EP3997268B1 - Multifunktionales barrierepapier und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

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EP3997268B1
EP3997268B1 EP20737108.9A EP20737108A EP3997268B1 EP 3997268 B1 EP3997268 B1 EP 3997268B1 EP 20737108 A EP20737108 A EP 20737108A EP 3997268 B1 EP3997268 B1 EP 3997268B1
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EP
European Patent Office
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barrier paper
coating
paper
copolymers
barrier
Prior art date
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EP3997268A1 (de
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Markus Kick
Thomas Kesmarszky
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Constantia Pirk GmbH and Co KG
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Constantia Pirk GmbH and Co KG
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Publication date
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    • D21H19/00—Coated paper; Coating material
    • D21H19/80—Paper comprising more than one coating
    • D21H19/84—Paper comprising more than one coating on both sides of the substrate

Definitions

  • the present invention relates to a multifunctional barrier paper and a method for producing the same
  • PVDC polyvinylidene chloride
  • Co-extruded resins also represent a way to give papers increased impermeability to gases and (air) moisture.
  • papers are also poorly received by the market due to their unnatural feel.
  • the recyclability of paper coated in this way is limited. So far, no solution has been found to effectively prevent fiber breaks, especially in the case of Production of prefabricated bags (pouch-making) with side gussets or flow pack packaging with side gussets.
  • the present invention is therefore based on the object of providing a barrier paper which, on the one hand, has a high level of impermeability to gases and (air) moisture, but on the other hand is also easy to process and dispose of. Furthermore, it is desirable to provide a packaging which does not have the disadvantages presented above.
  • a barrier paper according to the invention therefore has a carrier comprising a paper, which has a coating at least in sections on a first side and on a second side opposite the first side, the coatings differing on the two opposite sides.
  • the barrier paper has an oxygen transport rate (OTR, Oxygen Transfer Rate) of ⁇ 10 cm 3 /m 2 •d•bar (DIN 53380-3) and a water vapor permeability (MVTR, Moisture Vapor Transmission Rate) ⁇ 15 g/m 2 •d (ISO 15106-3).
  • OTR oxygen transport rate
  • MVTR Water vapor permeability
  • At least the first coating on the first side includes a polyurethane (PU) lacquer.
  • At least the second coating arranged on the second side comprises, in sections, a sealing layer that can be activated using the cold or hot sealing process.
  • This sealing layer is in particular a thermally activated sealing layer and/or a cold sealing coating.
  • cold seal coating optionally arranged on the second side
  • a cold sealing lacquer represents a particularly preferred embodiment of a cold sealing coating. If the advantages of a cold sealing lacquer compared to a cold sealing coating are not explicitly stated, the terms “cold sealing coating” and “cold sealing lacquer” will therefore be used synonymously in the description of the present invention.
  • a sealing layer is understood to be a layer that can be sealed with another layer and/or against itself. In particular, such a sealing layer is therefore suitable for forming at least temporary adhesion to another layer and/or itself.
  • such a barrier paper does not have the disadvantages described above. Due to the coating with a polyurethane varnish, it has a pleasant feel. The PU varnish can optionally be applied thinly so that the feel of the paper is retained. Nevertheless, such a barrier paper has the required properties in terms of low oxygen transport rate and water vapor permeability. In addition, easy processing is possible, especially in the packaging industry, on conventional machines without causing fiber breaks in the paper.
  • the thermally activated sealing layer or cold seal coating allows sections of the barrier paper to be easily connected to other packaging components or another section of the same or a different barrier paper.
  • the polyurethane varnish is preferably water-based. This is advantageous in terms of handling, storage, emissions and disposal.
  • the paper of the carrier has a basis weight in the range of 40 - 200 g/m 2 , preferably in the range of 80 - 150 g/m 2 , particularly preferably in the range of 85 - 110 g/m 2 .
  • Basis weights from this range have proven to be particularly suitable.
  • these barrier papers are easy to process (especially with conventional machines) and inexpensive, but on the other hand they also have a pleasant feel, a high-quality impression and the necessary strength to ensure tear resistance, rigidity and high impermeability to gases and (air) moisture to offer.
  • Such papers are easy to print (for example with solvent-based gravure and flexographic printing inks), for which standard machines can also be used without leaving unacceptably high residual solvent contents in the paper.
  • the ink adheres permanently to the paper so that the desired visual impression, which is particularly important in the packaging industry for the recognition of a branded product, can be guaranteed and is permanently retained.
  • lacquers known from the prior art can also be used.
  • a so-called adhesive lacquer can optionally be applied to the side of the paper opposite the cold sealing lacquer, for example using the gravure printing process with a layer thickness of preferably approx. 1 ⁇ m.
  • the paper of the carrier has at least one calendered surface, preferably with a high fiber density. What is particularly advantageous is that the gloss and smoothness of the paper are increased.
  • the paper is calendered at a temperature in the range between 150 and 250 ° C, preferably between 180 and 230 ° C, particularly preferably between 200 and 220 ° C.
  • the paper is calendered at a pressure in the range between 200 and 50,000 ° kPas, preferably between 300 and 30,000 ° kPas, particularly preferably between 1,000 and 50,000 ° kPas. Papers that are calendered in this way have proven to be particularly advantageous because, on the one hand, they have the desired ink absorption and feel, but on the other hand, they can also bind the additional surface coating sufficiently firmly and permanently.
