EP3943661A1 - Packaging material with a barrier layer - Google Patents

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Publication number
EP3943661A1
EP3943661A1 EP20186744.7A EP20186744A EP3943661A1 EP 3943661 A1 EP3943661 A1 EP 3943661A1 EP 20186744 A EP20186744 A EP 20186744A EP 3943661 A1 EP3943661 A1 EP 3943661A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
curtain
layer
packaging material
substrate
weight
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP20186744.7A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Andreas FEHLKER
Claudia FÖRSTER
Lars SCHILLING
Knut Hornig
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schoeller Technocell GmbH and Co KG
Original Assignee
Schoeller Technocell GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schoeller Technocell GmbH and Co KG filed Critical Schoeller Technocell GmbH and Co KG
Priority to EP20186744.7A priority Critical patent/EP3943661A1/en
Priority to JP2021119954A priority patent/JP2022020609A/en
Publication of EP3943661A1 publication Critical patent/EP3943661A1/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21HPULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H23/00Processes or apparatus for adding material to the pulp or to the paper
    • D21H23/02Processes or apparatus for adding material to the pulp or to the paper characterised by the manner in which substances are added
    • D21H23/22Addition to the formed paper
    • D21H23/46Pouring or allowing the fluid to flow in a continuous stream on to the surface, the entire stream being carried away by the paper
    • D21H23/48Curtain coaters
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21HPULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H19/00Coated paper; Coating material
    • D21H19/80Paper comprising more than one coating
    • D21H19/82Paper comprising more than one coating superposed
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21HPULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H27/00Special paper not otherwise provided for, e.g. made by multi-step processes
    • D21H27/10Packing paper
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05CAPPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C5/00Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work
    • B05C5/005Curtain coaters
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05DPROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D1/00Processes for applying liquids or other fluent materials
    • B05D1/30Processes for applying liquids or other fluent materials performed by gravity only, i.e. flow coating
    • B05D1/305Curtain coating

