EP3795745A1 - Kraftpapier sowie daraus gefertigter papiersack - Google Patents

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EP3795745A1
EP3795745A1 EP19198690.0A EP19198690A EP3795745A1 EP 3795745 A1 EP3795745 A1 EP 3795745A1 EP 19198690 A EP19198690 A EP 19198690A EP 3795745 A1 EP3795745 A1 EP 3795745A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
paper
kraft paper
sack
iso
auxiliary element
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
EP19198690.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Lars Göran Berglund
Rene Van Wieringen
Elisabeth SCHWAIGER
Leo Arpa
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.)
Mondi AG
Original Assignee
Mondi AG
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 Mondi AG filed Critical Mondi AG
Priority to EP19198690.0A priority Critical patent/EP3795745A1/de
Priority to US17/762,146 priority patent/US20240026608A1/en
Priority to CA3153632A priority patent/CA3153632A1/en
Priority to PCT/EP2020/076177 priority patent/WO2021053186A1/de
Publication of EP3795745A1 publication Critical patent/EP3795745A1/de
Priority to ZA2022/03880A priority patent/ZA202203880B/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • D21H11/00—Pulp or paper, comprising cellulose or lignocellulose fibres of natural origin only
    • D21H11/02—Chemical or chemomechanical or chemothermomechanical pulp
    • D21H11/04—Kraft or sulfate pulp
    • 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
    • D21H15/00—Pulp or paper, comprising fibres or web-forming material characterised by features other than their chemical constitution
    • 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
    • D21H17/21—Macromolecular organic compounds of natural origin; Derivatives thereof
    • D21H17/24—Polysaccharides
    • D21H17/28—Starch
    • 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
    • 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 kraft paper with a basis weight according to ISO 536 in the range from 60 g / m 2 to 120 g / m 2 , in particular from 70 g / m 2 to 110 g / m 2 , a density in the range from 680 kg / m 3 to 720 kg / m 3 and a tensile strength index in the machine direction according to ISO 1924-3 between 79 kNm / kg and 98 kNm / kg, which optionally has a coating and / or an auxiliary element on at least one side, and a paper sack made therefrom .
  • Kraft papers have been widely used for a number of years, especially in the packaging sector, and are characterized by a number of positive properties, in particular they are stable, relatively tear-resistant, rather insensitive to moisture and, despite these properties, have sufficient air permeability, for example as bags To be used for building materials, food and the like.
  • Kraft paper has the advantage over many other types of paper currently in use that, apart from a few additives, it is a natural material that can be reused, recycled or, if it does not contain other components such as plastic coatings and the like, also compostable.
  • Kraft paper is usually made with a very high content of pulp. In addition to cellulose, all common additives such as starch and glue are contained in Kraft paper. Because of its high strength, Kraft paper is used primarily in industrial applications for sacks such as cement sacks, sandbags and the like.
  • Packaging materials without plastic linings or coatings must, in addition to requirements such as having sufficient air permeability, for example to prevent air from escaping to allow during their filling, also have sufficient elasticity, for example when filling with a high specific gravity materials, such as cement, not due to the shaping work or deformation, which acts when a sack is put down or when a sack is placed under pressure or when it falls to tear up.
  • Kraft papers are increasingly used as shopping bags or garbage bags in order to replace non-recyclable plastic bags or non-compostable plastic bags with "natural materials" as far as possible.
  • paper sacks currently in use have the disadvantage that, on the one hand, they are not compostable or biodegradable due to the currently not yet dispensable linings or, if such coatings are not present, are not sufficiently stable not to be exposed to unexpected loads or If it contains objects with corners and edges, tear it immediately.
  • the aim of the invention is to provide a kraft paper that is sufficiently stable not to tear when exposed to stress, the wet strength of which is such that tearing is not to be feared even when filled with moist materials and that even without the use of unwanted coatings can be completely rotted away.
  • a kraft paper according to the present invention is essentially characterized in that the kraft paper is formed from long-fiber cellulose with a minimum content of cellulose in the kraft paper of at least 96% by weight, preferably at least 97% by weight, and that a pore volume of the uncoated Kraft paper, measured with mercury porosimetry according to ISO 15901-1, is from 200 ⁇ l / g to 220 ml / g.
  • such a Kraft paper can both simply be recycled and composted and furthermore has due to the special design a pore volume between 200 ⁇ l / g and 220 ml / g sufficient gas permeability for a quick filling of a sack made from it with simultaneous stability of the paper in order to be able to accommodate heavy, bulky and moist objects in the paper without it being unintentionally torn or destroyed. Furthermore, due to an extremely high pulp content and the fact that it is free of a coating, such a paper is 100% rotting.
  • a Kraft paper for household applications, in particular, for example, as garbage bags, it is essentially further developed in that it has at least one coating and / or the at least one auxiliary element that is / are applied to at least one side selected from Group of markings, indicators, sensors and chemically or physically processed surface areas, such as viewing windows.
  • a coating and / or at least one auxiliary element which is applied to at least one side of the kraft paper, it is possible to provide markings, texts, viewing windows, adhesive elements or tools for gluing, etc. on the paper in order to put the paper in the This means, for example, based on the text applied thereon, of being able to distinguish from markings, color markings, fluorescent markings, etc. from other papers or to be able to reliably transport or close a sack made from such paper or to be able to detect the contents.
  • a coating is understood to mean any material applied to the surface of a kraft paper according to the present invention, such as inks, dyes, gumming or the like.
  • a coating here extends over only a small part of the surface of the paper or it are covered up to 50% of the area.
  • a coating according to the present invention differs fundamentally from additional layers of, for example, plastic applied over the entire surface, as were customary in the prior art, but always affects only one area of the surface of the paper and changes the properties, such as tear resistance, water solubility or air permeability of the paper and / or the sack made from it not or only very slightly.