  • the lacquer of the first coating comprises the polyurethane in semicrystalline form on the first side.
  • the paint can be thermally reworked using such a semicrystalline polyurethane, for example additionally hardened. This can offer a variety of advantages, for example improving the feel or visual appearance (e.g. gloss or reflectivity) or further reducing the oxygen transport rate and water vapor permeability, which can be advantageous for the storage stability of the product wrapped in such barrier paper, particularly in the packaging industry can.
  • the first coating on the first side further comprises a polyvinyl alcohol, which is preferably present as a homo- or co-polymer.
  • the coating on the first side comprises an ethylene-vinyl laurate-alcohol copolymer.
  • the first coating comprises a polymer coating consisting of isoprene, styrene-isoprene, styrene-ethylene-butadiene latices, styrene-ethylene-propylene latices, styrene-butadiene latices and/or (alkylated/A -rylated) acrylate and/or (alkylated/arylated) styrene-acrylate copolymers and/or olefin copolymers and/or ethylene-vinyl acetate copolymers or mixtures thereof.
  • the first and/or second coating is at least partially spaced from the carrier by an intermediate layer.
  • the intermediate layer comprises a dispersion of alkylated ketene dimers and/or vinylsilane derivatives of different molecular weights, or mixtures thereof.
  • the first coating on the first side additionally or alternatively comprises at least one polymer which is selected from a group comprising one or more copolymers of a polyester and aliphatic epoxides, one or more copolymers of an (alkylated/arylated) Acrylate and aliphatic epoxides, one or more homo- or co-polymers of polyvinylpyrolidone, one or more cycloolefin copolymers (COC), particularly preferably based on norbornene polymers (COP) or based on norbornene-ethylene copolymers (COC), (partly or fully hydrogenated), polyamides, cellulose derivatives, one or more soluble polycarbonate copolymers individually or in a combination of several of the polymers included in the group and preferably a crosslinking component from the group of isocyanates, amines, anhydrides, oxazolines, azeridines, reactive silanes, dicar
  • the (co)polymers contained in this group have shown that they are particularly suitable for providing the paper of the carrier with the properties desired for the barrier paper.
  • the sealability, the feel and the low oxygen transport rate and the water vapor permeability can be influenced advantageously.
  • the first and/or second coating contains inorganic solids.
  • Alumina-based solids and/or layered silicates are particularly preferred.
  • the first coating contains mica particles. Surprisingly, it has been shown that these inorganic particles are particularly advantageous for reducing water vapor permeability.
  • the barrier paper has at least 10% pigment volume concentration in the coating of such an inorganic solid. It has been shown that a particularly high oxygen and water vapor barrier can be achieved with this amount of inorganic solid.
  • the carrier or (carrier) paper is provided with a primer.
  • the primer is applied as a (not necessarily closed) layer - preferably directly - to the carrier and the first coating is only arranged over it.
  • Particularly preferred amounts of primer - regardless of the arrangement - are 0.5 - 5 g/m 2 , preferably 1 - 4 g/m 2 , preferably 1.5 - 3 g/m 2 , particularly preferably about 2 g/m 2 has proven to be advantageous, particularly in terms of effect and cost efficiency.
  • the quantities mentioned above refer to the dry weight of the primer, regardless of the method of application. To simplify homogeneous application, it would be conceivable, in particular, to soak in a solution or suspension of the primer or to brush or spray on such a solution or suspension.
  • primer compositions which comprise substances which are selected individually or in a combination of several substances from a group comprising one or more homo- or co-polymers polyvinyl alcohols, one or more ethylene-vinyl laurate-alcohol copolymers, one or more homo - or co-polymers of polyvinylpyrolidone, one or more copolymers of a polyester and an aliphatic epoxide, one or more copolymers of an (alkylated/arylated) acrylate and an aliphatic epoxide, one or more (alkylated/arylated) acrylates, polyamides, cellulose derivatives or comprises several cross-linked polyurethanes.
  • the (co-)polymers contained in this group have shown that they are particularly suitable as primers for positively influencing, in particular reducing, the oxygen transport rate and water vapor permeability in barrier paper.
  • the barrier paper has a second coating on the second side, which provides a heat sealing property. It is therefore particularly preferred that this coating enables the thermally activated sealing of the barrier paper.
  • An embodiment in which the coating on the second side comprises a heat sealing lacquer has proven to be particularly advantageous, particularly for simple processing in the packaging industry.
  • An amount of the second coating on the second side of the barrier paper is preferred in a range of 2 - 30 g/m 2 , preferably 5 - 20 g/m 2 , preferably 8 - 15 g/m 2 , particularly preferably about 10 g/m 2 . These amounts have proven to be particularly advantageous, on the one hand to ensure or support the required water vapor and oxygen tightness, but on the other hand also to provide sufficient strength of a sealing layer and/or to shield a product wrapped in the barrier paper from the other components of the barrier paper to ensure.
  • the second coating on the second side of a barrier paper comprises a polyolefin-containing lacquer.
  • lacquers in particular lacquers containing low-density polyethylene (LDPE) or LDPE-like lacquers ("LDPE-like lacquer", which are to be understood in particular in the sense of lacquers containing polyethylene co/terpolymers), are due to their Sealability and the possibility of processing them with conventional machines are preferred.