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a packaging material with a functional layer on a substrate using a casting method for coating the substrate.
  • Paper-based products are used for many applications in the field of web-type packaging materials. In many cases and when the requirements for the barrier properties of the packaging material are low, this happens without further modifications to the same. With the help of functional coatings, packaging papers are given barrier properties against oxygen, water vapour, oil and fat and other substances.
  • the requirements of the food industry in particular for sensitive products are very high and have so far usually been met by plastics or composites, for example with aluminum or plastic foils.
  • the social development of the past few years has led to an increasing rethinking in the field of packaging.
  • One of the demands of the market and customers on the manufacturers of packaging materials is to use more ecological materials based on paper and renewable raw materials whenever possible.
  • the limit values for hazardous substances are further reduced to the lowest possible values due to legal requirements and also due to social requirements to avoid or reduce hazardous substances.
  • the challenge for manufacturers of food packaging is to to achieve high barrier properties and the ecological requirements with economically justifiable processes.
  • the parallel application of several layers by curtain coating is, for example, in the EP 1 416 087 B1 described.
  • the already described barrier properties with regard to oxygen and water vapor as well as a sealing layer are applied to a substrate.
  • Table 1 gives the formulations and the application weights for the application of a curtain made up of five individual layers by curtain coating.
  • the two outer ones Layers of the curtain have a higher application weight and a comparable amount of surface-active substances compared to the inner layers. All layers contain surface-active substances. The amount of surface-active additive used for the entire product is therefore very high for the products described in this document in order to ensure sufficient quality during manufacture.
  • the EP 1 666 637 A1 largely dispenses with the use of surface-active additives due to the use of solvents.
  • the use of solvents is undesirable for ecological and occupational health reasons.
  • the EP 1 395 705 B1 describes packaging papers with barrier properties. With curtain coating, different layers are applied in a variety of combinations. Here, too, the focus is on a functioning curtain application, which is ensured by the use of surface-active additives in all layers. The process stability is consequently bought here by the use of large amounts of surface-active additives.
  • the EP 1 255 615 B1 describes the curtain coating of substrates for the production of packaging materials.
  • the use of surface-active substances because of the curtain coating exceeds the required limit values.
  • the invention is based on the object of providing a stable coating method according to the principle of curtain coating for the production of packaging materials that, with regard to the packaging material obtained, better meets the legal requirements with regard to the proportion of harmful substances than known packaging materials produced with curtain coating.
  • Stable coating process means that the coating on a substrate will pass through a casting process can be carried out on an industrial scale without fear of material flow breaks in the curtain.
  • this object is achieved by the application of functional layers to a substrate using a casting process, comprising the formation of a multi-layer, water-based curtain and the application of this curtain to the substrate, in which the outer layers of the Curtains contain surface-active additives and the difference in surface tension between the outer layers and the adjacent inner layer(s) of the curtain is at least 5 mN/m.
  • the invention also relates to packaging material with a substrate and an at least three-layer application arranged thereon, which is applied to the substrate by curtain coating, the application containing at least one functional layer and the layer of the application that is in contact with the substrate and the layer of the application that is in contact with the air-contact layer of the application contain a surface-active additive and the difference in surface tension between these two outer layers and an inner layer of the application adjacent to this is at least 5 mN/m.
  • the difference in surface tension of said layers is achieved by the higher concentration of surface-active additives in the coating composition for the outer layers of the curtain compared to the concentration of the inner layer(s) of the curtain.
  • the inner layer(s) of the curtain may preferably be free of a surface active additive.
  • the amount of surface-active additives used in the two outer streams of the curtain in contact with air in the range of 0.02 wt .-% to 0.6 wt .-%, based on the mass of the composition of the both outer layers, are limited. Consequently, the amount of surface-active additives in the obtained unprinted packaging material is limited to the range of 0.02% to 0.6% by weight. As a result, the total amount of surface-active additives, based on the mass of the curtain, is significantly limited compared to the prior art. Surprisingly, this procedure nevertheless provides a high stability of the curtain during cast coating.
  • the packaging material obtained according to the invention thus has a significantly lower concentration of undesirable surface-active additives than packaging materials produced by known processes, in particular for food.
  • the two sides of the packaging material described here differ.
  • the "top” of the packaging material is the side on which one or more functional layers are applied. In later use, this side is in contact with the product to be packaged, for example food.
  • the "bottom” of the packaging material is the side opposite the top. In subsequent use, it forms the outside of the packaging and can optionally be equipped for printing.
  • the materials to be coated in the phase are referred to in which they move as a composite of multiple layers in free fall onto a substrate or a substrate web.
  • the individual layers are combined and then flow as a curtain onto the substrate.
  • This curtain has two surfaces that are in contact with the ambient air.
  • the inner surface of the curtain is the surface that is in direct contact with the substrate after application.
  • the outer surface of the curtain is accordingly the opposite surface, which later forms the contact surface with the product to be packaged.
  • a functional layer within the meaning of the invention is a layer on the substrate which improves the usability of the packaging material obtained according to the invention for a specific good to be packaged or produces desired functionalities of the packaging material.
  • a functional layer can provide barrier properties for any substance.
  • the packaging material according to the invention or packaging material obtained according to the invention by the curtain coating process can have one or more functional layers and further layers such as an ink-receiving layer for printing, a binder layer or a separating layer (separating layer) on a substrate.
  • the free-flowing, aqueous-based, multi-layered curtain contains at least three individual streams.
  • the curtain is consequently a composite, formed from two outer streams of material which are in contact with air and at least one stream of material located between the outer streams of material.
  • the number of material flows (layers) in the curtain between the two outer material flows in contact with air in the curtain can be 1 to 7 or more, preferably 1 to 5.
  • the curtain particularly preferably contains a total of four or five material flows with the outer material flows.
  • the curtain can therefore have several functional layers with different properties or different functions in the packaging material.
  • the curtain can contain two streams of material with the same functionality for the packaging material. The material flows are miscible with water.
  • Additional layers can be applied to the coating applied by a casting process by other coating processes.
  • Other coating methods are known application techniques for web-like substrates such as melt extrusion, doctor blades and rollers.
  • a dye-receiving layer, a binder layer or a release layer can be applied by such techniques.
  • the curtain of wet coating layers is applied to the substrate using a so-called curtain coater.
  • Surfactants for the purposes of the invention are those which are customarily used when a surface-active or interface-active effect is desired or when streams of material for curtain coating are to be stabilized.
  • the surface-active additives can be anionic, cationic or amphoteric surfactants and reduce the surface tension of aqueous systems or of water.
  • the two outer layers of the curtain that are in contact with air during casting contain only 0.02% to 0.4% by weight of surfactant additives.
  • the intermediate layers contain fewer surfactants than the outer layers.
  • the interlayers of the curtain are free of surface-active additives.
  • the wet coat weight of an outer layer can be 0.5 g/m 2 to 15 g/m 2 , preferably 1.0 g/m 2 to 6.0 g/m 2 .
  • the application weight of the layer applied to the substrate by curtain coating can be a total of 3 g/m 2 to 50 g/m 2 (dry), preferably 4 g/m 2 to 30 g/m 2 .
  • the application weight of individual layers of the total application can be 0.3 g/m 2 to 20 g/m 2 or more (dry), but preferably 0.5 g/m 2 to 10 g/m 2 or up to 15 g/m 2 .
  • the layer thickness of the individual streams of material in the curtain or their application weight (dry) on the substrate can be the same or different.
  • the coat weight of an outer layer is less than that of an inner layer of the curtain and may be 0.3 g/m 2 to 5 g/m 2 , but preferably 0.3 g/m 2 to 3 g/m 2 .
  • the tenside content in the packaging material can be further reduced.
  • the static viscosity of a stream in the curtain can be up to 3 Pa.s, preferably 50 to 500 mPa.s, measured with a Brookfield RVT rotational viscometer at 25° C. and a spindle speed of 20 and 100 rpm.
  • the surface tensions of the two outer layers can be at least 5 mN/m lower than that of the adjacent inner layer of the curtain.
  • the solids content of the layers of the curtain can be 5 to 50% by weight, preferably 10 to 30% by weight, based on the mass of the layer.
  • Functional layers that are applied to the paper according to the invention are those with a barrier effect for, for example, water vapor, air, fat, oils and gas or a heat-seal layer.
  • each of the functional layers (material streams) applied according to the invention can be an outer layer or an inner layer in the curtain.
  • a second heat-seal layer can also be arranged inside the curtain.
  • a functional layer with barrier properties for water vapor can essentially contain or consist of a hydrophobic polymer or hydrophobic polymer mixture.
  • a polymer can be a polyolefin.
  • Preferred polyolefins are polyethylene (PE), polypropylene (PP) or mixtures of polyethylene and polypropylene.
  • a moisture vapor barrier layer limits the moisture vapor transmission rate of the packaging material to 50 cm 3 /m 2 per 24 hours (23°C, 50% RH) at 1 atm and less. Two or more layers having moisture vapor barrier properties may also be present in the curtain for application to a substrate.
  • Another functional layer can have barrier properties for grease and/or oil.
  • a layer is preferably made of a polar polymer educated. Suitable polar polymers for this purpose are, for example, polyvinyl alcohol (PVOH) and ethylene vinyl alcohol (EVOH).
  • PVOH polyvinyl alcohol
  • EVOH ethylene vinyl alcohol
  • KIT value of greaseproof packaging materials obtained according to the invention is at least KIT 5 (DIN 53116) and is preferably greater than KIT 8.
  • a corresponding barrier layer can be applied to the substrate.
  • Moisture barrier properties can be created by coatings containing polypropylene or polyamide. Polypropylene can be used with particular preference for this purpose.
  • a gas barrier layer can also be applied to the substrate.
  • Conventional polymers known for this purpose can be used for this purpose.
  • the barrier layer against gases of the packaging material according to the invention is preferably formed from at least one thermoplastic polymer.
  • the thermoplastic polymer can be selected from ethylene-vinyl alcohol copolymers (EVOH), an at least partially hydrolyzed polyvinyl acetate, polyvinylidene chloride (PVDC), vinylidene chloride copolymer, preferably with a proportion of vinylidene chloride of at least 80% by weight, based on the total weight of the vinylidene chloride -Copolymers, or a mixture of at least two of the aforementioned polymers.
  • EVOH ethylene-vinyl alcohol copolymers
  • PVDC polyvinylidene chloride
  • vinylidene chloride copolymer preferably with a proportion of vinylidene chloride of at least 80% by weight, based on the total weight of the vinylidene
  • the ethylene/vinyl alcohol copolymers (EVOH) used to produce the layer are obtained by complete or incomplete hydrolysis of corresponding ethylene/vinyl acetate copolymers (EVAc). Fully hydrolyzed ethylene/vinyl acetate copolymers with a degree of hydrolysis greater than or equal to 98% and an ethylene content of 0.01 to 80 mol%, preferably 1 to 50 mol%, based on the total weight of the ethylene/vinyl alcohol Copolymers used.
  • a polyvinyl acetate which is at least partially hydrolyzed to produce the gas barrier layer is obtained by complete or incomplete hydrolysis of corresponding polyvinyl acetates.
  • Particularly preferred at least partially hydrolyzed polyvinyl acetates used to produce the layer are fully hydrolyzed polyvinyl acetates (polyvinyl alcohols, PVOH) with a degree of hydrolysis greater than/equal to 98% and partially hydrolyzed polyvinyl acetates with a degree of hydrolysis of 75% to 98%.
  • the gas barrier layer in particular if it is at least partially based on an ethylene-vinyl alcohol copolymer, can preferably be connected to a polyamide layer as a further layer in each case for protection against moisture.
  • a barrier layer of the packaging material produced according to the invention preferably has a layer thickness of 1 ⁇ m to 30 ⁇ m, particularly preferably 1 ⁇ m to 20 ⁇ m, very particularly preferably 1 ⁇ m to 10 ⁇ m, in particular 1.5 to 7 ⁇ m. If the layer contributes to optimizing the mechanical properties of the packaging material according to the invention, it preferably has a layer thickness of 5 ⁇ m to 500 ⁇ m, particularly preferably 20 ⁇ m to 150 ⁇ m when used as a tubular bag or lid material, or 100 ⁇ m to 100 ⁇ m when used for containers, such as troughs 500 ⁇ m.
  • a barrier layer of the packaging material according to the invention can contain biopolymers, as are described for the production of the heat-seal layer. A transparent blend of biopolymers and the other polymers or polyamides used to make the heat seal layer can be used.
  • An oxygen barrier layer and a water vapor barrier layer are particularly preferably provided on a substrate as barrier layers.
  • Each of these layers in the curtain can be an outer layer in contact with air or an inner layer sandwiched between two outer layers.
  • one of the functional layers can be an optionally multilayer heat-sealing layer made of thermoplastic polymers, which is directed inward in the packaging material produced.
  • Thermoplastic polymers for the heat-seal layer include olefin homo- and copolymers, homo- and/or copolyesters, transparent mixtures of at least two of the polymers mentioned and mixtures of at least two of the polymers mentioned but of limited compatibility.
  • the heat-sealing layer can preferably consist of up to 100% by weight of biopolymers as the polymer component.
  • the polymer can also be a copolymer of at least one olefin and at least one ⁇ , ⁇ -unsaturated, non-olefinic monomer with carboxyl groups, their salts or their esters, such as ethylene/vinyl acetate copolymers, and also copolymers of ethylene and esters of acrylic acid or methacrylic acid, Copolymers of ethylene and acrylic acid or methacrylic acid and/or salts thereof, preferably sodium or zinc salts. It is also possible to use mixtures of at least two of the polymers mentioned or mixtures of at least two of the polymers mentioned but which have limited compatibility.
  • each of the layers of the multilayer packaging material according to the invention can be equipped with customary additives, preferably with at least one additive selected from antiblocking agents, lubricants, antistatic agents, dyes, inorganic fillers, antioxidants, UV stabilizers, UV absorbers or Oxygen absorbers, provided they do not belong to the surface-active substances (surfactants) described.
  • customary additives preferably with at least one additive selected from antiblocking agents, lubricants, antistatic agents, dyes, inorganic fillers, antioxidants, UV stabilizers, UV absorbers or Oxygen absorbers, provided they do not belong to the surface-active substances (surfactants) described.
  • At least one of the functional layers can contain a pigment.
  • the pigment can be kaolin, calcined clay, talc, calcium carbonate, laminar nanoparticles, high aspect ratio clays, titanium dioxide, luster white, synthetic polymer pigment, zinc oxide, barium sulfate, gypsum, synthetic magadiite, silica, alumina trihydrate, mica and diatomaceous earth.
  • the packaging material according to the invention can be a packaging for any foodstuff.
  • the food can be solid, semi-solid or liquid. It can be packaging for cheese, sausage, ham, meat, poultry or poultry parts, baked goods, baking ingredients, snack foods such as chips or peanut flakes, nuts, kernels, confectionery, such as chocolate, candy, chewing gum, fish, seafood, a solid or liquid ready meal such as a pie, a fat spread such as butter and margarine, mayonnaise, mustard, ketchup, or a spice or spice mix.
  • Paper, cardboard or a plastic film can be used as a substrate or carrier for one or more functional layers and/or one or more further layers.
  • a cellulose-based paper, preferably web-shaped paper, is preferably used as the carrier material.
  • Paper within the meaning of the invention is either base paper or coated base paper.
  • raw paper here means an uncoated or understood surface-sized paper.
  • a base paper can contain sizing agents such as alkylkentene dimers, fatty acids and/or fatty acid salts, epoxidized fatty acid amides, alkenyl or alkyl succinic anhydride, wet strength agents such as polyamine-polyamide-epichlorohydrin, dry strength agents such as anionic, cationic or amphoteric polyamides or cationic starches, optical brighteners, fillers, pigments , dyes, defoamers and other auxiliaries known in the paper industry.
  • the base paper can be surface sized. Examples of suitable glues are polyvinyl alcohol or oxidized starch.
  • the base paper can be made on a Fourdrinier or a Yankee paper machine (cylinder paper machine).
  • the basis weight of the raw paper is preferably 20 to 350 g/m 2 .
  • the base paper can be used in uncompacted or compressed (smoothed) form.
  • Particularly suitable are base papers having a density of 0.8 to 1.2 g / cm 3, preferably 0.90 to 1.1 g / cm 3.
  • bleached hardwood kraft pulp LLKP
  • bleached softwood kraft pulp NKP
  • bleached hardwood sulfite pulp LBSP
  • bleached softwood sulfite pulp NBSP
  • Pulp fibers obtained from waste paper can also be used.
  • the cellulose fibers mentioned can also be used as a mixture and optionally contain proportions of other fibers, for example synthetic resin fibers.
  • pulp fibers made from 100% hardwood pulp are preferably used.
  • the average fiber length of the unbeaten pulp is preferably 0.6 mm to 0.85 mm (Kajaani measurement).
  • the cellulose preferably has a lignin content of less than 0.05% by weight, in particular 0.01 to 0.03% by weight, based on the mass of the cellulose.
  • Kaolins calcium carbonate in its natural forms such as limestone, marble or dolomite, precipitated calcium carbonate, calcium sulfate, barium sulfate, titanium dioxide, talc, silica, aluminum oxide and mixtures thereof for the raw paper can be used as fillers, for example.
  • the paper layer can consist of a coated base paper. In the case of a coated base paper, there is at least one pigment-containing layer on at least one side of the base paper arranged.
  • a metal oxide, silicate, carbonate, sulfide or sulfate can be used as the pigment.
  • Pigments such as kaolins, talc, calcium carbonate and/or barium sulfate are particularly suitable.
  • a pigment mixture consisting of the abovementioned calcium carbonate and kaolin can be used for the pigment-containing layer.
  • the calcium carbonate/kaolin quantity ratio is preferably from 30:70 to 70:30.
  • the binder/pigment ratio in the pigment-containing layer can be from 0.1 to 2.5, preferably from 0.2 to 1.5, but in particular from about 0.9 to 1.3. Any known water-soluble and/or water-dispersible binder can be used in the pigment-containing layer.
  • film-forming starches such as thermally modified starches, in particular corn starches or hydroxypropylated starches, are particularly suitable for this purpose.
  • the pigment-containing layer can be applied inline or offline using any of the application units customary in papermaking, the amount applied preferably being chosen such that after drying the application weight is 0.1 to 30 g/m 2 , in particular 1 to 20 g/m 2 . or according to a particularly preferred embodiment is 2 to 8 g/m 2 .
  • the pigment-containing layer is applied using a size press or film press integrated within the paper machine.
  • the paper layer is essentially based on renewable raw materials such as cellulose and cellulose derivatives.
  • the paper and thus the substrate can have a basis weight of 20 g/m 2 to 350 g/m 2 .
  • the multilayer packaging material according to the invention preferably has a total layer thickness of 40 ⁇ m to 1000 ⁇ m, particularly preferably 40 ⁇ m to 150 ⁇ m.
  • 3 to 10 layers can be arranged on the substrate of the packaging material.
  • 3 to 6 functional layers and/or other layers, as explained above, can be arranged on the substrate.
  • the packaging material according to the invention can particularly preferably have four layers, five layers or six layers.
  • the base paper was made from eucalyptus pulp.
  • the pulp was ground as an approximately 5% strength by weight aqueous suspension (high-density stock) using a refiner to a degree of beating of 36° SR.
  • the mean fiber length was 0.64 mm.
  • the concentration of the cellulose fibers in the thin stock was 1% by weight, based on the mass of the cellulose suspension.
  • Additives were added to the thinstock such as cationic starch at 0.4% by weight, as a neutral sizing agent alkyl ketene dimer (AKD) at 0.48% by weight, wet strength agent polyamine-polyamide-epichlorohydrin resin (Kymene ® ) in an amount of 0.36% by weight and a natural CaCO 3 in an amount of 10% by weight.
  • the amounts given relate to the pulp mass.
  • the thin stock the pH of which was adjusted to about 7.5, was transferred from the headbox to the wire of the paper machine, whereupon sheet formation took place with dewatering of the web in the wire section of the paper machine.
  • the paper web was further dewatered to a water content of 60% by weight, based on the web weight. Further drying took place in the drying section of the paper machine with heated drying cylinders. A base paper with a basis weight of 160 g/m 2 and a moisture content of about 7% was produced.
  • the base paper is coated on both sides with a coating composition made from a styrene acrylate binder, starch and a pigment mixture of calcium carbonate and kaolin with an application weight of 15 g/m 2 each, dried and then smoothed with a calender.
  • a coating composition made from a styrene acrylate binder, starch and a pigment mixture of calcium carbonate and kaolin with an application weight of 15 g/m 2 each, dried and then smoothed with a calender.
  • coated base paper is used for the subsequent coating using a curtain coater.
  • a composition was applied to one side of the coated raw paper using a curtain coater, the components and composition of which are described below.
  • the speed to be coated was the same Paper web at 120 m/min.
  • the curtain coater applicator was equipped with edge guides lubricated with dripping water and a vacuum suction device to remove this edge smearing water at the lower end of the edge guide just above the coated paper edge.
  • the height of the curtain was 125 mm and the width of the curtain was 260 mm.
  • the web was dried after coating using a hot-air flotation dryer.
  • the following formulations were prepared in appropriately equipped mixing tanks and have the properties listed in Table 1.
  • the curtains in the examples described were constructed according to the configurations listed in Table 2. Information on the application quantity based on the weight of the entire packaging material and also on the individual layers of the curtain is also listed in Table 2.
  • the table also contains the quality-relevant parameters of the resulting packaging material.
  • the results of Table 2 show that the examples according to the invention manage with a small proportion of surface-active substances and the parameters relevant to process engineering are in the acceptable range.
  • the surface tension of the outer layers used, which come into contact with the air, is at least 5 mN/m lower than that of the adjacent inner layer.
  • the lower surface tension ensures a stable curtain, which is the basis for high-quality packaging materials.
  • packaging papers according to the invention produced in the tests meet all the quality criteria customary in the market that are set for packaging in the food sector.
  • the barrier properties against water vapor and oxygen, which can be significantly undercut for the examples according to the invention, should be mentioned here as examples.
  • the surface tension of liquids is determined in accordance with the DIN EN ISO 19403-3 standard.
  • Oxygen Permeation or Oxygen Transmission Rate (OTR)
  • the test serves to determine the oxygen permeability (permeation of pure oxygen or oxygen gas mixtures, e.g. air) of plastic films and plastic hollow bodies (e.g. packaging containers, plastic pipes, etc.) and thus their suitability for packaging purposes as well for technical applications.
  • the test is carried out in accordance with DIN 53380-3 and at a temperature of 23°C and a relative humidity of 50%.
  • the test is used to determine the water vapor permeability of plastic films, plastic webs (sheets) and multi-layer structures with plastic content using an electrolysis sensor.
  • the test is carried out according to EN ISO 15106-3.
  • the grease resistance test commonly known as the kit test, was carried out in accordance with DIN 53116.
  • the curtain stability limit test is carried out with the curtain holders in a vertical position without suction. It starts with the flow rate (D), which results in the desired dry application for a given casting width (B), machine speed, solids content and density of the recipe.
  • flow cm 3 / at least broad m * speed m / at least * dry application G / m 2 * 100 % solids content % * density G / m 3
  • the flow rate is then reduced in 5% steps, based on the mass of the stream, until the curtain collapses without any further external influence.
  • the last set flow before the curtain collapse divided by the width of the curtain defines the curtain stability limit.
  • a flow rate of 20% above the determined curtain stability limit is set.
  • the curtain is then visually checked for curtain openers for 10 minutes and the number is documented.
  • Viscosity is measured with a Brookfield RVT viscometer (available from Brookfield Engineering Laboratories, Inc., Stoughton, Massachusetts, USA). To determine the viscosity, 600 ml of a sample are poured into a 1000 ml beaker and the viscosity is measured at 25° C. at a spindle speed of 20 and 100 rpm.
  • the basis weight was determined according to DIN EN ISO 536.

Landscapes

  • Wrappers (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

Beschrieben wird die Herstellung eines Verpackungsmaterials mit wenigstens einer Funktionsschicht, umfassend das Ausbilden eines mehrschichtigen Vorhangs auf wässriger Basis und das Aufbringen dieses Vorhangs auf ein Substrat, wobei die äußeren mit der Luft während des Gießens in Kontakt tretenden Schichten des Vorhangs oberflächenaktive Additive enthalten, die Differenz der Oberflächenspannung zwischen den beiden äußeren Schichten und der/den angrenzenden inneren Schichten des Vorhangs wenigsten 5 mN/m beträgt.Described is the production of a packaging material with at least one functional layer, comprising the formation of a multi-layer, water-based curtain and the application of this curtain to a substrate, the outer layers of the curtain coming into contact with the air during casting containing surface-active additives, the difference the surface tension between the two outer layers and the adjacent inner layer(s) of the curtain is at least 5 mN/m.

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNGTECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Verpackungsmaterials mit einer Funktionsschicht auf einem Substrat unter Einsatz eines Gießverfahrens zur Beschichtung des Substrats.The invention relates to a method for producing a packaging material with a functional layer on a substrate using a casting method for coating the substrate.

