EP3728735A1 - Recyclingfähiges barrierepapier - Google Patents

Recyclingfähiges barrierepapier

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Publication number
EP3728735A1
EP3728735A1 EP18826302.4A EP18826302A EP3728735A1 EP 3728735 A1 EP3728735 A1 EP 3728735A1 EP 18826302 A EP18826302 A EP 18826302A EP 3728735 A1 EP3728735 A1 EP 3728735A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
barrier
oil
paper
wax
barrier layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP18826302.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Dieter Becker
Nadia EL-KARZAZI
Konstantinos Kalessios
Jochen Schlegel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi HiTec Paper Europe GmbH
Original Assignee
Mitsubishi HiTec Paper Europe GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi HiTec Paper Europe GmbH filed Critical Mitsubishi HiTec Paper Europe GmbH
Publication of EP3728735A1 publication Critical patent/EP3728735A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H19/00—Coated paper; Coating material
    • D21H19/10—Coatings without pigments
    • D21H19/14—Coatings without pigments applied in a form other than the aqueous solution defined in group D21H19/12
    • D21H19/18—Coatings without pigments applied in a form other than the aqueous solution defined in group D21H19/12 comprising waxes
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H17/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
    • D21H17/20—Macromolecular organic compounds
    • D21H17/33—Synthetic macromolecular compounds
    • D21H17/34—Synthetic macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • D21H19/10—Coatings without pigments
    • D21H19/14—Coatings without pigments applied in a form other than the aqueous solution defined in group D21H19/12
    • D21H19/20—Coatings without pigments applied in a form other than the aqueous solution defined in group D21H19/12 comprising macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
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    • D21H19/80—Paper comprising more than one coating
    • D21H19/82—Paper comprising more than one coating superposed
    • D—TEXTILES; PAPER
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    • D21H27/00—Special paper not otherwise provided for, e.g. made by multi-step processes
    • D21H27/10—Packing paper

Definitions

  • the present invention relates to a barrier paper, the use of a barrier paper according to the invention as a wrapping paper, Unterleg paper, paper for inner bag packaging, intermediate and / or release paper for food and a method for producing a barrier paper.
  • Loosely offered foods such as sausage, cheese or baked goods, are usually handed over to customers in a packaging for hygiene or freshness reasons.
  • High demands are placed on the packaging, especially for fatty foods.
  • fat-containing foods it is possible for fat-containing foods to penetrate the packaging material with the fat from the food. This may cause the packaging material to soften and tear or contaminate other items with the grease when in contact with the package.
  • WO 2007/050964 A1 describes a fat- and water-resistant article which contains a coating of a paraffin wax and polyvinyl alcohol.
  • US 2003/0152707 A1 describes a carrier coated with a wax of a vegetable oil, which has a high resistance to water.
  • DE 10 2014 119 572 A1 discloses a packaging paper for foodstuffs with a basis weight of between 20 g / m 2 and 40 g / m 2 , and with a mass fraction of filler which is less than 20% based on the mass of the uncoated paper , describe.
  • the packaging paper has at least on one side a coating comprising a vegetable oil encapsulated in a polymer, talc and a binder.
  • a greasy grind is achieved by wide, widely spaced knives or a basalt stone reinforcement with a long grinding time.
  • the fibers are not cut but squeezed.
  • the result is a highly swelling fiber slime, a slippery greasy substance that drains only slowly on the paper machine.
  • the paper gains high density but loses opacity. It becomes glassy-translucent. Slight fiber shortening is referred to as "greasy-long.” Stronger shortened fibers are termed "greasy-short.” If the substrate is made predominantly greasy-short fibers, it has only a low tear and tear propagation resistance.
  • a more resistant alternative to sandwich paper is often a composite material.
  • a composite packing material may for example consist of a verb and fabric, formed from a paper and a plastic and / or aluminum foil. If not PE coated, fluorocarbons can be used as water repellent chemicals. In this case, for example, paper is coated on one side with polyethylene, often in an extrusion process, or on an aluminum foil.
  • These composite packagings are characterized by their high grease resistance. However, these composite materials can not be readily recycled paper, since first the film layer must be removed. Nor is it possible to compost these composites because the plastic or aluminum foils used are not biodegraded.
  • Growing concern about the lack of fossil, non-renewable resources, such as oil or natural gas, has led to a growing interest in the production of materials from renewable resources.
  • the object of the present invention is to provide a barrier paper for contact with foodstuffs, which has a high resistance to fats and / or oils and / or moisture and / or water or water vapor, at the same time completely or predominantly made from renewable raw materials can.
  • a barrier paper (10) comprising a) a paper substrate (11) comprising a front side and a rear side opposite the front side, and b) a barrier layer (12) arranged on the front side and / or back side of the paper substrate the barrier layer (12) comprises or consists of a polymeric binder and a wax based on a vegetable oil.
  • barrier papers of the invention have a high resistance to fats and / or oils and / or moisture and thereby wholly or predominantly from renewable raw materials can be produced.
  • the barrier layer is formed so that it does not detach from the paper substrate or that the wax is transferred to other articles or the food.
  • a wax based on a vegetable oil is understood in the context of this invention, a wax that is obtained by chemical modification of a vegetable oil.
  • the chemical modification may be, for example, a partial or complete hydrogenation with a metallic catalyst, for example nickel, and hydrogen, all or part of the double bonds of the oil being hydrogenated to single bonds.
  • the waxes are not liquid at 20 ° C but solid. The chemical modification of the vegetable oil thus causes a melting point increase.
  • a vegetable oil is meant a fatty acid triglyceride derived from plants or parts of plants.
  • the extraction of the oil is usually carried out by pressing, extraction or refining of the oils from the plants or parts of plants.
  • the extraction of the oils is known to the skilled person.
  • plant seeds are used for oil production, they are referred to as oilseeds.
  • the oil occurs in the form of lipids, which represent its cell membrane and energy reserves.
  • non-drying for example olive oil
  • semi-drying for example soybean or rapeseed oil
  • drying oils for example linseed or poppy seed oil.
  • drying does not denote evaporation, but the solidification of the oil due to oxidation and polymerization of the unsaturated fatty acids.
  • semidrying and drying oils as starting material for the preparation of the waxes used according to the invention is preferred.
  • Possible sources of vegetable oil are agai oil, algae oil, argan oil (from the fruits of the argan tree), avocado oil (from avocado avocado flesh), babagu oil, cottonseed oil (from the cotton plant seeds), borage oil or borage seed oil (from the borage seed plant), cupuagu butter, cashew peel oil, thistle oil (also called “safflower oil", from the seeds of safflower or Carthamus), peanut oil (from the fruit of the peanut plant), hazelnut oil (from the hazelnuts of the hazelnut bush), hemp oil (from the Seeds of the jasmin), jatropha oil (from the seed of the Jatropha curcas), jojoba oil (actually a liquid wax, from the seeds of the jojoba shrub), camellia oil (from the seeds of Camellia oleifera, Camellia sinensis or Camellia japonica, cocoa butter, coconut oil (from coconut seed, coconut palm tree fruit), pumpkin seed oil (also known as seed oil, from the seeds of the
  • a barrier paper is preferred, wherein the wax based on a vegetable oil is an oil-based wax selected from the list comprising palm oil, coconut oil, poppy oil, olive oil, linseed oil, soybean oil, sunflower oil, thistle oil and rapeseed oil,
  • the wax based on a vegetable oil is a wax based on a soybean oil, d. H. soybean oil wax or soy wax.
  • the waxes produced from these oils are characterized by high resistance and can be produced with high melting points.
  • the waxes used according to the invention namely palm oil wax, coconut oil wax, poppy oil wax, olive oil wax, linseed oil wax, soybean oil wax, Sunflower oil wax, thistle oil wax and rapeseed oil wax, when used in barrier papers according to the invention, show a significant increase in the resistance to fats and / or oils and / or moisture.
  • the use of soybean oil wax is preferred according to the invention.
  • Our own investigations have shown that the use of soybean oil wax in addition to the resistance to grease, oil and moisture and very low water vapor permeability can be obtained.
  • the soybean oil wax also has the advantage that it can be produced tasteless and odorless.
  • the mass fraction of the wax based on a vegetable oil in the barrier layer being from 6 to 98%, preferably from 20 to 90%, particularly preferably from 50 to 89%, very particularly preferably from 50 to 78% on the total mass of the barrier layer.
  • Our own investigations have surprisingly shown that with a mass fraction of the wax based on a vegetable oil of less than 6%, the barrier properties to fat, oil and moisture disproportionately strong decrease while at a mass fraction of the wax based on a vegetable oil of more than 98%, although excellent barrier properties
  • the mechanical durability of the barrier layer decreases disproportionately.
  • the polymeric binder is a crosslinked or uncrosslinked binder selected from the group consisting of starch, polyvinyl alcohol, carboxyl group-modified polyvinyl alcohol, ethylene-vinyl alcohol copolymer , a combination of polyvinyl alcohol and ethylene-vinyl alcohol copolymer, ethylene-vinyl acetate copolymer, silanol group-modified polyvinyl alcohol, diacetone-modified polyvinyl alcohol, modified polyethylene glycol, unmodified polyethylene glycol, a-isodecyl-io-hydroxy poly (oxy-) 1, 2-ethanediyl), styrene-butadiene latex, styrene-acrylate polymers, acrylic copolymers and mixtures thereof.
  • a crosslinked or uncrosslinked binder selected from the group consisting of starch, polyvinyl alcohol, carboxyl group-modified polyvinyl alcohol, ethylene-vinyl alcohol copolymer ,
  • barrier papers of the invention have a particularly high resistance to grease, oil and moisture, when the polymeric binder is one or more styrene-acrylate polymers or the binder comprises these.
  • the barrier layer does not comprise ethylene.
  • the mass fraction of the polymeric binder in the barrier layer is 94 to 2%, preferably 80 to 10%, particularly preferably 50 to 11%, based on the total mass of the barrier layer.
  • the mass fraction of the polymeric binder in the barrier layer is 94 to 2% and the mass fraction of the wax in the barrier layer is 6 to 98%, and it is even more preferred if the mass fraction of the polymeric binder in the barrier layer is 80 to 10% and the mass fraction of the wax in the barrier layer is 80 to 90% and it is even more preferred if the mass fraction of the polymeric binder in the barrier layer is 50 to 1 1% and the weight fraction of the wax in the barrier layer is 50 to 89%.
  • barrier papers with the low surface-related masses given here have very good resistance to grease, oil and moisture. Although the resistance can be improved slightly by increasing the basis weight, the improvement is minimal, so that the increased material consumption does not justify the small improvement.
  • With a basis weight of less than 1.5 g / m 2 the durability of the pure carrier substrate is likewise improved, although the resistance is not always sufficient for some areas of application (eg very fatty and moist foods).
  • Our own investigations have shown that optimum resistance can be obtained when the basis weight of the barrier layer is in the range of 3.0 to 5.0 g / m 2 .
  • the polymeric binder consists of two or more binders and at least one binder is an anionic binder.
  • An anionic binder is understood to mean a binder which contains a plurality of negative charges which are stabilized by cations (eg metal cations or ammonium).
