DE2741824C2 - Process for increasing the water resistance and reducing the water vapor permeability of paper products - Google Patents
Process for increasing the water resistance and reducing the water vapor permeability of paper productsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der Wasserfestigkeit und Verringerung der Wasserdampfdurchlässigkeit von Papierprodukten, insbesondere Verpackungsmaterial, mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a method for increasing water resistance and reducing water vapor permeability of paper products, in particular packaging material, with the features according to the preamble of claim 1.
Faserige Substrate wie Papier und Karton werden in großem Umfang in der Verpackungsindustrie verwendet. Papier und Karton setzen jedoch dem Durchtritt von Wasserdampf und Wasser nur sehr geringen Widersland entgegen. Um die Wasserdampffestigkeil von Papier und Karton zu verbessern, ist es bekannt, eine Beschichtung mit Wachs vorzunehmen. Die Brüchigkeit von Wachs ist jedoch hoch, so daß Insbesondere gefaltetes Papier für Wasserdampf durchlässig ist. Nachteilig an wachsbeschichtelen Erzeugnissen sind auch die geringe Reibung, Schwierigkellen beim Kleben und die Unbrauchbarkeit zum Wiederelnstamplen und Wiederverarbeiten.Fibrous substrates such as paper and cardboard are used extensively in the packaging industry. Paper and cardboard, however, offer very little resistance to the passage of water vapor and water opposite. In order to improve the water vapor resistance of paper and cardboard, it is known to use a coating to be made with wax. However, the brittleness of wax is high, so that especially folded paper for Water vapor is permeable. Another disadvantage of wax-coated products is the low friction, Difficulty trowels when gluing and the uselessness for re-stamping and reprocessing.
Es ist bereits ein Verfahren der eingangs genannten Art bekanntgeworden, bei dem auf das Papierprodukt eine wäßrige Dispersion eines Gemisches aus einem Acryl-Polymer und einem weiteren Mittel aufgestrichen wird (GB-PS 12 23 251). Hierbei wird die Wasser- und Wasserdampfsperre als Schicht zwischen zwei Bahnen des Papierprodukts ausgebildet, wobei das aus .einem kautschukartigen Butadien-Kopolymer und Wachs bestehende Gemisch auf zwei Bahnen aufgetragen wird, die an der Aultragstelle dann miteinander verbunden werden. Das Gemisch wird in einer Menge von mindestens 50 g/m2 auf das Papierprodukl aufgestrichen.A method of the type mentioned has already become known in which an aqueous dispersion of a mixture of an acrylic polymer and a further agent is spread onto the paper product (GB-PS 12 23 251). Here, the water and water vapor barrier is formed as a layer between two webs of the paper product, the mixture consisting of a rubbery butadiene copolymer and wax being applied to two webs which are then connected to one another at the point of application. The mixture is spread onto the paper product in an amount of at least 50 g / m 2.
Dieses bekannte Verfahren liefert zwar ein Papierprodukl mit guter Wasserdampfspcrrwirkung, jedoch erhält das Papäerprodukt dadurch keinerlei Schutz gegen Durchfeuchtung von außen und auch der Reibungskoeffizient der Außenfläche des beschichteten Papierprodukts wird in keiner Welse beeinflußt.Although this known method provides a paper product with good water vapor proofing effect, but the paper product does not receive any protection against it External moisture penetration and also the coefficient of friction of the external surface of the coated paper product is not affected in any catfish.
Es isl auch bereits ein Verfahren bekannt, das nicht zur eingangs genannten Gattung gehört, bei dem zur Erhöhung der FettbeiHändigkeit auf die eine Seite einer Papierbahn zunächst ein Kopolymer von Acrylnitril und Äthylacry'at aufgetragen und anschließend die andere Seite der Papierbahn und die mit dem Kopolymer überzogene Seite durch ein Paraffinbad gezogen wird (DE-AS 1146 352). Infolge der Abstossung des Paraffins durch die Polymerschicht wird die der Polymerschicht gegenüberliegende Seile der Bahn mil Paraffin imprägniert. Dadurch entsteht ein fettabweisendes wasserdampfundurchlässiges Papierprodukt. Jedoch ist das bekannte Verfahren infolge seiner Zweistufigkeät verhältnismäiiig aufwendig und das dadurch hergestellte Papierprodukl somit teuer.There is also already a known method that is not belongs to the genus mentioned at the outset, in which to increase the fat resistance on one side Paper web first applied a copolymer of acrylonitrile and ethyl acrylate and then the other Side of the paper web and the side coated with the copolymer is pulled through a paraffin bath (DE-AS 1146 352). As a result of the repulsion of the paraffin the polymer layer, the ropes of the web opposite the polymer layer are impregnated with paraffin. This creates a grease-repellent, water-vapor-impermeable paper product. However, this is well known The process is proportionate due to its two-stage nature complex and the paper product thus produced is therefore expensive.
