EP3795746A1 - Printable and heat-sealable barrier paper - Google Patents
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- EP3795746A1 EP3795746A1 EP20197872.3A EP20197872A EP3795746A1 EP 3795746 A1 EP3795746 A1 EP 3795746A1 EP 20197872 A EP20197872 A EP 20197872A EP 3795746 A1 EP3795746 A1 EP 3795746A1
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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 heat-sealable barrier paper comprising or consisting of a) a carrier substrate, consisting of or comprising I) cellulose fibers and II) starch and / or carboxymethyl cellulose, the carrier substrate having a front side and a rear side opposite the front side, b) optionally one
- the intermediate layer arranged on the front side of the carrier substrate, comprising a binding agent, c) one on the front side of the carrier substrate or, if there is an intermediate layer, a first barrier layer arranged on the intermediate layer, comprising a crosslinked polysaccharide, d) a second barrier layer arranged on the first barrier layer, consisting of or comprising i) an acrylate copolymer and / or ii) a wax based on a vegetable oil and / or iii) a wax based on saturated hydrocarbons and e) optionally a printable layer arranged on the back of the carrier substrate, consisting of or comprising a pigment and a binder
- Food that is sold in bulk such as sausage, cheese or baked goods, is usually handed over to customers in packaging for reasons of hygiene or freshness. Height There are particular requirements for the packaging in the case of fatty foods.
- fat from the food can penetrate the packaging material in the case of fatty foods. This can cause the packaging material to soften and tear or the grease to contaminate other objects if you come into contact with the packaging.
- the packaging paper for food with a basis weight of between 20 g / m 2 and 40 g / m 2 , and with a mass fraction of filler that is less than 20% based on the mass of the uncoated paper.
- the packaging paper has a coating on at least one side which comprises a vegetable oil encapsulated in a polymer, talc and a binder.
- a heat-sealable barrier paper which comprises a carrier substrate, a first barrier layer comprising a crosslinked polysaccharide and a second barrier layer comprising i) an acrylate copolymer and / or ii) a wax based on a vegetable oil.
- the use of paper, cardboard or cardboard is specified as the carrier substrate, with no further configuration of the carrier substrate being described.
- WO 2013/164 646 A1 describes a coated material that comprises a substrate and at least two barrier layers arranged on the substrate, one barrier layer can be arranged on each side of the substrate.
- the packaging material consists of a paper substrate made from recycled paper fibers and a printable layer which is arranged on the paper substrate.
- the packaging material also includes a moisture barrier disposed on the printable layer.
- the printable layer can also comprise crosslinked starch.
- WO 2013/066246 A1 describes a film or a coating with which it is possible to prevent the migration of substances from a paper or cardboard with recycled fibers.
- the film or the coating comprises hemicellulose.
- another layer can be applied which contains a thermoplastic polymer or a wax.
- a wood-free, fat-tight "sandwich paper” is often used for packaging fatty foodstuffs, which has a certain fat resistance due to the greasy grinding of the fibrous materials. Often, however, the fat resistance of these greaseproof papers is not sufficient.
- a greasy grinding is achieved with wide, widely spaced knives or a basalt stone dimensioning with a long grinding time.
- the fibers are not cut, but squeezed.
- the result is a strongly swelling fiber slime, a slippery, smeary substance that drains only slowly on the paper machine.
- the paper gains a high density, but loses its opacity. It becomes glassy and translucent.
- the fiber is shortened slightly, the term "greasy-long" is used. Fibers that are shortened to a greater extent are referred to as "greasy short". If the substrate is mainly made of greasy, short fibers, it has only a low resistance to tearing and tear propagation.
- a composite packaging material is often used as a more fat-resistant alternative to greaseproof paper.
- a composite packaging material can consist, for example, of a composite material formed from a paper and a plastic and / or aluminum foil. If there is no polyethylene (PE) coating, fluorocarbons can be used as water-repellent chemicals. For example, paper is coated on one side with polyethylene, often in an energy-intensive extrusion process, or an aluminum foil. These composite packaging materials are characterized by their high resistance to fat and moisture. By selecting the appropriate polyethylene, it is also possible to produce composite packaging materials that are suitable for storing frozen foods. However, if these composite packaging materials are sent for paper recycling, these materials disrupt the recycling process considerably.
- PE polyethylene
- the composite packaging materials cannot be defibrated sufficiently well during the recycling process and so-called wet-strength specks are formed.
- Specks are remnants of the Plastic or aluminum foil to which paper fibers are still attached. The necessary separation of the specks in the pulp preparation process results in a not inconsiderable loss of pulp, which is withdrawn from the process. These specks have to be laboriously removed during the recycling process. It is also not possible to compost these composites because the plastic or aluminum foils used are not biodegraded.
- Fossil raw materials are understood as meaning gaseous, liquid and solid fuels made up of organic substances through a conversion of biomass that has been ongoing since the Mesozoic era. They consist mainly of carbon and hydrogen, but also contain oxygen, nitrogen and sulfur as well as mineral additions. The most important fossil raw materials are coal, oil and natural gas.
- Renewable raw materials are among the renewable resources. This is understood to mean substances that come from living matter and are specifically used by humans for purposes outside of the food and feed area.
- the barrier paper is heat-sealable, i.e. it can be bonded to surfaces under the action of heat and, if necessary, pressure.
- packaging bags made from the barrier paper can be sealed after being filled with the product to be packaged, whereby the product is sealed until the packaging is opened.
- barrier papers on the market that are manufactured entirely or predominantly from renewable raw materials and therefore have good recyclability and / or biodegradability, the problem arises that the barrier papers do not have a heat seal have sufficient structural strength or splitting strength. This has the result that the barrier paper can tear open within the barrier paper and, as a result, sealing of the food packaged by heat sealing can no longer be ensured. It has been shown that the tearing within the barrier paper can take place along the boundary layers of different layers of the barrier paper or even within a layer of the barrier paper.
- the object of the present invention is to provide a packaging material which has an increased quality strength and / or resistance to splitting and thereby prevents tearing within the barrier paper or occurs only when there are higher tensile forces.
- the barrier paper should have a low gas permeability, in particular for water vapor and / or oxygen.
- Another object of the present invention is to design the packaging material in such a way that it is suitable for contact with food and has a high resistance and barrier effect against fats and / or oils and / or water or water vapor.
- Another object of the present invention is to design the packaging material in such a way that it can be produced entirely or predominantly from renewable raw materials.
- An additional object of the present invention is to design the barrier paper in such a way that it is designed to be heat-sealable. In addition, it is desirable if the barrier paper recycles and / or biodegrades well; H. can be composted.
- the barrier paper should preferably be designed in such a way that it can be printed on.
- the structural strength and splitting strength of the barrier paper according to the invention can be improved (in comparison with a paper that does not contain starch and / or carboxymethyl cellulose in the carrier substrate).
- the carrier substrate not only improves the quality strength within the carrier substrate, but surprisingly also the bond between the carrier substrate and the adjacent layers, so that an increased quality strength of the entire barrier paper results.
- Cellulose fibers are the fibrous mass that is created during the chemical decomposition of plant fibers and which consists primarily of cellulose.
- the term cellulose fibers includes both fresh fibers (also called primary fibers), which are obtained directly from plants, and waste paper fibers (also called secondary fibers or recycling fibers), which are obtained from recycled paper or cardboard.
- Barrier papers are preferred according to the invention, the mass fraction of waste paper fibers in the carrier substrate being more than 1%, preferably more than 20%, particularly preferably more than 50%, based on the total mass of the cellulose fibers in the carrier substrate.
- the mass fraction of cellulose fibers in the carrier substrate being 50 to 98%, preferably 60 to 90%, particularly preferably 70 to 89%, based on the total mass of the carrier substrate.
- the mass fraction of starch and carboxymethyl cellulose in the carrier substrate being 2 to 50%, preferably 10 to 40%, particularly preferably 11 to 30%, based on the total mass of the carrier substrate. It goes without saying that if starch or carboxymethyl cellulose is not contained in the carrier substrate, the “mass fraction of starch and carboxymethyl cellulose” corresponds to the mass fraction of the components present, since the non-existent component has a mass fraction of 0%.
- the mass fraction of carboxymethyl cellulose in the carrier substrate is 2 to 50%, preferably 10 to 40%, particularly preferably 11 to 30%, based on the total mass of the carrier substrate, and if the carrier substrate is not carboxymethyl cellulose comprises, the mass fraction of starch in the carrier substrate is 2 to 50%, preferably 10 to 40%, particularly preferably 11 to 30%, based on the total mass of the carrier substrate.
- barrier papers are preferred, the carrier substrate comprising starch and the starch in the carrier substrate being potato starch, corn starch, rice starch, pea starch, tuber starch, corn starch or mixtures thereof, particularly preferably the starch in the carrier substrate being potato starch.
- the carrier substrate is paper, cardboard or cardboard.
- paper, cardboard and paperboard and flat materials are concerned which can be produced from the same basic materials and in principle the same production methods.
- barrier paper Regardless of whether paper, cardboard or paperboard is used as the carrier substrate, the resulting product according to the invention is referred to in the context of the present invention as barrier paper, without this being intended to restrict the weight per square meter.
- barrier paper thus also includes the terms barrier cardboard and barrier cardboard, unless the weight per square meter is specified.
- a barrier paper according to the invention is preferred, all or at least some of the cellulose fibers having a Schopper-Riegler grade in the range from 24 to 54 ° SR, preferably in the range from 29 to 49 ° SR, particularly preferably in the range from 34 to 44 ° SR .
- a barrier paper according to the invention is preferred, the cellulose fibers comprising a short fiber cellulose and a long fiber cellulose.
- the barrier paper according to the invention is a barrier paper, the short-fiber cellulose completely or partially, preferably at least in a mass fraction of more than 50%, based on the total mass of the short-fiber cellulose, consisting of fibers of hardwood, preferably consists of birch fibers, beech fibers or eucalyptus fibers and the long fiber cellulose wholly or partially, preferably at least more than 50%, based on the total mass of the long fiber cellulose, consists of fibers of coniferous wood, preferably pine fibers, There are spruce fibers or fir fibers.
- the carrier substrate is made from a mixture of short-fiber cellulose and long-fiber cellulose and this mixture is leveled again before the carrier substrate is made to produce the desired Schopper -Riegler degrees in the range from 24 to 54 ° SR, preferably in the range from 29 to 49 ° SR, particularly preferably in the range from 34 to 44 ° SR.
- the short-fiber and long-fiber pulps used before grinding can have a Schopper-Riegler degree that lies outside the preferred range and the Schopper-Riegler degree of the short-fiber pulps and long-fiber pulps used are preferably smaller before grinding, than after grinding.
- first barrier layer comprising a crosslinked polysaccharide
- second barrier layer consisting of or comprising an acrylate copolymer, a wax based on a vegetable oil, a wax based on saturated hydrocarbons or a Mixture of a) acrylate copolymer and a wax based on a vegetable oil or b) acrylate copolymer and a wax based on saturated hydrocarbons or c) of acrylate copolymer and a wax based on a vegetable oil and a wax based on saturated hydrocarbons , have a particularly low gas permeability, in particular to water vapor and oxygen, and also have a particularly good barrier effect against fats, oils and water.
- our own studies have shown that the combination of the first and second barrier layers has a synergistic barrier effect that is not only due to the presence of two layers or the resulting thickness of both layers.
- barrier papers according to the invention it is possible to completely dispense with the use of extruded films or vapor-deposited or glued-on metal foils, since the individual layers of the barrier paper according to the invention can be produced by applying dispersions. The individual layers of the barrier paper according to the invention are not extruded.
- a wax based on a vegetable oil is understood to mean a wax that is obtained by chemical modification of a vegetable oil.
- the chemical modification can, for example, be a partial or complete hydrogenation with a metallic catalyst, for example nickel, and hydrogen, all or some of the double bonds in the oil being hydrogenated to form single bonds.
- the waxes are solid at 20 ° C and not liquid. The chemical modification of the vegetable oil thus causes an increase in the melting point.
- a vegetable oil is understood to mean a fatty acid triglyceride which is obtained from plants or parts of plants.
- the oil is usually obtained by pressing, extracting or refining the oils from the plants or parts of plants. The extraction of the oils is known to the person skilled in the art. If plant seeds are used to produce oil, these are referred to as oil seeds. In the seeds, the oil occurs in the form of lipids, which represent its cell membrane and energy reserves. Depending on the proportion of unsaturated fatty acids in the oil, a distinction is made between non-drying (e.g. olive oil), semi-drying (e.g. soy or rapeseed oil) and drying oils (e.g. linseed or poppy seed oil).
- non-drying e.g. olive oil
- semi-drying e.g. soy or rapeseed oil
- drying oils e.g. linseed or poppy seed oil.
- drying does not mean evaporation, but the solidification of the oil caused by the oxidation and polymerization of the unsaturated fatty acids.
- semi-drying and drying oils as starting materials for producing the waxes used according to the invention is preferred.
- Possible sources of vegetable oil are aça ⁇ oil, algae oil, argan oil (from the fruits of the argan tree), avocado oil (from the pulp of the avocado of the avocado tree), babaçu oil, cottonseed oil (from the seeds of the cottonseed plant), borage oil or borage seed oil (from the seeds of the borage plant ), Cupuaçu butter, cashew peel oil, safflower 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 edible hemp), jatropha oil (from the seeds of Jatropha curcas), jojoba oil (actually a liquid wax; from the seeds of the jojoba bush), camellia oil (from the seeds of Camellia oleifera, Camellia sinensis or Camellia japonica, cocoa butter, coconut oil (from the seed flesh of the coconut, the tree
- poppy seed oil from the seeds of the poppy seeds
- evening primrose oil olive oil (from the pulp and the core of the olive, the fruit of the olive tree, palm oil (from the pulp of the palm fruit, the Fruit of the oil palm), palm kernel oil (from the kernels of the palm fruit, the fruit of the oil palm), papaya oil, pistachio oil, pecan oil, perilla oil from the seeds of the perilla plant (Shiso, p esamblatt), rapeseed oil (from the seeds of rapeseed, cruciferous family), rice oil, castor oil (from the seeds of the miracle tree), sea buckthorn oil (from the pulp of the sea buckthorn berries, the fruit of the sea buckthorn bush), sea buckthorn kernel oil (from the kernels of the sea buckthorn berries, the Fruit of the sea buckthorn bush), mustard oil (from the seeds of the black mustard), black cumin
- a barrier paper is preferred, the wax based on a vegetable oil being a wax based on an oil selected from the list comprising palm oil, coconut oil, poppy seed oil, olive oil, linseed oil, soybean oil, sunflower oil, safflower oil and rapeseed oil, preferably if the wax based on a vegetable oil is a wax based on a soybean oil, i. H. around soybean oil wax or soy wax.
- the waxes made from these oils are characterized by high resistance and can be made with high melting points.
- the ones used according to the invention Waxes, namely palm oil wax, coconut oil wax, poppy seed oil wax, olive oil wax, linseed oil wax, soybean oil wax, sunflower oil wax, safflower oil wax and rapeseed oil wax, show a significant increase in the resistance to fats and / or oils and / or moisture when used in barrier papers according to the invention.
- the use of soybean oil wax is particularly preferred according to the invention.
- Our own studies have shown that when using soybean oil wax, in addition to being resistant to fat, oil and moisture, very low water vapor permeability can also be obtained.
- the soybean oil wax also has the advantage that it can be produced tasteless and odorless.
- Barrier papers in which the wax has a melting point above 40.degree. C., preferably above 50.degree. C., particularly preferably above 60.degree. C., are preferred according to the invention.
- Barrier papers are preferred according to the invention, the mass fraction of wax in the second barrier layer being 6 to 98%, preferably 20 to 90%, particularly preferably 50 to 89%, based on the total mass of the barrier layer.
- the polymeric binder which can be present in the second barrier layer in addition to the wax, is a crosslinked or uncrosslinked binder selected from the group consisting of starch and 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 -Poly (oxy-1,2-ethanediyl), styrene-acrylate polymers, acrylic copolymers and mixtures thereof.
- a crosslinked or uncrosslinked binder selected from the group consisting of starch and polyvinyl alcohol , carboxyl group-modified polyvinyl alcohol, ethylene-vinyl alcohol copolymer, a combination of polyvinyl alcohol and ethylene-
- the second barrier layer consists of or comprises the second barrier layer an acrylate copolymer and a wax based on a vegetable oil.
- barrier papers according to the invention have a particularly high resistance to grease, oil and moisture if the polymeric binder, which can be present in the second barrier layer in addition to the wax, is one or more styrene-acrylate polymers or the binder comprises these.
- waxes based on a vegetable oil and here in particular wax based on soybean oil, interact particularly well with acrylate copolymers.
- improved properties of the barrier layer can be obtained which cannot be obtained by combining an acrylate copolymer with other waxes.
- the waxes based on a vegetable oil can interact with the acrylate copolymer due to the high content of unsaturated fatty acids and the resulting high density of double bonds. Further waxes can be added, but very good barrier layers are obtained if acrylate copomers and waxes based on a vegetable oil are used in the barrier layer.
- the mass fraction of the polymeric binder which is present in the second barrier layer in addition to the wax is 94 to 2% in the second barrier layer, preferably 80 to 10%, particularly preferably 50 to 11%, based on the total mass of the second barrier layer.
- the mass fraction of the polymeric binder in the second barrier layer is 94 to 2% and the mass fraction of the wax in the second barrier layer is 6 to 98% and it is even more preferred if the mass fraction of the polymeric binder in the second barrier layer is 80 to 10% and the mass fraction of the wax in the second 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 11% and the mass fraction of the wax in of the second barrier layer is 50 to 89%.
- the polymeric binder which can be present in the second barrier layer in addition to the wax, consists of two or more binders and at least one binder is an anionic binder.
- An anionic binder is understood to mean a binder that contains several negative charges that are stabilized by cations (e.g. metal cations or ammonium).
- the glass transition temperature of the anionic binder is less than or equal to 120.degree.
- DSC dynamic differential calorimetry
- the anionic binder which is present in the second barrier layer in addition to the wax is a copolymer.
- Suitable anionic binders that are present in the second barrier layer in addition to the wax 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 esters ( preferably methyl or ethyl esters), copolymers of polymethacrylic acid esters (preferably methyl or ethyl esters) or polyacrylamides or copolymers thereof.
- an aqueous solution or dispersion of the anionic binder which is present in addition to the wax in the second barrier layer, has a basic pH, provided that it is dissolved or dispersed in water with 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 value can be determined using conventional means.
- a polymeric binder is understood to mean a binder that has been built up from a large number of molecules by chemical reaction (in particular polycondensation) and in which one or more types of atoms or atom groupings (so-called repeating units) repeats are strung together and the number of repeating units per molecule is more than 25.
- the binder in the intermediate layer is preferably a binder selected from the group comprising starch, styrene-butadiene latex, polyvinyl alcohol, carboxyl group-modified polyvinyl alcohol, ethylene-vinyl alcohol copolymer, silanol group-modified polyvinyl alcohol, acetoacetyl-modified polyvinyl alcohol, diacetone-modified polyvinyl alcohol, acrylate -Copolymer and film-forming acrylic copolymer.
- the binder in the intermediate layer is a synthetic polymer based on acrylic acid ester (preferably acrylic acid methyl ester or acrylic acid ethyl ester), styrene and acrylonitrile.
- the second barrier layer comprises one or more polymers selected from the group consisting of acrylic acid-acrylamide copolymer (poly (acrylic acid- co- acrylamide), acrylic acid-acrylic acid ester-acrylonitrile copolymer, acrylic acid ethyl ester-carboxylic acid copolymer, Ethyl acrylate-acrylic acid copolymer, ethyl acrylate-carboxylic acid copolymer, ethyl acrylate-acrylic acid copolymer, polymethyl methacrylate and alkali or alkaline earth metal salts (preferably sodium salts) of the aforementioned polymers. It is preferred here if the mass fraction of the respective polymer is 0.1 to 1.0% , is preferably from 0.10 to 0.30%, particularly preferably from 0.14 to 0.20%, based on the solids content of the second barrier layer.
- acrylic acid-acrylamide copolymer poly (acrylic acid- co- acrylamide), acrylic acid-acrylic acid ester-acrylonit
- the second barrier layer comprises an acrylic acid-acrylamide copolymer (poly (acrylic acid-co- acrylamide) and / or an alkali or alkaline earth metal salt of an acrylic acid-acrylamide copolymer (preferably the sodium salt of acrylic acid-acrylamide It is preferred here if the mass fraction of acrylic acid-acrylamide copolymer is 0.1 to 1.0%, preferably 0.10 to 0.30%, particularly preferably 0.14 to 0.20% , based on the solids content of the second barrier layer
- the acrylic acid-acrylamide copolymer is particularly preferably a random copolymer.
- Another aspect of the present invention relates to the use of one or more polymers to improve the fat resistance of a (barrier) paper (preferably a barrier paper according to the invention) in the fold area of the (barrier) paper, the one or more polymers being selected from the group Consists of acrylic acid-acrylamide copolymer (poly (acrylic acid- co -acrylamide), acrylic acid-acrylic acid ester-acrylonitrile copolymer, ethyl acrylate-carboxylic acid copolymer, ethyl acrylate-acrylic acid copolymer, ethyl acrylate-carboxylic acid copolymer, polymethyl methacrylate and alkali or alkaline earth metal salts (preferably sodium salts) of the aforementioned polymers, preferably acrylic acid-acrylamide copolymer (poly (acrylic acid- co- acrylamide) and the sodium salt of acrylic acid-acrylamide copolymer (poly
- the intermediate layer comprising a pigment in addition to the binder, preferably comprising an inorganic pigment, particularly preferably selected from the group comprising natural or calcined aluminum silicate (in particular natural or calcined kaolinite or natural or calcined kaolin), magnesium silicate hydrate (talc) , Aluminum hydroxide (especially boehmite), bentonite, calcium carbonate and silicon dioxide (silica).
- an inorganic pigment particularly preferably selected from the group comprising natural or calcined aluminum silicate (in particular natural or calcined kaolinite or natural or calcined kaolin), magnesium silicate hydrate (talc) , Aluminum hydroxide (especially boehmite), bentonite, calcium carbonate and silicon dioxide (silica).
- the pigment in the intermediate layer is flake-form.
- flake-form pigments improve the barrier effect of the resulting barrier paper even further. It is assumed that platelet-shaped pigments are superposed in the intermediate layer and that individual pigment layers are formed in the process.
- the individual pigment layers of flake-form pigments are denser or have a higher barrier effect than, for example, spherical pigments.
- platelet-shaped pigments in the intermediate layer have a (preferably average) aspect ratio of 3 to 100, preferably 5 to 95, particularly preferably 10 to 90.
- the (preferably average) aspect ratio of the pigment is greater than 15.
- the aspect ratio also called “aspect ratio” or “shape factor” is the quotient between the diameter and the thickness of the platelet of the inorganic Pigments before mixing with the other components.
- An aspect ratio of 15 means that the diameter of the plate is 15 times larger than the thickness of the plate.
- the second barrier layer consists of or comprises the second barrier layer an acrylate copolymer and a wax based on saturated hydrocarbons.
- the second barrier layer consists of or comprises the second barrier layer a wax based on saturated hydrocarbons.
- Barrier papers are preferred according to the invention, the wax based on saturated hydrocarbons having a melting point above 40.degree. C., preferably above 50.degree. C., particularly preferably above 60.degree.
- barrier papers are preferred in which the wax based on saturated hydrocarbons contains or consists of one, two, three or more than three alkanes selected from the group consisting of heneicosan, docosan, tricosan, tetracosan, pentacosan, hexacosan, heptacosan, octacosan, nonacosan, triacontan, hentriacontan, dotriacontan, tritriacontan, tetratriacontan, pentatriacontan, preferably consisting of nonatriacontan, hexatriacontan, heptatriacontan from hexacosane, heptacosane, octacosane, nonacosane and triacontane.
