DE102022109277A1

DE102022109277A1 - Barrierepapier

Info

Publication number: DE102022109277A1
Application number: DE102022109277.1A
Authority: DE
Inventors: Aljoscha Föll; Dominik Hoferer; Markus Wildberger
Original assignee: Koehler Innovation and Technology GmbH
Current assignee: Koehler Innovation and Technology GmbH
Priority date: 2022-04-14
Filing date: 2022-04-14
Publication date: 2023-10-19
Also published as: WO2023198889A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Barrierepapier, umfassend wenigstens- ein Basispapier,- wenigstens eine mittelbar oder unmittelbar auf dem Basispapier aufgebrachte Streichfarbenschicht S1,- wenigstens eine mittelbar oder unmittelbar auf die Streichfarbenschicht S1 aufgebrachte Barriereschicht B1,- eine mittelbar oder unmittelbar auf die Barriereschicht B1 aufgebrachte Beschichtung B2.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Barrierepapier, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Barrierepapiers, die Verwendung des Barrierepapiers als Verpackungsmaterial und eine Verpackung, umfassend das Barrierepapier.
Eine Verpackung bezeichnet im Allgemeinen die Hülle bzw. (die partielle oder vollständige) Umhüllung eines Objektes insbesondere zu dessen Schutz oder zur besseren Handhabung. Folglich umfasst ein Verpackungsmaterial das Material, das eine solche Verpackung bildet.
Verpackungsmaterialien können beispielsweise auf Basis von Papier, Kunststoffen und/oder Metallen aufgebaut sein. Die vorliegende Erfindung befasst sich mit Verpackungsmaterialien auf Basis von Papier.
Hauptansprüche an Verpackungsmaterialien jeglicher Herkunft sind das Schützen des verpackten Gutes vor äußeren Einflüssen, sowie das Verhindern des Austretens von Packgut. Hierfür sollte das Verpackungsmaterial, je nach Packgut und Abpackprozess unterschiedliche Kriterien erfüllen. So sollten geeignete Verpackungsmaterialien neben sogenannten Barriereeigenschaften gegen beispielsweise Wasser, Fett, Sauerstoff oder Mineralöl auch mechanischen und prozessspezifischen Anforderungen genügen. Ein Verpackungsmaterial sollte je nach Packanlage eine ausreichende Reißfestigkeit, einen passenden Reibwert (Reibkoeffizient), und Flexibilität besitzen, es sollte entweder siegelbar, insbesondere heißsiegelbar und ultraschallsiegelbar oder kompatibel mit einem Kaltsiegelkleber, sowie von außen bedruckbar sein und sollte im gesamten Konvertierungs- und Abpackprozess nicht seine Schutzwirkung verlieren.
Papier kann je nach Zusammensetzung und Flächengewicht vielen mechanischen Anforderungen entsprechen, benötigt aber aufgrund seiner physikalischen Eigenschaften, sowie porösen Struktur eine zusätzliche Beschichtung, die es z.B. mit Heißsiegelbarkeit oder Barrieren ausstattet.
Bekannte papierbasierte, beschichtete Verpackungsmaterialien beinhalten häufig Verbindungen wie Polyvinylidenchlorid (halogenhaltig), oder sind Verbundstoffe aus Papier und Kunststofffolien, weisen eine verbesserungswürdige Reißfestigkeit auf, was zu Laufproblemen auf Verpackungsanlagen führen kann, und/oder sind aufgrund eines zu hohen Beschichtungsanteils, klebender Bestandteile, optischer Inhomogenitäten oder Bildung von sogenannten klebenden Verunreinigungen (Stickies) über den Papierfaserstrom oft nicht recycelbar und/oder sind auf Grund ihrer metallenen Oberflächenbeschichtung nicht hinreichend knickresistent und/oder sind auf Grund ihres jeweiligen Polymeres nicht in feuchten Klimata wirksam. Zudem benötigen Beschichtungen via Vakuumdeposition in der Regel eine besonders glatte und chemisch geeignete Oberfläche, welche in der Regel durch einen Vorstrich erzeugt wird.
Polyvinylalkohole sind weithin bekannt als lineare wasserlösliche, bioabbaubare Barrierebeschichtungen, auch für Papier. Hierbei weisen solche Beschichtungen gute Barrieren gegen Öl, Fett, Sauerstoff, Lösungsmittel und andere unpolare Gase, Flüssigkeiten oder Feststoffe auf. Polyvinylalkohole weisen aufgrund ihrer Hydrophilie jedoch sehr hohe Durchlässigkeiten für polare Verbindungen, wie z.B. Wasser auf. Dies kann auch die Barrierewirkung gegen unpolare Migranten beeinflussen, da Polyvinylalkohole sehr gut Feuchtigkeit aufnehmen, quellen und somit Wege auf molekularer Ebene durch die Barrierebeschichtung schaffen.
Es gibt viele Versuche, den Barriereabfall bei relativen Luftfeuchtigkeiten oberhalb 50 oder 60% durch etwa den Zusatz von Pigmenten, wie beispielsweise in der WO 2010/129032 offenbart, oder aber eine Vernetzung der Polymerketten, wie beispielsweise in der WO 2020/109401 oder der US 6,444,750 offenbart, zu erreichen. Doch nicht nur diese mikroskopischen Defekte sind nachteilig für den Einsatz von Polyvinylalkoholen als Barrieren, auch und vor allem das Auftreten makroskopischer Defekte durch die mechanische Beanspruchung in Abpack- und Konvertieranlagen beeinträchtigen den Nutzungsbereich von Polyvinylalkoholen.
Unter Polyvinylalkohol wird ein vollständig verseiftes Polyvinylacetat verstanden, wobei es sich um einen (thermoplastischen) Kunststoff der nachfolgenden Formel (I) handelt, der in der Regel mittels radikalischer Polymerisation von Vinylacetat synthetisiert wird.
Die Estergruppen im Polyvinylacetat sind relativ leicht alkalisch verseifbar, wodurch das Polymer in Polyvinylalkohol umgewandelt und dadurch hydrophil und wasserempfindlich wird.
Ein teilverseiftes Polyvinylacetat wird auch als teilverseifter Polyvinylalkohol bezeichnet.
In der vorliegenden Erfindung kann der Begriff teilverseiftes Polyvinylacetat synonym mit dem Begriff teilverseifter Polyvinylalkohol verwendet werden.
Der Verseifungsgrad gibt dabei den Anteil an Estergruppen an, die verseift wurden und nun als -OH Gruppen vorliegen. Beispielsweise handelt es sich bei einem Polyvinylalkohol mit einem Verseifungsgrad von 90% um ein Vinylacetatpolymer, bei dem 90% der ursprünglich vorhandenen Estergruppen verseift wurden. In diesem Polyvinylalkohol liegen daher 90% OH-Gruppen und 10% Estergruppen vor. Bei einem Verseifungsgrad von 100% liegen ausschließlich OH-Gruppen vor, da alle ursprünglich vorhanden Estergruppen verseift wurden.
Neben dem reinen Homopolymer haben auch viele Copolymere des Polyvinylalkohols große technische Bedeutung. Unter Copolymer werden alle Polymere verstanden, die zu einem überwiegenden Anteil (>50%) aus Vinylalkohol- bzw. Vinylacetat-Einheiten bestehen, ungeachtet der Anzahl unterschiedlicher zur Synthese eingesetzter Monomere.
Solche Polyvinylalkohol-Copolymere umfassen bevorzugt Polyethylenvinylalkohole.
Unter Verseifung versteht man hier im engeren Sinn die Hydrolyse eines Esters durch die wässrige Lösung eines Hydroxids, wie z. B. durch Natriumhydroxid, oder durch spezielle Enzyme (Esterasen). Sie sind im Gegensatz zur sauren Esterhydrolyse (der Rückreaktion der Veresterung) irreversibel, da an der Carbonsäure das für die Veresterung nötige Proton fehlt. Als Produkte der Reaktion entstehen der Alkohol und das Salz der Säure (Carboxylation) aus denen der Ester bestand. Im erweiterten Sinn kann jede Hydrolyse eines Esters als Verseifung bezeichnet werden.
Darüber hinaus sind beispielsweise aus der Schrift WO 2021/023661 A1 bereits metallisierte Barrierepapiere bekannt, die eine niedrige Wasserdampfdurchlässigkeit (WVTR) von kleiner 5 g/m²/d bei 38 °C und bei 90% relative Luftfeuchtigkeit aufweisen.
Aus der Schrift WO 2021/251449 A1 ist ein Papiersubstrat zur Metalldampfabscheidung, umfassend ein Basispapier und auf dem Basispapier eine Schicht, die ein Polyvinylalkoholharz enthält, bekannt. Vorzugsweise umfasst das Papiersubstrat eine weitere Schicht, die ein Wasserdampfsperrharz als Füllschicht enthält, wobei diese Schicht bevorzugt ein flächiges Pigment enthält. Beispiele für die Metalldampfabscheidungsschicht schließen Aluminium, Zinn, Nickel, Kupfer, Gold, Platin, Silber, Kobalt, Chrom und dergleichen ein, Aluminium ist aufgrund seiner hohen Lichtabschirmeigenschaft und seiner niedrigen Kosten bevorzugt.
WO 2021/260043 A1 beschreibt ebenfalls metallisierbare Barrierepapiere.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile der bekannten Materialien zu beheben und ein Material bereitzustellen, das sich als Verpackungsmaterial, insbesondere für feuchte- und oxidationsempfindliche und fettige Nahrungsmittel eignet, und zur Herstellung von Verpackungen, wie Schlauchbeuteln mittels Heiß- oder Kaltsiegelverfahren verwendet werden kann. Zudem soll das Material keine Barriereschichten auf Basis von halogenhaltigen Verbindungen enthalten. Ferner soll das erfindungsgemäße Material gegenüber bekannten Verpackungsmaterialien einen, oder mehrere der folgenden Eigenschaften aufweisen:

Verbesserte Sauerstoffbarriere, verbesserte Fettbarriere, verbesserte Mineralölbarriere, verbesserte Knickbeständigkeit und Flexibilität der Barrierepapiere (gleichzusetzen mit keinem bzw. einem minimalen Verlust der Barriereeigenschaften durch Knicken bzw. Falten der Barrierepapiere bzw. daraus hergestellter Verpackungen), Wiederverwertbarkeit über den Altpapierkreislauf, verbesserte Heißsiegeleigenschaften,
verbesserte Kaltsiegeleigenschaften (kompatibel mit dem Siegelmedium, wie z.B. einem wasserbasierten Kaltsiegelklebstoff), hohe Reißfestigkeit, der Geschmack des Verpackungsinhalts wird nicht verändert, eine Aromadichtigkeit aufweist, die Außen- und Innenseite soll bedruckbar sein. Auch soll das Material eine verbesserte Wasserdampfbarriere aufweisen und die Siegelnaht sollte möglichst feuchtigkeitsbeständig sein. Schlussendlich sollte das Material möglichst wirtschaftlich herstellbar sein.

Weiterhin ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die anwendungstechnischen Eigenschaften von metallisierten Barrierepapieren weiter zu verbessern, ein Verfahren zur Herstellung von verbesserten Barrierepapieren zu finden und deren Verwendung anzugeben
Diese Aufgabe wird durch ein Barrierepapier gemäß Anspruch 1 mit folgenden Merkmalen gelöst:

Barrierepapier, umfassend wenigstens
- - ein Basispapier,
- - wenigstens eine mittelbar oder unmittelbar auf dem Basispapier aufgebrachte Streichfarbenschicht S1,
- - wenigstens eine mittelbar oder unmittelbar auf die Streichfarbenschicht S1 aufgebrachte Barriereschicht B1,
- - eine mittelbar oder unmittelbar auf die Barriereschicht B1 aufgebrachte Beschichtung B2.

Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass durch den erfindungsgemäßen Aufbau solcher Barrierepapiere deren anwendungstechnischen Eigenschaften entscheidend verbessert werden konnten. Insbesondere als umweltfreundlicher und nachhaltiger Ersatz für Kunststoffverpackungen für Konsumgüter und Lebensmittel konnten nun zumindest gleichwertige Eigenschaften erzielt werden und dies bei Beibehaltung der hervorragenden Recyclingeigenschaften von Papierverpackungen, insbesondere in Altpapierkreisläufen. Neben der Anordnung der Streichfarbenschicht S1 kommt deren Eigenschaften hierbei eine besondere Bedeutung zu, sowohl für die nachfolgenden Barriereschicht B1 als auch für dies Eigenschaften als des Barrierepapiers als flexibles Verpackungsmaterial.
So hat sich gezeigt, dass erfindungsgemäße Barrierepapiere in üblichen Verpackungsmaschinen für Kunststoffverpackungen problemlos eingesetzt und übliche Verpackungen, wie heißgesiegelte Schlauchbeutel für empfindliche Lebensmittel wie Chips und Schokolade oder mittels Ultraschall verschweißte Innerliner für Tabakwaren ausgeformt und auch dicht genug verschlossen werden können.
Im Folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Barrierepapiers genannt:

Barrierepapier, wobei die Streichfarbenschicht S1 wenigstens eine der folgenden Eigenschaften auf:
1. a) Wasserdampfbarriere
2. b) Sauerstoffbarriere,
3. c) Mineralölbarriere,
4. d) Fettbarriere
5. e) Aromabarriere,
6. f) Knickbeständigkeit, wenigstens einer Eigenschaft
7. g) Fettbeständigkeit,
8. h) Siegelbarkeit,
9. i) Glätte nach Bekk von mindestens 200 Bekk-Sekunden.

Die Fettbeständigkeit eines erfindungsgemäßen Barrierepapiers weist dabei nach dem Palmkernfetttest insbesondere mindestens jeweils einen der folgende unter a) bis f) angeführten Werte auf (Anzahl Durchtritte mit einem Durchmesser< 1 mm / Anzahl Durchtritte mit einem Durchmesser > 1 mm):

a) Anzeigepapier (AP): < 5 / < 5, bevorzugt < 2 / < 2, insbesondere 0 / 0
b) Probepapier (PP): < 5 / < 5, bevorzugt < 2 / < 2, insbesondere 0 / 0
c) Anzeigepapier (AP) - Innenknick: < 5 / < 5, bevorzugt < 2 / < 2, insbesondere 0 / 0
d) Probepapier (PP) - Innenknick: < 5 / < 5, bevorzugt < 2 / < 2, insbesondere 0 / 0
e) Anzeigepapier (AP) - Außenknick: < 5 / < 5, bevorzugt < 2 / < 2, insbesondere 0 / 0
f) Probepapier (PP) - Außenknick: < 5 / < 5, bevorzugt < 2 / < 2, insbesondere 0 / 0

Palmkernfetttest:	Analog zu DIN 53116. Bei geknickten Proben wird ein Knick von 180° mit einer Walze erzeugt die auf den entstehenden Knick eine Belastung von 330 g/cm ausübt und bei denen sich die Beschichtung innen (Innenknick) oder außen (Außenknick) befinden kann.
Anzeigepapier:	Auswertung des in der DIN 53116 erwähnten Anzeigepapiers. Es werden hierbei Fettdurchtrittspunkte mit einem Durchmesser (d) von < 1 mm (erster Wert in Tabelle) und von > 1 mm gezählt (zweiter Wert in Tabelle)
Probenpapier:	Auswertung der Rückseite des in DIN 53116 erwähnten Probenpapieres. Dies ist nicht Bestandteil der Norm, wurde aber zur besseren Differenzierung durchgeführt.