  • the kraft paper is designed in such a way that areas, in particular merging layers with differing porosities measured with mercury porosimetry according to ISO 15901-1, are formed in the thickness direction of the paper.
  • the Kraft paper has different areas in the thickness direction, in particular areas or layers that merge into one another deviating porosity measured by means of mercury prosimetry according to ISO 15901-1, it is possible to form a paper which has properties that change in its thickness direction.
  • the porosity on one surface can be significantly smaller compared to the other surface, which is favored on the one hand by the production process, in which there is usually a higher accumulation of shorter fiber components on the wire side of the paper and thus a lower porosity is formed than on the one on the other Side facing away from the sieve.
  • Such a porosity gradient is, however, also dependent on other factors and can be controlled, whereby it is achieved that a paper is produced which, on the one hand, has excellent porosities and, on the other hand, is easy to print on.
  • the side with the lower porosity according to ISO 15901-1 is selected as the side to be printed on. It is thus possible, using standard printing methods, such as flexographic printing, inkjet printing or the like, to print the kraft paper reliably without the printing inks fading or running off.
  • the invention is further developed to the effect that at least one area has pores with a pore diameter less than or equal to 0.3 ⁇ m, in particular 0.01 ⁇ m to less than 0.3 ⁇ m and that a mean value of the porosity of this area or these areas is less than or equal to 5.5 ⁇ l / g measured with mercury porosimetry according to ISO 15901-1.
  • the Kraft paper can be printed well without using excessive ink and without worrying about bleeding and bleeding of the colors.
  • the paper with a gradient of the pore volume, with one side that has such a low porosity, a significantly increased moisture stability can surprisingly be achieved, whereby the paper tears, for example when it is used as a garbage bag for moist, compostable garbage , can be held back.
  • the kraft paper By forming the kraft paper from a cellulose whose mean fiber length is between 2.2 mm and 2.7 mm, in particular between 2.3 mm and 2.6 mm, it is possible to produce a paper which is strong enough to hold a To withstand handling, transport and pressure, for example in garbage collection systems, without a sack formed therefrom tearing and on the other hand, however, within one usual composting time is safely compostable.
  • the pulp with such fiber lengths which usually comes from softwood, it is possible to provide a relatively easily and quickly biodegradable paper.
  • the kraft paper is designed so that it is made water-repellent by gluing and has a Cobb 60 water absorption value according to ISO 535 between 14 g / m 2 and 21 g / m 2 , it is particularly suitable for the use for the packaging and disposal of moist organic and biodegradable products, such as organic waste and organic household waste, is even more suitable, as the low water absorption value ensures that the paper is kept in a sack made from this paper even if moist biological waste is stored for a long time does not tear or is destroyed prematurely. Furthermore, such a paper or a sack made from this paper can subsequently also be used in compost presses, garbage sorting systems, etc. without it tearing due to the moisture of the material contained therein and contaminating the systems. For a further improved water resistance, the Kraft paper can, as corresponds to a further development of the invention, be equipped with polymeric wet strength agents.
  • an optical marking, UV marking, indicator dye or sensor ink is applied to the paper as an auxiliary element.
  • an auxiliary element it is not only possible to mark the paper, but also, for example, special patterns, colors, colors or patterns visible in ultraviolet light can be printed on the paper, so that a waste separation system is subsequently able, for example, to To sort out sacks from the waste stream which have a desired pattern in UV light and in this way, for example, biodegradable waste can be sorted out of the waste stream.
  • markings can be, for example, indicator dyes which, due to reactions with the contents of a sack made from such paper, form a color reaction and thus a waste separation system is able to recognize that such a waste sack contains, for example, biological waste, oil or the like .
  • color pigments which emit different colors when they are excited with UV light are preferably used in order, for example, to differentiate between different types of waste. Examples of such colors are blue with a peak wavelength of 449 nm, green with a peak wavelength of 526 nm, orange with a peak wavelength of 584 nm and red with a peak wavelength of 618 nm.
  • Such inks or pigments can can be prepared in a conventional manner as would be known to those skilled in the art.
  • the kraft paper is designed in such a way that a translucent area, in particular a viewing window, is provided as an auxiliary element, it is possible to produce or make available paper that, when used as a garbage bag or shopping bag, for example enables the user to see the contents from the outside without having to open the sack again.
  • a viewing window can also be helpful in garbage sorting systems or refuse sorting systems in order to be able to detect the contents of the sacks and thus, for example, to sort out sacks according to their contents or to dispose of them for final recycling.
  • the paper sack according to the invention is essentially characterized in that it is designed with a closure element on its upper free edge area and that the closure element consists of a closure tape made of paper or other rotable materials or a closure area provided with an adhesive6. Since the paper sack is formed at its upper free edge area with a closure element, which is formed, for example, from a closure tape or a closure area provided with adhesive, such a paper sack can be closed when it is used as a garbage bag after it has been filled without the contents leaking out and subsequently be processed further in composting plants or waste separation plants.
  • a biodegradable adhesive can be used as the adhesive, which is from the group of natural glues, Dextrin, and water-based biodegradable adhesives and the like. Is selected. With the help of such an adhesive it is also ensured that undesired organic adhesive residues remain during composting or, if burned, poisonous gases, which can result from the polymeric adhesive, are formed.
  • the paper sack is further developed in that an adhesive is applied to the paper on at least one side in the upper area.
  • the sack can be closed, for example, by sticking the upper edges tightly together, thus preventing the contents of the sack from leaking out, or a rollover can be provided, whereby additional strength is achieved in the upper edge area of the sack.
