DE4407878C2 - Aroma- und dampfsperrendes(r), beschichtetes(r) Papier oder Karton - Google Patents
Aroma- und dampfsperrendes(r), beschichtetes(r) Papier oder KartonInfo
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Description
Die Erfindung betrifft Papier oder Karton mit einer aus Vorstrich und Deckstrich bestehen
den Beschichtung zur Schaffung einer Aroma- und Dampfsperre.
Derart beschichtete Papiere oder Kartons zur Schaffung einer Aroma- und Dampfsperre ha
ben vielfältige Verwendungszwecke. Abhängig von der jeweiligen Zertifizierung der verwen
deten Deckstrichkomponente(n) und deren Schichtdicke finden die so ausgebildeten Papiere
oder Kartons beispielsweise Verwendung als Rieseinschlagpapier mit Feuchtigkeitsschutz,
heißsiegelfähiges Packpapier zur Herstellung von Panzerverpackungen für Papierrollen,
Packpapier mit Feuchtigkeitsschutz, Verpackungsmittel für Lebensmittel, Aromaschutzver
packungen, Verpackungen für flüssige Lebensmittel, Verpackungen für Schüttgüter, Wasch
pulververpackungen, Isolationspapiere für die Bauindustrie, Tapetenpapiere sowie als pro
blemloser Wertstoff beim Recyclingprozeß. Gefordert an das Papier oder den Karton unter
Erhaltung aller wesentlichen Vorteile dieser Papiere oder Kartons ist eine ausreichende
Dampf- und Aromadichte, daß sie weiterhin lebensmittelrechtlich unbedenklich sowie weiter
hin öl- und fettabweisend sind. Darüber hinaus müssen sie geschmacks- und geruchsneu
tral, verklebbar mit speziellen Klebern, siegelfähig gegen sich selbst und andere Kunststoff
beschichtungen sein. Darüber hinaus sollten sie problemlos der Wiederverwertung
zugeführt werden können und ein relativ geringes Auftragsgewicht haben.
Bisher ist es bekannt, zur Schaffung derartiger Papiere oder Kartons diese mit einer Poly
ethylen-Beschichtung zu versehen. Allerdings ist wegen der allgemein bekannten Probleme
beim Recycling von PE-beschichteten Papieren oder Kartons diese Art von Beschichtung
doch mit erheblichen Nachteilen behaftet.
Weiterhin wurden als Alternative zu der PE-Beschichtung zur Lösung der damit verbunde
nen Problematiken Beschichtungen mittels Polyvinylidenchlorid (PVDC) mit mindestens 15
g/m² durchgeführt (EP-OS 0 375 924). Diese PVDC-Beschichtungen haben jedoch den
Nachteil der Chlorverbindung. Außerdem muß auf den Barrierestrich aus PVDC ein weiterer
Mineralstrich aufgetragen werden, um eine Bedruckung durchführen zu können. Dies stellt
allerdings ein umständliches Verfahren dar.
Mittlerweile erzielt man Dampf- und Aromasperren durch Beschichtungen, die eine Mi
schung von mehreren, vorzugsweise drei Polymeren, nämlich Paraffin, carboxyliertes Styr
olbutadien sowie Polyacrylat darstellen (EP-OS 0 393 451). Der Nachteil dieser Beschich
tung liegt darin, daß in der Streichmasse sehr viel Wachs enthalten sein kann, um die
notwendige Dampf- und Aromasperre zu erzielen. Dieser Aufwand an Mehrmaterial bedeu
tet höhere Kosten, sowie vor allem Probleme beim Recycling und der Heißsiegelfähigkeit.
In der DE-OS 42 27 184 ist ein Imprägniermittel zur Herstellung von Papieren zur Erzielung
eines Durchdringungswiderstandes gegen Fette, Öle und wäßrige Medien offenbart. Dabei
erfolgt eine Oberflächenleimung, insbesondere mittels einer Leimpresse in der Papierma
schine. Allerdings ist der bei diesen Verfahren erzielte Durchdringungswiderstand nur ge
ringfügig und keinesfalls eine Dampfbarriere.
