. zerlegtes Fleisch, geputztes Gemüse, rohes Tiefkühlgemüse, tiefgekühlte Fischfilets, Kartoffeln im Glas, verpacktes Rührei;
- - garfertige Nahrungsmittel (Fertiggerichte, müssen nur noch zubereitet, etwa gebraten, gekocht, frittiert oder gebacken werden), z.B. gefrorenes Spiegelei, frische Fisch- oder Fleischfilets, Reis, Nudeln, tiefgekühlte Pommes Frites, Tiefkühl-Rahmgemüse, fertigpaniertes Schnitzel, Aufbackbrötchen;
- - misch- und/oder aufbereitungsfertige Nahrungsmittel (fertig vorbereitete oder gegarte Lebensmittel, denen weitere Zutaten hinzugefügt werden können, und die ggf. noch erwärmt werden müssen), z.B. Kartoffelpüreepulver, Tütensuppen, Instant-Nudelgerichte;
- - zubereitungsfertige Nahrungsmittel (können direkt erhitzt und anschließend verzehrt werden), z.B. Tiefkühlfertiggerichte, Mikrowellenfertiggerichte;
- - verzehrfertige Nahrungsmittel (direkter Verzehr nach Entfernung der Verpackung möglich), z.B. Stangen-Ei, kalte Soßen, Joghurt, Dosen-Obst, Smoothies, Fisch-Konserven, Fertigsalate
und
- - konservierte Nahrungsmittel (z.B. tiefgefroren, gekühlt, getrocknet, sterilisiert oder pasteurisiert, konserviert, gesäuert, unter Vakuum verpackt).

Hinsichtlich bevorzugter Ausgestaltungen und Kombinationen für die erfindungsgemäße Verwendung eines erfindungsgemäßen Barrierematerials gelten die für die erfindungsgemäße Verwendung einer erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung oder einer erfindungsgemäßen Streichfarbe, die für das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Barrierematerials, die für das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Streichfarbe, die für die erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung zur Herstellung einer Barriereschicht oder eines Barrierematerials, die für die erfindungsgemäße Streichfarbe und/oder die für das erfindungsgemäße Barrierematerial vorstehend angegebenen Erläuterungen entsprechend (gegebenenfalls sinngemäß), und umgekehrt.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Heißversiegeln eines erfindungsgemäßen Barrierematerials, vorzugsweise eines erfindungsgemäßen Barrierepapiers, umfassend die folgenden Schritte:

- Bereitstellen eines erfindungsgemäßen Barrierematerials, vorzugsweise eines erfindungsgemäßen Barrierepapiers,
- Auflegen des bereitgestellten erfindungsgemäßen Barrierematerials, vorzugsweise des erfindungsgemäßen Barrierepapiers, auf eine Oberfläche, sodass zumindest ein Teil der Bindemittelschicht auf der Oberfläche aufliegt,
- Anpressen des auf die Oberfläche aufliegenden Barrierematerials, vorzugsweise des Barrierepapiers, unter Einwirkung von Wärme, sodass die Bindemittelschicht zumindest in dem auf der Oberfläche aufliegenden Teil bis in den schmelzflüssigen Zustand erwärmt wird,
- Reduzieren des Anpressdruckes und der Einwirkung von Wärme, sodass die in den schmelzflüssigen Zustand gebrachte Schicht abkühlt.

Beispiele:
Die nachfolgenden Beispiele sollen die Erfindung näher beschreiben und erklären, ohne ihren Schutzbereich einzuschränken.
Soweit nicht anders angegeben, werden alle nachfolgend angegebenen Versuche unter üblichen Laborbedingungen (25 °C, Normaldruck) durchgeführt.
Beispiel 1: Herstellung einer erfindungsgemäßen Mehrzahl von Partikeln (1)
Carnaubawachs (10,15 Massenanteile, Schmelzpunkt 80 bis 87 °C) wird in Wasser (63,92 Massenanteile) einer geeigneten Temperatur aufgeschmolzen, worin ein Polyvinylalkohol (z.B. vom Typ Poval®2-98; 1 Massenanteil; vernetzbares, wasserlösliches Bindemittel, mit einer mittleren molaren Masse M_n von weniger als 30000 g/mol) sowie als oberflächenaktive Substanz ein handelsübliches Fettalkoholethoxylat (0,5 Massenanteile) enthalten ist. Die in der erhitzten Mischung vorliegende Schmelze von Carnaubawachs wird auf an sich bekannte Weise mit einem High Shear Mixer (beispielsweise der Fa. GEA Group AG, Deutschland) zu einer Schar flüssiger Tropfen einer geeigneten Größe (gegebenenfalls ermittelt durch Vorversuche) vereinzelt, so dass eine Emulsion von flüssigen Tropfen einer Schmelze des Carnaubawachses in Wasser entsteht.
Nach Abkühlen der Emulsion und Verfestigen der Schar flüssiger Carnaubawachs-Tropfen wird eine erfindungsgemäße Mehrzahl von Partikeln mit einer durch Laserbeugung bestimmten oder bestimmbaren volumenbezogenen Partikelgrößenverteilung Dv50 im Bereich von 350 nm bis 2000 nm, vorzugsweise von 600 nm bis 2000 nm, aufweist (vorzugsweise bei einer Variationsbreite Vb von > 0,2) und/oder einer multimodalen Partikelgrößenverteilung, welche in der wässrigen Phase vorliegt.