  • the paper sack is further developed in such a way that it is provided on an outwardly facing surface with an auxiliary element selected from the group of markings, indicators, sensors and chemically or physically processed surface areas such as viewing windows it is to sort out such bags in, for example, a sorting system on the basis of their auxiliary element or to send them to separate processing.
  • an auxiliary element selected from the group of markings, indicators, sensors and chemically or physically processed surface areas such as viewing windows it is to sort out such bags in, for example, a sorting system on the basis of their auxiliary element or to send them to separate processing.
  • the auxiliary element is a UV marking and that the marking is on at least 20%, preferably at least 25% but less than 70% of the surface of the sack is provided.
  • a very special pattern can be applied, for example, to enable a sorting system to separate biological waste from non-biological waste Separate garbage.
  • the invention is further developed in such a way that the marking is formed from a fluorescent ink with a pigment concentration of greater than 0.3%, in particular greater than 0.35%.
  • pigment concentrations that are too low can lead to the fact that, in particular if one sack is to be sorted out from among a large number of sacks in a dirty environment, these sacks due to dirt residues cannot be detected on its surface. For this reason, the pigment concentration must be greater than 0.3%.
  • the area on which the pigments are applied must be larger than at least 25% of the total surface of the objects in order to ensure that a reader in a garbage sorting system can safely sort out the appropriately labeled bags.
  • the marking with a fluorescent ink can be applied during the manufacturing process of the paper, for example, it can be applied in the Clupak system with the help of a spray device, whereby it has proven to be beneficial that at least 20% of the surface is wetted with indicator ink Any pattern can be selected here.
  • a clupack paper is produced in the conventional manner, in which a spray device is additionally provided in the clupack system, which applies a pattern consisting of bars and lines, which lines are essentially several centimeters wide, to the wire side of the paper.
  • the lines are chosen so that they are not covered by a rollover of the paper, which is stuck over the opening in the course of closing the bag and sticks.
  • a single-ply garbage bag with a standing base in the width of about 10 cm and a capacity of 140 l is produced from such paper.
  • the paper has a basis weight of 90 g / m 2 , a density of 700 kg / m 3 , a tensile strength index in the machine direction of 85 kNm / kg, a Gurley air resistance of 25 s and a pore volume of the base paper of 210 ml / g.
  • the sack is designed with a flap, which has a dextrin adhesive layer applied to one side, which becomes adhesive only when the flap is turned over and is then firmly glued to the underlying paper after the flap has been rolled over in order to prevent the objects contained therein from accidentally escaping .
  • a marking visible in UV light in the form of a grid is applied over the circumference of the paper sack, the marking having a width of the bars of about 4 cm.
  • the indicator color was applied in a concentration of 0.40% pigment concentration and a diamond or rod pattern that fluoresces yellow in UV light was formed.
  • garbage bags After the production of such garbage bags, such a garbage bag was filled with green waste for test purposes, a garbage bag was filled with household garbage, which contained organic and non-organic garbage and finally, in a third case, was filled with differently biodegradable or rotable household garbage.

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Abstract

Bei einem Kraftpapier mit einem Flächengewicht nach ISO 536 im Bereich von 60 g/m2 bis 120 g/m2, insbesondere von 70 g/m2 bis 110 g/m2, einer Dichte im Bereich von 680 kg/m3 bis 720 kg/m3 sowie einem Zugfestigkeitsindex in Maschinenrichtung nach ISO 1924-2 zwischen 79 kNm/kg und 98 kNm/kg, welches gegebenenfalls auf wenigstens einer Seite eine Beschichtung und/oder ein Hilfselement aufweist, ist das Kraftpapier aus langfaserigem Zellstoff mit einem Mindestgehalt an Zellstoff in dem Kraftpapier von wenigstens 96 Gew.-%, vorzugsweise wenigstens 97 Gew.-% gebildet, und beträgt ein Porenvolumen des nicht beschichteten Kraftpapiers gemessen mit Quecksilber Porosimetrie nach ISO 15901-1 von 200 µl/g bis 220 ml/g, sowie ein Papiersack.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Kraftpapier mit einem Flächengewicht nach ISO 536 im Bereich von 60 g/m2 bis 120 g/m2, insbesondere von 70 g/m2 bis 110 g/m2, einer Dichte im Bereich von 680 kg/m3 bis 720 kg/m3 sowie einem Zugfestigkeitsindex in Maschinenrichtung nach ISO 1924-3 zwischen 79 kNm/kg und 98 kNm/kg, welches gegebenenfalls auf wenigstens einer Seite eine Beschichtung und/oder ein Hilfselement aufweist, sowie einen daraus gefertigten Papiersack.
  • Kraftpapiere werden seit einer Vielzahl von Jahren vor allem auf dem Verpackungssektor weit verbreitet eingesetzt und zeichnen sich durch eine Vielzahl von positiven Eigenschaften aus, insbesondere sind sie stabil, relativ reißfest, eher feuchtigkeitsunempfindlich und weisen trotz dieser Eigenschaften eine ausreichende Luftdurchlässigkeit auf, um beispielsweise als Säcke für Baumaterialien, Lebensmittel und dgl. verwendet zu werden. Darüber hinaus hat Kraftpapier im Speziellen gegenüber vielen anderen gegenwärtig verwendeten Papiersorten den Vorteil, dass es sich bis auf wenige Zusatzstoffe um natürliches Material handelt, welches wiederverwertbar, rezyklierbar oder, sofern nicht weitere Bestandteile, wie Kunststoffbeschichtungen und dgl. enthält, auch kompostierbar wäre. Kraftpapier wird üblicherweise mit einem sehr hohen Gehalt an Zellstoff hergestellt. Neben Zellstoff sind jegliche übliche Zuschlagstoffe, wie Stärke und Leim in Kraftpapier enthalten. Aufgrund seiner hohen Festigkeit wird Kraftpapier vor allem im industriellen Einsatz für Säcke, wie Zementsäcke, Sandsäcke und dgl. eingesetzt.