- barrier papers are particularly preferred, the wax based on saturated hydrocarbons being a wax
- barrier papers not according to the invention which have an outer barrier layer which comprises a polysaccharide
- this outer barrier layer adheres to materials that are in contact with during transport or storage stand this barrier layer. After adhering, the barrier layer can no longer be removed without damaging the barrier paper or the adhering material.
- This negative effect is particularly pronounced with xylans and especially with arabinoxylan.
- the sticking together can occur, for example, when barrier papers are arranged in a stack or when web-shaped barrier paper is rolled up on a roll.
- the outer barrier layer comprising a polysaccharide of a barrier paper not according to the invention can adhere to the back of the next layer. If there is high (air) humidity, this effect is further enhanced.
- a second barrier layer is referred to as adhesive if the second barrier layer has a surface tension that is less than or equal to 30 mN / m. The lower the surface tension of the barrier layer, the less there is any sticking of individual layers.
- barrier papers are preferred, the second barrier layer having a surface tension of less than or equal to 30 mN / m, preferably less than or equal to 25 mN / m, more preferably less than or equal to 22.5 mN / m.
- the surface tension of the second barrier layer takes place according to the "lying drop method" (sessile drop method), in which an optical measurement of the contact angle is carried out by means of drop shape analysis with a liquid with a known surface tension and then the contact angle is converted into the surface tension of the barrier layer.
- the determination and calculation of the surface tension is carried out according to the Owens and Wendt method and is detailed in the article by Owens et al. "Estimation of the Surface Free Energy of Polymers J.
- the barrier paper has a (printable) layer arranged on the back of the carrier substrate, consisting of or comprising a pigment and a binder where the binder is not starch (layer e).
- a (printable) layer arranged on the back of the carrier substrate, consisting of or comprising a pigment and a binder where the binder is not starch (layer e).
- the second barrier layer is designed to be adhesive, gluing can be prevented in a particularly effective manner.
- first barrier layer and a second barrier layer thus not only shows a synergistic barrier effect in terms of low gas permeability, in particular to water vapor and oxygen, and a particularly good barrier effect to fats, oils and water, but also leads to the first Barrier layer with other materials is reduced or completely prevented.
- the acrylate copolymer in the second barrier layer is particularly preferably a copolymer with 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 up to 100,000 g / mol.
- the mean molar mass is determined with the aid of gel permeation chromatography (GPC) with tetrahydrofuran (THF; tetramethylene oxide; 1,4-epoxybutane; oxacyclopentane) as the solvent, polystyrene as the standard and detection using an RI detector (refractive index detector).
- the acrylate copolymer in the second barrier layer is particularly preferably a copolymer produced using two, three, four, five, six or all monomers selected from the group consisting of methyl acrylate, methyl methacrylate, butyl acrylate, butyl methacrylate, acrylic acid 2-ethylhexyl ester, 2-ethylhexyl methacrylate and styrene.
- the properties of the resulting acrylate copolymer can be optimized through a selection of the monomers used to produce the acrylate copolymer.
- an acrylate copolymer produced from methyl acrylate, methyl methacrylate, butyl acrylate, butyl methacrylate, 2-ethylhexyl acrylate, 2-ethylhexyl methacrylate and / or styrene has particularly good barrier properties.
- methyl acrylate methyl methacrylate, butyl acrylate, butyl methacrylate, 2-ethylhexyl acrylate, 2-ethylhexyl methacrylate and styrene
- other monomers may have been used to produce the acrylate copolymer or the copolymer was produced 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 is preferred, wherein, if there is no intermediate layer arranged on the front side of the carrier substrate, the second barrier layer comprises i) an acrylate copolymer and ii) a wax based on a vegetable oil, and if there is none arranged on the front side of the carrier substrate Intermediate layer is present, the second barrier layer comprises i) an acrylate copolymer or ii) a wax based on a vegetable oil.
- the second barrier layer consists of or comprises the second barrier layer an acrylate copolymer and a wax based on saturated hydrocarbons and a wax based on a vegetable oil.
- a barrier paper according to the invention is preferred, the crosslinked polysaccharide being a crosslinked xylan or containing a crosslinked xylan, preferably being a crosslinked arabinoxylan or containing a crosslinked arabinoxylan.
- the first barrier layer prevents migration of mineral eyelets not only when using recycled fibers, but also when barrier papers according to the invention are printed on the back.
- a barrier paper is particularly preferred according to the invention, the xylan being a xylan from wheat or barley husks. Even if xylans from other vegetable sources are also very suitable, our own studies have shown that xylans from wheat or barley hulls have a particularly good barrier effect against oxygen when used in the first barrier layer.
- a barrier paper according to the invention is preferred in which the crosslinked polysaccharide is a mixture of crosslinked starch and crosslinked xylan. It is particularly preferred here if a mixture of starch and xylan (preferably arabinoxylan) is crosslinked so that crosslinking also takes place between starch and xylan molecules.
- the starch content in the first barrier layer is higher than the xylan content.
- the starch content in the first barrier layer is higher than the xylan content.
- barrier papers which comprise a first and a second barrier layer have particularly good properties when the polysaccharide is present in cross-linked form in the first barrier layer. If polysaccharides that are not crosslinked are used in the first barrier layer, the first barrier layer is dissolved or partially dissolved when the second barrier layer is applied. After the first barrier layer or the polysaccharides in the first barrier layer have dissolved or partially dissolved, the polysaccharides are mixed with the components of the second barrier layer. As a result, barrier papers are obtained which do not have a distinct first and second barrier layer and have poorer barrier properties (in particular with regard to the barrier effect against gases (in particular oxygen)).
- Barrier papers in which the polysaccharide was crosslinked with a crosslinking agent selected from the group consisting of zirconium carbonate, polyamidaminepichlorohydrin resins, boric acid, ammonium zirconium carbonate, methacrylate polymer, diacarboxylic acid, adipic acid, glutaric acid, glyoxal, dihydroxy bis (ammonium lact) (titanium IV) are preferred according to the invention.
- CAS No. 65104-06-5; Tyzor LA) and glyoxal derivatives preferably the crosslinking agent is a glyoxal or a glyoxal derivative.
- the crosslinking was carried out by adding the crosslinking agent in a mass fraction of 0.05 to 1%, preferably 0.1 to 0.45%, more preferably 0.35 to 0.425%, based on the total mass of all polysaccharides in the first barrier layer.
- a barrier paper according to the invention is particularly preferred, the carrier substrate having a printable layer arranged on the rear side of the carrier substrate, consisting of or comprising a pigment and a binder, the binder not being starch.
- a barrier paper according to the invention is preferred, the pigment in the printable layer being an inorganic pigment, preferably selected from the group comprising natural or calcined aluminum silicate (in particular natural or calcined kaolinite or natural or calcined kaolin), magnesium silicate hydrate (talc), Aluminum hydroxide (especially boehmite), bentonite, magnesium carbonate, calcium carbonate, silicon dioxide (silica) and mixtures thereof.
- natural calcium carbonate as pigment in the printable layer and in particular a mixture of calcium carbonate and magnesium carbonate is particularly preferred.
- a barrier paper according to the invention is preferred, the printable layer containing a mass fraction in the range from 50 to 95% pigment, preferably 60 to 92% pigment, particularly preferably 75 to 90% pigment, based on the total mass of the printable layer.
- the binder in the printable layer is a polymeric binder.
- polymeric binders which can be present in the printable layer all binders customary in papermaking are suitable - with the exception of starch.
- a suitable selection of the polymeric binder can significantly improve the printing properties of the printable layer and / or the biodegradability of the printable layer.
- the polymeric binder in the printable layer is a crosslinked or uncrosslinked binder selected from the group consisting of polyvinyl alcohol, carboxyl-modified polyvinyl alcohol, and 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, ⁇ -isodecyl- ⁇ -hydroxy-poly (oxy-1,2-ethanediyl), styrene-butadiene latex, styrene-acrylate polymers, acrylic copolymers, phenylethylene - Acrylic copolymers and mixtures thereof.
- a crosslinked or uncrosslinked binder selected from the group consisting of polyvinyl alcohol, carboxyl-modified polyvinyl alcohol, and ethylene-
- the polymeric binder in the printable layer is particularly preferably a crosslinked or uncrosslinked binder selected from the group consisting of styrene-butadiene latex, acrylic acid-acrylamide copolymer, phenylethylene-acrylic copolymer and mixtures thereof, very particularly preferably a mixture of styrene-butadiene latex, acrylic acid-acrylamide copolymer and phenylethylene-acrylic copolymer.
- a barrier paper according to the invention is preferred, the printable layer containing a mass fraction in the range of 5 to 50% binder, preferably 8 to 40% binder, particularly preferably 10 to 25% binder, based on the total mass of the printable layer.
- the carrier substrate, the printable layer, the intermediate layer, the first barrier layer and the second barrier layer can also contain additives commonly used in papermaking, such as sizing agents, pigments (in addition to the pigments already described above), optical brighteners, biocides, dispersants, Release agents, defoamers, retention agents, fixatives, flocculants, fabric deaerators, wetting agents, leveling agents, slime control agents or thickeners.
- additives are usually used to adjust the properties of the coating compositions used to produce the respective layer (for example defoamers or retention agents) or to adjust the properties of the resulting layer (for example optical brighteners).
- a barrier paper is preferred according to the invention, the barrier paper having a water vapor permeability according to DIN 53122-1 of less than or equal to 30 g / (m 2 d), preferably less than or equal to 20 g / (m 2 d), particularly preferably less than or equal to 15 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 level of water vapor permeability in packaging is desirable for food because the packed food does not dry out prematurely and remains fresh longer.
- a barrier paper is preferred according to the invention, the barrier paper having a KIT value of at least 7, preferably of at least 11, particularly preferably of at least 12; measured according to the Tappi 559 method.
- barrier papers according to the invention can have a KIT value of over 12 and thus show excellent bed resistance which is in the same range as the fat resistance of barrier papers coated with plastic or aluminum foil.
- the barrier paper does not comprise any plastic or aluminum foils. It is particularly preferred if the barrier paper according to the invention does not comprise any extruded plastic films or plastic sheets. According to the invention, it is particularly preferred if the barrier paper does not comprise any plastic films made of polyethylene terephthalate (PET), polyethylene (PE), soft polyethylene (LDPE) or polyethylene (PE).
- PET polyethylene terephthalate
- PE polyethylene
- LDPE soft polyethylene
- PE polyethylene
- a barrier paper is preferred according to the invention if the barrier paper has a fat permeability with turpentine oil according to Tappi 454 of at least 1300 s, preferably of at least 1500 s, particularly 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 the DIN 53116 method.
- a barrier paper is preferred, the barrier paper having an oxygen permeability according to DIN 53880-3 of less than or equal to 90 cm 3 / (m 2 d), preferably less than or equal to 70 cm 3 / (m 2 d), particularly preferably less than or equal to 50 cm 3 / (m 2 d).
- a barrier paper is preferred according to the invention, the barrier paper having a hexane vapor permeability at 23 ° C and 50% rh of less than or equal to 70 g / (m 2 d), preferably less than or equal to 60 g / (m 2 d), particularly preferably less than or equal to 50 g / (m 2 d).
- the barrier paper on the second barrier layer has a Bekk smoothness determined according to ISO 5627 in the range from 10 to 1200 s, provided that the second barrier layer is an outer layer.
- the Bekk smoothness is not determined on both sides of the barrier paper, but only on the second barrier layer of the barrier paper.
- the barrier paper has a splitting strength determined according to ISO 16260: 2016 of more than 400 J / m 2 , preferably has a splitting strength of more than 600 J / m 2 , particularly preferably a splitting strength of more than 800 J / m 2 has
- Another aspect of the present invention relates to the use of a barrier paper according to the invention as wrapping paper, bags, sachets, backing paper, intermediate and / or release paper, preferably for food, preferably for wrapping, underlaying, interposing and / or separating baked goods, fried and / or deep-fried goods, snacks, sandwiches, bread, burgers, meat products, sausage products and / or cheese.
- barrier paper according to the invention has a high barrier effect against gaseous or vaporized flavoring substances and against flavoring oils.
- the coating composition used in a method according to the invention for producing a barrier paper reference is made here to the statements on the composition of the individual layers.
- the coating compositions are designed in such a way that the layers present in a barrier paper according to the invention result therefrom.
- the coating compositions are usually in the form of an aqueous dispersion and contain the constituents or compounds (e.g. monomers or crosslinking agents) present in the individual layers, which react to form the constituents.
- the coating compositions can also contain additives commonly used in papermaking, such as biocides, dispersants, release agents, defoamers or thickeners, which are added to adjust the properties of the coating composition and which usually remain in the layer produced from the coating composition.
- additives commonly used in papermaking can be used in the customary amounts.
- the person skilled in the art knows various techniques which are referred to as painting, for example: blade painting, film press painting, cast painting, curtain painting (" Curtain Coating "), knife coating, air brush coating or spray coating. All of these known above-mentioned painting techniques are suitable for applying the coating composition according to the invention to a carrier substrate, preferably a paper substrate which comprises one or more precoats or intermediate coats or which also does not comprise a precoat or intermediate coat. According to the invention, curtain coating is preferred.
- the barrier paper according to the invention is preferably at least biodegradable.
- Biodegradability is defined in such a way that a material can be biodegraded under anaerobic or aerobic conditions, so that in this process, depending on the environmental conditions, CO 2 , H 2 O, methane, biomass and mineral salts are released.
- Naturally occurring microorganisms which mainly feed on organic waste, play an important role here.
- the barrier paper according to the invention is preferably compostable.
- Composting describes the decomposition process of organic waste via microbial digestion to produce compost. Compost has many uses, including improving and fertilizing the soil. For the composting process, the organic waste needs the right temperature and the right amount of water and oxygen. In a pile of organic waste there are millions of tiny microbes that allow it to migrate through your digestive system, turning the organic matter into compost.
- the barrier paper according to the invention is particularly preferably recyclable.
- Recycling of material residues is understood to mean the return of material used in production or consumption.
- the carrier substrate used was a paper substrate made from a 1: 1 mixture of short fiber and long fiber pulp and an additive with a mass fraction of 1% talc as filler, based on the total mass of the paper substrate, on a paper machine one in the mass with resin sizing provided paper web with a mass per unit area of 70 g / m 2 was produced.
- the paper substrate produced was calendered at a line load of 80 kN / m and a temperature of 80 ° C.
- an intermediate layer coating composition which was in the form of an aqueous dispersion, was applied to the front and this coating composition was then dried using IR, air drying and a drying cylinder, so that an intermediate layer with a basis weight of 10 g / m 2 resulted.
- the composition of the interlayer coating composition (excluding water) is shown in Table 1.
- a first barrier coating composition which was present as an aqueous dispersion, was applied to the intermediate layer produced, and this coating composition was then dried with the aid of IR and air drying, so that a first barrier layer with a basis weight of 5.5 g / m 2 resulted .
- the composition of the first barrier coating composition (excluding water) is given in Table 1.
- a second barrier coating composition which was present as an aqueous dispersion, was applied to the first barrier layer produced, and this coating composition was then dried with the aid of IR and air drying, so that a second barrier layer with a basis weight of 9.5 g / m 2 2 resulted.
- the composition of the second barrier coating composition (excluding water) is given in Table 1.
- the resulting barrier paper which could be heat-sealed at 150 ° C., had a basis weight of 95 g / m 2 and was measured for its properties.
- Table 1 component component Mass fraction Interlayer coating composition (plus water): kaolin pigment 60-80% Defoamer 0.20 - 0.30% Mixture of 5-chloro-2-methyl-2H-iso-thiazol-3-one and 5-methyl-2H-isothiazol-3-one 0.50 - 0.70% binder 20-40%
- First barrier coating composition (plus water): Mixture of non-ionic surfactants Wetting agents 0.20 - 0.40% Glyoxal Crosslinking agents 0.35 - 0.45% Xylan Barrier means 98.00 - 99.50%
- Example 1 was repeated, but the carrier substrate used was a paper substrate made from a 1: 1 mixture of short fiber and long fiber pulp and an additive with a mass fraction of 1% talc as filler and 20% starch, based on the total mass of the paper substrate , a paper web provided in the mass with resin sizing with a mass per unit area of 70 g / m2 was produced on a paper machine.
- the carrier substrate used was a paper substrate made from a 1: 1 mixture of short fiber and long fiber pulp and an additive with a mass fraction of 1% talc as filler and 20% starch, based on the total mass of the paper substrate , a paper web provided in the mass with resin sizing with a mass per unit area of 70 g / m2 was produced on a paper machine.
- the resulting barrier paper which could be heat-sealed at 150 ° C., had a basis weight of 95 g / m 2 and was measured for its properties.
- Table 3 value Determination method Water vapor permeability: 13.4 g / (m 2 * day) DIN 53122-1 KIT value: 12th Tappi 559 Fat permeability test with palm kernel fat: Level 1 DIN 53116 Fat permeability test with turpentine oil: +1800 s Tappi 454 Smoothness according to Bekk: 15s ISO 5627 Splitting strength 835 J / m 2 ISO 16260: 2016
- the barrier paper from Example 2 had increased splitting strength.
- Example 1 was repeated, but the carrier substrate used was a paper substrate made of a 1: 1 mixture of short fiber and long fiber pulp and an additive with a mass fraction of 1% talc as filler and 20% carboxymethyl cellulose, based on the total mass of the paper substrate , a paper web provided in the mass with resin sizing with a mass per unit area of 70 g / m2 was produced on a paper machine.
- the carrier substrate used was a paper substrate made of a 1: 1 mixture of short fiber and long fiber pulp and an additive with a mass fraction of 1% talc as filler and 20% carboxymethyl cellulose, based on the total mass of the paper substrate , a paper web provided in the mass with resin sizing with a mass per unit area of 70 g / m2 was produced on a paper machine.
- the barrier paper from example 3 had an increased splitting strength.
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein heißsiegelfähiges Barrierepapier umfassend oder bestehend aus a) einem Trägersubstrat, bestehend aus oder umfassend I) Zellstofffasern und II) Stärke und/oder Carboxymethylcellulose, wobei das Trägersubstrat eine Vorderseite und eine der Vorderseite gegenüberliegende Rückseite aufweist, b) optional einer auf der Vorderseite des Trägersubstrats angeordneten Zwischenschicht, umfassend ein Bindemittel, c) einer auf der Vorderseite des Trägersubstrats oder, sofern eine Zwischenschicht vorliegt, einer auf der Zwischenschicht angeordneten ersten Barriereschicht, umfassend ein vernetztes Polysaccharid, d) einer auf der ersten Barriereschicht angeordneten zweiten Barriereschicht, bestehend aus oder umfassend i) ein Acrylat-Copolymer und/oder ii) ein Wachs auf Basis eines pflanzlichen Öls und/oder iii) ein Wachs auf Basis gesättigter Kohlenwasserstoffe und e) optional einer auf der Rückseite des Trägersubstrats angeordneten bedruckbaren Schicht, bestehend aus oder umfassend ein Pigment und ein Bindemittel, wobei es sich bei dem Bindemittel nicht um Stärke handelt. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner die Verwendung eines Barrierepapiers für die Verpackung von Produkten, ein Verfahren zur Heißversiegelung eines erfindungsgemäßen Barrierepapiers sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Barrierepapiers.The present invention relates to a heat-sealable barrier paper comprising or consisting of a) a carrier substrate, consisting of or comprising I) cellulose fibers and II) starch and / or carboxymethyl cellulose, the carrier substrate having a front side and a rear side opposite the front side, b) optionally one The intermediate layer arranged on the front side of the carrier substrate, comprising a binding agent, c) one on the front side of the carrier substrate or, if there is an intermediate layer, a first barrier layer arranged on the intermediate layer, comprising a crosslinked polysaccharide, d) a second barrier layer arranged on the first barrier layer, consisting of or comprising i) an acrylate copolymer and / or ii) a wax based on a vegetable oil and / or iii) a wax based on saturated hydrocarbons and e) optionally a printable layer arranged on the back of the carrier substrate, consisting of or comprising a pigment and a binder, the binder not being starch. The present invention also relates to the use of a barrier paper for packaging products, a method for heat sealing a barrier paper according to the invention and a method for producing a barrier paper.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein heißsiegelfähiges Barrierepapier umfassend oder bestehend aus a) einem Trägersubstrat, bestehend aus oder umfassend I) Zellstofffasern und II) Stärke und/oder Carboxymethylcellulose, wobei das Trägersubstrat eine Vorderseite und eine der Vorderseite gegenüberliegende Rückseite aufweist, b) optional einer auf der Vorderseite des Trägersubstrats angeordneten Zwischenschicht, umfassend ein Bindemittel, c) einer auf der Vorderseite des Trägersubstrats oder, sofern eine Zwischenschicht vorliegt, einer auf der Zwischenschicht angeordneten ersten Barriereschicht, umfassend ein vernetztes Polysaccharid, d) einer auf der ersten Barriereschicht angeordneten zweiten Barriereschicht, bestehend aus oder umfassend i) ein Acrylat-Copolymer und/oder ii) ein Wachs auf Basis eines pflanzlichen Öls und/oder iii) ein Wachs auf Basis gesättigter Kohlenwasserstoffe und e) optional einer auf der Rückseite des Trägersubstrats angeordneten bedruckbaren Schicht, bestehend aus oder umfassend ein Pigment und ein Bindemittel, wobei es sich bei dem Bindemittel nicht um Stärke handelt. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner die Verwendung eines Barrierepapiers für die Verpackung von Produkten, ein Verfahren zur Heißversiegelung eines erfindungsgemäßen Barrierepapiers sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Barrierepapiers.The present invention relates to a heat-sealable barrier paper comprising or consisting of a) a carrier substrate, consisting of or comprising I) cellulose fibers and II) starch and / or carboxymethyl cellulose, the carrier substrate having a front side and a rear side opposite the front side, b) optionally one The intermediate layer arranged on the front side of the carrier substrate, comprising a binding agent, c) one on the front side of the carrier substrate or, if there is an intermediate layer, a first barrier layer arranged on the intermediate layer, comprising a crosslinked polysaccharide, d) a second barrier layer arranged on the first barrier layer, consisting of or comprising i) an acrylate copolymer and / or ii) a wax based on a vegetable oil and / or iii) a wax based on saturated hydrocarbons and e) optionally a printable layer arranged on the back of the carrier substrate, consisting of or comprising a pigment and a binder, the binder not being starch. The present invention also relates to the use of a barrier paper for packaging products, a method for heat sealing a barrier paper according to the invention and a method for producing a barrier paper.
Lose angebotene Lebensmittel, wie Wurst-, Käse- oder Backwaren, werden aus Hygiene- oder Frischhaltegründen 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.Food that is sold in bulk, such as sausage, cheese or baked goods, is usually handed over to customers in packaging for reasons of hygiene or freshness. Height There are particular requirements for the packaging in the case of fatty foods. When using conventional packaging based on paper, fat from the food can penetrate the packaging material in the case of fatty foods. This can cause the packaging material to soften and tear or the grease to contaminate other objects if you come into contact with the packaging.
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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 Butterbrotpapiere allerdings nicht aus.A wood-free, fat-tight "sandwich paper" is often used for packaging fatty foodstuffs, which has a certain fat resistance due to the greasy grinding of the fibrous materials. Often, however, the fat resistance of these greaseproof papers is not sufficient.