  • a polymeric binder is understood to mean a binder which has been built up by polycondensation from a large number of molecules and in which one or more types of atoms or atomic groups (so-called repeat units) are repeatedly arranged next to one another and the number of repeating units per molecule is more than 25. It is inventively preferred if the determined by differential scanning calorimetry (DSC) glass transition temperature of the anionic binder is less than or equal to 120 ° C.
  • DSC differential scanning calorimetry
  • anionic binder is a copolymer.
  • Suitable anionic binders are, for example, partially or completely deprotonated polyacrylic acid (or copolymers thereof, for example with acrylic acid esters), partially or completely deprotonated polymethacrylic acid (or copolymers thereof, for example with methacrylic acid esters), copolymers of polyacrylic acid ester (preferably methyl or ethyl ester), copolymers of Polymethacrylic acid esters (preferably methyl or ethyl esters) or polyacrylamides or copolymers thereof.
  • an aqueous solution or dispersion of the anionic binder has a basic pH, provided it is dissolved or dispersed in water at a mass fraction of 10%, preferably in the range from 8 to 10.
  • an aqueous solution or dispersion of the anionic binder can be prepared which has a mass fraction of 10% and the pH can be determined by conventional means.
  • the barrier layer (12) additionally comprises a wax based on saturated hydrocarbons.
  • Barrier papers are preferred according to the invention, the wax having a melting point above 40 ° C., preferably above 50 ° C., particularly preferably above 60 ° C., based on saturated hydrocarbons.
  • Barrier papers are preferred according to the invention, wherein the wax based on saturated hydrocarbons contains one, two, three or more than three alkanes or consists of the group consisting of heneicosane, docosan, tricosane, tetracosane, pentacosane, hexacosane, heptacosane, octacosane, nonacosane , Triacontan, Hentriacontan, Dotriacontan, Tritriacontan, Tetratriacontan, Pentatriacontan, Hexatriacontan, Heptatria-contan, Octatriacontan and Nonatriacontan, preferably selected from the group consisting of hexacosan, heptacosan, octacosan, nonacosan and triacontane.
  • Barrier papers are particularly preferred according to the invention
  • the acrylate copolymer in the barrier layer is a copolymer having an average molar mass in the range from 50,000 to 150,000 g / mol, preferably in the range from 80,000 to 130,000 g / mol, particularly preferably in the range from 90,000 to 100,000 g / mol.
  • the mean molar mass is determined with the aid of gel permeation chromatography (GPC) using tetrahydrofuran (THF; tetramethylene oxide, 1,4-epoxybutane, oxacyclopentane) as solvent, polystyrene as standard and detection using RI detector (refractive index detector).
  • GPC gel permeation chromatography
  • the acrylate copolymer in the barrier layer is a copolymer prepared using two, three, four, five, six or all monomers selected from the group consisting of methyl acrylate, methyl methacrylate, butyl acrylate, butyl methacrylate, 2-ethylhexyl acrylate, 2-ethylhexyl methacrylate and styrene.
  • the properties of the resulting acrylate copolymer can be optimized.
  • our own investigations have shown that an acrylate copolymer prepared from methyl acrylate, methyl methacrylate, butyl acrylate, butyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, 2-ethylhexyl methacrylate and / or styrene has particularly good barrier properties.
  • methyl acrylate methyl methacrylate, butyl acrylate, butyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, 2-ethylhexyl methacrylate and styrene
  • further monomers for preparing the acrylate copolymer or the copolymer was prepared from two three, four, five, six or all monomers selected from the group consisting of methyl acrylate, methyl methacrylate, butyl acrylate, butyl methacrylate, 2-ethylhexyl acrylate, 2-ethylhexyl methacrylate and styrene.
  • the acrylate copolymer is particularly preferably a random copolymer.
  • a barrier paper comprising a) a paper substrate (11) having a front side and a rear side opposite the front side, and b) a barrier layer (12) arranged on the front side and / or rear side of the paper substrate, consisting of or comprising i ) an acrylate copolymer having an average molar mass in the range of
  • acrylate copolymer was prepared from two, three, four, five, six or seven monomers selected from the group consisting of methyl acrylate, methyl methacrylate, Butyl acrylate, butyl methacrylate, 2-ethylhexyl acrylate, 2-ethylhexyl methacrylate and styrene, and ii) a saturated hydrocarbon based wax, wherein the saturated hydrocarbon wax is preferably octacosane or wherein the wax is based on saturated hydrocarbons preferably comprises octacosane and iii) a wax based on a vegetable oil.
  • a barrier paper is preferred according to the invention, wherein the mass ratio between the polymeric binder and the wax based on saturated hydrocarbons 999: 1 to 70: 30, preferably 99: 1 to 80: 20, more preferably 95: 5 to 85: 15.
  • a barrier paper is preferred according to the invention, wherein the barrier paper additionally contains an intermediate layer (13) and the intermediate layer (13) is arranged between the paper substrate and the barrier layer. It has been shown in our own investigations that the properties of the resulting barrier paper are particularly good if the barrier layer is not applied directly to the base paper as a paper substrate, but first an intermediate layer is applied to the paper substrate. In this case, it is preferred according to the invention if the intermediate layer (13) contains a pigment.
  • a barrier paper is preferred according to the invention if the pigment is an organic pigment, inorganic pigments or a mixture of organic pigments and inorganic pigments.
  • a barrier paper according to the invention is preferred when the pigment is an inorganic pigment selected from the list consisting of calcined kaolin, kaolin, kaolinite, magnesium silicate hydrate, silica, bentonite, calcium carbonate, aluminum hydroxide, alumina and boehmite.
  • Our own investigations have shown that particularly good properties can be obtained if the pigment is formed in a platelet-shaped, preferably with an aspect ratio of 5 to 100, preferably from 15 to 100, more preferably from 20 to 80.
  • the aspect ratio is the Ratios between the diameter and the thickness of the platelet of the pigment before mixing with the other components.
  • An aspect ratio of 20 means that the diameter of the plate is 20 times larger than the thickness of the plate.
  • kaolin, kaolinite and talc are platelet-shaped and are therefore particularly preferred as the pigment.
  • a barrier paper is preferred according to the invention if the intermediate layer comprises a binder, and the binder is preferably a crosslinked or non-crosslinked binder selected from the group consisting of starch, polyvinyl alcohol, carboxyl group-modified polyvinyl alcohol, ethylene-vinyl alcohol copoly a combination of polyvinyl alcohol and ethylene-vinyl alcohol copolymer, ethylene-vinyl acetate copolymer, silanol group-modified polyvinyl alcohol, diacetone-modified polyvinyl alcohol, acrylate copolymer, modified polyethylene glycol, unmodified polyethylene glycol, a-isodecyl and hydroxy-poly (oxy-1,2-ethanediyl), styrene-butadiene latex, styrene-acrylate polymers, film-forming acrylic copolymers, and mixtures thereof.
  • the binder is preferably a crosslinked or non-crosslinked binder selected from the group consisting
  • a barrier paper is preferred according to the invention if the binder comprises or consists of one or more acrylate copolymers and / or styrene-acrylate polymers.
  • a barrier paper is preferred according to the invention if the mass fraction of the binder in the intermediate layer is 95 to 40%, preferably 85 to 60%, particularly preferably 80 to 60%, based on the total mass of the intermediate layer.
  • Barrier papers are preferred according to the invention, the basis weight of the intermediate layer being in the range from 1.5 to 6 g / m, preferably in the range from 2.0 to 5.5 g / m 2 , particularly preferably in the range from 2.0 to 4.8 g / m 2 .
  • barrier papers are preferred, the paper substrate having a short ser pulp having a Schopper-Riegler grade of at least 30 ° SR and a long fiber pulp having a Schopper-Riegler grade of at least 25 ° SR, and wherein the paper substrate has at least a mass fraction of 50% I Istoff includes, based on the total mass of Krzfase r Ze I Istoff and long-fiber pulp.
  • the short fiber pulp has a Schopper-Riegler degree of at least 35 ° SR, preferably of at least 39 ° SR, and / or the long fiber pulp has a Schopper-Riegler grade of at least 30 ° SR, preferably of at least 33 ° SR.
  • the paper substrate comprises a mass fraction of at least 70% short fiber pulp, preferably between 70 and 75% short fiber pulp, based on the total mass of short fiber pulp and long fiber pulp.
  • the barrier paper has on one or both sides a Bekk smoothness determined in accordance with ISO 5627 in the range from 100 to 1200 s. It is preferred if the barrier layer has a Bekk smoothness in the range of 100 to 1200 s, provided that the barrier layer is an outer layer. In contrast to ISO 5627, the Bekk smoothness in this case is not determined on both sides of the barrier paper, but only on the barrier layer of the barrier paper.
  • a barrier paper is preferred according to the invention if the barrier paper has a water vapor permeability according to DIN 53122-1 of less than or equal to 300 g / (m 2 d), preferably less than or equal to 250 g / (m 2 d), particularly preferably less than or equal to 150 g / (m 2 d).
  • the barrier paper according to the invention not only has a very high resistance to grease, but also a low water vapor permeability.
  • a low water vapor permeability in packaging is desirable in foods, as the packaged food does not dry out prematurely and remain fresh for longer.
  • barrier paper is preferred according to the invention if the barrier paper has a KIT value of at least 5, preferably of at least 8, more preferably of at least 12; measured by method Tappi 559. Own investigations have shown that barrier papers according to the invention have a KIT value of over 12 and thus have an excellent bed stability, which is in the same range as the fat resistance of barrier papers which are coated with plastic or aluminum foil.
  • a barrier paper is preferred according to the invention if the barrier paper has a fat permeability with Tappi 454 turpentine oil of at least 1300 s, preferably of at least 1500 s, more preferably of at least 1800 s.
  • a barrier paper is preferred, the barrier paper having a fat permeability of at least Level 5, preferably of at least Level 3, particularly preferably of at least Level 1; measured according to method DIN 53116.
  • a barrier paper is preferred if the basis weight of the barrier paper is in the range from 30 to 120 g / m, preferably in the range from 35 to 80 g / m 2 , particularly preferably in the range from 40 to 50 g / m 2 lies.
  • the basis weight of the resulting barrier paper is higher than 120 g / m 2.
  • the basis weight is in the range of 120 g / m 2 to 600 g / m 2 and Case of cardboard over 600 g / m 2 .
  • a barrier paper is preferred according to the invention if the wax based on a vegetable oil and the polymeric binder are homogeneously distributed in the barrier layer. It is not necessarily necessary in the meantime for the wax and the polymeric binder to be mixed thoroughly, but local concentration differences can occur that result in production-specific reasons from the use of small wax particles. According to the invention, however, the wax is not encapsulated, d. H. it has no core-shell structure.
  • a barrier paper is preferred for use as wrapping paper, underlay paper, intermediate and / or release paper for foods, preferably for packaging baked goods, sandwiches, bread, burgers, meat products, fish, sausages and / or cheese.
  • the paper substrate coated both front side and back with the barrier layer, wherein preferably between the barrier layers and the paper substrate each an intermediate layer is arranged.
  • the barrier papers according to the invention not only have excellent resistance to fats and / or oils and / or moisture, but also a barrier or Possess blocking effect against mineral oils.
  • Mineral oils are often found in recycled paper or cardboard that is not intended for direct food packaging. However, if these come in contact with food, for example, when food is shipped in a carton, it can not be ruled out that mineral oils pass on to the food, even if the food is packed in a separate packaging.