  • Aufgrund der der günstigen Eigenschaften von aus Kraftpapier gefertigten Produkten, besteht das Erfordernis Kraftpapiere dahingehend weiter zu entwickeln, dass innerhalb der nächsten fünf bis zehn Jahre gegenwärtig verwendete Kunststoffverpackungen sowie mit Kunststoffbeschichtungen versehene Kraftpapiere im Wesentlichen durch Alternativen aus Papieren ohne jeglichen Kunststoffanteil zu ersetzen, um sicherzustellen, dass daraus hergestellte Verpackungen nahezu vollständig rezyklierbar sind.
  • Damit ein Kraftpapier jedoch vollständig rezyklierbar ist, ist es erforderlich, dass dieses keinerlei Kunststoffbeschichtungen oder Kunststoffeinlagen oder sonstige nicht verrottbare Bestandteile aufweist, wie dies insbesondere beispielsweise für Papiere, die mit Feuchtigkeit in Verbindung kommen üblich ist. Verpackungsmaterialien ohne Kunststoffauskleidungen bzw. -beschichtungen müssen neben Anforderungen, wie dass sie eine ausreichende Luftdurchlässigkeit aufweisen, um beispielsweise das Entweichen von Luft während ihrer Befüllung zu ermöglichen, auch eine ausreichende Elastizität besitzen, um beispielsweise bei einem Befüllen mit ein hohes spezifisches Gewicht aufweisenden Materialien, wie z.B. Zement nicht aufgrund der Formarbeit bzw. Verformung, welche beim Abstellen bzw. Druckbelasten oder Fallen eines Sackes auf das Papier wirkt, zu zerreißen.
  • Weiterhin werden Kraftpapiere vermehrt als Einkaufssäcke bzw. Müllsäcke eingesetzt, um nicht rezyklierbare Kunststoffsäcke bzw. nicht kompostierbare Kunststoffsäcke durch "natürliche Materialien" so weit als möglich zu ersetzen. Gegenwärtig im Einsatz befindliche Papiersäcke haben jedoch den Nachteil, dass sie einerseits aufgrund von derzeit noch nicht verzichtbaren Auskleidungen nicht kompostierbar sind bzw. nicht biologisch abbaubar sind oder aber, wenn derartige Beschichtungen nicht vorhanden sind, nicht ausreichend stabil sind, um nicht bei unerwarteten Belastungen bzw. wenn Ecken und Kanten aufweisende Gegenstande darin enthalten sind, unmittelbar zu zerreißen.
  • Es besteht daher ein Erfordernis nach einem Kraftpapier, welches einerseits ausreichend stabil ist, um auch größeren Belastungen sowohl in Bezug auf Gewicht als Druckbelastungen und -beanspruchungen standzuhalten und andererseits gleichzeitig auch eine gewisse Feuchtigkeitsstabilität aufweist, um nicht nach einem feuchtwerden bzw. nasswerden unmittelbar zu zerreißen.
  • Die Erfindung Ziel nun darauf ab, ein Kraftpapier zur Verfügung zu stellen, das ausreichend stabil ist, um nicht bei Belastungen zu zerreißen, dessen Nassfestigkeit derart ist, dass auch bei Befüllen mit feuchten Materialien ein Zerreißen nicht zu befürchten ist und das auch ohne Einsatz von unerwünschten Beschichtungen vollständig verrottbar ist.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Kraftpapier gemäß der vorliegenden Erfindung im Wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftpapier aus langfaserigem Zellstoff mit einem Mindestgehalt an Zellstoff in dem Kraftpapier von wenigstens 96 Gew.-%, vorzugsweise wenigstens 97 Gew.-% gebildet ist, und dass ein Porenvolumen des nicht beschichteten Kraftpapiers gemessen mit Quecksilber Porosimetrie nach ISO 15901-1 von 200 µl/g bis 220 ml/g beträgt. Ein derartiges Kraftpapier kann aufgrund der Tatsache, dass es einen extrem hohen Zellstoffgehalt von wenigstens 96 Gew.-% aufweist und aufgrund der Tatsache, dass eine Beschichtung nicht vorgesehen ist, sowohl einfach rezykliert werden als auch kompostiert werden und weist weiterhin aufgrund der speziellen Ausbildung mit einem Porenvolumen zwischen 200 µl/g und 220 ml/g eine ausreichende Gasdurchlässigkeit für ein schnelles Befüllen eines daraus hergestellten Sacks auf bei gleichzeitiger Stabilität des Papiers, um auch schwere, sperrige und feuchte Gegenstände in dem Papier aufnehmen zu können, ohne dass es unbeabsichtigt reißt oder zerstört wird. Weiterhin ist ein derartiges Papier aufgrund eines extrem hohen Zellstoffgehalts und Tatsache, dass es frei von einer Beschichtung ist zu 100 % verrottbar.
  • Um ein derartiges Kraftpapier für Haushaltsanwendungen, insbesondere beispielsweise als Müllsäcke benützen zu können, ist es im Wesentlichen dadurch weitergebildet, dass es wenigstens eine Beschichtung und/oder das wenigstens eine Hilfselement, die/das auf wenigstens einer Seite aufgebracht ist/sind gewählt ist aus der Gruppe der Markierungen, Indikatoren, Sensoren und chemisch oder physikalisch bearbeiteten Oberflächenbereichen, wie Sichtfenster aufweist. Indem eine Beschichtung und/oder wenigstens ein Hilfselement vorgesehen ist, welches auf wenigstens einer Seite des Kraftpapiers aufgebracht ist, gelingt es, Markierungen, Texte, Sichtfenster, Klebeelemente bzw. Hilfsmittel zum Verkleben, usw. auf dem Papier vorzusehen, um das Papier in der Folge beispielsweise aufgrund des darauf aufgebrachten Textes, von Markierungen, Farbmarkierungen, Fluoreszenzmarkierungen, usw. von anderen Papieren unterscheiden zu können oder aber einen aus einem derartigen Papier ausgebildeten Sack zuverlässig transportieren oder verschließen zu können oder den Inhalt detektieren zu können.
