DE2626656A1

DE2626656A1 - Waermefestes pappeerzeugnis und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE2626656A1
Application number: DE19762626656
Authority: DE
Inventors: Robert W Self; Allan A Whillock
Original assignee: International Paper Co
Current assignee: International Paper Co
Priority date: 1975-09-04
Filing date: 1976-06-15
Publication date: 1977-03-17
Also published as: FR2322974B1; FR2322974A1; JPS5234009A; CA1088816A; NL7606410A; SE7606747L; GB1546607A

Description

Patentanwälte

Dr.-lni. Wilhelm Raictol BSpL-fa* VÄGBff RsIoW

6 FrarJ'-hiit a. M. I 8460

pctrksiroße 13 ====

INTERNATIONAL PAPER COMPANY, New York, New York 10017, USA

Wärmefestes Pappeerzeugnis und Verfahren zu seiner Herstellung

Die Erfindung bezieht sich auf ein wärmefestes Pappeerzeugnis und ein Verfahren zu seiner Herstellung, insbesondere betrifft die Erfindung ein beschichtetes wärmefestes Pappeerzeugnis, das in einen Nahrungsmittelbehälter verwandelt werden kann, der entweder in herkömmlichen oder Mikrowellen-Öfen verwendet werden kann.

Bisher hat man Behälter für Nahrungsmittel, die in diesen Behältern gekocht werden sollen, im allgemeinen aus Aluminium hergestellt. Aufgrund der steigenden Kosten des Aluminium-Rohmaterials und der zunehmenden Verwendung von Mikrowellen-Öfen, in denen Nahrungsmittel, die unmittelbar an dem Aluminium anliegen, nicht erwärmt werden können, werden derartige Behälter zunehmend unpraktischer.

Bei der Suche nach alternativen Materialien für Behälter, in denen Nahrungsmittel gekocht werden können, sind zahlreiche Eigenschaften zu beachten bzw. erwünscht. Zunächst sollte derjenige Teil des Behälters, der sich in Berührung mit dem

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Nahrungsmittel befindet, eine einwandfreie Sperre oder Barriere für die Bestandteile des Nahrungsmittels bilden, wie beispielsweise Wasser und Fett. Zweitens sollte aus ästhetischen Gründen der Behälter bei der Aufheizung oder Erwärmung seinen Glanz beibehalten. Drittens sollte das Material nur eine geringe Neigung zum Aufblähen oder Aufplatzen unter Kochbedingungen aufweisen und auch anderweitig stabil bzw. fest sein. Ferner sollte das Material für Kochvorgänge sowohl in herkömmlichen als auch Mikrowellen-Öfen geeignet sein. Letztlich sollte das alternative Material den Geschmack des in diesem Material gekochten Nahrungsmittels nicht beeinflussen oder beeinträchtigen.

Das wärmefeste oder wärmebeständige Pappeerzeugnis gemäß der Erfindung weist die obigen Eigenschaften auf und ist daher ein erwünschtes Material, das für Behälter z.B. für T.V.-Essen und dergleichen verwendet werden kann.

Generell weist das wärmebeständige Pappeerzeugnis gemäß der Erfindung eine Pappeunterlage auf, die an der einen Seite mit einer undurchlässigen Schicht, die ein Bindemittel und einen lichtundurchlässigen Farbstoff enthält und an ihrer gegenüberliegenden Seite mit einer wasserdurchlässigen Schicht überzogen ist, die ein Bindemittel und einen lichtundurchlässigen Farbstoff enthält. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die gefärbte undurchlässige Schicht auf die Pappeunterlage durch Extrusions-Beschichtung aufgetragen, während die durchlässige Schicht dadurch aufgebracht wird, daß man zunächst die Bestandteile in Wasser dispergiert und anschließend die Dispersion auf die Pappeunterlage mittels eines Flügelrad-Auftragers aufbringt. Das wärmefeste Pappeerzeugnis wird anschließend getrocknet, um seinen Wassergehalt zu reduzieren.

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Das wärmefeste Pappeerzeugnis gemäß der Erfindung kann in einen Behälter verwandelt werden, in dem alle Arten von Nahrungsmitteln sowohl in herkömmlichen als auch in Mikrowellen-Öfen gekocht werden können. Der Behälter wird so konstruiert, daß bei seinem Gebrauch das Nahrungsmittel sich in Berührung mit der undurchlässigen Schicht der Pappeunterlage befindet, wodurch gewährleistet ist, daß Nahrungsmittel-Bestandteile nicht in die Pappe einsickern. Als Folge des lichtundurchlässigen, vorzugsweise weißen Farbstoffes, der in den Lagen oder Schichten enthalten ist, behält der Behälter im wesentlichen seinen Glanz bei und zeigt nur eine geringe Neigung zur Verfärbung oder Versengung, die durch Verbrennen und Oxidation der Zellulose in der Pappeunterlage bewirkt wird. Außerdem kann der aus der Feuchtigkeit in der Pappe während des Kochens erzeugte Dampf durch die durchlässige Schicht hindurch entweichen, wodurch ein Aufblähen, Aufplatzen oder Explodieren der Pappe vermieden wird. Schließlich wird bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Geschmack des Nahrungsmittels praktisch nicht beeinträchtigt, wenn dieses in den Behältern gemäß der Erfindung gekocht wird.