  • a cold sealing lacquer preferably based on natural latex, is applied to the heat sealing lacquer described above or to the paper surface itself, at least partially and particularly preferably using the gravure printing process.
  • Suitable application quantities are 1 - 10 g/m 2 , preferably 2 - 5 g/m 2 , particularly preferably approx. 4 g/m 2 dry application weight.
  • the second coating on the second side of barrier paper in the sealed state has an adhesive force relative to itself and/or another layer of identical barrier paper, which is at least 1.5 N/15 mm, preferably at least 3 N/15 mm, particularly preferably at least 5 N/15 mm.
  • a sealed state is understood to mean a state in which at least a second coating on the second side of a barrier paper has been thermally activated and has been connected to a section of a barrier paper. The thermal activation preferably takes place at a temperature of at least 80°C, preferably at least 90°C, preferably at least 100°C.
  • the strength achieved is preferably so high that a tensile load on the barrier paper leads to tearing of the paper backing of the barrier paper and the sealed contact point of the barrier paper sections remains intact.
  • sealing is preferably carried out at room temperature with a sealing pressure of at least 2 bar.
  • the adhesive force against itself is at least 1.5N/15mm.
  • the second coating on the second side of a barrier paper is a hydroxyl-functionalized, acrylate-containing copolymer.
  • the impermeability to individual or a variety of flavors and/or fats can be reduced additionally or alternatively by silica, which is contained in the second coating on the second side of the barrier paper.
  • the amount of silica which is preferably present as particles of an average particle size (d 50 , Sedigraph) in the range of 0.1 - 30 ⁇ m, is in the range of 1 - 20 g/m 2 , preferably 2 - 10 g/m 2 , in particular preferably from about 3 - 5 g/m 2 , shown to be particularly advantageous with regard to aroma sealing in packaging.
  • the second coating on the second side of a barrier paper in the sealed state has an adhesive force relative to itself and/or another layer of identical barrier paper which is at most 7 N /15 mm, preferably at most 5 N/15 mm, particularly preferably at most 3 N/15 mm.
  • a sealed state is also understood to mean a state in which at least a second coating on the second side of a barrier paper has been thermally activated and has been connected to a section of a barrier paper.
  • the thermal activation here also preferably takes place at a temperature of at least 80 ° C, preferably at least 90 ° C, preferably at least 100 ° C or via cold sealing with activation of the applied cold sealing lacquer by means of pressure applied to the barrier paper at room temperature.
  • An at least locally low adhesive force is particularly advantageous if sections are provided in a packaging which are easy for the user to access to the product enclosed in the packaging.
  • Such packaging is, for example, chips or candy bags, which should be easy to open by a user, but should not lose their properties as a bag. The destruction of sections of the packaging away from the intended opening section(s) is therefore undesirable.
  • the second coating on the second side of the barrier paper preferably comprises an ethylene-methacrylic acid copolymer.
  • Particularly preferred are amounts in the range from 2 to 20 g/m 2 , preferably from 3 to 10 g/m 2 , preferably from 4 to 7 g/m 2 , particularly preferably from about 5 g/m 2 in particular in relation to low sealing strength and the cost efficiency due to the high solids content of the paint that can be achieved have proven to be advantageous.
  • the quantities mentioned above refer to the dry weight of the coating, regardless of the type of application (for example brushing or spraying on a solution, dispersion or suspension containing such a copolymer).
  • This layer preferably comprises an inorganic solid.
  • this layer contains clay, talc or silica. Surprisingly, it has been shown that these inorganic particles are advantageous, particularly for reducing the aroma permeability of the barrier paper.
  • the amount of the layer comprising these particles which preferably have an average particle size (d 50 , Sedigraph) in the range of 0.1 - 30 ⁇ m, is in the range of 1 - 20 g/m 2 , preferably 2 - 10 g/m 2 , particularly preferred of about 3 - 7 g/m 2 , in particular about 5 g/m 2 , have proven to be particularly advantageous with regard to aroma sealing in packaging.
  • the additional layer is arranged on the second side of the barrier paper between the carrier and the coating described above on the second side of the barrier paper. Accordingly, it is not absolutely necessary that the coating on the second side of the barrier paper contacts the carrier (over its entire surface). It is possible and advantageous for some applications for a further layer to be arranged at least in sections between the coating on the second side of the barrier paper and the carrier.
  • the additional layer can preferably be thermally activated and thus preferably - like the second coating on the second side of the barrier paper - be part of a thermally activated sealing layer. This can also be painted over an applied printing ink.
  • the breakage and/or tear resistance of the carrier is increased.
  • polyurethanes and/or polyamides are particularly suitable for this purpose. These are preferably applied to the carrier of the barrier paper, particularly preferably in solution, dispersion or suspension as a lacquer on the carrier surface(s). Regardless of the choice of polymers, it is particularly preferred that the polymers are applied to both sides of the carrier. The polymers can penetrate into the paper thanks to the porosity of the carrier and strengthen the cross-linking of the paper fibers.
  • the lacquer film on the paper surface physically counteracts paper tears during the packaging process by mechanically building up counterforces when the paper is subjected to tensile stress.