Der Mangel der bisher bekannten Papiere oder Kartons besteht darin, daß die für viele Ver
packungszwecke erforderlichen Dampf- und Aromadichten sich nur mit sehr dicken Schich
ten erreichen lassen, die teilweise nur bei mehrfach aufgetragenen Vor- und Deckstrichen
erzielt werden, wobei der Vorstrich die Aromasperre und der Deckstrich die Dampfsperre
gewährleisten soll. Der in diesen Strichen enthaltene Wachsanteil erreicht jedoch Größen
ordnungen, die einer problemlosen Rückführung zur Wiederverwertung entgegenstehen.
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Papier
oder einen verbesserten Karton mit einer aus Vorstrich und Deckstrich bestehenden Be
schichtung zur Schaffung einer Aroma- und Dampfsperre zu schaffen.
Als technische Lösung wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß der Vorstrich in der
Streichmasse aus den Komponenten Wasser, amorphes Siliciumdioxid, Aluminiumoxid, Po
lyvinylalkohol und einem Copolymer von Styrol-Butadien und Acrylnitril oder aus den Kom
ponenten Wasser, Kieselsäure oder gefällte Kieselsäure, Polyvinylalkohol und einem
Copolymer von Styrol-Butadien und Acrylnitril besteht.
Dadurch ist ein Papier oder ein Karton mit einer verbesserten (Wasser-)Dampf- und Aroma
dichte geschaffen, wobei beliebiges Rohpapier, beispielsweise auch Recyclingpapier, oder
beliebiger Karton verwendet werden kann, auf den zunächst der Vorstrich und anschließend
der Deckstrich aufgetragen wird. Die Erfindungsidee besteht dabei in einem ganz speziellen
Kombinationsstrich zur Erstellung der Sperre im Sinne eines synergetischen Effektes, näm
lich als erfindungswesentlicher Schritt die Verknüpfung des speziellen, erfindungsgemäßen
Vorstriches mit bereits bekannten Sperrschichtstrichen als Deckstrich. Die beschriebenen
Vorstriche verbessern die bislang nur unzureichend genutzten Eigenschaften dieser Deck
striche erheblich und erzielen im Hinblick auf das Gesamtstrichgewicht mit herkömmlichen
PE-Beschichtungen vergleichbare Barrierewerte. Der erfindungsgemäße Vorstrich dringt da
bei fast vollständig in den Oberflächenbereich des Papiers oder Kartons ein. Die spezielle
Auswahl der einzelnen Komponenten im Vorstrich garantiert nach der Polymerisation eine
Saturierung der kapillaren Faserstruktur des Papiers oder Kartons und füllt absorptionsför
dernde Zwischenräume aus oder überzieht diese mit einer amorphen Netzstruktur. Bei einer
entsprechend abgestimmten Rheologie des Deckstriches reichen die im Vorstrich verblei
benden Öffnungen zu einer guten Verankerung des Deckstriches aus, wobei ein Wegschla
gen wirksam unterbunden wird. Somit wird erreicht, daß die zu einer optimalen Polymerisati
on notwendigen wäßrigen Bestandteile lange genug in der Deckstrichmasse bleiben und
eine verbesserte Anordnung der filmbildenden Moleküle entsteht. Der erfindungswesentliche
Kern liegt somit darin, daß zur Erzielung der geforderten Barriere ein eine Dampfsperre er
zeugender, beliebiger Deckanstrich auf einen speziellen Vorstrich der Erfindung aufgetragen
wird. So ist eine Barrierewirkung durch den Vorstrich alleine gemäß DIN 53122 Klima D
nicht meßbar (über 135 g/m²/24 h). Allerdings verhindert der Vorstrich fast vollständig die
Migration von Polymerdispersionen des Deckstrichs in das Papier oder den Karton. Daraus
resultiert eine verbesserte Vernetzung und damit ein dichterer Filmaufbau, ebenso wie die
Reduzierung der erforderlichen Auftragsmenge, welche in einer dünnen Schichtdicke resul
tiert. Der erfindungsgemäße Kombinationsstrich mit einem bestimmten Vorstrich sowie mit
einem weiteren, zur Erzeugung einer Dampfsperre geeigneten Deckstrich besitzt alle we