  • Unter Beschichtung wird im Zusammenhang mit der vorliegenden Anmeldung jedes auf die Oberfläche eines Kraftpapiers gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebrachte Material verstanden, wie beispielsweise Tinten, Farbstoffe, Gummierungen oder dgl. Eine Beschichtung erstreckt sich hierbei über lediglich einen geringen Teil der Oberfläche des Papiers oder aber es werden bis zu 50 % der Fläche überdeckt. Ein Beschichtung gemäß der vorliegenden Erfindung unterscheidet sich grundsätzlich von vollflächig aufgebrachten zusätzlichen Schichten aus beispielsweise Kunststoff, wie sie im Stand der Technik üblich waren sondern betrifft immer nur einen Bereich der Oberfläche des Papiers und verändert die Eigenschaften, wie Reißfestigkeit, Wasserlöslichkeit oder Luftdurchlässigkeit des Papiers und/oder des daraus hergestellten Sacks nicht oder nur sehr geringfügig.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist das Kraftpapier so ausgebildet, dass in Dickenrichtung des Papiers Bereiche, insbesondere ineinander übergehende Schichten mit voneinander abweichender Porosität gemessen mit Quecksilber Porosimetrie nach ISO 15901-1 ausgebildet sind. Indem das Kraftpapier in Dickenrichtung verschiedene Bereiche, insbesondere ineinander übergehende Bereiche bzw. Schichten mit voneinander abweichender Porosität gemessen mittels Quecksilber Prosimetrie nach ISO 15901-1 aufweist, gelingt es ein Papier auszubilden, welches in seiner Dickenrichtung sich ändernde Eigenschaft aufweist. So kann die Porosität auf einer Oberfläche im Vergleich zur anderen Oberfläche bedeutend kleiner sein, was einerseits durch den Produktionsprozess begünstigt wird, bei welchem auf der Siebseite des Papiers üblicherweise eine höhere Ansammlung von kürzeren Faserbestandteilen vorliegt und somit eine geringere Porosität ausgebildet wird als auf der vom Sieb abgewandten Seite. Ein derartiger Porositätsgradient ist jedoch auch von anderen Faktoren abhängig und kann gesteuert werden, wodurch es erreicht wird, dass ein Papier hergestellt wird, welches einerseits exzellente Porositäten aufweist und andererseits jedoch gut bedruckbar ist. Insbesondere die Seite mit der geringeren Porosität nach ISO 15901-1 wird in der Folge als zu bedruckende Seite ausgewählt. Somit gelingt es unter Verwendung von Standarddruckverfahren, wie beispielsweise Flexodruck, Tintenstrahldruck oder dgl. Es das Kraftpapier zuverlässig zu bedrucken, ohne dass die Druckfarben ausbleichen oder verrinnen.
  • Für eine gute Bedruckbarkeit, insbesondere für eine Möglichkeit, Papiersäcke aufgrund eines in deren Oberfläche eingearbeiteten Designs voneinander unterscheiden zu können, ist die Erfindung dahingehend weitergebildet, dass wenigstens ein Bereich Poren mit einem Porendurchmesser kleiner oder gleich 0,3 µm, insbesondere 0,01 µm bis kleiner 0,3 µm aufweist und dass ein Mittelwert der Porosität dieses Bereichs bzw. dieser Bereiche kleiner oder gleich 5,5 µl/g gemessen mit Quecksilber Porosimetrie nach ISO 15901-1 ist. Indem eine Schicht mit einer extrem kleinen Porosität ausgebildet wird, kann das Kraftpapier gut bedruckt werden, ohne übermäßigen Tintenverbrauch und ohne ein Verrinnen und Ausbluten der Farben befürchten zu müssen.
  • Weiterhin kann bereits durch Ausbildung des Papiers mit einem Gradienten des Porenvolumens, mit einer Seite, die eine derartig geringe Porosität aufweist, überraschenderweise eine deutlich erhöhte Feuchtigkeitsstabilität erreicht werden, wodurch ein Reißen des Papiers, beispielsweise wenn es als Müllsack für feuchten, kompostierbaren Müll verwendet wird, hintangehalten werden kann.
  • Indem das Kraftpapier aus einem Zellstoff ausgebildet wird, dessen mittlere Faserlänge zwischen 2,2 mm und 2,7 mm, insbesondere zwischen 2,3 mm und 2,6 mm beträgt, gelingt es, ein Papier herzustellen, welches stark genug ist, um einer Handhabung, einem Transport und einem Druck, beispielsweise in Müllsammelanlagen zu widerstehen, ohne dass ein daraus ausgebildeter Sack zerreißt und andererseits jedoch innerhalb einer üblichen Kompostierdauer sicher kompostierbar ist. Durch Wahl des Zellstoffs mit derartigen Faserlängen, welcher üblicherweise aus Weichhölzern stammt, gelingt es, ein relativ leicht und schnell biologisch abbaubares Papier zur Verfügung zu stellen.