  • the polymers can also prevent the breakage of paper fibers and/or reduce the number of breaks that occur under stress. This is particularly advantageous in the (machine) treatment of the barrier paper, since strong local mechanical loads can occur during the packaging process or the production of bags, for example.
  • quantities of the polymer have been in the range of 0.5 - 20 g/m 2 , preferably 1 - 10 g/m 2 has proven to be advantageous. These quantities refer to the dry weight of the polymer.
  • the barrier paper it is provided that it has a self-sealing (cold-seal) layer on one side at least in sections.
  • This cold seal layer is preferably arranged on the second side of the barrier paper. This can be achieved, for example, by an (additional) cold-seal coating, in particular a cold-seal varnish. This is advantageous, for example, if the barrier paper is used for flow pack packaging, especially for packaging chocolate.
  • the cold-seal varnish covers at least sections of a heat-seal varnish with a layer thickness of, for example, 2 ⁇ m.
  • the barrier paper it is provided that it has a surface coating of reduced adhesive strength on one side at least in sections.
  • This surface coating is preferably arranged on the first side of the barrier paper. This can be achieved, for example, by an (additional) anti-blocking and/or anti-ticling (or non-stick) coating. This is advantageous, for example, in order to avoid the undesirable sticking of a cold seal coating to sections of the barrier paper.
  • the anti-blocking and/or non-stick coating at least partially covers the coating on the first side of the barrier paper.
  • the application amounts are preferably chosen so that they form a layer thickness of 0.01 to 0.2 micrometers, preferably 0.02 to 0.1 micrometers. To apply such a coating, including on paper substrates, a high vacuum process is preferred.
  • the barrier paper in a further preferred embodiment of the barrier paper, it can be designed as a laminate.
  • several of the barrier papers described above can be glued together, for example to form a duplex structure. This is for example advantageous if stronger, more stable or higher-quality packaging is desired.
  • a barrier paper laminate does not necessarily have to have all of the above-mentioned coatings (multiple times).
  • the carrier itself is a laminate and this laminate has one of the coatings described above on one side as a carrier.
  • a laminate of several papers is advantageous for this.
  • These papers can have identical or different properties.
  • it is preferred that at least two layers of paper are glued together at least in sections, preferably using at least one polymer. Casein-based and/or synthetic adhesives have proven to be particularly advantageous as polymers. Bonding is preferably carried out using wet or dry lamination processes.
  • Such a method is characterized in that a carrier comprising paper is provided, which is provided with a coating at least in sections on a first side and on a second side opposite the first side, the coatings differing on the two opposite sides .
  • a thermally activated second coating preferably a sealing layer, is applied at least on the second side and a first coating comprising a semicrystalline polyurethane (PU) lacquer is applied at least on the first side.
  • PU semicrystalline polyurethane
  • the amounts of these coatings are selected so that after these coatings have dried, the barrier paper has an oxygen transport rate (OTR, Oxygen Transfer Rate) of ⁇ 10 cm 3 /m 2 •d•bar, measured at 23 ° C / 75% ambient humidity and a water vapor permeability (MVTR, Moisture Vapor Transmission Rate) ⁇ 15 g/m 2 •d, measured at 23°C/85% and 0% (on the sensor side) of ambient humidity.
  • OTR oxygen transport rate
  • MVTR Moisture Vapor Transmission Rate
  • the application of the first coating containing the polyurethane paint can, on the one hand, make a decisive difference Contribution to the reduction of the oxygen transport rate and the water vapor permeability can be made, but in addition the pleasant feel of a (packaging) product manufactured using this process, which is desired in the packaging industry, can be achieved.
  • the thickness of the first and second coatings can be chosen variably and in particular the PU lacquer of the first coating can be applied so thin that the feel of the paper is retained.
  • the thermally activated sealing layer or the second coating enables sections of the barrier paper to be easily connected to other packaging components or another section of the same or a different barrier paper.
  • the paper of the carrier is provided with a basis weight in the range of 40 - 200 g/m 2 , preferably in the range of 80 - 150 g/m 2 , particularly preferably in the range of 85 - 110 g/m 2 , since basis weights vary from have shown themselves to be particularly suitable in this area in terms of the required strength and resilience on the one hand, ease of processing (especially with conventional machines) and low costs on the other.
  • such a barrier paper is printed with an optically recognizable pattern at least on the first side with respect to the carrier. This can be done before, during or after applying the PU paint.
  • the visually recognizable color adheres permanently to the paper - especially when it is arranged between the carrier and the PU varnish - so that the desired visual impression, which is particularly important in the packaging industry for the recognition of a branded product, can be guaranteed in the long term.
  • the barrier paper is arranged at least in sections around a product to be packaged and then the thermally activated sealing layer is activated in order to cover sections of the barrier paper with the product or other sections of the packaging (if necessary from sections of the same barrier paper).
  • This process variant enables packaging to be closed particularly easily.
  • the barrier paper is subjected to at least one cutting process.
  • the barrier paper can be adjusted to the dimensions of a product to be packaged.
  • This at least one cutting process can take place (independently of any further cutting processes) before or after (sectionally) enclosing the product to be packaged.
  • an endless tube of the barrier paper is closed on one side by thermal activation and is separated from the rest of the tube by a cutting process and then a product is filled into the tube section closed on one side. The tube could then be cut off on the still open side of the packaging and then closed.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a barrier paper 1 according to the invention.