  • mineral oil residues in chocolate have been found in advent calendars that have been absorbed by the chocolate's contact with the cardboard packaging.
  • Barrier papers according to the invention are surprisingly distinguished by the fact that they not only prevent the escape of fats, oils and moisture from the food to the outside, but additionally protect the food packaged therewith from contamination with mineral oils.
  • barrier paper according to the invention As wrapping paper, Unterleg paper, paper for inner bag packaging, intermediate and / or release paper for food, preferably for wrapping, inlaying, interposing and / or separating baked goods, fried and / or fried goods, snack goods, sandwiches, bread, burgers, meat products, fish products, charcuterie and / or cheese.
  • Another aspect of the present invention relates to the use of a barrier paper according to the invention for packaging food, preferably for packaging fatty foods, wherein the barrier paper is the fat of the food rejects.
  • a further aspect of the present invention relates to a method for producing a barrier paper, preferably a barrier paper according to the invention, comprising the following steps (i) producing or providing a paper substrate
  • the wax emulsion is a wax-in-oil emulsion and the wax emulsion additionally contains an anionic polymeric binder which is preferably suitable for stabilizing the wax emulsion.
  • the prepared or prepared barrier screed contains, in addition to the wax emulsion, a (further) polymeric binder.
  • the average particle size of the wax particles is in the range from 600 to 1100 nm, preferably in the range from 700 to 1000 nm.
  • the particle size of the wax particles can be determined by laser diffraction particle size analysis. Our own investigations have shown that particles of this size lead to barrier layers with very good barrier and mechanical properties, since there is good mixing between polymeric binder and wax particles.
  • a coated paper substrate is used as the paper substrate, or a coating of a line is effected on one side of the paper substrate and subsequent drying of the line, so that an intermediate layer results before the barrier coat is applied.
  • the method according to the invention thus preferably additionally comprises the following steps: a) producing or providing a line comprising pigments and binders b) applying the prepared or provided line to one side of the paper substrate and then drying the line so that an intermediate layer results, the steps a) and b) are preferably carried out between steps i) and ii).
  • Another aspect of the present invention relates to a barrier paper produced by a method according to the invention.
  • Another aspect of the present invention relates to the use of a wax based on a vegetable oil for the production of a paper coating, preferably for the production of a barrier layer of a barrier paper.
  • FIG. 1 shows a barrier paper 10 consisting of a paper substrate 11 and a barrier layer 12.
  • the paper substrate has a front side and a rear side opposite to the front side, and on the front side of the paper substrate 11 is disposed a barrier layer 12 consisting of a polymeric binder and a vegetable oil-based wax.
  • FIG. 2 shows a barrier paper 10 which consists of a paper substrate 11, an intermediate layer 13 and a barrier layer 12.
  • the paper substrate has a front side and a rear side opposite to the front side, and on the front side of the paper substrate 11, the intermediate layer 13 is arranged.
  • the barrier layer 12 is arranged, which consists of a polymeric binder and a wax based on a vegetable oil.
  • the intermediate layer 13 contains a pigment and a binder.
  • Fig. 3 shows a barrier paper 10, which consists of a paper substrate 1 1 and two barrier layers 12.
  • the paper substrate has a front side and a rear side opposite to the front side, and a barrier layer 12 consisting of a polymeric binder and a vegetable oil-based wax is arranged on both the front side and the rear side of the paper substrate 11.
  • FIG. 4 shows a barrier paper 10 which consists of a paper substrate 11, two intermediate layers 13 and two barrier layers 12.
  • the paper substrate has a front side and a rear side opposite the front side, and an intermediate layer 13 is arranged both on the front side and on the rear side of the paper substrate 11.
  • a respective barrier layer 12 is arranged, which consists of a polymeric binder and a wax based on a vegetable oil.
  • the intermediate layers contain a pigment and a binder.
  • short fiber pulp (100% short fiber pulp) with a refining of 50 ° SR and an addition of talcum filler at 1% by weight, based on the total weight of the paper substrate, was resin-sizing on a paper machine Paper web produced with a basis weight of 33.3 g / m 2 .
  • the prepared paper substrate was calendered at a line load of 100kN / m and a temperature of 100 ° C.
  • a curtain coater was precoated with a precoat comprising water, an aqueous dispersion of an acrylate-acetate copolymer (solids content 33%, mass fraction in the pre-coat 0.03% (otro), Sterocoll BL), an aqueous dispersion of an acrylic copolymer ( Solids content 40%, mass fraction in precursor 1, 27% (otro), trade name: Sterocoll FS), an aqueous dispersion of a styrene-acrylate copolymer (solids content 50%, mass fraction in precoat 70.5% (otro); trade name: Sterocoll FS ), and kaolin (solids content 70%, mass fraction in the precursor 28.2% (otro), trade name: Capim NP), applied at a coating weight of 3.5 g / m 2 and the precoat was then dried by IR and air drying, so an intermediate layer resulted.
  • a precoat comprising water, an aqueous dispersion of an acrylate-acetate copolymer
  • a curtain coater was coated on the intermediate layer with a barrier screed comprising water, a wax based on a vegetable oil (solids content 30%, mass fraction in the pre-coat 82% (otro), trade name: SWX 155), a polyacrylate dispersion (solids content 48%). , Mass fraction in precursor 16.4% (otro), trade name: Tecryl PB 16/3), and a mixture of nonionic surfactants (solids content 100%, mass fraction in precursor 1, 6% (otro), trade name: Metolat 700), applied at a coating weight of 4 g / m 2 and the barrier screed was then dried by means of IR and air drying, so that a barrier layer resulted.
  • a barrier screed comprising water, a wax based on a vegetable oil (solids content 30%, mass fraction in the pre-coat 82% (otro), trade name: SWX 155), a polyacrylate dispersion (solids content 48%).
  • Mass fraction in precursor 16.4% (otro) trade name: Tecryl PB 16/3
  • the barrier paper according to the invention has excellent grease resistance and a low water vapor permeability.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Barrierepapier (10) umfassend a) ein Papiersubstrat (11), aufweisend eine Vorderseite und eine der Vorderseite gegenüberliegende Rückseite, und b) eine vorderseitig des Papiersubstrats angeordnete Barriereschicht (12), wobei die Barriereschicht (12) ein polymeres Bindemittel und ein Wachs auf Basis eines pflanzlichen Öls umfasst oder daraus besteht. Die Erfindung betrifft zudem die Verwendung eines erfindungsgemäßen Barrierepapiers als Einschlagpapier, Unterlegpapier, Papier für Innenbeutelverpackungen, Zwischen- und/oder Trennpapier für Lebensmittel sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Barrierepapiers.

Description

Recyclingfähiges Barrierepapier
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Barrierepapier, die Verwendung eines erfindungsgemäßen Barrierepapiers als Einschlagpapier, Unterleg papier, Papier für Innenbeutelverpackungen, Zwischen- und/oder Trennpapier für Lebensmittel sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Barrierepapiers. Lose angebotene Lebensmittel, wie Wurst-, Käse- oder Backwaren, werden aus Hygieneoder Frischhalteg ründen üblicherweise in einer Verpackung an Kunden übergeben. Hohe Anforderungen an die Verpackung werden dabei insbesondere bei fetthaltigen Lebensmitteln gestellt. Bei der Verwendung von herkömmlichen Verpackungen auf Basis von Papier kann bei fetthaltigen Lebensmitteln ein Durchdringen des Verpackungsmaterials mit dem Fett aus dem Lebensmittel erfolgen. Dies kann dazu führen, dass das Verpackungsmaterial aufweicht und reißt oder dass eine Verunreinigung von anderen Gegenständen mit dem Fett erfolgt, wenn Sie in Kontakt mit der Verpackung kommen.
In der WO 2007/050964 A1 wird ein fett- und wasserresistenter Artikel beschrieben, der eine Beschichtung aus einem Paraffinwachs und Polyvinylalkohol enthält. In der US 2003/0152707 A1 wird ein mit einem Wachs aus einem pflanzlichen Öl beschichteter Träger beschrieben, der eine hohe Beständigkeit gegenüber Wasser aufweist. In der DE 10 2014 119 572 A1 wird ein Verpackungspapier für Lebensmittel mit einem Flächengewicht von zwischen 20 g/m2 und 40 g/m2, und mit einem Massenanteil an Füllstoff, der weniger als 20 % bezogen auf die Masse des unbeschichteten Papiers aufweist, beschreiben. Das Verpackungspapier weist zumindest auf einer Seite eine Beschichtung auf, die ein in ein Polymer verkapseltes pflanzliches Öl, Talkum und ein Bindemittel umfasst.
Zur Verpackung von fetthaltigen Lebensmitteln wird häufig ein holzfreies, fettdichtes„Butterbrotpapier“, verwendet, das aufgrund einer schmierigen Mahlung der Faserstoffe eine gewisse Fettbeständigkeit aufweist. Häufig reicht die Fettbeständigkeit dieser Butterbrot- papiere allerdings nicht aus.
Eine schmierige Mahlung wird durch breite, weit auseinandergestellte Messer oder eine Basaltstein-Bemesserung bei einer langen Mahldauer erzielt. Die Fasern werden nicht zerschnitten, sondern gequetscht. Es entsteht ein stark quellender Faserschleim, ein glitschigschmieriger Stoff, der sich auf der Papiermaschine nur langsam entwässert. Das Papier gewinnt eine hohe Dichte, verliert jedoch an Opazität. Es wird glasig-durchscheinend. Bei geringer Faserkürzung wird von ,, schmierig-lang" gesprochen. Stärker gekürzte Fasern werden als ,, schmierig-kurz" bezeichnet. Wird das Substrat überwiegend schmierig-kurzen Fasern gefertigt, weist es nur eine geringe Ein- und Weiterreißfestigkeit auf.
Als fettbeständigere Alternative zum Butterbrotpapier wird häufig ein Verbundpackstoff ver- wendet. Ein Verbund packstoff kann beispielsweise aus einem Verb und Stoff, gebildet aus einem Papier und einer Kunststoff- und/oder Aluminiumfolie, bestehen. Wenn keine PE Beschichtung erfolgt, können Fluorocarbone als wasserabweisende Chemikalien verwendet werden. Hierbei wird Papier beispielsweise einseitig mit Polyethylen, häufig in einem Extrusionsverfahren, oder einer Aluminiumfolie beschichtet. Diese Verbund packstoffe zeichnen sich durch eine hohe Fettbeständigkeit aus. Diese Verbund packstoffe können allerdings nicht ohne Weiteres dem Papierrecycling zugeführt werden, da zunächst die Folienschicht entfernt werden muss. Auch ist es nicht möglich diese Verbundstoffe zu kompostieren, da die verwendeten Kunststoff- oder Aluminiumfolien nicht biologisch abgebaut werden. Auch die wachsende Besorgnis über den Mangel an fossilen, nicht erneuerbaren Ressourcen, wie Erdöl oder Erdgas, hat zu einem stetig wachsenden Interesse an der Produktion von Materialien aus nachwachsenden Rohstoffen geführt. In diesem Zusammenhang sei beispielsweise auf Polyethylenfuranoat, ein Kunststoff auf der Basis von 2,5-Furandicar- bonsäure, verwiesen, deren Ausgangssubstanzen aus Zuckern hergestellt werden können. Es hat sich allerdings gezeigt, dass die bisher bekannten aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellten Polymere entweder nicht biologisch abgebaut werden können oder nicht die für die Verwendung in Verpackungsmaterialien benötigten Eigenschaften aufweisen.