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.A greasy grinding is achieved with wide, widely spaced knives or a basalt stone dimensioning with a long grinding time. The fibers are not cut, but squeezed. The result is a strongly swelling fiber slime, a slippery, smeary substance that drains only slowly on the paper machine. The paper gains a high density, but loses its opacity. It becomes glassy and translucent. If the fiber is shortened slightly, the term "greasy-long" is used. Fibers that are shortened to a greater extent are referred to as "greasy short". If the substrate is mainly made of greasy, short fibers, it has only a low resistance to tearing and tear propagation.
Als fettbeständigere Alternative zum Butterbrotpapierwird häufig ein Verbundpackstoff verwendet. Ein Verbundpackstoff kann beispielsweise aus einem Verbundstoff, gebildet aus einem Papier und einer Kunststoff- und/oder Aluminiumfolie, bestehen. Wenn keine Polyethylen-Beschichtung (PE) erfolgt, können Fluorocarbone als wasserabweisende Chemikalien verwendet werden. Hierbei wird Papier beispielsweise einseitig mit Polyethylen, häufig in einem energieintensiven Extrusionsverfahren, oder einer Aluminiumfolie beschichtet. Diese Verbundpackstoffe zeichnen sich durch eine hohe Fett- und Feuchtigkeitsbeständigkeit aus. Durch eine entsprechende Auswahl des Polyethylens lassen sich auch Verbundpackstoffe herstellen, die für die Lagerung von gefrorenen Lebensmitteln geeignet sind. Sofern diese Verbundpackstoffe allerdings dem Papierrecycling zugeführt werden, stören diese Stoffe den Recyclingprozess erheblich. Aufgrund der Folienschicht lassen sich die Verbundpackstoffe während des Recyclingprozesses nicht ausreichend gut zerfasern und es bilden sich sogenannte nassfeste Stippen. Bei Stippen handelt es sich um Reste der Kunststoff- oder Aluminiumfolie, an denen noch Papierfasern haften. Durch die erforderliche Abtrennung der Stippen im Faserstoffaufbereitungsprozess entsteht ein nicht unerheblicher Verlust an Faserstoff, welcher dem Prozess entzogen wird. Diese Stippen müssen während des Recyclingprozesses aufwändig entfernt werden. Auch ist es nicht möglich, diese Verbundstoffe zu kompostieren, da die verwendeten Kunststoff- oder Aluminiumfolien nicht biologisch abgebaut werden.A composite packaging material is often used as a more fat-resistant alternative to greaseproof paper. A composite packaging material can consist, for example, of a composite material formed from a paper and a plastic and / or aluminum foil. If there is no polyethylene (PE) coating, fluorocarbons can be used as water-repellent chemicals. For example, paper is coated on one side with polyethylene, often in an energy-intensive extrusion process, or an aluminum foil. These composite packaging materials are characterized by their high resistance to fat and moisture. By selecting the appropriate polyethylene, it is also possible to produce composite packaging materials that are suitable for storing frozen foods. However, if these composite packaging materials are sent for paper recycling, these materials disrupt the recycling process considerably. Due to the film layer, the composite packaging materials cannot be defibrated sufficiently well during the recycling process and so-called wet-strength specks are formed. Specks are remnants of the Plastic or aluminum foil to which paper fibers are still attached. The necessary separation of the specks in the pulp preparation process results in a not inconsiderable loss of pulp, which is withdrawn from the process. These specks have to be laboriously removed during the recycling process. It is also not possible to compost these composites because the plastic or aluminum foils used are not biodegraded.
Auch die wachsende Besorgnis über den Mangel an fossilen, nicht erneuerbaren Ressourcen, wie Kohle (beispielsweise Steinkohle oder Braunkohle), 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-Furandicarbonsäure, oder auf Polymilchsäure (PLA), ein Kunststoff auf Basis von Milchsäure, 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.Growing concerns about the shortage of fossil, non-renewable resources such as coal (e.g. hard coal or lignite), crude oil or natural gas, has also led to a steadily growing interest in the production of materials from renewable raw materials. In this context, reference is made, for example, to polyethylene furanoate, a plastic based on 2,5-furandicarboxylic acid, or to polylactic acid (PLA), a plastic based on lactic acid, whose starting substances can be produced from sugars. It has been shown, however, that the polymers made from renewable raw materials known to date either cannot be biodegraded or do not have the properties required for use in packaging materials.
Unter fossilen Rohstoffen, werden aus organischen Substanzen bestehende, durch eine vor allem seit dem Mesozoikum andauernde Umwandlung von Biomasse entstandene gasförmige, flüssige und feste Brennstoffe verstanden. Sie bestehen überwiegend aus Kohlenstoff und Wasserstoff, enthalten jedoch auch Sauerstoff, Stickstoff und Schwefel sowie mineralische Beimengungen. Die wichtigsten fossilen Rohstoffe sind Kohle, Erdöl und Erdgas.Fossil raw materials are understood as meaning gaseous, liquid and solid fuels made up of organic substances through a conversion of biomass that has been ongoing since the Mesozoic era. They consist mainly of carbon and hydrogen, but also contain oxygen, nitrogen and sulfur as well as mineral additions. The most important fossil raw materials are coal, oil and natural gas.
Nachwachsende Rohstoffe gehören zu den erneuerbaren Ressourcen. Hierunter werden Stoffe verstanden, die aus lebender Materie stammen und vom Menschen zielgerichtet für Zwecke außerhalb des Nahrungs- und Futterbereiches verwendet werden.Renewable raw materials are among the renewable resources. This is understood to mean substances that come from living matter and are specifically used by humans for purposes outside of the food and feed area.
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 typischerweise 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 wiederverwertet oder biologisch abgebaut werden können.The requirements placed on the barrier paper of a high or defined resistance to penetration by fats, oils, water and water vapor and good recyclability or biodegradability are requirements that typically contradict one another. There is therefore a great need in industry to provide packaging paper for foodstuffs which can be produced entirely or predominantly from renewable raw materials and can be easily recycled or biodegraded.
Zudem ist es für das Verpacken der Produkte wünschenswert, wenn das Barrierepapier heißsiegelfähig ist, d.h. dass es unter Einwirkung von Wärme und ggf. Druck mit Oberflächen verbunden werden kann. Bei heißsiegelfähigen Papieren lassen sich beispielsweise Verpackungstüten, die aus dem Barrierepapier hergestellt wurden, nach dem Befüllen mit dem zu verpackenden Produkt versiegeln, wodurch das Produkt bis zum Öffnen der Verpackung versiegelt ist.In addition, it is desirable for the packaging of the products if the barrier paper is heat-sealable, i.e. it can be bonded to surfaces under the action of heat and, if necessary, pressure. In the case of heat-sealable papers, for example, packaging bags made from the barrier paper can be sealed after being filled with the product to be packaged, whereby the product is sealed until the packaging is opened.
In eigenen Untersuchungen hat es sich gezeigt, dass bei vielen auf dem Markt befindlichen Barrierepapieren, die vollständig oder überwiegend aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt wurden und hierdurch eine gute Wiederverwertbarkeit und/oder biologische Abbaubarkeit aufweisen, das Problem auftritt, dass die Barrierepapiere nach dem Heißversiegeln eine nicht ausreichende Gefügefestigkeit oder Spaltfestigkeit aufweisen. Dies führt dazu, dass das Barrierepapier innerhalb des Barrierepapiers aufreißen kann und hierdurch eine Versiegelung des durch Heißversiegelung verpackten Lebensmittels nicht mehr sichergestellt werden kann. Es hat sich gezeigt, dass das Aufreißen innerhalb des Barrierepapiers dabei entlang der Grenzschichten verschiedener Schichten des Barrierepapiers odersogar innerhalb einer Schicht des Barrierepapiers erfolgen kann.In our own studies it has been shown that with many barrier papers on the market that are manufactured entirely or predominantly from renewable raw materials and therefore have good recyclability and / or biodegradability, the problem arises that the barrier papers do not have a heat seal have sufficient structural strength or splitting strength. This has the result that the barrier paper can tear open within the barrier paper and, as a result, sealing of the food packaged by heat sealing can no longer be ensured. It has been shown that the tearing within the barrier paper can take place along the boundary layers of different layers of the barrier paper or even within a layer of the barrier paper.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verpackungsmaterial bereit zu stellen, das eine erhöhte Gütefestigkeit und/oder Spaltfestigkeit aufweist und hierdurch ein Aufreißen innerhalb des Barrierepapiers verhindert oder erst bei höheren Zugkräften erfolgt. Zudem sollte das Barrierepapier eine geringe Gasdurchlässigkeit aufweisen, insbesondere für Wasserdampf und/oder Sauerstoff. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das Verpackungsmaterial so auszugestalten, dass es fürden Kontakt mit Lebensmitteln geeignet ist und dabei eine hohe Beständigkeit und Barrierewirkung gegen Fette und/oder Öle und/oder Wasser bzw. Wasserdampf aufweist. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es das Verpackungsmaterial so auszugestalten, dass es vollständig oder überwiegend aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt werden kann. Eine zusätzliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das Barrierepapier so zu gestalten, dass es heißsiegelfähig ausgestaltet ist. Zusätzlich ist es wünschenswert, wenn das Barrierepapier gut recycelt und/oder biologisch abgebaut, d. h. kompostiert, werden kann. Das Barrierepapier sollte vorzugsweise so ausgebildet werden, dass es bedruckt werden kann.The object of the present invention is to provide a packaging material which has an increased quality strength and / or resistance to splitting and thereby prevents tearing within the barrier paper or occurs only when there are higher tensile forces. In addition, the barrier paper should have a low gas permeability, in particular for water vapor and / or oxygen. Another object of the present invention is to design the packaging material in such a way that it is suitable for contact with food and has a high resistance and barrier effect against fats and / or oils and / or water or water vapor. Another object of the present invention is to design the packaging material in such a way that it can be produced entirely or predominantly from renewable raw materials. An additional object of the present invention is to design the barrier paper in such a way that it is designed to be heat-sealable. In addition, it is desirable if the barrier paper recycles and / or biodegrades well; H. can be composted. The barrier paper should preferably be designed in such a way that it can be printed on.
Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß gelöst durch ein heißsiegelfähiges Barrierepapier umfassend oder bestehend aus
- a) einem Trägersubstrat, bestehend aus oder umfassend
- I) Zellstofffasern
und - II) Stärke und/oder Carboxymethylcellulose,
wobei das Trägersubstrat eine Vorderseite und eine der Vorderseite gegenüberliegende Rückseite aufweist,
- I) Zellstofffasern
- b) optional einer auf der Vorderseite des Trägersubstrats angeordneten Zwischenschicht, umfassend ein Bindemittel,
- c) einer auf der Vorderseite des Trägersubstrats oder, sofern eine Zwischenschicht vorliegt, einer auf der Zwischenschicht angeordneten ersten Barriereschicht, umfassend ein vernetztes Polysaccharid,
- d) einer auf der ersten Barriereschicht angeordneten zweiten Barriereschicht, bestehend aus oder umfassend
- i) ein Acrylat-Copolymer
und/oder - ii) ein Wachs auf Basis eines pflanzlichen Öls,
und/oder - iii) ein Wachs auf Basis gesättigter Kohlenwasserstoffe
und
- i) ein Acrylat-Copolymer
- e) optional einer auf der Rückseite des Trägersubstrats angeordneten bedruckbaren Schicht, bestehend aus oder umfassend ein Pigment und ein Bindemittel, wobei es sich bei dem Bindemittel nicht um Stärke handelt.
- a) a carrier substrate, consisting of or comprising
- I) pulp fibers
and - II) starch and / or carboxymethyl cellulose,
wherein the carrier substrate has a front side and a rear side opposite the front side,
- I) pulp fibers
- b) optionally an intermediate layer arranged on the front side of the carrier substrate, comprising a binding agent,
- c) one on the front side of the carrier substrate or, if there is an intermediate layer, a first barrier layer arranged on the intermediate layer, comprising a crosslinked polysaccharide,
- d) a second barrier layer arranged on the first barrier layer, consisting of or comprising
- i) an acrylate copolymer
and or - ii) a wax based on a vegetable oil,
and or - iii) a wax based on saturated hydrocarbons
and
- i) an acrylate copolymer
- e) optionally a printable layer arranged on the rear side of the carrier substrate, consisting of or comprising a pigment and a binder, the binder not being starch.
Überraschenderweise hat es sich in eigenen Untersuchungen gezeigt, dass bei der Verwendung eines Trägersubstrates, das Zellstofffasern und Stärke und/oder Carboxymethylcellulose umfasst, die Gefügefestigkeit und Spaltfestigkeit des erfindungsgemäßen Barrierepapiers verbessert werden kann (im Vergleich mit einem Papier, dass im Trägersubstrat keine Stärke und/oder Carboxymethylcellulose umfasst). Anscheinend wird durch das Trägersubstrat nicht nur die Gütefestigkeit innerhalb des Trägersubstrates, sondern überraschenderweise auch die Bindung zwischen Trägersubstrat und den benachbarten Schichten verbessert, sodass eine erhöhte Gütefestigkeit des gesamten Barrierepapiers resultiert.Surprisingly, our own studies have shown that when using a carrier substrate which comprises cellulose fibers and starch and / or carboxymethyl cellulose, the structural strength and splitting strength of the barrier paper according to the invention can be improved (in comparison with a paper that does not contain starch and / or carboxymethyl cellulose in the carrier substrate). Apparently, the carrier substrate not only improves the quality strength within the carrier substrate, but surprisingly also the bond between the carrier substrate and the adjacent layers, so that an increased quality strength of the entire barrier paper results.
Unter Zellstofffasern bezeichnet man die beim chemischen Aufschluss von Pflanzenfasern entstehende faserige Masse, die vorwiegend aus Cellulose besteht. Der Begriff Zellstofffasern umfasst hierbei sowohl Frischfasern (auch Primärfasern genannt), die direkt aus Pflanzen gewonnen werden, als auch Altpapierfasern (auch Sekundärfasern oder Recyclingfasern genannt), die aus wiederverwerteten Papier oder Pappe gewonnen werden.Cellulose fibers are the fibrous mass that is created during the chemical decomposition of plant fibers and which consists primarily of cellulose. The term cellulose fibers includes both fresh fibers (also called primary fibers), which are obtained directly from plants, and waste paper fibers (also called secondary fibers or recycling fibers), which are obtained from recycled paper or cardboard.
Erfindungsgemäß bevorzugt sind Barrierepapiere, wobei der Massenanteil der Altpapierfasern in dem Trägersubstrat mehr als 1 % beträgt, vorzugsweise mehr als 20 % beträgt, besonders bevorzugt mehr als 50 % beträgt, bezogen auf die Gesamtmasse der Zellstofffasern in dem Trägersubstrat.Barrier papers are preferred according to the invention, the mass fraction of waste paper fibers in the carrier substrate being more than 1%, preferably more than 20%, particularly preferably more than 50%, based on the total mass of the cellulose fibers in the carrier substrate.
Erfindungsgemäß bevorzugt sind Barrierepapiere, wobei der Massenanteil der Zellstofffasern in dem Trägersubstrat 50 bis 98 % beträgt, vorzugsweise 60 bis 90 % beträgt, besonders bevorzugt 70 bis 89 % beträgt, bezogen auf die Gesamtmasse des Trägersubstrats.Barrier papers are preferred according to the invention, the mass fraction of cellulose fibers in the carrier substrate being 50 to 98%, preferably 60 to 90%, particularly preferably 70 to 89%, based on the total mass of the carrier substrate.
Erfindungsgemäß bevorzugt sind Barrierepapiere, wobei der Massenanteil an Stärke und Carboxymethylcellulose in dem Trägersubstrat 2 bis 50 % beträgt, vorzugsweise 10 bis 40 % beträgt, besonders bevorzugt 11 bis 30 % beträgt, bezogen auf die Gesamtmasse des Trägersubstrats. Es versteht sich, dass wenn Stärke oder Carboxymethylcellulose nicht in dem Trägersubstrat enthalten ist, der "Massenanteil an Stärke und Carboxymethylcellulose", dem Massenanteil der vorhandenen Komponenten entspricht, da die nicht vorhandene Komponente einen Massenanteil von 0 % aufweist. Sofern also das Trägersubstrat keine Stärke umfasst, beträgt der Massenanteil an Carboxymethylcellulose in dem Trägersubstrat 2 bis 50 % beträgt, vorzugsweise 10 bis 40 % beträgt, besonders bevorzugt 11 bis 30 % beträgt, bezogen auf die Gesamtmasse des Trägersubstrats, und sofern das Trägersubstrat keine Carboxymethylcellulose umfasst, beträgt der Massenanteil an Stärke in dem Trägersubstrat 2 bis 50 % beträgt, vorzugsweise 10 bis 40 % beträgt, besonders bevorzugt 11 bis 30 % beträgt, bezogen auf die Gesamtmasse des Trägersubstrats.Barrier papers are preferred according to the invention, the mass fraction of starch and carboxymethyl cellulose in the carrier substrate being 2 to 50%, preferably 10 to 40%, particularly preferably 11 to 30%, based on the total mass of the carrier substrate. It goes without saying that if starch or carboxymethyl cellulose is not contained in the carrier substrate, the “mass fraction of starch and carboxymethyl cellulose” corresponds to the mass fraction of the components present, since the non-existent component has a mass fraction of 0%. So if the carrier substrate does not include starch, the mass fraction of carboxymethyl cellulose in the carrier substrate is 2 to 50%, preferably 10 to 40%, particularly preferably 11 to 30%, based on the total mass of the carrier substrate, and if the carrier substrate is not carboxymethyl cellulose comprises, the mass fraction of starch in the carrier substrate is 2 to 50%, preferably 10 to 40%, particularly preferably 11 to 30%, based on the total mass of the carrier substrate.
Erfindungsgemäß bevorzugt sind Barrierepapiere, wobei das Trägersubstrat Stärke umfasst und es sich bei der Stärke in dem Trägersubstrat um Kartoffelstärke, Maisstärke, Reisstärke, Erbsenstärke, Knollenstärke, Getreidestärke oder Mischungen hieraus handelt, besonders bevorzugt handelt es sich bei der Stärke in dem Trägersubstrat um Kartoffelstärke.According to the invention, barrier papers are preferred, the carrier substrate comprising starch and the starch in the carrier substrate being potato starch, corn starch, rice starch, pea starch, tuber starch, corn starch or mixtures thereof, particularly preferably the starch in the carrier substrate being potato starch.
Bei dem Trägersubstrat handelt es sich um ein Papier, einen Karton oder eine Pappe. Im Rahmen dieser Erfindung handelt es sich bei Papier, Karton und Pappe und flächige Werkstoffe, die aus gleichen Grundstoffen und im Prinzip gleichen Fertigungsweisen hergestellt werden können. Im Rahmen dieser Erfindung wird zwischen Papier, Karton und Pappe nur anhand des Flächengewichtes unterschieden, wobei Pappe ein Quadratmetergewicht von größer 600 g/m2 aufweist, Karton ein Quadratmetergewicht von größer 150 und kleiner gleich 600 g/m2 aufweist und Papier ein Quadratmetergewicht von kleiner gleich 150 g/m2 aufweist. Unabhängig davon, ob als Trägersubstrat Papier, Karton oder Pappe verwendet wird, wird das resultierende erfindungsgemäße Produkt im Rahmen der vorliegenden Erfindung als Barrierepapier bezeichnet, ohne dass hierdurch eine Einschränkung bezüglich des Quadratmetergewichtes erfolgen soll. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung umfasst der Begriff Barrierepapier somit auch die Begriffe Barrierekarton und Barrierepappe, sofern keine Spezifizierung des Quadratmetergewichtes erfolgt.The carrier substrate is paper, cardboard or cardboard. In the context of this invention, paper, cardboard and paperboard and flat materials are concerned which can be produced from the same basic materials and in principle the same production methods. In the context of this invention, a distinction is made between paper, cardboard and cardboard only on the basis of the weight per unit area, cardboard having a weight per square meter of greater than 600 g / m 2 , cardboard having a weight per square meter of greater than 150 and less than or equal to 600 g / m 2 and paper having a weight per square meter of has less than or equal to 150 g / m 2 . Regardless of whether paper, cardboard or paperboard is used as the carrier substrate, the resulting product according to the invention is referred to in the context of the present invention as barrier paper, without this being intended to restrict the weight per square meter. In the context of the present invention, the term barrier paper thus also includes the terms barrier cardboard and barrier cardboard, unless the weight per square meter is specified.
Ein erfindungsgemäßes Barrierepapier ist bevorzugt, wobei sämtliche oder zumindest ein Teil der Zellstofffasern einem Schopper-Riegler-Grad im Bereich von 24 bis 54°SR aufweist, vorzugsweise im Bereich von 29 bis 49°SR, besonders bevorzugt im Bereich von 34 bis 44°SR.A barrier paper according to the invention is preferred, all or at least some of the cellulose fibers having a Schopper-Riegler grade in the range from 24 to 54 ° SR, preferably in the range from 29 to 49 ° SR, particularly preferably in the range from 34 to 44 ° SR .
Ein erfindungsgemäßes Barrierepapier ist bevorzugt, wobei die Zellstofffasern einen Kurzfaser-Zellstoff und einen Langfaser-Zellstoff umfassen. Dabei ist ein Verhältnis zwischen Kurzfaser-Zellstoff und Langfaser-Zellstoff im Bereich von 2:1 bis 1:2, vorzugsweise im Bereich von 1,5:1 bis 1:1,5, besonders bevorzugt von ca. 1:1 bevorzugt.A barrier paper according to the invention is preferred, the cellulose fibers comprising a short fiber cellulose and a long fiber cellulose. A ratio between short fiber pulp and long fiber pulp in the range from 2: 1 to 1: 2, preferably in the range from 1.5: 1 to 1: 1.5, particularly preferably from about 1: 1, is preferred.
Es hat sich in eigenen Untersuchungen gezeigt, dass die Kombination eines Kurzfaser-Zellstoffs und eines Langfaser-Zellstoffs mit den erfindungsgemäß eingesetzten Schopper-Riegler-Graden zu einem besonders dichten Papier führt, das eine sehr hohe Barrierewirkung gegenüber Fett aufweist. Diese Barrierewirkung kann noch weiter verbessert werden, wenn der Schopper-Riegler-Grad in den als bevorzugt oder besonders bevorzugt gekennzeichneten Bereichen liegt bzw. die als bevorzugt oder besonders bevorzugt gekennzeichneten Werte aufweist.It has been shown in our own investigations that the combination of a short fiber pulp and a long fiber pulp with the Schopper-Riegler grades used according to the invention leads to a particularly dense paper which has a very high barrier effect against fat. This barrier effect can be improved even further if the Schopper-Riegler degree lies in the ranges marked as preferred or particularly preferred or has the values marked as preferred or particularly preferred.
In einer Ausgestaltung handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Barrierepapier um ein Barrierepapier, wobei der Kurzfaser-Zellstoff ganz oder teilweise, vorzugsweise zumindest zu einem Massenanteil von mehr als 50 %, bezogen auf die Gesamtmasse des Kurzfaser-Zellstoffs, aus Fasern von Laubhölzern besteht, vorzugsweise aus Birken-Fasern, Buchen-Fasern oder Eukalyptus-Fasern und der Langfaser-Zellstoff ganz oder teilweise, vorzugsweise zumindest zu mehr als 50 %, bezogen auf die Gesamtmasse des Langfaser-Zellstoffs, aus Fasern von Nadelhölzern besteht, vorzugsweise aus Kiefern-Fasern, Fichten-Fasern oder Tannen-Fasern besteht.In one embodiment, the barrier paper according to the invention is a barrier paper, the short-fiber cellulose completely or partially, preferably at least in a mass fraction of more than 50%, based on the total mass of the short-fiber cellulose, consisting of fibers of hardwood, preferably consists of birch fibers, beech fibers or eucalyptus fibers and the long fiber cellulose wholly or partially, preferably at least more than 50%, based on the total mass of the long fiber cellulose, consists of fibers of coniferous wood, preferably pine fibers, There are spruce fibers or fir fibers.