sentlichen Vorteile der bisherigen PE-beschichteten Papiere oder Kartons und stellt somit
einen vollwertigen Ersatz für diese dar. Diese Vorteile sind ausreichende Dampf- und Aro
madichte, die Papiere und Kartons sind lebensmittelrechtlich unbedenklich, öl- und fettab
weisend, geschmacks- und geruchsneutral, verklebbar mit speziellen Klebern, siegelfähig
gegen sich selbst und andere Kunststoffbeschichtungen. Vor allem sind die erfindungsge
mäßen Papiere oder Kartons problemlos der Wiederverwertung zuführbar und weisen ein
relativ geringes Auftragsgewicht auf. So ist die Rückführung der erfindungsgemäßen Papie
re oder Kartons in den Wertstoffkreislauf im Gegensatz zu den herkömmlichen PE-be
schichteten Substraten wesentlich einfacher möglich und damit kostengünstiger. Durch die
schon bei relativ geringen Auftragsgewichten realisierten hohen Sperrschichtwerte können
im Vergleich zu den bisherigen Beschichtungsverfahren, insbesondere auch im Vergleich zu
den PE-Beschichtungen Ressourcen gespart werden. Somit sind die nach dem erfindungs
gemäßen Verfahren gestrichenen Papiere oder Kartons abhängig von der jeweiligen Zertifi
zierung der verwendeten Deckstrichkomponente(n) und deren Schichtdicke z. B. als Riesein
schlagpapier mit Feuchtigkeitsschutz, heißsiegelfähiges Packpapier zur Herstellung von
Panzerverpackungen für Papierrollen, Packpapier mit Feuchtigkeitsschutz, Verpackungsmit
tel für Lebensmittel, Aromaschutzverpackungen, Verpackungen für flüssige Lebensmittel,
Verpackungen für Schüttgüter, Waschpulververpackungen, Isolationspapiere für die Bauin
dustrie oder als Tapetenpapiere verwendbar.
Vorzugsweise beträgt die Auftragsmenge des Vorstrichs 2,5 bis 5 g/m². Dabei hängt die
Auftragsmenge von der Beschaffenheit des Rohpapiers oder des Kartons ab.
Eine weitere Weiterbildung schlägt vor, daß die Streichmasse des Deckstrichs eine Polym
erdispersion oder eine Mischung von mehreren Polymerdispersionen aufweist. Dabei kann
es sich beispielsweise um Ethylen/Methacrylat, Polyvinylacetat, Styrol-Butadien oder der
daraus abgeleiteten Copolymere handeln. Wesentlich bei diesen Polymerdispersionen ist
die Tatsache, daß diese Komponenten, die für sich allein genommen nur relativ geringe
Dampfdichten von ungefähr 15 bis 20 g/m²/24 h (bei Auftragsmengen von 20 g/m² Trocken
gewicht) erzielen, in Verbindung mit dem speziellen, erfindungsgemäßen Vorstrich jedoch
erheblich höhere Barrierewirkungen, nämlich 4 bis 10 g/m²/24 h bei deutlich reduzierten Auf
tragsmengen (5 bis 10 g/m² erreichen. Die Auftragsmenge des Vorstriches liegt dabei je
nach Beschaffenheit des Rohpapieres zwischen 2,5 und 5 g/m². Eine Barrierewirkung nach
DIN 53122 Klima D durch den Vorstrich allein ist nicht meßbar (über 135 g/m²/24 h). Aller
dings verhindert der erfindungsgemäße Vorstrich fast vollständig die Migration von Polymer
dispersionen in das Papier oder den Karton. Daraus resultiert eine verbesserte Vernetzung
und damit ein dichterer Filmaufbau ebenso wie die Reduzierung der erforderlichen Auftrags
menge (Schichtdicke).
Eine weitere Weiterbildung der Streichmasse des Deckstrichs schlägt vor, daß sie aus
den Grundstoffen Wasser, einem mit Carnauba- und Paraffinwachs modifizierten Copolymer
von Styrol und Butadien, einer Ethylen/Methacrylsäure-Polymerdispersion sowie Polyvinylacetat be
steht. Somit ist aus den genannten Grundstoffen ein zur Erzielung einer Dampfsperre ent
sprechend geeigneter Deckstrich zusammensetzbar. Dabei können Teilkombinationen aus
diesen Komponenten gebildet werden. Gefordert ist lediglich, daß diese Kombination eine
wirkungsvolle Dampfsperre erzielt.