  • This barrier paper 1 has a carrier 2, which has two opposite sides 3 and 4. Each of these sides has a coating 5, 6, these coatings 5, 6 being different.
  • a second coating 6 is preferably suitable for forming a thermally activated connection to a surface of another barrier paper or the same barrier paper 1.
  • At least one of the coatings 5, 6 is selected such that the barrier paper 1 has an oxygen transport rate (OTR, Oxygen Transfer rate) of ⁇ 10 cm 3 /m 2 •d•bar and a water vapor permeability (MVTR, Moisture Vapor Transmission Rate) ⁇ 15 g/m 2 •d.
  • OTR oxygen transport rate
  • MVTR Water vapor permeability
  • At least the first coating 5 arranged on the first side 3 comprises a polyurethane varnish.
  • one or more additional layers may be present in the barrier paper.
  • coatings can be, for example, a release varnish, a color mixture, primer, and/or metallization.
  • Such layers can be present (independently of each other) over the entire surface or only in sections. Layers that are applied, for example, as part of a surface pretreatment of the carrier are particularly advantageous. These can be used, for example, to reduce porosity. Regardless, for some applications it may be advantageous to use a primer which can be arranged (independently) on the first and/or second side of the support.
  • a layer is a full-surface heat sealing lacquer, a partial heat sealing lacquer or a partial cold sealing lacquer.
  • a release varnish is arranged on the side of the first coating facing away from the carrier.
  • Fig. 2 shows an application example for a barrier paper 1 as described above.
  • the barrier paper 1 is formed into a packaging bag 7.
  • at least sections 8 of the second coating 6 of the barrier paper 1 have been activated and sealed against other sections of the barrier paper 1.
  • the adhesion forces occurring in the sealing area 8 are sufficient to protect a product (not shown) contained in such a packaging 7 over a longer period of time, which preferably extends over one to several weeks, against at least a selection of environmental influences that are harmful to the product.
  • Such packaging 7 is particularly suitable for food, which on the one hand should be protected from harmful environmental influences, but the packaging 7 should also be easy to open without damaging the product. It would be conceivable, for example, to use such packaging 7 for confectionery, such as caramel or chewy sweets.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein multifunktionales Barrierepapier sowie auf ein Verfahren zu dessen Herstellung
  • Aus dem Stand der Technik sind Barrierepapiere bekannt, welche für Kaltsiegel- und Heißsiegelanwendungen geeignet sind. Diese Papiere sind meist mit einem Polyvinylidenchlorid- (PVDC-) Lack beschichtet, welcher dem Papier hohe Dichtigkeit gegenüber Gasen und (Luft-) Feuchtigkeit verleiht. In der Lebensmittelindustrie sind einige der derartig beschichteten Barrierepapiere (z. B. mit "Saran" der Firma Dow Chemical) zwar zugelassen, jedoch werden derartige Papiere als Verpackungen aufgrund der chlorhaltigen Copolymere und damit verbundenen Gesundheitsbedenken, Umweltverträglichkeit und erhöhten Kosten bei der Entsorgung, zum Beispiel über thermische Verbrennung, der Verpackung ungern verwendet. Da PVDC - Beschichtungen nicht zur Kaltversiegelung - hier mangels thermischer Aktivierung - eingesetzt werden können, wird für solche Anwendungen zusätzlicher Kaltsiegellack, beispielsweise auf chemischer Basis von Naturkautschuk, auf die vorhandene PVDC-Beschichtung im Druckverfahren appliziert.
  • Coextrudierte Harze stellen ebenfalls eine Möglichkeit dar, Papieren eine erhöhte Dichtigkeit gegenüber Gasen und (Luft-) Feuchtigkeit zu verleihen. Derartige Papiere werden jedoch aufgrund ihrer unnatürlichen Haptik ebenfalls vom Markt schlecht angenommen. Außerdem ist die Recyclingfähigkeit eines derart beschichteten Papiers eingeschränkt. Bisher wurde auch keine Lösung gefunden Faser-Brüche wirksam zu verhindern, insbesondere bei der Produktion von vorgefertigten Beuteln (pouch-making) mit Seitenfalten oder Flow-pack-Verpackungen mit Seitenfalten.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Barrierepapier bereitzustellen, welches einerseits eine hohe Dichtigkeit gegenüber Gasen und (Luft-) Feuchtigkeit aufweist, andererseits jedoch auch leicht zu verarbeiten und zu entsorgen ist. Darüber hinaus ist es wünschenswert, eine Verpackung bereitzustellen, welche die oben dargestellten Nachteile nicht aufweist.
  • Diese Aufgabe wird Vorrichtungsseitig durch ein Barrierepapier gemäß Patentanspruch 1, eine Verpackung gemäß Patentanspruch 14, sowie verfahrensseitig durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 15 gelöst.