Die an das Barrierepapier gestellten Anforderungen eines hohen bzw. definierten Widerstands gegen das Durchdringen mit Fetten, Ölen, Wasser und Wasserdampf und die gute Wiederverwertbarkeit oder biologische Abbaubarkeit sind dabei Anforderungen die sich ty- pischerweise wiedersprechen. Es besteht daher ein großer Bedarf in der Industrie, Verpackungspapier für Lebensmittel bereitzustellen, die vollständig oder überwiegend aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt werden können und dabei gut widerverwertet oder biologisch abgebaut werden können.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Barrierepapier für den Kontakt mit Lebens- mittein bereitzustellen, das eine hohe Beständigkeit gegen Fette und/oder Öle und/oder Feuchtigkeit und/oder Wasser bzw. Wasserdampf aufweist, gleichzeitig vollständig oder überwiegend aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt werden kann. Zusätzlich ist es wünschenswert, wenn das Barrierepapier gut wiederverwertet oder biologisch abgebaut, d. h. kompostiert, werden kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Barrierepapier (10) umfassend a) ein Papiersubstrat (11 ), aufweisend eine Vorderseite und eine der Vorderseite gegenüberliegende Rückseite, und b) eine vorderseitig und/oder rückseitig des Papiersubstrats angeordnete Barriere- Schicht (12), wobei die Barriereschicht (12) ein polymeres Bindemittel und ein Wachs auf Basis eines pflanzlichen Öls umfasst oder daraus besteht.
Überraschenderweise hat es sich gezeigt, dass erfindungsgemäße Barrierepapiere eine hohe Beständigkeit gegen Fette und/oder Öle und/oder Feuchtigkeit aufweisen und dabei vollständig oder überwiegend aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt werden können. Durch die Verwendung eines polymeren Bindemittels wird überraschenderweise die Barriereschicht so ausgebildet, dass Sie sich nicht vom dem Papiersubstrat löst oder dass das Wachs auf andere Gegenstände oder die Lebensmittel übergeht. Unter einem Wachs auf der Basis eines pflanzlichen Öls wird im Rahmen dieser Erfindung ein Wachs verstanden, dass durch chemische Modifikation eines pflanzlichen Öls gewonnen wird. Bei der chemischen Modifikation kann es sich beispielsweise um eine teilweise oder vollständige Hydrierung mit einem metallischen Katalysator, beispielsweise Nickel, und Wasserstoff handeln, wobei sämtlich oder ein Teil der Doppelbindungen des Öls zu Einfachbindungen hydriert werden. Anders als pflanzliche Öle liegen die Wachse bei 20 °C nicht flüssig sondern fest vor. Die chemische Modifikation des pflanzlichen Öls bewirkt somit eine Schmelzpunkterhöhung.
Unter einem pflanzlichen Öl wird ein Fettsäuretriglycerid verstanden, dass aus Pflanzen oder Pflanzenteilen gewonnen wird. Die Gewinnung des Öls erfolgt dabei üblicherweise durch Pressen, Extraktion oder Raffination der Öle aus den Pflanzen oder Pflanzenteilen. Die Gewinnung der Öle ist dem Fachmann bekannt. Werden Pflanzensamen zur Ölgewinnung benutzt, werden diese als Ölsaaten bezeichnet. In den Samen kommt das Öl in Form von Lipiden vor, die dessen Zellmembran und Energiereserven darstellen. Abhängig von dem Anteil an ungesättigten Fettsäuren im Öl wird zwischen nichttrocknenden (beispiels- weise Olivenöl), halbtrocknenden (beispielsweise Soja- oder Rapsöl) und trocknenden Ölen (beispielsweise Lein- oder Mohnöl) unterschieden. Der Begriff„Trocknung“ bezeichnet hierbei nicht Verdunstung, sondern das durch Oxidation und Polymerisation der ungesättigten Fettsäuren bedingte Festwerden des Öls. Die Verwendung von halbtrocknenden und trocknenden Ölen als Ausgangsstoff zur Herstellung der erfindungsgemäß verwende- ten Wachse ist bevorzugt.
Mögliche Quellen für pflanzliche Öl sind Agaiöl, Algenöl, Arganöl (aus den Früchten des Arganbaums), Avocadoöl (aus dem Fruchtfleisch der Avocado des Avocadobaums), Babaguöl, Baumwollsamenöl (aus den Samen der Baumwollpflanze), Borretschöl oder Borretschsamenöl (aus den Samen der Borretsch pflanze), Cupuagu-Butter, Cashew- Schalenöl, Distelöl (auch „Safloröl“ genannt, aus den Samen der Färberdistel oder Carthamus), Erdnussöl (aus der Frucht der Erdnusspflanze), Haselnussöl (aus den Haselnüssen des Haselnussbusches), Hanföl (aus den Samen des Speisehanfs), Jatrophaöl (aus dem Samen der Jatropha curcas), Jojobaöl (eigentlich ein flüssiges Wachs; aus den Samen des Jojobastrauchs), Kamelieöl (aus den Samen der Camellia oleifera, Camellia sinensis oder Camellia japonica, Kakaobutter, Kokosöl (aus dem Samenfleisch der Kokosnuss, der Baumfrucht der Kokospalme), Kürbiskernöl (auch als Kernöl bezeichnet; aus den Samenkernen des Steirischen Ölkürbis), Leinöl (aus den reifen Leinsamen des Lein), Leindotteröl (aus den Samen des Leindotters, Familie der Kreuzblütengewächse), Macadamiaöl (aus den Nüssen des Macadamiabaums), Maiskeimöl (aus den Keimen von Mais), Mandelöl (aus den Mandeln des Mandelbaums), Mangobutter (aus Mangifera in- dica), Marillenkernöl bzw. Aprikosenkernöl (aus dem Aprikosenkern - also der Mandel des Aprikosensteins - der Aprikose bzw. Marille), Mohnöl (aus den Samenkörnern des Mohns), Nachtkerzenöl, Olivenöl (aus dem Fruchtfleisch und dem Kern der Olive, der Frucht des Olivenbaums, Palmöl (aus dem Fruchtfleisch der Palmfrucht, der Frucht der Ölpalme), Palmkernöl (aus den Kernen der Palmfrucht, der Frucht der Ölpalme), Papayaöl, Pistazienöl, Pekannussöl, Perillaöl aus den Samen der der Perilla-Pflanze (Shiso, Sesamblatt), Rapsöl (aus dem Samen von Raps, Familie der Kreuzblütengewächse), Reisöl, Rizinusöl (aus dem Samen des Wunderbaums), Sanddornöl (aus dem Fruchtfleisch der Sanddorn- beere, der Frucht des Sanddornstrauches), Sanddornkernöl (aus den Kernen der Sanddornbeere, der Frucht des Sanddornstrauches), Senföl (aus den Samenkörnern des Schwarzen Senfs), Schwarzkümmelöl (aus den Samen der Fruchtkapsel der Schwarzkümmelpflanze), Sesamöl (aus den Samen der Sesampflanze), Sheabutter (aus den Samen des Sheanussbaums), Sojaöl (aus den Bohnen der Sojabohne), Sonnenblumenöl (aus den Kernen der Sonnenblume), Tungöl, Walnussöl (aus den Kernen der Nüsse des Walnussbaums), Wassermelonensamenöl, Traubenkernöl (aus den Kernen der Früchte (Weintraube) der Weinpflanze bzw. Weinrebe), Weizenkeimöl (aus den Keimen des Weizens) und/oder Zedernöl (aus dem Holz der Libanonzeder). Diese Liste ist nicht als abgeschlossen anzusehen, sie zeigt Möglichkeiten zur Gewinnung von pflanzlichen Ölen, welche zu einem erfindungsgemäß verwendeten Wachs umgesetzt werden können.
Erfindungsgemäß bevorzugt ist ein Barriere papier, wobei es sich bei dem Wachs auf Basis eines pflanzlichen Öls um ein Wachs auf Basis eines Öls handelt, ausgewählt aus der Liste umfassend Palmöl, Kokosöl, Mohnöl, Olivenöl, Leinöl, Sojaöl, Sonnenblumenöl, Distelöl und Rapsöl, vorzugsweise handelt es sich bei dem Wachs auf Basis eines pflanzlichen Öls um ein Wachs auf Basis eines Sojaöls, d. h. um Sojaölwachs bzw. Sojawachs.
Eigene Untersuchungen haben gezeigt, dass Wachse aus den oben als bevorzugt genannten Ölen besonders gute Eigenschaften aufweisen. Die aus diesen Ölen hergestellten Wachse zeichnen sich durch eine hohe Widerstandsfähigkeit aus und können mit hohen Schmelzpunkten hergestellt werden. Die erfindungsgemäß verwendeten Wachse, nämlich Palmölwachs, Kokosölwachs, Mohnölwachs, Olivenölwachs, Leinölwachs, Sojaölwachs, Sonnenblumenölwachs, Distelölwachs und Rapsölwachs, zeige beim Einsatz in erfindungsgemäßen Barrierepapieren eine signifikante Erhöhung der Beständigkeit gegen Fette und/oder Öle und/oder Feuchtigkeit. Dabei ist insbesondere die Verwendung von Sojaölwachs erfindungsgemäß bevorzugt. Eigene Untersuchungen haben gezeigt, dass beim Einsatz von Sojaölwachs neben der Beständigkeit gegen Fett, Öl und Feuchtigkeit auch sehr geringe Wasserdampfdurchlässigkeit erhalten werden kann. Das Sojaölwachs hat zudem den Vorteil, dass es Geschmacks- und Geruchsneutral hergestellt werden kann.
Erfindungsgemäß bevorzugt sind Barriere papiere, wobei das Wachs einen Schmelzpunkt über 40 °C, vorzugsweise über 50 °C, besonders bevorzugt über 60 °C aufweist. Eigene Untersuchungen haben gezeigt, dass bei der Verwendung von Wachsen mit einem Schmelzpunkt von über 20 °C bereits sehr gute Ergebnisse erhalten werden können. Allerdings konnte überraschenderweise gezeigt werden, dass bei der Verwendung von Wachsen mit einem Schmelzpunkt von über 40 °C die Beständigkeit der Barrierepapiere gegenüber mechanischer Belastung gesteigert werden kann. Diese Beständigkeit wird bei noch höheren Schmelzpunkten der Wachse noch weiter gesteigert. Eigene Untersuchungen haben zudem gezeigt, dass der optimale Schmelzpunkt der Wachse im Bereich von 60 bis 80 °C liegt, sofern die Barrierepapiere bei Temperaturen zwischen 6 °C und 30 °C verwendet werden sollen. Sofern die Barriere papiere auch bei höheren Temperaturen angewendet werden sollen, kann es sinnvoll sei, ein Wachs mit höherem Schmelzpunt zu verwenden.
