DE4211510A1 - Recycling-fähiges bedruckbares Verpackungsklebebandpapier - Google Patents

Recycling-fähiges bedruckbares Verpackungsklebebandpapier

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Description

Die Erfindung betrifft ein recycling-fähiges bedruckbares Verpackungsklebebandpapier.
Selbstklebende Bänder auf Basis von Polypropylen oder PVC werden in großem Umfang zum Verschließen von Kartons oder zum Zusammenkleben vom Packpapier für Verpackungen verwendet. Die Entsorgung solcher, auf einer Kunststoff-Folie aufgebauten Klebebänder ist problematisch.
Selbstklebebänder auf Papierbasis sind seit langem bekannt. Bei diesen entfällt zwar bei der Wiederverwertung das Wiedergewinnen und Aufarbeiten des Kunststoffträgers, jedoch sind auch die meisten Papierselbstklebebänder nicht mehr wieder zu verwerten bzw. aufzuarbeiten, weil sie, damit sie den geforderten technischen Eigenschaften entsprechen, viel Kunststoff, der in das Papier eingebracht wurde, enthalten.
Es gibt andere Klebebänder auf Papierbasis, die nicht selbstklebend sind, sondern bei denen ein Leim auf das Papier aufgebracht ist, der vor dem Verkleben angefeuchtet werden muß. Der Papierträger besteht dabei aus Natron-Kraftpapier ohne Kunststoffeintrag und einem wasserlöslichen Kleber, der in vielen Fällen auf Stärkebasis aufgebaut ist. Solche leicht zu entsorgende und wieder verwertbare Papierklebebänder haben jedoch entscheidende Nachteile: sie müssen vor dem Verkleben mit speziellen Spendern angefeuchtet werden und die Verklebung ist so lange nicht vollständig, bis der Kleber trocken ist. Deshalb sind solche Papierklebebänder mit einem aufgetragenen Leim für viele kontinuierlich und schnell ablaufende Verpackungsvorgänge nicht geeignet.
Auch Selbstklebebänder auf Papierbasis sind seit langem bekannt. Solche Selbstklebebänder weisen auf dem Papierträger eine Rückseitbeschichtung (Trennstrich) auf, die dem Anhaften des aufgewickelten Klebebandes entgegenwirkt. Auf der Klebstoffseite weisen diese Klebebänder in der Regel einen Primer auf, der als Haftvermittler zwischen dem Papierträger und der Klebmasse dient.
Klebebänder der vorgenannten Art werden auch im großen Umfang für Verpackungen aller Art, nämlich zum Verschließen von Pappkartons und zum Verkleben von Packpapier verwendet.
Die verbrauchten Verpackungsmaterialien, d. h. die mit dem Selbstklebeband auf Papierbasis versehenen Kartons und/oder die abgezogenen Klebebänder sollen in einem Recycling-Prozeß wieder aufgearbeitet werden. Es hat sich aber herausgestellt, daß die derzeit auf dem Markt befindlichen druckempfindlichen Klebebänder auf Papierbasis aufgrund des auf und in dem Papierträger befindlichen Polymermaterials nicht ausreichend recycling-fähig sind, weil eine Abtrennung des Polymermaterials, also insbesondere des Kunststoffmaterials, einschließlich Naturkautschuk nicht oder nur mit großem Aufwand möglich ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein recycling-fähiges, bedruckbares Verpackungsklebeband zur Verfügung zu stellen, das in seinen technischen Eigenschaften die Reißfestigkeit und die Dehnfähigkeit der herkömmlichen Materialien aufweist, aber darüber hinaus ohne erheblichen Aufwand recycling-fähig ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Klebebandpapier mit dem nachfolgend beschriebenen Aufbau gelöst.
  • a) wasserempfindlicher silikonfreier mit den üblichen Flexodruckfarben bedruckbarer Release-Coat;
  • b) weiche Zwischenbeschichtung (gegebenenfalls);
  • c) geleimtes, wenig saugfähiges, nach dem Clupak-Verfahren hergestelltes Natron-Kraftpapier;
  • d) weicher Haftvermittler (gegebenenfalls).
In der Fig. 1 stellt (6) den schematischen Aufbau eines erfindungsgemäßen recycling-fähigen bedruckbaren Verpackungsklebebandpapiers dar. Auf dem Papierträger (1) befindet sich ein Release-Coat (2), der gegebenenfalls über einer weichen Zwischenbeschichtung (5) aufgetragen ist. Die selbstklebende Klebeschicht (4) ist mittels eines Haftvermittlers (3) an dem Papierträger (1) verankert. Der Selbstkleber ist kein Bestandteil der Erfindung.