Eine weitere Weiterbildung der Streichmasse für den Deckstrich schlägt vor, daß diese
aus den Komponenten Wasser sowie einem mit Carnauba- und Paraffinwachs modifizierten
Copolymer von Styrol und Butadien oder aus den Komponenten Wasser sowie einer Ethylen/
Methacrylsäure-Polymerdispersion oder aus den Komponenten Wasser sowie carboxyliertem Sty
rol-Butadien-Copolymer oder aus den Komponenten Wasser sowie einer Styrol-Acrylat-Copolymerdis
persion besteht. Mit diesen Kombinationen wird eine optimale Dampfsperre erzeugt, so daß
in optimaler Weise der bereits zuvor geschilderte synergetische Effekt zusammen mit den
speziellen Vorstrichen erzielt wird.
Dabei kann der Deckstrich einen zusätzlichen Strich mit einer Streichmasse aus den Kom
ponenten Wasser und einer Styrol-Acrylat-Copolymerdispersion enthalten.
Eine weitere Weiterbildung des Deckstriches schlägt vor, daß dem Deckstrich ein Polyvinyl
acetat beigemischt ist.
Die Auftragsmenge dem Deckstriches beträgt vorzugsweise 5 bis 10 g/m². Diese Schichtdicke
reicht bei den angegebenen Deckstrichen aus, um eine optimale Dampfsperre zu erzie
len.
Weiterhin wird in einer Weiterbildung vorgeschlagen, daß der Auftrag des Vor- und Deckstri
ches mittels Rollrakel, Gravursystemen oder mittels Modifikationen davon erfolgt. Der Auf
trag des Vor- und Deckstriches kann somit mittels bekannter Streichtechniken erzielt wer
den, die zur Erzielung von dünnen Streichschichten geeignet sind. Vorzugsweise werden
dabei Maschinen mit zwei Streichwerken verwendet.
Außerdem wird in einer Weiterbildung vorgeschlagen, daß das Papier oder der Karton beid
seitig beschichtet ist. Die Beschichtungen können dabei selbstverständlich entsprechend
den jeweiligen Erfordernissen auf den beiden Seiten unterschiedlich sein, wobei die ver
schiedensten Kombinationen der erfindungsgemäßen Vor- und Deckstriche denkbar sind.
Schließlich wird in einer Weiterbildung vorgeschlagen, daß das Papier oder der Karton ober
flächengeleimt ist. Dadurch wird die Papier- oder Kartonoberfläche verdichtet und unter
stützt somit die Wirkung des Vorstrichs.
Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Papieres oder Kartons wird nachfolgend
anhand der Zeichnung beschrieben. Diese zeigt in einer rein schematischen Darstellung ei
ne Art Schnitt durch ein derartiges Papier oder Karton, welches zunächst mit einem Vor
strich und anschließend mit einem Deckstrich zur Schaffung einer Aroma- und Dampfsperre
beschichtet worden ist.
In der Zeichnung ist zunächst das Papier oder der Karton 1 in rein schematischer Weise zu
erkennen. Es kann sich dabei beispielsweise auch um Recyclingpapier handeln.
Auf das Papier oder den Karton 1 ist ein Vorstrich 2 aufgetragen. Die chemische Zusam
mensetzung dieses Vorstrichs 2 ist zuvor beschrieben worden. Dabei ist in der Zeichnung
erkennbar, daß der Vorstrich 2 fast vollständig in den Oberflächenbereich des Papiers oder
Kartons 1 eindringt. Die spezielle Auswahl der einzelnen Komponenten in diesem Vorstrich
2 garantiert nach der Polymerisation eine Saturierung der kapillaren Faserstruktur des Sub
strats und füllt absorptionsfördernde Zwischenräume aus bzw. überzieht diese mit einer
amorphen Netzstruktur. Bei einer entsprechend abgestimmten Rheologie des auf den Vor
strich 2 anschließend aufgebrachten Deckstriches 3 reichen die im Vorstrich 2 verbleiben
den Öffnungen zu einer guten Verankerung dieses Deckstriches 3 aus, wobei ein Weg
schlagen wirksam unterbunden wird. So wird erreicht, daß die zu einer optimalen Polymeri
sation notwendigen wäßrigen Bestandteile lange genug in der Deckstrichmasse bleiben
und eine verbesserte Anordnung der filmbildenden Moleküle entsteht. Die so geschaffenen
Papiere oder Kartons 1 verbessern die bislang nur unzureichend genutzten Eigenschaften
dieser Deckstriche 3 erheblich und erzielen im Hinblick auf das Gesamtstrichgewicht mit
herkömmlichen PE-Beschichtungen vergleichbare Barrierewerte. Der große Vorteil liegt da
bei in der Rückführung der mit den beschriebenen Verfahren beschichteten Papier oder
Kunststoffe 1 in den Wertstoffkreislauf. Diese Rückführung ist im Gegensatz zu PE-be
schichteten Substraten wesentlich einfacher möglich und damit kostengünstiger. Weiter
hin können durch die schon bei relativ geringen Auftragsgewichten realisierten hohen Sperr
schichtwerte im Vergleich zu den bisherigen Beschichtungsverfahren Ressourcen eingespart
werden. Darüber hinaus ist es ohne weiteres möglich, auch Recyclingpapiere zu verwen
den.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine einseitige Beschichtung vorgesehen.