Beispiel 2: Herstellung einer erfindungsgemäßen Streichfarbe (1)
Die vorstehend erhaltene wässrige Phase enthaltend eine Mehrzahl von Carnaubawachs-Partikeln (siehe Beispiel 1) wird mit Wasser (15,94 Massenanteile), in welchem einem Polyvinylalkohol (z.B. vom Typ Poval®2-98; 2,204 Massenanteile; vernetzbares, wasserlösliches Bindemittel) mit einer mittleren molaren Masse M_n von weniger als 30000 g/mol gelöst ist, Kieselsäure mit einer volumenbezogenen Partikelgrößenverteilung Dv50 von < 40 nm (0,189 Massenanteile; Matrix-Pigment) und mit Glyoxal (Vernetzer zum Vernetzen des wasserlöslichen Bindemittels, 0,37 Massenanteile) auf an sich bekannte Weise vermischt, so dass eine erfindungsgemäße Streichfarbe resultiert.
Die in der Streichfarbe vorliegenden nicht-wässrigen Bestandteile Mehrzahl von Partikeln (von Carnaubawachs), vernetzbares, wasserlösliches Bindemittel und Matrix-Pigment (sowie oberflächenaktive Substanz und vernetzbares wasserlösliches Bindemittel) stellen dabei eine erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung zur Herstellung einer Barriereschicht oder eines Barrierematerials dar, welche beispielsweise durch Abdampfen bzw. Verdunsten des wässrigen Bestandteils auch isoliert erhalten werden kann. Auf diese Weise kann auch der Trockengehalt der Streichfarbe bestimmt werden.
Beispiel 3: Herstellung eines erfindungsgemäßen Barrierematerials
Als Trägersubstrat wird eine Bahn eines üblichen Trägerpapieres mit einer flächenbezogenen Masse von 64 g/m² hergestellt oder bereitgestellt.

Auf der Vorderseite dieses Trägersubstrates wird auf an sich bekannte Weise mit Hilfe eines Streichmessers eine Pigmente umfassende Zwischenschicht mit einer flächenbezogenen Masse von 9 g/m² aufgebracht, getrocknet und satiniert. Die Zusammensetzung der zum Aufbringen der Pigmente umfassenden Zwischenschicht verwendete Zwischenschicht-Zusammensetzung ist unten in Tabelle 1 angegeben. Tabelle 1: Zusammensetzung einer Streichfarbe für eine Zwischenschicht

Funktion	Handelsname	Bezeichnung	CAS RN Nr.	Massenanteile w (x) (atro)
Binder	C-Film 07311	Modifizierte Stärke	9004-53-9	3-5
Optischer Aufheller	Tafluonol CPD T/P	1,4-Benzoldisulfonsäure, 2,2'-(1,2-ethenediylbis((3-sulfo-4,1-phenylen) imino(6-(4-morpholinyl)-1,3,5-triazin-4,2-diyl)imino))bis-, hexanatrium-Salz	52301-70-9	0,25-0,45
Dispergiermittel	Calgon 322	Dinatrium [hydroxy(oxido)-phosphoryl] hydrogen-	68915-31-1	0,45-0,2
		phosphat
Pigment	Ansilex 93	Kaolin, calciniert	92704-41-1	72-86
Rheologie - Modifizierer	Blanose REF CMC 7LC	Carboxymethylcellulose Natriumsalz	9004-32-4	0,7-1,7
Binder	Litex P5100	Wässrige Dispersion eines Copolymerisates (Styrol-Butadien-Kautschuk)	./.	8,5-16
Rheologie - Modifizierer	Sterocoll BL	Polyacrylamid, anionisch modifiziert, emulgiert in aliphatischen Kohlenwasserstoffen und Wasser	64741-47-8	0,04-0,09

Auf die Pigmente umfassende Zwischenschicht wird anschließend unter Nutzung einer Rollrakel-Streicheinrichtung die vorstehend hergestellte erfindungsgemäße Streichfarbe aufgebracht (siehe Beispiel 2), wobei eine Vorläufer-Barriereschicht resultiert.
Nach dem Aufbringen der erfindungsgemäßen Streichfarbe (Vorläufer-Barriereschicht) wird diese bei einer Temperatur, die 50 °C nicht übersteigt (hierbei wird grundsätzlich eine Temperatur eingehalten, welche um 10 bis 20 °C unterhalb des Schmelzpunktes bzw. des Schmelzintervalles der Mehrzahl von Partikeln umfassend oder bestehend aus mindestens einem lipophilen organischen Material liegt, hier also unterhalb des Schmelzpunktes bzw. des Schmelzintervalles der Mehrzahl von Carnaubawachs-Partikeln), getrocknet, wobei das wasserlösliche Bindemittel durch Reaktion mit dem Vernetzer vernetzt wird und zusammen mit dem Matrix-Pigment eine vernetzte Bindemittel-Matrix ausbildet (getrocknete und/oder vernetzte Vorläufer-Barriereschicht mit einer flächenbezogenen Masse von 7-8 g/m²). Hierbei kann die Mehrzahl von Partikeln eine dichteste Packung in der vernetzten Bindemittel-Matrix einnehmen.
Das vorstehend erhaltene, mit einer Pigmente umfassenden Zwischenschicht und einer getrockneten und/oder vernetzten Vorläufer-Barriereschicht beschichtete Trägerpapier wird auf eine Temperatur über dem Schmelzpunkt von Carnaubawachs erwärmt (z.B. auf 95 °C), so dass die in der getrockneten und/oder vernetzten Vorläufer-Barriereschicht vorliegende Mehrzahl von Partikeln von Carnaubawachs schmilzt und die entstehende Schmelze des Carnaubawachses von der Zwischenschicht absorbiert wird.
Anschließend wird das wie vorstehend behandelte, beschichtete Papiersubstrat auf Raumtemperatur abgekühlt, wobei die Schmelze von Carnaubawachs in der Zwischenschicht erstarrt und dadurch eine Barriereschicht ausbildet. Es resultiert eine in der Pigmente enthaltenden Zwischenschicht des Trägersubstrats angeordnete Barriereschicht, die gemeinsam mit dem Trägersubstrat in einem Barrierematerial vorliegt.