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

Im Bereich der bahnförmigen Verpackungsmaterialien kommen für viele Anwendungen papierbasierte Produkte zum Einsatz. Das geschieht in vielen Fällen und bei geringen Anforderungen an die Barriereeigenschaften des Verpackungsmaterials ohne weitere Modifikationen desselben. Mit Hilfe von funktionalen Strichen werden Verpackungspapieren Barriereeigenschaften gegenüber Sauerstoff, Wasserdampf, Öl und Fett und weiteren Stoffen verliehen. Die Anforderungen insbesondere der Lebensmittelindustrie für sensible Produkte sind sehr hoch und wurden bisher in der Regel durch Kunststoffe oder Verbundstoffe beispielsweise mit Aluminium- oder Kunststofffolien erfüllt. Die gesellschaftliche Entwicklung der vergangenen Jahre führte zu einem immer stärkeren Umdenken im Bereich der Verpackungen. Eine Forderung des Marktes bzw. der Kunden an die Hersteller von Verpackungsmaterialien besteht darin, nach Möglichkeit ökologischere Materialien auf Basis von Papier und nachwachsenden Rohstoffen einzusetzen. Zudem werden die Grenzwerte für gesundheitsgefährdende Stoffe durch gesetzliche Vorgaben und auch wegen der gesellschaftlichen Anforderungen zur Vermeidung oder zur Reduzierung von Gefahrstoffen auf möglichst geringe Werte weiter gesenkt. Die Herausforderung für die Hersteller der Lebensmittelverpackungen ist es dabei, die hohen Barriereeigenschaften und die ökologischen Anforderungen mit ökonomisch vertretbaren Verfahren zu erzielen.Paper-based products are used for many applications in the field of web-type packaging materials. In many cases and when the requirements for the barrier properties of the packaging material are low, this happens without further modifications to the same. With the help of functional coatings, packaging papers are given barrier properties against oxygen, water vapour, oil and fat and other substances. The requirements of the food industry in particular for sensitive products are very high and have so far usually been met by plastics or composites, for example with aluminum or plastic foils. The social development of the past few years has led to an increasing rethinking in the field of packaging. One of the demands of the market and customers on the manufacturers of packaging materials is to use more ecological materials based on paper and renewable raw materials whenever possible. In addition, the limit values for hazardous substances are further reduced to the lowest possible values due to legal requirements and also due to social requirements to avoid or reduce hazardous substances. The challenge for manufacturers of food packaging is to to achieve high barrier properties and the ecological requirements with economically justifiable processes.

Es ist bekannt, wasserbasierte Funktionsmaterialien wie Polymer-Dispersionen auf ein faserbasiertes Substrat wie Papier aufzutragen. In Abhängigkeit vom Auftragsverfahren sind zur Erreichung der qualitativen Anforderungen an das spätere Verpackungsmaterial funktionelle Additive erforderlich. Ein häufig eingesetztes Auftragsverfahren ist die Vorhangbeschichtung (Curtain Coating). Oberflächenaktive oder grenzflächenaktive Substanzen werden dabei benötigt, um ein stabiles Produktionsverfahren zu gewährleisten. Diese dienen der Verringerung der Oberflächenspannung der Schichten, die Kontakt zur Luft haben, und ermöglichen damit einen stabilen Vorhang und folglich einen stabileren Auftrag des Vorhangs auf ein Substrat. Viele dieser Substanzen sind in der Lage über die Zeit auch durch Barriereschichten des Verpackungsmaterials zu migrieren und in Kontakt mit dem verpackten Lebensmittel zu kommen.It is known to apply water-based functional materials such as polymer dispersions to a fiber-based substrate such as paper. Depending on the application method, functional additives are required to meet the qualitative requirements for the later packaging material. A frequently used application method is curtain coating. Surface-active or surface-active substances are required to ensure a stable production process. These serve to reduce the surface tension of the layers in contact with air, allowing for a stable curtain and consequently more stable application of the curtain to a substrate. Over time, many of these substances are able to migrate through the barrier layers of the packaging material and come into contact with the packaged food.

Bei der Anwendung der Vorhangbeschichtung (Curtain Coating) ist in erster Linie die Stabilität des erzeugten Vorhangs, der sich aus einem oder mehreren Stoffströmen zusammensetzen kann, von Bedeutung. Hinzu kommen Anforderungen der Hersteller mit Blick auf die Wirtschaftlichkeit, die Menge der aufgetragenen Materialien möglichst gering zu halten und damit möglichst dünne Schichten zu gießen. Ferner spielen die Vielfältigkeit der Produkte, Faktoren wie die Produktionsgeschwindigkeit aber auch die Viskosität und die Art der eingesetzten Stoffe eine relevante Rolle. Das wiederum erfordert ein hohes Maß an Flexibilität und Anpassungsfähigkeit bei der Erstellung von Rezepturen für das Curtain-Coating.When curtain coating is used, the stability of the curtain produced, which can be composed of one or more material flows, is of primary importance. In addition, there are demands from the manufacturers with a view to economy, to keep the quantity of the applied materials as low as possible and thus to cast the thinnest possible layers. Furthermore, the diversity of the products, factors such as the production speed, but also the viscosity and the type of substances used play a relevant role. This in turn requires a high degree of flexibility and adaptability when creating recipes for curtain coating.

Der parallele Auftrag mehrerer Schichten durch das Curtain Coating ist beispielsweise in der EP 1 416 087 B1 beschrieben. Mit den einzelnen Schichten werden die bereits beschriebenen Barriere-Eigenschaften hinsichtlich Sauerstoff und Wasserdampf sowie auch eine Siegelschicht auf ein Substrat aufgetragen. In Tabelle 1 sind für den Auftrag eines Vorhangs aus fünf einzelnen Schichten durch das Curtain Coating die Rezepturen und die Auftragsgewichte angegeben. Die beiden äußeren Lagen/Schichten des Vorhangs haben im Vergleich zu den innenliegenden ein höheres Auftragsgewicht und eine vergleichbare Menge an oberflächenaktiven Substanzen. Alle Schichten enthalten grenzflächenaktive Substanzen. Damit ist die für das gesamte Produkt eingesetzte Menge an oberflächenaktivem Additiv für die in diesem Dokument beschriebenen Produkte sehr hoch, um eine ausreichende Qualität bei der Herstellung zu gewährleisten.The parallel application of several layers by curtain coating is, for example, in the EP 1 416 087 B1 described. With the individual layers, the already described barrier properties with regard to oxygen and water vapor as well as a sealing layer are applied to a substrate. Table 1 gives the formulations and the application weights for the application of a curtain made up of five individual layers by curtain coating. The two outer ones Layers of the curtain have a higher application weight and a comparable amount of surface-active substances compared to the inner layers. All layers contain surface-active substances. The amount of surface-active additive used for the entire product is therefore very high for the products described in this document in order to ensure sufficient quality during manufacture.

Die EP 1 666 637 A1 verzichtet aufgrund des Einsatzes von Lösungsmittel weitestgehend auf die Verwendung von oberflächenaktiven Additiven. Jedoch ist aus ökologischen und arbeitsgesundheitlichen Gründen der Einsatz von Lösungsmitteln unerwünscht.the EP 1 666 637 A1 largely dispenses with the use of surface-active additives due to the use of solvents. However, the use of solvents is undesirable for ecological and occupational health reasons.

Die EP 1 395 705 B1 beschreibt Verpackungspapiere mit Barriereeigenschaften. Durch das Curtain-Coating werden unterschiedliche Schichten in einer Vielzahl an Kombinationen aufgetragen. Schwerpunkt ist auch hier ein funktionierender Curtain-Auftrag, der über den Einsatz von oberflächenaktiven Additiven in allen Schichten gewährleistet wird. Die Prozessstabilität wird folglich auch hier durch den Einsatz großer Mengen oberflächenaktiver Additive erkauft.the EP 1 395 705 B1 describes packaging papers with barrier properties. With curtain coating, different layers are applied in a variety of combinations. Here, too, the focus is on a functioning curtain application, which is ensured by the use of surface-active additives in all layers. The process stability is consequently bought here by the use of large amounts of surface-active additives.

Die EP 1 255 615 B1 beschreibt das Curtain-Coating von Substraten zur Herstellung von Verpackungsmaterialien. Der Einsatz an oberflächenaktiven Substanzen wegen des Curtain-Coating übersteigt die geforderten Grenzwerte.the EP 1 255 615 B1 describes the curtain coating of substrates for the production of packaging materials. The use of surface-active substances because of the curtain coating exceeds the required limit values.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein stabiles Beschichtungsverfahren nach dem Prinzip des Curtain Coating zur Herstellung von Verpackungsmaterialien bereitzustellen, dass hinsichtlich des erhaltenen Verpackungsmaterials den gesetzlichen Anforderungen hinsichtlich des Schadstoffanteils besser gerecht wird als bekannte mit dem Curtain Coating hergestellte Verpackungsmaterialien. Stabiles Beschichtungsverfahren bedeutet, dass sich die Beschichtung eines Substrats durch ein Gießverfahren im industriellen Maßstab durchführen lässt, ohne dass Stoffstromabrisse im Vorhang zu befürchten sind.The invention is based on the object of providing a stable coating method according to the principle of curtain coating for the production of packaging materials that, with regard to the packaging material obtained, better meets the legal requirements with regard to the proportion of harmful substances than known packaging materials produced with curtain coating. Stable coating process means that the coating on a substrate will pass through a casting process can be carried out on an industrial scale without fear of material flow breaks in the curtain.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch das Aufbringen von Funktionsschichten auf ein Substrat mit einem Gießverfahren, umfassend das Ausbilden eines mehrschichtigen Vorhangs auf wässriger Basis und das Aufbringen dieses Vorhangs auf das Substrat, in dem die äußeren mit der Luft während des Gießens in Kontakt tretenden Schichten des Vorhangs oberflächenaktive Additive enthalten und die Differenz der Oberflächenspannung zwischen den äußeren Schichten und der/den angrenzenden inneren Schichten des Vorhangs wenigsten 5 mN/m beträgt.According to the invention, this object is achieved by the application of functional layers to a substrate using a casting process, comprising the formation of a multi-layer, water-based curtain and the application of this curtain to the substrate, in which the outer layers of the Curtains contain surface-active additives and the difference in surface tension between the outer layers and the adjacent inner layer(s) of the curtain is at least 5 mN/m.

Gegenstand der Erfindung ist ferner Verpackungsmaterial mit einem Substrat und einem darauf angeordneten mindestens dreischichtigen Auftrag, der durch ein Curtain Coating auf das Substrat aufgetragen ist, wobei der Auftrag wenigstens eine Funktionsschicht enthält und die mit dem Substrat in Kontakt befindliche Schicht des Auftrags und die mit der Luft in Kontakt befindliche Schicht des Auftrags ein oberflächenaktives Additiv enthalten und die Differenz der Oberflächenspannung zwischen diesen beiden äußeren Schichten und einer an diese angrenzenden inneren Schicht des Auftrags wenigstens 5 mN/m beträgt.The invention also relates to packaging material with a substrate and an at least three-layer application arranged thereon, which is applied to the substrate by curtain coating, the application containing at least one functional layer and the layer of the application that is in contact with the substrate and the layer of the application that is in contact with the air-contact layer of the application contain a surface-active additive and the difference in surface tension between these two outer layers and an inner layer of the application adjacent to this is at least 5 mN/m.

Die Differenz in der Oberflächenspannung besagter Schichten wird erreicht durch die höhere Konzentration oberflächenaktiver Additive in der Auftragsmasse für die äußeren Schichten des Vorhangs verglichen mit der Konzentration der inneren Schicht/en des Vorhangs. Die innere/en Schichten des Vorhangs können vorzugsweise frei von einem oberflächenaktiven Additiv sein.The difference in surface tension of said layers is achieved by the higher concentration of surface-active additives in the coating composition for the outer layers of the curtain compared to the concentration of the inner layer(s) of the curtain. The inner layer(s) of the curtain may preferably be free of a surface active additive.

Durch die erfindungsgemäße Verfahrensweise kann die Menge der eingesetzten oberflächenaktiven Additive in den zwei äußeren, mit Luft in Kontakt stehenden Stoffströmen des Vorhangs im Bereich von 0,02 Gew.-% bis 0,6 Gew.-%, bezogen auf die Masse der Zusammensetzung der beiden äußeren Schichten, limitiert werden. Folglich ist die Menge der oberflächenaktiven Additive im erhaltenen unbedruckten Verpackungsmaterial auf den Bereich von 0,02 Gew.-% bis 0,6 Gew.-% begrenzt. Dadurch ist die Gesamtmenge an oberflächenaktiven Additiven, bezogen auf die Masse des Vorhangs im Vergleich zum Stand der Technik deutlich begrenzt. Überraschend liefert diese Verfahrensweise dennoch eine hohe Stabilität des Vorhangs bei der Gießbeschichtung. Das erfindungsgemäß erhaltene Verpackungsmaterial hat damit eine wesentlich geringe Konzentration an unerwünschten oberflächenaktiven Additiven als nach bekannten Verfahren hergestellte Verpackungsmaterialien insbesondere für Lebensmittel.The inventive procedure, the amount of surface-active additives used in the two outer streams of the curtain in contact with air in the range of 0.02 wt .-% to 0.6 wt .-%, based on the mass of the composition of the both outer layers, are limited. Consequently, the amount of surface-active additives in the obtained unprinted packaging material is limited to the range of 0.02% to 0.6% by weight. As a result, the total amount of surface-active additives, based on the mass of the curtain, is significantly limited compared to the prior art. Surprisingly, this procedure nevertheless provides a high stability of the curtain during cast coating. The packaging material obtained according to the invention thus has a significantly lower concentration of undesirable surface-active additives than packaging materials produced by known processes, in particular for food.