  • Indem, wie dies einer Weiterbildung der Erfindung entspricht, ist das Kraftpapier so ausgebildet ist, dass es durch Leimen wasserabweisend ausgerüstet ist und einen Wasseraufnahmewert Cobb60 nach ISO 535 zwischen 14 g/m2 und 21 g/m2 aufweist, ist es insbesondere für den Einsatz zur Verpackung und Entsorgung von feuchten organischen und biologisch abbaubaren Produkten, wie Biomüll und organischen Haushaltsabfällen noch besser geeignet, da aufgrund des geringen Wasseraufnahmewerts sichergestellt werden kann, dass das Papier auch bei längerer Lagerung von feuchten biologischen Abfällen in einem aus diesem Papier ausgebildeten Sack nicht reißt bzw. vorzeitig zerstört wird. Weiterhin kann ein derartiges Papier bzw. ein aus diesem Papier hergestellter Sack in der Folge auch in Kompostpressen, Müllsortieranlagen, usw. eingesetzt werden, ohne dass es aufgrund der Feuchtigkeit des darin enthaltenen Materials zerreißt und die Anlagen verunreinigt. Für eine weitere verbesserte Wasserbeständigkeit kann das Kraftpapier, wie dies einer Weiterbildung der Erfindung entspricht, mit polymeren Nassfestmitteln ausgerüstet werden.
  • Wie dies einer Weiterbildung der Erfindung entspricht, ist als Hilfselement eine optische Markierung, UV-Markierung, ein Indikatorfarbstoff oder eine Sensortinte auf dem Papier aufgebracht. Mit einem derartigen Hilfselement gelingt es nicht nur, das Papier zu markieren, sondern es können beispielsweise spezielle Muster, Farbgebungen, im ultravioletten Licht sichtbare Farbgebungen bzw. Muster auf das Papier aufgedruckt werden, so dass in der Folge eine Mülltrennanlage beispielsweise in der Lage ist, Säcke aus dem Abfallstrom herauszusortieren, welche ein gesuchtes Muster im UV-Licht aufweisen und auf diese Weise beispielsweise biologisch abbaubarer Müll aus dem Abfallstrom aussortiert werden kann. Andere Markierungen können beispielsweise Indikatorfarbstoffe sein, welchen aufgrund von Reaktionen mit dem Inhalt eines aus einem derartigen Papier ausgebildeten Sacks eine Farbreaktion ausbilden und somit eine Mülltrennanlage in der Lage ist zu erkennen, dass in einem derartigen Müllsack beispielsweise biologische Abfallstoffe, Öl oder dgl. enthalten sind.
  • In diesem Zusammenhang ist festzuhalten, dass bevorzugt Farbpigmente, welche verschiedene Farben emittieren, wenn sie mit UV-Licht angeregt werden, eingesetzt werden, um beispielsweise auch voneinander verschiedene Abfälle zu unterscheiden. Beispiele von derartigen Farben sind Blau mit einer Peak-Wellenlänge von 449 nm, Grün mit einer Peak-Wellenlänge von 526 nm, Orange mit einer Peak-Wellenlänge von 584 nm und Rot mit einer Peak-Wellenlänge von 618 nm. Derartige Tinten bzw. Pigmente können auf herkömmliche Art und Weise hergestellt werden, wie dies einem Fachmann in diesem Bereich bekannt ist.
  • Indem, wie dies einer Weiterbildung der Erfindung entspricht, das Kraftpapier so ausgebildet ist, dass als Hilfselement ein durchscheinender Bereich, insbesondere ein Sichtfenster vorgesehen ist, gelingt es Papier herzustellen bzw. zur Verfügung zu stellen, das bei seinem Einsatz beispielsweise als Müllsack oder Einkaufssack es dem Benutzer ermöglicht, den Inhalt von außen zu erkennen, ohne dass der Sack wiederum geöffnet werden muss. Ein derartiges Sichtfenster kann auch in Müllsortieranlagen bzw. Abfallsortieranlagen hilfreich sein, um den Inhalt der Säcke detektieren zu können und somit beispielsweise Säcke entsprechend ihrem Inhalt auszusortieren bzw. einer Endverwertung zuzuführen.
  • Aufgrund der immer größeren Nachfrage nach kompostierbaren bzw. verrottbaren Materialien und insbesondere den Versuch, nicht verrottbare bzw. nicht rezyklierbare Kunststoffe so weit als möglich zu vermeiden, ist es ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Papiersack zur Verfügung zu stellen, welcher zu 100 % rezyklierbar und ebenso zu 100 % kompostierbar ist, somit entweder beispielsweise in Biogasanlagen oder in Kompostieranlagen zum Einsatz gelangen kann und nachhaltig benutzt werden kann.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe ist der erfindungsgemäße Papiersack im Wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass er an seinem oberen freien Randbereich mit einem Verschlusselement ausgebildet ist und dass das Verschlusselement aus einem Verschlussband aus Papier oder anderen verrottbaren Materialien besteht oder einem mit einem Klebstoff versehenen Verschlussbereich gebildet ist6. Indem der Papiersack an seinem oberen freien Randbereich mit einem Verschlusselement ausgebildet ist, welches aus beispielsweise einem Verschlussband oder einem mit Klebstoff versehenen Verschlussbereich gebildet ist, kann ein derartiger Papiersack bei seinem Einsatz als Müllsack nach seiner Befüllung verschlossen werden, ohne dass der Inhalt austritt und nachfolgend in Kompostieranlagen bzw. Mülltrennanlagen weiterverarbeitet werden.
  • Als Klebstoff kommt hierbei abweichend von üblichen Klebern bzw. Klebebändern ein biologisch abbaubarer Klebstoff in Frage, welcher aus der Gruppe der natürlichen Leime, Dextrin, und wasserbasierten biologisch abbaubaren Klebstoffen und dgl. gewählt ist. Mit Hilfe eines derartigen Klebestoffs wird weiterhin gewährleistet, dass bei dem Kompostieren unerwünschte organische Kleberreste zurückbleiben bzw. bei einem Verbrennen gegebenenfalls giftige Gase, welche aus dem polymeren Klebstoff resultieren kann, gebildet werden.