Erfindungsgemäß bevorzugt sind Barriere papiere, wobei der Massenanteil des Wachses auf Basis eines pflanzlichen Öls in der Barriereschicht 6 bis 98 % beträgt, vorzugsweise 20 bis 90 % beträgt, besonders bevorzugt 50 bis 89 % beträgt, ganz besonders bevorzugt 50 bis 78 % beträgt, bezogen auf die Gesamtmasse der Barriereschicht. Eigene Untersuchungen haben überraschenderweise gezeigt, dass bei einem Massenanteil des Wachses auf Basis eines pflanzlichen Öls von unter 6 % die Barriereeigenschaften gegenüber Fett, Öl und Feuchtigkeit überproportional stark abnehmen während bei einem Massenanteil des Wachses auf Basis eines pflanzlichen Öls von über 98 % zwar ausgezeichnete Barriereeigenschaften erhalten werden können, allerdings die mechanische Be- ständigkeit der Barriereschicht überproportional stark abnimmt. Dabei haben eigene Untersuchungen ergeben, dass besonders gute Barrierepapiere mit optimalen Barriere- und mechanischen Eigenschaften erhalten werden können, wenn der Massenanteil des Wachses auf Basis eines pflanzlichen Öls 50 bis 89 %, bevorzugt 50 bis 78 %, beträgt. Als polymere Bindemittel sind alle in der Papierherstellung gebräuchlichen Bindemittel geeignet. Eigene Untersuchungen haben allerdings gezeigt, dass eine geeignete Auswahl des Bindemittels die mechanischen Eigenschaften der Barriereschicht und/oder die biologische Abbaubarkeit des Barrierpapiers signifikant verbessern kann. Eigene Untersuchun- gen haben gezeigt, dass es vorteilhaft und somit erfindungsgemäß bevorzugt ist, wenn es sich bei dem polymeren Bindemittel um ein vernetztes oder unvernetztes Bindemittel handelt, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Stärke, Polyvinylalkohol, carboxylg ruppenmodifiziertem Polyvinylalkohol, Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer, einer Kombination aus Polyvinylalkohol und Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer, Ethylen-Vinylacetat-Copoly- mer, silanolgruppen-modifiziertem Polyvinylalkohol, diaceton-modifiziertem Polyvinylalkohol, modifiziertem Polyethylenglycol, unmodifiziertem Polyethylenglycol, a-isodecyl-io-hyd- roxy-Poly(oxy-1 ,2-ethanediyl), Styrol-Butadien-Latex, Styrol-Acrylat-Polymeren, Acrylcopolymeren und Mischungen hieraus.
Eigene Untersuchungen habe dabei ergeben, dass erfindungsgemäße Barrierepapiere eine besonders hohe Beständigkeit gegenüber Fett, Öl und Feuchtigkeit aufweisen, wenn es sich bei dem polymeren Bindemittel um ein oder mehrere Styrol-Acrylat-Polymere handelt oder das Bindemittel diese umfasst.
Von den oben genannten Bindemitteln sind Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer und Polyvinylalkohol am wenigsten bevorzugt. Erfindungsgemäße Barrierepapiere sind daher beson- ders bevorzugt, wenn sie nicht Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer und/oder Polyvinylalkohol in der Barriereschicht enthalten.
Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, wenn die Barriereschicht kein Ethylen umfasst.
Dabei ist es erfindungsgemäß bevorzugt, wenn der Massenanteil des polymeren Bindemittels in der Barriereschicht 94 bis 2 % beträgt, vorzugsweise 80 bis 10 % beträgt, beson- ders bevorzugt 50 bis 11 % beträgt, bezogen auf die Gesamtmasse der Barriereschicht.
Eigene Untersuchungen haben gezeigt, dass ein Gehalt an polymeren Bindemitteln unterhalb eines Massenanteils von 2 % zu Barrierepapieren führt, bei denen die mechanische Beständigkeit der Barriereschicht überproportional stark abnimmt. Bei einem Gehalt an polymeren Bindemitteln oberhalb eines Massenanteils von 94 % ist die mechanische Bestän- digkeit der Barrieschicht zwar ausreichen hoch, allerding hat es sich gezeigt, dass die Barriereeigenschaften gegenüber Fett, Öl und Feuchtigkeit überproportional stark abnehmen. Dabei haben eigene Untersuchungen ergeben, dass besonders gute Barrierepapiere mit optimalen Barriere- und mechanischen Eigenschaften erhalten werden können, wenn der Gehalt an polymeren Bindemitteln einen Massenanteil 50 bis 1 1 % beträgt.
Dabei ist es erfindungsgemäß besonders bevorzugt wenn der Massenanteil des polymeren Bindemittels in der Barriereschicht 94 bis 2 % beträgt und der der Massenanteil des Wach- ses in der Barriereschicht 6 bis 98 % beträgt und es ist noch weiter bevorzugt, wenn der Massenanteil des polymeren Bindemittels in der Barriereschicht 80 bis 10 % beträgt und der der Massenanteil des Wachses in der Barriereschicht 80 bis 90 % beträgt und es ist noch weiter bevorzugt, wenn der Massenanteil des polymeren Bindemittels in der Barriereschicht 50 bis 1 1 % beträgt und der der Massenanteil des Wachses in der Barriereschicht 50 bis 89 % beträgt.
Erfindungsgemäß bevorzugt sind Barrierepapiere, bei denen die flächenbezogene Masse der Barriereschicht im Bereich von 1 ,5 bis 8 g/m2 liegt, vorzugsweise im Bereich von 2,0 bis 5,5 g/m liegt, besonders bevorzugt im Bereich von 3,0 bis 5,0 g/m2 liegt. Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass Barrierepapiere mit den hier angegebenen geringen flächenbezogenen Massen sehr gute Beständigkeiten gegenüber Fett, Öl und Feuchtigkeit aufweisen. Zwar kann die Beständigkeit durch Erhöhung der flächenbezogenen Masse leicht verbessert werden, allerding ist die Verbesserung nur minimal, sodass der erhöhte Materialverbauch die geringe Verbesserung nicht rechtfertigt. Bei einer flächenbezogenen Masse von unter 1 ,5 g/m2 wird die die Beständigkeit des reinen Trägersubstrates zwar ebenfalls verbessert, allerdings reicht die Beständigkeit für einige Anwendungsbereiche (z. B. sehr fettige und feuchte Lebensmittel) nicht immer aus. Eigene Untersuchungen haben gezeigt, dass eine optimale Beständigkeit erhalten werden kann, wenn die flächenbezogene Masse der Barriereschicht im Bereich von 3,0 bis 5,0 g/m2 liegt.
Eigene Untersuchungen haben gezeigt, dass es besonders vorteilhaft ist, wenn das poly- me re Bindemittel aus zwei oder mehr Bindemitteln besteht und zumindest ein Bindemittel ein anionisches Bindemittel ist. Unter einem anionischen Bindemittel wird dabei ein Bindemittel verstanden, das mehrere negative Ladungen enthält, die durch Kationen (z. B. Metallkationen oder Ammonium) stabilisiert werden.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter einem polymeren Bindemittel ein Bin- demittel verstanden, das durch Polykondensation aus einer Vielzahl von Molekülen aufgebaut wurde, und in dem eine Art oder mehrere Arten von Atomen oder Atom-Gruppierungen (so genannte Wiederholungseinheiten) wiederholt aneinander gereiht sind und die Zahl der Widerholungseinheiten pro Molekül mehr als 25 beträgt. Dabei ist es erfindungsgemäß bevorzugt, wenn die anhand dynamischer Differenzkalorimetrie (DSC) bestimmte Glasübergangstemperatur des anionischen Bindemittels kleiner gleich 120 °C ist. Eigenen Untersuchungen haben gezeigt, dass bei einer Glasübergangstemperatur von über 120 °C die Herstellung der Barriereschicht sehr schwierig ist und die hergestellten Barrierepapiere nicht so gute Eigenschaften aufweisen wie erfindungsgemäße Barrierpapiere, die unter Verwendung eines anionischen Bindemittels mit einer Glasübergangstemperatur von kleiner gleich 120 °C hergestellt wurden.
Es ist dabei erfindungsgemäß bevorzugt, wenn es sich bei dem anionischen Bindemittel um ein Copolymer handelt. Geeignete anionische Bindemittel sind beispielsweise teilweise oder vollständig deproto- nierte Polyacrylsäure (oder Copolymere davon, beispielsweise mit Acrylsäreestern), teilweise oder vollständig deprotonierte Polymethacrylsäure (oder Copolymere davon, beispielsweise mit Methacrylsäreestern), Copolymere von Polyacrylsäureester (vorzugsweise Methyl- oder Ethylester), Copolymere von Polymethacrylsäureester (vorzugsweise Methyl- oder Ethylester) oder Polyacrylamide oder Copolymere davon.
Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, wenn eine wässrige Lösung oder Dispersion des anionischen Bindemittels einen basischen pH-Wert aufweist, sofern es mit einem Massenanteil von 10 % in Wasser gelöst oder dispergiert vorliegt, vorzugsweise im Bereich von 8 bis 10.
Um den pH-Wert des anionischen Bindemittels zu bestimmen, kann eine wässrige Lösung oder Dispersion des anionischen Bindemittels hergestellt werden, die einen Massenanteil von 10 % aufweist und der pH-Wert kann mit gängigen Mitteln bestimmen werden.
In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst die Barriereschicht (12) zusätzlich ein Wachs auf Basis gesättigter Kohlenwasserstoffe.
Eigene Untersuchungen haben überraschenderweise gezeigt, dass die Kombination aus einem Wachs auf Basis eines pflanzlichen Öls und einem Wachs auf Basis gesättigter Kohlenwasserstoffe zu besonders guten Beständigkeit gegenüber Fetten und/oder Ölen und/oder Feuchtigkeit und/oder Wasser bzw. Wasserdampf führt. Die Kombination von gesättigten Kohlenwasserstoffen und Wachsen aus Fettsäuretriglycerid scheint zu Schichten mit besonders hohen Molekulardichten zu führen. Ohne sich auf eine bestimmte Theorie festlegen zu wolle, lässt die hohe Molekulardichte damit erklären, dass die gesättigten Koh- lenwasserstoffe, die lipophilen Teile der Wachse aus Fettsäuretriglyceriden ausfüllen. Hierdurch wird eine Beständigkeit erreicht, die mit den Wachsen aus Fettsäuretriglyceriden oder aus Wachsen auf Basis von gesättigten Kohlenwasserstoffen alleine nicht erreicht werden kann. Die Kombination aus einem Wachs auf Basis eines pflanzlichen Öls und einem Wachs auf Basis gesättigter Kohlenwasserstoffe weist somit einen synergistischen Effekt auf, der zu besonders guten Beständigkeit gegenüber Fetten und/oder Ölen und/oder Feuchtigkeit und/oder Wasser bzw. Wasserdampf führt.
Dieser synergistische Effekt ist besonders ausgeprägt, wenn es sich bei dem Wachs auf Basis gesättigter Kohlenwasserstoffe um Octacosan handelt und/oder bei dem Wachs auf Basis eines pflanzlichen Öls um ein Wachs auf Basis von Sojaöl handelt.
Erfindungsgemäß bevorzugt sind Barrierepapiere, wobei das Wachs auf Basis gesättigter Kohlenwasserstoffe einen Schmelzpunkt über 40 °C, vorzugsweise über 50 °C, besonders bevorzugt über 60 °C aufweist.