Die Erfindung wird nun anhand der beiliegenden Abbildungen ausführlich beschrieben, wobei alle aus der Beschreibung und den Abbildungen hervorgehenden Einzelheiten oder Merkmale zur Lösung der Aufgabe im Sinne der Erfindung beitragen können und mit dem Willen zur Patentierung in die Anmeldung aufgenommen wurden. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt der wärmefesten Pappe gemäß der Erfindung.

Fig. 2 einen schematischen Ablauf des bevorzugten Verfahrens, nach dem der durchlässige Überzug auf die Pappeunterlage aufgebracht wird.

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Fig. 3 einen schematischen Ablauf des bevorzugten Verfahrens, nachdem der undurchlässige Überzug auf die Pappeunterlage aufgebracht wird.

Es wird nun auf Fig. 1 Bezug genommen. In dieser ist im Querschnitt die wärmefeste Pappe gemäß der Erfindung gezeigt. Insbesondere ist in dieser Figur die Pappeunterlage 12 abgebildet, die an ihrer einen Seite durch die undurchlässige Schicht 11 und an ihrer anderen Seite durch die durchlässige Schicht 13 überzogen ist.

Die Pappeunterlage 12 gemäß der Erfindung kann aus jedem beliebigen Papperohmaterial hergestellt werden, das durch bekannte Techniken zu einem Behälter gefaltet oder geformt v/erden kann. Da es bevorzugt wird, daß die aus dem erfindungsgemäßen wärmefesten Pappeerzeugnis hergestellten Behälter weiß sind, wird das Pappe-Rohmaterial vorzugsweise gebleicht. Das bevorzugte Rohmaterial ist gebleichtes, geschwefeltes Rohmaterial, es können jedoch auch andere Arten eines Rohmaterials, z.B. gebleichtes Sulfit verwendet werden. Die Dicke der Pappeunterlage kann ebenfalls in einem weiten Bereich variiert werden und ist hinsichtlich der Erfindung nicht kritisch. Die Unterlage muß aber ausreichend dick sein, um einen Behälter schaffen zu können, der ein Nahrungsmittel aufnehmen kann, er sollte jedoch nicht so dick sein, daß man Nahrungsmittelbehälter aus diesem Material nicht herstellen kann. Die Dicke der Pappeunterlage hängt ab von der Größe und Form des Behälters, dem Gewicht des Nahrungsmittels usw. Z.B. ist eine Pappeunterlage mit einer Dicke von 0,38 mm (0,015 Zoll) für die Zwecke der Erfindung geeignet.

Die undurchlässige Schicht 11 gemäß der Erfindung weist ein Bindemittel auf, das einen lichtundurchlässigen Farbstoff enthält, der durch Punkte in Fig. 1 angedeutet ist. Die undurch-

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lässige Schicht muß gegenüber Nahrungsmittelbestandteilen undurchlässig sein, wie beispielsweise Wasser und vorzugsweise sowohl gegenüber Wasser und Fett. Aus dem erfindungsgemäßen Pappeerzeugnis hergestellte Behälter ermöglichen somit im wesentlichen kein Eindringen des Wassers in seine Pappeunterlage, wenn Wasser bei 19°C (70° F) in den Behälter eingegossen und über eine Zeitspanne von 5 Minuten in diesem aufbewahrt wird. Außerdem ermöglichen die am mei sten bevorzugten Behälter, die aus dem Pappeerzeugnis gemäß der Erfindung hergestellt werden, im wesentlichen kein Eindringen von Schweinefett in ihre Pappeunterlage, wenn das Fett mit 134⁰C (300⁰F) in den Behälter eingegossen und in diesem bei einer Umgebungstemperatur von 19°C (70⁰F) aufbewahrt wird, bis das Fett sich verfestigt hat.

Die undurchlässige Schicht muß selbstverständlich in der Lage sein, Ofentemperaturen von z.B. 159°C (350⁰F) standzuhalten, ohne zu schmelzen oder sich zu zersetzen, und sie muß sich ferner als eine Lage oder Schicht auf die Pappeunterlage auftragen lassen. Außerdem wird bevorzugt, daß die Lage oder Schicht ausreichend undurchlässig ist, um den Verlust von Aroma in die Pappeunterlage hinein zu verhindern sowie andererseits einen übermäßigen Einschluß von Umgebungsaroma oder Gase in dem Nahrungsmittelerzeugnis. Die bevorzugten, in dieser Hinsicht der Erfindung verwendeten Materialien, sind Polytetramethylenterephthalat (PTMT) oder Polycyclohexalendimethylenterephthalat (PCDT), jedoch auch andere Materialien, z.B. Polycyclohexalendimethylentherephthalatphthalsäurecopolymer, Nylon 6, Nylon 66, Nylon 6/66 Copolymere können ebenfalls verwendet werden. Die bevorzugten Materialien weisen gute Extrusions-Überzugseigenschaften auf und sind verhältnismäßig preiswert.