Eigene Untersuchungen haben gezeigt, dass besonders gute Eigenschaften des resultierenden Barrierepapiers erhalten werden, wenn das Trägersubstrat aus einer Mischung aus einem Kurzfaser-Zellstoff und eines Langfaser-Zellstoff hergestellt wird und diese Mischung vor dem Herstellen des Trägersubstrats noch einmal egalisiert wird, um den gewünschten Schopper-Riegler-Grad im Bereich von 24 bis 54°SR zu erhalten, vorzugsweise im Bereich von 29 bis 49°SR, besonders bevorzugt im Bereich von 34 bis 44°SR. Die vor dem Vermahlen eingesetzten Kurzfaser- und Langfaser-Zellstoffe können dabei einen Schopper-Riegler-Grad aufweisen, der außerhalb des bevorzugten Bereichs liegt und der Schopper-Riegler-Grad der eingesetzten Kurzfaser-Zellstoffe und Langfaser-Zellstoffe sind vorzugweise vor dem Vermahlen kleiner, als nach dem Mahlen.Our own investigations have shown that particularly good properties of the resulting barrier paper are obtained if the carrier substrate is made from a mixture of short-fiber cellulose and long-fiber cellulose and this mixture is leveled again before the carrier substrate is made to produce the desired Schopper -Riegler degrees in the range from 24 to 54 ° SR, preferably in the range from 29 to 49 ° SR, particularly preferably in the range from 34 to 44 ° SR. The short-fiber and long-fiber pulps used before grinding can have a Schopper-Riegler degree that lies outside the preferred range and the Schopper-Riegler degree of the short-fiber pulps and long-fiber pulps used are preferably smaller before grinding, than after grinding.
Zudem hat es sich überraschenderweise gezeigt, dass die Kombination aus einer ersten Barriereschicht, umfassend ein vernetztes Polysaccharid, und einer zweiten Barriereschicht, bestehend aus oder umfassend ein Acrylat-Copolymer, ein Wachs auf Basis eines pflanzlichen Öls, ein Wachs auf Basis gesättigter Kohlenwasserstoffe oder eine Mischung aus a) Acrylat-Copolymer und einem Wachs auf Basis eines pflanzlichen Öls oder b) Acrylat-Copolymer und einem Wachs auf Basis gesättigter Kohlenwasserstoffe oder c) aus Acrylat-Copolymer und einem Wachs auf Basis eines pflanzlichen Öls und einem Wachs auf Basis gesättigter Kohlenwasserstoffe, eine besonders geringe Gasdurchlässigkeit, insbesondere gegenüber Wasserdampf und Sauerstoff, aufweisen und zudem auch eine besonders gute Barrierewirkung gegenüber Fetten, Ölen und Wasser aufweist. Dabei haben eigene Untersuchungen gezeigt, dass die Kombination aus der ersten und der zweiten Barriereschicht einen synergistischen Barriereeffekt aufweist, der nicht nur auf das Vorhandensein von zwei Schichten bzw. die daraus resultierende Dicke beider Schichten zurückzuführen ist.In addition, it has surprisingly been shown that the combination of a first barrier layer, comprising a crosslinked polysaccharide, and a second barrier layer, consisting of or comprising an acrylate copolymer, a wax based on a vegetable oil, a wax based on saturated hydrocarbons or a Mixture of a) acrylate copolymer and a wax based on a vegetable oil or b) acrylate copolymer and a wax based on saturated hydrocarbons or c) of acrylate copolymer and a wax based on a vegetable oil and a wax based on saturated hydrocarbons , have a particularly low gas permeability, in particular to water vapor and oxygen, and also have a particularly good barrier effect against fats, oils and water. Our own studies have shown that the combination of the first and second barrier layers has a synergistic barrier effect that is not only due to the presence of two layers or the resulting thickness of both layers.
In erfindungsgemäßen Barrierepapieren ist es möglich, auf die Verwendung von extrudierten Filmen oder auf aufgedampfte oder aufgeklebte Metallfolien vollständig zu verzichten, da die einzelnen Schichten des erfindungsgemäßen Barrierepapiers durch den Auftrag von Dispersionen hergestellt werden können. Die einzelnen Schichten des erfindungsgemäßen Barrierepapiers sind nicht extrudiert.In barrier papers according to the invention it is possible to completely dispense with the use of extruded films or vapor-deposited or glued-on metal foils, since the individual layers of the barrier paper according to the invention can be produced by applying dispersions. The individual layers of the barrier paper according to the invention are not extruded.
Unter einem Wachs auf der Basis eines pflanzlichen Öls wird im Rahmen dieser Erfindung ein Wachs verstanden, das 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.In the context of this invention, a wax based on a vegetable oil is understood to mean a wax that is obtained by chemical modification of a vegetable oil. The chemical modification can, for example, be a partial or complete hydrogenation with a metallic catalyst, for example nickel, and hydrogen, all or some of the double bonds in the oil being hydrogenated to form single bonds. Unlike vegetable oils, the waxes are solid at 20 ° C and not liquid. The chemical modification of the vegetable oil thus causes an increase in the melting point.
Unter einem pflanzlichen Öl wird ein Fettsäuretriglycerid verstanden, das 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 (beispielsweise 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 verwendeten Wachse ist bevorzugt.A vegetable oil is understood to mean a fatty acid triglyceride which is obtained from plants or parts of plants. The oil is usually obtained by pressing, extracting or refining the oils from the plants or parts of plants. The extraction of the oils is known to the person skilled in the art. If plant seeds are used to produce oil, these are referred to as oil seeds. In the seeds, the oil occurs in the form of lipids, which represent its cell membrane and energy reserves. Depending on the proportion of unsaturated fatty acids in the oil, a distinction is made between non-drying (e.g. olive oil), semi-drying (e.g. soy or rapeseed oil) and drying oils (e.g. linseed or poppy seed oil). The term "drying" does not mean evaporation, but the solidification of the oil caused by the oxidation and polymerization of the unsaturated fatty acids. The use of semi-drying and drying oils as starting materials for producing the waxes used according to the invention is preferred.
Mögliche Quellen für pflanzliche Öl sind Açaíöl, Algenöl, Arganöl (aus den Früchten des Arganbaums), Avocadoöl (aus dem Fruchtfleisch der Avocado des Avocadobaums), Babaçuöl, Baumwollsamenöl (aus den Samen der Baumwollpflanze), Borretschöl oder Borretschsamenöl (aus den Samen der Borretschpflanze), Cupuaçu-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 indica), Marillenkernöl bzw. Aprikosenkernöl (aus dem Aprikosenkern - also der Mandel des Aprikosensteins - derAprikose 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 Sanddornbeere, 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). Tallöl (vom schwed.: tall = Kiefer) ist ein Gemisch von Fettsäuren und Harzsäuren. Diese Liste ist nicht als abgeschlossen anzusehen, sie zeigt Möglichkeiten zur Gewinnung von pflanzlichen Ölen, welche zu einem erfindungsgemäß verwendeten Wachs umgesetzt werden können.Possible sources of vegetable oil are açaí oil, algae oil, argan oil (from the fruits of the argan tree), avocado oil (from the pulp of the avocado of the avocado tree), babaçu oil, cottonseed oil (from the seeds of the cottonseed plant), borage oil or borage seed oil (from the seeds of the borage plant ), Cupuaçu butter, cashew peel oil, safflower 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 edible hemp), jatropha oil (from the seeds of Jatropha curcas), jojoba oil (actually a liquid wax; from the seeds of the jojoba bush), camellia oil (from the seeds of Camellia oleifera, Camellia sinensis or Camellia japonica, cocoa butter, coconut oil (from the seed flesh of the coconut, the tree fruit of the coconut palm), pumpkin seed oil (also known as pumpkin seed oil; from the seed kernels of the Styrian oil pumpkin), linseed oil (from the ripe flax seeds of the flax), camelina oil (from the Seeds of the camelina, family of the cruciferous plants), macadamia oil (from the nuts of the macadamia tree), corn oil (from the germs of corn), almond oil (from the almonds of the almond tree), mango butter (from Mangifera indica), apricot kernel oil or apricot kernel oil (from the Apricot kernel - i.e. the almond of the apricot stone - the apricot or apricot), poppy seed oil (from the seeds of the poppy seeds), evening primrose oil, olive oil (from the pulp and the core of the olive, the fruit of the olive tree, palm oil (from the pulp of the palm fruit, the Fruit of the oil palm), palm kernel oil (from the kernels of the palm fruit, the fruit of the oil palm), papaya oil, pistachio oil, pecan oil, perilla oil from the seeds of the perilla plant (Shiso, p esamblatt), rapeseed oil (from the seeds of rapeseed, cruciferous family), rice oil, castor oil (from the seeds of the miracle tree), sea buckthorn oil (from the pulp of the sea buckthorn berries, the fruit of the sea buckthorn bush), sea buckthorn kernel oil (from the kernels of the sea buckthorn berries, the Fruit of the sea buckthorn bush), mustard oil (from the seeds of the black mustard), black cumin oil (from the seeds of the fruit capsule of the black cumin plant), sesame oil (from the seeds of the sesame plant), shea butter (from the seeds of the shea nut tree), soybean oil (from the beans of the Soybean), sunflower oil (from the kernels of the sunflower), tung oil, walnut oil (from the kernels of the walnut tree), watermelon seed oil, grapeseed oil (from the kernels of the fruits (grapes) of the grapevine or grapevine), wheat germ oil (from the germs of the Wheat) and / or cedar oil (from the wood of the Lebanon cedar). Tall oil (from Swedish: tall = pine) is a mixture of fatty acids and resin acids. This list is not to be regarded as complete; it shows possibilities for obtaining vegetable oils which can be converted into a wax used according to the invention.
Erfindungsgemäß bevorzugt ist ein Barrierepapier, 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.According to the invention, a barrier paper is preferred, the wax based on a vegetable oil being a wax based on an oil selected from the list comprising palm oil, coconut oil, poppy seed oil, olive oil, linseed oil, soybean oil, sunflower oil, safflower oil and rapeseed oil, preferably if the wax based on a vegetable oil is a wax based on a soybean oil, i. H. around soybean oil wax or soy wax.
Eigene Untersuchungen haben gezeigt, dass Wachse aus den oben als bevorzugt genannten Ölen besonders gute Eigenschaften aufweisen. Die aus diesen Ölen (insbesondere Sojaöl) 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.Our own studies have shown that waxes made from the oils mentioned above as preferred have particularly good properties. The waxes made from these oils (especially soybean oil) are characterized by high resistance and can be made with high melting points. The ones used according to the invention Waxes, namely palm oil wax, coconut oil wax, poppy seed oil wax, olive oil wax, linseed oil wax, soybean oil wax, sunflower oil wax, safflower oil wax and rapeseed oil wax, show a significant increase in the resistance to fats and / or oils and / or moisture when used in barrier papers according to the invention. The use of soybean oil wax is particularly preferred according to the invention. Our own studies have shown that when using soybean oil wax, in addition to being resistant to fat, oil and moisture, very low water vapor permeability can also be obtained. The soybean oil wax also has the advantage that it can be produced tasteless and odorless.
Erfindungsgemäß bevorzugt sind Barrierepapiere, wobei das Wachs einen Schmelzpunkt über 40 °C, vorzugsweise über 50 °C, besonders bevorzugt über 60 °C aufweist.Barrier papers in which the wax has a melting point above 40.degree. C., preferably above 50.degree. C., particularly preferably above 60.degree. C., are preferred according to the invention.
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 Barrierepapiere auch bei höheren Temperaturen angewendet werden sollen, kann es sinnvoll sei, ein Wachs mit höherem Schmelzpunt zu verwenden.Our own studies have shown that when using waxes with a melting point of over 20 ° C, very good results can be obtained. However, it has surprisingly been shown that when using waxes with a melting point of over 40 ° C., the resistance of the barrier papers to mechanical stress can be increased. This resistance is increased even further at even higher melting points of the waxes. Our own studies have also shown that the optimum melting point of the waxes is in the range of 60 to 80 ° C, provided the barrier papers are to be used at temperatures between 6 ° C and 30 ° C. If the barrier papers are also to be used at higher temperatures, it can make sense to use a wax with a higher melting point.
Erfindungsgemäß bevorzugt sind Barrierepapiere, wobei der Massenanteil des Wachses in der zweiten Barriereschicht 6 bis 98 % beträgt, vorzugsweise 20 bis 90 % beträgt, besonders bevorzugt 50 bis 89 % beträgt, bezogen auf die Gesamtmasse der Barriereschicht.Barrier papers are preferred according to the invention, the mass fraction of wax in the second barrier layer being 6 to 98%, preferably 20 to 90%, particularly preferably 50 to 89%, based on the total mass of the barrier layer.
Eigene Untersuchungen haben überraschenderweise gezeigt, dass bei einem Wachsmassenanteil von unter 6 % die Barriereeigenschaften gegenüber Fett, Öl und Feuchtigkeit überproportional stark abnehmen während bei einem Wachsmassenanteil von über 98 % zwar ausgezeichnete Barriereeigenschaften erhalten werden können, allerdings die mechanische Beständigkeit 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 Wachsmassenanteil 50 bis 89 % beträgt.Our own studies have surprisingly shown that with a wax mass fraction of less than 6%, the barrier properties against fat, oil and moisture decrease disproportionately, while with a wax mass fraction of over 98%, excellent barrier properties can be obtained, but the mechanical resistance of the barrier layer decreases disproportionately. Our own studies have shown that particularly good barrier papers with optimal barrier properties and mechanical properties can be obtained when the wax mass fraction is 50 to 89%.
Eigene Untersuchungen haben gezeigt, dass es vorteilhaft ist, wenn in der zweiten Barriereschicht neben dem Wachs auch ein polymeres Bindemittel vorliegt. Als polymere Bindemittel, die neben dem Wachs in der zweiten Barriereschicht vorliegen können, sind alle in der Papierherstellung gebräuchlichen Bindemittel geeignet. Eigene Untersuchungen haben allerdings gezeigt, dass eine geeignete Auswahl des polymeren Bindemittels die mechanischen Eigenschaften der Barriereschicht und/oder die biologische Abbaubarkeit des Barrierepapiers signifikant verbessern kann. Eigene Untersuchungen haben gezeigt, dass es vorteilhaft und somit erfindungsgemäß bevorzugt ist, wenn es sich bei dem polymeren Bindemittel, das neben dem Wachs in der zweiten Barriereschicht vorliegen kann, um ein vernetztes oder unvernetztes Bindemittel handelt, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Stärke, Polyvinylalkohol, carboxylgruppenmodifiziertem Polyvinylalkohol, Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer, einer Kombination aus Polyvinylalkohol und Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer, Ethylen-Vinylacetat-Copolymer, silanolgruppen-modifiziertem Polyvinylalkohol, diaceton-modifiziertem Polyvinylalkohol, modifiziertem Polyethylenglycol, unmodifiziertem Polyethylenglycol, α-isodecyl-ω-hydroxy-Poly(oxy-1,2-ethanediyl), Styrol-Acrylat-Polymeren, Acrylcopolymeren und Mischungen hieraus.Our own studies have shown that it is advantageous if a polymeric binder is also present in the second barrier layer in addition to the wax. All binders customary in papermaking are suitable as polymeric binders which can be present in the second barrier layer in addition to the wax. However, our own studies have shown that a suitable selection of the polymeric binder can significantly improve the mechanical properties of the barrier layer and / or the biodegradability of the barrier paper. Our own studies have shown that it is advantageous and therefore preferred according to the invention if the polymeric binder, which can be present in the second barrier layer in addition to the wax, is a crosslinked or uncrosslinked binder selected from the group consisting of starch and 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 -Poly (oxy-1,2-ethanediyl), styrene-acrylate polymers, acrylic copolymers and mixtures thereof.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung besteht die zweite Barriereschicht aus oder umfasst die zweite Barriereschicht ein Acrylat-Copolymer und ein Wachs auf Basis eines pflanzlichen Öls.In a particularly preferred embodiment of the present invention, the second barrier layer consists of or comprises the second barrier layer an acrylate copolymer and a wax based on a vegetable oil.
Eigene Untersuchungen haben dabei ergeben, dass erfindungsgemäße Barrierepapiere eine besonders hohe Beständigkeit gegenüber Fett, Öl und Feuchtigkeit aufweisen, wenn es sich bei dem polymeren Bindemittel, das neben dem Wachs in der zweiten Barriereschicht vorliegen kann, um ein oder mehrere Styrol-Acrylat-Polymere handelt oder das Bindemittel diese umfasst.Our own investigations have shown that barrier papers according to the invention have a particularly high resistance to grease, oil and moisture if the polymeric binder, which can be present in the second barrier layer in addition to the wax, is one or more styrene-acrylate polymers or the binder comprises these.
Dabei hat sich gezeigt, dass Wachse auf Basis eines pflanzlichen Öls, und hier insbesondere Wachs auf Basis von Sojaöl, besonders gut mit Acrylat-Copolymeren interagieren. Durch die Kombination des Acrylat-Copolymers mit einem Wachs auf Basis eines pflanzlichen Öls lassen sich verbesserte Eigenschaften der Barriereschicht erhalten, die durch eine Kombination eines Acrylat-Copolymers mit anderen Wachsen nicht erhalten werden können. Ohne sich auf eine bestimmte Theorie festlegen zu wollen, wird angenommen, dass die Wachse auf Basis eines pflanzlichen Öls durch den hohen Gehalt an ungesättigten Fettsäuren und die damit hohe Dichte an Doppelbindungen mit dem Acrylat-Copolymeren interagieren können. Weitere Wachse können zwar zugesetzt werden, allerdings werden sehr gute Barriereschichten erhalten, wenn Acrylat-Copomyere und Wachse auf Basis eines pflanzlichen Öls in der Barriereschicht eingesetzt werden.It has been shown that waxes based on a vegetable oil, and here in particular wax based on soybean oil, interact particularly well with acrylate copolymers. By combining the acrylate copolymer with a wax based on a vegetable oil, improved properties of the barrier layer can be obtained which cannot be obtained by combining an acrylate copolymer with other waxes. Without wishing to commit to a particular theory, it is assumed that that the waxes based on a vegetable oil can interact with the acrylate copolymer due to the high content of unsaturated fatty acids and the resulting high density of double bonds. Further waxes can be added, but very good barrier layers are obtained if acrylate copomers and waxes based on a vegetable oil are used in the barrier layer.
Dabei ist es erfindungsgemäß bevorzugt, wenn der Massenanteil des polymeren Bindemittels, das neben dem Wachs in der zweiten Barriereschicht vorliegt, in der zweiten Barriereschicht 94 bis 2 % beträgt, vorzugsweise 80 bis 10 % beträgt, besonders bevorzugt 50 bis 11 % beträgt, bezogen auf die Gesamtmasse der zweite Barriereschicht.It is preferred according to the invention if the mass fraction of the polymeric binder which is present in the second barrier layer in addition to the wax is 94 to 2% in the second barrier layer, preferably 80 to 10%, particularly preferably 50 to 11%, based on the total mass of the second barrier layer.
Eigene Untersuchungen haben gezeigt, dass ein Gehalt an polymeren Bindemitteln, die neben dem Wachs in der zweiten Barriereschicht vorliegen, unterhalb eines Massenanteils von 2 % zu Barrierepapieren führt, bei denen die mechanische Beständigkeit der zweiten Barriereschicht überproportional stark abnimmt. Bei einem Gehalt an polymeren Bindemitteln oberhalb eines Massenanteils von 94 % ist die mechanische Beständigkeit der zweiten Barriereschicht 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 11 % beträgt.Our own studies have shown that a content of polymeric binders, which are present in the second barrier layer in addition to the wax, below a mass fraction of 2% leads to barrier papers in which the mechanical resistance of the second barrier layer decreases disproportionately. With a content of polymeric binders above 94% by mass, the mechanical resistance of the second barrier layer is sufficiently high, but it has been shown that the barrier properties against fat, oil and moisture decrease disproportionately. Our own investigations have shown that particularly good barrier papers with optimal barrier and mechanical properties can be obtained if the content of polymeric binders is 50 to 11% by weight.
Dabei ist es erfindungsgemäß besonders bevorzugt wenn der Massenanteil des polymeren Bindemittels in der zweiten Barriereschicht 94 bis 2 % beträgt und der der Massenanteil des Wachses in der zweiten Barriereschicht 6 bis 98 % beträgt und es ist noch weiter bevorzugt, wenn der Massenanteil des polymeren Bindemittels in der zweiten Barriereschicht 80 bis 10 % beträgt und der der Massenanteil des Wachses in der zweiten Barriereschicht 80 bis 90 % beträgt und es ist noch weiter bevorzugt, wenn der Massenanteil des polymeren Bindemittels in der Barriereschicht 50 bis 11 % beträgt und der Massenanteil des Wachses in der zweiten Barriereschicht 50 bis 89 % beträgt.According to the invention, it is particularly preferred if the mass fraction of the polymeric binder in the second barrier layer is 94 to 2% and the mass fraction of the wax in the second barrier layer is 6 to 98% and it is even more preferred if the mass fraction of the polymeric binder in the second barrier layer is 80 to 10% and the mass fraction of the wax in the second 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 11% and the mass fraction of the wax in of the second barrier layer is 50 to 89%.
Eigene Untersuchungen haben gezeigt, dass es besonders vorteilhaft ist, wenn das polymere Bindemittel, die neben dem Wachs in der zweiten Barriereschicht vorliegen kann, 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.Our own studies have shown that it is particularly advantageous if the polymeric binder, which can be present in the second barrier layer in addition to the wax, consists of two or more binders and at least one binder is an anionic binder. An anionic binder is understood to mean a binder that contains several negative charges that are stabilized by cations (e.g. metal cations or ammonium).
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 zweiten Barriereschicht sehr schwierig ist und die hergestellten Barrierepapiere nicht so gute Eigenschaften aufweisen wie erfindungsgemäße Barrierepapiere, die unter Verwendung eines anionischen Bindemittels mit einer Glasübergangstemperatur von kleiner gleich 120 °C hergestellt wurden.It is preferred according to the invention if the glass transition temperature of the anionic binder, determined using dynamic differential calorimetry (DSC), is less than or equal to 120.degree. Our own investigations have shown that at a glass transition temperature of over 120 ° C, the production of the second barrier layer is very difficult and the barrier papers produced do not have as good properties as barrier papers according to the invention, which are made using an anionic binder with a glass transition temperature of less than or equal to 120 ° C were manufactured.
Es ist dabei erfindungsgemäß bevorzugt, wenn es sich bei dem anionischen Bindemittel, das neben dem Wachs in der zweiten Barriereschicht vorliegt, um ein Copolymer handelt.It is preferred according to the invention if the anionic binder which is present in the second barrier layer in addition to the wax is a copolymer.
Geeignete anionische Bindemittel, die neben dem Wachs in der zweiten Barriereschicht vorliegen, sind beispielsweise teilweise oder vollständig deprotonierte 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.Suitable anionic binders that are present in the second barrier layer in addition to the wax 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 esters ( preferably methyl or ethyl esters), copolymers of polymethacrylic acid esters (preferably methyl or ethyl esters) or polyacrylamides or copolymers thereof.
Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, wenn eine wässrige Lösung oder Dispersion des anionischen Bindemittels, das neben dem Wachs in der zweiten Barriereschicht vorliegt, 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 %.It is preferred according to the invention if an aqueous solution or dispersion of the anionic binder, which is present in addition to the wax in the second barrier layer, has a basic pH, provided that it is dissolved or dispersed in water with a mass fraction of 10%, preferably in the range from 8 to 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 order to determine the pH value of the anionic binder, an aqueous solution or dispersion of the anionic binder can be prepared which has a mass fraction of 10% and the pH value can be determined using conventional means.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter einem polymeren Bindemittel ein Bindemittel verstanden, das durch chemische Reaktion (insbesondere 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 aneinandergereiht sind und die Zahl der Widerholungseinheiten pro Molekül mehr als 25 beträgt.In the context of the present invention, a polymeric binder is understood to mean a binder that has been built up from a large number of molecules by chemical reaction (in particular polycondensation) and in which one or more types of atoms or atom groupings (so-called repeating units) repeats are strung together and the number of repeating units per molecule is more than 25.
Ein erfindungsgemäßes Barrierepapier ist bevorzugt, wobei das Bindemittel in der Zwischenschicht Stärke oder ein synthetisches Polymer ist, vorzugsweise ein Bindemittel ausgewählt aus der Gruppe umfassend Stärke, Styrol-Butadien-Latex, Polyvinylalkohol, carboxylgruppen-modifizierten Polyvinylalkohol, Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer, silanolgruppen-modifizierten Polyvinylalkohol, acetoacetyl-modifiziertes Polyvinylalkohol, diacetonmodifizierten Polyvinylalkohol, Acrylat-Copolymer und filmbildendes Acrylcopolymer.A barrier paper according to the invention is preferred, the binder in the intermediate layer Starch or a synthetic polymer is preferably a binder selected from the group comprising starch, styrene-butadiene latex, polyvinyl alcohol, carboxyl group-modified polyvinyl alcohol, ethylene-vinyl alcohol copolymer, silanol group-modified polyvinyl alcohol, acetoacetyl-modified polyvinyl alcohol, diacetone-modified polyvinyl alcohol, acrylate -Copolymer and film-forming acrylic copolymer.
Dabei ist es erfindungsgemäß besonders bevorzugt, wenn das Bindemittel in der Zwischenschicht ein synthetisches Polymer auf Basis von Acrylsäureester (vorzugsweise Acrylsäuremethylester oder Acrylsäureethylester), Styrol und Acrylnitril ist.It is particularly preferred according to the invention if the binder in the intermediate layer is a synthetic polymer based on acrylic acid ester (preferably acrylic acid methyl ester or acrylic acid ethyl ester), styrene and acrylonitrile.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst die zweite Barriereschicht ein oder mehrere Polymere ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Acrylsäure-Acrylamid-Copolymer (Poly(acrylsäure-co-acrylamid), Acrylsäure-Acrylsäureester-Acrylnitril-Copolymer, Acrylsäureethylester-Carbonsäure-Copolymer, Acrylsäureethylester-Acrylsäure-Copolymer, Ethylacrylat-Carbonsäure-Copolymer, Ethylacrylat-AcrylsäureCopolymer, Polymethylmethacrylat und Alkali- oder Erdalkalimetallsalze (vorzugsweise Natriumsalze) der vorgenannten Polymere. Hierbei ist es bevorzugt, wenn der Massenanteil des jeweiligen Polymers 0,1 bis 1,0 % beträgt, vorzugsweise 0,10 bis 0,30 % beträgt, besonders bevorzugt 0,14 bis 0,20 % beträgt, bezogen auf den Feststoffgehalt der zweiten Barriereschicht.In a preferred embodiment of the present invention, the second barrier layer comprises one or more polymers selected from the group consisting of acrylic acid-acrylamide copolymer (poly (acrylic acid- co- acrylamide), acrylic acid-acrylic acid ester-acrylonitrile copolymer, acrylic acid ethyl ester-carboxylic acid copolymer, Ethyl acrylate-acrylic acid copolymer, ethyl acrylate-carboxylic acid copolymer, ethyl acrylate-acrylic acid copolymer, polymethyl methacrylate and alkali or alkaline earth metal salts (preferably sodium salts) of the aforementioned polymers. It is preferred here if the mass fraction of the respective polymer is 0.1 to 1.0% , is preferably from 0.10 to 0.30%, particularly preferably from 0.14 to 0.20%, based on the solids content of the second barrier layer.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst die zweite Barriereschicht ein Acrylsäure-Acrylamid-Copolymer (Poly(acrylsäure-co-acrylamid) und/oder ein und Alkali- oder Erdalkalimetallsalz eines Acrylsäure-Acrylamid-Copolymers (vorzugweise das Natriumsalz des Acrylsäure-Acrylamid-Copolymers). Hierbei ist es bevorzugt, wenn der Massenanteil an Acrylsäure-Acrylamid-Copolymer 0,1 bis 1,0 % beträgt, vorzugsweise 0,10 bis 0,30 % beträgt, besonders bevorzugt 0,14 bis 0,20 % beträgt, bezogen auf den Feststoffgehalt der zweiten Barriereschicht. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Acrylsäure-Acrylamid-Copolymer um ein statistisches Copolymer.In a particularly preferred embodiment of the present invention, the second barrier layer comprises an acrylic acid-acrylamide copolymer (poly (acrylic acid-co- acrylamide) and / or an alkali or alkaline earth metal salt of an acrylic acid-acrylamide copolymer (preferably the sodium salt of acrylic acid-acrylamide It is preferred here if the mass fraction of acrylic acid-acrylamide copolymer is 0.1 to 1.0%, preferably 0.10 to 0.30%, particularly preferably 0.14 to 0.20% , based on the solids content of the second barrier layer The acrylic acid-acrylamide copolymer is particularly preferably a random copolymer.
Wenn Barrierepapiere gefalzt werden, insbesondere bei zwei über Kreuz verlaufenden Falzen, nimmt die Fettbeständigkeit des Barrierepapiers im Falzbereich und insbesondere im Schnittbereich zweier oder mehrere Falzungen signifikant ab, da die Barrierewirkung des Barrierepapiers aufgrund der Falzung abnimmt. Eigene Untersuchungen haben überraschenderweise gezeigt, dass der Zusatz von Polymeren ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Acrylsäure-Acrylamid-Copolymer (Poly(acrylsäure-co-acrylamid), Acrylsäure-Acrylsäureester-Acrylnitril-Copolymer, Acrylsäureethylester-Carbonsäure-Copolymer, Acrylsäureethylester-Acrylsäure-Copolymer, Ethylacrylat-Carbonsäure-Copolymer, Ethylacrylat-Acrylsäure-Copolymer, Polymethylmethacrylat und Alkali- oder Erdalkalimetallsalze (vorzugsweise Natriumsalz) der vorgenannten Polymere die Fettbeständigkeit eines erfindungsgemäßen Barrierepapiers im Falzbereich des Barrierepapiers signifikant verbessern kann. Die Fettbeständigkeit wird dabei von allen oben aufgeführten Polymeren positiv beeinflusst, wobei die Verwendung eines Acrylsäure-Acrylamid-Copolymers oder des Natriumsalzes des Acrylsäure-Acrylamid-Copolymers zu besonders guten Fettbeständigkeiten im Falzbereich des Barrierepapiers führt.When barrier papers are folded, especially with two criss-cross folds, the fat resistance of the barrier paper in the fold area and especially in the intersection of two or more folds decreases significantly, since the barrier effect of the barrier paper decreases due to the fold. Our own studies have surprisingly shown that the addition of polymers selected from the group consisting of acrylic acid-acrylamide copolymer (poly (acrylic acid- co- acrylamide), acrylic acid-acrylic acid ester-acrylonitrile copolymer, Ethyl acrylate-carboxylic acid copolymer, ethyl acrylate-acrylic acid copolymer, ethyl acrylate-carboxylic acid copolymer, ethyl acrylate-acrylic acid copolymer, polymethyl methacrylate and alkali or alkaline earth metal salts (preferably sodium salt) of the aforementioned polymers can significantly improve the fat resistance of a barrier paper according to the invention in the fold area of the barrier paper. The fat resistance is positively influenced by all of the polymers listed above, the use of an acrylic acid-acrylamide copolymer or the sodium salt of the acrylic acid-acrylamide copolymer leads to particularly good fat resistance in the fold area of the barrier paper.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft die Verwendung eines oder mehrerer Polymere zur Verbesserung der Fettbeständigkeit eines (Barriere-)Papieres (vorzugsweise eines erfindungsgemäßen Barrierepapiers) im Falzbereich des (Barriere-)Papieres, wobei das eine oder die mehreren Polymere ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Acrylsäure-Acrylamid-Copolymer (Poly(acrylsäure-co-acrylamid), Acrylsäure-Acrylsäureester-Acrylnitril-Copolymer, Acrylsäureethylester-Carbonsäure-Copolymer, Acrylsäureethylester-Acrylsäure-Copolymer, Ethylacrylat-Carbonsäure-Copolymer, Ethylacrylat-Acrylsäure-Copolymer, Polymethylmethacrylat und Alkali- oder Erdalkalimetallsalze (vorzugsweise Natriumsalze) der vorgenannten Polymere, vorzugsweise Acrylsäure-Acrylamid-Copolymer (Poly(acrylsäure-co-acrylamid) und das Natriumsalz vom Acrylsäure-Acrylamid-Copolymer (Poly(acrylsäure-co-acrylamid).Another aspect of the present invention relates to the use of one or more polymers to improve the fat resistance of a (barrier) paper (preferably a barrier paper according to the invention) in the fold area of the (barrier) paper, the one or more polymers being selected from the group Consists of acrylic acid-acrylamide copolymer (poly (acrylic acid- co -acrylamide), acrylic acid-acrylic acid ester-acrylonitrile copolymer, ethyl acrylate-carboxylic acid copolymer, ethyl acrylate-acrylic acid copolymer, ethyl acrylate-carboxylic acid copolymer, ethyl acrylate-acrylic acid copolymer, polymethyl methacrylate and alkali or alkaline earth metal salts (preferably sodium salts) of the aforementioned polymers, preferably acrylic acid-acrylamide copolymer (poly (acrylic acid- co- acrylamide) and the sodium salt of acrylic acid-acrylamide copolymer (poly (acrylic acid- co- acrylamide)).
Ein erfindungsgemäßes Barrierepapier ist bevorzugt, wobei die Zwischenschicht neben dem Bindemittel ein Pigment umfasst, bevorzugt ein anorganisches Pigment umfasst, besonders bevorzugt ausgesucht aus der Gruppe umfassend natürliches oder kalziniertes Aluminiumsilikat (insbesondere natürliches oder kalziniertes Kaolinit oder natürliches oder kalziniertes Kaolin), Magnesiumsilikathydrat (Talk), Aluminiumhydroxid (insbesondere Böhmit), Bentonit, Calciumcarbonat und Siliziumdioxid (Kieselsäure).A barrier paper according to the invention is preferred, the intermediate layer comprising a pigment in addition to the binder, preferably comprising an inorganic pigment, particularly preferably selected from the group comprising natural or calcined aluminum silicate (in particular natural or calcined kaolinite or natural or calcined kaolin), magnesium silicate hydrate (talc) , Aluminum hydroxide (especially boehmite), bentonite, calcium carbonate and silicon dioxide (silica).
Es ist erfindungsgemäß besonders bevorzugt, wenn das Pigment in der Zwischenschicht plättchenförmig ist. Eigene Untersuchungen haben gezeigt, dass plättchenförmige Pigmente die Barrierewirkung des resultierenden Barrierepapiers noch weiter verbessert. Es wird davon ausgegangen, dass plättchenförmige Pigmente sich in der Zwischenschicht übereinander Lagern und dabei einzelne Pigmentschichten ausbilden. Die einzelnen Pigmentschichten von plättchenförmigen Pigmenten sind dabei Dichter bzw. weisen eine höhere Barrierewirkung auf, als beispielsweise kugelförmige Pigmente.It is particularly preferred according to the invention if the pigment in the intermediate layer is flake-form. Our own studies have shown that flake-form pigments improve the barrier effect of the resulting barrier paper even further. It is assumed that platelet-shaped pigments are superposed in the intermediate layer and that individual pigment layers are formed in the process. The individual pigment layers of flake-form pigments are denser or have a higher barrier effect than, for example, spherical pigments.
Es ist insbesondere bevorzugt, wenn plättchenförmigen Pigmente in der Zwischenschicht ein (vorzugsweise durchschnittliches) Aspektverhältnis von 3 bis 100 aufweist, vorzugsweise von 5 bis 95 aufweist, insbesondere bevorzugt von 10 bis 90 aufweist. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das (vorzugsweise durchschnittliche) Aspektverhältnis des Pigments größer als 15. Bei dem Aspektverhältnis (auch "Aspect ratio" oder "Shape-Faktor" genannt) handelt es sich um den Quotienten zwischen dem Durchmesser und der Dicke des Plättchens des anorganischen Pigments vor dem Vermischen mit den weiteren Komponenten. Ein Aspektverhältnis von 15 bedeutet, dass der Durchmesser des Plättchens 15 mal größer ist, als die Dicke des Plättchens.It is particularly preferred if platelet-shaped pigments in the intermediate layer have a (preferably average) aspect ratio of 3 to 100, preferably 5 to 95, particularly preferably 10 to 90. In a preferred embodiment, the (preferably average) aspect ratio of the pigment is greater than 15. The aspect ratio (also called "aspect ratio" or "shape factor") is the quotient between the diameter and the thickness of the platelet of the inorganic Pigments before mixing with the other components. An aspect ratio of 15 means that the diameter of the plate is 15 times larger than the thickness of the plate.
Ein erfindungsgemäßes Barrierepapier ist bevorzugt, wobei die Zwischenschicht
- i) einen Massenanteil im Bereich von 50 bis 90 % Pigment enthält, vorzugsweise 60 bis 80 % Pigment enthält, besonders bevorzugt 65 bis 75 % Pigment enthält
und - ii) einen Massenanteil im Bereich von 10 bis 50 % Bindemittel enthält, vorzugsweise 20 bis 40 % Bindemittel enthält, besonders bevorzugt 25 bis 35 % Bindemittel enthält,
jeweils bezogen auf die Gesamtmasse der Zwischenschicht.
- i) contains a mass fraction in the range from 50 to 90% pigment, preferably contains 60 to 80% pigment, particularly preferably 65 to 75% pigment
and - ii) contains a mass fraction in the range from 10 to 50% binder, preferably contains 20 to 40% binder, particularly preferably contains 25 to 35% binder,
each based on the total mass of the intermediate layer.
In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung besteht die zweite Barriereschicht aus oder umfasst die zweite Barriereschicht ein Acrylat-Copolymer und ein Wachs auf Basis gesättigter Kohlenwasserstoffe.In a likewise preferred embodiment of the present invention, the second barrier layer consists of or comprises the second barrier layer an acrylate copolymer and a wax based on saturated hydrocarbons.
In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung besteht die zweite Barriereschicht aus oder umfasst die zweite Barriereschicht ein Wachs auf Basis gesättigter Kohlenwasserstoffe.In a likewise preferred embodiment of the present invention, the second barrier layer consists of or comprises the second barrier layer a wax based on saturated hydrocarbons.
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.Barrier papers are preferred according to the invention, the wax based on saturated hydrocarbons having a melting point above 40.degree. C., preferably above 50.degree. C., particularly preferably above 60.degree.
Erfindungsgemäß bevorzugt sind Barrierepapiere, 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, Heptatriacontan, Octatriacontan und Nonatriacontan, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend 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.According to the invention, barrier papers are preferred in which the wax based on saturated hydrocarbons contains or consists of one, two, three or more than three alkanes selected from the group consisting of heneicosan, docosan, tricosan, tetracosan, pentacosan, hexacosan, heptacosan, octacosan, nonacosan, triacontan, hentriacontan, dotriacontan, tritriacontan, tetratriacontan, pentatriacontan, preferably consisting of nonatriacontan, hexatriacontan, heptatriacontan from hexacosane, heptacosane, octacosane, nonacosane and triacontane. According to the invention, barrier papers are particularly preferred, the wax based on saturated hydrocarbons being a wax based on octacosane.
Eigene Untersuchungen haben gezeigt, dass es bei der Verwendung von nicht erfindungsgemäßen Barrierepapieren, die eine äußere Barriereschicht aufweisen, welche ein Polysaccharid umfasst, zu der Problematik kommen kann, dass diese äußere Barriereschicht während des Transportes oder der Lagerung an Materialien anhaftet, die in Kontakt mit dieser Barriereschicht stehen. Nach dem Anhaften lässt sich die Barriereschicht nicht mehr ablösen, ohne dass das Barrierepapier oder das anhaftende Materialbeschädigt wird. Dieser negative Effekt ist bei Xylanen und insbesondere bei Arabinoxylan besonders ausgeprägt. Das Zusammenkleben kann beispielsweise auftreten, wenn Barrierepapiere in einem Stapel angeordnet werden oder wenn bahnförmiges Barrierepapier auf einer Rolle aufgerollt wird. Hierbei kann die äußere ein Polysaccharid umfassende Barriereschicht eines nicht erfindungsgemäßen Barrierepapiers an die Rückseite der nächsten Lage anhaften. Beim Vorliegen einer hohen (Luft-)Feuchtigkeit wird dieser Effekt noch weiter begünstigt. Es hat sich nun überraschenderweise gezeigt, dass bei erfindungsgemäßen Barrierepapieren diese Anhaftung verhindert werden kann, wenn die zweite Barriereschicht dehäsiv ausgebildet ist und ein Verkleben der ersten Barriereschicht mit anderen Materialien verhindert wird. Eine zweite Barriereschicht wird als dähesiv bezeichnet, wenn die zweite Barriereschicht eine Oberflächenspannung aufweist, die kleiner gleich 30 mN/m ist. Je geringer die Oberflächenspannung der Barriereschicht ist, desto weniger kommt es zu einem Verkleben einzelner Schichten.Our own studies have shown that when using barrier papers not according to the invention which have an outer barrier layer which comprises a polysaccharide, the problem can arise that this outer barrier layer adheres to materials that are in contact with during transport or storage stand this barrier layer. After adhering, the barrier layer can no longer be removed without damaging the barrier paper or the adhering material. This negative effect is particularly pronounced with xylans and especially with arabinoxylan. The sticking together can occur, for example, when barrier papers are arranged in a stack or when web-shaped barrier paper is rolled up on a roll. Here, the outer barrier layer comprising a polysaccharide of a barrier paper not according to the invention can adhere to the back of the next layer. If there is high (air) humidity, this effect is further enhanced. It has now been shown, surprisingly, that this adhesion can be prevented in the case of barrier papers according to the invention if the second barrier layer is designed to be adhesive and the first barrier layer is prevented from sticking to other materials. A second barrier layer is referred to as adhesive if the second barrier layer has a surface tension that is less than or equal to 30 mN / m. The lower the surface tension of the barrier layer, the less there is any sticking of individual layers.
Erfindungsgemäß bevorzugt sind Barrierepapiere, wobei die zweite Barriereschicht eine Oberflächenspannung von kleiner gleich 30 mN/m aufweist, vorzugsweise kleiner gleich 25 mN/m aufweist, weiter bevorzugt kleiner gleich 22,5 mN/m aufweist. Die Oberflächenspannung der zweiten Barriereschicht erfolgt nach der "Liegender Tropfen Methode" (Sessile Drop Method), bei dem eine optische Messung des Kontaktwinkels mittels Tropfenkonturanalyse mit einer Flüssigkeit mit bekannter Oberflächenspannung erfolgt und anschließend eine Umrechnung des Kontaktwinkels in die Oberflächenspannung der Barriereschicht erfolgt. Die Bestimmung und Berechnung der Oberflächenspannung erfolgt nach dem Verfahren nach Owens und Wendt durchgeführt und wird detailliert in dem Artikel von
Eigene Untersuchungen haben gezeigt, dass ein Verkleben der ersten Barriereschicht mit der Rückseite einer anderen Lage der Barriereschicht besonders gut verhindert werden kann, wenn das Barrierepapier eine auf der Rückseite des Trägersubstrats angeordneten (bedruckbare) Schicht aufweist, bestehend aus oder umfassend ein Pigment und ein Bindemittel, wobei es sich bei dem Bindemittel nicht um Stärke handelt (Schicht e). Insbesondere beim Vorliegen einer entsprechenden Rückseitigen Schicht e) und wenn die zweite Barriereschicht dehäsiv ausgebildet ist, kann in Verkleben besonders wirkungsvoll verhindert werden.Our own studies have shown that sticking of the first barrier layer to the back of another layer of the barrier layer can be prevented particularly well if the barrier paper has a (printable) layer arranged on the back of the carrier substrate, consisting of or comprising a pigment and a binder where the binder is not starch (layer e). Particularly when there is a corresponding rear-side layer e) and when the second barrier layer is designed to be adhesive, gluing can be prevented in a particularly effective manner.
Die Kombination aus einer ersten Barriereschicht und einer zweiten Barriereschicht zeigt somit nicht nur einen synergistischen Barriereeffekt bezüglich einer geringen Gasdurchlässigkeit, insbesondere gegenüber Wasserdampf und Sauerstoff, und eine besonders gute Barrierewirkung gegenüber Fetten, Ölen und Wasser, sondern führt auch dazu, dass ein Verkleben der ersten Barriereschicht mit anderen Materialien vermindert oder vollständig verhindert wird.The combination of a first barrier layer and a second barrier layer thus not only shows a synergistic barrier effect in terms of low gas permeability, in particular to water vapor and oxygen, and a particularly good barrier effect to fats, oils and water, but also leads to the first Barrier layer with other materials is reduced or completely prevented.
Erfindungsgemäß besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Acrylat-Copolymer in der zweiten 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 RI-Detektor (Brechnungsindex-Detektor) bestimmt.According to the invention, the acrylate copolymer in the second barrier layer is particularly preferably a copolymer with 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 up to 100,000 g / mol. The mean molar mass is determined with the aid of gel permeation chromatography (GPC) with tetrahydrofuran (THF; tetramethylene oxide; 1,4-epoxybutane; oxacyclopentane) as the solvent, polystyrene as the standard and detection using an RI detector (refractive index detector).
Erfindungsgemäß besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Acrylat-Copolymer in der zweiten 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, Methacrylsäurebutylester, 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, Methacrylsäurebutylester, Acrylsäure-2-ethylhexylester, Methacrylsäure-2-ethylhexylester und/oder Styrol hergestellt wurde, besonders gute Barriereeigenschaften aufweist.According to the invention, the acrylate copolymer in the second barrier layer is particularly preferably a copolymer produced using two, three, four, five, six or all monomers selected from the group consisting of methyl acrylate, methyl methacrylate, butyl acrylate, butyl methacrylate, acrylic acid 2-ethylhexyl ester, 2-ethylhexyl methacrylate and styrene. The properties of the resulting acrylate copolymer can be optimized through a selection of the monomers used to produce the acrylate copolymer. Our own studies have surprisingly shown that an acrylate copolymer produced from methyl acrylate, methyl methacrylate, butyl acrylate, butyl methacrylate, 2-ethylhexyl acrylate, 2-ethylhexyl methacrylate and / or styrene has particularly good barrier properties.
Neben Acrylsäuremethylester, Methacrylsäuremethylester, Acrylsäurebutylester, Methacrylsäurebutylester, Acrylsäure-2-ethylhexylester, 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 Acrylsäuremethylester, Methacrylsäuremethylester, Acrylsäurebutylester, Methacrylsäurebutylester, Acrylsäure-2-ethylhexylester, Methacrylsäure-2-ethylhexylester und Styrol.In addition to methyl acrylate, methyl methacrylate, butyl acrylate, butyl methacrylate, 2-ethylhexyl acrylate, 2-ethylhexyl methacrylate and styrene, other monomers may have been used to produce the acrylate copolymer or the copolymer was produced 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.