Schließlich lsi es bekannt, Papierprodukte wie Kanons, die mit einer Wachsschicht Imprägniert werden, zusätzlich durch Metallstearate noch wasserabweisender zu machen (Bärlocher »Metallseifen R 6/6/55 und R 9/4/57«), Eine Kombination mit Kunststoffen 1st hicrbei nicht vorgesehen.Finally, it is known to use paper products such as canons, which are impregnated with a layer of wax, also made even more water-repellent with metal stearates make (Bärlocher "Metallseifen R 6/6/55 and R 9/4/57"), a combination with plastics is included not provided.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Behandlung von Papier und Karton zu schaffen, das eine Erhöhung der Wasserfesiigkeii und eine Verringerung der Wasserdampfdurchlässigkeil des Papiers ergibt, dem Papier Festigkeil auch bei starker Befeuchtung während längerer Lagerzelt verleiht und einen ausreichend hohen Reibungskoeffizienten vermitteil, damit keine Rutschprobleme bei Verwendung des Papiers als Packpapier oder dergleichen auftreten.The invention is based on the object of a method for the treatment of paper and cardboard to create an increase in the water resistance and a decrease the water vapor permeable wedge of the paper results in a firm wedge for the paper even with strong humidification during longer storage tent and give a sufficiently high coefficient of friction so that no slip problems occur when the paper is used as wrapping paper or the like.
Ausgehend von dem eingangs beschriebenen Verfahren wird diese Aufgabe gelöst durch die Merkmale gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1.On the basis of the method described at the outset, this object is achieved by the features according to the characterizing part of claim 1.
Das erfindungsgeniäß behandelte Verpackungsmaterial hat folgende Eigenschaften:The packaging material treated according to the invention has the following properties:
Es behält seine Festigkeit, insbesondere seine Steifigkeit, selbst bei hoher Feuchtigkeit während einer längeren Lagerzeit. Weilerhin besitzt es eine geringe Wasserdampfdurchlässlgkeit, so daß eine Durchfeuchtung verpackter Erzeugnisse verhindert wird. Es kann auch elngestampft und wiederverarbeitet werden, ohne daß das aufgeslrichene Gemisch die Wiederverarbeitung beeinträchtigt. It retains its strength, especially its rigidity, even in high humidity for a long time Storage time. Because it has a low water vapor permeability, so that packaged products are prevented from becoming wet. It can also be tamped and reprocessed without the coated mixture interfering with reprocessing.
Zu den vorstehend geschilderten Eigenschaften kommt hinzu, daß das Verpackungsmaterial mit QbIichen Druckfarben bedruckt und mit üblichen Klebern verklebt werden kann. Es läßt sich auch unter normalen Verarbeitungsbedingungen verarbeiten, was beispielsweise für die Eigenschaften der Futterschicht bei der Verarbeitung in Wellpappe-Herstellungsmaschinen von Bedeutung Ist, und es hat vor allem einen ausreichend hohen Reibungskoeffizient, was sich günstig bei der Stapelung von aus dem Papierprodukl bestehenden Schachteln und dergleichen auswirkt. Schließlich enthält das Verpackungsmaterial keine gesundheitsschädlichen Substanzen, so daß es für die Verpackung von Nahrungsmitteln verwendbar ist.In addition to the properties described above, the packaging material can be printed with QbIi chen printing inks and glued with conventional adhesives. It can also be processed under normal processing conditions, which is important, for example, for the properties of the lining layer when processing in corrugated cardboard manufacturing machines, and above all it has a sufficiently high coefficient of friction, which is advantageous when stacking boxes made of the paper product like that. Finally, the packaging material does not contain any harmful substances, so that it can be used for the packaging of foodstuffs.