Selbstverständlich ist es auch denkbar, sowohl die Vorder- als auch die Rückseite des Pa
piers oder Kartons 1 jeweils mit einer erfindungsgemäßen Beschichtung zu versehen.
Bezugszeichenliste
1 Papier oder Karton
2 Vorstrich
3 Deckstrich
2 Vorstrich
3 Deckstrich
Claims (11)
1. Papier oder Karton (1)
mit einer aus Vorstrich (2) und Deckstrich (3) bestehenden Beschichtung zur Schaffung
einer Aroma- und Dampfsperre,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Streichmasse des Vorstrichs (2)
aus den Komponenten Wasser, amorphes Siliciumdioxid, Aluminiumoxid, Polyvinylalko
hol und einem Copolymer von Styrol-Butadien und Acrylnitril
oder
aus den Komponenten Wasser, Kieselsäure oder gefällte Kieselsäure, Polyvinylalkohol
und einem Copolymer von Styrol-Butadien und Acrylnitril
besteht.
2. Papier oder Karton nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Auftragsmenge des Vorstrichs (2) 2,5 bis 5 g/m² beträgt.
3. Papier oder Karton nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Streichmasse des Deckstrichs (3) eine Polymerdispersion oder eine Mischung
von mehreren Polymerdispersionen aufweist.
4. Papier oder Karton nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Streichmasse des Deckstrichs (3) aus den Grundstoffen Wasser, einem mit
Carnauba- und Paraffinwachs modifizierten Copolymer von Styrol und Butadien, einer
Ethylen/Methacrylsäure-Polymerdispersion sowie Polyvinylacetat besteht.
5. Papier oder Karton nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Streichmasse des Deckstrichs (3) aus den Komponenten Wasser sowie einem mit Carnauba- und Paraffinwachs modifi zierten Copolymer von Styrol und Butadien oder
aus den Komponenten Wasser sowie einer Ethylen/Methacrylsäure-Polymerdispersion oder
aus den Komponenten Wasser sowie carboxyliertem Styrol-Butadien-Copolymer oder
aus den Komponenten Wasser sowie einer Styrol-Acrylat-Copolymerdispersion besteht.
daß die Streichmasse des Deckstrichs (3) aus den Komponenten Wasser sowie einem mit Carnauba- und Paraffinwachs modifi zierten Copolymer von Styrol und Butadien oder
aus den Komponenten Wasser sowie einer Ethylen/Methacrylsäure-Polymerdispersion oder
aus den Komponenten Wasser sowie carboxyliertem Styrol-Butadien-Copolymer oder
aus den Komponenten Wasser sowie einer Styrol-Acrylat-Copolymerdispersion besteht.
6. Papier oder Karton nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Deckstrich (3) einen zusätzlichen Strich mit einer Streichmasse aus den Kom
ponenten Wasser und einer Styrol-Acrylat-Copolymerdispersion enthält.
7. Papier oder Karton nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß dem Deckstrich (3) ein Polyvinylacetat beigemischt ist.
8. Papier oder Karton nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Auftragsmenge des Deckstrichs (3) 5 bis 10 g/m² beträgt.
9. Papier oder Karton nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Auftrag des Vor- und Deckstrichs (2, 3) mittels Rollrakel, Gravursystemen oder
mittels Modifikationen davon erfolgt.
10. Papier oder Karton nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Papier oder der Karton (1) beidseitig beschichtet ist.
11. Papier oder Karton nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Papier oder der Karton (1) oberflächengeleimt ist.
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