Erfindungsgemäß besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Acrylat-Copolymer um ein statistisches Copolymer.According to the invention, the acrylate copolymer is particularly preferably a random copolymer.
Erfindungsgemäß bevorzugt ist ein Barrierepapier, wobei, wenn keine auf der Vorderseite des Trägersubstrats angeordneten Zwischenschicht vorliegt, die zweite Barriereschicht i) ein Acrylat-Copolymer und ii) ein Wachs auf Basis eines pflanzlichen Öls umfasst, und, wenn keine auf der Vorderseite des Trägersubstrats angeordneten Zwischenschicht vorliegt, die zweite Barriereschicht i) ein Acrylat-Copolymer oder ii) ein Wachs auf Basis eines pflanzlichen Öls umfasst.According to the invention, a barrier paper is preferred, wherein, if there is no intermediate layer arranged on the front side of the carrier substrate, the second barrier layer comprises i) an acrylate copolymer and ii) a wax based on a vegetable oil, and if there is none arranged on the front side of the carrier substrate Intermediate layer is present, the second barrier layer comprises i) an acrylate copolymer or ii) a wax based on a vegetable oil.
Erfindungsgemäß bevorzugt ist ein heißsiegelfähiges Barrierepapier umfassend oder bestehend aus
- a) einem Trägersubstrat, bestehend aus oder umfassend
- I) Zellstofffasern
und - II) Stärke und/oder Carboxymethylcellulose, wobei das Trägersubstrat eine Vorderseite und eine der Vorderseite gegenüberliegende Rückseite aufweist,
- I) Zellstofffasern
- b) optional einer auf der Vorderseite des Trägersubstrats angeordneten Zwischenschicht, umfassend ein Bindemittel,
- c) einer auf der Vorderseite des Trägersubstrats oder, sofern eine Zwischenschicht vorliegt, einer auf der Zwischenschicht angeordneten ersten Barriereschicht, umfassend ein vernetztes Polysaccharid,
- d) einer auf der ersten Barriereschicht angeordneten zweiten Barriereschicht, bestehend aus oder umfassend
- i) ein Acrylat-Copolymer
und/oder - ii) ein Wachs auf Basis eines pflanzlichen Öls,
und
- i) ein Acrylat-Copolymer
- e) optional einer auf der Rückseite des Trägersubstrats angeordneten bedruckbaren Schicht, bestehend aus oder umfassend ein Pigment und ein Bindemittel, wobei es sich bei dem Bindemittel nicht um Stärke handelt.
- a) a carrier substrate, consisting of or comprising
- I) pulp fibers
and - II) starch and / or carboxymethyl cellulose, wherein the carrier substrate has a front side and a rear side opposite the front side,
- I) pulp fibers
- b) optionally an intermediate layer arranged on the front side of the carrier substrate, comprising a binding agent,
- c) one on the front side of the carrier substrate or, if there is an intermediate layer, a first barrier layer arranged on the intermediate layer, comprising a crosslinked polysaccharide,
- d) a second barrier layer arranged on the first barrier layer, consisting of or comprising
- i) an acrylate copolymer
and or - ii) a wax based on a vegetable oil,
and
- i) an acrylate copolymer
- e) optionally a printable layer arranged on the rear side of the carrier substrate, consisting of or comprising a pigment and a binder, the binder not being starch.
Erfindungsgemäß besonders bevorzugt ist ein heißsiegelfähiges Barrierepapier umfassend oder bestehend aus
- a) einem Trägersubstrat, bestehend aus oder umfassend
- I) Zellstofffasern
und - II) Stärke und/oder Carboxymethylcellulose, wobei das Trägersubstrat eine Vorderseite und eine der Vorderseite gegenüberliegende Rückseite aufweist,
- I) Zellstofffasern
- b) optional einer auf der Vorderseite des Trägersubstrats angeordneten Zwischenschicht, umfassend ein Bindemittel,
- c) einer auf der Vorderseite des Trägersubstrats oder, sofern eine Zwischenschicht vorliegt, einer auf der Zwischenschicht angeordneten ersten Barriereschicht, umfassend ein vernetztes Polysaccharid,
- d) einer auf der ersten Barriereschicht angeordneten zweiten Barriereschicht, 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-ethylhexylester, Methacrylsäure-2-ethylhexylester und Styrol,
und - ii) ein Wachs auf Basis gesättigter Kohlenwasserstoffe, wobei es sich bei dem Wachs auf Basis gesättigter Kohlenwasserstoffe um Octacosan handelt oder wobei das Wachs auf Basis gesättigter Kohlenwasserstoffe Octacosan umfasst,
und
- 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-ethylhexylester, Methacrylsäure-2-ethylhexylester und Styrol,
- e) optional einer auf der Rückseite des Trägersubstrats angeordneten bedruckbaren Schicht, bestehend aus oder umfassend ein Pigment und ein Bindemittel, wobei es sich bei dem Bindemittel nicht um Stärke handelt.
- a) a carrier substrate, consisting of or comprising
- I) pulp fibers
and - II) starch and / or carboxymethyl cellulose, wherein the carrier substrate has a front side and a rear side opposite the front side,
- I) pulp fibers
- b) optionally an intermediate layer arranged on the front side of the carrier substrate, comprising a binding agent,
- c) one on the front side of the carrier substrate or, if there is an intermediate layer, a first barrier layer arranged on the intermediate layer, comprising a crosslinked polysaccharide,
- d) a second barrier layer arranged on the first barrier layer, consisting of or comprising
- i) an acrylate copolymer with an average molar mass in the range from 50,000 to 150,000 g / mol, the acrylate copolymer being produced from two, three, four, five, six or seven monomers selected from the group consisting of methyl acrylate and methyl methacrylate , Butyl acrylate, butyl methacrylate, 2-ethylhexyl acrylate, 2-ethylhexyl methacrylate and styrene,
and - ii) a wax based on saturated hydrocarbons, wherein the wax based on saturated hydrocarbons is octacosane or wherein the wax based on saturated hydrocarbons comprises octacosane,
and
- i) an acrylate copolymer with an average molar mass in the range from 50,000 to 150,000 g / mol, the acrylate copolymer being produced from two, three, four, five, six or seven monomers selected from the group consisting of methyl acrylate and methyl methacrylate , Butyl acrylate, butyl methacrylate, 2-ethylhexyl acrylate, 2-ethylhexyl methacrylate and styrene,
- e) optionally a printable layer arranged on the rear side of the carrier substrate, consisting of or comprising a pigment and a binder, the binder not being starch.
In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung besteht die zweite Barriereschicht aus oder umfasst die zweite Barriereschicht ein Acrylat-Copolymer und ein Wachs auf Basis gesättigter Kohlenwasserstoffe und ein Wachs auf Basis eines pflanzlichen Öls.In a likewise preferred embodiment of the present invention, the second barrier layer consists of or comprises the second barrier layer an acrylate copolymer and a wax based on saturated hydrocarbons and a wax based on a vegetable oil.
Ebenfalls erfindungsgemäß besonders bevorzugt ist ein heißsiegelfähiges Barrierepapier umfassend oder bestehend aus
- a) einem Trägersubstrat, bestehend aus oder umfassend
- I) Zellstofffasern
und - II) Stärke und/oder Carboxymethylcellulose,
wobei das Trägersubstrat eine Vorderseite und eine der Vorderseite gegenüberliegende Rückseite aufweist,
- I) Zellstofffasern
- b) optional einer auf der Vorderseite des Trägersubstrats angeordneten Zwischenschicht, umfassend ein Bindemittel,
- c) einer auf der Vorderseite des Trägersubstrats oder, sofern eine Zwischenschicht vorliegt, einer auf der Zwischenschicht angeordneten ersten Barriereschicht, umfassend ein vernetztes Polysaccharid,
- d) einer auf der ersten Barriereschicht angeordneten zweiten Barriereschicht, 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-ethylhexylester, Methacrylsäure-2-ethylhexylester und Styrol,
und - ii) ein Wachs auf Basis gesättigter Kohlenwasserstoffe, wobei es sich bei dem Wachs auf Basis gesättigter Kohlenwasserstoffe um Octacosan handelt oder wobei das Wachs auf Basis gesättigter Kohlenwasserstoffe Octacosan umfasst
und - iii) ein Wachs auf Basis eines pflanzlichen Öls,
und
- 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-ethylhexylester, Methacrylsäure-2-ethylhexylester und Styrol,
- e) optional einer auf der Rückseite des Trägersubstrats angeordneten bedruckbaren Schicht, bestehend aus oder umfassend ein Pigment und ein Bindemittel, wobei es sich bei dem Bindemittel nicht um Stärke handelt.
- a) a carrier substrate, consisting of or comprising
- I) pulp fibers
and - II) starch and / or carboxymethyl cellulose,
wherein the carrier substrate has a front side and a rear side opposite the front side,
- I) pulp fibers
- b) optionally an intermediate layer arranged on the front side of the carrier substrate, comprising a binding agent,
- c) one on the front side of the carrier substrate or, if there is an intermediate layer, a first barrier layer arranged on the intermediate layer, comprising a crosslinked polysaccharide,
- d) a second barrier layer arranged on the first barrier layer, consisting of or comprising
- i) an acrylate copolymer with an average molar mass in the range from 50,000 to 150,000 g / mol, the acrylate copolymer being produced from two, three, four, five, six or seven monomers selected from the group consisting of methyl acrylate and methyl methacrylate , Butyl acrylate, butyl methacrylate, 2-ethylhexyl acrylate, 2-ethylhexyl methacrylate and styrene,
and - ii) a wax based on saturated hydrocarbons, wherein the wax based on saturated hydrocarbons is octacosane or wherein the wax based on saturated hydrocarbons comprises octacosane
and - iii) a wax based on a vegetable oil,
and
- i) an acrylate copolymer with an average molar mass in the range from 50,000 to 150,000 g / mol, the acrylate copolymer being produced from two, three, four, five, six or seven monomers selected from the group consisting of methyl acrylate and methyl methacrylate , Butyl acrylate, butyl methacrylate, 2-ethylhexyl acrylate, 2-ethylhexyl methacrylate and styrene,
- e) optionally a printable layer arranged on the rear side of the carrier substrate, consisting of or comprising a pigment and a binder, the binder not being starch.
Ebenfalls erfindungsgemäß besonders bevorzugt ist ein heißsiegelfähiges Barrierepapier umfassend oder bestehend aus
- a) einem Trägersubstrat, bestehend aus oder umfassend
- I) Zellstofffasern
und - II) Stärke und/oder Carboxymethylcellulose,
wobei das Trägersubstrat eine Vorderseite und eine der Vorderseite gegenüberliegende Rückseite aufweist,
- I) Zellstofffasern
- b) optional einer auf der Vorderseite des Trägersubstrats angeordneten Zwischenschicht, umfassend ein Bindemittel,
- c) einer auf der Vorderseite des Trägersubstrats oder, sofern eine Zwischenschicht vorliegt, einer auf der Zwischenschicht angeordneten ersten Barriereschicht, umfassend ein vernetztes Polysaccharid,
- d) einer auf der ersten Barriereschicht angeordneten zweiten Barriereschicht, bestehend aus oder umfassend ein Acrylsäure-Acrylamid-Copolymer und/oder das Natriumsalz eines Acrylsäure-Acrylamid-Copolymers (vorzugsweise mit einem Massenanteil an Acrylsäure-Acrylamid-Copolymer von 0,1 bis 1,0 %, vorzugsweise von 0,10 bis 0,30 %, besonders bevorzugt von 0,14 bis 0,20 %, bezogen auf den Feststoffgehalt der zweiten Barriereschicht)
sowie eine, zwei oder sämtliche Komponenten i) bis iii)- 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-ethylhexylester, Methacrylsäure-2-ethylhexylester und Styrol,
- ii) ein Wachs auf Basis gesättigter Kohlenwasserstoffe, wobei es sich bei dem Wachs auf Basis gesättigter Kohlenwasserstoffe um Octacosan handelt oder wobei das Wachs auf Basis gesättigter Kohlenwasserstoffe Octacosan umfasst,
- iii) ein Wachs auf Basis eines pflanzlichen Öls,
und
- e) optional einer auf der Rückseite des Trägersubstrats angeordneten bedruckbaren Schicht, bestehend aus oder umfassend ein Pigment und ein Bindemittel, wobei es sich bei dem Bindemittel nicht um Stärke handelt.
- a) a carrier substrate, consisting of or comprising
- I) pulp fibers
and - II) starch and / or carboxymethyl cellulose,
wherein the carrier substrate has a front side and a rear side opposite the front side,
- I) pulp fibers
- b) optionally an intermediate layer arranged on the front side of the carrier substrate, comprising a binding agent,
- c) one on the front side of the carrier substrate or, if there is an intermediate layer, a first barrier layer arranged on the intermediate layer, comprising a crosslinked polysaccharide,
- d) a second barrier layer arranged on the first barrier layer, consisting of or comprising an acrylic acid-acrylamide copolymer and / or the sodium salt of an acrylic acid-acrylamide copolymer (preferably with a mass fraction of acrylic acid-acrylamide copolymer of 0.1 to 1, 0%, preferably from 0.10 to 0.30%, particularly preferably from 0.14 to 0.20%, based on the solids content of the second barrier layer)
as well as one, two or all components i) to iii)- i) an acrylate copolymer with an average molar mass in the range from 50,000 to 150,000 g / mol, the acrylate copolymer being produced from two, three, four, five, six or seven monomers selected from the group consisting of methyl acrylate and methyl methacrylate , Butyl acrylate, butyl methacrylate, 2-ethylhexyl acrylate, 2-ethylhexyl methacrylate and styrene,
- ii) a wax based on saturated hydrocarbons, wherein the wax based on saturated hydrocarbons is octacosane or wherein the wax based on saturated hydrocarbons comprises octacosane,
- iii) a wax based on a vegetable oil,
and
- e) optionally a printable layer arranged on the rear side of the carrier substrate, consisting of or comprising a pigment and a binder, the binder not being starch.
Ebenfalls erfindungsgemäß besonders bevorzugt ist ein heißsiegelfähiges Barrierepapier umfassend oder bestehend aus
- a) einem Trägersubstrat, bestehend aus oder umfassend
- I) Zellstofffasern
und - II) Stärke und/oder Carboxymethylcellulose,
wobei das Trägersubstrat eine Vorderseite und eine der Vorderseite gegenüberliegende Rückseite aufweist,
- I) Zellstofffasern
- b) optional einer auf der Vorderseite des Trägersubstrats angeordneten Zwischenschicht, umfassend ein Bindemittel,
- c) einer auf der Vorderseite des Trägersubstrats oder, sofern eine Zwischenschicht vorliegt, einer auf der Zwischenschicht angeordneten ersten Barriereschicht, umfassend ein vernetztes Polysaccharid, wobei das vernetzte Polysaccharid vorzugsweise ein vernetztes Xylan ist oder ein vernetztes Xylan enthält, weiter bevorzugt ein vernetztes Arabinoxylan ist oder ein vernetztes Arabinoxylan enthält,
- d) einer auf der ersten Barriereschicht angeordneten zweiten Barriereschicht, bestehend aus oder umfassend
- i) ein Acrylat-Copolymer
und eine oder beide der nachfolgenden Komponenten ii) und iii) - ii) ein Wachs auf Basis eines pflanzlichen Öls
und - iii) Wachs auf Basis gesättigter Kohlenwasserstoffe,
und
- i) ein Acrylat-Copolymer
- e) optional einer auf der Rückseite des Trägersubstrats angeordneten bedruckbaren Schicht, bestehend aus oder umfassend ein Pigment und ein Bindemittel, wobei es sich bei dem Bindemittel nicht um Stärke handelt.
- a) a carrier substrate, consisting of or comprising
- I) pulp fibers
and - II) starch and / or carboxymethyl cellulose,
wherein the carrier substrate has a front side and a rear side opposite the front side,
- I) pulp fibers
- b) optionally an intermediate layer arranged on the front side of the carrier substrate, comprising a binding agent,
- c) one on the front side of the carrier substrate or, if there is an intermediate layer, a first barrier layer arranged on the intermediate layer, comprising a crosslinked polysaccharide, the crosslinked polysaccharide preferably being a crosslinked xylan or containing a crosslinked xylan, more preferably a crosslinked arabinoxylan or contains a cross-linked arabinoxylan,
- d) a second barrier layer arranged on the first barrier layer, consisting of or comprising
- i) an acrylate copolymer
and one or both of the following components ii) and iii) - ii) a wax based on a vegetable oil
and - iii) wax based on saturated hydrocarbons,
and
- i) an acrylate copolymer
- e) optionally a printable layer arranged on the rear side of the carrier substrate, consisting of or comprising a pigment and a binder, the binder not being starch.
In dieser Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Barrierepapiers umfasst die zweite Barriereschicht
- ▪ ein Acrylat-Copolymer in Kombination mit einem Wachs auf Basis eines pflanzlichen Öls,
- ▪ ein Acrylat-Copolymer in Kombination mit einem Wachs auf Basis gesättigter Kohlenwasserstoffe,
oder - ▪ ein Acrylat-Copolymer in Kombination mit sowohl einem Wachs auf Basis eines pflanzlichen Öls als auch einem Wachs auf Basis gesättigter Kohlenwasserstoffe.
- ▪ an acrylate copolymer in combination with a wax based on a vegetable oil,
- ▪ an acrylate copolymer in combination with a wax based on saturated hydrocarbons,
or - ▪ an acrylate copolymer in combination with both a wax based on a vegetable oil as well as a wax based on saturated hydrocarbons.
Ein erfindungsgemäßes Barrierepapier ist bevorzugt, wobei das vernetzte Polysaccharid ein vernetztes Xylan ist oder ein vernetztes Xylan enthält, vorzugsweise ein vernetztes Arabinoxylan ist oder ein vernetztes Arabinoxylan enthält.A barrier paper according to the invention is preferred, the crosslinked polysaccharide being a crosslinked xylan or containing a crosslinked xylan, preferably being a crosslinked arabinoxylan or containing a crosslinked arabinoxylan.
Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass bei der Verwendung eines vernetzten Polysaccharids in der ersten Barriereschicht eine Migration von Mineralölen durch diese Schicht verhindert oder reduziert werden kann. Bei der Verwendung von Recyclingfasern in dem Trägersubstrat kann es nicht ausgeschlossen werden, dass das Trägersubstrat geringe Mengen Mineralöl enthält. Das Mineralöl stammt aus der Druckfarbe, mit denen Papiere bedruckt sind, die dem Papierrecycling zugeführt werden, und kann nicht vollständig vermieden werden. Spuren von Mineralöl können bereits nachgewiesen werden, wenn das Trägersubstrat unter Verwendung von 1 Gew.-% Recyclingfasern hergestellt werden, bezogen auf das Feststoffgesamtgewicht aller Zellstofffasern des Trägersubstrats. Eigene Untersuchungen haben erfindungsgemäß gezeigt, dass sofern Xylane und insbesondere Arabinoxylan eingesetzt werden, ist Reduktion der Migration von Mineralösen besonders gut ausgeprägt.It has surprisingly been found that when a crosslinked polysaccharide is used in the first barrier layer, migration of mineral oils through this layer can be prevented or reduced. When using recycled fibers in the carrier substrate, it cannot be ruled out that the carrier substrate contains small amounts of mineral oil. The mineral oil comes from the printing inks used on papers that are sent for paper recycling and cannot be completely avoided. Traces of mineral oil can already be detected if the carrier substrate is manufactured using 1% by weight of recycled fibers, based on the total solids weight of all cellulose fibers in the carrier substrate. According to the invention, our own investigations have shown that if xylans and in particular arabinoxylan are used, the reduction in the migration of mineral loops is particularly well pronounced.
Beim Vorliegen einer auf der Rückseite des Trägersubstrats angeordneten bedruckbaren Schicht wird diese bestimmungsgemäß bedruckt. Hierdurch bestünde allerdings ebenfalls die Gefahr, dass Mineralöse aus der Druckerfarbe durch das Barrierepapier migrieren. Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass die erste Barriereschicht nicht nur bei der Verwendung von Recyclingfasern eine Migration von Mineralösen verhindert, sondern auch, wenn erfindungsgemäße Barrierpapiere rückseitig bedruckt werden.If there is a printable layer arranged on the rear side of the carrier substrate, this is printed as intended. However, this would also result in the risk that mineral eyelets from the printing ink migrate through the barrier paper. It has surprisingly been found that the first barrier layer prevents migration of mineral eyelets not only when using recycled fibers, but also when barrier papers according to the invention are printed on the back.
Dabei ist ein Barrierepapier insbesondere erfindungsgemäß bevorzugt, wobei es sich bei dem Xylan um ein Xylan aus Weizen- oder Gerstenspelzen handelt. Auch wenn Xylane aus anderen pflanzlichen Quellen ebenfalls sehr gut geeignet sind, haben eigene Untersuchungen gezeigt, dass Xylane aus Weizen- oder Gerstenspelzen beim Einsatz in der ersten Barriereschicht eine besonders gute Barrierewirkung gegenüber Sauerstoff aufweisen.A barrier paper is particularly preferred according to the invention, the xylan being a xylan from wheat or barley husks. Even if xylans from other vegetable sources are also very suitable, our own studies have shown that xylans from wheat or barley hulls have a particularly good barrier effect against oxygen when used in the first barrier layer.
Ein erfindungsgemäßes Barrierepapier ist bevorzugt, bei dem das vernetzte Polysaccharid eine Mischung aus vernetzter Stärke und vernetztem Xylan ist. Dabei ist es insbesondere bevorzugt, wenn eine Mischung aus Stärke und Xylan (vorzugsweise Arabinoxylan) vernetzt wird, sodass eine Vernetzung auch zwischen Stärke- und Xylan-Molekülen erfolgt.A barrier paper according to the invention is preferred in which the crosslinked polysaccharide is a mixture of crosslinked starch and crosslinked xylan. It is particularly preferred here if a mixture of starch and xylan (preferably arabinoxylan) is crosslinked so that crosslinking also takes place between starch and xylan molecules.
Hierbei ist es insbesondere bevorzugt, wenn mehr Stärke als Xylan eingesetzt wird, d.h. der Stärkeanteil in der ersten Barriereschicht höher ist als der Xylananteil. Bei der Betrachtung des Stärkeanteils und des Xylananteils wird auf die jeweiligen Massenanteile vor der Vernetzung Bezug genommen. Gegebenenfalls - sofern die Anteile bereits bei einem vernetzten Produkt bestimmt werden müssen - wird aufgrund des bestimmten Anteils an D-Glucose und D-Xylose, der beispielsweise mithilfe von NMR bestimmt werden kann, eine entsprechende Berechnung der ursprünglich vorgelegenen Anteile durchgeführt.It is particularly preferred here if more starch than xylan is used, i.e. the starch content in the first barrier layer is higher than the xylan content. When considering the starch content and the xylan content, reference is made to the respective mass fractions before crosslinking. If necessary - if the proportions already have to be determined for a crosslinked product - a corresponding calculation of the proportions originally present is carried out on the basis of the certain proportion of D-glucose and D-xylose, which can be determined, for example, with the aid of NMR.