Beispiel 4: Herstellung einer Mehrzahl von Submikrometerpartikeln (1)
Eine Schmelze von Stearinsäure (10,15 Massenanteile) wird als Betriebs-Flüssigkeit („Tinte“) in einem elektrohydrodynamischen Druckersystem (wie beschrieben in dem Dokument WO 2016/1203821 A1 ) mit externer Wärmequelle eingesetzt und mithilfe des Druckkopfes des Druckersystems zu einer Schar flüssiger Tropfen vereinzelt, mit einer volumenbezogenen monomodalen Partikelgrößenverteilung Dv50 der Tropfen im Bereich von 290 nm bis 750 nm, bei einer Variationsbreite V_b von 0,2 oder weniger (bestimmbar durch Laserbeugung).
Die Schar flüssiger Tropfen wird hinter dem Druckkopf in Wasser (63,92 Massenanteile) aufgefangen, welches darin gelöst einen Polyvinylalkohol (z.B. vom Typ Poval 2-98; 2,5 Massenanteile; vernetzbares, wasserlösliches Bindemittel) mit einer mittleren molaren Masse M_n von weniger als 30000 g/mol) sowie als oberflächenaktive Substanz ein handelsübliches Fettalkoholethoxylat (0,16 Massenanteile) enthält. Nach Verfestigen der Schar flüssiger Stearinsäure-Tropfen wird eine Mehrzahl von Submikrometerpartikeln mit einer volumenbezogenen monomodalen Partikelgrößenverteilung Dv50 im Bereich von 290 nm bis 750 nm, bei einer Variationsbreite V_b von 0,2 oder weniger (bestimmbar durch Laserbeugung) erhalten, welche in der wässrigen Phase vorliegt.
Beispiel 5: Herstellung einer Mehrzahl von Submikrometerpartikeln (2)
Analog wie in Beispiel 1 wird eine Schmelze von Stearinsäure (9,85 Massenanteile), der (abweichend von Beispiel 1) als oberflächenaktive Substanz ein handelsübliches Fettalkoholethoxylat (0,31 Massenanteile) zugesetzt ist, als Betriebs-Flüssigkeit in einem elektrohydrodynamischen Druckersystem mit externer Wärmequelle eingesetzt und mithilfe des Druckkopfes des Druckersystems zu einer Schar flüssiger Tropfen vereinzelt, mit einer volumenbezogenen monomodalen Partikelgrößenverteilung Dv50 der Tropfen im Bereich von 290 nm bis 750 nm, bei einer Variationsbreite V_b von 0,2 oder weniger (bestimmbar mithilfe von Laserbeugung).
Die Schar flüssiger Tropfen wird hinter dem Druckkopf in Wasser (63,92 Massenanteile) aufgefangen. Nach Verfestigen der Schar flüssiger Stearinsäure-Tropfen wird eine Mehrzahl von Submikrometerpartikeln mit einer volumenbezogenen monomodalen Partikelgrößenverteilung Dv50 im Bereich von 290 nm bis 750 nm, bei einer Variationsbreite V_b von 0,2 oder weniger (bestimmbar mithilfe von Laserbeugung) erhalten, welche in der wässrigen Phase (neben der vorgenannten oberflächenaktiven Substanz) vorliegt.
Beispiel 6: Herstellung einer erfindungsgemäßen Streichfarbe (2)
Die vorstehend erhaltene wässrige Phase enthaltend eine Mehrzahl von Submikrometerpartikeln (siehe Beispiel 4) wird mit Wasser (20,00 Massenanteile), in welchem einem Polyvinylalkohol (z.B. vom Typ Poval 2-98; 1,21 Massenanteile; vernetzbares, wasserlösliches Bindemittel) mit einer mittleren molaren Masse M_n von weniger als 30000 g/mol gelöst ist, Kieselsäure mit einer volumenbezogenen Partikelgrößenverteilung Dv50 von < 40 nm (1,73 Massenanteile; Matrix-Pigment) und mit Glyoxal (Vernetzer zum Vernetzen des wasserlöslichen Bindemittels, 0,33 Massenanteile) auf an sich bekannte Weise vermischt, so dass eine erfindungsgemäße Streichfarbe resultiert.
Die in der Streichfarbe vorliegenden nicht-wässrigen Bestandteile Mehrzahl von Submikrometerpartikeln, vernetzbares, wasserlösliches Bindemittel und Matrix-Pigment (sowie oberflächenaktive Substanz und vernetzbares wasserlösliches Bindemittel) stellen dabei eine erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung zur Herstellung einer Barriereschicht oder eines Barrierematerials dar, welche beispielsweise durch Abdampfen bzw. Verdunsten des wässrigen Bestandteils auch isoliert erhalten werden kann. Auf diese Weise kann auch der Trockengehalt der Streichfarbe bestimmt werden.
Beispiel 7: Herstellung einer erfindungsgemäßen Streichfarbe (3)
Die vorstehend erhaltene wässrige Phase enthaltend eine Mehrzahl von Submikrometerpartikeln (siehe Beispiel 5) wird mit Wasser (20,00 Massenanteile), in welchem ein Polyvinylalkohol (z.B. vom Typ Poval 2-98; 3,81 Massenanteile; vernetzbares, wasserlösliches Bindemittel) mit einer mittleren molaren Masse M_n von weniger als 30000 g/mol gelöst ist, Kieselsäure mit einer volumenbezogenen Partikelgrößenverteilung Dv90 von < 40 nm (1,78 Massenanteile; Matrix-Pigment) und Glyoxal (Vernetzer zum Vernetzen des wasserlöslichen Bindemittels, 0,33 Massenanteile) auf an sich bekannte Weise vermischt, so dass eine erfindungsgemäße Streichfarbe resultiert.