DEFINITIONENDEFINITIONS

Die beiden Seiten des hier beschriebenen Verpackungsmaterials unterscheiden sich. Als "Oberseite" des Verpackungsmaterials wird die Seite bezeichnet, auf die eine oder mehrere Funktionsschichten aufgetragen werden. In der späteren Anwendung hat diese Seite Kontakt zu dem zu verpackenden Produkt beispielsweise ein Lebensmittel.The two sides of the packaging material described here differ. The "top" of the packaging material is the side on which one or more functional layers are applied. In later use, this side is in contact with the product to be packaged, for example food.

Die "Unterseite" des Verpackungsmaterials ist die der Oberseite gegenüberliegende Seite. Sie bildet in der späteren Anwendung die Verpackungsaußenseite und kann gegebenenfalls zum Bedrucken ausgerüstet sein.The "bottom" of the packaging material is the side opposite the top. In subsequent use, it forms the outside of the packaging and can optionally be equipped for printing.

Als Vorhang oder Curtain werden die aufzutragenden Materialien in der Phase bezeichnet, in der sie sich als Verbund aus mehreren Schichten im freien Fall auf ein Substrat oder eine Substratbahn zu bewegen. Direkt nach dem Austritt aus der Düse des Gießbeschichters werden die einzelnen Schichten vereint und fließen dann als ein Vorhang auf das Substrat. Dieser Vorhang besitzt zwei Oberflächen, die Kontakt zur Umgebungsluft haben. Als innere Oberfläche des Vorhangs wird dabei die Oberfläche bezeichnet, die nach dem Auftragen auf das Substrat in direktem Kontakt zum Substrat steht. Die äußere Oberfläche des Vorhangs ist entsprechend die gegenüberliegende Oberfläche, die die spätere Kontaktfläche zu dem zu verpackenden Produkt bildet.As a curtain or curtain, the materials to be coated in the phase are referred to in which they move as a composite of multiple layers in free fall onto a substrate or a substrate web. Immediately after exiting the die of the curtain coater, the individual layers are combined and then flow as a curtain onto the substrate. This curtain has two surfaces that are in contact with the ambient air. The inner surface of the curtain is the surface that is in direct contact with the substrate after application. The outer surface of the curtain is accordingly the opposite surface, which later forms the contact surface with the product to be packaged.

Eine Funktionsschicht im Sinne der Erfindung ist eine Schicht auf dem Substrat, die die Verwendbarkeit des erfindungsgemäß erhaltenen Verpackungsmaterials für ein bestimmtes zu verpackendes Gut verbessert oder gewünschte Funktionalitäten des Verpackungsmaterials erzeugt. Beispielsweise kann eine Funktionsschicht Barriereeigenschaften für eine beliebige Substanz liefern.A functional layer within the meaning of the invention is a layer on the substrate which improves the usability of the packaging material obtained according to the invention for a specific good to be packaged or produces desired functionalities of the packaging material. For example, a functional layer can provide barrier properties for any substance.

BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNGPREFERRED EMBODIMENTS OF THE INVENTION

Das erfindungsgemäße Verpackungsmaterial oder erfindungsgemäß durch das Curtain Coating-Verfahren erhaltene Verpackungsmaterial kann eine oder mehrere Funktionsschichten und weitere Schichten wie eine Farbempfangsschicht zum Bedrucken, eine Bindemittelschicht oder Separationsschicht (Trennschicht) auf einem Substrat aufweisen.The packaging material according to the invention or packaging material obtained according to the invention by the curtain coating process can have one or more functional layers and further layers such as an ink-receiving layer for printing, a binder layer or a separating layer (separating layer) on a substrate.

Funktionsschichten und weitere Schichten können im Verbund als Vorhang auf das Substrat aufgetragen werden. Nur die beiden äußeren Schichten des Vorhangs stehen während des Beschichtens mit Luft in Kontakt. Der freifließende mehrschichtige Vorhang auf wässriger Basis enthält mindestens drei einzelne Stoffströme. In diesem Fall ist der Vorhang folglich ein Verbund, gebildet aus zwei äußeren mit Luft in Kontakt stehenden Stoffströmen und mindestens einem zwischen den äußeren Stoffströmen befindlichen Stoffstrom. Die Anzahl der Stoffströme (Schichten) im Vorhang zwischen den beiden äußeren mit Luft in Kontakt stehenden Stoffströmen im Vorhang kann 1 bis 7 und mehr, vorzugsweise 1 bis 5 betragen. Besonders bevorzugt enthält der Vorhang insgesamt mit den äußeren Stoffströmen vier oder fünf Stoffströme. Der Vorhang kann mithin mehrere Funktionsschichten mit unterschiedlichen Eigenschaften oder unterschiedlichen Funktionen im Verpackungsmaterial aufweisen. Darüber hinaus kann der Vorhang zwei Stoffströme mit derselben Funktionalität für das Verpackungsmaterial enthalten. Die Stoffströme sind mit Wasser mischbar.Functional layers and other layers can be applied to the substrate in combination as a curtain. Only the two outer layers of the curtain are in contact with air during coating. The free-flowing, aqueous-based, multi-layered curtain contains at least three individual streams. In this case, the curtain is consequently a composite, formed from two outer streams of material which are in contact with air and at least one stream of material located between the outer streams of material. The number of material flows (layers) in the curtain between the two outer material flows in contact with air in the curtain can be 1 to 7 or more, preferably 1 to 5. The curtain particularly preferably contains a total of four or five material flows with the outer material flows. The curtain can therefore have several functional layers with different properties or different functions in the packaging material. In addition, the curtain can contain two streams of material with the same functionality for the packaging material. The material flows are miscible with water.

Auf die durch ein Gießverfahren aufgetragene Beschichtung können weitere Schichten durch andere Beschichtungsverfahren aufgetragen werden. Andere Beschichtungsverfahren sind bekannte Auftragstechniken für bahnartige Substrate wie die Schmelzextrusion, Rakel und Walzen. Durch solche Techniken können beispielsweise eine Farbempfangsschicht, eine Bindemittelschicht oder Trennschicht aufgetragen werden.Additional layers can be applied to the coating applied by a casting process by other coating processes. Other coating methods are known application techniques for web-like substrates such as melt extrusion, doctor blades and rollers. For example, a dye-receiving layer, a binder layer or a release layer can be applied by such techniques.

Vorzugsweise wird der Vorhang mit den nassen Beschichtungsschichten unter Verwendung eines sogenannten Vorhangbeschichters auf das Substrat aufgetragen.Preferably, the curtain of wet coating layers is applied to the substrate using a so-called curtain coater.

Tenside im Sinne der Erfindung sind solche, die üblicherweise eingesetzt werden, wenn eine oberflächenaktive oder grenzflächenaktive Wirkung erwünscht ist oder wenn Stoffströme für das Curtain-Coating stabilisiert werden sollen. Die oberflächenaktiven Additive (Tenside) können anionische, kationische oder amphotere Tenside sein und setzen die Oberflächenspannung wässriger Systeme oder von Wasser herab. Besonders bevorzugt enthalten die beiden äußeren mit Luft während des Gießens in Kontakt befindlichen Schichten des Vorhangs nur 0,02 Gew.-% bis 0,4 Gew.-% oberflächenaktive Additive. Die Zwischenschichten enthalten weniger oberflächenaktive Mittel als die äußeren Schichten. Vorzugsweise sind die Zwischenschichten des Vorhangs frei von oberflächenaktiven Additiven.Surfactants for the purposes of the invention are those which are customarily used when a surface-active or interface-active effect is desired or when streams of material for curtain coating are to be stabilized. The surface-active additives (surfactants) can be anionic, cationic or amphoteric surfactants and reduce the surface tension of aqueous systems or of water. Most preferably, the two outer layers of the curtain that are in contact with air during casting contain only 0.02% to 0.4% by weight of surfactant additives. The intermediate layers contain fewer surfactants than the outer layers. Preferably, the interlayers of the curtain are free of surface-active additives.

Das Auftragsgewicht nass einer äußeren Schicht kann 0,5 g/m2 bis 15 g/m2, vorzugsweise 1,0 g/m2 bis 6,0 g/m2 betragen.The wet coat weight of an outer layer can be 0.5 g/m 2 to 15 g/m 2 , preferably 1.0 g/m 2 to 6.0 g/m 2 .

Das Auftragsgewicht der durch Curtain Coating auf das Substrat aufgetragenen Schicht kann insgesamt 3 g/m2 bis 50 g/m2 (trocken), vorzugsweise 4 g/m2 bis 30 g/m2, betragen. Das Auftragsgewicht einzelner Schichten des Gesamtauftrags kann 0,3 g/m2 bis 20 g/m2 oder mehr (trocken), vorzugsweise aber 0,5 g/m2 bis 10 g/m2 oder bis 15 g/m2, betragen. Die Schichtdicke der einzelnen Stoffströme im Vorhang oder deren Auftragsgewicht (trocken) auf das Substrat kann gleich oder verschieden sein. Vorzugsweise ist das Auftragsgewicht einer äußeren Schicht geringer als das einer inneren Schicht des Vorhangs und kann 0,3 g/m2 bis 5 g/m2), vorzugsweise aber 0,3 g/m2 bis 3 g/m2 betragen. Dadurch kann der Tensidgehalt im Verpackungsmaterial weiter gesenkt werden.The application weight of the layer applied to the substrate by curtain coating can be a total of 3 g/m 2 to 50 g/m 2 (dry), preferably 4 g/m 2 to 30 g/m 2 . The application weight of individual layers of the total application can be 0.3 g/m 2 to 20 g/m 2 or more (dry), but preferably 0.5 g/m 2 to 10 g/m 2 or up to 15 g/m 2 . The layer thickness of the individual streams of material in the curtain or their application weight (dry) on the substrate can be the same or different. Preferably the coat weight of an outer layer is less than that of an inner layer of the curtain and may be 0.3 g/m 2 to 5 g/m 2 , but preferably 0.3 g/m 2 to 3 g/m 2 . As a result, the tenside content in the packaging material can be further reduced.

Die statische Viskosität eines Stoffstroms im Vorhang kann bis zu 3 Pa·s vorzugsweise 50 bis 500 mPa·s betragen, gemessen mit einem Brookfield-RVT-Rotationsviskosimeter bei 25 °C und einer Geschwindigkeit der Spindel von 20 und 100 U/min. Die Oberflächenspannungen der beiden äußeren Schichten können wenigstens 5 mN/m geringer als die der jeweils an diese angrenzenden inneren Schicht des Vorhangs sein.The static viscosity of a stream in the curtain can be up to 3 Pa.s, preferably 50 to 500 mPa.s, measured with a Brookfield RVT rotational viscometer at 25° C. and a spindle speed of 20 and 100 rpm. The surface tensions of the two outer layers can be at least 5 mN/m lower than that of the adjacent inner layer of the curtain.

Der Feststoffgehalt der Schichten des Vorhangs kann 5 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 10 bis 30 Gew.-%, bezogen auf die Masse der Schicht betragen.The solids content of the layers of the curtain can be 5 to 50% by weight, preferably 10 to 30% by weight, based on the mass of the layer.

Funktionsschichten, die erfindungsgemäß auf das Papier aufgetragen werden, sind solche mit Barrierewirkung für beispielsweise Wasserdampf, Luft, Fett, Öle und Gas oder eine Heißsiegelschicht. Jede der erfindungsgemäß aufgetragenen Funktionsschichten (Stoffströme) kann mit Ausnahme der Heißsiegelschicht Außenschicht oder Innenschicht im Vorhang sein. Eine zweite Heißsiegelschicht kann aber auch im Inneren des Vorhangs angeordnet sein.Functional layers that are applied to the paper according to the invention are those with a barrier effect for, for example, water vapor, air, fat, oils and gas or a heat-seal layer. With the exception of the heat-sealing layer, each of the functional layers (material streams) applied according to the invention can be an outer layer or an inner layer in the curtain. However, a second heat-seal layer can also be arranged inside the curtain.

Eine Funktionsschicht mit Sperreigenschaften für Wasserdampf kann im Wesentlichen ein hydrophobes Polymer oder hydrophobes Polymergemisch enthalten oder daraus bestehen. Ein solches Polymer kann ein Polyolefin sein. Bevorzugte Polyolefine sind Polyethylen (PE), Polypropylen (PP) oder Gemische aus Polyethylen und Polypropylen. Vorzugsweise beschränkt eine Barriereschicht für Wasserdampf die Wasserdampfdurchlässigkeit des Verpackungsmaterials auf 50 cm3/m2, je 24 h, (23°C, 50% RH) bei 1 atm und weniger. Es können im Vorhang auch zwei oder mehr Schichten mit Sperreigenschaften gegenüber Wasserdampf zum Auftrag auf ein Substrat vorhanden sein.A functional layer with barrier properties for water vapor can essentially contain or consist of a hydrophobic polymer or hydrophobic polymer mixture. Such a polymer can be a polyolefin. Preferred polyolefins are polyethylene (PE), polypropylene (PP) or mixtures of polyethylene and polypropylene. Preferably, a moisture vapor barrier layer limits the moisture vapor transmission rate of the packaging material to 50 cm 3 /m 2 per 24 hours (23°C, 50% RH) at 1 atm and less. Two or more layers having moisture vapor barrier properties may also be present in the curtain for application to a substrate.