Erfindungsgemäß bevorzugt sind Barriere papiere, wobei das Wachs auf Basis gesättigter Kohlenwasserstoffe ein, zwei, drei oder mehr als drei Alkane enthält oder daraus besteht ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Heneicosan, Docosan, Tricosan, Tetracosan, Pentacosan, Hexacosan, Heptacosan, Octacosan, Nonacosan, Triacontan, Hentriacontan, Dotriacontan, Tritriacontan, Tetratriacontan, Pentatriacontan, Hexatriacontan, Heptatria- contan, Octatriacontan und Nonatriacontan, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe be- stehend aus Hexacosan, Heptacosan, Octacosan, Nonacosan und Triacontan. Erfindungsgemäß besonders bevorzugt sind Barrierepapiere, wobei das Wachs auf Basis gesättigter Kohlenwasserstoffe ein Wachs auf Basis von Octacosan ist.
Erfindungsgemäß besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Acrylat-Copolymer in der Barriereschicht um ein Copolymer mit einer mittleren molaren Masse im Bereich von 50.000 bis 150.000 g/mol, vorzugsweise im Bereich von 80.000 bis 130.000 g/mol, besonders bevorzugt im Bereich von 90.000 bis 100.000 g/mol. Die mittlere molare Masse wird dabei unter Zuhilfenahme einer Gelpermeationschromatographie (GPC) mit Tetrahydrofuran (THF; Tetramethylenoxid; 1 ,4-Epoxybutan; Oxacyclopentan) als Lösungsmittel, Polystyrol als Standard und Detektion anhand Rl-Detektor (Brechnungsindex-Detektor) be- stimmt.
Erfindungsgemäß besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Acrylat-Copolymer in der Barriereschicht um ein Copolymer hergestellt unter Verwendung von zwei, drei, vier, fünf, sechs oder sämtlichen Monomeren ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Acrylsäuremethylester, Methacrylsäuremethylester, Acrylsäurebutylester, Methacrylsäurebutyles- ter, Acrylsäure-2-ethylhexylester, Methacrylsäure-2-ethylhexylester und Styrol.
Durch eine Auswahl der zur Herstellung des Acrylat-Copolymers verwendeten Monomere lassen sich die Eigenschaften des resultierenden Acrylat-Copolymers optimieren. Eigene Untersuchungen haben dabei überraschenderweise gezeigt, dass ein Acrylat-Copolymer, das aus Acrylsäuremethylester, Methacrylsäuremethylester, Acrylsäurebutylester, Methac- rylsäurebutylester, Acrylsäure-2-ethylhexylester, Methacrylsäure-2-ethylhexylester und/oder Styrol hergestellt wurde, besonders gute Barriereeigenschaften aufweist. Neben Acrylsäuremethylester, Methacrylsäuremethylester, Acrylsäurebutylester, Methac- rylsäurebutylester, Acrylsä u re-2-ethy I hexyleste r, Methacrylsäure-2-ethylhexylester und Styrol können dabei weitere Monomere zur Herstellung des Acrylat-Coplymers verwendet worden sein oder das Copolymer wurde hergestellt aus zwei, drei, vier, fünf, sechs oder sämtlichen Monomeren ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Acrylsäuremethyles- ter, Methacrylsäuremethylester, Acrylsäurebutylester, Methacrylsäurebutylester, Acryl- säure-2-ethylhexylester, Methacrylsäure-2-ethylhexylester und Styrol.
Erfindungsgemäß besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Acrylat-Copolymer um ein statistisches Copolymer.
Erfindungsgemäß besonders bevorzugt ist ein Barrierepapier (10) umfassend a) ein Papiersubstrat (11 ), aufweisend eine Vorderseite und eine der Vorderseite gegenüberliegende Rückseite, und b) eine vorderseitig und/oder rückseitig des Papiersubstrats angeordnete Barriereschicht (12), bestehend aus oder umfassend i) ein Acrylat-Copolymer mit einer mittleren molaren Masse im Bereich von
50.000 bis 150.000 g/mol, wobei das Acrylat-Copolymer aus zwei, drei, vier, fünf, sechs oder sieben Monomeren hergestellt wurde ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Acrylsäuremethylester, Methacrylsäuremethylester, Acrylsäurebutylester, Methacrylsäurebutylester, Acrylsäure-2-ethylhexyles- ter, Methacrylsäure-2-ethylhexylester und Styrol, und ii) ein Wachs auf Basis gesättigter Kohlenwasserstoffe, wobei es sich bei dem Wachs auf Basis gesättigter Kohlenwasserstoffe vorzugsweise um Octacosan handelt oder wobei das Wachs auf Basis gesättigter Kohlenwasserstoffe vorzugsweise Octacosan umfasst und iii) ein Wachs auf Basis eines pflanzlichen Öls. Ein Barrierepapier ist erfindungsgemäß bevorzugt, wobei das Massenverhältnis zwischen dem polymeren Bindemittel und dem Wachs auf Basis gesättigter Kohlenwasserstoffe 999 : 1 bis 70 : 30 beträgt, vorzugsweise 99 : 1 bis 80 : 20 beträgt, besonders bevorzugt 95 : 5 bis 85 : 15 beträgt.
Ein Barrierepapier ist erfindungsgemäß bevorzugt, wobei das Barrierepapier zusätzlich eine Zwischenschicht (13) enthält und die Zwischenschicht (13) zwischen dem Papiersubstrat und der Barriereschicht angeordnet ist. Es hat sich in eigenen Untersuchungen gezeigt, dass die Eigenschaften des resultierenden Barrierepapiers besonders gut sind, wenn die Barriereschicht nicht direkt auf das Rohpapier als Papiersubstrat aufgetragen wird, sondern zunächst eine Zwischenschicht auf das Papiersubstrat aufgetragen wird. Dabei ist es erfindungsgemäß bevorzugt wenn die die Zwischenschicht (13) ein Pigment enthält.
Ein Barrierepapier ist erfindungsgemäß bevorzugt wenn das Pigment ein organisches Pigmente, anorganisches Pigmente oder eine Mischung aus organischen Pigmenten und anorganischen Pigmenten ist. Ein Barrierepapier ist erfindungsgemäß bevorzugt wenn es sich bei dem Pigment um ein anorganisches Pigment handelt, ausgewählt aus der Liste bestehend aus kalziniertem Kaolin, Kaolin, Kaolinit, Magnesiumsilikathydrat, Siliziumoxid, Bentonit, Calziumcarbonat, Aluminiumhydroxid, Aluminiumoxid und Böhmit. Eigene Untersuchungen haben gezeigt, dass besonders gute Eigenschaften erhalten werden könne, wenn das Pigment plättchenförmig ausgeformt ist, vorzugsweise mit einem Aspektverhältnis von 5 bis 100, bevorzugt von 15 bis 100, weiter bevorzugt von 20 bis 80. Bei dem Aspektverhältnis handelt es sich um den Quotienten zwischen dem Durchmesser und der Dicke des Plättchens des Pigments vor dem Vermischen mit den weiteren Komponenten. Ein Aspektverhältnis von 20 bedeutet, dass der Durchmesser des Plättchens 20 mal größer ist, als die Dicke des Plättchens. Beispielsweise Kaolin, Kaolinit und Talk sind plättchenförmig und sind als Pigment daher besonders bevorzugt.
Ein Barriere papier ist erfindungsgemäß bevorzugt wenn der Massenanteil des Pigments in der Zwischenschicht 5 bis 60 % beträgt, vorzugsweise 15 bis 40 % beträgt, besonders bevorzugt 20 bis 40 % beträgt, bezogen auf die Gesamtmasse der Zwischenschicht.
Ein Barrierepapier ist erfindungsgemäß bevorzugt, wenn die Zwischenschicht ein Bindemittel enthält, und es sich bei dem Bindemittel vorzugsweise um ein vernetztes oder un- vernetztes Bindemittel handelt, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Stärke, Polyvi- nylalkohol, carboxylgruppenmodifiziertem Polyvinylalkohol, Ethylen-Vinylalkohol-Copoly- mer, einer Kombination aus Polyvinylalkohol und Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer, Ethy- len-Vinylacetat-Copolymer, silanolgruppen-modifiziertem Polyvinylalkohol, diaceton-modi- fiziertem Polyvinylalkohol, Acrylat-Copolymer, modifiziertem Polyethylenglycol, unmodifi- ziertem Polyethylenglycol, a-isodecyl-u hydroxy-Poly(oxy-1 ,2-ethanediyl), Styrol-Buta- dien-Latex, Styrol-Acrylat-Polymeren, filmbildenden Acrylcopolymeren und Mischungen hieraus.
Ein Barrierepapier ist erfindungsgemäß bevorzugt, wenn das Bindemittel ein oder mehrere Acrylat-Copolymere und/oder Styrol-Acrylat-Polymere umfasst oder daraus besteht.
Ein Barrierepapier ist erfindungsgemäß bevorzugt, wenn der Massenanteil des Bindemittel in der Zwischenschicht 95 bis 40 % beträgt, vorzugsweise 85 bis 60 % beträgt, besonders bevorzugt 80 bis 60 % beträgt, bezogen auf die Gesamtmasse der Zwischenschicht.
Erfindungsgemäß bevorzugt sind Barrierepapiere, wobei die flächenbezogene Masse der Zwischenschicht im Bereich von 1 ,5 bis 6 g/m liegt, vorzugsweise im Bereich von 2,0 bis 5,5 g/m2 liegt, besonders bevorzugt im Bereich von 2,0 bis 4,8 g/m2 liegt. Erfindungsgemäß bevorzugt sind Barrierepapiere, wobei das Papiersubstrat einen Kurzfa- ser-Zellstoff mit einem Schopper-Riegler-Grad von mindestens 30°SR und einen Langfa- ser-Zellstoff mit einem Schopper-Riegler-Grad von mindestens 25°SR aufweist und wobei das Papiersubstrat mindestens einen Massenanteil von 50 % Ku rzfase r-Ze I Istoff umfasst, bezogen auf die Gesamtmasse aus Ku rzfase r-Ze I Istoff und Langfaser-Zellstoff. Es ist weiter bevorzugt wenn der Kurzfaser-Zellstoff einen Schopper-Riegler-Grad von mindestens 35°SR aufweist, vorzugsweise von mindestens 39°SR und/oder der Langfaser- Zellstoff einen Schopper-Riegler-Grad von mindestens 30°SR aufweist, vorzugsweise von mindestens 33°SR aufweist.
Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, wenn das Papiersubstrat einen Massenanteil von min- destens 70 % Kurzfaser-Zellstoff umfasst, vorzugsweise zwischen 70 und 75 % Kurzfaser- Zellstoff umfasst, bezogen auf die Gesamtmasse aus Kurzfaser-Zellstoff und Langfaser- Zellstoff.
Es ist erfindungsgemäß bevorzugt wenn das Barrierepapier auf einer oder auf beiden Seiten eine nach ISO 5627 bestimmte Bekk-Glätte im Bereich von 100 bis 1200 s aufweist. Dabei ist es bevorzugt wenn die Barriereschicht eine Bekk-Glätte im Bereich von 100 bis 1200 s aufweist, sofern es sich bei der Barriereschicht um eine Außenschicht handelt. Abweichend zur ISO 5627 wird die Bekk-Glätte in diesem Fall nicht beidseitig auf dem Barrierepapier bestimmt, sondern nur auf der Barriereschicht des Barrierepapiers.