Die in der Streichfarbe vorliegenden nicht-wässrigen Bestandteile Mehrzahl von Submikrometerpartikeln, vernetzbares, wasserlösliches Bindemittel und Matrix-Pigment (sowie oberflächenaktive Substanz und vernetzbares wasserlösliches Bindemittel) stellen dabei eine erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung zur Herstellung einer Barriereschicht oder eines Barrierematerials dar, welche beispielsweise durch Abdampfen bzw. Verdunsten des wässrigen Bestandteils auch isoliert erhalten werden kann.
Beispiel 8: Herstellung eines bedruckbaren Substratmaterials
Auf einer Bahn eines üblichen Trägerpapieres (als Trägersubstrat) mit einer flächenbezogenen Masse von 64 g/m² hergestellt oder bereitgestellt.
Auf der Vorderseite eines üblichen Trägerpapieres (als Trägersubstrat) mit einer flächenbezogenen Masse von 64 g/m² wird auf an sich bekannte Weise mit Hilfe eines Streichmessers eine Pigment-haltige Zwischenschicht mit einer flächenbezogenen Masse von 9 g/m² aufgebracht, getrocknet und satiniert, wie vorstehend in Beispiel 3 beschrieben (Für die Zusammensetzung der zum Aufbringen der Zwischenschicht verwendeten Streichfarbe siehe Tabelle 1).
Auf die Pigment-haltige Zwischenschicht wird anschließend unter Nutzung einer Rollrakel-Streicheinrichtung die vorstehend in Beispiel 6 beschriebene Streichfarbe aufgebracht und getrocknet, wie vorstehend in Beispiel 3 beschrieben. Es entsteht eine getrocknete und/oder vernetzte Vorläufer-Barriereschicht mit einer flächenbezogenen Masse von 7-8 g/m².
In der Papierherstellung werden drei Grade für den Trockengehalt (z.B. von von Papier und Zellstoff) unterschieden „atro“ (absolut trocken), „lutro“ (lufttrocken) und „otro“ (ofentrocken). Die Angabe in Tabelle 2 erfolgt jeweils in Massenanteilen W(x) atro, wobei „atro“ einen Wassergehalt von 0 % bezeichnet.
Allgemein wird für „lutro“ ein „normaler“ (für Papier grundsätzlich notwendiger) Feuchtigkeitsgehalt als Basis einer Berechnung eingesetzt. Bei Zellstoff und Holzschliff bezieht sich die Rechnungsmasse in der Regel auf 90:100, das heißt 90 Teile Stoff, 10 Teile Wasser.
Der Zustand von Papier oder Zellstoff nach der Trocknung unter festgelegten, definierten Bedingungen wird als „otro“ bezeichnet.
Es wird ein mit einer Pigmente umfassenden Zwischenschicht und einer getrockneten und/oder vernetzten Vorläufer-Barriereschicht (welche auch ein wärmeempfindliches Aufzeichnungsmaterial darstellt) beschichtetes Trägerpapier erhalten.
Beispiel 9: Herstellung einer für das menschliche Auge sichtbaren Aufzeichnung auf einem bedruckbaren Substratmaterial
Das vorstehend erhaltene, mit einer Pigmente umfassenden Zwischenschicht, einer getrockneten und/oder vernetzten Vorläufer-Barriereschicht (welche auch ein wärmeempfindliches Aufzeichnungsmaterial darstellt) beschichtete Trägerpapier (siehe Beispiel 8), wird in einem Thermodrucker mit einem üblichen Thermodruckkopf bedruckt, wobei die zur Erzeugung eines Druckbildes gewählte Temperatur am Thermodruckkopf > 70 °C (d.h. über dem Schmelzpunkt von Stearinsäure, dem Material, aus welchem die in der wärmeempfindlichen Aufzeichnungsschicht vorliegende Mehrzahl von Submikrometerpartikeln besteht) beträgt.
Durch Schmelzen mindestens eines Teiles der Mehrzahl von Submikrometerpartikeln in der wärmeempfindlichen Aufzeichnungsschicht an den vom Thermodruckkopf angesteuerten Stellen entsteht ein für das menschliche Auge sichtbares, einfarbiges Druckbild, dessen vom Auge wahrgenommene Farbe von der Partikelgrößenverteilung der Mehrzahl von Submikrometerpartikeln abhängt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102014119572 A1 [0004]
WO 2016/1203821 A1 [0129, 0130, 0132, 0171]
WO 2011/116763 [0133]
WO 0243673 [0133]
WO 0243673 A2 [0151]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

ISO (International Organization for Standardization) 13320:2009 [0026]
Z. Gu et al., Angew. Chem. Int. Ed. Vol. 42/8 (2002) 894-897 [0034]
Griffin, W. C.: Classification of surface active agents by HLB, J. Soc. Cosmet. Chem. 1, 1949 [0064]
DIN 53015:2001-02 [0070]
DIN EN 13432:2000-12 [0099]

Claims

Beschichtungszusammensetzung zur Herstellung einer Barriereschicht oder eines Barrierematerials, umfassend oder bestehend aus: Z1) einer Mehrzahl von Partikeln umfassend oder bestehend aus mindestens einem lipophilen organischen Material, wobei die Mehrzahl von Partikeln eine Schmelztemperatur oder ein Schmelzintervall besitzt, die bzw. das im Temperaturbereich von 55 °C bis 170 °C liegt, Z2) einem oder mehreren wasserlöslichen Bindemitteln und vorzugsweise Z3) einem oder mehreren Matrix-Pigmenten, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Metalloxiden, Metallhydroxiden, Metallcarbonaten und Siliciumdioxid, welche bei 25 °C jeweils eine Löslichkeit in Wasser von < 300 mg/L aufweisen.
Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die Mehrzahl von Partikeln - eine Schmelztemperatur oder ein Schmelzintervall besitzt, die bzw. das im Temperaturbereich von 55 °C bis 95 °C liegt, und/oder - zu einem Massenanteil von > 90 %, besonders bevorzugt zu einem Massenanteil von ≥ 95 %, bezogen auf die Gesamtmasse der Mehrzahl von Partikeln, aus dem mindestens einen lipophilen organischen Material besteht.
Beschichtungszusammensetzung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Mehrzahl von Partikeln umfassend oder bestehend aus mindestens einem lipophilen organischen Material - eine durch Laserbeugung bestimmte oder bestimmbare volumenbezogene Partikelgrößenverteilung Dv50 im Bereich von 350 nm bis 2000 nm, vorzugsweise von 600 nm bis 2000 nm, besonders bevorzugt von 600 nm bis 1200 nm, aufweist, vorzugsweise bei einer Variationsbreite V_b von > 0,2, und/oder - eine multimodale Partikelgrößenverteilung aufweist, und/oder - keine monomodale Partikelgrößenverteilung aufweist.
Beschichtungszusammensetzung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine lipophile organische Material oder mindestens eines, mehrere oder vorzugsweise sämtliche von mehreren lipophilen organischen Materialien - eine Schmelztemperatur oder ein Schmelzintervall besitzt bzw. besitzen, die bzw. das im Temperaturbereich von 55 °C bis 95 °C liegt, und/oder - zu einem Massenanteil von ≥ 75 %, vorzugsweise von ≥ 90 %, besonders bevorzugt von ≥ 95 % und ganz besonders bevorzugt von ≥ 98 %, bezogen auf die Gesamtmasse des oder der in der Beschichtungszusammensetzung vorliegenden lipophilen organischen Materialien, als Mehrzahl von Partikeln wie definiert in einem der Ansprüche 1 bis 4 vorliegen, und/oder - eine Löslichkeit in Wasser von < 300 mg/L bei 25 °C aufweist bzw. aufweisen.
Beschichtungszusammensetzung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine lipophile organische Material oder mindestens eines, mehrere oder vorzugsweise sämtliche von mehreren lipophilen organischen Materialien ausgewählt ist bzw. sind aus der Gruppe bestehend aus: - Paraffin, vorzugsweise Hartparaffin, - Carnaubawachs, - Montanwachs, - Polyethylen-Wachse, - Fettsäuren, vorzugsweise gesättigte Fettsäuren, mit einer Gesamtzahl von Kohlenstoffatomen im Bereich von 16 bis 40, - Fettsäureamide, vorzugsweise Amide von gesättigten oder einfach ungesättigten Fettsäuren mit einer Gesamtzahl von Kohlenstoffatomen im Bereich von 5 bis 22, - Salze von Fettsäuren mit einer Gesamtzahl von Kohlenstoffatomen im Bereich von 16 bis 40, vorzugsweise im Bereich von 16 bis 30, vorzugsweise deren Salze mit zweiwertigen Metallkationen, - Ester von Fettsäuren, vorzugsweise von gesättigten Fettsäuren, mit einer Gesamtzahl von Kohlenstoffatomen der Fettsäuren im Bereich von 10 bis 36, vorzugsweise im Bereich von 10 bis 24, vorzugsweise deren Monoacylglycerine, Diacylglycerine und/oder Triacylglycerine und - Mischungen der vorgenannten lipophilen organischen Materialien; wobei vorzugsweise das mindestens eine lipophile organische Material oder mindestens eines, mehrere oder vorzugsweise sämtliche von mehreren lipophilen organischen Materialien ausgewählt ist bzw. sind aus der Gruppe bestehend aus: - Carnaubawachs, - Fettsäuren, vorzugsweise gesättigte Fettsäuren, mit einer Gesamtzahl von Kohlenstoffatomen im Bereich von 16 bis 40, - Fettsäureamide, vorzugsweise Amide von gesättigten oder einfach ungesättigten Fettsäuren mit einer Gesamtzahl von Kohlenstoffatomen im Bereich von 5 bis 22, - Salze von Fettsäuren mit einer Gesamtzahl von Kohlenstoffatomen im Bereich von 16 bis 40, vorzugsweise im Bereich von 16 bis 30, vorzugsweise deren Salze mit zweiwertigen Metallkationen, - Ester von Fettsäuren mit einer Gesamtzahl von Kohlenstoffatomen im Bereich von 10 bis 36, vorzugsweise im Bereich von 10 bis 24, wobei die vorgenannten Ester von Fettsäuren vorzugsweise ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus - Monoacylglycerine von Fettsäuren, wobei die Gesamtzahl an Kohlenstoffatomen der Fettsäuren im Bereich von 10 bis 36, vorzugsweise im Bereich von 10 bis 24, liegt - Diacylglycerine von Fettsäuren, wobei die Gesamtzahl an Kohlenstoffatomen der Fettsäuren im Bereich von 10 bis 36, vorzugsweise im Bereich von 10 bis 24, liegt - Triacylglycerine von Fettsäuren, wobei die Gesamtzahl an Kohlenstoffatomen der Fettsäuren im Bereich von 10 bis 36, vorzugsweise im Bereich von 10 bis 24, liegt und - deren Gemische, und - Mischungen der vorgenannten lipophilen organischen Materialien.
Beschichtungszusammensetzung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Mehrzahl von Partikeln eine durch Laserbeugung bestimmte oder bestimmbare volumenbezogene monomodale Partikelgrößenverteilung Dv50 im Bereich von 290 nm bis 750 nm aufweist, bei einer Variationsbreite V_b von 0,2 oder weniger.