Barrierepapier wobei die Streichfarbenschicht S1 mindestens ein wasserlösliches Polymer und/oder ein wasserdispergierbares Polymer umfasst oder daraus besteht.
Barrierepapier, wobei das Polymer ausgewählt ist aus der Gruppe:

a) Polyvinylalkohol, insbesondere teilverseift oder vollverseift;
b) Polyvinylalkohol-Copolymer, insbesondere copolymerisiert mit Ethylen, Polyvinylamin, Acrylsäurederivaten, teilverseift oder vollverseift;
c) Modifizierte voll- oder teilverseifte Polyvinylalkohole oder Copolymere, insbesondere Modifikationen mit Acyl-, Alkyl-, Acrylamid-, Silanol-, Diaceton-, Acetoacetyl, Itaconsäure;
d) Polymer mit einer mittels DSC bestimmten Onset-Temperatur von kleiner als 210°C, wobei die Onset-Temperatur mittels DSC wie nach DIN EN ISO 11357-1:2010-03 als Schnittpunkt der extrapolierten Basislinie und der Wendetangente zu Beginn des Schmelz- oder Kristallisationspeaks bestimmt wird;
e) Acrylbasiert;
f) Polyesterbasiert;
g) Nitrocellulosebasiert;
h) Polyvinylacetatbasiert.

Insbesondere bei Polymeren, die aus dieser Gruppe ausgewählt sind, kann die Barriereschicht B1 so unmittelbar auf die Streichfarbenschicht aufgebracht werden, also z.B. ohne Zwischenschicht, ohne Haftvermittler oder Vorbehandlung der Streichfarbenschicht, z.B. mittel Corona- oder Plasmabehandlung.
Zudem kann durch die besondere Eignung von Polyvinylalkoholen auf einen Vorstrich verzichtet werden und trotzdem einfach und zuverlässig eine Barriereschicht B1, insbesondere eine Metallisierung, aufgebracht werden.
Barrierepapier, wobei das Polymer einen mindestens teilverseiften Polyvinylalkohol und/oder ein mindestens teilverseiftes Polyvinylalkohol-Copolymer, jeweils mit einer mittels DSC bestimmten Onset-Temperatur von kleiner als 210°C, umfasst.
Barrierepapier, wobei das mindestens eine Polymer einen teilverseiften Polyvinylalkohol mit einem Verseifungsgrad von 30% bis 95%, einem mittleren Molekulargewicht von größer 0 und kleiner 100000 g/mol und mit einer mittels DSC bestimmten Onset-Temperatur von kleiner als 200°C, umfasst.
Barrierepapier, wobei das mindestens eine Polymer einen teilverseiften Polyvinylalkohol mit einem Verseifungsgrad von größer als 95% bis 100%, einem mittleren Molekulargewicht von größer 70000 g/mol und mit einer mittels DSC bestimmten Onset-Temperatur von kleiner als 200°C, umfasst.
Barrierepapier, wobei das mindestens eine Polymer ein teilverseiftes Polyvinylalkohol-Copolymer, vorzugsweise einen teilverseiften Polyethylenvinylalkohol, mit einem Verseifungsgrad von 95% bis 100%, einem mittleren Molekulargewicht von größer 60000 g/mol und mit einer mittels DSC bestimmten Onset-Temperatur von kleiner als 210°C, umfasst.
Barrierepapier, wobei der teilverseifte Polyvinylalkohol und/oder das teilverseifte Polyvinylalkohol-Copolymer bei einem Trockengehalt von 4% eine Viskosität von kleiner als 30 mPas, besonders bevorzugt von kleiner als 20 mPas und ganz besonders bevorzugt von kleiner als 15 mPas aufweist.
Barrierepapier, wobei das mindestens eine Polymer eine Mischung aus zuvor als bevorzugt genannten Polymeren umfasst.
Barrierepapier, wobei die Streichfarbenschicht S1 eine Oberflächenspannung im Bereich von 25 bis 80 mN/m, insbesondere 25 bis 75 mN/m aufweist. Besonders bevorzugte Bereiche sind 45 bis 70 mN/m. Bevorzugt liegt der polare Anteil der Oberflächenspannung im Bereich von 55 bis 80%.
Diese Oberflächenspannungen (Oberflächenenergien) sind vorteilhaft insbesondere für das unmittelbare Aufbringen der Barriereschichten B1, insbesondere bei einer Metallisierung („Wetting“, „Nucleation“, Wachstum). Übliche Beschichtungen z.B. auf Basis von BOPP oder PET müssen zunächst z.B. mittels Coronaplasma behandelt werden, um mindestens eine Oberflächenspannung von 25 mN/m, bevorzugt mindestens 35 mN/m zu erreichen.
Polyvinylalkohole eignen sich aufgrund ihrer hohen Oberflächenspannung Oberflächenenergie) von ca. 50 bis 70 mN/m, die insbesondere dabei auch einen hohen polaren Anteil von ca. 70 bis 80 % beinhaltet, als geeignetes Polymer für die Streichfarbenschicht S1, um insbesondere dünne Metallschichten, die eine wesentlich niedrigere und überwiegend disperse Oberflächenspannung besitzen. So haben wir bei einer mittels Physical Vaper Deposition mit Al bedampften Streichfarbenschicht S1 auf Basis von Polyvinylalkohol eine Oberflächenspannung von 27,6 mN/m mit einem polaren Anteil von nur 3,6% bestimmt. Reines Aluminium besitzt eine sehr hoher Oberflächenspannung von 1200 mN/m. In der Realität ist Aluminium mit einer Oxidschicht überzogen, so dass sich eine Oberflächenspannung von ca. 40 mN/m ergibt. Dadurch haftet die Metallschicht (Barriereschicht B1) nicht nur über schwache Kräfte wie auf den meist unpolaren Kunstoffen (Polyolefine, Polyester, Acrylcopolymere, u. a.), sondern ist stärker verankert, woraus eine hohe Verbundfestigkeit folgt, die sich auch beim Knicken des Barrierepapieres als Vorteil erweist, da sich die Metallschicht (Barriereschicht B1) beim Knicken, auch bei dem anspruchsvolleren Außenknick, nicht ablöst.
Daneben gibt es noch weitere, bevorzugte wasserlösliche, und damit polare, Polymere, die eine gewisse Sauerstoffbarriere besitzen und sich insbesondere für die Streichfarbenschicht S1 aber auch für die Beschichtung B2 eignen. Zu nennen sind native und modifizierte Stärken, teilweise degradierte Stärken, modifizierte lösliche Cellulosen, Nanocellulosen und weitere polymere Kohlenhydrate wie Chitosan, Pullulan, Curdlan, Xanthan, Hemicellulosen, Pektine, Dextran, Gummi Arabicum, Karaya, Guar gum, Gellan Gum, etc. Da viele Kohlenhydrate zur Sprödigkeit neigen, ist es empfehlenswert, kleinere Moleküle, die in hydrophilen Polymeren als Weichmacher wirken, zuzugeben. Beispiele dafür sind Zuckeralkohole wie Glycerin und Sorbit, Poly(ethylen)glycole,. Als weitere natürliche Polymere können Proteine wie Casein, Maiszein, Keratin, Kollagen, Gelatine, Molkeprotein, Weizengluten, Rapssamenprotein, Soyaprotein, Kafirin, Haferavenin, Reiskleieprotein, Lupinenprotein, Baumwollproteine oder Erdnussproteine verwendet werden. Es können auch nicht wasserlösliche Polymere verwendet werden, vor allem solche, die zwar keine Sauerstoffbarriere ausbilden, aber dennoch eine Barriere gegenüber Fetten und Mineralöldämpfen ausbilden. Auch diese besitzen eine hohe, überwiegend polare Oberflächenenergie.
Allen genannten Polymeren können auch Pigmente zugesetzt, werden, die die Barrierewirkung verbessern. Dabei ist aber darauf zu achten, dass diese nicht wesentlich die Glätte der jeweiligen Schicht beeinträchtigen. Dies kann man erreichen, indem man plättchenförmige Pigmente mit einem hohen Formfaktor (Aspektverhältnis) wählt, deren Dicke geringer als die der jeweiligenSchicht ist und deren Anteil nicht mehr als 50 Gew.% der Schicht beträgt. Beispiele solcher Pigmente sind Kaoline, natürliche und synthetische Schichtsilikate (Mica), Talkum, gefällte Ca-Carbonate.
Die Streichfarbenschicht S1 kann auf einer Seite des Basispapiers oder auf beiden Seiten aufgebracht sein. Es können mhrere Streichfarbenschichte S1 auf einer Seite des Basispapiers angeordnet sein, wobei insbesondere Zusammensetzung oder Schichtdicke bzw. Flächengewicht gleich oder verschieden sein können. Die Beschichtung B2 und die Streichfarbenschicht S1 können gleich oder verschieden sein, wobei insbesondere Zusammensetzung oder Schichtdicke bzw. Flächengewicht gleich oder verschieden sein können
Barrierepapier, wobei die Barriereschicht B1 Metalle, insbesondere Al, Cu, Sn, Zn, Ag, Au, Ti, In, Si, Metalllegierungen, Metalloxide, insbesondere Al₂O₃, SiO₂, Mischoxide oder eine Kombination daraus umfasst oder daraus besteht.
Barrierepapier, wobei die Barriereschicht B1 mittels Vakuumdeposition oder anderer bekannter bzw. üblicher Verfahren aufgebracht ist.
Barrierepapier, wobei die Barriereschicht B1 wenigstens eins der folgenden Merkmale aufweist:

a) optische Dichte ≥ 1,5 und ≤ 6,0,
b) Schichtdicke ≥ 5 nm, vorzugsweise ≥ 10 nm, besonders bevorzugt ≥ 15 nm, insbesondere 5 nm bis 150 nm.

Die Barriereschicht B1 kann auf einer Seite des Basispapiers oder auf beiden Seiten aufgebracht sein. Es können mehrere Barriereschichten B1 auf einer Seite des Basispapiers angeordnet sein, wobei insbesondere Zuammensetzung oder Schichtdicke gleich oder verschieden sein können.
Barrierepapier, wobei die Beschichtung B2 wenigstens ein Polymer umfasst oder daraus besteht, insbesondere ein Polymer ausgewählt aus der Gruppe

a) Polyethylenacrylsäure-Copolymere,
b) Polyolefine
c) Polyvinylalkohole,
d) Cellulosenitrate,
e) Biobasierte Polymere
f) Nichtbiobasierte Polymere
g) Styrol-Butadien-Latices,
h) Acrylat-Latices.

Barrierepapier, wobei die Beschichtung B2 wenigstens eine der folgenden Eigenschaften aufweist:

a) Schutz der Barriereschicht B1 vor äußeren Einflüssen, insbesondere mechanischen Einflüssen wie Knicken in Verpackungsanlagen, z.B. beim Verschließen der Verpackungen (Z.B. Siegelnähte) oder Reiben oder chemischen Einflüssen,
b) siegelbar, insbesondere heiß-, ultraschall-, kaltsiegelbar,
c) Fettbeständigkeit,
d) Wasserbeständigkeit,
e) Feuchtebeständigkeit,
f) Bedruckbarkeit,
g) Zusätzliche Barriereeigenschaft,
h) Optimierung der bestehenden Barriereeigenschaften.

Barrierepapier, wobei das Barrierepapier wenigstens eine der folgenden Merkmale aufweist:

a) WVTR ≤ 5 g/m²/d bei 23°C und 50% relative Luftfeuchtigkeit
b) WVTR Innenknick ≤ 5 g/m²/d bei 23°C und 50% relative Luftfeuchtigkeit
c) WVTR Außenknick ≤ 5 g/m²/d bei 23°C und 50% relative Luftfeuchtigkeit
d) WVTR ≤ 15 g/m²/d bei 38°C und 90% relative Luftfeuchtigkeit
e) WVTR Innenknick ≤ 15 g/m²/d bei 38°C und 90% relative Luftfeuchtigkeit
f) WVTR Außenknick ≤ 15 g/m²/d bei 38°C und 90% relative Luftfeuchtigkeit
g) OTR ≤ 10 cm³/m²/d bei 23°C und 50% relative Luftfeuchtigkeit
h) OTR Innenknick ≤ 10 cm³/m²/d bei 23°C und 50% relative Luftfeuchtigkeit
i) OTR Außenknick ≤ 10 cm³/m²/d bei 23°C und 50% relative Luftfeuchtigkeit
j) Knickbeständigkeit wenigstens einer Barriereeigenschaft, insbesondere im Bereich des Innenkicks und/oder des Außenknicks,
k) Restfeuchte mindestens 2,5 Gew.-%, insbesondere mindestens 3,0 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht des Barrierepapiers.

a) WVTR ≤ 3 g/m²/d bei 23°C und 50% relative Luftfeuchtigkeit
b) WVTR Innenknick ≤ 3 g/m²/d bei 23°C und 50% relative Luftfeuchtigkeit
c) WVTR Außenknick ≤ 3 g/m²/d bei 23°C und 50% relative Luftfeuchtigkeit
d) WVTR ≤ 10 g/m²/d bei 38°C und 90% relative Luftfeuchtigkeit
e) WVTR Innenknick ≤ 10 g/m²/d bei 38°C und 90% relative Luftfeuchtigkeit
f) WVTR Außenknick ≤ 10 g/m²/d bei 38°C und 90% relative Luftfeuchtigkeit
g) OTR ≤ 5 10 cm³/m²/d bei 23°C und 50% relative Luftfeuchtigkeit
h) OTR Innenknick ≤ 5 cm³/m²/d bei 23°C und 50% relative Luftfeuchtigkeit
i) OTR Außenknick ≤ 5 cm³/m²/d bei 23°C und 50% relative Luftfeuchtigkeit
j) Knickbeständigkeit wenigstens einer Barriereeigenschaft, insbesondere im Bereich des Innenkicks und/oder des Außenknicks,
k) Restfeuchte mindestens 2,5 Gew.-%, insbesondere mindestens 3,0 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht des Barrierepapiers.