Der lichtundurchlässige Farbstoff, der in der undurchlässigen Schicht gemäß der Erfindung verwendet wird, wird definiert als

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irgend ein Farbstoff mit einem Brechungsindex von größer als 1,5 und vorzugsweise größer als etwa 1,9. Der Farbstoff muß ferner Ofen-Temperaturen standhalten und sich mit dem undurchlässigen Bindemittel verarbeiten lassen. Der Farbstoff muß lichtundurchlässig sein, so daß der Behälter seinen Glanz beibehält, der sonst infolge einer Versengung oder Farbzersetzung der Pappeunterlage während des Kochvorganges verloren würde. Aus ästhetischen Gründen wird bevorzugt ein weißer Farbstoff verwendet, es wird jedoch bemerkt, daß im Rahmen der Erfindung auch andere Farben vorgesehen werden können.

Die am meisten bevorzugten lichtundurchlässigen Farbstoffe, die in der lichtundurchlässigen Schicht gemäß der Erfindung verwendet werden, sind Titan-Dioxide entweder des Rutilen- oder Anatastyps. Bei Titan-Dioxid-Farbstoff beträgt die bevorzugte Teilchengröße 0,1 bis 0,5 /u. Wenngleich Titandioxid den höchsten Brechungsindex von jedem weißen Farbstoff aufweist, der bekannt ist, ist es jedoch relativ teuer, und es kann daher erwünscht sein, Titandioxid ganz oder zum Teil durch andere lichtundurchlässige weiße Farbstoffe zu ersetzen, z.B. Kaolinton, Bariumsulfat, amorphes Siliciumdioxid, Zinkoxid, Zinksulfid, Calciumcarbonat, Calciumsilicat, Calciumsulfat, Satinweiß, gebrannte Kieselgur, Kalk oder hydratisierte Tonerde. Für die vorliegenden Zwecke wird jedoch Titan-Dioxid oder Titansäure allein in der undurchlässigen Schicht der Pappeunterlage verwendet.

Allgemein wird vorgeschlagen, daß 2,5 bis 20 Gew.% der undurchlässigen gefärbten Schicht 11 aus Farbstoff bestehen können. Der am meisten bevorzugte Bereich liegt zwischen 5 und 10 Gew.% Farbstoff, wobei 7,5 Gew.% die am meisten bevorzugte Größe bilden. Es wird ferner allgemein angeregt, daß die undurchlässige gefärbte Schicht auf die Pappeunterlage in einer Dicke von 0,0127 bis 0,05 mm (0,0005 bis 0,002 Zoll) aufgetragen wird, wobei der am meisten bevorzugte Bereich von

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0,019 bis 0,0254 mm reicht.

Es wird jedoch betont, daß die Werte für den Farbstoff und die Schichtdicke erheblich verändert werden können, und zwar sowohl innerhalb als auch außerhalb der oben genannten Bereiche. Falls eine größere Glanzfestigkeit erwünscht ist, kann die Konzentration des Farbstoffes oder die Dicke der Schicht erhöht werden, oder alternativ kann, falls das in dem Behälter aufbewahrte Erzeugnis nur eine niedrige Kochtemperatur oder Kochzeit erfordert, die Konzentration des Farbstoffes oder die Dicke der Schicht verringert werden. Es wird daher bemerkt, daß eine große Zahl unterschiedlicher undurchlässiger Schichten gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen werden kann.

Die durchlässige Schicht 13 weist wenigstens ein Bindemittel auf, in dem ein lichtundurchlässiger Farbstoff dispergiert ist. Der lichtundurchlässige Farbstoff ist durch Punkte in Fig. 1 angedeutet. Die durchlässige Schicht 13. muß genügend durchlässig sein, um das Entweichen von Dampf zu ermöglichen, der während der Erwärmung aus der Pappeunterlage verdampft. Ob eine spezielle Schicht durchlässig ist, kann leicht festgestellt werden, da Produkte, die mit Schichten überzogen sind, welche nicht durchlässig sind, sich aufblähen und ausdehnen, wenn sie 15 Minuten lang in einen Ofen eingebracht werden, der auf 159⁰C (35O⁰F) erwärmt ist.

Die durchlässige Schicht gemäß der Erfindung muß ferner in der Lage sein, Ofen-Temperaturen von z.B. 159°C (35O°F) standzuhalten, ohne sich zu zersetzen, und sie muß sich ferner als Überzug auf die Pappeunterlage auftragen lassen.

Die bevorzugten Bindemittel, die in der undurchlässigen Schicht verwendet werden, sind polymerische Bindemittel. Das am meisten bevorzugte Bindemittel ist Polyvinylacetat, es können jedoch auch

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andere Bindemittel, z.B. Polyvinylalkohol oder Styren-Butadien vorgesehen werden. Polyvinyl-Acetat wird deshalb bevorzugt, weil es sich leicht auf die Pappe aufschichten läßt und bei hohen Temperaturen nicht übermäßig dunkelt.

