DE4407878C2

DE4407878C2 - Aroma- und dampfsperrendes(r), beschichtetes(r) Papier oder Karton

Info

Publication number: DE4407878C2
Application number: DE4407878A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Dettling
Original assignee: Individual
Current assignee: DETTLING, BERNHARD, 77886 LAUF, DE
Priority date: 1994-03-09
Filing date: 1994-03-09
Publication date: 1996-07-04
Anticipated expiration: 2014-03-10
Also published as: FI951108A; US5773131A; EP0671506A2; ATE146242T1; DE59500058D1; FI951108A0; DE4407878A1; ES2097664T3; EP0671506A3; EP0671506B1

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

Claims

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.

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.