Mit Knickbeständigkeit wenigstens einer Barriereeigenschaft, insbesondere im Bereich des Innenkicks oder des Außenknicks, ist gemeint, dass die wenigstens eine Barriereeigenschaft um weniger als maximal 100%, bevorzugt maximal 75%, besonders bevorzugt maximal 50% und ganz besonders bevorzugt maximal 25%, im Bereich des Knicks oder im Knick von der Barriereeigenschaft des Barrierepapiers abweicht. Ist beispielsweise für ein erfindungsgemäßes Barrierepapier der gemessene Wert für WVTR = 1,5 g/m²/d (bei 38°C und 90% relative Luftfeuchtigkeit), so liegt der gemessene Wert für WVTR im Bereich des Innenknicks (d.h. der Innenknick liegt in der Messfläche) oder direkt am Innenknick im Bereich von 0 bis 3 g/m²/d (weniger als maximal 100%).
Barrierepapier, wobei die Streichfarbenschicht S1, die Barrierebeschichtung B1 und die Barrierebeschichtung B2 im Altpapierkreislauf entfernbar sind.
Barrierepapier, wobei nach einer Aufarbeitung des Barrierepapiers gemäß INGEDE Methode 11 folgende Punktzahlen gemäß Assessment of Printed Product Recyclability, Deinkability Score, erreicht werden:

a) Helligkeit Y maximal 35 Punkte,
b) Farbkoeffizient a* im CIELAB-System maximal 20 Punkte,
c) Schmutzpunkte A in den zwei verschiedenen Größenklassen A50 maximal 15 Punkte und A250 maximal 10 Punkte,
d) Grad der Farbstoffentfernung (Druckfarbenentfernung) IE maximal 10 Punkte und
e) Filtratverdunkelung ΔY maximal 10 Punkte,

Barrierepapier, wobei zwischen dem Basispapier und der Streichfarbenschicht S1 ein Vorstrich, umfassend mindestens ein anorganisches Pigment und ein polymeres Bindemittel, vorhanden ist, wobei das anorganische Pigment vorzugsweise plättchenförmig ist und vorzugsweise ein Talkum, ein präzipitiertes Calciumcarbonat, ein Silikat, vorzugsweise ein Schichtsilikat oder Kaolin umfasst und/oder dass das polymere Bindemittel ein polymeres Bindemittel auf Basis eines Polyacrylats umfasst.
Vorzugsweise umfasst der Vorstrich wenigstens ein polymeres Bindemittel und wenigstens ein organisches und/oder ein anorganisches Pigment und ggf. weitere Streichfarbenkomponenten in den üblichen Mengen. Pigmente: Schichtsilikate. Polymere Bindemittel: Styrol-Acrylat-Latex, Butadien-Latex. Rheologiemodifikatoren wie acrylatbasierte Verdicker und/oder zirkoniumbasierte Vernetzer.
Barrierepapier, wobei das Flächengewicht der Streichfarbenschicht S1 und der Beschichtung B2 im Bereich von 4 bis 20 g/m², vorzugsweise von 8 bis 15 g/m², bezogen auf das getrocknete Endprodukt (Lutro) liegt.
Barrierepapier, wobei das Barrierepapier bis auf unvermeidliche Spuren frei von halogenhaltigen Verbindungen ist.
Barrierepapier, wobei das Basispapier ein Flächengewicht von 20 bis 120 g/m², vorzugsweise von 40 bis 100 g/m², aufweist.
Barrierepapier, wobei das Basispapier einen Langfaseranteil von 10 bis 80% und einen Kurzfaseranteil von 20 bis 90 Gew.-%, aufweist, wobei eine Langfaser eine Faser mit einer Faserlänge von 2,6 bis 4,4 mm und eine Kurzfaser eine Faser mit einer Faserlänge von 0,7 bis 2,2 mm ist.
Barrierepapier, wobei das Basispapier 100 % Frischfaserzellstoff und bis zu 100 % Recyclingfasern umfasst oder daraus besteht oder Mischungen aus beiden umfasst oder daraus besteht.
Das Basispapier weist bevorzugt auf einer oder auf beiden Seiten einen Stärkestrich oder stärkehaltigen Strich auf, insbesondere um die Bedruckbarkeit zu verbessern.
Weiterhin wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Barrierepapiers, das dadurch gekennzeichnet ist, dass mittelbar oder unmittelbar auf ein Basispapier eine wässrige Suspension, umfassend die Ausgangsmaterialien der Streichfarbenschicht S1, aufgetragen wird, wobei die wässrige Auftragssuspension einen Feststoffgehalt von 5 bis 50 Gew.-%, bevorzugt von 10 bis 30 Gew.%, aufweist, und mit einem Vorhangbeschichtungsverfahren (Curtain-Coating), vorzugsweise mit einem Doppelvorhangbeschichtungsverfahren (Double-Curtain-Coating) bei einer Betriebsgeschwindigkeit der Streichanlage von mindestens 200 m/min aufgetragen wird.
Vorzugsweise wird nach dem üblichen Trocknen der Streichfarbenschicht S1 das Barrierepapier mit einem Feuchtwerk oder einem Dampfblaskasten rückbefeuchtet, um eine Feuchtigkeit bezogen auf die Gesamtmasse zwischen 2,5 und 7 %, vorzugsweise zwischen 3,5 und 5 %, besonders bevorzugt zwischen 4 und 4,5 % zu erreichen. Dies ist ideal für die Barrierebeschichtung B1, insbesondere falls es sich um eine Metallisierung handelt, um die Flexibilität der Streichfarbenschicht S1 und des Basispapiers beizubehalten, aber auch ein Eintragen von zu viel Feuchtigkeit in eine Beschichtungskammer (z.B. Vakuumkammer) zu verhindern.
Vorzugsweise wird nach dem üblichen Rückbefeuchten der Streichfarbenschicht S1 das Barrierepapier mit einem Feuchtwerk oder einem Dampfblaskasten rückbefeuchtet wird um eine Feuchtigkeit bezogen auf die Gesamtmasse zwischen 2,5 und 7 %, vorzugsweise zwischen 3,5 und 5 %, besonders bevorzugt zwischen 4 und 4,5 % zu erreichen.
Vorzugsweise wird nach dem üblichen Rückbefeuchten der Streichfarbenschicht S1 die Oberfläche der Streichfarbenschicht S1 mit einem oder mehreren Walzenglättwerk(en), Satinagekalandern oder Schuhkalander(n) auf einen Glättewert von min. 200 Bekk-Sekunden, insbesondere 500 Bekk-Sekunden geglättet/satiniert wird.
Vorzugsweise nach dem üblichen Glätten der Streichfarbenschicht S1 wird die Barriereschicht B1 mittels üblicher Verfahren mittelbar oder unmittelbar auf die Streichfarbenschicht S1 aufgebracht.
Die Beschichtung B2 kann im Anschluss mittels üblicher Verfahren mittelbar oder unmittelbar auf die Barriereschicht B1 aufgebracht und falls notwendig mittels üblicher Verfahren getrocknet werden.
Im Anschluss an die Beschichtung B2, kann auf die Beschichtung B2 und/oder auf die gegenüberliegende Außenseite des Barrierepapiers ein vollflächiger oder partieller Siegellack, insbesondere ein Heißsiegellack oder Kaltsiegellack mittels üblicher Verfahren mittelbar oder unmittelbar aufgetragen und mittels üblicher Verfahren mittelbar oder unmittelbar getrocknet werden.
Im Anschluss an die Beschichtung B2, kann auf die Beschichtung B2 oder auf die gegenüberliegende Außenseite ein vollflächiger oder partieller Druck zur Erkennbarkeit der Verpackung und zur Informationsbereitstellung mittels üblicher Verfahren mittelbar oder unmittelbar aufgetragen und mittels üblicher Verfahren mittelbar oder unmittelbar getrocknet werden.
Bevorzugte Verwendungen des erfindungsgemäßen Barrierepapiers bzw. des verfahrensgemäß hergestellten Barrierepapiers als Verpackungsmaterial für Lebensmittel, Konsumgüter, Tabakwaren oder als Bestandteil von Verpackungsmaterial, insbesondere von Verpackungsmaterial auf Basis von Karton oder Pappe, insbesondere als Verpackungsmaterial für Lebensmittel, insbesondere für Wurst, Käse, Kaffee, Müsliriegel, Schokolade, schokoladehaltige Produkte, oder Chips.
Bevorzugte Verpackung, umfassend ein erfindungsgemäßes Barrierepapier bzw. ein verfahrensgemäß hergestelltes Barrierepapier, wobei die Verpackung vorzugsweise eine kaltgesiegelte Verpackung, eine heißgesiegelte Verpackung, eine ultraschallgesiegelte Verpackung, insbesondere eine Schlauchbeutelverpackung ist.
In bevorzugter Ausführungsform wird bei der Verpackung die beschichtete Seite (Innenseite) nach innen (Innenseite der Verpackung) gerichtet und die Außenseite nach außen. Dies ermöglicht es, insbesondere feuchte und/oder fettende Füllgüter zu verpacken. In diesem Fall wird die Außenseite bedruckt und die Innenseite mit der Innenseite (A:A-Siegelung) und/oder die Innenseite mit der Außenseite (A:B-Siegelung) versiegelt.
Insbesondere besteht die Ausführungsform der Verpackung bei der die beschichtete Seite (Innenseite) nach außen (Außenseite der Verpackung) gerichtet und die Außenseite nach innen gerichtet ist. Sies ermöglicht es, besonders feuchteempfindliche Packgüter vor dem Austrocknen zu schützen. In diesem Fall wird die Innenseite bedruckt und die Außenseite mit der Außenseite (A:A-Siegelung) und/oder die Außenseite mit der Innenseite (A:B-Siegelung) versiegelt.
Dynamisch-mechanische Thermoanalyse (DMTA) / DMTA-Messungen:
Die dynamische mechanische Thermoanalyse (DMTA) ist eine Methode zur Messung der viskoelastischen Eigenschaften eines Polymers oder eines Materialsystems. Durch die Anwendung zyklischer sinusförmiger Spannungs-/Dehnungskräfte zur Herbeiführung einer Verformung ohne Zerstörung kann ein Phasenwinkel durch die Verschiebung der sinusförmigen Reaktion des Materials berechnet werden. Der Phasenwinkel eines viskoelastischen Materials ist definiert als ein Wert größer als = 0° (ein rein elastisches Material) und kleiner als = 90° (ein rein viskoses Material). Der tan-Wert ist also ein Wert, der das Verhältnis zwischen dem Elastizitätsmodul (G') und dem Viskositätsmodul (G'') darstellt - gegeben durch die folgende Gleichung: $\tan δ = \frac{G' (e l a s t i c - s t o r a g e m o d u l u s)}{G " (v i s c o u s - l o s s m o d u l u s)}$
Der tan-Wert (ein quantifizierter Verlustdämpfungseffekt), der Elastizitätsmodul (G') und der Viskositätsmodul (G'') von Verpackungsmaterialien, die ihre Barriereeigenschaften nach dem Knicken bzw. Falten beibehalten, können mit Verpackungsmaterialien verglichen werden, die die vorgesehenen Barriereeigenschaften verlieren. Wir erhielten einen tan für ein Material, das seine Barriereeigenschaften nach dem Knicken bzw. Falten beibehält, und einen tan für ein Material, das seine Barriereeigenschaften nach dem Falten verliert. Der tan (Verlustfaktor) liegt im akzeptablen Bereich für viskoelastische Materialien (tan = 0 - 1,0).
Die Onset-Temperatur wurde mittels DSC wie folgt bestimmt:
Die (extrapolierte) Onset-Temperatur (nach DIN EN ISO 11357-1:2010-03) ist der Schnittpunkt der extrapolierten Basislinie und der Wendetangente zu Beginn des Schmelz- oder Kristallisationspeaks in einer DSC Messung. Die Grundlinie und die Wendetangente werden aus dem temperaturabhängigen Wärmeflusssignal bestimmt. Bei reinen und homogenen Materialien kann die Anfangstemperatur als Schmelztemperatur angegeben werden. Im Gegensatz zur Peak-Temperatur ist die Onset-Temperatur weniger abhängig von der Heizrate und der Probenmasse. Weiterhin werden Onset-Temperaturen üblicherweise zur Temperaturkalibrierung einer DSC verwendet.
Das erfindungsgemäße Barrierepapier zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass es sich besonders gut als Verpackungsmaterial für feuchte- und oxidationsempfindliche sowie fettige Objekte, insbesondere Nahrungsmittel, eignet und zur Herstellung von Beuteln mittels Heiß- oder Kaltsiegelanwendung verwendet werden kann, wobei für die Kaltsiegelanwendung ein wasserbasierter Kaltsiegelkleber verwendet werden kann. Ferner müssen keine Schichten bzw. Barriereschichten auf Basis von halogenhaltigen Verbindungen vorhanden sein.
Die teilverseiften Polyvinylalkohole haben gegenüber vollständig verseiften Polyvinylalkoholen (PVOH) oder Polyethylenvinylalkoholen (EVOH), den Vorteil, dass sie eine deutlich niedrigere optimale Siegeltemperatur im Heißsiegelprozess aufweisen. Die Siegelnahtfestigkeit wird dadurch nicht negativ beeinflusst. Ferner weisen teilverseifte Polyvinylalkohole eine leicht niedrigere Viskosität, bei ansonsten gleicher Konzentration, auf. Eine hohe Viskosität ist eher nachteilig zu sehen, da in diesem Fall die PVOH-Lösung stärker verdünnt werden muss, weshalb eine größere Menge an Wasser im Beschichtungsprozess zu trocknen ist. Dies kostet nicht nur Energie und bedarf damit einer Beschichtungsanlage mit höherer Trockenkapazität, sondern kann, je nach gewünschtem Auftragsgewicht anwendungstechnisch schwierig zu realisieren sein. Außerdem wird die Diffusion von Wassermolekülen bei hohen Viskositäten und somit die Trocknung selbst verlangsamt. Ferner kann es somit eher zur Anreicherung von gasförmigem Wasser in der Beschichtung kommen, das zur Bildung von makroskopischen Beschichtungsdefekten führt.
Daher sind teilverseifte Polyvinylalkohole oder teilverseifte Polyvinylalkohol-Copolymere, wie Polyethylenvinylalkohole, gegenüber den vollständig verseiften Varianten bevorzugt.
Insbesondere bei wasser- und feuchteempfindlichen Streichfarbenschichten S1, z.B. auf Basis von Polyvinylalkoholen, diese vor feuchten Umgebungen zu schützen. Dies kann durch eine Vakuumdeposition von Metallen mit minimalem Auftrag erreicht werden. Eine Vakuumdeposition benötigt zudem eine hohe Glätte oder minimale Rauigkeit.
Die Vakuumdepositionsschicht muss auf Grund ihrer minimalen Dicke wiederum gegen Kratzen, Abrieb, Oxidation und Brechen geschützt werden. Zudem ist für bestimmte Verpackungsherstellungen eine zusätzliche Siegelschicht notwendig, um Beutel oder ähnliche Verpackungsformen herzustellen. Dies wird durch eine aufgebrachte Beschichtung B2 auf die Barriereschicht B1 (z.B. Vakuumdepositionsschicht) erreicht. Zudem kann die Beschichtung B2 die Sauerstoff- oder Wasserdampfbarriere weiter verbessern.
Das erfindungsgemäße Barrierepapier zeichnet sich zudem durch eine verbesserte Sauerstoffbarriere, eine verbesserte Fettbarriere, eine verbesserte Mineralölbarriere und eine verbesserte Wasserdampfbarriere aus.
Das erfindungsgemäße Barrierepapier weist ferner eine verbesserte Knickbeständigkeit, ohne Beeinträchtigung der Barrierewirkung, auf und zeichnet sich zudem durch eine hohe Reißfestigkeit aus.
Das erfindungsgemäße Barrierepapier ist zudem über den Altpapierkreislauf wiederverwertbar.
Wird das erfindungsgemäße Barrierepapier als Verpackungsmaterial für Lebensmittel verwendet, so zeichnet es sich insbesondere dadurch aus, dass es den Geschmack des verpackten Lebensmittels nicht beeinflusst und/oder verändert.