Beschichtungszusammensetzung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das eine oder eines, mehrere oder sämtliche der mehreren wasserlöslichen Bindemittel ausgewählt ist bzw. sind aus der Gruppe bestehend aus Stärke, Hydroxyethylzellulose, Methylzellulose, Carboxymethylzellulose, Polyvinylalkohol, Carboxylgruppen-modifizierter Polyvinylalkohol, Silanolgruppen-modifizierter Polyvinylalkohol, Diaceton-modifizierter Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon, Acrylamid-Acrylat-Copolymere, und deren Mischungen; wobei vorzugsweise das eine oder eines, mehrere oder sämtliche der mehreren wasserlöslichen Bindemittel ausgewählt ist bzw. sind aus der Gruppe bestehend aus Polyvinylalkohol, Carboxylgruppen-modifizierter Polyvinylalkohol, Silanolgruppen-modifizierter Polyvinylalkohol, Diaceton-modifizierter Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon sowie deren Mischungen, wobei vorzugsweise die eingesetzten wasserlöslichen Bindemittel jeweils eine zahlenmittlere molare Masse M_n von weniger als 30000 g/mol, vorzugsweise von weniger als 25000 g/mol aufweisen.
Beschichtungszusammensetzung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Beschichtungszusammensetzung ein oder mehrere Matrix-Pigmente Z3) umfasst und wobei vorzugsweise das eine oder eines, mehrere oder sämtliche der mehreren Matrix-Pigmente - ausgewählt ist bzw. sind aus der Gruppe bestehend aus SiO₂, Al(OH)₃, Al₂O₃, MgO, TiO₂, SnO₂, Fe₂O₃, ZrO₂, CeO₂, Y₂O₃, CaCO₃ sowie deren Mischungen und vorzugsweise ausgewählt ist bzw. sind aus der Gruppe bestehend aus SiO₂, Al(OH)₃, Al₂O₃, MgO, SnO₂, CaCO₃ sowie deren Mischungen, und/oder - eine Löslichkeit in Wasser von < 150 mg/L, vorzugsweise von < 125 mg/L, besonders bevorzugt von < 100 mg/L und ganz besonders bevorzugt von ≤ 75 mg/L, bei 25 °C aufweist bzw. aufweisen, und/oder - als Partikel einer durch Laserbeugung bestimmten volumenbezogenen Partikelgrößenverteilung Dv50 von < 40 nm, vorzugsweise von < 20 nm, besonders bevorzugt von < 10 nm, vorliegen.
Streichfarbe zur Herstellung einer Beschichtungszusammensetzung, einer Barriereschicht oder eines Barrierematerials, umfassend oder bestehend aus: S11) einer Mehrzahl von Partikeln umfassend oder bestehend aus mindestens einem lipophilen organischen Material, wie definiert in einem der Ansprüche 1 bis 6, vorzugsweise wie definiert in einem der Ansprüche 1 bis 5, S12) einem oder mehreren wasserlöslichen Bindemitteln, wie definiert in einem der Ansprüche 1 oder 7, S13) vorzugsweise einem oder mehreren Matrix-Pigmenten, wie definiert in einem der Ansprüche 1 oder 8; und S14) einer Trägerflüssigkeit, vorzugsweise Wasser, wobei die Mehrzahl von Partikeln umfassend oder bestehend aus mindestens einem lipophilen organischen Material so ausgewählt ist bzw. sind, dass sie bei 25 °C in der Trägerflüssigkeit eine Löslichkeit von < 300 mg/L, vorzugsweise von < 200 mg/L, besonders bevorzugt von < 100 mg/L, ganz besonders bevorzugt von < 50 mg/L und insbesondere ganz besonders bevorzugt von ≤ 25 mg/L, aufweist bzw. aufweisen, oder S21) einer Beschichtungszusammensetzung zur Herstellung einer Barriereschicht oder eines Barrierematerials wie definiert in einem der Ansprüche 1 bis 8, vorzugsweise wie definiert in einem der Ansprüche 1 bis 5 und/oder 7 bis 8, und S22) einer Trägerflüssigkeit, vorzugsweise Wasser, wobei die Mehrzahl von Partikeln umfassend oder bestehend aus mindestens einem lipophilen organischen Material so ausgewählt ist bzw. sind, dass sie bei 25 °C in der Trägerflüssigkeit eine Löslichkeit von < 300 mg/L, vorzugsweise von < 200 mg/L, besonders bevorzugt von < 100 mg/L, ganz besonders bevorzugt von < 50 mg/L und insbesondere ganz besonders bevorzugt von ≤ 25 mg/L, aufweist bzw. aufweisen.