Dabei haben eigene Untersuchungen gezeigt, dass Barrierepapiere, die eine erste und eine zweite Barriereschicht umfassen, besonders gute Eigenschaften aufweisen, wenn das Polysaccharid in der ersten Barriereschicht vernetzt vorliegt. Sofern Polysaccharide in der ersten Barriereschicht verwendet werden, die nicht vernetzt sind, erfolgt beim Auftragen der zweiten Barriereschicht ein Auf- bzw. Anlösen der ersten Barriereschicht. Nach dem Auf- bzw. Anlösen der ersten Barriereschicht bzw. der Polysaccharide in der ersten Barriereschicht erfolgt eine Durchmischung der Polysaccharide mit den Komponenten der zweiten Barriereschicht. Als Resultat werden Barrierepapiere erhalten, die keine distinkten erste und zweite Barriereschicht aufweisen und verschlechtere Barriereeigenschaften (insbesondere im Hinblick auf die Barrierewirkung gegenüber Gasen (insbesondere Sauerstoff)) aufweisen.Our own investigations have shown that barrier papers which comprise a first and a second barrier layer have particularly good properties when the polysaccharide is present in cross-linked form in the first barrier layer. If polysaccharides that are not crosslinked are used in the first barrier layer, the first barrier layer is dissolved or partially dissolved when the second barrier layer is applied. After the first barrier layer or the polysaccharides in the first barrier layer have dissolved or partially dissolved, the polysaccharides are mixed with the components of the second barrier layer. As a result, barrier papers are obtained which do not have a distinct first and second barrier layer and have poorer barrier properties (in particular with regard to the barrier effect against gases (in particular oxygen)).
Erfindungsgemäß bevorzugt sind Barrierepapiere, bei denen die Vernetzung des Polysaccharids mit einem Vernetzungsmittel erfolgte, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Zirconiumcarbonat, Polyamidaminepichlorhydrinharzen, Borsäure, Ammoniumzirkoniumcarbonat, Methacrylatpolymer, Diacarbonsäure, Adipinsäure, Glutarsäure Glyoxal, Dihydroxy bis(ammonium lactato)titanium(IV) (CAS-Nr. 65104-06-5; Tyzor LA) und Glyoxalderivaten, vorzugsweise handelt es sich bei dem Vernetzungsmittel um ein Glyoxal oder ein Glyoxalderivat.Barrier papers in which the polysaccharide was crosslinked with a crosslinking agent selected from the group consisting of zirconium carbonate, polyamidaminepichlorohydrin resins, boric acid, ammonium zirconium carbonate, methacrylate polymer, diacarboxylic acid, adipic acid, glutaric acid, glyoxal, dihydroxy bis (ammonium lact) (titanium IV) are preferred according to the invention. CAS No. 65104-06-5; Tyzor LA) and glyoxal derivatives, preferably the crosslinking agent is a glyoxal or a glyoxal derivative.
Dabei ist es erfindungsgemäß bevorzugt, wenn die Vernetzung durch Zusatz des Vernetzungsmittels mit einem Massenanteil von 0,05 bis 1 %, vorzugsweise 0,1 bis 0,45 %, weiter bevorzugt 0,35 bis 0,425 % erfolgte, bezogen auf die Gesamtmasse sämtlicher Polysaccharide in der ersten Barriereschicht.It is preferred according to the invention if the crosslinking was carried out by adding the crosslinking agent in a mass fraction of 0.05 to 1%, preferably 0.1 to 0.45%, more preferably 0.35 to 0.425%, based on the total mass of all polysaccharides in the first barrier layer.
Ein erfindungsgemäßes Barrierepapier ist besonders bevorzugt, wobei das Trägersubstrat eine auf der Rückseite des Trägersubstrats angeordneten bedruckbaren Schicht aufweist, bestehend aus oder umfassend ein Pigment und ein Bindemittel, wobei es sich bei dem Bindemittel nicht um Stärke handelt.A barrier paper according to the invention is particularly preferred, the carrier substrate having a printable layer arranged on the rear side of the carrier substrate, consisting of or comprising a pigment and a binder, the binder not being starch.
Eigene Untersuchungen haben überraschenderweise gezeigt, dass die Verwendung von Stärke als Bindemittel der bedruckbaren Schicht sich negativ auf die Gefügefestigkeit des Papiers auswirken kann. Dies wird damit erklärt, dass die üblicherweise verwendeten Druckfarben Wasser enthalten und das Wasser nach dem Bedrucken zu einem Aufquellen der Stärke führt, was üblicherweise eine Erniedrigung der Gefügefestigkeit zur Folge hat. Es ist nämlich unüblich, dass nach dem Bedrucken ein Kalandrierungs- und/oder Trocknungsschritt erfolgt, der die während des Bedruckens aufgequollene bedruckte Schicht in den ursprünglichen Zustand versetzen würde.Our own investigations have surprisingly shown that the use of starch as a binding agent for the printable layer can have a negative effect on the structural strength of the paper. This is explained by the fact that the printing inks commonly used contain water and the water causes the starch to swell after printing, which usually results in a reduction in the structural strength. This is because it is unusual for a calendering and / or drying step to take place after printing, which would restore the printed layer that has swelled up during printing to its original state.
Ein erfindungsgemäßes Barrierepapier ist bevorzugt, wobei es sich bei dem Pigment in der bedruckbaren Schicht um ein anorganisches Pigment handelt, vorzugsweise ausgesucht aus der Gruppe umfassend natürliches oder kalziniertes Aluminiumsilikat (insbesondere natürliches oder kalziniertes Kaolinit oder natürliches oder kalziniertes Kaolin), Magnesiumsilikathydrat (Talk), Aluminiumhydroxid (insbesondere Böhmit), Bentonit, Magnesiumcarbonat, Calciumcarbonat, Siliziumdioxid (Kieselsäure) und Mischungen hieraus. Besonders bevorzugt ist die Verwendung von natürlichem Calciumcarbonat als Pigment in der bedruckbaren Schicht und hierbei insbesondere einer Mischung aus Calciumcarbonat und Magnesiumcarbonat.A barrier paper according to the invention is preferred, the pigment in the printable layer being an inorganic pigment, preferably selected from the group comprising natural or calcined aluminum silicate (in particular natural or calcined kaolinite or natural or calcined kaolin), magnesium silicate hydrate (talc), Aluminum hydroxide (especially boehmite), bentonite, magnesium carbonate, calcium carbonate, silicon dioxide (silica) and mixtures thereof. The use of natural calcium carbonate as pigment in the printable layer and in particular a mixture of calcium carbonate and magnesium carbonate is particularly preferred.
Ein erfindungsgemäßes Barrierepapier ist bevorzugt, wobei die bedruckbare Schicht einen Massenanteil im Bereich von 50 bis 95 % Pigment enthält, vorzugsweise 60 bis 92 % Pigment enthält, besonders bevorzugt 75 bis 90 % Pigment enthält, bezogen auf die Gesamtmasse der bedruckbaren Schicht.A barrier paper according to the invention is preferred, the printable layer containing a mass fraction in the range from 50 to 95% pigment, preferably 60 to 92% pigment, particularly preferably 75 to 90% pigment, based on the total mass of the printable layer.
Eigene Untersuchungen haben gezeigt, dass es vorteilhaft ist, wenn es sich bei dem Bindemittel in der bedruckbaren Schicht um ein polymeres Bindemittel handelt. Als polymere Bindemittel, die in der bedruckbaren Schicht vorliegen können, sind - außer Stärke - alle in der Papierherstellung gebräuchlichen Bindemittel geeignet. Eigene Untersuchungen haben allerdings gezeigt, dass eine geeignete Auswahl des polymeren Bindemittels die Druckeigenschaften der bedruckbaren Schicht und/oder die biologische Abbaubarkeit der bedruckbaren Schicht signifikant verbessern kann. Eigene Untersuchungen haben gezeigt, dass es vorteilhaft und somit erfindungsgemäß bevorzugt ist, wenn es sich bei dem polymeren Bindemittel in der bedruckbaren Schicht, um ein vernetztes oder unvernetztes Bindemittel handelt, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyvinylalkohol, carboxylgruppenmodifiziertem Polyvinylalkohol, Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer, einer Kombination aus Polyvinylalkohol und Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer, Ethylen-Vinylacetat-Copolymer, silanolgruppen-modifiziertem Polyvinylalkohol, diaceton-modifiziertem Polyvinylalkohol, modifiziertem Polyethylenglycol, unmodifiziertem Polyethylenglycol, α-isodecyl-ω-hydroxy-Poly(oxy-1,2-ethanediyl), Styrol-Butadien-Latex, Styrol-Acrylat-Polymeren, Acrylcopolymeren, Phenylethylen-Acrylcopolymer und Mischungen hieraus. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem polymeren Bindemittel in der bedruckbaren Schicht, um ein vernetztes oder unvernetztes Bindemittel, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Styrol-Butadien-Latex, Acrylsäure-Acrylamid-Copolymer, Phenylethylen-Acrylcopolymer und Mischungen hieraus, ganz besonders bevorzugt um eine Mischung aus Styrol-Butadien-Latex, Acrylsäure-Acrylamid-Copolymer und Phenylethylen-Acrylcopolymer.Our own studies have shown that it is advantageous if the binder in the printable layer is a polymeric binder. As polymeric binders which can be present in the printable layer, all binders customary in papermaking are suitable - with the exception of starch. However, our own studies have shown that a suitable selection of the polymeric binder can significantly improve the printing properties of the printable layer and / or the biodegradability of the printable layer. Our own studies have shown that it is advantageous and therefore preferred according to the invention if the polymeric binder in the printable layer is a crosslinked or uncrosslinked binder selected from the group consisting of polyvinyl alcohol, carboxyl-modified polyvinyl alcohol, and 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, α-isodecyl-ω-hydroxy-poly (oxy-1,2-ethanediyl), styrene-butadiene latex, styrene-acrylate polymers, acrylic copolymers, phenylethylene - Acrylic copolymers and mixtures thereof. The polymeric binder in the printable layer is particularly preferably a crosslinked or uncrosslinked binder selected from the group consisting of styrene-butadiene latex, acrylic acid-acrylamide copolymer, phenylethylene-acrylic copolymer and mixtures thereof, very particularly preferably a mixture of styrene-butadiene latex, acrylic acid-acrylamide copolymer and phenylethylene-acrylic copolymer.
Ein erfindungsgemäßes Barrierepapier ist bevorzugt, wobei die bedruckbare Schicht einen Massenanteil im Bereich von 5 bis 50 % Bindemittel enthält, vorzugsweise 8 bis 40 % Bindemittel enthält, besonders bevorzugt 10 bis 25 % Bindemittel enthält, bezogen auf die Gesamtmasse der bedruckbaren Schicht.A barrier paper according to the invention is preferred, the printable layer containing a mass fraction in the range of 5 to 50% binder, preferably 8 to 40% binder, particularly preferably 10 to 25% binder, based on the total mass of the printable layer.
Das Trägersubstrat, die bedruckbare Schicht, die Zwischenschicht, die erste Barriereschicht und die zweite Barriereschicht können zusätzlich auch in der Papierherstellung üblicherweise verwendeten Additive enthalten, wie beispielsweise Leimungsmittel, Pigmente (neben den weiter oben bereits beschriebenen Pigmenten), optische Aufheller, Biozide, Dispergiermittel, Trennmittel, Entschäumer, Retentionsmittel, Fixiermittel, Flockungsmittel, Stoffentlüfter, Netzmittel, Verlaufmittel, Schleimbekämpfungsmittel oder Verdicker. Die Additive werden üblicherweise eingesetzt um die Eigenschaften der zur Herstellung der jeweiligen Schicht verwendeten Beschichtungszusammensetzungen einzustellen (z. B. Entschäumer oder Retentionsmittel) oder zum Einstellen der Eigenschaften der resultierenden Schicht (z. B. optische Aufheller).The carrier substrate, the printable layer, the intermediate layer, the first barrier layer and the second barrier layer can also contain additives commonly used in papermaking, such as sizing agents, pigments (in addition to the pigments already described above), optical brighteners, biocides, dispersants, Release agents, defoamers, retention agents, fixatives, flocculants, fabric deaerators, wetting agents, leveling agents, slime control agents or thickeners. The additives are usually used to adjust the properties of the coating compositions used to produce the respective layer (for example defoamers or retention agents) or to adjust the properties of the resulting layer (for example optical brighteners).
Ein erfindungsgemäßes Barrierepapier ist bevorzugt, wobei
- A) das Flächengewicht des Trägersubstrats 40 bis 100 g/m2 beträgt, vorzugsweise 60 bis 80 g/m2 beträgt, weiter bevorzugt 65 bis 75 g/m2 beträgt,
und/oder - B) das Flächengewicht der Zwischenschicht 2 bis 20 g/m2 beträgt, vorzugsweise 5 bis 15 g/m2 beträgt, weiter bevorzugt 8 bis 12 g/m2 beträgt,
und/oder - C) das Flächengewicht der ersten Barriereschicht 2 bis 10 g/m2 beträgt, vorzugsweise 3 bis 8 g/m2 beträgt, weiter bevorzugt 5 bis 7 g/m2 beträgt,
und/oder - D) das Flächengewicht der zweiten Barriereschicht 1 bis 20 g/m2 beträgt, vorzugsweise 4 bis 15 g/m2 beträgt, weiter bevorzugt 5 bis 8 g/m2 beträgt,
und/oder - E) das Flächengewicht der bedruckbaren Schicht 1 bis 20 g/m2 beträgt, vorzugsweise 3 bis 15 g/m2 beträgt, weiter bevorzugt 5 bis 10 g/m2 beträgt,
und/oder - F) das Flächengewicht des Barrierepapiers 40 bis 120 g/m2 beträgt, vorzugsweise 65 bis 100 g/m2 beträgt, weiter bevorzugt 80 bis 95 g/m2 beträgt.
- A) the weight per unit area of the carrier substrate is 40 to 100 g / m 2 , preferably 60 to 80 g / m 2 , more preferably 65 to 75 g / m 2 ,
and or - B) the weight per unit area of the intermediate layer is 2 to 20 g / m 2 , preferably 5 to 15 g / m 2 , more preferably 8 to 12 g / m 2 ,
and or - C) the weight per unit area of the first barrier layer is 2 to 10 g / m 2 , preferably 3 to 8 g / m 2 , more preferably 5 to 7 g / m 2 ,
and or - D) the weight per unit area of the second barrier layer is 1 to 20 g / m 2 , preferably 4 to 15 g / m 2 , more preferably 5 to 8 g / m 2 ,
and or - E) the weight per unit area of the printable layer is 1 to 20 g / m 2 , preferably 3 to 15 g / m 2 , more preferably 5 to 10 g / m 2 ,
and or - F) the basis weight of the barrier paper is 40 to 120 g / m 2 , preferably 65 to 100 g / m 2 , more preferably 80 to 95 g / m 2 .
Ein Barrierepapier ist erfindungsgemäß bevorzugt, wobei das Barrierepapier eine Wasserdampfdurchlässigkeit nach DIN 53122-1 von kleiner gleich 30 g/(m2d) aufweist, vorzugsweise kleiner gleich 20 g/(m2d), besonders bevorzugt von kleiner gleich 15 g/(m2d).A barrier paper is preferred according to the invention, the barrier paper having a water vapor permeability according to DIN 53122-1 of less than or equal to 30 g / (m 2 d), preferably less than or equal to 20 g / (m 2 d), particularly preferably less than or equal to 15 g / ( m 2 d).
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 Verpackungen ist bei Lebensmitteln erwünscht, da die eingepackten Lebensmittel nicht vorzeitig austrocknen und länger frisch bleiben.Surprisingly, it has been shown that 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 level of water vapor permeability in packaging is desirable for food because the packed food does not dry out prematurely and remains fresh longer.
Ein Barrierepapier ist erfindungsgemäß bevorzugt, wobei das Barrierepapier einen KIT-Wert von mindestens 7, vorzugsweise von mindestens 11, besonders bevorzugt von mindesten 12 aufweist; gemessen nach Methode Tappi 559.A barrier paper is preferred according to the invention, the barrier paper having a KIT value of at least 7, preferably of at least 11, particularly preferably of at least 12; measured according to the Tappi 559 method.
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.Our own studies have shown that barrier papers according to the invention can have a KIT value of over 12 and thus show excellent bed resistance which is in the same range as the fat resistance of barrier papers coated with plastic or aluminum foil.
Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, wenn das Barrierepapier keine Kunststoff- oder Aluminiumfolien umfasst. Insbesondere ist es bevorzugt, wenn das erfindungsgemäße Barrierepapier keine extrudierten Kunststofffilme bzw. Kunststofffolien umfasst. Es ist erfindungsgemäß besonders bevorzugt, wenn das Barrierepapier keine Kunststofffolien aus Polyethylenterephthalat (PET), Polyethylen (PE), Weich-Polyethylen (LDPE) oder Polyethylen (PE) umfasst.It is preferred according to the invention if the barrier paper does not comprise any plastic or aluminum foils. It is particularly preferred if the barrier paper according to the invention does not comprise any extruded plastic films or plastic sheets. According to the invention, it is particularly preferred if the barrier paper does not comprise any plastic films made of polyethylene terephthalate (PET), polyethylene (PE), soft polyethylene (LDPE) or polyethylene (PE).
Ein Barrierepapier ist erfindungsgemäß bevorzugt, wenn das Barrierepapier eine Fettdurchlässigkeit mit Terpentinöl nach Tappi 454 von mindestens 1300 s, vorzugsweise von mindestens 1500 s, besonders bevorzugt von mindesten 1800 s aufweist.A barrier paper is preferred according to the invention if the barrier paper has a fat permeability with turpentine oil according to Tappi 454 of at least 1300 s, preferably of at least 1500 s, particularly preferably of at least 1800 s.
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.According to the invention, 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 the DIN 53116 method.
Ein Barrierepapier ist erfindungsgemäß bevorzugt, wobei das Barrierepapier eine Sauerstoffdurchlässigkeit nach DIN 53880-3 von kleiner gleich 90 cm3/(m2d) aufweist, vorzugsweise kleiner gleich 70cm3/(m2d), besonders bevorzugt von kleiner gleich 50 cm3/(m2d).According to the invention, a barrier paper is preferred, the barrier paper having an oxygen permeability according to DIN 53880-3 of less than or equal to 90 cm 3 / (m 2 d), preferably less than or equal to 70 cm 3 / (m 2 d), particularly preferably less than or equal to 50 cm 3 / (m 2 d).
Ein Barrierepapier ist erfindungsgemäß bevorzugt, wobei das Barrierepapier eine Hexandampfdurchlässigkeit bei 23 °C und 50 % r.H. von kleiner gleich 70 g/(m2d) aufweist, vorzugsweise kleiner gleich 60 g/(m2d), besonders bevorzugt von kleiner gleich 50 g/(m2d).A barrier paper is preferred according to the invention, the barrier paper having a hexane vapor permeability at 23 ° C and 50% rh of less than or equal to 70 g / (m 2 d), preferably less than or equal to 60 g / (m 2 d), particularly preferably less than or equal to 50 g / (m 2 d).
Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, wenn das Barrierepapier auf der zweiten Barriereschicht eine nach ISO 5627 bestimmte Bekk-Glätte im Bereich von 10 bis 1200 s aufweist, sofern es sich bei der zweiten 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 zweiten Barriereschicht des Barrierepapiers.It is preferred according to the invention if the barrier paper on the second barrier layer has a Bekk smoothness determined according to ISO 5627 in the range from 10 to 1200 s, provided that the second barrier layer is an outer layer. In contrast to ISO 5627, in this case the Bekk smoothness is not determined on both sides of the barrier paper, but only on the second barrier layer of the barrier paper.
Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, wenn das Barrierepapier eine nach ISO 16260:2016 bestimmte Spaltfestigkeit von mehr als 400 J/m2 aufweist, vorzugsweise eine Spaltfestigkeit von mehr als 600 J/m2 aufweist, besonders bevorzugt eine Spaltfestigkeit von mehr als 800 J/m2 aufweistIt is preferred according to the invention if the barrier paper has a splitting strength determined according to ISO 16260: 2016 of more than 400 J / m 2 , preferably has a splitting strength of more than 600 J / m 2 , particularly preferably a splitting strength of more than 800 J / m 2 has
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft die Verwendung eines erfindungsgemäßen Barrierepapiers als Einschlagpapier, Beutel, Sachets, Unterlegpapier, Zwischen- und/oder Trennpapier, vorzugsweise für Lebensmittel, vorzugsweise zum Einwickeln, Unterlegen, Zwischenlegen und/oder Trennen von Backwaren, gebratener und/oder frittierter Waren, Snackwaren, Sandwiches, Brot, Burgern, Fleischwaren, Wurstwaren und/oder Käse.Another aspect of the present invention relates to the use of a barrier paper according to the invention as wrapping paper, bags, sachets, backing paper, intermediate and / or release paper, preferably for food, preferably for wrapping, underlaying, interposing and / or separating baked goods, fried and / or deep-fried goods, snacks, sandwiches, bread, burgers, meat products, sausage products and / or cheese.