Die lichtundurchlässigen Farbstoffe, die in der durchlässigen Schicht 13 gemäß der Erfindung verwechselt werden, werden im wesentlichen nach den gleichen Grundsätzen bestimmt, die vorstehend für die undurchlässige Schicht 11 beschrieben wurden. Ein lichtundurchlässiger Farbstoff wird demzufolge definiert als irgend ein Farbstoff mit einem Brechungsindex, der größer als 1,5 ist, wobei dieser Farbstoff vorzugsweise eine weiße Farbe hat. Da jedoch ästhetische Forderungen auch durch eine Mischung von weniger teuren Farbstoffen erfüllt werden, die einen Brechungsindex von größer als 1,5, jedoch kleiner als 1,9 aufweisen, wobei die teureren Farbstoffe einen Brechungsindex über 1,9 haben, wird es bevorzugt, daß der lichtundurchlässige Farbstoff in der durchlässigen Schicht gemäß der Erfindung aus einer Mischung von Titansäure (Titandioxid) und Kaolinton besteht.

Außer dem Bindemittel und dem lichtundurchlässigen Farbstoff können auch andere Bestandteile in der durchlässigen Schicht des Pappeerzeugnisses vorgesehen werden. Wie noch weiter unten im einzelnen ausführlicher beschrieben wird, werden das Bindemittel und der Farbstoff der durchlässigen Schicht vorzugsweise zunächst in Wasser eingeschlemmt und als breiige Masse auf die Pappeunterlage aufgetragen. Um die Dispersion der suspendierten Färbstoffteilchen in der breiigen Masse zu unterstützen, können Tetranatriumpyrophosphat, Natriumhexametaphosphat oder handelsübliche anionische Polyelectrolyte zugegeben werden, wie z.B. das von Rohm und Haas hergestellte Tamol 850, das von Allied Colloids hergestellte Dispex N-40, das von Colloids, Inc.

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hergestellte Nr. 111 oder das von W. R₄ Grace Co. hergestellte Daxad 30. Die bevorzugten Dispersionsmittel sind Dispersionsmittel, wie beispielsweise Tetranatriunrpyrophosphat und Tamol 850, ein Natriumsalz von einem karbonisierten Polyelektrolyt oder Mischungen hiervon. Die Menge des .'Dispersionsmittels kann in einem weiten Bereich variiert werden _f bevorzugt wird jedoch eine Menge von etwa 0,1 bis 0,1? Gew% vom Farbstoffe

Sobald die breiige Masse einmal auf die Pappeunterlage aufgetragen worden ist, ist es häufig erwünscht, mittels der Auftragvorrichtung überschüssige Überzugsmasse abzustreichen. Um genug Wasser in dem Überzugsfilm während der Zeitspanne zwischen der Auftragung und dem Abstreichen zu halten, und um ferner zu verhindern, daß Überzugsschlieren während des Abstreichens auftreten, v/erden der breiige Masse bevorzugt kleine Mengen von Viskositäts-Steuermitteln zugegeben, wie beispielsweise Natrium« alginat. Andere Viskositäts-Steuermittel, die für diesen Zweck verwendet werden können, umfassen Natrimkarboxymethylzellulose, Natriumpolyacylatemulsionen und Hydroxyäthylzellulose. Auch hierkann wieder die Menge des Viskositäts-Steuermittels in einem weiten Bereich variiert werden, vorzugsweise beträgt jedoch die Menge zwischen 0,2 bis 0,4 Gew% des Farbstoffes«

Wie noch weiter unten ausführlicher beschrieben wird, wird, nachdem die erwünschte Menge der durchlässigen Schicht auf die Pappeunterlage aufgetragen worden ist_s das zusammengesetzte Gebilde getrocknet und vorzugsweise kalandriert sowie glanzkalandriert. Damit dieses zusammengesetzte Gebilde leichter kalandriert werden kann, ist es erwünscht, die Plastizität und Schlüpfrigkeit der aufgetragenen durchlässigen Schicht zu verbessern. Um dies zu erreichen, werden kleine Mengen eines Schmiermittels, z.B. Calciumstearat der breiigen Überzugsmasse vorzugsweise zugeführt. Andere bekannte Schmiermittel, die

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Calciumstearat ganz oder zum Teil ersetzen können, umfassen Polyoxyäthyläther, Zinkstearat, Alkoxyltriole, Polyäthylenemulsion, Polyoxyäthyläther, Ammoniumstearat, Polyalcylenglycolderivate und Mischungen hiervon. Die Menge des Schmiermittels kann in einem weiten Bereich verändert werden, beträgt jedoch vorzugsweise zwischen etwa 0,1 und 2 Gew$ des Farbstoffes«