  • Für ein sicheres Verkleben eines derartigen Papiersacks ist der Papiersack dahingehend weitergebildet, dass auf wenigstens einer Seite im oberen Bereich ein Klebstoff auf das Papier aufgebracht ist. Hierdurch kann der Sack beispielsweise, durch dichtes aneinanderkleben der oberen Ränder verschlossen werden und somit ein Austreten des Inhalts des Sacks zu vermieden werden oder aber es kann ein Überschlag vorgesehen sein, wodurch eine zusätzliche Festigkeit im oberen Randbereich des Sacks erreicht wird.
  • Indem, wie dies einer Weiterbildung der Erfindung entspricht, der Papiersack so weitergebildet ist, dass er an einer nach außen gerichteten Oberfläche mit einem Hilfselement gewählt aus der Gruppe der Markierungen, Indikatoren, Sensoren und chemisch oder physikalisch bearbeiteten Oberflächenbereichen, wie Sichtfenster versehen ist, gelingt es, derartige Säcke in beispielsweise einer Sortieranlage aufgrund ihres Hilfselements auszusortieren bzw. einer gesonderten Verarbeitung zuzuführen.
  • Um zu gewährleisten, dass die Markierung auch dann erkannt werden kann, wenn beispielsweise eine Vielzahl von Säcken transportiert wird oder diese zerknüllt, verschmutzt oder dgl. sind, ist die Erfindung dahingehend weitergebildet, dass das Hilfselement eine UV-Markierung ist und dass die Markierung auf wenigstens 20 %, vorzugsweise wenigstens 25 % jedoch weniger als 70 % der Oberfläche des Sacks vorgesehen ist. Hierbei kann selbstverständlich neben der Tatsache, dass, wie oben ausgeführt, verschiedene mit UV-Licht anregbare Markierungen, mit Detektorfarbstoffe oder dgl. verwendet werden, auch ein ganz spezielles Muster aufgebracht werden, um beispielsweise es einer Sortieranlage zu ermöglichen, biologischen Müll von nicht biologischem Müll zu trennen.
  • Um ein sicheres Auslesen bzw. Detektieren eines derartig gekennzeichneten Sacks zu gewährleisten, ist die Erfindung dahingehend weitergebildet, dass die Markierung aus einer fluoreszierenden Tinte mit einer Pigmentkonzentration von größer 0,3 %, insbesondere größer 0,35 % gebildet ist. Zu niedrige Pigmentkonzentrationen können hierbei dazu führen, dass, insbesondere wenn ein Sack unter einer Vielzahl von Säcken auch in einer verschmutzen Umgebung heraussortiert werden soll, diese aufgrund von Schmutzresten auf seiner Oberfläche nicht detektiert werden kann. Aus diesem Grund muss die Pigmentkonzentration größer 0,3 % sein. Darüber hinaus muss die Fläche, auf weiche die Pigmente aufgebracht werden, größer als wenigstens 25 % der gesamten Oberfläche der Gegenstände sein, um wiederum zu gewährleisten, dass ein Lesegerät in einer Müllsortieranlage die entsprechend gekennzeichneten Säcke mit Sicherheit aussortieren kann.
  • Die Markierung mit einer fluoreszierenden Tinte kann hierbei beispielsweise während des Herstellungsverfahrens des Papiers aufgebracht werden, beispielsweise kann sie in der Clupak-Anlage mit Hilfe einer Sprüheinrichtung aufgebracht werden, wobei es sich als günstig erwiesen hat, dass wenigstens 20 % der Oberfläche mit Indikatortinte benetzt sind, wobei hier ein beliebiges Muster ausgewählt werden kann.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Beispiels zur Herstellung eines Müllsacks gemäß der Erfindung näher erläutert.
  • Hierzu wird in herkömmlicher Weise ein Clupack-Papier hergestellt, bei welchem in der Clupack-Anlage zusätzlich eine Sprüheinrichtung vorgesehen ist, welche auf die Siebseite des Papiers ein Muster bestehend Balken und Linien, welche Linien im Wesentlichen eine Breite von mehreren Zentimetern aufweisen, aufbringt. Die Linien sind hierbei so gewählt, dass sie von einem Überschlag des Papiers, welcher im Zuge des Verschließens des Sacks über die Öffnung geschlagen wird und verklebt, nicht verdeckt werden.
  • Aus einem derartigen Papier wird ein einlagiger Müllsack mit einem Standboden in der Breite von etwa 10 cm und einem Fassungsvermögen von 140 l hergestellt. Das Papier hat ein Flächengewicht von 90 g/m2, eine Dichte von 700 kg/m3, einen Zugfestigkeitsindex in Maschinenrichtung von 85 kNm/kg, einen Luftwiderstand nach Gurley von 25 s und eine Porenvolumen des Basispapiers von 210 ml/g. Der Sack ist mit einem Überschlag ausgebildet, der auf einer Seite eine Dextrin-Klebeschicht aufgebracht aufweist, welche lediglich durch Benässen klebfähig wird und in der Folge nach Überschlagen des Überschlags fest mit dem darunterliegenden Papier verklebt wird, um ein unbeabsichtigtes Austreten von darin enthaltenen Gegenständen hintanzuhalten.
  • In dem unteren zum Standboden gerichteten Bereich wird über dem Umfang des Papiersacks eine im UV-Licht sichtbare Markierung in der Form von einem Gitter aufgebracht, wobei die Markierung eine Breite der Balken von etwa 4 cm aufwies. Die Indikatorfarbe wurde hierbei in einer Konzentration von 0,40 % Pigmentkonzentration aufgebracht und es wurde ein im UV-Licht gelb fluoreszierendes Rauten- bzw. Stangenmuster ausgebildet.