Das erfindungsgemäße Barrierepapier ist zudem heißsiegelbar und zeigt verbesserte Kaltsiegeleigenschaften (kompatibel mit dem Siegelmedium, wie z.B. einem wasserbasierten Kaltsiegelklebstoff), wobei die Siegelnähte jeweils eine ausreichende Feuchtigkeitsbeständigkeit aufweisen.
Das erfindungsgemäße Barrierepapier ist ferner einfach auf der unbeschichteten Seite (Außenseite) und auf der beschichteten Seite (Innenseite) zu bedrucken.
Das erfindungsgemäße Barrierepapier lässt sich schließlich relativ einfach und mit geringen Auftragsgewichten herstellen und über den Altpapierkreislauf wiederverwerten.
Im Folgenden kann der Begriff „umfassen“ auch „bestehend aus“ bedeuten.
Als „hydrophob“ werden Substanzen bezeichnet, die sich nicht mit Wasser mischen lassen bzw. sich nur unter Verwendung von Tensiden von Wasser benetzen lassen. Als „hydrophil“ werden Substanzen bezeichnet, die sich mit Wasser mischen lassen oder ohne Einsatz von Tensiden von Wasser benetzen lassen. Hydrophobe Polymere werden auch als unpolare Polymere und hydrophile Polymere auch als polare Polymere bezeichnet.
Hydrophobizität bzw. Hydrophilität kann beispielsweise über den logP-Wert definiert werden. Der n-Octanol-Wasser-Verteilungskoeffizient K_ow (auch Schreibweisen wie Octanol/Wasser-Verteilungskoeffizient sind gebräuchlich und korrekt) ist ein dem Fachmann bekannter dimensionsloser Verteilungskoeffizient, der das Verhältnis der Konzentrationen einer Chemikalie in einem Zweiphasensystem aus n-Octanol und Wasser angibt und damit ein Maß für die Hydrophobizität bzw. Hydrophilität eines Stoffes ist. Der logP-Wert ist der dekadische Logarithmus des n-Octanol-Wasser-Verteilungskoeffizienten K_ow. Dabei gilt: $K_{o w} = P = \frac{c_{o}^{S i}}{c_{w}^{S i}} und log P = log \frac{c_{o}^{S i}}{c_{w}^{S i}} = log c_{o}^{S i} - c_{w}^{S i}$
mit c_o ^Si = Konzentration einer Chemikalie in der octanolreichen Phase und c_w ^Si = Konzentration einer Chemikalie in der wasserreichen Phase.
K_ow ist größer als eins, wenn eine Substanz besser in fettähnlichen Lösungsmitteln wie n-Octanol löslich ist, kleiner als eins, wenn sie besser in Wasser löslich ist. Entsprechend ist log P positiv für hydrophobe/lipophile und negativ für hydrophile/lipophobe Substanzen.
Die niedrige Durchlässigkeit von Polyvinylalkoholen gegenüber Sauerstoff, Mineralöl, Fett und andern unpolaren Migranten ist auf ihre relativ hohe Hydrophilie zurückzuführen.
Zudem weisen ethylenhaltige Polymere, wie (verseifte) Polyethylenvinylalkohole, eine niedrigere Wasserdampfdurchlässigkeit auf, was auf den Ethylenanteil und die damit einhergehende geringere Hydrophilie zurückzuführen ist.
Das in dem erfindungsgemäßen beschichteten Papier verwendete Basispapier ist prinzipiell nicht beschränkt.
Es ist aber bevorzugt, dass das Basispapier ein Flächengewicht von 20 bis 120 g/m², vorzugsweise von 40 bis 100 g/m², aufweist.
Ferner ist es bevorzugt, dass das Basispapier eine Zusammensetzung mit einem Langfaseranteil von 10 bis 80 Gew.-%, bevorzugt von 20 bis 50 Gew.-%, und einem Kurzfaseranteil von 20 bis 90 Gew.-%, bevorzugt von 50 bis 80 Gew.-%, aufweist.
Unter Langfaser wird eine Faser mit einer Faserlänge von 2,6 bis 4,4 mm und unter Kurzfaser eine Faser mit einer Faserlänge von 0,7 bis 2,2 mm verstanden.
Zudem können 0 % bis 20 %, vorzugsweise 0 % bis 5 % an Füllstoffen, wobei vorzugsweise der Wert 0 % ausgeschlossen ist, wie GCC (gemahlenes Calciumcarbonat), das beispielsweise unter dem Handelsnamen Hydrocarb 60 oder Hydroplex 60 bekannt ist, PCC (gefälltes Calciumcarbonat), das beispielsweise unter dem Handelsnamen Precarb 105 bekannt ist, natürliches Kaolin und/oder Talkum, sowie übliche Hilfsstoffe, wie Retentionsmittel und/oder Leimungsmittel, enthalten sein.
Der Vorteil eines solchen Basispapiers ist zum einen seine hohe Flexibilität bzw. seine geringe Steifigkeit und zum anderen seine gute Verarbeitbarkeit auf bestehenden Verpackungsanlagen für flexible Materialien, wie Kunststofffolien, die Aufrechterhaltung der hohen Maschinenverfügbarkeit und die Erzielung der notwendigen Durchstoßfestigkeit, Berstfestigkeit und Weiterreißarbeit.
Gängige Verpackungsanlagen sind beispielsweise vertikale und horizontale Schlauchbeutelmaschinen (Form-Fill-Seal) zur Herstellung von Standbeuteln, Flowpacks, Pillowpacks u. a., Maschinen, die zwei Bahnen gleicher oder verschiedener Materialien zusammenführen und durch Heißsiegelung, Kaltsiegelung oder Ultraschallsiegelung verbinden, z. B. auch Traysealer, Kammerbandmaschinen (auch mit Vakuum), Beutelfüll- und -verschließmaschinen, Tiefziehverpackungsmaschinen, Linearfüllmaschinen, die zum Verschließen Lids durch Heißsiegelung anbringen, Einschlagmaschinen mit finalem Heißsiegelschritt, Blisterverpackungsmaschinen und X-Fold-Verpackungsmaschinen.
Das erfindungsgemäße Barrierepapier ist ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Basispapier und der Streichfarbenschicht S1 ein Vorstrich, umfassend mindestens ein anorganisches Pigment und ein polymeres Bindemittel, vorhanden ist.
Das anorganische Pigment ist bevorzugt plättchenförmig und umfasst insbesondere ein Talkum, präzipitiertes Calciumcarbonat oder Silikate, vorzugsweise Schichtsilikate und ganz besonders bevorzugt ein Kaolin.
Als geeignete polymere Bindemittel sind insbesondere Acrylat-basierte oder Styrol-/Butadien-basierte Bindemittel zu nennen. Prinzipiell sind alle Polymere, die als Bindemittel für Pigmentstriche in der Papierindustrie verwendet werden können, geeignet. Auch Bindemittel auf Stärkebasis (Lösungen modifizierter Stärken, Dispersionen vernetzter Stärken, sog. Biolatices) und Polymer-Stärke-Hybrid-Latices sind möglich.
Das polymere Bindemittel umfasst vorzugsweise ein polymeres Bindemittel auf Basis eines Polyacrylats.
Der Vorstrich kann insgesamt ein hydrophober Vorstrich sein.
In einer anderen Ausführungsform ist der Vorstrich insgesamt hydrophil.
Der Vorstrich enthält vorzugsweise 1 bis 70 Gew.-%, bevorzugt 5 bis 50 Gew.-%, polymeres Bindemittel. Die Menge bezieht sich auf den getrockneten Vorstrich in dem finalen Produkt.
Der Vorstrich enthält ferner vorzugsweise 50 bis 95 Gew.-%, bevorzugt 80 bis 90 Gew.-%, anorganisches Pigment. Die Menge bezieht sich auf den getrockneten Vorstrich in dem finalen Produkt.
Zudem kann der Vorstrich Additive, wie Verdicker, z.B. Acrylat-basierte Verdicker, Tenside und/oder Rheologiemodifikatoren enthalten. Auch der Einsatz von Vernetzern ist denkbar. Bevorzugt enthält der Vorstrich einen Zirkonium basierten Vernetzer und ist selbst mit Formaldehyd vernetzt.
Diese Additive sind vorzugsweise jeweils in einer Menge von 0 bis 2 Gew.-%, vorzugsweise von größer 0 bis 2 Gew.-%, enthalten, wobei der Wert 0% vorzugsweise ausgeschlossen ist. Die Menge bezieht sich auf den getrockneten Vorstrich in dem finalen Produkt.
Die Auftragsmenge des Vorstrichs beträgt vorzugsweise 1 bis 10 g/m² und besonders bevorzugt 2 bis 6 g/m². Die Menge bezieht sich auf den getrockneten Vorstrich in dem finalen Produkt.
Wird ein solcher Vorstrich (auch Primer genannt) aufgetragen, so hat dies den Vorteil, dass die Papieroberfläche verschlossen wird und die weitere darauf gestrichene Streichfarbenschicht 1 nur geringfügig in das Papier migriert und so eine ausreichende Lagenhaftung erzeugt. Des Weiteren verringert dieser Vorstrich die mittlere Rautiefe des Basispapiers und bietet einen vorteilhaften „holdout“, der sich durch einen flächendeckenden Auftrag und eine definierte Oberflächenenergie auszeichnet, so dass sich eine aufgestrichene Streichfarbenschicht 1 optimal ausbilden kann. Außerdem vermittelt der Vorstrich die Lagenhaftung zwischen Basispapier und der Streichfarbenschicht 1, was für spätere Siegelanwendungen von Bedeutung sein kann.
Die auf den Vorstrich aufgebrachte Streichfarbenschicht 1 umfasst vorzugsweise einen mindestens teilverseiften Polyvinylalkohol und/oder ein mindestens teilverseiftes Polyvinylalkohol-Copolymer. Die für den Verarbeitungsprozess genutzte Formulierung weist vorzugsweise eine Menge von 10 bis 100 Gew.-%, besonders bevorzugt von 50 bis 99,8 Gew.-% Polymer auf.
Die Streichfarbenschicht 1 kann ferner Additive, wie Verdicker, z.B. acrylatbasierte Verdicker, Tenside, z.B. Sulfosuccinate, Dehnrheologiehilfsmittel, z.B. Polyacrylamide, Carboxymethylcellulose, Polyvinylalkohole, und/oder Vernetzungsmittel, wie Aldehyde und mehrwertige Aldehyde, Zirkonate, mehrwertige Epoxide, Epichlorhydrinharze und/oder Hydrazide enthalten.
Diese Additive sind vorzugsweise jeweils in einer Menge von 0,1 bis 1 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Streichfarbenschicht 1, enthalten.
In einer Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Barrierepapier ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens teilverseifte Polyvinylalkohol und/oder das mindestens teilverseifte Polyvinylalkohol-Copolymer ein mittleres Molekulargewicht von kleiner als 100000 g/mol aufweist.
In einer anderen Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Barrierepapier ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens teilverseifte Polyvinylalkohol und/oder das mindestens teilverseifte Polyvinylalkohol-Copolymer ein mittleres Molekulargewicht von größer als 30000 g/mol oder von größer als 40000 g/mol oder von größer als 50000 g/mol oder von größer als 60000 g/mol oder von größer als 70000 g/mol aufweist.
In einer Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Barrierepapier ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens teilverseifte Polyvinylalkohol und/oder das mindestens teilverseifte Polyvinylalkohol-Copolymer einen Verseifungsgrad von 30% bis 100%, aufweist.
In einer anderen Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Barrierepapier ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens teilverseifte Polyvinylalkohol und/oder das mindestens teilverseifte Polyvinylalkohol-Copolymer einen Verseifungsgrad von 30% bis weniger als 100%, aufweist.
In einer anderen Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Barrierepapier ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens teilverseifte Polyvinylalkohol und/oder das mindestens teilverseifte Polyvinylalkohol-Copolymer einen Verseifungsgrad von kleiner als 95% oder von 30% bis 95%, aufweist.
In einer anderen Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Barrierepapier ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens teilverseifte Polyvinylalkohol und/oder das mindestens teilverseifte Polyvinylalkohol-Copolymer einen Verseifungsgrad von 95% bis 100%, aufweist.
In einer anderen Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Barrierepapier ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens teilverseifte Polyvinylalkohol und/oder das mindestens teilverseifte Polyvinylalkohol-Copolymer einen Verseifungsgrad von 95% bis weniger als 100%, aufweist.
In einer anderen Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Barrierepapier ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens teilverseifte Polyvinylalkohol und/oder das mindestens teilverseifte Polyvinylalkohol-Copolymer eine mittels DSC bestimmten Onset-Temperatur von kleiner als 200°C aufweist
Das erfindungsgemäße Barrierepapier ist ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Polymer einen teilverseiften Polyvinylalkohol mit einem Verseifungsgrad von kleiner 95% oder von 30% bis 95%, einem mittleren Molekulargewicht von größer 0 und kleiner 100000 g/mol und eine mittels DSC bestimmten Onset-Temperatur von kleiner als 200°C, umfasst.
In einer anderen Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Barrierepapier ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Polymer einen teilverseiften Polyvinylalkohol mit einem Verseifungsgrad von 95% bis 100%, einem mittleren Molekulargewicht von größer 70000 g/mol und eine mittels DSC bestimmten Onset-Temperatur von kleiner als 200°C, umfasst.
In einer anderen Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Barrierepapier ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Polymer ein teilverseiftes Polyvinylalkohol-Copolymer, vorzugsweise einen teilverseiften Polyethylenvinylalkohol, mit einem Verseifungsgrad von 95% bis 100%, einem mittleren Molekulargewicht von größer 60000 g/mol und eine mittels DSC bestimmten Onset-Temperatur von kleiner als 210°C, umfasst.
Es hat sich gezeigt, dass ein teilverseiftes Polyvinylalkohol-Copolymer wie Polyethylenvinylalkohol in der Regel flexibler als ein Polyvinylalkohol ist.
In einer anderen Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Barrierepapier vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Polymer eine Mischung aus einem teilverseiften Polyvinylalkohol mit einem Verseifungsgrad von 1% bis 95%, einem mittleren Molekulargewicht von größer 0 und kleiner 100000 g/mol und eine mittels DSC bestimmten Onset-Temperatur von kleiner als 200°C, einem teilverseiften Polyvinylalkohol mit einem Verseifungsgrad von 95% bis 100%, einem mittleren Molekulargewicht von größer 70000 g/mol und eine mittels DSC bestimmten Onset-Temperatur von kleiner als 200°C und/oder ein teilverseiftes Polyvinylalkohol-Copolymer, vorzugsweise einen teilverseiften Polyethylenvinylalkohol, mit einem Verseifungsgrad von 95% bis 100%, einem mittleren Molekulargewicht von größer 60000 g/mol und eine mittels DSC bestimmten Onset-Temperatur von kleiner als 210°C, umfasst.
Der Verseifungsgrad wurde in Anlehnung an DIN EN ISO 3681 wie folgt bestimmt:

Polyvinylalkohol (PVOH) (1 g) wird mit destilliertem Wasser (70 mL) und neutralisiertem Ethanol (30 mL) versetzt und unter Rückfluss bis zum vollständigen Auflösen erhitzt. Nach dem Abkühlen wird die Lösung mit Kalilauge (0,1 M) neutral gestellt. Im Falle teilverseifter PVOH-Typen wird weitere Kalilauge (50 mL, 0,1 M) hinzugegeben und unter Rückfluss (60 Min.) erhitzt. Im Falle vollverseifter PVOH-Typen wird zur Vermeidung der Absorption von Kohlenstoffdioxid im Laugenüberschuss eine reduzierte Menge an weiterer Kalilauge (25 mL, 0,1 M) bei ebenfalls reduzierter Rückflusszeit (30 Min.) eingesetzt. Im Anschluss wird der Laugenüberschuss mit Salzsäure (0,1 M) gegenüber Phenolphthalein als Indikator zurücktitriert. Parallel wird ein Blindversuch durchgeführt.

Der Verseifungsgrad (%) lässt sich nach Gl. 1 berechnen: $Verseifungsgrad (%) = \frac{(100 - 0,1535) \times Esterzahl}{(100 - 0,0749) \times Esterzahl} \times 100$
wobei die Esterzahl nach Gl. 2 ermittelt wird: $Esterzahl (mg KOH/g) = \frac{({Verbrauch KOH}_{PVOH} (mg) - {Verbrauch KOH}_{Blindwert} (mg)) \times 5,61}{Einwaage otro (g)} \times 100$
Die mittleren Molekulargewichte wurden per Größenausschluss-Chromatographie (GPC) unter folgenden Bedingungen ermittelt:

Eluent: DMSO/+ 0,1 M LiCl; Vorsäule: 10 µm, Guard, ID 8,00 mm x 50,00 mm; Säulen: 10 µm, 30 Å, ID 8,00 mm × 300,00 mm; 10 µm, 3000 Å, ID 8,00 mm × 300,00 mm; 10 µm, 3000 Å, ID 8,00 mm × 300,00 mm; Pumpe: 1260 HPLCpump; Flussrate: 1,0 mL/min; Injektor: 1260 autosampler; Injektionsvolumen: 200 µL; Probenkonzentration: 5,0 g/L; Temperatur: 80 °C; Detektoren: SECcurity² refractive index detector (RI) - WEG eta 1001 HT-Viskosimeter; Berechnung: WinGPC UniChrom Version 8.33

Die Proben wurden im Lösungsmittel (5 mg/mL) bei einer Temperatur von 80 °C für drei Stunden gelöst und per Autosampler injiziert.
Zur Ermittlung der Kalibrierkurve wurden einige PMMA-Standards mit verschiedenen Molekulargewichten vermessen. Durch Messung der intrinsischen Viskosität wurde die Kalibrierkurve in eine universelle Kalibrierkurve umgerechnet.
Das erfindungsgemäße Barrierepapier ist ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass der Polyvinylalkohol bei einem Trockengehalt von 4% eine Viskosität von kleiner als 30 mPas oder kleiner als 20 mPas besonders bevorzugt von kleiner als 15 mPas aufweist.
Die Viskosität wird bei 23°C mit einem Brookfield Viskosimeter bei 100 U/min bestimmt.
Eine Viskosität in diesem Bereich hat den Vorteil, dass im Anwendungsfall höhere Feststoffgehalte genutzt werden können und daher weniger Energie zur Trocknung genutzt werden muss, außerdem können höhere Prozessgeschwindigkeiten erreicht werden. Dies schlägt sich neben einem finanziellen Vorteil auch in der Nutzung eines größeren Trocknungsfensters auf Streichanlagen nieder.
Die dynamisch-mechanische Thermoanalyse (DMTA) hat gezeigt, dass ein Verpackungsmaterial, das nach dem Falten eine Barriereeigenschaft aufrechterhalten soll, eine viskoelastische Komponente aufweisen muss. Das Ausmaß oder die Grenze entweder des viskosen oder des elastischen Anteils - oder das relative Verhältnis = tan-Wert - kann noch nicht definiert werden. Der von uns gemessene Wert von tan gibt einen Wert für ein Material an, das nach dem Knicken bzw. Falten eine Barriereeigenschaft aufrecht erhält.
Die Notwendigkeit eines viskoelastischen Systems für ein Verpackungsmaterial, das nach dem Knicken bzw. Falten eine Barriereeigenschaft aufrechterhalten soll, wurde mittels DMTA nachgewiesen. Das Ausmaß oder die Grenze des viskosen oder elastischen Anteils - oder des relativen Verhältnisses = tan-Wert - kann noch nicht definiert werden. Unser gemessener Wert von tan zeigt einen Wert für ein Material an, das nach dem Knicken bzw. Falten eine Barriereeigenschaft aufrecht erhält. $\tan δ = \frac{G' (e l a s t i c - s t o r a g e m o d u l u s)}{G " (v i s c o u s - l o s s m o d u l u s)}$
Mit der dynamisch-mechanischen Thermoanalyse (DMTA) kann auch die Glasübergangstemperatur (Tg) bestimmt werden - die Temperatur, bei der die Polymerketten von einem festen, gefrorenen Zustand in einen beweglichen Zustand übergehen, jedoch bevor die Polymerketten aneinander vorbeigleiten, was dem Schmelzpunkt (Tm) entspricht. Es ist von Vorteil, wenn in einem Verpackungsmaterial ein viskoelastischer Zustand vorliegt, um nach dem Knicken bzw. Falten eine Barriereeigenschaft aufrechtzuerhalten - daher ist eine Tg unterhalb der Betriebs- und Gebrauchstemperatur ideal. Die Tg wird in der DSC durch die Temperatur bestimmt, bei der die Bräunung ein Maximum erreicht. Bevorzugte Polymere weisen eine Glasübergangstemperatur Tg entsprechend dem tan-Maximum auf.
Das erfindungsgemäße Barrierepapier weist vorzugsweise eine Bruchkraft von > 80 N/15 mm, bevorzugt > 90 N/15 mm in Laufrichtung, sowie > 40 N/15 mm, bevorzugt > 50 N/15 mm quer zu Papierlaufrichtung auf.
Das erfindungsgemäße Barrierepapier weist weiterhin vorzugsweise einen dynamischen Reibkoeffizienten (CoF) von < 0,7, bevorzugt < 0,6, besonders bevorzugt < 0,5 auf. Dieser bezieht sich auf die Reibung der beschichteten Seite auf der beschichteten Seite (Coating gegen Coating).
Das erfindungsgemäße Barrierepapier ist ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass das Flächenauftragsgewicht der einzelnen Schichten 4 bis 20 g/m², vorzugsweise von 4 bis 15 g/m², bezogen auf das getrocknete Endprodukt (Lutro), beträgt.
Das erfindungsgemäße Barrierepapier ist ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung B2 sich mit gängigen wasserbasierten Kaltsiegelklebern benetzen lässt. Hierfür liegt die Oberflächenenergie der Beschichtung B2 > 35 mN/m > 40 mN/m, bevorzugt > 50 mN/m, besonders bevorzugt > 55 mN/m.
Eine solche Benetzbarkeit der Beschichtung B2 hat den Vorteil, dass sich im Laufe des Auftrags- und Trocknungsprozesses von Kaltsiegelklebern keine Strichfreien Stellen bilden und auch eine ausreichende Haftung für den Anwendungsfall gegeben ist.
Das erfindungsgemäße Barrierepapier ist ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass das Barrierepapier eine Sauerstoffdurchlässigkeit (OTR) 10 cm³/m²/d (23°C, 0% relative Luftfeuchte) von kleiner als 10, vorzugsweise von kleiner als 5, aufweist.
Das erfindungsgemäße Barrierepapier ist ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass das Barrierepapier eine Sauerstoffdurchlässigkeit (OTR) 10 cm³/m²/d (23°C, 50% relative Luftfeuchte) von kleiner als 10, vorzugsweise von kleiner als 5, aufweist.
Das erfindungsgemäße Barrierepapier ist ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass das Barrierepapier eine Sauerstoffdurchlässigkeit (OTR) 10 cm³/m²/d (23°C, 70% relative Luftfeuchte) von kleiner als 20, vorzugsweise von kleiner als 15, aufweist.
Das erfindungsgemäße Barrierepapier ist ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass das Barrierepapier eine Sauerstoffdurchlässigkeit (OTR) 10 cm³/m²/d (23°C, 80% relative Luftfeuchte) von kleiner als 50, vorzugsweise von kleiner als 40, aufweist.
Das erfindungsgemäße Barrierepapier verliert diese Sauerstoffbarriere vorzugsweise auch nicht durch die mechanische Beanspruchung von 180° Knicken mit einer Walze die auf den entstehenden Knick eine Belastung von 330 g/cm ausübt und bei denen sich die Beschichtung innen (Innenknick) oder außen (Außenknick) befinden kann.
Die Sauerstoffdurchlässigkeit (oder auch oxygen transmission rate - OTR) wird nach ISO 15105-2 bestimmt.
Das erfindungsgemäße Barrierepapier ist ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass das Barrierepapier eine Fettbarriere entsprechend Prüfbedingung I gemäß DIN 53116 aufweist.
Das erfindungsgemäße Barrierepapier verliert diese Fettbarriere vorzugsweise auch nicht durch die mechanische Beanspruchung von 180° Knicken mit einer Walze die auf den entstehenden Knick eine Belastung von 330 g/cm ausübt und bei denen sich die Beschichtung innen (Innenknick) oder außen (Außenknick) befinden kann.
Das erfindungsgemäße Barrierepapier ist ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass das Barrierepapier eine Mineralölbarriere (Hexan) von < 10 g/m²/d aufweist.
Das erfindungsgemäße Barrierepapier verliert diese Mineralölbarriere (Hexan) vorzugsweise auch nicht durch die mechanische Beanspruchung von 180° Knicken mit einer Walze die auf den entstehenden Knick eine Belastung von 330 g/cm ausübt und bei denen sich die Beschichtung innen (Innenknick) oder außen (Außenknick) befinden kann.
Die Mineralölbarriere wird dadurch bestimmt, dass Hexan in einen Becher (lösemittelbeständig) gefüllt, mit dem beschichteten Papier dicht verschlossen und die Gewichtsabnahme über die Zeit verfolgt wird. Das erfindungsgemäße Barrierepapier ist ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass das Barrierepapier eine Wasserdampfdurchlässigkeit g/m²/d (23°C, 50% relative Luftfeuchte) von kleiner als 10, vorzugsweise von kleiner als 5, aufweist.
Das erfindungsgemäße Barrierepapier ist ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass das Barrierepapier eine Wasserdampfdurchlässigkeit g/m²/d (23°C, 85% relative Luftfeuchte) von kleiner als 10, vorzugsweise von kleiner als 5, aufweist.
Das erfindungsgemäße Barrierepapier ist ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass das Barrierepapier eine Wasserdampfdurchlässigkeit g/m²/d (38°C, 50% relative Luftfeuchte) von kleiner als 10, vorzugsweise von kleiner als 5, aufweist.
Das erfindungsgemäße Barrierepapier ist ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass das Barrierepapier eine Wasserdampfdurchlässigkeit g/m²/d (38°C, 70% relative Luftfeuchte) von kleiner als 20, vorzugsweise von kleiner als 10, aufweist.
Das erfindungsgemäße Barrierepapier ist ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass das Barrierepapier eine Wasserdampfdurchlässigkeit g/m²/d (38°C, 90% relative Luftfeuchte) von kleiner als 20, vorzugsweise von kleiner als 10, aufweist.
Das erfindungsgemäße Barrierepapier ist ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass das Barrierepapier eine Wasserdampfbarriere aufweist. Diese bleibt auch bestehen, wenn die Beschichtung mit Fett in Kontakt kommt, was nicht für alle Wasserdampfbarrieren zutrifft.
Das erfindungsgemäße Barrierepapier ist ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass es sowohl ungeknickt, im Innenknick als auch im Außenknick knickbeständig ist.
Das erfindungsgemäße beschichtete Papier zeichnet sich durch Wiederverwertbarkeit über den Altpapierkreislauf aus. Vorzugsweise durch eine Bewertung nach PTS PTS-RH 021 bedingt rezyklierbar bevozugt rezyklierbar.
Das erfindungsgemäße beschichtete Papier zeichnet sich durch Wiederverwertbarkeit über den Altpapierkreislauf aus. Vorzugsweise durch eine Bewertung nach UNI 11743 Level C bevozugt Level B, besonders bevorzugt Level A, sehr besonders bevorzugt Level A+.
Das erfindungsgemäße beschichtete Papier zeichnet sich durch eine biologische Abbaubarkeit im maritimen Bereich nach ASTM D7081
Das erfindungsgemäße Barrierepapier ist sensorisch unbedenklich und erreicht mindestens einen Wert von ≤ 2 (Nach Norm DIN1230-1:2010-02).
Das erfindungsgemäße Barrierepapier ist heißsiegelbar und ergibt bei der optimalen Siegeltemperatur vorzugsweise eine Siegelnahtfestigkeit (Cold-Tack) von > 3,5 N/15mm, besonders bevorzugt von > 5,0 N/15mm, wobei die Siegelnahtfestigkeit für das Barrierepapier wie folgt bestimmt wurde:

Das Barrierepapier wurde mit 3,3 bar für 0,3 Sekunden im Temperaturbereich von 100°C bis 230°C quer zur Papierlaufrichtung gesiegelt und die Siegelnahtfestigkeit (Cold-Tack) nach DIN 55529 (2012) bestimmt.

Unter „Heißsiegeln“ wird vorzugsweise das Verbinden zweier Lagen des Barrierepapiers mittels lokaler Wärmeeinwirkung und/oder Druck verstanden. In weiteren Ausführungsformen kann auch die beschichtete Seite des Papiers mit einer von sich aus nicht heißsiegelbaren Gegenseite des Papiers, mit einer heißsiegelbaren Gegenseite des Papiers oder mit einem anderen Papier durch Heißsiegelung verbunden werden.
Das erfindungsgemäße Barrierepapier ist ferner durch seine Kompatibilität mit gängigen Kaltsiegelmedien, auch kaltsiegelbar. Unter Kaltsiegeln versteht man in der Regel, dass durch Druckverfahren ein Kaltsiegelkleber auf den zu versiegelnden Abschnitt eines flächigen Verpackungsmaterials aufgebracht wird. Ein Kaltsiegelkleber hat die Eigenschaft, dass er nur unter und nach erhöhtem Druck zwischen Siegelbacken einer Verpackungsmaschine eine Klebewirkung entfaltet und ansonsten nicht oder nur begrenzt klebrig ist.
Unter Ultraschallsiegeln versteht man ein Fokussieren der Energie des Ultraschalls auf die Stelle, an der geschweißt werden soll und die Wärme durch Reibung insbesondere zur Heißsiegelung entsteht. Übliche Siegelzeit liegt zwischen 100 und 200 Millisekunden. Im Gegensatz zum Heißsiegeln, z.B. mittels Siegelbacken, wird die benötigte Wärme bei der Ultraschalltechnologie nur innerhalb der zu verschweißenden Materialien erzeugt. Die Werkzeuge bleiben kalt und unterstützen das Abfließen der Wärme.
Sowohl das heißgesiegelte Barrierepapier, das kaltgesiegelte Barrierepapier als auch das ultraschallgesiegelte Barrierepapier zeichnet sich durch eine hohe Feuchtigkeitsbeständigkeit der Siegelnaht aus.
Das erfindungsgemäße Barrierepapier ist ferner reißfest.
Das erfindungsgemäße Barrierepapier zeichnet sich ferner dadurch aus, dass der Geschmack von darin verpackten Lebensmitteln nicht beeinflusst wird.
Das erfindungsgemäße Barrierepapier lässt sich wirtschaftlich mit bekannten Herstellungsverfahren gewinnen.
Es ist jedoch bevorzugt, das erfindungsgemäße Barrierepapier mit einem Verfahren zu gewinnen, bei dem auf das Basispapier eine wässrige Suspension, umfassend die Ausgangsmaterialien der Streichfarbenschicht S1 aufgetragen wird, wobei die wässrige Auftragssuspension einen Feststoffgehalt von 5 bis 50 Gew.-%, bevorzugt von 10 bis 30 Gew.%, aufweist, und mit einem Vorhangbeschichtungsverfahren (Curtain-Coating), vorzugsweise mit einem Doppelvorhangbeschichtungsverfahren (Double-Curtain-Coating) bei einer Betriebsgeschwindigkeit der Streichanlage von mindestens 200 m/min aufgetragen werden.
Dieses Verfahren ist insbesondere unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten vorteilhaft und aufgrund des gleichmäßigen Auftrags über die Papierbahn.
Wird der Wert des Feststoffgehaltes von etwa 10 Gew.-% unterschritten, dann verschlechtert sich die Wirtschaftlichkeit, da eine große Menge an Wasser durch schonende Trocknung in kurzer Zeit entfernt werden muss, was sich nachteilig auf die Streichgeschwindigkeit auswirkt. Wird auf der anderen Seite der Wert von 50 Gew.-% überschritten, dann führt dies lediglich zu einem erhöhten technischen Aufwand, um die Stabilität des Streichfarben-Vorhangs während des Beschichtungsprozesses und die Trocknung des aufgetragenen Filmes, da die Maschine in diesem Fall wieder sehr schnell laufen muss, zu gewährleisten.
Beim Curtain-Coating-Beschichtungsverfahren (Vorhangbeschichtungsverfahren) wird ein frei fallender Vorhang einer Beschichtungsdispersion gebildet. Durch freien Fall wird die in Form eines dünnen Filmes (Vorhangs) vorliegende Beschichtungsdispersion auf ein Substrat „gegossen“, um die Beschichtungsdispersion auf das Substrat aufzubringen. Die DE 10 196 052 T1 offenbart den Einsatz des Curtain-Coating-Beschichtungsverfahrens bei der Herstellung von Informationsaufzeichnungsmaterialien, wobei mehrschichtige Aufzeichnungsschichten durch Aufbringen des, aus mehreren Beschichtungsdispersionsfilmen bestehenden, Vorhangs auf Substrate realisiert werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weist die wässrige entlüftete Auftragssuspension eine Viskosität von etwa 100 bis etwa 800 mPas (Brookfield, 100 U/min, 20 °C) auf. Wird der Wert von etwa 100 mPas unterschritten bzw. der Wert von etwa 800 mPas überschritten, dann führt dies zu einer mangelhaften Lauffähigkeit der Streichmasse am Streichaggregat. Besonders bevorzugt beträgt die Viskosität der wässrigen entlüfteten Auftragssuspension etwa 200 bis etwa 500 mPas.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann zur Optimierung des Verfahrens die Oberflächenspannung der wässrigen Auftragssuspension auf etwa 25 bis etwa 70 mN/m, bevorzugt auf etwa 35 bis etwa 60 mN/m (gemessen in Anlehnung an die Norm zur Blasendrucktensiometrie (ASTM D 3825-90), wie nachstehend beschrieben), eingestellt werden. Eine bessere Kontrolle über das Streichverfahren erhält man, wenn man die dynamische Oberflächenspannung der Streichfarbe bestimmt und gezielt durch Auswahl des geeigneten Tensids und durch Ermittlung der erforderlichen Tensidmenge einstellt.
Es hat sich gezeigt, dass Polyvinylalkohol-Lösungen im Vergleich zu Dispersionen, speziell solchen mit geringer Partikelgröße und somit hoher Partikeloberfläche, deutlich weniger Tensid benötigen, um eine identische Oberflächenspannung zu erzeugen.
Die dynamische Oberflächenspannung wird mittels eines Blasendruck-Tensiometers gemessen. Gemessen wird der maximale Innendruck einer Gasblase, die über eine Kapillare in einer Flüssigkeit gebildet wird. Der Innendruck p einer kugelförmigen Gasblase (Laplace-Druck) hängt nach der Young-Laplace-Gleichung vom Krümmungsradius r und von der Oberflächenspannung o ab: $p = \frac{2 σ}{r}$
Wird eine Gasblase an der Spitze einer Kapillare in einer Flüssigkeit erzeugt, nimmt die Krümmung zunächst zu und dann wieder ab, wodurch ein Druckmaximum auftritt. Die größte Krümmung und damit der größte Druck treten auf, wenn der Krümmungsradius dem Kapillarradius entspricht.
Druckverlauf bei der Blasendruckmessung, Lage des Druckmaximums:
Der Radius der Kapillare wird mit einer Referenzmessung bestimmt, die mit einer Flüssigkeit mit bekannter Oberflächenspannung, meist Wasser, durchgeführt wird. Ist der Radius dann bekannt, kann aus dem Druckmaximum pmax die Oberflächenspannung berechnet werden. Da die Kapillare in die Flüssigkeit eintaucht, muss vom gemessenen Druck der hydrostatische Druck p0 subtrahiert werden, der aus der Eintauchtiefe und der Dichte der Flüssigkeit resultiert (erfolgt bei modernen Messinstrumenten automatisch). Daraus ergibt sich folgende Formel für die Blasendruck-Methode: $σ = \frac{(p_{m a x} - p_{0}) \cdot r}{2}$
Der Messwert entspricht der Oberflächenspannung bei einem bestimmten Oberflächenalter, der Zeit vom Beginn der Blasenbildung bis zum Auftreten des Druckmaximums. Durch Variation der Erzeugungsgeschwindigkeit der Blasen, kann die Abhängigkeit der Oberflächenspannung vom Oberflächenalter erfasst werden, woraus eine Kurve resultiert, bei der die Oberflächenspannung über die Zeit aufgetragen wird.
Diese Abhängigkeit spielt für den Einsatz von Tensiden eine wichtige Rolle, da der Gleichgewichtswert der Grenzflächenspannung bei vielen Prozessen aufgrund der zum Teil geringen Diffusions- und Adsorptionsgeschwindigkeit von Tensiden gar nicht erreicht wird.
Die Ausbildung der einzelnen Beschichtungen kann on-line auf einer Papiermaschine mit Streichwerk oder in einem separaten Streichvorgang off-line auf einer Streichmaschine erfolgen.
In weiteren Ausführungsformen können die einzelnen Schichten auch mittels der folgenden Verfahren auf das Basispapier aufgebracht werden:

Die Streichfarbenschicht S1 kann mittels Druckverfahren auf das Basispapier und/oder auf bereits vorliegende Vorstriche aufgebracht werden.
Die Streichfarbenschicht S1 kann mittels Extrusion auf das Basispapier und/oder auf bereits vorliegende Vorstriche aufgebracht werden.

Diese Technik hat den Vorteil, dass damit deutlich mehr Material aufgetragen werden kann, was aber nur dann von Interesse ist, wenn das Gesamtprodukt nicht als Papier recycelbar zu sein braucht. Nachteile sind dagegen niedrigere Auftragsgeschwindigkeiten, höherer Energieverbrauch und ein höheres minimales Auftragsgewicht.
Die Streichfarbenschicht S1 kann mittels Laminierung bzw. Kaschieren von Papier, z.B. in Form von Kunststofffolien auf das Basispapier und/oder auf bereits vorliegende Vorstriche, aufgebracht werden.
Die Streichfarbenschicht S1 und der Vorstrich können auch nacheinander über mehrere Applikationsschritte aufgebracht werden.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Barrierepapier, welches mit den vorstehend geschilderten Verfahren erhältlich ist.
Die Streichfarbenschicht S1 eignet sich auf Grund ihrer vergleichsweise hohen Polarität auch zum Aufbringen weiterer Barrieren in Form von wässrigen Polymerlösungen oder Dispersionen, durch Schmelzextrusion oder Laminierung mit Folien.
Die Streichfarbenschicht S1 kann geglättet werden, um eine Glätte nach Bekk von mindestens 200 Bekk-Sekunden, insbesondere 500 Bekk-Sekunden zu erreichen.
Auf die metallisierte Schicht wird mittels Vakuumdeposition eine weitere Schicht aufgebracht.
Die Streichfarbenschicht S1 kann hinsichtlich aller Barrieren bei Bedarf dadurch verbessert werden, dass eine Barriereschicht B1, insbesondere eine ultradünne Metallschicht, Metalloxidschicht, oder andere anorganische Verbindung durch Dampfphasenabscheidung oder im speziellen Vakuumdampfphasenabscheidung aufgebracht wird. Derartig dünne Barriereschichten sind nur dann wirksam, wenn sie auf einem sehr glatten, flexiblen Untergrund haften, der keine Partikel (z. B. anorganische Pigmente) enthält, und darauf eine geschlossene Schicht bilden können. Die vergleichsweise hohe Oberflächenenergie der Streichfarbenschicht S1, insbesondere die der umfassenden Polymere, begünstigt die Lagenhaftung von polaren Materialien wie Metalloxiden und anderen anorganischen Oxiden sowie polarisierbaren elektrisch leitfähigen Materialien, wie Metallen. Die so erhaltenen Barrierepapiere können ihrerseits wieder durch das Aufbringen einer Heißsiegelschicht oder eine Kaltsiegelklebers siegelfähig ausgestattet werden.
Auf die mittels Vakuumdeposition aufgebrachte Barriereschicht B1 wird eine weitere Beschichtung B2 mittels Tiefdruck (auch Curtain Coating, oder andere Druckverfahren) aufgebracht. Ein berührungsloses Aufbringen hat den Vorteil, dass die Oberfläche des zu beschichtenden Materials nicht zerstört oder unvorteilhaft beeinflusst werden kann.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch die Verwendung eines Barrierepapiers wie vorstehend beschrieben oder eines Barrierepapiers erhältlich durch das vorstehend beschriebene Verfahren als Verpackungsmaterial.
Die vorliegende Erfindung betrifft schließlich auch die Verwendung eines Barrierepapiers wie vorstehend beschrieben oder eines Barrierepapiers erhältlich durch das vorstehend beschriebene Verfahren als Verpackungsmaterial für Lebensmittel, insbesondere für fettige feuchteempfindliche und oxidationsempfindliche Lebensmittel.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner bevorzugt die Verwendung eines Barrierepapiers wie vorstehend beschrieben oder eines Barrierepapiers erhältlich durch das vorstehend beschriebene Verfahren als Verpackungsmaterial für z.B. Müsliriegel, Schokolade, Fleisch, Wurst, Käse, schokoladehaltige Produkte, Butter und Margarine, Snacks, Chips, z.B. Kartoffel- oder Linsen-Chips, in Pflanzenöl ausgebackene Produkte wie z.B. Chips, salty Snacks, Kekse, Cracker, Proteinriegel, Sport- und Fitnessriegel, Nahrungsergänzungsmittel, Suppenwürfel, Kosmetikprodukte wie Puder und Makeup, Kaffee und Tee, Tiernahrung Tabakwaren (u.a. als Innerliner), Joghurt (als Deckel). In einer weiteren, bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das erfindungsgemäße Barrierepapier auf Karton oder Pappe aufgebracht, insbesondere durch Kaschieren, Laminieren oder Verkleben.
Die vorliegende Erfindung betrifft schließlich auch die Verwendung eines Verbundes, bei dem ein erfindungsgemäßes Barrierepapier auf Karton oder Pappe aufgebracht ist, insbesondere durch Kaschieren, Laminieren oder Verkleben, als Verpackungsmaterial für Lebensmittel, insbesondere für fettige und oxidationsempfindliche Lebensmittel.
So lassen sich auf einfache und wirtschaftliche Art und Weise Verpackungsmaterialien herstellen, die die Vorteile beider Materialkomponenten aufweisen, wie die gegenüber einem beschichteten Papier erhöhte Festigkeit und Steifigkeit von Karton oder Pappe und die beschriebenen Vorteile der Barrierepapiere. Das Aufbringen kann beispielweise unter Verwendung von Stärke oder wässrigen Dispersionsklebstoffen erfolgen.
Vorzugweise kann das Barrierepapier also ein Bestandteil von Verpackungsmaterialien auf Basis von Karton oder Pappe sein.
Mit diesen erfindungsgemäßen Verpackungsmaterialien lassen sich insbesondere schwerere Nahrungsmittel sicher verpacken und im Handel dem Kunden ansprechend in Form von stehenden Verpackungen präsentieren.
Diese Verpackungsmaterialien weisen bevorzugt einen Massenanteil von größer 95 Gew.-% der einheitlichen Materialart Papier, Karton oder Pappe auf. Hier ergibt sich ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung, dass diese erfindungsgemäßen Verpackungsmaterialien keine Verbundverpackungen gemäß §3 (5) Verpackungsgesetz sind und somit diese Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wesentlich dazu beiträgt, Auswirkungen von Verpackungsabfällen auf die Umwelt zu verringern.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Verpackung, umfassend ein Barrierepapier wie vorstehend beschrieben oder in einem Verbund mit Karton oder Pappe, wie vorstehend beschrieben.
Die Merkmale der erfindungsgemäßen Verwendung gelten dabei analog für die erfindungsgemäße Verpackung.
Bei der Verpackung kann es sich um eine kaltgesiegelte Verpackung handeln. Eine kaltgesiegelte Verpackung ist bevorzugt dazu geeignet Lebensmittel wie Schokolade, schokoladenhaltige Produkte, Riegel, beispielsweise Müsliriegel, und/oder andere Süßwaren zu verpacken. Dies ist zum einen auf die Hitzeempfindlichkeit der Schokolade, als auch auf eine mögliche höhere Maschinengeschwindigkeit zurückzuführen. Verpackungsmaschinen auf Basis von Kaltsiegelungen können schneller betrieben werden, da die Erhitzung eines Heißsiegelmediums vergleichsweise viel Zeit in Anspruch nimmt.
Bei der Verpackung kann es sich auch um eine heißgesiegelte Verpackung handeln. Eine heißgesiegelte Verpackung ist bevorzugt dazu geeignet als Sekundärverpackung oder Verpackung von Gebinden über Dosier- und Abfüllwaagen zu dienen.
Bei der Verpackung kann es sich auch um eine kaltgesiegelte Verpackung handeln
Bei der Verpackung kann es sich ferner um eine Primär- oder Sekundärverpackung, handeln, insbesondere um eine heißgesiegelte oder kaltgesiegelte Schlauchbeutelverpackung, Flow Wrap, Standbodenbeutel, Einschlagpapiere, 3-, und 4-Rand-Siegelbeutel, Deckel.
Das Barrierepapiere kann auch gedreht verwendet werden, so, dass die Innenseite nach außen und die Außenseite nach innen zeigt. Dadurch ist ein Einsatz für feuchte Umgebungen sehr gut gewährleitet. In dem Fall muss zusätzlich partiell oder vollflächig Siegellack aufgetragen werden oder die Verpackung wird via Ultraschall gesiegelt. In dem Fall wird die Beschichtung B2 beschichtet oder bedruckt.
Die Beschichtung B2 kann opak sein, um ein Durchscheinen der Barriereschicht B1 zu verhindern. Alternativ kann die Beschichtung B2 auch mit einer opaken Schicht bedruckt werden.
Vorzugsweise umfasst das erfindungsgemäße Barrierepapier wenigstens ein Basispapier zwei Seiten (Oberflächen) mit unterschiedlichen Rauigkeit (rauere Seite r und glattere Seite g). Bevorzugt wird die rauere Seite (r) des Basispapiers für die Beschichtung mittels Vorstrich, Streichfarbenschicht S1, Barriereschicht B1 und Barriereschicht B2 verwendet (Innenseite). Bevorzugt wird die weniger raue Seite (r) für die Bedruckung mittels Tiefdruck verwendet (Außenseite). In einer besonderen Ausführungsform kann auch die glattere Seite (g) für die Beschichtung mittels Vorstrich, Streichfarbenschicht S1, Barriereschicht B1 und Barriereschicht B2 verwendet (Innenseite) und die rauere Seite (r) für die Bedruckung verwendet werden (Außenseite). Diese Ausführungsform hat eine schlechtere Bedruckbarkeit, führt aber durch ihre weniger raue Oberfläche zu einer Verbesserung der Barriereeigenschaften der Streichfarbenschicht S1 bzw. zu einer Einsparung von Material der Streichfarbenschicht S1 bei gleichbleibenden Barriereeigenschaften (z.B. gleiche Eigenschaft bei geringerer Schichtdicke).
Die Erfindung wird nachfolgend anhand nicht beschränkender Beispiele und Figuren im Detail erläutert.
Figuren:

1 zeigt zwei grundsätzlichen Aufbauten a) und b) von erfindungsgemäßen Barrierepapiere mit folgenden Bezugszeichen:
- 1: Basispapier
  - g: glattere Oberfläche des Basispapiers
  - r: rauere Oberfläche des Basispapiers
- 2: Streichfarbenschicht S1
- 3: Barriereschicht B1
- 4: Beschichtung B2
- 5: Vorstrich, optional für besseren Streichfarbenhold-Out um ein Einsickern der Streichfarbenschicht S1 ins Basispapier zu vermeiden
- 6: Stärkestrich, optional zur besseren Bedruckbarkeit
- 7: Erfindungsgemäßes Barrierepapier
  - A: A-Siegelfläche des Barrierepapiers
  - B: B-Siegelfläche des Barrierepapiers
    - A/A- Siegelung
    - A/B-Siegelung
- 8: weitere Streichfarbenschicht S1, gleiche oder verschiedene Zusammensetzung/Schichtdicke wie 2
Nicht dargestellt: Bedruckung des Barrierepapiers mittels üblicher Druckverfahren, insbesondere mittels Flexo-, Tief- oder Digitaldruckverfahren.
2 zeigt zwei REM-Oberflächenaufnahmen von Vergleichsbeispiel V3 (Innenknick) in verschiedenen Auflösungen. Die oberste Beschichtung (B1) als Draufsicht. Man sieht, dass diese durch die Knickbeanspruchung in der Oberfläche gebrochen ist.
3 zeigt zwei REM-Oberflächenaufnahmen von Beispiel B1 (Innenknick) verschiedenen Auflösungen. Die oberste Beschichtung (Beschichtung B2) als Draufsicht. Man sieht, dass diese durch die Knickbeanspruchung zwar beansprucht worden, aber nicht gebrochen ist.
4 zeigt zwei REM-Oberflächenaufnahmen von Vergleichsbeispiel V5 (Innenknick). Die oberste Beschichtung (B2) als Draufsicht. Hier fehlt die Streichfarbenschicht S1. Man sieht, dass diese durch die Knickbeanspruchung in der Oberfläche gebrochen ist.
5 zeigt zwei Aufnahme nach dem Palmkernfetttest (Innenknick links, Außenknick rechts) von Vergleichsbeispiel V1. Die oberste Beschichtung (Streichfarbenschicht S1) als Draufsicht. In diesem Fall wurde die Schichtdicke halbiert. Man sieht, dass diese Halbierung zu keinen Problemen in der flächigen Fettbarriere führt (rechts und links vom Knick), wohl aber zu Problemen in der Knickresistenz (Fettdurchtritte im Knick und im Randbereich des Knickes).
6 zeigt zwei Aufnahme nach dem Palmkernfetttest (Innenknick links, Außenknick rechts) von Vergleichsbeispiel V2. Die oberste Beschichtung (Streichfarbenschicht S1) als Draufsicht. In diesem Fall wurde eine bevorzugte Schichtdicke gewählt. Man sieht, dass weder Probleme in der flächigen Fettbarriere (rechts und links vom Knick) noch in der Knickresistenz (keine Fettdurchtritte im Knick und im Randbereich des Knickes) auftauchen.
7 zeigt verschiedene erfindungsgemäße Verpackungsformen mit A:A Siegelung.
8 zeigt eine erfindungsgemäße Umschlagverpackung mit A:B Siegelung an der Stirnseite .