Manchmal kann es erwünscht sein, die durchlässige Schicht gemäß der Erfindung zu bedrucken. Wie ohne weiteres dem Fachmann bekannt ist, erfordern viele Offsetdruckfarben längere Trocknungszeiten auf säurehaltigen Überzügen als auf alkalische Überzüge. Wenn jedoch der Überzug zu alkalisch ist, kann eine gute Farbdeckung unter gewissen Offsetdruckbedingungen erschwert werden. Es wird daher allgemein bevorzugt, daß der pH-Wert der Schicht 13 zwischen 7,0 und 10,5 bei Zimmertemperatur liegt. Der bevorzugte pH-Bereich liegt zwischen 8,5 bis 9,2, wobei 9,0 der am meisten bevorzugte pH-Wert ist. Um die bevorzugten pH-Werte zu erreichen, ist es manchmal erforderlich, daß ein alkalisches Material der wässrigen breiigen Masse.der durchlässigen Schicht in Mengen hinzugegeben wird, die ausreichen, um den pH-Wert auf den Bereich von 7,0 bis 10,5 anzuheben. Das bevorzugte alkalische Material ist Ammoniumhydroxid, es können aber auch Natrium- oder Kaliumhydroxid bzw. Kalilauge verwendet werden.

Die Konzentration der Bestandteile und die Dicke der aufgetragenen durchlässigen Schicht können durch Fachleute aus den gleichen Gründen weit variiert werden, na'ch denen die gleichen Parameter für die undurchlässige Schicht in einem breiten Bereich variiert werden. Die durchlässige Schicht wird vorzugsweise auf die Pappeunterlage 12 mit einem Gewicht von 3,6 bis 13,6 kg pro 276 m² (8 Pfund bis 30 Pfund pro 3000 sq.ft.) aufgetragen, und vorzugsweise in einem Bereich von 7,7 bis 12,5 kg pro 276 m² (17 Pfund bis 23 Pfund pro 3000 sq.ft.). Die. Gewichtswerte der Bestandteile werden ferner vorzugsweise variiert,

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wie nachstehend in den Tabellen 1 bis 5 gezeigt ist:

	Breiter Bereich	Tabelle 1	Bevorzugter Bereich
Komponente	100 10-30	Schmaler Bereich	100 20
Lichtundurch lässiger Farbstoff durchlässiges Bindemittel	100 18-22

Tabelle

Titansäure	15-80	30-50	45
Kaolinton	20-85	50-70	55
Polyvinylacetat	10-30	18-22	20
		Tabelle 3
lichtundurch lässiger Farbstoff	100	100	100
durchlässiges Bindemittel	12-30	18-22	20
Viskositäts- Steuermittel	0„05- 0	,5 0,2-0,4	O_f33
Dispersions mittel	0,02-0,	30 0,10-0,17	0,14
Schmiermittel	0-3,0	0,5-1,5 .	1,0
		Tabelle 4

Titansäure Kaolinton Polyvinylacetat

Viskositäts-Steuermittel

15-80

20-85 12-30

30-50 50-70 18-22

0>05-0,5 0,2-0,4

45 55 20

0,33

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Komponente

Breiter Bereich

Schmaler Bereich

Bevorzugter Bereich

Dispersionsmittel

Schmiermittel

0,02-0,30 0-3,0

0,10-0,17 0,5-1.5

0,14 1,0

Tabelle 5

Titansäure	15-80	5	30-50	45
Kaolinton	20-85	15	50-70	55
Polyvinylacetat	12-30		18-44	20
Natrium-		15
alginat	0,05-0,		0,2-0,4	0.33
Tamol 850	0,01-0,	0,07-0,11	0.09
Tetranatrium-
pyrophosphat	0,01-0,	0_f03-0,07	0.05
C alc iumstearat	0-3	0,5-1.5	1.0
Alkali	In der	L erforderlichen	Menge

pH-Wert der wässrigen breiigen Masse zu erhalten.

Ein Weg zur Bestimmung der Schichten 11 und 13 des Pappeerzeugnisses gemäß der Erfindung besteht in der Messung des Glanzes des wärmefesten Pappeerzeugnisses, nachdem man dieses der Wärme ausgesetzt hat. Der Glanz der wärmefesten Pappeerzeugnisse gemäß der Erfindung wurde gemessen mit einem General Electric-Glanzmesser nach herkömmlicher Technik und Erwärmung von 12,9 cm (2 Quadratzoll) in einem herkömmlichen Ofen bei 184°C (400⁰F) über 30 Minuten lang. Es hat sich gezeigt, daß die Seite, die mit der durchlässigen Schicht überzogen war, einen Glanz von über 70Jo und vorzugsweise über 75% beibehielt, während Muster von nichtbeschichteter Pappe einen Glanz von unter 50 % aufrechterhielten, und zwar unter den gleichen Bedingungen. Die Seite, die mit der undurchlässigen

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Schicht überzogen war, behielt einen Glanz von über 50%, während Proben mit herkömmlichen Überzügen aus Polyäthylen oder Polypropylenpolymer einen Glanz von unter 30% beibehielten.