Ebenfalls betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung eines erfindungsgemäßen Barrierepapiers, besonders bevorzugt eines heißsiegelfähigen oder ultraschallverschweißbaren Barrierepapiers (oder eines in diesem Text beschriebenen bevorzugten erfindungsgemäßen Barrierepapiers),
als Verpackungsmaterial und/oder zur Verpackung eines Produktes, vorzugsweise zum Schutz eines Produktes (bzw. des vorgenannten Produktes) gegen Wasser und/oder Wasserdampf,
wobei vorzugsweise
- ▪ das Verpackungsmaterial ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Verpackungspapier; Einschlagmaterial, vorzugsweise Einschlagpapier; Beutel, Tüten, Sachets, Unterlegmaterial, vorzugsweise Unterlegpapier; Zwischenlegematerial, vorzugsweise Zwischenlegepapier; und Trennmaterial, vorzugsweise Trennpapier;
und/oder - ▪ das Verpacken eines Produktes umfasst das Einwickeln, Einpacken, Einschlagen, Unterlegen, Zwischenlegen und/oder Trennen;
und/oder - ▪ das Produkt ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus
- ▪ Elektrogeräte, vorzugsweise Rundfunk- und Fernsehgeräte, Computer, Computerzubehör und mobile Endgeräte;
- ▪ digitale und Printmedien;
- ▪ optische Geräte, vorzugsweise Film- und Fotoaufzeichnungsgeräte;
- ▪ pharmazeutische Produkte, vorzugsweise Arzneimittel, Heilkräuter, Kräutermischungen, Kräutertees und pharmazeutische Trockenextrakte;
- ▪ Lebensmittel, vorzugsweise ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Süßwaren (vorzugsweise umfassend Fruchtgummi, Weingummi, Schaumzucker, Lakritze, Kakao- und Schokoladewaren, Bonbons und Zuckerwaren, Kaugummi, Speiseeeis, vorzugsweise Eiscreme, Milchspeiseeis, Fruchteis und Sorbets), Backwaren (vorzugsweise umfassend Feingebäck), Rohmassen (vorzugsweise umfassend Marzipan, marzipanähnliche Massen wie Persipan, Nuss-Nougatmassen, Nougatkrem und Haselnussmark), gebratene Waren, frittierte Waren, Snackwaren (vorzugsweise umfassend Knabberartikel), Sandwiches, Brot, Burger, Fisch, Meeresfrüchte, Fleischwaren, Wurstwaren und Käse;
und
- ▪ Nahrungs- und Genussmittel, vorzugsweise umfassend
- ▪ unbehandelte Nahrungsmittel, z.B. Tierhälften, rohes Gemüse, Kartoffeln;
- ▪ küchenfertige Nahrungsmittel (bereits zugeschnitten bzw. portioniert und/oder filetiert, ungegart bzw. nicht fertig zubereitet), z.B. zerlegtes Fleisch, geputztes Gemüse, rohes Tiefkühlgemüse, tiefgekühlte Fischfilets, Kartoffeln im Glas, verpacktes Rührei;
- ▪ garfertige Nahrungsmittel (Fertiggerichte, müssen nur noch zubereitet, etwa gebraten, gekocht, frittiert oder gebacken werden), z.B. gefrorenes Spiegelei, frische Fisch- oder Fleischfilets, Reis, Nudeln, tiefgekühlte Pommes Frites, Tiefkühl-Rahmgemüse, fertigpaniertes Schnitzel, Auf-backbrötchen;
- ▪ misch- und/oder aufbereitungsfertige Nahrungsmittel (fertig vorbereitete oder gegarte Lebensmittel, denen weitere Zutaten hinzugefügt werden können, und die ggf. noch erwärmt werden müssen), z.B. Kartoffelpü-reepulver, Tütensuppen, Instant-Nudelgerichte;
- ▪ zubereitungsfertige Nahrungsmittel (können direkt erhitzt und anschließend verzehrt werden), z.B. Tiefkühlfertiggerichte, Mikrowellenfertiggerichte;
- ▪ verzehrfertige Nahrungsmittel (direkter Verzehr nach Entfernung der Verpackung möglich), z.B. Stangen-Ei, kalte Soßen, Joghurt, Dosen-Obst, Smoothies, Fisch-Konserven, Fertigsalate
und - ▪ konservierte Nahrungsmittel (z.B. tiefgefroren, gekühlt, getrocknet, sterilisiert oder pasteurisiert, konserviert, gesäuert, unter Vakuum verpackt).
as packaging material and / or for packaging a product, preferably to protect a product (or the aforementioned product) against water and / or water vapor,
being preferably
- ▪ the packaging material is selected from the group consisting of packaging paper; Wrapping material, preferably wrapping paper; Bags, sachets, sachets, backing material, preferably backing paper; Interleaving material, preferably interleaving paper; and release material, preferably release paper;
and or - ▪ The packaging of a product includes wrapping, wrapping, wrapping, underlaying, interposing and / or separating;
and or - ▪ the product is selected from the group consisting of
- ▪ Electrical devices, preferably radio and television sets, computers, computer accessories and mobile devices;
- ▪ digital and print media;
- ▪ optical devices, preferably film and photo recording devices;
- ▪ pharmaceutical products, preferably drugs, medicinal herbs, herbal mixtures, herbal teas and pharmaceutical dry extracts;
- ▪ Food, preferably selected from the group consisting of From confectionery (preferably comprising fruit gum, wine gum, foam sugar, liquorice, cocoa and chocolate products, sweets and sugar confectionery, chewing gum, ice cream, preferably ice cream, milk ice cream, fruit ice cream and sorbets), baked goods (preferably comprising pastries), raw masses (preferably comprising marzipan, marzipan-like Masses such as persipan, nut nougat masses, nougat cream and hazelnut pulp), fried goods, deep-fried goods, snack goods (preferably comprising snacks), sandwiches, bread, burgers, fish, seafood, meat products, sausage products and cheese;
and
- ▪ Food and beverages, preferably comprehensive
- ▪ untreated food, eg halves of animals, raw vegetables, potatoes;
- ▪ Kitchen-ready foods (already cut or portioned and / or filleted, uncooked or not fully prepared), eg cut meat, cleaned vegetables, raw frozen vegetables, frozen fish fillets, potatoes in a jar, packaged scrambled eggs;
- ▪ Ready-to-cook foods (ready-to-eat meals only need to be prepared, e.g. fried, boiled, deep-fried or baked), e.g. frozen fried eggs, fresh fish or meat fillets, rice, pasta, frozen French fries, frozen cream vegetables, breaded schnitzel, bread rolls ;
- ▪ Ready-to-mix and / or ready-to-use foods (ready-made or cooked foods to which further ingredients can be added and which may still have to be heated), eg mashed potatoes, bag soups, instant noodle dishes;
- ▪ Ready-to-prepare foods (can be heated directly and then consumed), eg frozen ready meals, microwave ready meals;
- ▪ Ready-to-eat foods (can be consumed directly after removing the packaging), eg stick eggs, cold sauces, yoghurt, canned fruit, smoothies, canned fish, ready-to-eat salads
and - ▪ Preserved food (eg frozen, chilled, dried, sterilized or pasteurized, preserved, soured, packed under vacuum).
Eigene Untersuchungen haben zudem gezeigt, dass neben der Verwendung des erfindungsgemäßen Barrierepapiers im Lebensmittelbereich auch die Verwendung im "non-food"-Bereich möglich ist. Eigene Untersuchungen haben dabei gezeigt, dass insbesondere die Verpackung von aromatisierten Artikeln möglich ist. Erfindungsgemäße Barrierepapiere weisen dabei eine hohe Barrierewirkung gegenüber gasförmigen bzw. verdampften Aromastoffen und gegenüber Aromaölen auf. Auch die Verwendung eines erfindungsgemäßen Barrierepapiers als Einschlagpapier, Beutel, Sachets, Unterlegpapier, Zwischen- und/oder Trennpapier für andere Produkte als Lebensmittel, wie beispielsweise Tintenpatronen, elektronische Bauteile oder Stempelkissen, ist erfindungsgemäß möglich.Our own investigations have also shown that, in addition to the use of the barrier paper according to the invention in the food sector, it can also be used in the "non-food" sector. Our own studies have shown that it is possible to pack flavored articles in particular. Barrier papers according to the invention have a high barrier effect against gaseous or vaporized flavoring substances and against flavoring oils. The use of a barrier paper according to the invention as wrapping paper, bags, sachets, backing paper, intermediate and / or release paper for products other than food, such as ink cartridges, electronic components or stamp pads, is also possible according to the invention.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Heißversiegeln eines erfindungsgemäßen Barrierepapiers umfassend die folgenden Schritte:
- Bereitstellen eines erfindungsgemäßen Barrierepapiers,
- Auflegen des bereitgestellten erfindungsgemäßen Barrierepapiers auf eine Oberfläche, sodass zumindest ein Teil der zweiten Barriereschicht auf der Oberfläche aufliegt,
- Anpressen des auf die Oberfläche aufliegenden Barrierepapiers unter Einwirkung von Wärme, sodass die zweite Barriereschicht zumindest in dem auf der Oberfläche aufliegenden Teil bis in den schmelzflüssigen Zustand erwärmt wird,
- Reduzieren des Anpressdruckes und der Einwirkung von Wärme, sodass die in den schmelzflüssigen Zustand gebrachte Schicht abkühlen.
- Providing a barrier paper according to the invention,
- Placing the provided barrier paper according to the invention on a surface so that at least a part of the second barrier layer rests on the surface,
- Pressing the barrier paper lying on the surface under the action of heat so that the second barrier layer is heated to the molten state, at least in the part lying on the surface,
- Reduce the contact pressure and the effect of heat, so that the molten layer cools down.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Barrierepapiers, vorzugsweise eines erfindungsgemäßen Barrierepapiers, umfassend die folgenden Schritte
- Bereitstellen oder Herstellen eines Trägersubstrats, bestehend aus oder umfassend I) Zellstofffasern und II) Stärke und/oder Carboxymethylcellulose, wobei das Trägersubstrat eine Vorderseite und eine der Vorderseite gegenüberliegende Rückseite aufweist,
optional:- Bereitstellen oder Herstellen einer Zwischenschicht-Beschichtungszusammensetzung, wobei diese Zwischenschicht-Beschichtungszusammensetzung ein Bindemittel umfasst,
- Aufbringen der Zwischenschicht-Beschichtungszusammensetzung auf die Vorderseite des Trägersubstrats,
- Trocknen und/oder Vernetzen der aufgebrachten Zwischenschicht-Beschichtungszusammensetzung, sodass eine Zwischenschicht ausgebildet wird,
- Bereitstellen oder Herstellen einer ersten Barriere-Beschichtungszusammensetzung, wobei diese erste Barriere-Beschichtungszusammensetzung ein Polysaccharid und ein Vernetzungsmittel und/oder ein vernetztes Polysaccharid umfasst,
- Aufbringen der ersten Barriere-Beschichtungszusammensetzung auf Vorderseite des Trägersubstrats oder wenn eine Zwischenschicht vorhanden ist auf die Zwischenschicht,
- Trocknen und/oder Vernetzen der aufgebrachten ersten Barriere-Beschichtungszusammensetzung, sodass eine erste Barriereschicht ausgebildet wird,
- Bereitstellen oder Herstellen einer zweiten Barriere-Beschichtungszusammensetzung bestehend aus oder umfassend
- i) ein Acrylat-Copolymer
und/oder - ii) ein Wachs auf Basis eines pflanzlichen Öls - Aufbringen der zweiten Barriere-Beschichtungszusammensetzung auf die erste Barriereschicht,
- i) ein Acrylat-Copolymer
- Aufbringen der zweiten Barriere-Beschichtungszusammensetzung auf die erste Barriereschicht,
- Trocknen und/oder Vernetzen der aufgebrachten zweiten Barriere-Beschichtungszusammensetzung, sodass eine zweite Barriereschicht ausgebildet wird
und optional:- Bereitstellen oder Herstellen einer Beschichtungszusammensetzung zur Herstellung einer bedruckbaren Schicht, wobei diese Beschichtungszusammensetzung ein Pigment und ein Bindemittel enthält, wobei es sich bei dem Bindemittel nicht um Stärke handelt,
- Aufbringen der Beschichtungszusammensetzung zur Herstellung einer bedruckbaren Schicht auf die Rückseite des Trägersubstrats,
- Trocknen und/oder Vernetzen der aufgebrachten Beschichtungszusammensetzung, sodass eine bedruckbare Schicht ausgebildet wird.
- Providing or producing a carrier substrate, consisting of or comprising I) cellulose fibers and II) starch and / or carboxymethyl cellulose, the carrier substrate having a front side and a rear side opposite the front side,
optional:- Providing or preparing an interlayer coating composition, said interlayer coating composition comprising a binder,
- Applying the interlayer coating composition to the front side of the carrier substrate,
- Drying and / or crosslinking the applied interlayer coating composition so that an interlayer is formed,
- Providing or producing a first barrier coating composition, this first barrier coating composition comprising a polysaccharide and a crosslinking agent and / or a crosslinked polysaccharide,
- Applying the first barrier coating composition to the front side of the carrier substrate or, if an intermediate layer is present, to the intermediate layer,
- Drying and / or crosslinking the applied first barrier coating composition so that a first barrier layer is formed,
- Providing or producing a second barrier coating composition consisting of or comprising
- i) an acrylate copolymer
and or - ii) a vegetable oil based wax - applying the second barrier coating composition to the first barrier layer,
- i) an acrylate copolymer
- Applying the second barrier coating composition to the first barrier layer,
- Drying and / or crosslinking the applied second barrier coating composition so that a second barrier layer is formed
and optionally:- Providing or producing a coating composition for producing a printable layer, this coating composition containing a pigment and a binder, the binder not being starch,
- Applying the coating composition for producing a printable layer to the back of the carrier substrate,
- Drying and / or crosslinking the applied coating composition so that a printable layer is formed.
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.Within the scope of the present invention, several of the aspects identified above as preferred are preferably implemented at the same time; The combinations of such aspects and the corresponding features resulting from the appended claims are particularly preferred.
Bezüglich der in einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Barrierepapiers verwendeten Beschichtungszusammensetzung sei hierbei auf die Ausführungen zur Zusammensetzung der einzelnen Schichten verwiesen. Die Beschichtungszusammensetzungen sind dabei so ausgebildet, dass hieraus die in einem erfindungsgemäßen Barrierepapier vorliegenden Schichten resultieren. Üblicherweise liegen die Beschichtungszusammensetzungen dabei als wässrige Dispersion vor und enthalten die in den einzelnen Schichten vorliegenden Bestandteile oder Verbindungen (z.B. Monomere oder Vernetzungsmittel), die zu den Bestandteilen reagieren.With regard to the coating composition used in a method according to the invention for producing a barrier paper, reference is made here to the statements on the composition of the individual layers. The coating compositions are designed in such a way that the layers present in a barrier paper according to the invention result therefrom. The coating compositions are usually in the form of an aqueous dispersion and contain the constituents or compounds (e.g. monomers or crosslinking agents) present in the individual layers, which react to form the constituents.
Zusätzlich können die Beschichtungszusammensetzungen auch in der Papierherstellung üblicherweise verwendeten Additive enthalten, wie beispielsweise Biozide, Dispergiermittel, Trennmittel, Entschäumer oder Verdicker, die zur Einstellung der Eigenschaften der Beschichtungszusammensetzung hinzugegeben werden und in der aus der Beschichtungszusammensetzung hergestellten Schicht üblicherweise verbleiben. Hierbei können in der Papierherstellung üblicherweise verwendeten Additive in den üblichen Mengen eingesetzt werden.In addition, the coating compositions can also contain additives commonly used in papermaking, such as biocides, dispersants, release agents, defoamers or thickeners, which are added to adjust the properties of the coating composition and which usually remain in the layer produced from the coating composition. In this connection, additives commonly used in papermaking can be used in the customary amounts.
Zum Auftragen der Beschichtungszusammensetzung auf das Trägersubstrat oder eine bereits auf dem Trägersubstrat vorhandene Schicht (z. B. Zwischenschicht oder erste Barriereschicht) kennt der Fachmann verschiedene Techniken, welche als Streichen bezeichnet werden, beispielsweise: Bladestreichen, Streichen mit Filmpresse, Gussstreichen, Vorhangstreichen ("Curtain Coating"), Rakelstreichen, Luftbürstenstreichen oder Sprühstreichen. Alle diese bekannten vorgenannten Techniken des Streichens sind geeignet um die erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung auf ein Trägersubstrat, vorzugsweise ein Papiersubstrat welches ein oder mehrere Vorstriche bzw. Zwischenstriche umfasst oder welches auch keinen Vorstrich bzw. Zwischenstrich umfasst, aufzutragen. Erfindungsgemäß bevorzugt ist da Vorhangstreichen ("Curtain Coating").For applying the coating composition to the carrier substrate or a layer already present on the carrier substrate (e.g. intermediate layer or first barrier layer), the person skilled in the art knows various techniques which are referred to as painting, for example: blade painting, film press painting, cast painting, curtain painting (" Curtain Coating "), knife coating, air brush coating or spray coating. All of these known above-mentioned painting techniques are suitable for applying the coating composition according to the invention to a carrier substrate, preferably a paper substrate which comprises one or more precoats or intermediate coats or which also does not comprise a precoat or intermediate coat. According to the invention, curtain coating is preferred.
Das erfindungsgemäße Barrierepapier ist bevorzugt zumindest biologisch abbaubar.The barrier paper according to the invention is preferably at least biodegradable.
Biologische Abbaubarkeit wird so definiert, dass ein Material unter anaeroben oder aeroben Bedingungen biologisch abgebaut werden kann, so dass in diesem Prozess je nach Umweltbedingungen CO2, H2O, Methan, Biomasse und Mineralsalze freigesetzt werden. Eine wichtige Rolle spielen hierbei natürlich vorkommende Mikroorganismen, die sich hauptsächlich von organischem Abfall ernähren.Biodegradability is defined in such a way that a material can be biodegraded under anaerobic or aerobic conditions, so that in this process, depending on the environmental conditions, CO 2 , H 2 O, methane, biomass and mineral salts are released. Naturally occurring microorganisms, which mainly feed on organic waste, play an important role here.
Bevorzugt ist das erfindungsgemäße Barrierepapier kompostierbar.The barrier paper according to the invention is preferably compostable.
Kompostierung beschreibt den Zersetzungsprozess organischen Abfalls über mikrobielle Verdauung zur Gewinnung von Kompost. Kompost ist von vielerlei Nutzen, beispielsweise zur Verbesserung und Düngung des Bodens. Für den Kompostierungsprozess benötigt der organische Abfall die richtige Temperatur und das richtige Maß an Wasser und Sauerstoff. In einem Haufen organischen Abfalls befinden sich Millionen winziger Mikroben, die diesen durch ihr Verdauungssystem wandern lassen und so die organischen Materialien in Kompost verwandeln.Composting describes the decomposition process of organic waste via microbial digestion to produce compost. Compost has many uses, including improving and fertilizing the soil. For the composting process, the organic waste needs the right temperature and the right amount of water and oxygen. In a pile of organic waste there are millions of tiny microbes that allow it to migrate through your digestive system, turning the organic matter into compost.
Beide Spezifikationen fordern, dass ein biologisch abbaubares/kompostierbares Barrierepapier vollständig zersetzt wird, und zwar in einem festgelegten Zeitrahmen und ohne umweltschädliche Reststoffe zu hinterlassen.Both specifications require that a biodegradable / compostable barrier paper be completely decomposed, within a specified time frame and without leaving any environmentally harmful residues.
Besonders bevorzugt ist das erfindungsgemäße Barrierepapier recyclebar.The barrier paper according to the invention is particularly preferably recyclable.
Unter Recycling stofflicher Rückstände wird eine Rückführung von in Produktion oder Konsum eingesetzter Materie verstanden.Recycling of material residues is understood to mean the return of material used in production or consumption.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Beispielen weiter erläutert.The invention is further illustrated below with the aid of examples.
Als Trägersubstrat wurde ein Papiersubstrat verwendet, das aus einer 1:1 Mischung aus Kurzfaser- und Langfaserzellstoff und einem Zusatz mit einem Massenanteil von 1 % Talkum als Füllstoff, bezogen auf die Gesamtmasse des Papiersubstrats, auf einer Papiermaschine eine in der Masse mit Harz-Leimung versehene Papierbahn mit einer flächenbezogenen Masse von 70 g/m2 hergestellt wurde. Das hergestellte Papiersubstrat wurde bei einer Linienlast von 80 kN/m und einer Temperatur von 80 °C kalandriert.The carrier substrate used was a paper substrate made from a 1: 1 mixture of short fiber and long fiber pulp and an additive with a mass fraction of 1% talc as filler, based on the total mass of the paper substrate, on a paper machine one in the mass with resin sizing provided paper web with a mass per unit area of 70 g / m 2 was produced. The paper substrate produced was calendered at a line load of 80 kN / m and a temperature of 80 ° C.
Unter Verwendung eines Düsenauftragwerkes und eines Rakels wurde frontseitig eine Zwischenschicht-Beschichtungszusammensetzung, die als wässrige Dispersion vorlag, aufgetragen und diese Beschichtungszusammensetzung wurde anschließend mithilfe von IR, Lufttrocknung und Trockenzylinder getrocknet, sodass eine Zwischenschicht mit einem Flächengewicht von 10 g/m2 resultierte. Die Zusammensetzung der Zwischenschicht-Beschichtungszusammensetzung (ohne Berücksichtigung von Wasser) ist in Tabelle 1 angegeben.Using a nozzle applicator and a doctor blade, an intermediate layer coating composition, which was in the form of an aqueous dispersion, was applied to the front and this coating composition was then dried using IR, air drying and a drying cylinder, so that an intermediate layer with a basis weight of 10 g / m 2 resulted. The composition of the interlayer coating composition (excluding water) is shown in Table 1.
Unter Verwendung einer Luftbürste wurde auf die hergestellte Zwischenschicht eine erste Barriere-Beschichtungszusammensetzung, die als wässrige Dispersion vorlag, aufgetragen und diese Beschichtungszusammensetzung wurde anschließend mithilfe von IR und Lufttrocknung getrocknet, sodass eine erste Barriereschicht mit einem Flächengewicht von 5,5 g/m2 resultierte. Die Zusammensetzung der ersten Barriere-Beschichtungszusammensetzung (ohne Berücksichtigung von Wasser) ist in Tabelle 1 angegeben.Using an air brush, a first barrier coating composition, which was present as an aqueous dispersion, was applied to the intermediate layer produced, and this coating composition was then dried with the aid of IR and air drying, so that a first barrier layer with a basis weight of 5.5 g / m 2 resulted . The composition of the first barrier coating composition (excluding water) is given in Table 1.
Unter Verwendung eines volumetrischen Rakels wurde auf die hergestellte erste Barriereschicht eine zweite Barriere-Beschichtungszusammensetzung, die als wässrige Dispersion vorlag, aufgetragen und diese Beschichtungszusammensetzung wurde anschließend mithilfe von IR und Lufttrocknung getrocknet, sodass eine zweite Barriereschicht mit einem Flächengewicht von 9,5 g/m2 resultierte. Die Zusammensetzung der zweiten Barriere-Beschichtungszusammensetzung (ohne Berücksichtigung von Wasser) ist in Tabelle 1 angegeben.Using a volumetric doctor blade, a second barrier coating composition, which was present as an aqueous dispersion, was applied to the first barrier layer produced, and this coating composition was then dried with the aid of IR and air drying, so that a second barrier layer with a basis weight of 9.5 g / m 2 2 resulted. The composition of the second barrier coating composition (excluding water) is given in Table 1.
Das resultierende Barrierepapier, dass sich bei 150 °C heißversiegeln ließ, wies ein Flächengewicht von 95 g/m2 auf und wurde auf seine Eigenschaften vermessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengefasst.
Das Beispiel 1 wurde widerholt, allerdings wurde als Trägersubstrat wurde ein Papiersubstrat verwendet, das aus einer 1:1 Mischung aus Kurzfaser- und Langfaserzellstoff und einem Zusatz mit einem Massenanteil von 1 % Talkum als Füllstoff und 20 % Stärke, bezogen auf die Gesamtmasse des Papiersubstrats, auf einer Papiermaschine eine in der Masse mit Harz-Leimung versehene Papierbahn mit einer flächenbezogenen Masse von 70 g/m2 hergestellt wurde.Example 1 was repeated, but the carrier substrate used was a paper substrate made from a 1: 1 mixture of short fiber and long fiber pulp and an additive with a mass fraction of 1% talc as filler and 20% starch, based on the total mass of the paper substrate , a paper web provided in the mass with resin sizing with a mass per unit area of 70 g / m2 was produced on a paper machine.
Das resultierende Barrierepapier, das sich bei 150°C heißversiegeln ließ, wies ein Flächengewicht von 95 g/m2 auf und wurde auf seine Eigenschaften vermessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 zusammengefasst.
Verglichen mit dem in Beispiel 1 hergestelltem Barrierepapier wies das Barrierepapier aus Beispiel 2 eine erhöhte Spaltfestigkeit auf.Compared with the barrier paper produced in Example 1, the barrier paper from Example 2 had increased splitting strength.
Das Beispiel 1 wurde widerholt, allerdings wurde als Trägersubstrat wurde ein Papiersubstrat verwendet, das aus einer 1:1 Mischung aus Kurzfaser- und Langfaserzellstoff und einem Zusatz mit einem Massenanteil von 1 % Talkum als Füllstoff und 20 % Carboxymethylcellulose, bezogen auf die Gesamtmasse des Papiersubstrats, auf einer Papiermaschine eine in der Masse mit Harz-Leimung versehene Papierbahn mit einer flächenbezogenen Masse von 70 g/m2 hergestellt wurde.Example 1 was repeated, but the carrier substrate used was a paper substrate made of a 1: 1 mixture of short fiber and long fiber pulp and an additive with a mass fraction of 1% talc as filler and 20% carboxymethyl cellulose, based on the total mass of the paper substrate , a paper web provided in the mass with resin sizing with a mass per unit area of 70 g / m2 was produced on a paper machine.
Verglichen mit dem in Beispiel 1 hergestelltem Barrierepapier wies das Barrierepapier aus Beispiel 3 eine erhöhte Spaltfestigkeit auf.Compared with the barrier paper produced in example 1, the barrier paper from example 3 had an increased splitting strength.
Claims (15)
und
wobei das Trägersubstrat eine Vorderseite und eine der Vorderseite gegenüberliegende Rückseite aufweist,
und/oder
und/oder
und
and
wherein the carrier substrate has a front side and a rear side opposite the front side,
and or
and or
and
optional:
und/oder
und/oder
optional:
and or
and or
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