  • Ein erfindungsgemäßes Barrierepapier weist demnach einen ein Papier umfassenden Träger auf, welcher auf einer ersten Seite und auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite jeweils zumindest abschnittsweise eine Beschichtung aufweist, wobei sich die Beschichtungen auf den beiden gegenüberliegenden Seiten unterscheiden. Das Barrierepapier weist eine Sauerstofftransportrate (OTR, Oxygen Transfer Rate) von ≤ 10 cm3/m2•d•bar (DIN 53380-3) und eine Wasserdampfdurchlässigkeit (MVTR, Moisture Vapor Transmission Rate) ≤ 15 g/m2•d auf (ISO 15106-3). Mindestens die erste Beschichtung auf der ersten Seite umfasst einen Polyurethan- (PU-) Lack. Mindestens die auf der zweiten Seite angeordnete zweite Beschichtung umfasst abschnittsweise eine im Kalt- oder Heißsiegelverfahren aktivierbare Siegelschicht. Bei dieser Siegelschicht handelt es sich insbesondere um eine thermisch aktivierbare Siegelschicht und/oder eine Kaltsiegelbeschichtung. Bezüglich der optional auf der zweiten Seite angeordneten "Kaltsiegelbeschichtung" wird darauf hingewiesen, dass diese im Rahmen dieser Erfindung oftmals auch als "Kaltsiegellack" bezeichnet wird. Ein Kaltsiegellack stellt eine besonders bevorzugte Ausführungsform einer Kaltsiegelbeschichtung dar. Wenn nicht explizit Vorteile eines Kaltsiegellacks gegenüber einer Kaltsiegelbeschichtung dargelegt sind, werden im Rahmen der Beschreibung der vorliegenden Erfindung daher die Begriffe "Kaltsiegelbeschichtung" und "Kaltsiegellack" synonym verwendet. Als eine Siegelschicht wird im Rahmen dieser Erfindung eine Schicht verstanden, die mit einer anderen Schicht und/oder gegen sich selbst gesiegelt werden kann. Insbesondere ist eine solche Siegelschicht somit dazu geeignet eine zumindest temporäre Adhäsion zu einer anderen Schicht und/oder sich selbst auszubilden.
  • Im Gegensatz zu den aus dem Stand der Technik bekannten Barrierepapieren weist ein solches Barrierepapier die oben beschriebenen Nachteile nicht auf. Aufgrund der Beschichtung mit einem Polyurethan-Lack weist es eine angenehme Haptik auf. Der PU-Lack kann optional so dünn aufgebracht werden, so dass die Haptik des Papiers erhalten bleibt. Dennoch weist ein solches Barrierepapier die geforderten Eigenschaften hinsichtlich der geringen Sauerstofftransportrate und Wasserdampfdurchlässigkeit auf. Darüber hinaus ist die einfache Verarbeitung insbesondere in der Verpackungsindustrie auf konventionellen Maschinen möglich, ohne dass es zu Faserbrüchen im Papier kommt. Die thermisch aktivierbare Siegelschicht oder die Kaltsiegelbeschichtung ermöglicht das einfache Verbinden von Abschnitten des Barrierepapiers mit anderen Verpackungskomponenten oder einem anderen Abschnitt desselben oder eines anderen Barrierepapiers.
  • Bevorzugt ist der Polyurethan-Lack wasserbasiert. Dies ist in Bezug auf die Handhabung, Lagerung, Emissionen und die Entsorgung vorteilhaft.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des Barrierepapiers weist das Papier des Trägers ein Flächengewicht im Bereich von 40 - 200 g/m2, bevorzugt im Bereich von 80 - 150 g/m2, insbesondere bevorzugt im Bereich von 85 - 110 g/m2 auf. Flächengewichte aus diesem Bereich haben sich als besonders geeignet gezeigt. Einerseits sind diese Barrierepapiere leicht zu verarbeiten (insbesondere mit üblichen Maschinen) und kostengünstig, anderseits haben sie aber auch eine angenehme Haptik, ein wertigen Eindruck und die notwendige Stärke zur Gewährleistung der Reißfestigkeit, Steifigkeit und der hohen Dichtigkeit gegenüber Gasen und (Luft-) Feuchtigkeit zu bieten. Vorteilhaft ist weiterhin, dass derartige Papiere leicht bedruckbar (beispielsweise mit lösemittelhaltigen Tief- und Flexodruckfarben) sind, wozu ebenfalls übliche Maschinen verwendet werden können, ohne das unerlaubt hohe Restlösemittelgehalte im Papier verbleiben. Die Farbe haftet dauerhaft auf dem Papier, so dass der gewünschte optische Eindruck, welcher insbesondere in der Verpackungsindustrie für die Wiedererkennbarkeit eines Markenprodukts wichtig ist, gewährleistet werden kann und dauerhaft erhalten bleibt. Zur Erzielung von Glanz- und/oder Matteffekten können zusätzlich aus dem Stand der Technik bekannte Lacke eingesetzt werden. Zur Reduzierung der Blockneigung der nicht siegelfähigen Seite im Rollenwickel gegen Kaltsiegellack kann wahlweise ein sogenannter Dehäsivlack auf die dem Kaltsiegellack gegenüberliegende Seite des Papieres aufgebracht sein, beispielsweise im Tiefdruckverfahren mit einer Schichtdicke von bevorzugt ca. 1µm.