Es wird nun auf Fig. 2 Bezug genommen. In dieser ist ein schematischer Ablauf des bevorzugten Verfahrens gezeigt, gemäß dem die durchlässige Schicht 13 auf die Pappeunterlage aufgebracht wird. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, wird eine Pappeunterlage einer ersten Überzugsstation 21 über eine Walze 22 zugeführt. An der ersten Überzugsstation wird eine wässrige Masse des wasserdurchlässigen Überzugs auf die Pappeunterlage durch herkömmliche Mittel aufgetragen, wie beispielsweise durch einen Flügelradauftrager 23. Andere herkömmliche Mittel, mittels derer die wässrige Masse des wasserdurchlässigen Überzugs aufgebracht werden kann, umfassen Walzenauftrager mit geflutetem Spalt, Stangenauftrager, umgekehrte Walzenauftrager, Masseyauftrager, Luft-Messerauftrager und Chamflexauftrager. Um die Trocknungskosten auf einem Minimum zu halten, wird die Wassermenge in der breiigen Masse vorzugsweise auf die minimale Menge gehalten, die erforderlich ist, um die Mischung in einem breiigen Zustand zu halten. Wenngleich die Wassermenge etwas variieren kann in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des wasserdurchlässigen Überzugs und der Auftragungsmethode, wird im allgemeinen bevorzugt, etwa 0,54 bis 1,0 Gewichtsteile V/asser auf einen Gewichtsteil der wasserdurchlässigen Überzugsmischung zu verwenden. In der Praxis "wird die wasserdurchlässige Überzugsmischung in Wasser in einem Behälter eingerührt.

Nachdem der feuchte Überzug auf die Pappeunterlage in der ersten Überzugsstation 21 aufgebracht worden ist, muß das aufgetragene Wasser aus diesem herausgedampft werden. Wie in Fig. gezeigt ist, wird dies dadurch erreicht, daß man die be-

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schichtete Pappeunterlage über eine Walze 24 durch einen -Infrarottrockner 26 leitet und anschließend über eine Walze 25 durch zwei hintereinander geschaltete Heißluft-Trockner 27 und 28. Es wird jedoch bemerkt, daß jede beliebige Ausführung eines Trockners oder eine Kombination von Trocknern verwendet werden kann, und daß die in Fig. 2 gezeigte Anordnung lediglich für die Zwecke der Erläuterung dient.

Die Temperaturen und Druckluftgeschwindigkeiten in den Trocknern werden so gehalten, daß das Wasser entfernt wird, welches der Pappeunterlage durch die Beschichtungsmasse zugeführt wurde, so daß man schließlich ein Erzeugnis mit einem Feuchtigkeitswert von 3 bis 10 Gew.% Wasser enthält.

Anschließend wird in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Beschichtungsvorgang wiederholt, und zwar durch Hindurchführen der bereits einmal beschichteten Pappeunterlage durch eine zweite Überzugsstation 31, die einen zweiten Flügelradauf trager 33 enthält. Nach der Beschichtung wird die doppelifcgeschichtete Unterlage durch ein zweites Trocknungssystem hindurchgeführt, das lediglich für die Zwecke der Erläuterung dargestellt ist als Infrarottrockner 35, beschickt durch die Walze 34 und zwei Heißluft-Trockner 37 und 38, in Reihe geschaltet und beschickt durch die Walze 36.

Auch hier werden wieder die Temperaturen und Druckluftgeschwindigkeiten in den Trocknern so gehalten, daß das Wasser entfernt wird, das der Pappeunterlage durch die Überzugsmasse zugeführt wurde, um so ein Erzeugnis mit einem Feuchtigkeitswert zwischen 3 und 10 Gew.% Wasser zu erhalten.

Zwei Überzugsstationen werden in dem bevorzugten Verfahren deshalb verwendet, da es gleichzeitig schwierig ist, den dicken nassen Überzug zu steuern, der erforderlich würde, falls man

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nur eine einzige Stufe vorsieht. Es sei jedoch bemerkt, daß die durchlässige Schicht 13 in praktisch jeder beliebigen Zahl von Stufen aufgetragen werden kann.

Nachdem die zweite Schicht getrocknet worden ist, kann die beschichtete Unterlage wahlweise über Walzen 44 bis 46 zu einer üblichen Glanz-Kalandervorrichtung 39 geführt werden, in der durch Anwendung von Druck und Wärme, z.B. im Bereich von 84°C bis 159⁰C (200 bis 35O⁰F) und vorzugsweise im Bereich von 109 bis 134⁰C (250 bis 300⁰F) das beschichtete Erzeugnis auf Glanz gebracht wird, und zwar durch die glattpolierte Oberfläche der Glanz-Kalanderwalze. Schließlich wird die glattbeschichtete Pappeunterlage wahlweise durch einen herkömmlichen Kalandersatz 30 geleitet, indem durch Druck, ausgeübt durch gegenüberstehende Walzen bzw. Zylinder, das Erzeugnis geglättet und auf eine gleichförmige Dicke gehalten wird.