Das Gemisch kann auf das Papier oder den Karton in einer Menge von 3 bis 25 g/m', vorzugsweise von 5 bis 10 g/m2 aufgetragen werden. Das Auftragen kann durch an sich bekannte Verfahren erfolgen. Hierzu gehören Meßsiabbeschlchtung, Rakelstrelchen oder Luftmesserbeschichtung. The mixture can be applied to the paper or cardboard in an amount of from 3 to 25 g / m 2 , preferably from 5 to 10 g / m 2. The application can be carried out by methods known per se. These include measuring squeegee coating, doctor blade coating or air knife coating.
Als Paplerproüukt können alle Arten von Papier oderAll types of paper or
Karton, bzw. Pappe In Qualitäten, wie sie für Verpackung und Uniwicklungszwecke eingesetzt werden. Verwendung finden.Cardboard or cardboard in the same qualities as for packaging and university development purposes. Find use.
Der Anwendungsbereich des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelten Papierprodukts umfaßt die Verpackung und den Transport von tiefgefrorenem Fisch und Fleisch, von Gemüse »Tomaten, Salat usw.) und Obst, den Transport von Haustieren, die Verkleidung von Fassaden von Gebäuden, das Einwickeln von Holz, Papier- und Papperollen, und ganz allgemein Verpackungszwecke, bei denen eine gute Wasserfestigkeit Voraussetzung ist.The field of application of the paper product treated by the process according to the invention includes the packaging and transport of frozen fish and meat, vegetables, tomatoes, lettuce, etc.) and fruit, the transport of pets, the cladding of facades of buildings, the wrapping of Wood, paper and cardboard rolls, and more generally packaging purposes that require good water resistance Requirement is.
In dem nachfolgenden Beispiel wird die Herstellung eines Gemisches, wie es erfindungsgemäß zur Anwendung gelangt, und die Herstellung eines damit beschichteten Papierproduktes beschrieben.The following example shows the preparation of a mixture as used in accordance with the invention and the production of a paper product coated therewith is described.
Das Gemisch wird durch Kombination gleicher Mengen eines /icrylatmonomer-Styrol-Kopolymer-Latex und einer Wasserdispersion eines Metallsiearats, beispielsweise Calciumstearats, hergestellt. Etwa lOg/m2 des Gemisches werden auf das faserige Substrat aufgebracht, worauf das Produkt getrocknet wird. Hieran anschließend kann das erhaltene Produkt zum Einwickeln oder als Deckschicht verwendet werden; es ist jedoch auch möglich, es zu Wellpappe oder ähnlichen Produkten weiterzuverarbeiten. The mixture is prepared by combining equal amounts of an acrylate monomer-styrene copolymer latex and a water dispersion of a metal searate, for example calcium stearate. About 10 g / m 2 of the mixture is applied to the fibrous substrate, whereupon the product is dried. The product obtained can then be used for wrapping or as a top layer; however, it is also possible to process it into corrugated cardboard or similar products.
Die physikalischen Eigenschaften eines in oben erwähnter Weise beschichteten Kraftliners wurden geprüft und die Ergebnisse sind in Tabel'ie 1 niedergelegt. Die beschichtete Pappe bzw. der beschichtete Karton wird mit solchem mit unbeschichtetem Futter bzw. trokken gewachstem Futter (etwa 25 g/m2 Wachs) ve.glichen. Die Verfahren sind weiter unten beschrieben.The physical properties of a kraft liner coated in the above-mentioned manner were tested and the results are set out in Table 1. The coated cardboard or cardboard is compared with such with uncoated lining or dry waxed lining (about 25 g / m 2 wax). The procedures are described below.
Beschichtungsversuch für Kraftliner A) Prüfungsverfahren:Coating test for Kraftliner A) Test method:
Wasserabsorption von verleimtem Papier und Karton nach dem Cobb-Verfahren SCAN-P 12 : 64Water absorption by glued paper and cardboard using the Cobb method SCAN-P 12: 64
Die Wasserabsorption von Papier (Cobb-Wert) wird definiert als die Wassermenge, die eine oder die andere Seite des Papiers in einer bestimmten Zeit aus einer 1 cm dicken Wasserschicht absorbiert, die das Papier gleichmaßig bedeckt.The water absorption of paper (Cobb value) is defined as the amount of water, one or the other Side of the paper absorbed in a certain time from a 1 cm thick layer of water, which makes the paper evenly covered.