Eine andere Funktionsschicht kann Sperreigenschaften für Fett und/oder Öl aufweisen. Eine solche Schicht wird vorzugsweise aus einem polaren Polymer gebildet. Geeignete polare Polymere für diesen Zweck sind beispielsweise Polyvinylalkohol (PVOH) und Ethylenvinylalkohol (EVOH). Der sogenannte KIT-Wert von erfindungsgemäß erhaltenen fettdichten Verpackungsmitteln beträgt wenigstens KIT 5 (DIN 53116) und ist vorzugsweise größer als KIT 8.Another functional layer can have barrier properties for grease and/or oil. Such a layer is preferably made of a polar polymer educated. Suitable polar polymers for this purpose are, for example, polyvinyl alcohol (PVOH) and ethylene vinyl alcohol (EVOH). The so-called KIT value of greaseproof packaging materials obtained according to the invention is at least KIT 5 (DIN 53116) and is preferably greater than KIT 8.

Sofern das erfindungsgemäß erhaltene Verpackungsmaterial Barriereeigenschaften gegen Feuchtigkeit benötigt, kann eine entsprechende Sperrschicht auf das Substrat aufgetragen werden. Sperreigenschaften gegen Feuchtigkeit können durch Polypropylen oder Polyamid enthaltende Schichtaufträge erzeugt werden. Besonders bevorzugt kann zu diesem Zweck Polypropylen eingesetzt werden.If the packaging material obtained according to the invention requires barrier properties against moisture , a corresponding barrier layer can be applied to the substrate. Moisture barrier properties can be created by coatings containing polypropylene or polyamide. Polypropylene can be used with particular preference for this purpose.

Ferner kann eine Gasbarriereschicht auf das Substrat aufgetragen werden. Dazu können übliche für diesen Zweck bekannte Polymere verwendet werden. Vorzugsweise ist die Barriereschicht gegen Gase des erfindungsgemäßen Verpackungsmaterials aus wenigstens einem thermoplastischen Polymeren gebildet. Das thermoplastische Polymer kann ausgewählt sein aus Ethylen-Vinylalkohol-Copolymere (EVOH), einem zumindest teilverseiften Polyvinylacetat, Polyvinylidenchlorid (PVDC), Vinylidenchlorid-Copolymer, vorzugsweise mit einem Anteil an Vinylidenchlorid von wenigstens 80 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Vinylidenchlorid-Copolymeren, oder einer Mischung aus wenigstens zwei der zuvor genannten Polymere. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ein Ethylen-Nonylalkohol-Copolymer enthalten. A gas barrier layer can also be applied to the substrate. Conventional polymers known for this purpose can be used for this purpose. The barrier layer against gases of the packaging material according to the invention is preferably formed from at least one thermoplastic polymer. The thermoplastic polymer can be selected from ethylene-vinyl alcohol copolymers (EVOH), an at least partially hydrolyzed polyvinyl acetate, polyvinylidene chloride (PVDC), vinylidene chloride copolymer, preferably with a proportion of vinylidene chloride of at least 80% by weight, based on the total weight of the vinylidene chloride -Copolymers, or a mixture of at least two of the aforementioned polymers. According to a particularly preferred embodiment, contain an ethylene-nonyl alcohol copolymer.

Die zur Herstellung der Schicht eingesetzten Ethylen/Vinylalkohol-Copolymere (EVOH) werden durch vollständige oder unvollständige Hydrolyse von entsprechenden Ethylen/Vinylacetat-Copolymeren (EVAc) gewonnen. Vorzugsweise werden vollverseifte Ethylen/Vinylacetat-Copolymere mit einem Verseifungsgrad größer/gleich 98% und einem Ethylen-Anteil von 0,01 bis 80 Mol-%, vorzugsweise von 1 bis 50 Mol-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Ethylen/Vinylalkohol-Copolymeren, eingesetzt.The ethylene/vinyl alcohol copolymers (EVOH) used to produce the layer are obtained by complete or incomplete hydrolysis of corresponding ethylene/vinyl acetate copolymers (EVAc). Fully hydrolyzed ethylene/vinyl acetate copolymers with a degree of hydrolysis greater than or equal to 98% and an ethylene content of 0.01 to 80 mol%, preferably 1 to 50 mol%, based on the total weight of the ethylene/vinyl alcohol Copolymers used.

Ein zur Herstellung der Gasbarriereschicht zumindest teilverseiftes Polyvinylacetat wird durch vollständige oder unvollständige Hydrolyse von entsprechenden Polyvinylacetaten gewonnen. Besonders bevorzugt zur Herstellung der Schicht eingesetzte zumindest teilverseifte Polyvinylacetate sind vollverseifte Polyvinylacetate (Polyvinylalkohole, PVOH) mit einem Verseifungsgrad größer/gleich 98 % und teilverseifte Polyvinylacetate mit einem Verseifungsgrad von 75 % bis 98 %.A polyvinyl acetate which is at least partially hydrolyzed to produce the gas barrier layer is obtained by complete or incomplete hydrolysis of corresponding polyvinyl acetates. Particularly preferred at least partially hydrolyzed polyvinyl acetates used to produce the layer are fully hydrolyzed polyvinyl acetates (polyvinyl alcohols, PVOH) with a degree of hydrolysis greater than/equal to 98% and partially hydrolyzed polyvinyl acetates with a degree of hydrolysis of 75% to 98%.

Die Gasbarriereschicht, insbesondere wenn sie auf einem Ethylen-Vinylalkohol-Copolymeren zumindest teilweise basiert, kann vorzugsweise zum Schutz gegen Feuchtigkeit jeweils mit einer Polyamidschicht als weiterer Schicht verbunden sein.The gas barrier layer, in particular if it is at least partially based on an ethylene-vinyl alcohol copolymer, can preferably be connected to a polyamide layer as a further layer in each case for protection against moisture.

Vorzugsweise weist eine als Barriereschicht des erfindungsgemäß erzeugten Verpackungsmaterials eine Schichtdicke von 1 µm bis 30 µm, besonders bevorzugt von 1 µm bis 20 µm, ganz besonders bevorzugt von 1 µm bis 10 µm, insbesondere von 1,5 bis 7 µm auf. Sofern die Schicht zur Optimierung der mechanischen Eigenschaften des erfindungsgemäßen Verpackungsmaterials beiträgt, weist sie vorzugsweise eine Schichtdichte von 5 µm bis 500 µm, besonders bevorzugt bei Verwendung als Schlauchbeutel oder Deckelmaterial 20µm bis 150 µm, bzw. bei Verwendung für Behälter, wie Mulden, 100µm bis 500 µm auf. Eine Barriereschicht des erfindungsgemäßen Verpackungsmaterials kann Biopolymere enthalten, wie sie zur Herstellung der Heißsiegelschicht beschrieben werden. Eine transparente Mischung aus Biopolymeren und den zur Herstellung der Heißsiegelschicht zum Einsatz kommenden anderen Polymeren oder Polyamiden kann verwendet werden.A barrier layer of the packaging material produced according to the invention preferably has a layer thickness of 1 μm to 30 μm, particularly preferably 1 μm to 20 μm, very particularly preferably 1 μm to 10 μm, in particular 1.5 to 7 μm. If the layer contributes to optimizing the mechanical properties of the packaging material according to the invention, it preferably has a layer thickness of 5 μm to 500 μm, particularly preferably 20 μm to 150 μm when used as a tubular bag or lid material, or 100 μm to 100 μm when used for containers, such as troughs 500 µm. A barrier layer of the packaging material according to the invention can contain biopolymers, as are described for the production of the heat-seal layer. A transparent blend of biopolymers and the other polymers or polyamides used to make the heat seal layer can be used.

Besonders bevorzugt sind auf einem Substrat als Barriereschichten eine Sauerstoffbarriereschicht und eine Wasserdampfbarriereschicht vorgesehen. Jede dieser Schichten kann im Vorhang eine Außenschicht sein, die mit Luft in Kontakt steht oder eine Innenschicht, die zwischen zwei Außenschichten angeordnet ist.An oxygen barrier layer and a water vapor barrier layer are particularly preferably provided on a substrate as barrier layers. Each of these layers in the curtain can be an outer layer in contact with air or an inner layer sandwiched between two outer layers.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann eine der Funktionsschichten eine ggf. mehrlagige Heißsiegelschicht aus thermoplastischen Polymeren sein, die in dem hergestellten Verpackungsmaterial nach innen gerichtet ist. Vorzugsweise geeignete thermoplastische Polymere für die Heißsiegelschicht umfassen Olefin-Homo- und Copolymere, Homo- und/oder Copolyester, transparente Mischungen aus wenigstens zwei der genannten Polymeren und Mischungen aus wenigstens zwei der genannten, aber begrenzt verträglichen Polymeren. Darüber hinaus kann die Heißsiegelschicht vorzugsweise bis zu 100 Gew.-% aus Biopolymeren als Polymerkomponente bestehen. Das Polymer kann auch ein Copolymer aus wenigstens einem Olefin und wenigstens einem α-β-ungesättigten, nicht olefinischen Monomeren mit Carboxylgruppen sein, deren Salze oder deren Ester, wie Ethylen/Vinylacetat-Copolymere, ferner Copolymere aus Ethylen und Estern der Acrylsäure oder Methacrylsäure, Copolymere aus Ethylen und Acrylsäure oder Methacrylsäure und/oder deren Salze, bevorzugt Natrium oder Zink-Salze bestehen. Es können auch Mischungen aus wenigstens zwei der genannten Polymeren oder Mischungen aus wenigstens zwei der genannten, aber begrenzt verträglichen Polymeren eingesetzt werden können.In a preferred embodiment, one of the functional layers can be an optionally multilayer heat-sealing layer made of thermoplastic polymers, which is directed inward in the packaging material produced. Preferably appropriate Thermoplastic polymers for the heat-seal layer include olefin homo- and copolymers, homo- and/or copolyesters, transparent mixtures of at least two of the polymers mentioned and mixtures of at least two of the polymers mentioned but of limited compatibility. In addition, the heat-sealing layer can preferably consist of up to 100% by weight of biopolymers as the polymer component. The polymer can also be a copolymer of at least one olefin and at least one α,β-unsaturated, non-olefinic monomer with carboxyl groups, their salts or their esters, such as ethylene/vinyl acetate copolymers, and also copolymers of ethylene and esters of acrylic acid or methacrylic acid, Copolymers of ethylene and acrylic acid or methacrylic acid and/or salts thereof, preferably sodium or zinc salts. It is also possible to use mixtures of at least two of the polymers mentioned or mixtures of at least two of the polymers mentioned but which have limited compatibility.

Jede der Schichten des erfindungsgemäßen mehrschichtigen Verpackungsmaterials, vorzugsweise die Heißsiegelschicht, kann falls erforderlich, üblichen Additiven ausgerüstet sein, vorzugsweise mit wenigstens einem Additiv, ausgewählt aus Antiblockmittel, Gleitmittel, Antistatika, Farbstoffe, anorganische Füllstoffe, Antioxidantien, UV-Stabilisatoren, UV-Absorbern bzw. Sauerstoffabsorber, sofern sie nicht zu den beschriebenen oberflächenaktiven Substanzen (Tensiden) gehören.If necessary, each of the layers of the multilayer packaging material according to the invention, preferably the heat-sealing layer, can be equipped with customary additives, preferably with at least one additive selected from antiblocking agents, lubricants, antistatic agents, dyes, inorganic fillers, antioxidants, UV stabilizers, UV absorbers or Oxygen absorbers, provided they do not belong to the surface-active substances (surfactants) described.

Mindestens eine der Funktionsschichten kann ein Pigment enthalten. Das Pigment kann Kaolin, calcinierter Ton, Talk, Calciumcarbonat, laminaren Nanopartikeln, Tone mit einem großen Aspektverhältnis, Titandioxid, Glanzweiß, synthetisches Polymerpigment, Zinkoxid, Bariumsulfat, Gips, synthetisches Magadiit, Siliciumdioxid, Aluminiumoxidtrihydrat, Glimmer und Diatomeenerde sein.At least one of the functional layers can contain a pigment. The pigment can be kaolin, calcined clay, talc, calcium carbonate, laminar nanoparticles, high aspect ratio clays, titanium dioxide, luster white, synthetic polymer pigment, zinc oxide, barium sulfate, gypsum, synthetic magadiite, silica, alumina trihydrate, mica and diatomaceous earth.

Das erfindungsgemäße Verpackungsmaterial kann eine Verpackung für ein beliebiges Lebensmittel sein. Das Lebensmittel kann fest, halbfest oder flüssig sein. Es kann eine Verpackung von Käse, Wurst, Schinken, Fleisch, Geflügel oder Geflügelteil, Backware, Backzutat, Knabbergebäck, wie Chips oder Erdnussflips, Nüssen, Kernen, Süßwaren, wie Schokolade, Bonbons, Kaugummi, Fisch, Meeresfrüchte, festes oder flüssiges Fertiggericht, wie eine Pastete, Streichfett, wie Butter und Margarine, Mayonnaise, Senf, Ketchup oder ein Gewürz oder Gewürzmischungen sein.The packaging material according to the invention can be a packaging for any foodstuff. The food can be solid, semi-solid or liquid. It can be packaging for cheese, sausage, ham, meat, poultry or poultry parts, baked goods, baking ingredients, snack foods such as chips or peanut flakes, nuts, kernels, confectionery, such as chocolate, candy, chewing gum, fish, seafood, a solid or liquid ready meal such as a pie, a fat spread such as butter and margarine, mayonnaise, mustard, ketchup, or a spice or spice mix.