Beispiele:
Es wurden die folgenden Beschichtungen auf ein Basispapier mit einem Flächengewicht von 60 g/m² oder von 70 g/m² und mit jeweils 40 % Langfaser- und 60 % Kurzfaseranteil aufgebracht, wobei 100% Frischfaserzellstoff verwendet wurde.
Vorstrich:
In allen Beispielen enthält der Vorstrich 75,9 % Pigment (Schichtsilikat), 22,8 % Latex (Styrol-Acrylat-Latex) und 1,3 % Rheologiemodifikatoren (0,2 % acrylatbasierter Verdicker, 1,1 % zirkoniumbasierter Vernetzer). Der Vorstrich wurde mittels Rakel (Blade) auf das Basispapier aufgebracht.
Streichfarbenschicht S1:
In den Beispielen 1 bis 5 wurden Polyvinylalkohole als Polymere eingesetzt. In den Beispielen 6 bis 8 wurden teilverseifte Polyethylenvinylalkohole als Polymere eingesetzt.
Die Streichfarbenschicht S1 der Beispiele 1 bis 5 umfasst einen reinen Polymerstrich. Das Beispiel 1' umfasst einen Polymerstrich mit 99,8% Polyvinylalkohol als Polymer (Beispiel 1; Verseifungsgrad: 87%; M_w: 50900) und 0,2% Rheologiemodifikatoren (Na-Dokusat).
Die Streichfarbenschicht S1 der Beispiele 9 und 10 und der Vergleichsbeispile 1, 2, 3, und 5 entspricht der Streichfarbenschicht S1 von Beispiele 1. Die Verwendung der Streichfarbenschicht S1 von Beispiel 1' führte zu vergleichbaren Ergebnissen.
Barriereschicht B1:
In den Beispielen 9 und 10 und den Vergleichsbespielen 1, 2, 3 und 5 wurde mittels Vakuumdeposition von Aluminium eine ca. 40 nm bis 80 nm Dicke Barriereschicht B1 unmittelbar auf die Streichfarbenschicht S1 bzw. auf den Vorstrich aufgebracht.
Beschichtung B2:
Ausführungsform mittels Tiefdruck und Ausführungsform mittels Vorhangbeschichtung (Curtain-Coating).

Es wurden die folgenden Eigenschaften untersucht:

Flächen- bzw. Auftragsgewichte:	Auftragsgewicht der Beschichtungen in g/m². Dieses wird durch Differenzwägung zwischen gestrichenen und ungestrichenen Papieren bestimmt.
Viskosität:	Die Viskosität wurde mit einem Brookfield Viskosimeter bei 23°C und einer Geschwindigkeit von 100 U/min, bei einem Trockengehalt von 4% bestimmt.
WVTR:	Wasserdampfdurchlässigkeit (Water vapor transmission rate), bestimmt nach ASTM D 1653. Bei geknickten Proben wird ein Knick von 180° mit einer Walze erzeugt, die auf den entstehenden Knick eine Belastung von 330 g/cm ausübt und bei denen sich die Beschichtung innen (Innenknick) oder außen (Außenknick) befinden kann.
OTR:	Sauerstoffdurchlässigkeit (Oxygen transmission rate), bestimmt nach DIN 15105-2 Bei geknickten Proben wird ein Knick von 180° mit einer Walze erzeugt, die auf den entstehenden Knick eine Belastung von 330 g/cm ausübt und bei denen sich die Beschichtung innen (Innenknick) oder außen (Außenknick) befinden kann.
HVTR:	Hexandurchlässigkeit (Hexane vapor transmission) rate. Hierbei wird n-Hexan in einen Becher (lösemittelbeständig) gefüllt, mit dem Prüfling dicht verschlossen und die Gewichtsabnahme über die Zeit verfolgt. Bei geknickten Proben wird ein Knick von 180° mit einer Walze erzeugt die auf den entstehenden Knick eine Belastung von 330 g/cm ausübt und bei denen sich die Beschichtung innen (Innenknick) oder außen (Außenknick) befinden kann.
Palmkernfetttest:	Analog zu DIN 53116. Bei geknickten Proben wird ein Knick von 180° mit einer Walze erzeugt die auf den entstehenden Knick eine Belastung von 330 g/cm ausübt und bei denen sich die Beschichtung innen (Innenknick) oder außen (Außenknick) befinden kann.
Anzeigepapier:	Auswertung des in der DIN 53116 erwähnten Anzeigepapiers. Es werden hierbei Fettdurchtrittspunkte mit einem Durchmesser (d) von < 1 mm (erster Wert in Tabelle) und von > 1 mm gezählt (zweiter Wert in Tabelle)
Probenpapier:	Auswertung der Rückseite des in DIN 53116 erwähnten Probenpapieres. Dies ist nicht Bestandteil der Norm, wurde aber zur besseren Differenzierung durchgeführt.
Siegelnahtfestigkeit:	Die Proben werden mit 3,3 bar für 0,3 Sek. im Temperaturbereich von 100°C bis 220°C quer zur Papierlaufrichtung gesiegelt und die Siegelnahtfestigkeit nach DIN 55529 (2012) bestimmt. Angegeben werden die optimale Siegeltemperatur und zum Vergleich die Siegelkraft bei 150°C (optimale Siegeltemperatur des Beispiels 1).
Reibkoeffizienten:	Die statischen und kinetischen Reibkoeffizienten wurden nach ISO 8295 bestimmt. Reibkoeffizient Rückseite gegen Rückseite:
	Es werden 2 Prüflinge mit ihren funktionsbeschichteten Seiten zueinander ausgerichtet und der Reibwert zueinander bestimmt (Innen/Innen) Reibkoeffizient Rückseite gegen Barriereseite: Es wird eine Messung der funktionsbeschichteten Seite (Barriereseite) des Barrierepapieres gegen die Metalloberfläche des Gerätes durchgeführt (Innen/Barriereseite).
DSC-Schmelztemperatur/	-Onset: Die DSC-Kurven wurden mit einem Mettler DSC 20 S in kaltverschweißten Aluminiumtiegeln und gelochten Deckeln aufgenommen. Die Heizraten betrugen 10 K/min im Bereich zwischen 30°C und 280°C. Die Schmelztemperaturen wurden über die Peakminima des Schmelzprozesses bestimmt. Notwendig?
Oberflächenspannung (Oberflächenenergie):	Kontaktwinkelmessgerät OCA 20 (DataPhysics) mit Software SCA 20 Messprinzip: OWRK -Methode (Owens, Wendt, Rabel, Kaelble) Verwendete Messflüssigkeiten und Herkunft der eingegeben Materialkonstanten: Wasser und Diiodmethan (nach Buscher) sowie 1,5-Pentandiol (nach Gebhardt)
Reibempfindlichkeit	1) Barriereeigenschaft des oberen Barrierepapiers messen
Osertest	2) Barrierepapiere im Oserprüfgerät aufeinanderlegen (Barrieren zeigen nach unten), mit 500g beschweren und das Gerät für 60 Sekunden einschalten. Danach das Gewicht wieder abheben 3) Messen der Barriereeigenschaft des oberen Barrierepapieres.

Die erhaltenen Barrierepapiere wurden untersucht. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabellen dargestellt.
Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse für Zwischenprodukte, die nur die Streichfarbenschicht S1 aber noch keine Barriereschicht B1 und noch keine Beschichtung B2 aufweisen (Beispiele Bsp. 1 bis Bsp. 8).
Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse für erfindungsgemäße Barrierepapiere, die insbesondere eine Streichfarbenschicht S1, eine Barriereschicht B1 und eine Beschichtung B2 aufweisen (Beispiele Bsp. 9 und Bsp. 10), sowie die Vergleichsbeispiele V1 bis V5.
Die eingesetzten teilverseiften Polyvinylalkohole weisen sehr niedrige Hexan- und Sauerstofftransmissionsraten auf. Dies ist vermutlich auf ihre relativ hohe Hydrophilie zurückzuführen.
Die Polyvinylalkohole mit höherem Verseifungsgrad zeichnen sich in der Streichfarbe durch eine höhere Viskosität bei gleichem Trockengehalt aus. Dies macht aus chemischer Sicht nur Sinn, da aufgrund der höheren Polarität jedes Molekül eine stärkere Wechselwirkung mit dem umgebenden Solvens (Wasser) eingeht.
Dies ist eher nachteilig zu sehen, da bei geringen Trockengehalten eine große Menge an Wasser im Beschichtungsprozess zu trocknen ist. Dies kostet nicht nur Energie, sondern kann, je nach gewünschtem Auftragsgewicht anwendungstechnisch schwierig zu realisieren sein. Außerdem wird die Diffusion von Wassermolekülen und somit die Trocknung selbst verlangsamt. Ferner kann es somit eher zur Anreicherung von gasförmigem Wasser in der Beschichtung kommen, das zur Bildung von makroskopischen Beschichtungsdefekten führt.
Die Wasserdampfdurchlässigkeit der untersuchten Polyethylenvinylalkohole ist niedriger als die der Polyvinylalkohole, was vermutlich auf den Ethylenanteil und die damit einhergehende geringere Hydrophilie zurückzuführen ist.

Generell sollten vollverseifte Polyvinylalkohole (PVOH) aufgrund der größeren Anzahl an Wasserstoffbrückenbindungen, die diese ausbilden können, spröder sein als teilverseifte PVOH.

Tabelle 1		Bsp. 1	Bsp. 1'	Bsp. 2	Bsp. 3	Bsp. 4	Bsp. 5	Bsp. 6	Bsp. 7	Bsp. 8
Rohstoff		Sealcoat HS 25	Sealcoat HS 25	Poval 28-99	Poval 4-85	Poval 8-88	Poval 5-88	Exceval HR 3010	Exceval RS 2117	Poval 4-98
Flächengewicht Streichfarbenschicht S1	g/m²	10,3	10,0	10,4	10,1	9,7	10,1	9,1	10,3	9,7
Viskosität*	mPas	9	9	26	7	10	9	17	25	8

OTR
23,0°C / 0% r.F	cm³/m²/d	1,86	1,12	1,33	16,64	1,53	1,12	0,04	0,04	3,05

HVTR	g/m²/d	< 10	< 10	< 10	< 10	<10	<10	<10	<10	< 10
Geknickt (innen)	g/m²/d	< 10	< 10	< 10	< 10	<10	<10	<10	<10	< 10
Geknickt (außen)	g/m²/d	< 10	< 10	< 10	< 10	<10	<10	<10	<10	< 10

Palmkernfetttest
Anzeigepapier (AP)	d < / > 1 mm	0/0	0/0	0/0	0/0	0/0	0/0	0/0	1/0	0/0
Probe papier (PP)	d < / > 1 mm	0/0	0/0	0/0	0/0	0/0	0/0	0/0	1/0	0/0
AP - Innenknick	d < / > 1 mm	0/0	0/0	0/0	0/1	0/0	0/0	0/0	0/0	0/1
PP - Innenknick	d < / > 1 mm	0/0	0/0	0/0	0,5/0	0/0	0/0	0/0	0/0	0/1
AP - Außenknick	d < / > 1 mm	0/0	0/0	0/0	0/0	2/0	0/0	0/0	0/0	0/0
PP - Außenknick	d < / > 1 mm	0/0	0/0	0/0	0/0	0/2	3/0	1/10	1/0	2/12

Siegelnahtfestigkeit (Cold-Tack) bei 150°C	N/15mm	6,9	6,7	0,7	4,5	5,0	7,2	0,0	0,0	0,6
Optimale Siegeltemperatur	°C	150	150	200	160	130-160	150	190	190	210

WVTR
Ambient, 23°C, 50%r.F.	g/m²/d	8,3	7,6	12,7	26,0	9,5	16,0	1,0	1,9	8,0

DSC- Schmelztemperatur	°C	195	195	224	189	190	191	218	217	222
DSC - OnSet	°C	178	178	187	158	165	169	203	199	221
Verseifungsgrad	%	87	87	99	85	88	88	99	98 - 99	98
Mittl. Molekularmasse	g/mol	50.900	50900	91.200	38.900	56.700		64.700	87.900	35.000
Oberflächenspannung bzw. Energie	mN/m	58,35	-	66,73	55,93	54,06	54,98	43,73	44,27	60,26