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des Barrierepapiers weist das Papier des Trägers mindestens eine kalandrierte Oberfläche, bevorzugt mit hoher Faserdichte, auf. Insbesondere vorteilhaft ist, dass Glanz und Glätte des Papiers erhöht sind. Insbesondere bevorzugt ist das Papier bei einer Temperatur im Bereich zwischen 150 und 250°C, bevorzugt zwischen 180 und 230°C, insbesondere bevorzugt zwischen 200 und 220°C kalandriert. Insbesondere ist unabhängig davon oder ergänzend dazu bevorzugt, dass das Papier bei einem Druck im Bereich zwischen 200 und 50000°kPas, bevorzugt zwischen 300 und 30000°kPas, insbesondere bevorzugt zwischen 1000 und 50000°kPas kalandriert ist. Papiere, welche derart kalandriert sind, haben sich als besonders vorteilhaft erwiesen, da sie einerseits die gewünschte Farbaufnahme und Haptik aufweisen, andererseits aber auch die zusätzliche Oberflächenbeschichtung ausreichend fest und dauerhaft binden können.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des Barrierepapiers umfasst der Lack der ersten Beschichtung auf der ersten Seite das Polyurethan in semikristalliner Form. Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass durch ein derartiges semikristallines Polyurethan der Lack thermisch nachbearbeitet werden kann, beispielsweise zusätzlich gehärtet. Dies kann vielfältige Vorteile bieten, beispielsweise die Haptik oder die optische Erscheinung (z. B. Glanz oder Reflexionsvermögen) verbessern oder die Sauerstofftransportrate und die Wasserdampfdurchlässigkeit weiter verringern, was insbesondere im Bereich der Verpackungsindustrie vorteilhaft für die Lagerstabilität der in ein derartiges Barrierepapier eingepacktes Produkt sein kann.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des Barrierepapiers umfasst die erste Beschichtung auf der ersten Seite weiterhin einen Polyvinylalkohol, welcher bevorzugt als ein Homo- oder Co-Polymer vorliegt. Ergänzend oder alternativ dazu ist insbesondere bevorzugt, dass die Beschichtung auf der ersten Seite ein Ethylen-Vinyllaurat-Alkohol-Copolymer umfasst.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des Barrierepapiers umfasst die erste Beschichtung eine Polymerbeschichtung bestehend aus Isoprene-, Styrol-Isopren-, Styrol-Ethylen-Butadien-Latices, Styrol-Ethylen-Propylen-Latices, Styrol-Butadien-Latices und/oder (Alkylierte/A-rylierte) Acrylat- und/oder (Alkylierte/Arylierte) Styrol-Acrylat-Copolymere und/oder Olefinsche-Copolymere und/oder Ethylen-Vinylacetat-Copolymere oder Mischungen hieraus.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des Barrierepapiers ist die erste und/oder zweite Beschichtung durch eine Zwischenschicht zumindest abschnittsweise von dem Träger beabstandet. Besonders bevorzugt ist hierbei, dass die Zwischenschicht eine Dispersion aus alkylierten Keten-Dimeren, und/oder Vinylsilan-Derivaten unterschiedlicher Molekulargewichte, oder Mischungen hieraus umfasst.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des Barrierepapiers umfasst die erste Beschichtung auf der ersten Seite ergänzend oder alternativ dazu mindestens ein Polymer, welches ausgewählt ist aus einer Gruppe, die ein oder mehrere Copolymere eines Polyesters und aliphatischen Epoxiden, ein oder mehrere Copolymere eines (Alkylierten/Arylierten) Acrylats und aliphatischen Epoxiden, ein oder mehrere Homo- oder Co-Polymere des Polyvinylpyrolidon, ein oder mehrere Cycloolefin-Copolymere (COC), insbesondere bevorzugt auf Basis Norbornen Polymeren (COP) oder auf Basis Norbornen-Ethylen-Copolymeren (COC), (teilweise oder vollständig hydriert), Polyamide, Cellulosederviate, ein oder mehrere lösliche Polycarbonat-Copolymere einzeln oder in einer Kombination mehrerer der in der Gruppe enthaltenen Polymere und bevorzugt eine Vernetzungskomponente aus der Gruppe der Isocyanate, Amine, Anhydride, Oxazoline, Azeridine reaktive Silane, Dicarbonsäuren umfasst. Die in dieser Gruppe enthaltenen (Co-) Polymere haben gezeigt, dass sie insbesondere geeignet sind, um das Papier des Trägers mit den für das Barrierepapier gewünschten Eigenschaften auszustatten. Insbesondere die Siegelfähigkeit, die Haptik und die geringe Sauerstofftransportrate und die Wasserdampfdurchlässigkeit lassen sich dadurch vorteilhaft beeinflussen.
  • Insbesondere bevorzugt ist bei einer Variante des Barrierepapiers, dass die erste und/oder zweite Beschichtung anorganische Feststoffe enthält. Insbesondere bevorzugt sind tonerdebasierte Feststoffe und/oder Schichtsilikate. In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die erste Beschichtung Glimmer-Partikel. Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass diese anorganischen Partikel besonders vorteilhaft insbesondere für die Verringerung der Wasserdampfdurchlässigkeit sind.
  • In einer besonders bevorzugten Variante des Barrierepapiers weist dieses mindestens 10% Pigmentvolumenkonzentration in der Beschichtung, eines solchen anorganischen Feststoffs auf. Es hat sich gezeigt, dass bei dieser Menge anorganischen Feststoffs bereits eine besonders hohe Sauerstoff- und Wasserdampfbarriere erreicht werden kann.