Ein erfindungsgemäß auf ein Substrat aufzutragender im Vorhang gebildeter Schichtverbund zum Erhalt eines erfindungsgemäßen Verpackungsmaterials kann beispielsweise wie folgt zusammengesetzt sein:

  • / PE-DISP plus / PE-DISP / EVOH / PVAc / PVAc plus /
  • / PE-DISP plus / PE-DISP / EVOH / EVOH plus /
  • / PE-DISP plus / PE-DISP / PVAc / EVOH plus /
  • / PE-DISP plus / PE-DISP / PE-DISP plus /
  • / PVAc plus / PVAC / PVAc plus /
  • / EVOH plus / EVOH / EVOH plus /,
wobei EVOH eine Sauerstoffbarriere ohne oberflächenaktive Additive ist,
PE-DISP eine Wasserdampfbarriere ohne oberflächenaktive Additive ist,
PVAC eine Siegelschicht ohne oberflächenaktive Additive ist,
PVAc plus eine Siegelschicht mit 0,02 Gew.-% bis 0,4 Gew.-% oberflächenaktiver Additive ist,
PE-DISP plus eine Wasserdampfbarriere mit 0,02 Gew.-% bis 0,4 Gew.-% oberflächenaktiver Additive ist und
EVOH plus eine Sauerstoffbarriere mit 0,02 Gew.-% bis 0,4 Gew.-% oberflächenaktiver Additive, jeweils bezogen auf die Masse der Schicht.A layered composite to be applied to a substrate according to the invention and formed in a curtain to obtain a packaging material according to the invention can be composed, for example, as follows:
  • / PE-DISP plus / PE-DISP / EVOH / PVAc / PVAc plus /
  • / PE-DISP plus / PE-DISP / EVOH / EVOH plus /
  • / PE-DISP plus / PE-DISP / PVAc / EVOH plus /
  • / PE-DISP plus / PE-DISP / PE-DISP plus /
  • / PVAc plus / PVAC / PVAc plus /
  • / EVOH plus / EVOH / EVOH plus /,
where EVOH is an oxygen barrier without surface-active additives,
PE-DISP is a water vapor barrier without surface-active additives,
PVAC is a sealing layer without surface-active additives,
PVAc plus a sealant layer with 0.02% to 0.4% by weight of surface-active additives,
PE-DISP plus is a water vapor barrier with 0.02% to 0.4% by weight of surfactant additives and
EVOH plus an oxygen barrier with 0.02% to 0.4% by weight of surface-active additives, in each case based on the mass of the layer.

Diese können als Vorhang in einem Arbeitsgang nass auf das Substrat aufgetragen werden. Als Substrat oder Träger für eine oder mehrere Funktionsschichten und/oder eine oder mehrere weiteren Schichten kann Papier, Pappe oder eine Kunststofffolie eingesetzt werden. Bevorzugt kommt als Trägermaterial ein cellulosebasiertes Papier, vorzugsweise bahnförmiges Papier, zum Einsatz.
Papier im Sinne der Erfindung ist entweder ein Rohpapier oder ein gestrichenes Rohpapier. Unter dem Begriff Rohpapier wird hier ein unbeschichtetes oder oberflächengeleimtes Papier verstanden. Ein Rohpapier kann neben Zellstofffasern, Leimungsmittel wie Alkylkentendimere, Fettsäuren und/oder Fettsäuresalze, epoxydierte Fettsäureamide, Alkenyl- oder Alkylbernsteinsäureanhydrid, Nassfestmittel wie Polyamin-Polyamid-Epichlorhydrin, Trockenfestmittel wie anionische, kationische oder amphotere Polyamide oder kationische Stärken, optische Aufheller, Füllstoffe, Pigmente, Farbstoffe, Entschäumer und weitere in der Papierindustrie bekannte Hilfsmittel enthalten. Das Rohpapier kann oberflächengeleimt sein. Hierzu geeignete Leimmittel sind beispielsweise Polyvinylalkohol oder oxydierte Stärke. Das Rohpapier kann auf einer Fourdrinier- oder einer Yankee-Papiermaschine(Zylinder-Papiermaschine) hergestellt werden. Das Flächengewicht des Rohpapiers beträgt vorzugsweise 20 bis 350g/m2. Das Rohpapier kann in unverdichteter oder verdichteter Form (geglättet) eingesetzt werden. Besonders gut geeignet sind Rohpapiere mit einer Dichte von 0,8 bis 1,2g/cm3, vorzugsweise 0,90 bis 1,1g/cm3.
These can be applied wet to the substrate as a curtain in one operation. Paper, cardboard or a plastic film can be used as a substrate or carrier for one or more functional layers and/or one or more further layers. A cellulose-based paper, preferably web-shaped paper, is preferably used as the carrier material.
Paper within the meaning of the invention is either base paper or coated base paper. The term raw paper here means an uncoated or understood surface-sized paper. In addition to cellulose fibers, a base paper can contain sizing agents such as alkylkentene dimers, fatty acids and/or fatty acid salts, epoxidized fatty acid amides, alkenyl or alkyl succinic anhydride, wet strength agents such as polyamine-polyamide-epichlorohydrin, dry strength agents such as anionic, cationic or amphoteric polyamides or cationic starches, optical brighteners, fillers, pigments , dyes, defoamers and other auxiliaries known in the paper industry. The base paper can be surface sized. Examples of suitable glues are polyvinyl alcohol or oxidized starch. The base paper can be made on a Fourdrinier or a Yankee paper machine (cylinder paper machine). The basis weight of the raw paper is preferably 20 to 350 g/m 2 . The base paper can be used in uncompacted or compressed (smoothed) form. Particularly suitable are base papers having a density of 0.8 to 1.2 g / cm 3, preferably 0.90 to 1.1 g / cm 3.

Als Zellstofffasern können beispielsweise gebleichter Hartholz-Kraftzellstoff (LBKP), gebleichter Nadelholz-Kraftzellstoff (NBKP), gebleichter Laubholzsulfitzellstoff (LBSP) oder gebleichter Nadelholzsulfitzellstoff (NBSP) eingesetzt werden. Es können auch aus Papierabfällen gewonnene Zellstofffasern verwendet werden. Die genannten Zellstofffasern können auch als Mischung eingesetzt werden und ggf. Anteile anderer Fasern, zum Beispiel Kunstharzfasern, enthalten. Bevorzugt jedoch werden Zellstofffasern aus 100% Laubholzzellstoff eingesetzt. Die mittlere Faserlänge des ungemahlenen Zellstoffs beträgt vorzugsweise 0,6 mm bis 0,85 mm (Kajaani-Messung). Ferner weist der Zellstoff vorzugsweise einen Ligningehalt von weniger als 0,05 Gew.-% auf, insbesondere 0,01 bis 0,03 Gew.-%, bezogen auf die Masse des Zellstoffs. Als Füllstoff können beispielsweise Kaoline, Calciumcarbonat in seinen natürlichen Formen wie Kalkstein, Marmor oder Dolomitstein, gefälltes Calciumcarbonat, Calciumsulfat, Bariumsulfat, Titandioxid, Talkum, Silica, Aluminiumoxid und deren Gemische für das Rohpapier eingesetzt werden. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann die Papierschicht aus einem gestrichenen Rohpapier bestehen. Bei einem gestrichenen Rohpapier ist auf mindestens einer Seite des Rohpapiers mindestens eine pigmenthaltige Schicht angeordnet. Als Pigment kann ein Metalloxid, Silikat, Carbonat, Sulfid oder Sulfat verwendet werden. Besonders gut geeignet sind Pigmente wie Kaoline, Talkum, Calciumcarbonat und/oder Bariumsulfat. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann für die pigmenthaltige Schicht eine Pigmentmischung eingesetzt werden, die aus dem oben genannten Calciumcarbonat und Kaolin besteht. Das Mengenverhältnis Calciumcarbonat/Kaolin beträgt vorzugsweise 30:70 bis 70:30. Das Mengenverhältnis Bindemittel/Pigment in der pigmenthaltigen Schicht kann 0,1 bis 2,5, vorzugsweise 0,2 bis 1,5, insbesondere jedoch etwa 0,9 bis 1,3 betragen. In der pigmenthaltigen Schicht kann jedes bekannte wasserlösliche und/oder wasserdispergierbare Bindemittel eingesetzt werden. Besonders geeignet sind hierzu neben Latexbindern filmbildende Stärken wie thermisch modifizierte Stärken, insbesondere Maisstärken oder hydroxypropylierte Stärken. Die pigmenthaltige Schicht kann mit allen in der Papierherstellung üblichen Auftragsaggregaten inline oder offline aufgebracht werden, wobei die Auftragsmenge vorzugsweise so gewählt wird, dass nach dem Trocknen das Auftragsgewicht 0,1 bis 30 g/m2, insbesondere 1 bis 20 g/m2, oder gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform 2 bis 8 g/m2 beträgt. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die pigmenthaltige Schicht mit einer innerhalb der Papiermaschine integrierten Leimpresse oder Filmpresse aufgetragen. Die Papierschicht basiert im Wesentlichen auf nachwachsenden Rohstoffen, wie Cellulose und Cellulose-Derivaten. Das Papier und damit das Substrat kann ein Flächengewicht von 20 g/m2 bis 350 g/m2 aufweisen.For example, bleached hardwood kraft pulp (LBKP), bleached softwood kraft pulp (NBKP), bleached hardwood sulfite pulp (LBSP) or bleached softwood sulfite pulp (NBSP) can be used as pulp fibers. Pulp fibers obtained from waste paper can also be used. The cellulose fibers mentioned can also be used as a mixture and optionally contain proportions of other fibers, for example synthetic resin fibers. However, pulp fibers made from 100% hardwood pulp are preferably used. The average fiber length of the unbeaten pulp is preferably 0.6 mm to 0.85 mm (Kajaani measurement). Furthermore, the cellulose preferably has a lignin content of less than 0.05% by weight, in particular 0.01 to 0.03% by weight, based on the mass of the cellulose. Kaolins, calcium carbonate in its natural forms such as limestone, marble or dolomite, precipitated calcium carbonate, calcium sulfate, barium sulfate, titanium dioxide, talc, silica, aluminum oxide and mixtures thereof for the raw paper can be used as fillers, for example. In a further preferred embodiment, the paper layer can consist of a coated base paper. In the case of a coated base paper, there is at least one pigment-containing layer on at least one side of the base paper arranged. A metal oxide, silicate, carbonate, sulfide or sulfate can be used as the pigment. Pigments such as kaolins, talc, calcium carbonate and/or barium sulfate are particularly suitable. In a further embodiment of the invention, a pigment mixture consisting of the abovementioned calcium carbonate and kaolin can be used for the pigment-containing layer. The calcium carbonate/kaolin quantity ratio is preferably from 30:70 to 70:30. The binder/pigment ratio in the pigment-containing layer can be from 0.1 to 2.5, preferably from 0.2 to 1.5, but in particular from about 0.9 to 1.3. Any known water-soluble and/or water-dispersible binder can be used in the pigment-containing layer. In addition to latex binders, film-forming starches such as thermally modified starches, in particular corn starches or hydroxypropylated starches, are particularly suitable for this purpose. The pigment-containing layer can be applied inline or offline using any of the application units customary in papermaking, the amount applied preferably being chosen such that after drying the application weight is 0.1 to 30 g/m 2 , in particular 1 to 20 g/m 2 . or according to a particularly preferred embodiment is 2 to 8 g/m 2 . In a preferred embodiment, the pigment-containing layer is applied using a size press or film press integrated within the paper machine. The paper layer is essentially based on renewable raw materials such as cellulose and cellulose derivatives. The paper and thus the substrate can have a basis weight of 20 g/m 2 to 350 g/m 2 .

Das erfindungsgemäße mehrschichtige Verpackungsmaterial weist vorzugsweise eine Gesamtschichtdicke von 40 µm bis 1.000 µm, besonders bevorzugt von 40 µm bis 150 µm auf. Auf dem Substrat des Verpackungsmaterials können 3 bis 10 Schichten angeordnet sein. Vorzugsweise können 3 bis 6 Funktionsschichten und/oder andere Schichten, wie zuvor erläutert, auf dem Substrat angeordnet sein. Besonders bevorzugt kann das erfindungsgemäße Verpackungsmaterial vierschichtig, fünfschichtig oder sechsschichtig sein.The multilayer packaging material according to the invention preferably has a total layer thickness of 40 μm to 1000 μm, particularly preferably 40 μm to 150 μm. 3 to 10 layers can be arranged on the substrate of the packaging material. Preferably, 3 to 6 functional layers and/or other layers, as explained above, can be arranged on the substrate. The packaging material according to the invention can particularly preferably have four layers, five layers or six layers.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele weiter erläutert.The invention is further illustrated by the following examples.