Der die Belastung aufnehmende Papierträger ist ein nach dem Clupak-Verfahren hergestelltes Natron-Kraftpapier, das stark geleimt und wenig saugfähig ist. Der Papierträger soll im verklebten Zustand eine ausreichende Druck- und Stoßbelastung standhalten und auch Dehnfähigkeit aufweisen. Um eine ausreichende Dehnfähigkeit bei gleichzeitig glatter Oberfläche zu haben, soll die Dehnfähigkeit nicht durch den herkömmlichen Krepp-Prozeß mit seiner relativ groben Oberflächenstruktur zustande kommen.
Semi-Clupak- und Clupak-Papiere sind deshalb für den vorliegenden Verwendungszweck besonders geeignet. Solche Papiere bestehen aus gebleichtem oder ungebleichtem langfaserigem Sulfatzellstoff, der die notwendige mechanische Festigkeit und Weiterreißfestigkeit bewirkt.
Beim Clupak-Verfahren wird die noch feuchte Papierbahn zwischen einer rotierenden Walze und einer rotierenden, elastischen Bahn, meistens ein Gummituch, gestaucht. Dadurch wird die Dehnfähigkeit dieses Papiers bei einer sehr glatten Oberfläche erreicht.
Wesentlich ist auch, daß der verwendete Papierträger nicht imprägnierbar ist, weil bei der unbedingt erforderlichen Beschichtung mit einem Release-Coat (Klebstoff abweisende Beschichtung) ein Eindringen des Release-Coats, welcher der Wiederverwertbarkeit entgegensteht, verhindert werden muß. Deshalb ist das verwendete Rohpapier stark geleimt, z. B. mit Naturharz, Kunstharz und/oder Stärke und daher im wesentlichen nicht oder nur noch wenig saugfähig.
Die Reißfestigkeit des unbeschichteten Papierträgers beträgt vorzugsweise 50 bis 80 N/15mm.
Der erfindungsgemäß einzusetzende, silikonfreie und wasserempfindliche Klebstoff abweisende Überzug (Release-Coat) a) ist relativ hart. Bringt man einen solchen Release-Coat direkt auf das Papier auf, so erhält es dadurch einen steifen Griff. Um aber die höchstmögliche Flexibilität zu erreichen bzw. beizubehalten, ist es zweckmäßig, das Papier mit 2 bis 10 g/m2 eines sehr weichen Elastomers vorzubeschichten, also die weiche Zwischenbeschichtung b) aufzubringen. Auf diese Zwischenbeschichtung b) kann aber verzichtet werden, wenn der wasserempfindliche silikonfreie Release-Coat nicht zu hart ist.
Haftvermittler (Primer), welche das Haften der Selbstklebeschicht am Papier verbessern, sind bei Klebebändern üblich und werden auch im vorliegenden Fall wenn nötig verwendet.
Der individuell aufzubringende Selbstkleber e) kann ein üblicher Selbstkleber sein.
Nachfolgend werden die einzelnen, am Aufbau des erfindungsgemäßen recycling-fähigen selbstklebenden Papierklebebandes beteiligten Substanzen näher erläutert.
Der Papierträger, die Komponente c) ist ein geleimtes, wenig saugfähiges, nach dem Clupak-Verfahren hergestelltes Natronkraftpapier der vorher beschriebenen Art. Es wird zweckmäßig mit einem Flächengewicht von 50 bis 90 g/m2 vorzugsweise 60 bis 80 g/m2 eingesetzt.
Der wasserempfindliche siliconfreie Release-Coat wird mit einem Auftragsgewicht von 2 bis 8 g/m2 verwendet. Dieser Release-Coat muß hydrophil sein, weil dadurch erreicht wird, daß er beim Wiederaufbereitungsprozeß des Klebebandpapiers sehr schnell durchnäßt und aufgeweicht wird. Geeignet sind alle Polymere, mit oder ohne silikonfreier, klebstoffabweisender Komponente, die sich durch Wasser relativ leicht zersetzen lassen. Bevorzugt wird die Acrylatdispersion Primal R253 von Rohm und Haas, pur oder in Abmischung mit anderen Kunststoffdispersionen, Füllstoffen u. dgl.
Der Release-Coat bildet beim Trocknen über 60°C einen harten, hydrophilen Film, der durch Wasser innerhalb von kurzer Zeit zersetzt wird. Durch Nacherhitzen bei wenigstens 150°C während eines Zeitraums von 5 Minuten wird der Latexfilm vernetzt bzw. gehärtet und bildet dann eine wasserunempfindliche Beschichtung. Dies ist aber nicht im Sinne der vorliegenden Erfindung. Deshalb wird die Release-Coat-Beschichtung für das erfindungsgemäße selbstklebende Papierklebeband bei 100 bis 130°C getrocknet, so daß der Vernetzungsgrad vernachlässigbar ist und die Wasserempfindlichkeit gewährt bleibt.