Ein Barrierepapier ist erfindungsgemäß bevorzugt wenn das Barriere papier eine Wasser- dampfdurchlässigkeit nach DIN 53122-1 von kleiner gleich 300 g/(m2d) aufweist, vorzugsweise kleiner gleich 250 g/(m2d), besonders bevorzugt von kleiner gleich 150 g/(m2d).
Überraschenderweise hat es sich gezeigt, dass das erfindungsgemäße Barrierepapier nicht nur eine sehr hohe Beständigkeit gegenüber Fett, sondern auch eine geringe Wasserdampfdurchlässigkeit aufweist. Eine geringe Wasserdampfdurchlässigkeit bei Verpa- ckungen ist bei Lebensmitteln erwünscht, da die eingepackten Lebensmittel nicht vorzeitig austrocknen und länger frisch bleiben.
Ein Barrierepapier ist erfindungsgemäß bevorzugt wenn das Barrierepapier einen KIT-Wert von mindestens 5, vorzugsweise von mindestens 8, besonders bevorzugt von mindesten 12 aufweist; gemessen nach Methode Tappi 559. Eigene Untersuchungen haben gezeigt, dass erfindungsgemäße Barrierepapiere einen KIT-Wert von über 12 aufweisen können und somit eine ausgezeichnete Bettbeständigkeit zeigen, die im Selben Bereich liegt, wie die Fettbeständigkeit von Barrierepapieren die mit Kunststoff- oder Aluminiumfolie beschichtet sind.
Ein Barrierepapier ist erfindungsgemäß bevorzugt wenn das Barrierepapier eine Fettdurch- lässigkeit mit Terpentinöl nach Tappi 454 von mindestens 1300 s, vorzugsweise von mindestens 1500 s, besonders bevorzugt von mindesten 1800 s aufweist.
Erfindungsgemäß bevorzugt ist ein Barrierepapier, wobei das Barrierepapier eine Fettdurchlässigkeit von mindestens Level 5, vorzugsweise von mindestens Level 3, besonders bevorzugt von mindestens Level 1 aufweist; gemessen nach Methode DIN 53116. Ein Barrierepapier ist erfindungsgemäß bevorzugt wenn die flächenbezogene Masse der des Barrierepapiers im Bereich von 30 bis 120 g/m liegt, vorzugsweise im Bereich von 35 bis 80 g/m2 liegt, besonders bevorzugt im Bereich von 40 bis 50 g/m2 liegt.
In einigen Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Papiers ist es vorteilhaft, wenn als Trägerpapier ein Papier, eine Pappe oder ein Karton verwendet wird. Insbesondere bei der Verwendung von Pappe oder Karton als Trägerpapier ist die flächenbezogene Masse des resultierenden Barrierepapiers höher als 120 g/m2, Vorzugsweise ist die flächenbezogene Masse im Fall von Karton im Bereich von 120 g/m2 bis 600 g/m2 und im Fall von Karton über 600 g/m2.
Ein Barrierepapier ist erfindungsgemäß bevorzugt wenn das Wachs auf Basis eines pflanz- liehen Öls und das das polymere Bindemittel homogen in der Barriereschicht verteilt sind. Dabei ist es nicht zwang läufig nötig, dass das Wachs und das polymere Bindemittel gut durchmischt sind, sondern es kann zu lokalen Konzentrationsunterschieden kommen, die produktionsspezifisch aus dem Einsatz von kleinen Wachspartikeln resultieren. Erfindungsgemäß liegt das Wachs allerdings nicht verkapselt vor, d. h. es weist keine Kern- Hülle-Struktur auf.
Erfindungsgemäß bevorzugt ist ein Barriere papier zur Verwendung als Einschlagpapier, Unterleg papier, Zwischen- und/oder Trennpapier für Lebensmittel, vorzugsweise zum Verpacken von Backwaren, Sandwiches, Brot, Burgern, Fleischwaren, Fisch, Wurstwaren und/oder Käse. In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Barrierepapieres ist das Papiersubstrat sowohl vorderseitig als auch rückseitig mit der Barriereschicht beschichtet, wobei vorzugsweise zwischen den Barriereschichten und dem Papiersubstrat jeweils eine Zwischenschicht angeordnet ist. Bezüglich der Ausgestaltung der Zwischenschichten wir auf die Ausführungen oben zur Zwischenschicht verwiesen. Insbesondere in der Ausgestaltung mit zwei Barriereschichten aber auch in der Ausgestaltung mit nur einer Barriereschicht hat es sich überraschenderweise gezeigt, dass die erfindungsgemäßen Barrierepapieren nicht nur eine ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber Fetten und/oder Ölen und/oder Feuchtigkeit aufweisen, sondern zudem eine Barriere- bzw. Sperrwirkung gegenüber Mineralölen besitzen. Mineralöle treten häufig in recycelten Pa- pieren bzw. Pappen auf, die nicht für die direkte Verpackung von Lebensmitteln vorgesehen sind. Sofern diese allerdings in Kontakt mit Lebensmitteln kommen, beispielsweise wenn Lebensmittel in einem Karton verschickt werden, kann es nicht ausgeschlossen werden, dass Mineralöle auf das Lebensmittel übergehen, auch wenn die Lebensmittel in einer separaten Verpackung eingepackt sind. Beispielsweise wurden in der Vergangenheit Mi- neralölrückstände in Schokolade von Adventskalendern gefunden, die durch den Kontakt der Schokolade mit der Kartonverpackung von der Schokolade aufgenommen wurden. Erfindungsgemäße Barrierepapiere zeichnen sich überraschenderweise dadurch aus, dass sie nicht nur ein Austreten von Fetten, Ölen und Feuchtigkeit des Lebensmittels nach Außen verhindern, sonder zusätzlich das damit verpackte Lebensmittel vor einer Kontamina- tion mit Mineralölen schützen.
Beispielsweise ist es auch möglich, aus erfindungsgemäßen Barrierepapieren Verpackungskartons herzustellen, die die Barriereschicht im inneren des Verpackungskartons aufweisen. Alternativ ist es auch möglich, Innenbeutelverpackungen aus erfindungsgemäßen Barrierepapieren herzustellen. Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Verwendung eines erfindungsgemäßen Barrierepapiers, als Einschlagpapier, Unterleg papier, Papier für Innenbeutelverpackungen, Zwischen- und/oder Trennpapier für Lebensmittel, vorzugsweise zum Einwickeln, Unterlegen, Zwischenlegen und/oder Trennen von Backwaren, gebratener und/oder frittierter Waren, Snackwaren, Sandwiches, Brot, Burgern, Fleischwaren, Fischwaren, Wurstwaren und/oder Käse.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft die Verwendung eines erfindungsgemäßen Barrierepapiers zum Verpacken von Lebensmitteln, vorzugsweise zum Verpacken von fetthaltigen Lebensmitteln, wobei das Barriere papier das Fett des Lebensmittels abweist.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Barrierepapiers, vorzugsweise eines erfindungsgemäßen Barrierepapiers, umfassend die folgenden Schritte (i) Herstellen oder Bereitstellen eines Papiersubstrates
(ii) Herstellen oder Bereitstellen eines Barrierestrichs umfassend eine Wachs-Emulsion, wobei das Wachs ein Wachs auf Basis eines pflanzlichen Öls ist,
(iii) Aufträgen des hergestellten oder bereitgestellten Barrierestrichs auf eine Seiten des Papiersubstrats und anschließendes Trocknen des Barrierestrichs, sodass eine Bar- riereschicht resultiert.
Dabei ist es erfindungsgemäß bevorzugt, wenn die Wachs-Emulsion eine Wachs in Öl Emulsion ist und die Wachs-Emulsion zusätzlich ein anionisches polymeres Bindemittel enthält, das vorzugsweise dazu geeignet ist, die Wachs-Emulsion zu stabilisieren.
Dabei ist es erfindungsgemäß bevorzugt, wenn der hergestellte oder bereitgestellte Barri- erestrich neben der Wachs-Emulsion ein (weiteres) polymeres Bindemittel enthält.
Erfindungsgemäß bevorzugt ist es, wenn die durchschnittliche Partikelgröße der Wachspartikel im Bereich von 600 bis 1100 nm liegt, vorzugsweise im Bereich von 700 bis 1000 nm liegt. Die Partikelgröße der Wachspartikel lässt sich anhand Laserbeugungs-Partikel- größenanalyse bestimmen. Eigene Untersuchungen haben gezeigt, dass Partikel in dieser Größenordnung zu Barriereschichten mit sehr guten Barriere und mechanischen Eigenschaften führen, da eine gute Durchmischung zwischen polymeren Bindemittel und Wachspartikeln erfolgt.
Es ist erfindungsgemäß bevorzugt wenn die Wachs-Emulsion basisch ist und vorzugsweise eine pH-Wert im Bereich von 8 bis 10 aufweist. Es ist erfindungsgemäß bevorzugt wenn das Wachs auf Basis eines pflanzlichen Öls ein Sojawachs ist. Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, wenn das Trocknen des Barrierestrichs bei einer Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des Wachses (z. B. bei 40, 60, 80 oder 100 °C) erfolgt und/oder in einem separaten Schritt das den (ggf. getrockneten) Barrierestrich enthaltende Papiersubstrat oberhalb des Schmelzpunktes des Wachses erwärmt wird (z. B. auf 40, 60, 80 oder 100 °C).
In einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Verfahrens wird als Papiersubstrat ein beschichtetes Papiersubstrat verwendet oder es erfolgt ein Aufträgen eines Strichs auf eine Seiten des Papiersubstrats und anschließendes Trocknen der Strichs, sodass eine Zwischenschicht resultiert, bevor der Barrierestrich aufgetragen wird. Das erfindungsgemäße Verfahren weist somit bevorzugt zusätzlich die folgenden Schritte auf a) Herstellen oder Bereitstellen einer Strichs, umfassend Pigmente und Bindemittel b) Aufträgen des hergestellten oder bereitgestellten Strichs auf eine Seite des Papiersubstrates und anschließendes Trocknen des Strichs, sodass eine Zwischenschicht resultiert, wobei die Schritte a) und b) vorzugsweise zwischen den Schritten i) und ii) durchgeführt werden.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Barrierepapier hergestellt durch ein erfindungsgemäßes Verfahren.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein die Verwendung eines Wachs auf Basis eines pflanzlichen Öls zur Herstellung einer Papierbeschichtung, vorzugsweise zur Herstellung einer Barriereschicht eines Barrierepapiers.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden vorzugsweise mehrere der vorstehend als bevorzugt bezeichneten Aspekte gleichzeitig verwirklicht; insbesondere bevorzugt sind die sich aus den beigefügten Ansprüchen ergebenden Kombinationen solcher Aspekte und der entsprechenden Merkmale. Weitere Ausführungsformen ergeben sich den anhand der in den Figuren näher erläuterten Ausführungsbeispielen und den Beispielen. Hierbei zeigen:
Fig. 1 bis 4 mögliche Schichtaufbauten von erfindungsgemäßen Barrierepapieren. Fig. 1 zeigt ein Barrierepapier 10, das aus einem Papiersubstrat 11 und einer Barriereschicht 12 besteht. Das Papiersubstrat weist eine Vorderseite und eine der Vorderseite gegenüberliegende Rückseite auf und auf der Vorderseite des Papiersubstrates 11 ist eine Barriereschicht 12 angeordnet, die aus einem polymere Bindemittel und einem Wachs auf Basis eines pflanzlichen Öls besteht.