Streichfarbe nach Anspruch 9, - wobei die Mehrzahl von Partikeln umfassend oder bestehend aus mindestens einem lipophilen organischen Material in einer Gesamtmenge im Bereich von 1,75 % Massenanteil bis 28,0 % Massenanteil, besonders bevorzugt im Bereich von 7,0 % Massenanteil bis 21,0 % Massenanteil, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 14,0 % Massenanteil bis 17,0 % Massenanteil, bezogen auf die Gesamtmasse der Streichfarbe, vorliegt, und/oder - wobei die ein oder mehreren wasserlöslichen Bindemittel in einer Gesamtmenge im Bereich von 0,5 % Massenanteil bis 12 % Massenanteil vorliegen, vorzugsweise im Bereich von 3,0 % Massenanteil bis 9,0 % Massenanteil, besonders bevorzugt im Bereich von 6,0 % Massenanteil bis 7,0 % Massenanteil, bezogen auf die Gesamtmasse der Streichfarbe, und/oder - wobei die ein oder mehreren Matrix-Pigmente in einer Gesamtmenge im Bereich von 0,25 % Massenanteil bis 6,0 % Massenanteil vorliegen, vorzugsweise im Bereich von 1,0 % Massenanteil bis 5,0 % Massenanteil, besonders bevorzugt im Bereich von 2,0 % Massenanteil bis 3,0 % Massenanteil, bezogen auf die Gesamtmasse der Streichfarbe, und/oder - weiter umfassend ein oder mehrere oberflächenaktive Substanzen, vorzugsweise - ausgewählt aus der Gruppe der nicht-ionischen Emulgatoren, besonders bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Fettalkoholethoxylate, Fettalkoholpropoxylate, Alkylglucoside, Alkylpolyglucoside, Polyalkyenglycolether, Polyoxyethylenglycerinfettsäureester, Sorbitanfettsäureester und ethoxylierte Sorbitanfettsäureester, und/oder - jeweils aufweisend einen HLB-Wert nach Griffin im Bereich von 8 bis 18, und/oder - in einer Gesamtmenge von < 5,0 % Massenanteil, besonders bevorzugt in einer Gesamtmenge von < 0,35 % Massenanteil, ganz besonders bevorzugt in einer Gesamtmenge von < 0,07 % Massenanteil, bezogen auf die Gesamtmasse der Streichfarbe, und/oder - weiter umfassend ein oder mehrere Vernetzer zum Vernetzen der ein oder mehreren wasserlöslichen Bindemittel, vorzugsweise - ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Formaldehyd, Zirconiumverbindungen, vorzugsweise Ammoniumzirkoncarbonat und Zirconcarbonat; Polyamidaminepichlorhydrinharzen, Borsäure, Glyoxal, Dihydroxybis(ammonium lactato)titan (IV), und Glyoxal und Glyoxalderivaten, und/oder - in einer Gesamtmenge im Bereich von 0,05 % Massenanteil bis 1,5 % Massenanteil vorliegen, vorzugsweise im Bereich von 0,2 % Massenanteil bis 0,9 % Massenanteil, besonders bevorzugt im Bereich von 0,3 % Massenanteil bis 0,7 % Massenanteil, bezogen auf die Gesamtmasse der Streichfarbe.
Barrierematerial, vorzugsweise Barrierepapier, besonders bevorzugt heißsiegelfähiges oder ultraschallverschweißbares Barrierepapier, umfassend oder bestehend aus B1) einem Trägersubstrat, aufweisend eine Vorderseite und eine der Vorderseite gegenüberliegende Rückseite, B2) vorzugsweise einer auf der Vorderseite des Trägersubstrats B1) angeordneten oder aufgebrachten Zwischenschicht, umfassend Pigmente, B3) einer in und/oder auf der Vorderseite des Trägersubstrats B1) und/oder, sofern eine Zwischenschicht B2) vorliegt, einer in und/oder auf der Zwischenschicht B2), vorzugsweise vollflächig, angeordneten oder aufgebrachten Barriereschicht, umfassend eine erstarrte Schmelze von mindestens einem lipophilen organischen Material, wobei vorzugsweise das mindestens eine lipophile organische Material oder mindestens eines, mehrere oder vorzugsweise sämtliche von mehreren lipophilen organischen Materialien solche sind wie definiert in einem der Ansprüche 1 bis 6, vorzugsweise wie definiert in einem der Ansprüche 1 bis 5, und B4) einer auf der Vorderseite des Trägersubstrats B1) oder, sofern eine Zwischenschicht B2) vorliegt, einer auf der Zwischenschicht B2) angeordneten oder aufgebrachten Bindemittelschicht umfassend ein oder mehrere Bindemittel, vorzugsweise umfassend eine aus ein oder mehreren vernetzten Bindemitteln gebildete Bindemittel-Matrix.
Barrierematerial nach Anspruch 11, wobei - die Schichtdicke der Bindemittelschicht im Bereich von 2 µm bis 12 µm, besonders bevorzugt im Bereich von 3 µm bis 10 µm liegt, und/oder - das Trägersubstrat ein Material umfasst oder daraus besteht, welches ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einem ungestrichenen Papiersubstrat und einem nicht oberflächenbehandelten Streichrohpapiersubstrat, und/oder - die Pigmente der Zwischenschicht Absorptionsmittel sind für eine Schmelze der Mehrzahl von Partikeln umfassend oder bestehend aus mindestens einem lipophilen organischen Material, wobei vorzugsweise die Pigmente anorganische Pigmente umfassen, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus - Aluminiumsilikat, vorzugsweise natürliches Kaolinit, kalziniertes Kaolinit, natürliches Kaolin und kalziniertes Kaolin, - Magnesiumsilikathydrat, vorzugsweise Talk, - Aluminiumhydroxid, vorzugsweise Böhmit, - Siliciumdioxid, vorzugsweise Kieselsäure, - Bentonit, - Calciumcarbonat, - Aluminiumoxid und - deren Mischungen.