Herstellung eines RohpapiersProduction of a base paper

Das Rohpapier wurde aus Eukalyptus-Zellstoff hergestellt. Zum Mahlen wurde der Zellstoff als etwa 5 Gew.-%ige wässrige Suspension (Dickstoff) mit Hilfe eines Refiners auf einen Mahlgrad von 36 °SR gemahlen. Die mittlere Faserlänge betrug 0,64 mm. Die Konzentration der Zellstofffasern im Dünnstoff betrug 1 Gew.-%, bezogen auf die Masse der Zellstoffsuspension. Dem Dünnstoff wurden Zusatzstoffe zugesetzt wie kationische Stärke in einer Menge von 0,4 Gew.-%, als ein neutrales Leimungsmittel Alkylketendimer (AKD) in einer Menge von 0,48 Gew.-%, Nassfestmittel Polyamin-Polyamid-Epichlorhydrinharz (Kymene®) in einer Menge von 0,36 Gew.-% und ein natürliches CaCO3 in einer Menge von 10 Gew.-%. Die Mengenangaben beziehen sich auf die Zellstoffmasse. Der Dünnstoff, dessen pH-Wert auf etwa 7,5 eingestellt wurde, wurde vom Stoffauflauf auf das Sieb der Papiermaschine gebracht, worauf die Blattbildung unter Entwässerung der Bahn in der Siebpartie der Papiermaschine erfolgte. In der Pressenpartie erfolgte die weitere Entwässerung der Papierbahn auf einen Wassergehalt von 60 Gew.-%, bezogen auf das Bahngewicht. Die weitere Trocknung erfolgte in der Trockenpartie der Papiermaschine mit beheizten Trockenzylindern. Es entstand ein Rohpapier mit einem Flächengewicht von 160 g/m2 und einer Feuchte von etwa 7%.The base paper was made from eucalyptus pulp. For beating, the pulp was ground as an approximately 5% strength by weight aqueous suspension (high-density stock) using a refiner to a degree of beating of 36° SR. The mean fiber length was 0.64 mm. The concentration of the cellulose fibers in the thin stock was 1% by weight, based on the mass of the cellulose suspension. Additives were added to the thinstock such as cationic starch at 0.4% by weight, as a neutral sizing agent alkyl ketene dimer (AKD) at 0.48% by weight, wet strength agent polyamine-polyamide-epichlorohydrin resin (Kymene ® ) in an amount of 0.36% by weight and a natural CaCO 3 in an amount of 10% by weight. The amounts given relate to the pulp mass. The thin stock, the pH of which was adjusted to about 7.5, was transferred from the headbox to the wire of the paper machine, whereupon sheet formation took place with dewatering of the web in the wire section of the paper machine. In the press section, the paper web was further dewatered to a water content of 60% by weight, based on the web weight. Further drying took place in the drying section of the paper machine with heated drying cylinders. A base paper with a basis weight of 160 g/m 2 and a moisture content of about 7% was produced.

Das Rohpapier wird auf beiden Seiten mit einer Streichmasse aus einem Styrolacrylat-Binder, Stärke und einer Pigmentmischung aus Calciumcarbonat und Kaolin mit einem Auftragsgewicht von je 15 g/m2 auf beiden Seiten gestrichen, getrocknet und anschließend mit einem Kalander geglättet. Das so erhaltene Material wird im Folgenden als gestrichenes Rohpapier bezeichnet und für die nachfolgende Beschichtung mittel Curtain Coater eingesetzt.The base paper is coated on both sides with a coating composition made from a styrene acrylate binder, starch and a pigment mixture of calcium carbonate and kaolin with an application weight of 15 g/m 2 each, dried and then smoothed with a calender. The material obtained in this way is referred to below as coated base paper and is used for the subsequent coating using a curtain coater.

Auf eine Seite des gestrichenen Rohpapiers wurde durch einen Curtain Coater eine Zusammensetzung aufgetragen, deren Bestandteile und Zusammenstellung im Folgenden beschrieben wird. Dabei lag die Geschwindigkeit der zu beschichtenden Papierbahn bei 120 m/min. Das Auftragsaggregat zur Vorhangbeschichtung war mit Kantenführungen ausgestattet, die mit Tropfwasser geschmiert wurden, sowie mit einer Vakuumsaugvorrichtung um dieses Kantenschmierwasser am unteren Ende der Kantenführung direkt über der beschichteten Papierkante zu entfernen. Die Höhe des Vorhangs betrug 125 mm und die Breite des Vorhanges 260 mm. Die Trocknung der Bahn nach der Beschichtung fand mit einem Heißluft Schwebetrockner statt.A composition was applied to one side of the coated raw paper using a curtain coater, the components and composition of which are described below. The speed to be coated was the same Paper web at 120 m/min. The curtain coater applicator was equipped with edge guides lubricated with dripping water and a vacuum suction device to remove this edge smearing water at the lower end of the edge guide just above the coated paper edge. The height of the curtain was 125 mm and the width of the curtain was 260 mm. The web was dried after coating using a hot-air flotation dryer.

Die folgenden Rezepturen wurden in entsprechend ausgestatten Mischbehältern vorbereitet und weisen die in Tabelle 1 aufgeführten Eigenschaften auf. Entsprechend der in Tabelle 2 aufgelisteten Zusammenstellungen wurden die Vorhänge in den beschriebenen Beispielen aufgebaut. Angaben zur Auftragsmenge bezogen auf das Gewicht des gesamten Verpackungsmaterials und auch auf die einzelnen Schichten des Vorhangs sind ebenfalls in Tabelle 2 aufgeführt. Die Tabelle enthält ferner die qualitätsrelevanten Parameter des entstandenen Verpackungsmaterials.The following formulations were prepared in appropriately equipped mixing tanks and have the properties listed in Table 1. The curtains in the examples described were constructed according to the configurations listed in Table 2. Information on the application quantity based on the weight of the entire packaging material and also on the individual layers of the curtain is also listed in Table 2. The table also contains the quality-relevant parameters of the resulting packaging material.

Rezeptur 1recipe 1

Es werden 66,7 g einer Polyolefin-Dispersion vorgelegt und diese mit 33,3 g Wasser unter Rühren vermischt. Anschließend werden unter fortgesetztem Rühren 0,5 g Netzmittels des Typs Natriumdioctylsulfosuccinat zugegeben.66.7 g of a polyolefin dispersion are introduced and mixed with 33.3 g of water with stirring. Then, with continued stirring, 0.5 g of wetting agent of the sodium dioctyl sulfosuccinate type is added.

Rezeptur 2recipe 2

Es werden 66,7 g einer Polyolefin-Dispersion vorgelegt und diese mit 33,3 g Wasser unter Rühren vermischt.66.7 g of a polyolefin dispersion are introduced and mixed with 33.3 g of water with stirring.

Rezeptur 3recipe 3

Es werden 63,5 g Wasser vorgelegt unter sehr Rühren werden 17,5 g Polyvinylalkohol zugegeben und die Mischung mit Hilfe einer Dampflanze auf 95°C aufgeheizt und 60 Minuten bei dieser Temperatur und unter fortgesetztem Rühren gehalten. Durch die eingetragene Dampfmenge wird der Mischung 19 g Kondensatwasser hinzugefügt. Die Mischung wird auf Raumtemperatur gekühlt. Es werden 19 g Kaolin, unter Rühren zugegeben.63.5 g of water are initially taken, with vigorous stirring, 17.5 g of polyvinyl alcohol are added and the mixture is heated to 95° C. with the aid of a steam lance and is kept at this temperature for 60 minutes with continued stirring. The amount of steam introduced adds 19 g of condensate water to the mixture. The mixture is cooled to room temperature. 19 g of kaolin are added with stirring.

Rezeptur 4recipe 4

Es werden 63,5 g Wasser vorgelegt unter Rühren 0,5 g Netzmittel des Typs Natriumdioctylsulfosuccinat zugegeben. Unter sehr starkem Rühren werden 17,0 g Polyvinylalkohol zugegeben und die Mischung mit Hilfe einer Dampflanze auf 95°C aufgeheizt und 60 Minuten lang bei dieser Temperatur unter fortgesetztem Rühren gehalten. Durch die eingetragene Dampfmenge wird der Mischung 19 g Kondensatwasser hinzugefügt. Die Mischung wird auf Raumtemperatur gekühlt.63.5 g of water are initially charged, and 0.5 g of wetting agent of the sodium dioctylsulfosuccinate type is added with stirring. 17.0 g of polyvinyl alcohol are added with very vigorous stirring and the mixture is heated to 95° C. with the aid of a steam lance and is kept at this temperature for 60 minutes with continued stirring. The amount of steam introduced adds 19 g of condensate water to the mixture. The mixture is cooled to room temperature.

Rezeptur 5recipe 5

Es werden 84,4 g einer Styrol-Acryl-Copolymer-Dispersion vorgelegt und unter fortgesetztem Rühren 0,7 g Netzmittel des Typs Natriumdioctylsulfosuccinat zugegeben. Anschließend wird durch Zugabe von 14,9 g Wasser die Viskosität auf 30 mPas eingestellt. Tabelle 1 Bestandteile Rezeptur 1 Rezeptur 2 Rezeptur 3 Rezeptur 4 Rezeptur 5 Polyolefin - Dispersion 45 Gew.-% FST) % atro 99,0 100 - - - Polyvinylalkohol (100 Gew.-% FST) % atro - - 50,0 98,2 - Styrol-Acryl-Copolymer-Dispersion (47 Gew.-% FST) % atro - - - - 98,7 Netzmittel (70 Gew.-% FST) % atro 1,0 - - 1,8 1,3 Kaolin (70Gew.-% FST) % atro - - 50,0 - - Eigenschaften der Ansätze Feststoffgehalt % 31,5 30,0 27,6 17,4 48,0 Oberflächenspannung J/m2 34 51 50 30 34 Viskosität mPas 25 22 250 160 37 pH 8,8 8,8 7,0 4,4 8,6 Tabelle 2 Beispiel 1 Beispiel 2 Beispiel 3 Beispiel 4 Beispiel 5 Aufbau des Vorhangs Vergleich Erfindung Erfindung Erfindung Vergleich Äußere Vorhangschicht (Substratseitig) Rezeptur 5 Rezeptur 1 Rezeptur 1 Rezeptur 1 Rezeptur 1 Auftragsmenge (trocken) g/m2 8,0 1,0 1,0 1,0 6,0 Oberflächenspannung mN/m 34 34 34 34 34 Innere Vorhangschicht 1 - Rezeptur 2 Rezeptur 2 Rezeptur 2 Rezeptur 4 Auftragsmenge (trocken) g/m2 5,0 9,0 5,0 9,0 Oberflächenspannung mN/m 51 51 51 30 Innere Vorhangschicht 2 - Rezeptur 3 Rezeptur 3 Rezeptur 3 - Auftragsmenge (trocken) g/m2 12,0 6,0 12,0 Oberflächenspannung mN/m 50 50 50 Äußere Vorhangschicht (Oberseitig) Rezeptur 1 Rezeptur 4 Rezeptur 4 Rezeptur 5 Rezeptur 5 Auftragsmenge (trocken) g/m2 4,0 0,5 0,5 0,5 5,0 Oberflächenspannung mN/m 30 30 30 34 34 Gesamtauftragsmenge (nass) g/m2 12,0 18,5 16,5 18,5 20,0 Verpackungsmaterial Netzmittelanteil mg/6dm2 8,5 1,2 1,2 1,0 7,4 Netzmittel gesamt g/m2 0,14 0,02 0,02 0,02 0,12 Curtainstabilitätsrenze ml/(min*cm) 33 26 27 26 34 Curtain Defekte / Curtainopener Ja Nein Nein Nein Ja Sauerstoffpermeation (23°C; 50% RH) cm3/m2, /d 0,7 0,2 0,1 0,2 0,2 Wasserdampfdurchlässigkeit (23°C; 50% RH) g/m2, /d 1,2 0,7 0,6 0,6 0,8 84.4 g of a styrene-acrylic copolymer dispersion are initially taken and 0.7 g of wetting agent of the sodium dioctylsulfosuccinate type are added with continued stirring. The viscosity is then adjusted to 30 mPas by adding 14.9 g of water. Table 1 components recipe 1 recipe 2 recipe 3 recipe 4 recipe 5 Polyolefin dispersion 45% by weight FST) % atro 99.0 100 - - - Polyvinyl alcohol (100% by weight FST) % atro - - 50.0 98.2 - Styrene-acrylic copolymer dispersion (47% by weight FST) % atro - - - - 98.7 Wetting agent (70% by weight FST) % atro 1.0 - - 1.8 1.3 Kaolin (70% by weight FST) % atro - - 50.0 - - Properties of the approaches solids content % 31.5 30.0 27.6 17.4 48.0 surface tension J/m2 34 51 50 30 34 viscosity mPas 25 22 250 160 37 pH 8.8 8.8 7.0 4.4 8.6 Table 2 example 1 example 2 Example 3 example 4 Example 5 construction of the curtain comparison invention invention invention comparison Outer curtain layer (substrate side) recipe 5 recipe 1 recipe 1 recipe 1 recipe 1 Application quantity (dry) gsm 2 8.0 1.0 1.0 1.0 6.0 surface tension mN/m 34 34 34 34 34 Inner curtain layer 1 - recipe 2 recipe 2 recipe 2 recipe 4 Application quantity (dry) gsm 2 5.0 9.0 5.0 9.0 surface tension mN/m 51 51 51 30 Inner curtain layer 2 - recipe 3 recipe 3 recipe 3 - Application quantity (dry) gsm 2 12.0 6.0 12.0 surface tension mN/m 50 50 50 Outer Curtain Layer (Top) recipe 1 recipe 4 recipe 4 recipe 5 recipe 5 Application quantity (dry) gsm 2 4.0 0.5 0.5 0.5 5.0 surface tension mN/m 30 30 30 34 34 Total Application Amount (Wet) gsm 2 12.0 18.5 16.5 18.5 20.0 packing material proportion of wetting agent mg/6dm 2 8.5 1.2 1.2 1.0 7.4 wetting agent total gsm 2 0.14 0.02 0.02 0.02 0.12 curtain stability limit ml/(min*cm) 33 26 27 26 34 Curtain defects / curtain openers Yes no no no Yes Oxygen permeation (23°C; 50% RH) cm 3 /m 2 , /d 0.7 0.2 0.1 0.2 0.2 Moisture Vapor Permeability (23°C; 50% RH) g/m 2 , /d 1.2 0.7 0.6 0.6 0.8

Fazit aus den VersuchenConclusion from the experiments

Die Ergebnisse der Tabelle 2 zeigen, dass die erfindungsgemäßen Beispiele mit einem geringen Anteil oberflächenaktiver Substanzen auskommen und dabei die verfahrenstechnisch relevanten Parameter im akzeptablen Bereich liegen. Die Oberflächenspannungen der dabei eingesetzten äußeren Schichten, die mit der Luft in Kontakt treten, ist dabei wenigstens 5 mN/m niedriger als die der benachbarten innenliegenden Schicht. Die niedrigere Oberflächenspannung gewährleistet einen stabilen Vorhang, der die Grundlage für qualitativ hochwertige Verpackungsmaterialien ist.The results of Table 2 show that the examples according to the invention manage with a small proportion of surface-active substances and the parameters relevant to process engineering are in the acceptable range. The surface tension of the outer layers used, which come into contact with the air, is at least 5 mN/m lower than that of the adjacent inner layer. The lower surface tension ensures a stable curtain, which is the basis for high-quality packaging materials.