Tabelle 2		Bsp. 9	Bsp. 10	V1	V2	V3	V4	V5
Flächengewicht Basispapier	g/m²	60	60	60	60	60	70	70
Flächengewicht Vorstrich	g/m²	4	4	4	4	4	10	10
Flächengewicht Streichfarbenschicht S1	g/m²	10	10	5	10	10	-	-
Polymer Streichfarbenschicht S1		Polyvinylalkohol (Sealcoat HS25)	Polyvinylalkohol (Sealcoat HS25)	Polyvinylalkohol (Sealcoat HS25)	Polyvinylalkohol (Sealcoat HS25)	Polyvinylalkohol (Sealcoat HS25)	-	-
Schichtdicke Barriereschicht B1	nm	40 - 80 (AI)	40 - 80 (AI)	-	-	40 - 80 (Al)	-	40 - 80 (AI)
Flächengewicht Beschichtung B2	g/m²	6	5	-	-	-	-	1
Polymer Beschichtung B2		Polyethylenacrylsäure (Wükoseal 630, per Druckkammertiefdruck)	Polyolefin (Hypod 2000 / Dow Chemical)	-	-	-	-	Nitrocellulose / Cellulosenitrat
Restfeuchtigkeit Barrierepapier	Gew.-%	> 2,5	> 2,5	4,5	4,5	-	-	-
OTR 23 °C / 50% r.F.	cm³/m²/d	3,5	3,5	> 100	4	4	-	-.
Tabelle 2		Bsp. 9	Bsp. 10	V1	V2	V3	V4	V5
OTR 23 °C / 50% r.F. Außenknick	cm³/m²/d	15	13	-	-	-	-	-
Kratzresistenz der Sauerstoffbarriere (OTR)	cm³/m²/d	-	-	-	-	-	-	-
WVTR 23 °C/ 50% r.F.	g/m²/d	0,7	0,3	-	12,8	0,5	-	7,4
WVTR 23 °C / 50% r.F. Innenknick	g/m²/d	0,6	0,5	-	12,3	0,3	-	58,9
WVTR 23 °C /50% r.F. Außenknick	g/m²/d	0,5	1,1	-	11,6	2	-	76,3
WVTR 38 °C / 90% r.F.	g/m²/d	16	19	-	> 100	70	-	-
WVTR 38 °C / 90% r.F. Innenknick	g/m²/d	17	18	-	> 100	79	-	-
WVTR 38 °C /90% r.F. Außenknick	g/m²/d	17	21	-	> 100	66	-	-
WVTR mit Fett belastet	g/m²/d	11	18	-	> 100	140	-	-
Kratzresistenz der Wasserdampfbarriere (WVTR)	g/m²/d	-	-	-	-	-	-	-
Tabelle 2		Bsp. 9	Bsp. 10	V1	V2	V3	V4	V5
HVTR	g/m²/d	0	0,5	10	0,5	1	-	55
HVTR Innenknick	g/m²/d	0,5	1	11	0,5	8	-	952
HVTR Außenknick	g/m²/d	0,9	2	13	35	60	-	835
Palmkernfetttest	Anzeigepapier (AP) Durchtritte < 1 mm / > 1 mm	0 / 0	0 / 0	1 / 1	0 / 0	0 / 0	-	30 / 11
Palmkernfetttest	Probepapier (PP) Durchtritte < 1 mm / > 1 mm	0 / 0	0 / 0	40 / 10	0 / 0	0 / 0	-	15 / 27
Palmkernfetttest	AP - Innenknick Durchtritte < 1 mm/> 1 mm	0 / 0	0 / 0	15 / 7	0 / 0	0/1	-	> 100 / > 100
Tabelle 2		Bsp. 9	Bsp. 10	V1	V2	V3	V4	V5
Palmkernfetttest	PP - Innenknick Durchtritte < 1 mm / > 1 mm	0 / 0	0 / 0	5/ 12	0 / 0	1 / 1	-	> 100 / > 100
Palmkernfetttest	AP - Außenknick Durchtritte < 1 mm / > 1 mm	0 / 0	0 / 0	7 / 15	10 / 1	1 / 1	-	> 100 / > 100
Palmkernfetttest	PP - Außenknick Durchtritte < 1 mm / > 1 mm	3 / 5	3 / 2	10 / 13	10 / 16	> 100 / > 100	-	> 100 / > 100
Tabelle 2		Bsp. 9	Bsp. 10	V1	V2	V3	V4	V5
Optimale Siegeltemperatur	°C	190	160	160	160	kein Siegeln	kein Siegeln	kein Siegeln
Siegelnahtfestigkeit (Cold-Tack)	N/15 mm	9,6	2,4	5,1	6,9	kein Siegeln	kein Siegeln	kein Siegeln

Tabelle 2		Bsp. 9	Bsp. 10	V1	V2	V3	V4	V5
Reibkoeffizient (CoF)	Rückseite gegen Rückseite dynamisch	0,251	0,85	-	0,33	0,304	0,409	-
Reibkoeffizient (CoF)	Rückseite gegen Rückseite statisch	0,189	0,597	-	0,292	0,325	0,38	-
Reibkoeffizient (CoF)	Rückseite gegen Barriereschicht B1 dynamisch	0,318	0,517	-	0,245	0,249	0,423	-
Reibkoeffizient (CoF)	Rückseite gegen Barriereschicht B1 statisch	0,27	0,558	-	0,185	0,214	0,39	-
Oberflächenspannung gesamt	mN/m	28,7	40,3	-	50,8	27,6	-	39,48
Oberflächenspannung dispers	mN/m	25,8	13,3	-	22,5	26,6	-	28,11
Oberflächenspannung polar	mN/m	2,9	27,0	-	28,2	1,0	-	11,37
Tabelle 2		Bsp. 9	Bsp. 10	V1	V2	V3	V4	V5
DMTA		-	-	-	-	-	-	-

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2010/129032 [0008]
WO 2020/109401 [0008]
US 6444750 [0008]
WO 2021/023661 A1 [0017]
WO 2021/251449 A1 [0018]
WO 2021/260043 A1 [0019]
DE 10196052 T1 [0180]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN EN ISO 11357-1:2010-03 [0028, 0078]
DIN EN ISO 3681 [0132]
DIN 55529 [0169, 0225]

Claims

Barrierepapier, umfassend wenigstens - ein Basispapier, - wenigstens eine mittelbar oder unmittelbar auf dem Basispapier aufgebrachte Streichfarbenschicht S1, - wenigstens eine mittelbar oder unmittelbar auf die Streichfarbenschicht S1 aufgebrachte Barriereschicht B1, - eine mittelbar oder unmittelbar auf die Barriereschicht B1 aufgebrachte Beschichtung B2.
Barrierepapier nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Streichfarbenschicht S1 wenigstens eine der folgenden Eigenschaften auf: - Wasserdampfbarriere - Sauerstoffbarriere, - Mineralölbarriere, - Aromabarriere, - Fettbarriere, - Knickbeständigkeit wenigstens einer Eigenschaft, - Fettbeständigkeit, - Siegelbarkeit, - Glätte nach Bekk von mindestens 200 Bekk-Sekunden.
Barrierepapier nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Streichfarbenschicht S1 mindestens ein wasserlösliches Polymer und/oder mindestens ein wasserdispergierbares Polymer umfasst oder daraus besteht.
Barrierepapier nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer ausgewählt ist aus der Gruppe: - Polyvinylalkohol, insbesondere teilverseift oder vollverseift; - Polyvinylalkohol-Copolymer, insbesondere copolymerisiert mit Ethylen, Polyvinylamin, Acrylsäurederivaten, teilverseift oder vollverseift; - Modifizierte voll- oder teilverseifte Polyvinylalkohole oder Copolymere, insbesondere Modifikationen mit Acyl-, Alkyl-, Acrylamid-, Silanol-, Diaceton-, Acetoacetyl, Itaconsäure; - Polymer mit einer mittels DSC bestimmten Onset-Temperatur von kleiner als 210°C, wobei die Onset-Temperatur mittels DSC wie nach DIN EN ISO 11357-1:2010-03 als Schnittpunkt der extrapolierten Basislinie und der Wendetangente zu Beginn des Schmelz- oder Kristallisationspeaks bestimmt wird; - Acrylbasiert; - Polyesterbasiert; - Nitrocellulosebasiert; - Polyvinylacetatbasiert.
Barrierepapier nach wenigstens einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer einen mindestens teilverseiften Polyvinylalkohol und/oder ein mindestens teilverseiftes Polyvinylalkohol-Copolymer, jeweils mit einer mittels DSC bestimmten Onset-Temperatur von kleiner als 210°C, umfasst.
Barrierepapier nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Polymer einen teilverseiften Polyvinylalkohol mit einem Verseifungsgrad von 30% bis 95%, einem mittleren Molekulargewicht von größer 0 und kleiner 100000 g/mol und mit einer mittels DSC bestimmten Onset-Temperatur von kleiner als 200°C, umfasst.
Barrierepapier nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Polymer einen teilverseiften Polyvinylalkohol mit einem Verseifungsgrad von größer als 95% bis 100%, einem mittleren Molekulargewicht von größer 70000 g/mol und mit einer mittels DSC bestimmten Onset-Temperatur von kleiner als 200°C, umfasst.
Barrierepapier nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Polymer ein teilverseiftes Polyvinylalkohol-Copolymer, vorzugsweise einen teilverseiften Polyethylenvinylalkohol, mit einem Verseifungsgrad von 95% bis 100%, einem mittleren Molekulargewicht von größer 60000 g/mol und mit einer mittels DSC bestimmten Onset-Temperatur von kleiner als 210°C, umfasst.
Barrierepapier nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der teilverseifte Polyvinylalkohol und/oder das teilverseifte Polyvinylalkohol-Copolymer bei einem Trockengehalt von 4% eine Viskosität von kleiner als 30 mPas, besonders bevorzugt von kleiner als 20 mPas und ganz besonders bevorzugt von kleiner als 15 mPas aufweist.
Barrierepapier nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Polymer eine Mischung aus den in den Ansprüchen 3 bis 8 definierten Polymeren umfasst.
Barrierepapier nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Streichfarbenschicht S1 eine Oberflächenspannung im Bereich von 25 bis 80 mN/m, insbesondere 25 bis 75 mN/m aufweist.
Barrierepapier nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Barriereschicht B1 Metalle, insbesondere Al, Cu, Sn, Zn, Ag, Au, Ti, In, Si, Metalllegierungen, Metalloxide, insbesondere Al₂O₃, SiO₂, Mischoxide oder eine Kombination daraus umfasst oder daraus besteht.
Barrierepapier nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, die Barriereschicht B1 mittels Vakuumdeposition aufgebracht ist.
Barrierepapier nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Barriereschicht B1 wenigstens eins der folgenden Merkmale aufweist: a) optische Dichte ≥ 1,5 und ≤ 6,0, b) Schichtdicke ≥ 5 nm, vorzugsweise ≥ 10 nm, besonders bevorzugt ≥ 15 nm, insbesondere 5 nm bis 150 nm
Barrierepapier nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung B2 wenigstens ein Polymer umfasst oder daraus besteht, insbesondere ein Polymer ausgewählt aus der Gruppe a) Polyethylenacrylsäure-Copolymere, b) Polyolefine, c) Polyvinylalkohole, d) Cellulosenitrate, e) Biobasierte Polymere f) Nichtbiobasierte Polymere g) Styrol-Butadien-Latices, h) Acrylat-Latices.
Barrierepapier nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung B2 wenigstens eine der folgende Eigenschaft aufweist: a) Schutz der Barriereschicht B1 vor äußeren Einflüssen, insbesondere mechanischen oder chemischen Einflüssen, b) siegelbar, insbesondere heiß-, ultraschall- kaltsiegelbar, c) Fettbeständigkeit, d) Wasserbeständigkeit, e) Feuchtigkeitsbeständigkeit, f) Bedruckbarkeit, g) zusätzliche Barriereeigenschaft.
Barrierepapier nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Barrierepapier wenigstens eine der folgenden Merkmale aufweist: a) WVTR ≤ 5 g/m2/d bei 23°C und 50% relative Luftfeuchtigkeit, b) WVTR Innenknick ≤ 5 g/m2/d bei 23°C und 50% relative Luftfeuchtigkeit, c) WVTR Außenknick ≤ 5 g/m2/d bei 23°C und 50% relative Luftfeuchtigkeit, d) WVTR ≤ 15 g/m2/d bei 38°C und 90% relative Luftfeuchtigkeit, e) WVTR Innenknick ≤ 15 g/m2/d bei 38°C und 90% relative Luftfeuchtigkeit, f) WVTR Außenknick ≤ 15 g/m2/d bei 38°C und 90% relative Luftfeuchtigkeit, g) OTR ≤ 10 g/m²/d bei 23°C und 50% relative Luftfeuchtigkeit, h) OTR Innenknick ≤ 10 g/m²/d bei 23°C und 50% relative Luftfeuchtigkeit, i) OTR Außenknick ≤ 10 g/m²/d bei 23°C und 50% relative Luftfeuchtigkeit, j) Knickbeständigkeit wenigstens einer Barriereeigenschaft, insbesondere im Bereich des Innenkicks der und/oder des Außenknicks, k) Restfeuchte mindestens 2,5 Gew.-%, insbesondere mindestens 3,0 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht des Barrierepapiers.
Barrierepapier nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Streichfarbenschicht S1,die Barrierebeschichtung B1 und die Beschichtung B2 im Altpapierkreislauf entfernbar sind.
Barrierepapier nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass nach Aufarbeitung des Barrierepapiers gemäß INGEDE Methode 11 folgende Punktzahlen gemäß Assessment of Printed Product Recyclability, Deinkability Score, erreicht werden: a) Helligkeit Y maximal 35 Punkte, b) Farbkoeffizient a* im CIELAB-System maximal 20 Punkte, c) Schmutzpunkte A in den zwei verschiedenen Größenklassen A50 maximal 15 Punkte und A250 maximal 10 Punkte, d) Grad der Farbstoffentfernung (Druckfarbenentfernung) IE maximal 10 Punkte und e) Filtratverdunkelung ΔY maximal 10 Punkte, wobei die Summe aller Punkte im Bereich von 0 bis 100, bevorzugt im Bereich von 51 bis 70, besonders bevorzugt im Bereich von 71 bis 100 liegt, und/oder vorzugsweise kein Einzelpunktwert negativ ist.
Barrierepapier nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Basispapier und der Streichfarbenschicht S1 ein Vorstrich, umfassend mindestens ein anorganisches Pigment und ein polymeres Bindemittel, vorhanden ist, wobei das anorganische Pigment vorzugsweise plättchenförmig ist und vorzugsweise ein Talkum, ein präzipitiertes Calciumcarbonat, ein Silikat, vorzugsweise ein Schichtsilikat oder Kaolin umfasst und/oder dass das polymere Bindemittel ein polymeres Bindemittel auf Basis eines Polyacrylats oder Styrol-Butadiens umfasst.
Barrierepapier nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächengewicht der Streichfarbenschicht S1 und der Beschichtung B2 im Bereich von 4 bis 20 g/m², vorzugsweise von 4 bis 15 g/m², bezogen auf das getrocknete Endprodukt (Lutro) liegt.
Barrierepapier nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Barrierepapier frei von halogenierten organischen Verbindungen ist.
Barrierepapier nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Basispapier ein Flächengewicht von 20 bis 120 g/m², vorzugsweise von 40 bis 100 g/m², aufweist.
Barrierepapier nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Basispapier einen Langfaseranteil von 10 bis 80% und einen Kurzfaseranteil von 20 bis 90 Gew.-%, aufweist, wobei eine Langfaser eine Faser mit einer Faserlänge von 2,6 bis 4,4 mm und eine Kurzfaser eine Faser mit einer Faserlänge von 0,7 bis 2,2 mm ist.
Barrierepapier nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Basispapier aus bis zu 100 % Recyclingfasern besteht.
Verfahren zur Herstellung eines Barrierepapiers gemäß irgendeinem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf das Basispapier eine wässrige Suspension, umfassend die Ausgangsmaterialien der Streichfarbenschicht S1, aufgetragen wird, wobei die wässrige Auftragssuspension einen Feststoffgehalt von 5 bis 50 Gew.-%, bevorzugt von 10 bis 30 Gew.%, aufweist, und mit einem Vorhangbeschichtungsverfahren (Curtain-Coating), vorzugsweise mit einem Doppelvorhangbeschichtungsverfahren (Double-Curtain-Coating) bei einer Betriebsgeschwindigkeit der Streichanlage von mindestens 200 m/min aufgetragen wird.
Verwendung des Barrierepapiers gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 25 oder des Barrierepapiers erhältlich durch das Verfahren gemäß Anspruch 26 als Verpackungsmaterial für Lebensmittel, Konsumgüter, Tabakwaren oder als Bestandteil von Verpackungsmaterial, insbesondere von Verpackungsmaterial auf Basis von Karton oder Pappe, insbesondere als Verpackungsmaterial für Lebensmittel, insbesondere für Wurst, Käse, Kaffee, Müsliriegel, Schokolade, schokoladehaltige Produkte, Snacks, Chips.
Verpackung, umfassend ein Barrierepapier gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 25 oder des Barrierepapiers erhältlich durch das Verfahren gemäß Anspruch 26, wobei die Verpackung vorzugsweise eine kaltgesiegelte Verpackung, eine heißgesiegelte Verpackung, eine ultraschallgesiegelte Verpackung, insbesondere eine Schlauchbeutelverpackung ist.