Fig. 2 zeigt ein Barrierepapier 10, das aus einem Papiersubstrat 11 , einer Zwischenschicht 13 und einer Barriereschicht 12 besteht. Das Papiersubstrat weist eine Vorderseite und eine der Vorderseite gegenüberliegende Rückseite auf und auf der Vorderseite des Papiersubstrates 11 ist die Zwischenschicht 13 angeordnet. Auf der Zwischenschicht 13 ist wiederrum die Barriereschicht 12 angeordnet, die aus einem polymere Bindemittel und einem Wachs auf Basis eines pflanzlichen Öls besteht. Vorzugsweise enthält die Zwischenschicht 13 ein Pigment und ein Bindemittel.
Fig. 3 zeigt ein Barrierepapier 10, das aus einem Papiersubstrat 1 1 und zwei Barriereschichten 12 besteht. Das Papiersubstrat weist eine Vorderseite und eine der Vorderseite gegenüberliegende Rückseite auf und sowohl auf der Vorderseite als auch auf der Rückseite des Papiersubstrates 11 ist jeweils eine Barriereschicht 12 angeordnet, die aus einem polymere Bindemittel und einem Wachs auf Basis eines pflanzlichen Öls besteht.
Fig. 4 zeigt ein Barrierepapier 10, das aus einem Papiersubstrat 11 , zwei Zwischenschichten 13 und zwei Barriereschichten 12 besteht. Das Papiersubstrat weist eine Vorderseite und eine der Vorderseite gegenüberliegende Rückseite auf und sowohl auf der auf der Vorderseite als auch auf der Rückseite des Papiersubstrates 11 ist jeweils eine Zwischenschicht 13 angeordnet. Auf jeder der Zwischenschichten 13 ist wiederrum jeweils eine Barriereschicht 12 angeordnet, die aus einem polymere Bindemittel und einem Wachs auf Basis eines pflanzlichen Öls besteht. Vorzugsweise enthalten die Zwischenschichten ein Pig- ment und ein Bindemittel.
Beispiel 1 : Herstellung eines erfindunqsqemäßen Barrierepapiers:
Als Papiersubstrat wurde aus Kurzfaserstoffen (100 % Kurzfaserzellstoff) mit einer Mahlung von 50°SR und einem Zusatz von Talkum als Füllstoff mit einem Massenanteil von 1 %, bezogen auf die Gesamtmasse des Papiersubstrats, auf einer Papiermaschine eine in der Masse mit Harz-Leimung versehene Papierbahn mit einer flächenbezogenen Masse von 33,3 g/m2 hergestellt. Das hergestellte Papiersubstrat wurde bei einer Linienlast von 100kN/m und einer Temperatur von 100°C kalandriert. Mit einem Curtain-Coater wurde frontseitig ein Vorstrich, umfassend Wasser, eine wässrige Dispersion eines Acryl-Acetat-Copolymers (Feststoffgehalt 33%, Massenanteil im Vorstrich 0,03 % (otro); Sterocoll BL), eine wässrige Dispersion eines Acryl- Copolymers (Feststoffgehalt 40 %, Massenanteil im Vorstrich 1 ,27 % (otro); Handelsbezeichnung: Sterocoll FS), eine wässrige Dispersion eines Styren-Acrylat-Copolymers (Feststoffgehalt 50 %, Massenanteil im Vorstrich 70,5 % (otro); Handelsbezeichnung: Sterocoll FS), und Kaolin (Feststoffgehalt 70 %, Massenanteil im Vorstrich 28,2 % (otro); Handelsbezeichnung: Capim NP), mit einem Auftragsgewicht von 3,5 g/m2 aufgetragen und der Vorstrich wurde anschließend durch IR und Lufttrocknung getrocknet, sodass eine Zwischenschicht resul- tierte.
Mit einem Curtain-Coater wurde auf die Zwischenschicht ein Barrierestrich, umfassend Wasser, ein Wachs auf Basis eines pflanzlichen Öls (Feststoffgehalt 30 %, Massenanteil im Vorstrich 82 % (otro); Handelsbezeichnung: SWX 155), eine Polyacrylat-Dispersion (Feststoffgehalt 48 %, Massenanteil im Vorstrich 16,4 % (otro); Handelsbezeichnung: Te- cryl PB 16/3), und eine Mischung nichtionischer Tenside (Feststoffgehalt 100 %, Massenanteil im Vorstrich 1 ,6 % (otro); Handelsbezeichnung: Metolat 700), mit einem Auftragsgewicht von 4 g/m2 aufgetragen und der Barrierestrich wurde anschließend mittels IR und Lufttrocknung getrocknet, sodass eine Barriereschicht resultierte.
Von dem fertigen Barrierepapier wurden Proben entnommen und an diesen Proben wur- den typische Parameter bestimmt, die in der nachfolgenden Tabelle zusammengefasst sind.
Die Ergebnisse zeigen, dass das erfindungsgemäße Barrierepapier ausgezeichnet Fettbeständigkeit und einer geringe Wasserdampfdurchlässigkeit aufweist.

Claims

Ansprüche:
1. Barrierepapier (10) umfassend a) ein Papiersubstrat (1 1 ), aufweisend eine Vorderseite und eine der Vorderseite gegenüberliegende Rückseite, und b) eine vorderseitig und/oder rückseitig des Papiersubstrats angeordnete Barriereschicht (12), dadurch gekennzeichnet, dass die Barriereschicht (12) ein polymeres Bindemittel und ein Wachs auf Basis eines pflanzlichen Öls umfasst oder daraus besteht.
2. Barrierepapier nach Anspruch 1 , wobei es sich bei dem Wachs auf Basis eines pflanzlichen Öls um ein Wachs auf Basis eines Öls ausgewählt aus der Liste umfassend Palmöl, Kokosöl, Mohnöl, Olivenöl, Leinöl, Sojaöl, Sonnenblumenöl, Distelöl und Rapsöl handelt.
3. Barrierepapier nach Anspruch 1 , wobei es sich bei dem Wachs auf Basis eines pflanzlichen Öls um ein Wachs auf Basis eines Sojaöls handelt.
4. Barrierepapier nach Anspruch 1 , 2 oder 3, wobei der Massenanteil des Wachses in der Barriereschicht 6 bis 98 % beträgt, vorzugsweise 20 bis 90 % beträgt, besonders bevorzugt 50 bis 89 % beträgt, bezogen auf die Gesamtmasse der Barriereschicht.
5. Barrierepapier nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Massenanteil des Wachses in der Barriereschicht 20 bis 78 % beträgt
6. Barrierepapier nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Wachs einen Schmelzpunkt über 40 °C, vorzugsweise über 50 °C, besonders bevorzugt über 60 °C aufweist.
7. Barrierepapier nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei es sich bei dem poly- meren Bindemittel um ein vernetztes oder unvernetztes Bindemittel ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Stärke, Polyvinylalkohol, carboxylg ruppenmodifiziertem Polyvinylalkohol, Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer, einer Kombination aus Polyvinylalkohol und Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer, Ethylen-Vinylacetat-Copolymer, silanolgruppen-modifiziertem Polyvinylalkohol, diaceton-modifiziertem Polyvinylalkohol, Acrylat-Copolymer, modifiziertem Polyethylenglycol, unmodifiziertem Po- lyethylenglycol, a-isodecyl-oj-hydroxy-Poly(oxy-1 ,2-ethanediyl), Styrol-Butadien-La- tex, Styrol-Acrylat-Polymeren Mischungen hieraus.
8. Barrierepapier nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das polymere Bindemittel ein oder mehrere Styrol-Acrylat-Polymeren umfasst oder daraus besteht.
9. Barrierepapier nach Anspruch 8, wobei es sich bei dem Acrylat-Copolymer um ein Copolymer hergestellt unter Verwendung von zwei, drei, vier, fünf, sechs oder sämtlichen Monomeren ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Acrylsäuremethylester, Methacrylsäuremethylester, Acrylsäurebutylester, Methacrylsäurebutylester, Acrylsäure-2-ethylhexylester, Methacrylsäure-2-ethylhexylester und Styrol.
10. Barrierepapier nach einem der vorherigen Ansprüche, der Massenanteil des poly- meren Bindemittels in der Barriereschicht 94 bis 2 % beträgt, vorzugsweise 80 bis
10 % beträgt, besonders bevorzugt 50 bis 1 1 % beträgt, bezogen auf die Gesamtmasse der Barriereschicht.
1 1. Barrierepapier nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Barriereschicht (12) zusätzlich ein Wachs auf Basis gesättigter Kohlenwasserstoffe umfasst.
12. Barrierepapier nach Anspruch 1 1 , wobei das Wachs auf Basis gesättigter Kohlenwasserstoffe einen Schmelzpunkt über 40 °C, vorzugsweise über 50 °C, besonders bevorzugt über 60 °C aufweist.
13. Barrierepapier nach Anspruch 1 1 oder 12, wobei das Wachs auf Basis gesättigter Kohlenwasserstoffe ein, zwei, drei oder mehr als drei Alkane enthält oder daraus besteht ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Heneicosan, Docosan, Tricosan,
Tetracosan, Pentacosan, Hexacosan, Heptacosan, Octacosan, Nonacosan, Tria- contan, Hentriacontan, Dotriacontan, Tritriacontan, Tetratriacontan, Pentatria- contan, Hexatriacontan, Heptatriacontan, Octatriacontan und Nonatriacontan.
14. Barrierepapier nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Barrierepapier zusätzlich eine Zwischenschicht (13) enthält und die Zwischenschicht zwischen dem Papiersubstrat (11 ) und der Barriereschicht (12) angeordnet ist.
15. Verwendung eines Barriere papiers nach einem der Ansprüche 1 bis 14, als Einschlagpapier, Unterleg papier, Zwischen- und/oder Trennpapier für Lebensmittel, vorzugsweise zum Einwickeln, Unterlegen, Zwischenlegen und/oder Trennen von Backwaren, gebratener und/oder frittierter Waren, Snackwaren, Sandwiches, Brot,
Burgern, Fleischwaren, Fischwaren, Wurstwaren und/oder Käse.
16. Verfahren zur Herstellung eines Barrierepapiers (10), vorzugsweise eines Barrierepapiers nach einem der Ansprüche 1 bis 14, umfassend die folgenden Schritte
(i) Herstellen oder Bereitstellen eines Papiersubstrates (ii) Herstellen oder Bereitstellen eines Barrierestrichs umfassend eine Wachs-
Emulsion, wobei das Wachs ein Wachs auf Basis eines pflanzlichen Öls ist,
(iii) Aufträgen des hergestellten oder bereitgestellten Barrierestrichs auf eine Seite des Papiersubstrats und anschließendes Trocknen des Barrierestrichs, sodass eine Barriereschicht resultiert.
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