Die in den Versuchen hergestellten erfindungsgemäßen Verpackungspapiere erfüllen darüber hinaus alle marktüblichen Qualitätskriterien die an Verpackungen im Lebensmittelbereich gestellt werden. Als Beispiele seien hier die Barriere Eigenschaften gegenüber Wasserdampf und Sauerstoff genannt, die für die erfindungsgemäßen Beispiele deutlich unterschritten werden können.In addition, the packaging papers according to the invention produced in the tests meet all the quality criteria customary in the market that are set for packaging in the food sector. The barrier properties against water vapor and oxygen, which can be significantly undercut for the examples according to the invention, should be mentioned here as examples.

Messmethodenmeasurement methods Oberflächenspannung von Flüssigkeitensurface tension of liquids

Die Bestimmung der Oberflächenspannung von Flüssigkeiten wird entsprechend der Norm DIN EN ISO 19403-3 durchgeführt.The surface tension of liquids is determined in accordance with the DIN EN ISO 19403-3 standard.

Sauerstoffpermeation oder Oxygen Transmission Rate (OTR)Oxygen Permeation or Oxygen Transmission Rate (OTR)

Die Prüfung dient dazu, die Sauerstoffdurchlässigkeit (Permeation von reinem Sauerstoff oder aus Sauerstoffgasgemischen z. B. Luft) von Kunststoff-Folien und Kunststoff-Hohlkörpern (z. B. Verpackungsbehältnisse, Kunststoffrohre, usw.) zu bestimmen und damit ihre Eignung für Verpackungszwecke sowie für technische Anwendungen zu beurteilen. Die Prüfung erfolgt entsprechend der DIN 53380-3 und bei einer Temperatur von 23°C und einer relativen Feuchte von 50%.The test serves to determine the oxygen permeability (permeation of pure oxygen or oxygen gas mixtures, e.g. air) of plastic films and plastic hollow bodies (e.g. packaging containers, plastic pipes, etc.) and thus their suitability for packaging purposes as well for technical applications. The test is carried out in accordance with DIN 53380-3 and at a temperature of 23°C and a relative humidity of 50%.

Wasserdampfpermeation oder Wasserdampfdurchlässigkeit (WDD)Water vapor permeation or water vapor permeability (WDD)

Die Prüfung dient zum Bestimmen der Wasserdampfdurchlässigkeit von Kunststofffolien, Kunststoffbahnen (-platten) und Mehrschichtgebilden mit Kunststoffanteil unter Anwendung eines Elektrolysesensors. Die Prüfung erfolgt nach EN ISO 15106-3.The test is used to determine the water vapor permeability of plastic films, plastic webs (sheets) and multi-layer structures with plastic content using an electrolysis sensor. The test is carried out according to EN ISO 15106-3.

Siegel-/ Schweißnahtfestigkeit, StreifenzugversuchSeal/weld seam strength, strip tensile test

Siegel- bzw. Schweißnahtfestigkeit von maschinell hergestellten Siegelnähten an Beuteln, Packungen oder Siegelproben (auch Peel, Kaltsiegel, Wiederverschluss) nach DIN 55529.Seal or weld seam strength of machine-made seal seams on bags, packs or seal samples (also peel, cold seal, reclosure) according to DIN 55529.

Fettbeständigkeitstest oder Kit TestGrease Resistance Test or Kit Test

Der Fettbeständigkeitstest, allgemein bekannt als Kit-Test, wurde entsprechend der DIN 53116 durchgeführt.The grease resistance test, commonly known as the kit test, was carried out in accordance with DIN 53116.

Curtainstabilitätsgrenzecurtain stability limit

Der Test der Curtainstabilitätsgrenze wird mit senkrecht gestellten Vorhanghaltern ohne Absaugung durchgeführt. Gestartet wird mit dem Durchfluss (D), der bei gegebener Gießbreite (B), Maschinengeschwindigkeit, Feststoffgehalt und Dichte der Rezeptur den gewünschten Trockenauftrag ergibt. Formel : Durchfluss cm 3 / min = Breite m * Geschwindigkeit m / min * Trockenauftrag g / m 2 * 100 % Feststoffgehalt % * Dichte g / m 3

Figure imgb0001
The curtain stability limit test is carried out with the curtain holders in a vertical position without suction. It starts with the flow rate (D), which results in the desired dry application for a given casting width (B), machine speed, solids content and density of the recipe. formula : flow cm 3 / at least = broad m * speed m / at least * dry application G / m 2 * 100 % solids content % * density G / m 3
Figure imgb0001

Anschließend wird die Durchflussmenge in 5% Schritten, bezogen auf die Masse Stroms, reduziert bis der Vorhang ohne weitere Fremdeinwirkung zusammenbricht. Der letzte vor dem Zusammenbruch des Vorhangs eingestellte Durchfluss geteilt durch die Breite des Vorhangs definiert die Curtainstabilitätsgrenze.The flow rate is then reduced in 5% steps, based on the mass of the stream, until the curtain collapses without any further external influence. The last set flow before the curtain collapse divided by the width of the curtain defines the curtain stability limit.

Curtain Defekte / Curtainopener Curtain defects / curtain openers

Für die Beurteilung der Curtain Defekte / Curtainopener wird ein Durchfluss von 20% über der ermittelten Curtainstabilitätsgrenze eingestellt. Anschließend wird der Vorhang visuell 10 Minuten lang auf Curtainopener überprüft und die Anzahl dokumentiert.For the assessment of the curtain defects / curtain openers, a flow rate of 20% above the determined curtain stability limit is set. The curtain is then visually checked for curtain openers for 10 minutes and the number is documented.

Brookfield-ViskositätBrookfield viscosity

Die Viskosität wird mit einem Brookfield-RVT-Viskosimeter gemessen (erhältlich bei Brookfield Engineering Laboratories, Inc., Stoughton, Massachusetts, USA). Zur Viskositätsbestimmung werden 600 ml einer Probe in ein 1000ml-Becherglas gegossen und die Viskosität bei 25°C bei einer Spindeldrehzahl von 20 und 100 U/min gemessen.Viscosity is measured with a Brookfield RVT viscometer (available from Brookfield Engineering Laboratories, Inc., Stoughton, Massachusetts, USA). To determine the viscosity, 600 ml of a sample are poured into a 1000 ml beaker and the viscosity is measured at 25° C. at a spindle speed of 20 and 100 rpm.

Flächengewichtbasis weight

Das Flächengewicht wurde ermittelt nach DIN EN ISO 536.The basis weight was determined according to DIN EN ISO 536.

Claims (15)

Verfahren zur Herstellung eines Verpackungsmaterials mit wenigstens einer Funktionsschicht, umfassend das Ausbilden eines mehrschichtigen Vorhangs auf wässriger Basis und das Aufbringen dieses Vorhangs auf ein Substrat, dadurch gekennzeichnet, dass die äußeren mit der Luft während des Gießens in Kontakt tretenden Schichten des Vorhangs oberflächenaktive Additive enthalten und die Differenz der Oberflächenspannung zwischen den beiden äußeren Schichten und der jeweils an diese angrenzenden inneren Schicht des Vorhangs wenigstens 5 mN/m beträgt.A method for producing a packaging material with at least one functional layer, comprising forming a multi-layer, water-based curtain and applying this curtain to a substrate, characterized in that the outer layers of the curtain that come into contact with the air during casting contain surface-active additives and the difference in surface tension between the two outer layers and the adjacent inner layer of the curtain is at least 5 mN/m. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenspannungen der beiden äußeren Schichten wenigstens 5 mN/m geringer als die der jeweils an diese angrenzenden inneren Schicht des Vorhangs sind.Method according to Claim 1, characterized in that the surface tensions of the two outer layers are at least 5 mN/m lower than that of the inner layer of the curtain adjoining them. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge der oberflächenaktiven Additive in den äußeren, mit Luft in Kontakt tretenden Stoffströmen des Vorhangs 0,02 Gew.-% bis 0,6 Gew.-%, bezogen auf die Masse der beiden Stoffströme beträgt.Process according to Claim 1, characterized in that the amount of surface-active additives in the outer streams of the curtain which come into contact with air is 0.02% by weight to 0.6% by weight, based on the mass of the two streams . Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge der oberflächenaktiven Additive im Verpackungsmaterial 0,02 Gew.-% bis 0,6 Gew.-%, bezogen auf die Masse des unbedruckten Verpackungsmaterials beträgt.Method according to Claim 1 or 2, characterized in that the amount of surface-active additives in the packaging material is 0.02% by weight to 0.6% by weight, based on the mass of the unprinted packaging material. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die äußeren, mit der Luft in Kontakt tretenden Schichten des Vorhangs ein Auftragsgewicht nass im Bereich von 0,5 bis 15 g/m2 haben.A method according to any one of claims 1 to 3 characterized in that the outer air contacting layers of the curtain have a wet add-on weight in the range 0.5 to 15 g/m 2 . Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Funktionsschicht Sperreigenschaften für Sauerstoff aufweist und diese Funktionsschicht ein Polymer mit polaren Gruppen, einen Polyvinylalkohol (PVOH), Ethylenvinylalkohol (EVOH), Stärke und/oder nanofibrilläre Cellulose (NFC) enthält.Method according to one of Claims 1 to 4, characterized in that at least one functional layer has barrier properties for oxygen and this functional layer contains a polymer with polar groups, a polyvinyl alcohol (PVOH), ethylene vinyl alcohol (EVOH), starch and/or nanofibrillar cellulose (NFC). . Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sauerstoffübertragung des Verpackungsmaterials nicht mehr als 15cm3/m2, je 24h, (23°C, 50% RH) bei 1 atm beträgt.A method according to claim 5, characterized in that the oxygen transmission of the packaging material is no more than 15cm 3 /m 2 , per 24h, (23°C, 50% RH) at 1 atm. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verpackungsmaterial wenigstens eine Funktionsschicht mit Sperreigenschaften für Wasserdampf aufweist und diese Funktionsschicht ein unpolares Polymer, insbesondere ein Polyolefin, Polyethylen, Polypropylen oder Gemisch von beiden enthält.Method according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the packaging material has at least one functional layer with barrier properties for water vapor and this functional layer contains a non-polar polymer, in particular a polyolefin, polyethylene, polypropylene or a mixture of both. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserdampfübertragung des Verpackungsmaterials nicht mehr als 50 g/m2, je 24 h, (23°C, 50% RH) bei 1 atm beträgt.Method according to claim 7, characterized in that the water vapor transmission of the packaging material is not more than 50 g/m 2 , per 24 h, (23°C, 50% RH) at 1 atm. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verpackungsmaterial wenigstens eine Funktionsschicht eine Siegelschicht aufweist und diese Siegelschicht ein thermoplastisches Polymer, insbesondere Polyvinylacetat (PVAc), Polyethylen, Polybernsteinsäure (PBS) und Gemischen derselben enthält.Method according to Claim 1, characterized in that the packaging material has at least one functional layer, a sealing layer and this sealing layer contains a thermoplastic polymer, in particular polyvinyl acetate (PVAc), polyethylene, polysuccinic acid (PBS) and mixtures thereof. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Funktionsschicht Sperreigenschaften für Fett/Öl aufweist und ein polares Polymer, ausgewählt ist aus PVOH, EVOH, Gemischen derselben und Gemischen mit anderen Polymeren enthält.Method according to Claim 1, characterized in that at least one functional layer has barrier properties for fat/oil and contains a polar polymer selected from PVOH, EVOH, mixtures thereof and mixtures with other polymers. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat Papier, Pappe oder eine Kunststofffolie ist schon eine oder mehrere Beschichtungsschichten trägt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the substrate is paper, cardboard or a plastic film already carries one or more coating layers. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend das Ausbilden einer Packung aus dem Verpackungsmaterial oder das Konfektionieren einer Verpackungsfolie.Method according to one of the preceding claims, comprising forming a package from the packaging material or converting a packaging film. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verpackungsmaterial eine Lebensmittelverpackung ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the packaging material is food packaging. Verpackungsmaterial mit einem Substrat und einem darauf angeordneten mindestens dreischichtigen Auftrag, der durch ein Curtain Coating auf das Substrat aufgetragen ist, wobei der Auftrag wenigstens eine Funktionsschicht enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem Substrat in Kontakt befindliche Schicht des Auftrags und die mit der Luft in Kontakt befindliche Schicht des Auftrags ein oberflächenaktives Additiv enthalten und die Differenz der Oberflächenspannung zwischen diesen beiden äußeren Schichten und einer an diese angrenzenden inneren Schicht des Auftrags wenigstens 5 mN/m beträgt.Packaging material with a substrate and an at least three-layered application arranged thereon, which is applied to the substrate by curtain coating, the application containing at least one functional layer, characterized in that the layer of the application in contact with the substrate and the layer with the air layer of the application in contact contain a surface-active additive and the difference in surface tension between these two outer layers and an inner layer of the application adjoining them is at least 5 mN/m.
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