Das Auftragsgewicht des Release-Coats beträgt 2 bis 8 g/m2, vorzugsweise 4 bis 6 g/m2.
Mit den üblichen Flexodruckfarben ist der Release Coat bedruckbar.
Weil dieser Release-Coat a) hart eingestellt ist, ist es zweckmäßig und oftmals erforderlich, eine weiche Zwischenbeschichtung zwischen dem Release-Coat und dem Trägerpapier zu verwenden. Diese Zwischenbeschichtung ermöglicht die Beibehaltung einer hohen Flexibilität. Geeignet für eine solche Zwischenbeschichtung sind weiche Elastomere mit einem Auftraggewicht von 2 bis 10 g/m2. Bevorzugt wird die Zwischenbeschichtung aus einer Dispersion eines carboxylierten Styrol-Butadien-Kautschuks mit einem Anteil von 50 % Styrol gebildet. Andere geeignete weiche Zwischenbeschichtungen können auf weichen Acrylatpolymeren, Acryl-Nitril-Butadien-Kautschuk, Naturkautschuk, Polyvinylacetat oder einer Kombination daraus aufgebaut sein. Die Zwischenbeschichtung kann auch Füllstoffe wie Talcum oder Kaolin enthalten.
Der Auftrag der Zwischenbeschichtung kann aus einer Dispersion oder als Lösung oder auch lösungsmittelfrei erfolgen. Diese weiche Zwischenbeschichtung b) kann identisch sein mit dem weichen Haftvermittler d). Ist der wasserempfindliche silikonfreie Release-Coat selbst weich eingestellt, kann auf die Zwischenbeschichtung b) verzichtet werden.
Der weiche Haftvermittler d) (Primer) wird mit einem Auftragsgewicht von 2 bis 8 g/m2, vorzugsweise 4 bis 7 g/2m aufgetragen. Ein geeigneter Haftvermittler besteht z. B. zu 50 % aus vorvulkanisiertem Naturlatex und zu 50 % aus einer Butylacrylatdispersion. Die Aufgabe des Haftvermittlers (Primer) ist, eine gute Haftung zwischen dem Papier und dem Klebstoff (Selbstkleber) zu bewirken. Weil die Auswahl des Selbstklebers bei der vorliegenden Erfindung nicht besonders beschränkt ist, und zahlreiche Selbstkleber eingesetzt werden können, kann sich die Auswahl des Haftvermittlers an der Wahl des verwendeten Selbstklebers orientieren. Der Haftvermittler kann je nach Klebstoff auch weggelassen werden.
Als Selbstklebemassen kommen alle solche Kleber in Frage, wie sie aus dem Stand der Technik für Papierklebebänder bekannt sind.
Beim erfindungsgemäßen, recyclingfähigen selbstklebenden Papierklebeband ist die gezielte Auswahl der Komponenten a) bis d) für die Recyclingfähigkeit wesentlich. Klebebänder ähnlichen Aufbaus, bei denen die vorher angegebenen wesentlichen Eigenschaften der einzelnen Komponenten nicht eingehalten werden, sind nach den bisherigen Erfahrungen nicht oder wesentlich schlechter recycling-fähig als ein erfindungsgemäßes Produkt.
Die Recyclingfähigkeit von Verpackungsklebebändern wird durch folgende Labormethode ermittelt:
Auf ein 25 g schweres Stück Wellpappe werden einige Klebebandstreifen aufgeklebt. Dieser Verbund wird in kleinere Stücke zerschnitten und in einem Labor-Aufschlaggerät mit 2 l Wasser versetzt. Diese Mischung wird 20 Min. mit 2800 Upm aufgeschlagen. Nach Beendigung wird aus dem aufgeschlagenen Stoff mittels Laborblattbildner ein Blatt erzeugt. Wie gut bzw. schlecht sich ein Klebeband aufschlagen (= wiederverwerten) läßt, ist an Hand der verbleibenden Fremdkörper auf dem Blatt zu erkennen.
Dieses Verfahren ist erfahrungsgemäß sehr gut auf das in der Wellpappeherstellung übliche Produktionsverfahren übertragbar.
Die nachfolgenden Beispiele beschreiben die Erfindung.
Beispiel 1
Der Papierträger bestand aus:
einem 70 g/m2 schweren, mit Stärke geleimten Natronkraftpapier, das nach dem Clupak-Verfahren hergestellt wurde.