Verfahren zur Herstellung eines Barrierematerials, vorzugsweise eines Barrierepapiers, besonders bevorzugt eines heißsiegelfähigen oder ultraschallverschweißbaren Barrierepapiers, vorzugsweise nach einem der Ansprüche 11 oder 12, umfassend die folgenden Schritte: (i) Bereitstellen oder Herstellen eines Trägersubstrats, aufweisend eine Vorderseite und eine der Vorderseite gegenüberliegende Rückseite; (ii) vorzugsweise Bereitstellen oder Herstellen einer Zwischenschicht-Zusammensetzung, wobei diese Zwischenschicht-Zusammensetzung Pigmente umfasst, (iii) vorzugsweise Aufbringen der Zwischenschicht-Zusammensetzung auf die Vorderseite des Trägersubstrats, (iv) sofern in Schritt (iii) eine Zwischenschicht-Zusammensetzung auf die Vorderseite des Trägersubstrats aufgebracht wurde, Trocknen und/oder Vernetzen der in Schritt (iii) aufgebrachten Zwischenschicht-Zusammensetzung, so dass eine Pigmente umfassende Zwischenschicht ausgebildet wird, (v) Bereitstellen oder Herstellen einer Beschichtungszusammensetzung zur Herstellung einer Barriereschicht oder eines Barrierematerials nach einem der Ansprüche 1 bis 8, vorzugsweise nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und/oder 7 bis 8, oder einer Streichfarbe nach einem der Ansprüche 9 bis 11, (vi) Aufbringen der Beschichtungszusammensetzung oder der Streichfarbe aus Schritt (v) auf die Vorderseite des Trägersubstrats und/oder, sofern in Schritt (iv) eine Zwischenschicht ausgebildet wurde, auf die Zwischenschicht, so dass eine Vorläufer-Barriereschicht ausgebildet wird, (vii) Trocknen und/oder Vernetzen der in Schritt (vi) ausgebildeten Vorläufer-Barriereschicht, so dass eine getrocknete und/oder vernetzte Vorläufer-Barriereschicht resultiert, (viii) in einem separaten Schritt nach Schritt (vii), und/oder während oder gleichzeitig mit Schritt (vii), Aussetzen der in der Vorläufer-Barriereschicht oder in der getrockneten und/oder vernetzten Vorläufer-Barriereschicht angeordneten Mehrzahl von Partikeln umfassend oder bestehend aus mindestens einem lipophilen organischen Material einer zum Schmelzen der Mehrzahl von Partikeln ausreichenden Energiemenge, vorzugsweise durch Erhitzen auf oder über die Schmelztemperatur der Mehrzahl von Partikeln, so dass wenigstens ein Teil der Mehrzahl von Partikeln umfassend oder bestehend aus mindestens einem lipophilen organischen Material schmilzt, wobei vorzugsweise wenigstens ein Teil der aus der Mehrzahl von Partikeln umfassend oder bestehend aus mindestens einem lipophilen organischen Material resultierenden Schmelze von der Vorderseite des Trägersubstrats und/oder, sofern in Schritt (iv) eine Pigmente umfassende Zwischenschicht ausgebildet wurde, von der Zwischenschicht, absorbiert wird, und so dass eine in und/oder auf der Pigmente enthaltenden Zwischenschicht und/oder in und/oder auf der Vorderseite des Trägersubstrats angeordnete Barriereschicht resultiert, die gemeinsam mit dem Trägersubstrat in einem Barrierematerial vorliegt, wobei vorzugsweise eine auf der Pigmente enthaltenden Zwischenschicht oder auf der Vorderseite des Trägersubstrats angeordnete Bindemittelschicht umfassend ein oder mehrere Bindemittel, vorzugsweise umfassend eine aus ein oder mehreren vernetzten Bindemitteln gebildete Bindemittel-Matrix, resultiert bzw. zurückbleibt, und so dass auch ein entsprechendes Barrierematerial resultiert.
Verwendung einer Beschichtungszusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, vorzugsweise nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und/oder 7 bis 8, oder einer Streichfarbe nach einem der Ansprüche 9 bis 10, zur Herstellung - einer eine erstarrte Schmelze von mindestens einem lipophilen organischen Material umfassende Barriereschicht, welche vorzugsweise in einem Barrierepapier vorliegt, und/oder - eines eine erstarrte Schmelze von mindestens einem lipophilen organischen Material umfassenden Barrierematerials, vorzugsweise eines Barrierepapiers, besonders bevorzugt eines heißsiegelfähigen oder ultraschallverschweißbaren Barrierepapiers.
Verwendung eines Barrierematerials vorzugsweise eines Barrierepapiers, besonders bevorzugt eines heißsiegelfähigen oder ultraschallverschweißbaren Barrierepapiers, nach Anspruch 11 oder 12, als Verpackungsmaterial und/oder zur Verpackung eines Produktes, vorzugsweise zum Schutz eines Produktes gegen Wasser und/oder Wasserdampf, wobei vorzugsweise - das Verpackungsmaterial ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Verpackungspapier; Einschlagmaterial, vorzugsweise Einschlagpapier; Beutel, Tüten, Sachets, Unterlegmaterial, vorzugsweise Unterlegpapier; Zwischenlegematerial, vorzugsweise Zwischenlegepapier; und Trennmaterial, vorzugsweise Trennpapier; und/oder - das Verpacken eines Produktes umfasst das Einwickeln, Einpacken, Einschlagen, Unterlegen, Zwischenlegen und/oder Trennen; und/oder - das Produkt ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus - Elektrogeräte, vorzugsweise Rundfunk- und Fernsehgeräte, Computer, Computerzubehör und mobile Endgeräte; - digitale und Printmedien; - optische Geräte, vorzugsweise Film- und Fotoaufzeichnungsgeräte; - pharmazeutische Produkte, vorzugsweise Arzneimittel, Heilkräuter, Kräutermischungen, Kräutertees und pharmazeutische Trockenextrakte; - Lebensmittel, vorzugsweise ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Süßwaren, Backwaren, Rohmassen, gebratene Waren, frittierte Waren, Snackwaren, Sandwiches, Brot, Burger, Fisch, Meeresfrüchte, Fleischwaren, Wurstwaren und Käse; und - Nahrungs- und Genussmittel, vorzugsweise umfassend - unbehandelte Nahrungsmittel, z.B. Tierhälften, rohes Gemüse, Kartoffeln; - küchenfertige Nahrungsmittel; - garfertige Nahrungsmittel; - misch- und/oder aufbereitungsfertige Nahrungsmittel; - zubereitungsfertige Nahrungsmittel; - verzehrfertige Nahrungsmittel und - konservierte Nahrungsmittel.