Es wird nun auf Fig. 3 Bezug genommen. In dieser ist ein schematischer Ablauf des bevorzugten Verfahrens zum Aufbringen der undurchlässigen Schicht 11 auf die Pappeunterlage veranschaulicht. Es wird bevorzugt, daß die Pappeunterlage, die über eine Vorratsrolle 50 und eine Walze 51 zugeführt wird, schon an der einen Seite mit der durchlässigen Schicht 13 bedeckt ist. Der Grund, warum dieser Methode der Vorzug gegeben wird, besteht darin, die Pappeunterlage in Kombination mit der Beschichtung der Unterlage mit der durchlässigen Schicht herzustellen. Die über die Walze 22 in Fig. 2 eingeführte Unterlage kommt somit direkt von der Papiermaschine, die die Pappeunterlage herstellt. Es wird jedoch bemerkt, daß dies hinsichtlich der Beschichtung nicht kritisch ist und daß die undurchlässige Schicht auch vor der Auftragung der durchlässigen Schicht aufgebracht werden kann.

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Die Polymer-Farbstoff-Mischung, welche für die undurchlässige Schicht verwendet wird, wird vorzugsweise gebleicht und anschließend durch den Polymer-Hersteller pelletisiert. Alternativ wird durch den Polymer-Hersteller oder einem Veredler ein Polymer-Farbstoff-Konzentrat vorbereitet und anschließend werden die konzentrierten Pellets gebleicht mit natürlichen Polymer-Pellets, um die undurchlässige Mischung zu erzeugen.

Die Mischung für die undurchlässige Schicht wird vorzugsweise durch ein herkömmliches Verfahren, etwa durch Extrusionsbeschichtung auf die Pappeunterlage aufgetragen. Es wird nun wieder auf Fig. 3 Bezug genommen. In dieser ist ein Extruder 52 mit einer Düse 53 gezeigt, wobei letztere so angeordnet und ausgeführt ist, daß die Mischung für die undurchlässige Schicht durch Extrusionsbeschichtung auf die Pappeunterlage aufgetragen wird, die anschließend durch eine Andrückwalze und einer Abkühlwalze 55 hindurchgeleitet wird. Im Falle einer Polytetramethylen-Terephthalat-Titansäure-Mischung wird die Abkühlwalze vorzugsweise auf etwa 14 bis 34⁰C (60°F bis 100⁰F) gehalten. Die Funktionen der Abkühlwalze sind folgende:

1. Es soll ein Spalt zusammen mit der Druckwalze gebildet werden, um die Pappeunterlage und die geschmolzene Polymerschicht unter Druck zu vereinigen,

2. es soll Wärme von der undurchlässigen» Schicht und der Pappeunterlage abgeführt werden und

3. der undurchlässigen Schicht soll die erwünschte Oberflächengüte verliehen werden.

Vorzugsweise beträgt der Druck in der Spalte, der auf die beschichtete Unterlage durch die Abkühlwalze 55 und die Andrückwalze 54 aufgebracht wird, etwa 22,6 bis 158,5 kg

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(50 bis 350 Ib) pro Zoll der Bahnbreite. Schließlich wird das wärmefeste Pappeerzeugnis von der Abkühlwalze 55 über eine Walze 56 zur Vorratsrolle 57 geleitet. Das folgende Beispiel soll der weiteren Erläuterung der Erfindung dienen.

Beispiel

Eine Mischung wurde vorbereitet, indem man in 77 Gewichtsteile Wasser folgende Gewichtsteile einbrachte: 0,14 Teile Tamol 850, 0,06 Teile Tetra-Natriumpryophosphat, 45 Teile Titansäure, 55 Teile Kaolinton, 1 Teil Calciumstearat, 20 Teile Polyvinylacetat, eine genügende Menge von Alkali, um den pH-Wert bei 9,0 zu halten, sowie 0,29 Teile Natriumalginat. Die feinverteilte Mischung hat man dann in zwei Stufen auf gebleichte Schwefelpappe mit einer Dicke von 0,38 mm (0,015 Zoll) aufgetragen, um eine durchlässige Schicht zu erhalten, mit der die Pappe beschichtet wurde, und zwar in der Größenordnung von 9,46 kg auf 276 qm (20,9 lbs pro 3000 sq.ft.). Ungefähr die gleichen Überzugsmengen wurden in jeder Stufe aufgebracht.

Anschließend hat man die Pappeunterlage auf ihrer anderen Seite extrusionsbeschichtet, wie oben in Verbindung mit Fig. 3 beschrieben wurde, und zwar mit einer Polymer-Mischung aus 92,5 Gewichtsteile Polytetramethylenterephthalat und 7,5 Gewichtsteile Titansäure. Die Dicke der aufgetragenen Schicht betrug 0,0254 mm (0,001 Zoll), die Temperatur der Abkühlwalze belief sich auf 19⁰C (70°F) und der zugeführte Druck betrug 97,9 kg (150 Pfund) je Zoll Bahnbreite.