Der Papierträger wurde mit eine wäßrige Dispersion folgender Zusammensetzung vorbeschichtet:
carboxyliertes Styrol-Butadien-Copolymerisat mit 50 % Butadien.
Beschichtungsgewicht insgesamt: 5 g/m2
Anschließend wurde auf die eine Seite des Trägers ein Release-Coat mit folgender Zusammensetzung aufgetragen:
Mischung aus 40 % Acrylat-Release Coat Dispersion Primal R253 von Rohm und Haas
40 % Dispersion eines Acrylat-Styrol- Copolymeren
20 % Kaolin
Auftragsgewicht: 4 g/m2
Auf die Gegenseite wurde ein Haftvermittler (Primer) aus einer Mischung von 50 % Naturlatex und 50 % Acrylatdispersion aufgetragen.
Auftragsgewicht: 4 g/m2
Auf dieses nun fertige Klebebandpapier wurde ein Selbstkleber, bestehend aus 50 % Naturkautschuk und 50 % Kohlenwasserstoffharz aufgebracht.
Beschichtungsgewicht: 30 g/m2
Dieses Klebeband wurde nach dem vorher angegebenen Verfahren geprüft. Bis auf den Kleber läßt sich das Klebeband vollständig auflösen. Der Kleber fällt in relativ großen Stücken an und wird zum größten Teil aussortiert.
Vergleichsversuch 1 und 2 und Beispiel 2
Das Beispiel 1 wurde wiederholt, jedoch wurde ein Trägerpapier mit folgender Zusammensetzung verwendet:
Vergleichsversuch 1:
Basispapier: 65 g/m2 saugfähiges Natronkraftpapier, ungeleimt, nach dem Clupak-Verfahren hergestellt.
Imprägnierung: Tauchimprägnierung mit carboxylierter Styrol-Butadien-Dispersion. Imprägnierschicht 10 g/m2
50 % Butadienanteil
Vergleichsversuch 2:
Release Coat und Primer wie vorheriges Beispiel.
Basispapier: 39 g/m2 saugfähiges, nach dem üblichen Verfahren naßgekrepptes Natronkraftpapier
Imprägnierung: 12 g/m2 carboxylierte Styrol-Butadien-Dispersion, 50 % Butadienanteil
Release Coat und Primer wie erstes Beispiel
Papiere, die nach Vergleichsversuch 1 und Vergleichsversuch 2 hergestellt wurden, sind nach dem vorher angegebenen Verfahren nicht wiederverwertbar, da das Papier vollständig mit Kunststoffdispersion durchtränkt wurde. Diese Papiere verhalten sich wie PVC- bzw. Polypropylenfolie.
Beispiel 2
Basispapier: 70 g/m2 geleimtes Natronkraftpapier nach dem Clupak-Verfahren hergestellt
Release-Coat: 15 g/m2 silikonisierte Polyethylenfolie, die auf das Papier extrudiert oder kaschiert wurde
Primer: keiner
Beim Aufschlagen läßt die PE-Folie auf der einen und der Selbstkleber auf der anderen Seite kein Wasser ans Papier. Das Papier wird daher nicht aufgeweicht. Der größte Teil wird wie PVC- bzw. Polypropylenfolie als Rückstand aussortiert.

Claims (5)

1. Recycling-fähiges bedruckbares Papier für Verpackungsklebebänder (6) mit einem Papierträger (1), einem Release-Coat (2) auf der Rückseite und gegebenenfalls einem Haftvermittler (3) auf der Gegenseite gekennzeichnet durch folgenden Aufbau (in der genannten Reihenfolge):
  • a) wasserempfindlicher silikonfreier Release-Coat;
  • b) gegebenenfalls weiche Zwischenbeschichtung (5)
  • c) geleimtes, wenig saugfähiges, nach dem Clupak-Verfahren hergestelltes Natron-Kraftpapier
  • d) gegebenenfalls weicher Haftvermittler
2. Recycling-fähiges bedruckbares Papier für Verpackungsklebebänder gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Natron-Kraftpapier c) ein Flächengewicht von 50 bis 90 g/m2 hat.
3. Recycling-fähiges bedruckbares Papier für Verpackungsklebebänder gemäß Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Papierträger c) eine Reißfestigkeit von 50 bis 80 N/15 mm in unbeschichtetem Zustand hat.
4. Recycling-fähiges bedruckbares Papier für Verpackungsklebebänder gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Release-Coat a) ein Auftragsgewicht von 2 bis 8 g/m2 hat.
5. Recycling-fähiges bedruckbares Papier für Verpackungsklebebänder gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß der Release-Coat a) wasserempfindlich und bedruckbar ist.
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