WasserdampfdurchlässigkeitWater vapor permeability
A.S.T.M. 3-938 (Tropen-Bedingungen), ausgedrückt in Gramm H2CVm2 in 24 Stunden bei 659b relativer Feuchtigkeit und 2O0C bzw. 90% relativer Feuchtigkeit und 38° C.ASTM 3-938 (tropical conditions), expressed in grams H 2 CVm 2 in 24 hours at relative humidity and 659b 2O 0 C and 90% relative humidity and 38 ° C.
Einstampfbarkeit:
B) Ergebnisse:Crushability:
B) Results:
Reibungskoeffizient
statische Reibung
kinetische Reibung
Cobb (30 Min.)
g/m2 Coefficient of friction
static friction
kinetic friction
Cobb (30 min.)
g / m 2
Wasserdampfdurchlässigkeit
g/mV24hWater vapor permeability
g / mV24h
65% RF, 20° C
90% RF, 38° C65% RH, 20 ° C
90% RH, 38 ° C
11-2
0,15
0,7811-2
0.15
0.78
2,152.15
21,83
155,321.83
155.3
0,16
0,180.16
0.18
2.302.30
15,15
162,715.15
162.7
0,14
0,190.14
0.19
2,262.26
17,36
176,117.36
176.1
0,17
0,120.17
0.12
11-11
0,16
0,1111-11
0.16
0.11
11-211-2
0,53 0,470.53 0.47
47,647.6
52,0
391,052.0
391.0
11-11 0,54 0,4911-11 0.54 0.49
276,1276.1
575,0 2 462,0575.0 2,462.0
Die erfindungsgemäß erzeugte wasserbeständige Qualität ließ sich in gleicher Weise einstampfen bzw. wlederverarbeiten wie unbeschichtetes Material. Die Wiederverarbeitbarkeit von wachsbeschichtetem Material war dagegen schlecht.The water-resistant quality produced according to the invention could be tamped or processed in the same way like uncoated material. The recyclability of wax-coated material was against it bad.
Wellpappe-Schachteln, welche mit erfindungsgemäß beschichtetem Material, z. B. als Futter, hergestelltCorrugated cardboard boxes, which are coated with material according to the invention, e.g. B. as feed
waren, wurden überprüft. Indem sie 7 Tage lang einer relativen Feuchtigkeit von 90% bei 20c C ausgesetzt wurden sowie nach künstlicher Beregnung. Sie wurden mit Schachteln aus unbeschichtetem bzw. gießbeschichtetem Material verglichen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 niedergelegt. were checked. By exposing them to a relative humidity of 90% at 20 ° C for 7 days as well as after artificial irrigation. They were compared with boxes made of uncoated or cast-coated material. The results are shown in Table 2.
t = 20° C. RF = 65"/»t = 20 ° C. RF = 65 "/»
FlächengewichtBasis weight
St ichein rei (3 festigkeitSt ichein rei (3 strength
Flachstauch festigkeitFlat crush strength
Kompressionslestigkeit. NCompression resistance. N
beschichtetpour
coated
behandeltaccording to the invention
treated
FortsctzuniiFortsctzunii
unbehandelt gieß- erfindungsgemälluntreated cast according to the invention
beschichtet behandeltcoated treated
t = 20° C, RF = 90%t = 20 ° C, RH = 90%
Sticheinreißfestigkeit Flachstauchfestigkeit KompressionslestigkeitPuncture tear resistance Flat crush resistance Compression resistance
t = 20° C, RF = 65% + 5 Min. Bewässerung + 10 Min. Konditionierungt = 20 ° C, RH = 65% + 5 min. watering + 10 min. conditioning
Sticheinreißfestigkeit 4,2 4,4 4,5Puncture resistance 4.2 4.4 4.5
Flachslauchfestigkeit 200 255 298Flat hose strength 200 255 298
Kompressionsfestigkeit 1 086 2 476 2 804Compression strength 1 086 2 476 2 804
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