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Das so erhaltene beschichtete Erzeugnis konnte durch übliche Techniken zu Nahrungsmittelbehältem verformt werden und war gegenüber Wasser und Fett an der einen Seite undurchlässig, jedoch an der anderen Seite gegenüber Wasser durchlässig. Der anfängliche G.E.-Glanz betrug 88,6?ό an der durchlässigen Seite und 84,2 % an der undurchlässigen Seite, während der durch-

2 schnittliche G.E.-Glanz nach der Erwärmung eines 12,9 cm großen Stückes des beschichteten Erzeugnisses auf 184°C (400⁰F) über 30 Minuten 77,1# an der durchlässigen Seite und 55% an der undurchlässigen Seite betrug.

Das obige Beispiel zeigt, daß man beschichtete Pappeerzeugnisse erhält, die man durch herkömmliche Techniken zu Nahrungsmittelbehältern umformen kann. Die erhaltenen Behälter sind an ihrer Innenseite gegenüber den Nahrungsmittelbestandteilen undurchlässig. Die Behälter blähen oder platzen auch nicht auf und behalten ihren Glanz nach Erwärmung.

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Claims

Patentansprüche

M. Wärmefestes Papperzeugnis,

dadurch gekennzeichnet, daß es sich zusammensetzt aus einer Pappeunterlage, an deren ersten Seite eine wasserundurchlässige Schicht aufgebracht ist, wobei die wasserundurchlässige Schicht ein Bindemittel aufweist, in dem ein lichtundurchlässiger Farbstoff dispergiert ist und einer wasserdurchlässigen Schicht, die an der zweiten Fläche der Pappeunterlage aufgebracht ist, wobei die wasserdurchlässige Schicht ein Bindemittel aufweist, in dem ein lichtundurchlässiger Farbstoff dispergiert ist.
2. Pappeerzeugnis nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß das Pappeerzeugnis einen Glanz von mindestens 70% an seiner durchlässigen Seite und von wenigstens 50% an seiner undurchlässigen Seite aufweist, nachdem es 30 Minuten lang einer Temperatur von 184°C (40O⁰F) ausgesetzt war.
3. Pappeerzeugnis nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Farbstoff in wenigstens einer Schicht weiß ist.
4. Pappeerzeugnis nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Farbstoff in der undurchlässigen Schicht aus Titan-Dioxid besteht.

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5. Pappeerzeugnis nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß der Farbstoff in der durchlässigen Schicht aus einer Mischung von Titan-Dioxid und Kaolin-Ton besteht.
6. Pappeerzeugnis nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel in der undurchlässigen Schicht Polytetramethylenterephthalat, Polycyclohexalendimethylenterephthalat oder Polycyclohexalendimethylenterephthalat-Phthalic-Acid-Copolymer ist.
7. Pappeerzeugnis nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel in der durchlässigen Schicht Polyvinylacetat ist.
8. Pappeerzeugnis nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch ge k-e nnzeichnet , daß die Schicht, welche wasserundurchlässig ist, auch gegenüber Fett undurchlässig ist.
9. Pappeerzeugnis nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,

daß die durchlässige Schicht eine Mischung aus Polyvinylacetat, Titan-Dioxid und Kaolin-Ton aufweist.
10. Pappeerzeugnis nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

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daß es die Form eines Behälters zum Kochen eines Nahrungsmittels aufweist, wobei die wasserundurchlässige Schicht an seiner Innenseite und die wasserdurchlässige Schicht an seiner Außenseite aufgebracht ist.
11. Pappeerzeugnis nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,

daß die wasserundurchlässige Schicht auch gegenüber Fett undurchlässig ist.
12. Pappeerzeugnis nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß es kochfest ist.
13. Verfahren zur Herstellung eines wärmefesten Pappeerzeugnisses nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Auftragen einer wasserdurchlässigen Schicht, bestehend aus einer Mischung eines Bindemittels und eines lichtundurchlässigen Farbstoffes auf einer ersten Oberfläche einer Pappeunterlage und Auftragen einer wasserundurchlässigen Schicht, bestehend aus einem Bindemittel und einem lichtundurchlässigen Farbstoff auf einer zweite Oberfläche der Pappeunterlage.
14. Verfahren nach Anspruch 13,

dadurch gekennzeichnet, daß die wasserundurchlässige Schicht auf die zweite Oberfläche der Pappeunterlage dadurch aufgebracht wird, daß die undurchlässige Mischung auf die zweite Oberfläche extrudiert wird, und daß dann die beschichtete Unterlage abgekühlt wird, um die auf ihr extrudierte undurchlässige Schicht auszuhärten sowie abbinden zu lassen.

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15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet,

daß die durchlässige Schicht dadurch auf die Pappeunterlage aufgebracht wird, daß zuerst eine wässrige breiige Masse der durchlässigen Schicht auf die Pappeunterlage schichtweise aufgebracht und anschließend die beschichtete Unterlage getrocknet wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15,

dadurch gekennzeichnet, daß die breiige Masse ein Verteilungsmittel enthält.
17. Verfahren nach Anspruch 15 und 16, dadurch gekennzeichnet,

daß die breiige Masse ein Viskositäts-Steuermittel enthält.

ReFu/Pi.

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