  • Nach dem Herstellen derartiger Müllsäcke wurde ein derartiger Müllsack zu Testzwecken mit Grünschnitt befüllt, ein Müllsack mit Haushaltsmüll, wobei biologischer Müll und nicht biologischer Müll enthalten war und schließlich in einem dritten Fall mit unterschiedlich biologisch abbaubarem bzw. verrottbarem Haushaltsmüll befüllt war.
  • Sämtliche Säcke wurden durch Befeuchten der Klebeschicht und Festkleben des Überschlags verschlossen.
  • Bei einem Testen in einer Müllsortieranlage wurden sämtliche so hergestellten Beutel durch das UV-Lesegerät der Sortieranlage detektiert und in der Folge aus dem System aussortiert. Alle drei Säcke waren nach ihrem Aussortieren in Takt. Es wurden die richtigen Säcke aus dem Müllstrom heraussortiert und in der Folge auf einer Kompostieranlage abgelegt, um das Kompostieren des Inhalts und des Sacks beobachten zu können.
  • Nach drei Monaten in der Kompostieranlage bei permanenter Feuchtigkeitszufuhr und unter Einsatz von einem Schnellkompostierungsmittel zeigte es sich, dass die Säcke, die nach dem Aussortieren 100 %ig in Takt waren, nunmehr komplett verrottet waren und Rückstände des Papiers in dem Kompost nicht mehr aufgefunden werden konnten.

Claims (15)

  1. Kraftpapier mit einem Flächengewicht nach ISO 536 im Bereich von 60 g/m2 bis 120 g/m2, insbesondere von 70 g/m2 bis 110 g/m2, einer Dichte im Bereich von 680 kg/m3 bis 720 kg/m3 sowie einem Zugfestigkeitsindex in Maschinenrichtung nach ISO 1924-2 zwischen 79 kNm/kg und 98 kNm/kg, welches gegebenenfalls auf wenigstens einer Seite eine Beschichtung und/oder ein Hilfselement aufweist dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftpapier aus langfaserigem Zellstoff mit einem Mindestgehalt an Zellstoff in dem Kraftpapier von wenigstens 96 Gew.-%, vorzugsweise wenigstens 97 Gew.-% gebildet ist, und dass ein Porenvolumen des nicht beschichteten Kraftpapiers gemessen mit Quecksilber Porosimetrie nach ISO 15901-1 von 200 µl/g bis 220 ml/g beträgt.
  2. Kraftpapier nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Beschichtung und/oder das wenigstens eine Hilfselement, das /die auf wenigstens einer Seite aufgebracht ist/sind gewählt ist aus der Gruppe der Markierungen, Indikatoren, Sensoren und chemisch oder physikalisch bearbeiteten Oberflächenbereichen, wie Sichtfenster aufweist.
  3. Kraftpapier nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Dickenrichtung des Papiers Bereiche, insbesondere ineinander übergehende Schichten mit voneinander abweichender Porosität gemessen mit Quecksilber Porosimetrie nach ISO 15901-1 ausgebildet sind.
  4. Kraftpapier nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Bereich Poren mit einem Porendurchmesser kleiner oder gleich 0,3 µm, insbesondere 0,01 µm bis kleiner 0,3 µm aufweist und dass ein Mittelwert der Porenvolumen dieses Bereichs bzw. dieser Bereiche kleiner oder gleich 5,5 µl/g gemessen mit Quecksilber Porosimetrie nach ISO 15901-1 ist.
  5. Kraftpapier nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine mittlere Faserlänge des Zellstoffs von 2,2 mm bis 2,7 mm, insbesondere von 2,3 bis 2,6 mm beträgt.
  6. Kraftpapier nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sein Luftwiderstand (Gurley) größer als 20 sec und kleiner als 40 sec ist.
  7. Kraftpapier nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass es durch Leimen wasserabweisend ausgerüstet ist und einen Wasseraufnahmewert Cobb60 nach ISO 535 zwischen 14 g/m2 und 21 g/m2 aufweist.
  8. Kraftpapier nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Hilfselement eine optische Markierung, UV-Markierung, ein Indikatorfarbstoff oder eine Sensortinte aufgebracht ist.
  9. Kraftpapier nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Hilfselement ein durchscheinender Bereich, insbesondere ein Sichtfenster vorgesehen ist.
  10. Papiersack aus einem Kraftpapier nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass er an seinem oberen freien Randbereich mit einem Verschlusselement ausgebildet ist und dass das Verschlusselement aus einem Verschlussband oder einem mit einem Klebstoff versehenen Verschlussbereich besteht.
  11. Papiersack aus einem Kraftpapier nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass er mit einem auf einer Seite wenigstens teilweise mit einem Klebstoff aufweisenden oberen Randbereich bzw. wenigstens teilweise mit einem Klebstoff versehenen Überschlag ausgebildet ist.
  12. Papiersack nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet dass der Klebstoff biologisch abbaubar ist und aus der Gruppe der natürlichen Leime, Dextrin und wasserbasierten biologisch abbaubaren Klebstoffe gewählt ist.
  13. Papiersack nach einem der Ansprüche 10, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass er an einer nach außen gerichteten Oberfläche mit einem Hilfselement gewählt aus der Gruppe der Markierungen, Indikatoren, Sensoren und chemisch oder physikalisch bearbeiteten Oberflächenbereiche, wie Sichtfenster aufgebracht ist.
  14. Papiersack nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Hilfselement eine UV-Markierung ist und dass die Markierung auf wenigstens 20 %, vorzugsweise wenigstens 25 % der Oberfläche des Sacks vorgesehen ist.
  15. Papiersack nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierung aus einer fluoreszierenden Tinte mit einer Pigmentkonzentration von größer 0,3 %, insbesondere größer 0,35 % gebildet ist.
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