  • Insbesondere zur Erhöhung der Sauerstoffbarriere und somit zur Reduzierung der Sauerstofftransportrate (OTR) auch unter 10 cm3/m2•d•bar ist vorteilhaft, dass der Träger bzw. das (Träger-) Papier mit einem Primer versehen ist. Insbesondere ist vorteilhaft, wenn der Primer als eine (nicht zwingend geschlossene) Schicht - bevorzugt direkt - auf den Träger aufgebracht ist und erst darüber erste Beschichtung angeordnet ist. Als besonders bevorzugt haben sich - unabhängig von der Anordnung - Mengen des Primers von 0,5 - 5 g/m2, bevorzugt von 1 - 4 g/m2, bevorzugt von 1,5 - 3 g/m2, insbesondere bevorzugt von etwa 2 g/m2 insbesondere in Bezug auf die Wirkung und die Kosteneffizienz als vorteilhaft erwiesen. Die oben genannten Mengenangaben beziehen sich dabei jeweils auf das Trockengewicht des Primers, unabhängig von der Art der Aufbringung. Denkbar wäre zur Vereinfachung einer homogenen Aufbringung insbesondere das Tränken in einer Lösung oder Suspension des Primers oder das Aufstreichen oder Aufsprühen einer solchen Lösung oder Suspension.
  • Insbesondere sind Primerzusammensetzungen bevorzugt, welche Substanzen umfassen, die einzeln oder in einer Kombination mehrerer Substanzen aus einer Gruppe ausgewählt sind, die ein oder mehrere Homo- oder Co-Polymere Polyvinylalkohole, ein oder mehrere Ethylen-Vinyllaurat-Alkohol-Copolymere, ein oder mehrere Homo- oder Co-Polymere des Polyvinylpyrolidon, ein oder mehrere Copolymere eines Polyesters und eines aliphatischen Epoxids, ein oder mehrere Copolymere eines (Alkylierte/Arylierte) Acrylats und eines aliphatischen Epoxids, ein oder mehrere (Alkylierte/Arylierte) Acrylate, Polyamide, Cellulosederivate, ein oder mehrere quervernetzte Polyurethane umfasst. Die in dieser Gruppe enthaltenen (Co-) Polymere haben gezeigt, dass sie als Primer insbesondere dazu geeignet sind, um im Barrierepapier die Sauerstofftransportrate und die Wasserdampfdurchlässigkeit positiv zu beeinflussen, insbesondere zu verringern.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Barrierepapier auf der zweiten Seite eine zweite Beschichtung auf, welche eine Heißsiegeleigenschaft bereitstellt. Insbesondere ist somit bevorzugt, dass diese Beschichtung die thermisch aktivierte Versiegelung des Barrierepapiers ermöglicht. Als Besonders vorteilhaft hat sich insbesondere für die einfache Verarbeitung in der Verpackungsindustrie eine Ausführungsform erwiesen, in der die Beschichtung auf der zweiten Seite einen Heißsiegellack umfasst.
  • Bevorzugt ist eine Menge der zweiten Beschichtung auf der zweiten Seite des Barrierepapiers in einem Bereich von 2 - 30 g/m2, bevorzugt von 5 - 20 g/m2, bevorzugt von 8 - 15 g/m2, insbesondere bevorzugt von etwa 10 g/m2. Diese Mengen haben sich als besonders vorteilhaft gezeigt, um einerseits die geforderte Wasserdampf- und Sauerstoffdichtigkeit zu gewährleisten oder zu unterstützen, andererseits aber auch die ausreichende Festigkeit einer Siegelschicht zu bieten und/oder eine Abschirmung eines in das Barrierepapier eingepackten Produkts gegenüber den übrigen Komponenten des Barrierepapiers zu gewährleisten.
  • Insbesondere ist bevorzugt, dass die zweite Beschichtung auf der zweiten Seite eines Barrierepapiers einen polyolefinhaltigen Lack umfasst. Derartige Lacke, insbesondere low-density-Polyethylen- (LDPE-) haltige Lacke oder LDPE-ähnliche Lacke ("LDPE-like lacquer", welche insbesondere im Sinne von Polyethylen-Co/Terpolymeren-haltigen Lacken zu verstehen sind), sind aufgrund ihrer Siegelfähigkeit und der Möglichkeit, diese mit üblichen Maschinen zu verarbeiten bevorzugt.
  • Ist statt einer Heißsiegelung eine Kaltsiegelung beim Abpackprozess von Temperaturempfindlichen Füllgütern erforderlich, wird auf dem oben beschriebenen Heißsiegellack oder auf die Papieroberfläche selbst ein Kaltsiegellack, vorzugsweise auf Basis von Naturlatex, zumindest partiell und insbesondere bevorzugt im Tiefdruckverfahren aufgetragen. Geeignete Auftragsmengen sind hierbei 1 - 10 g/m2, bevorzugt 2 - 5 g/m2, insbesondere bevorzugt ca. 4g/m2 Trockenauftragsgewicht.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weist die zweite Beschichtung auf der zweiten Seite Barrierepapiers im versiegelten Zustand eine Haftkraft gegenüber sich selbst und/oder einer anderen Lage eines identischen Barrierepapiers auf, welche mindestens 1,5 N/15 mm, bevorzugt mindestens 3 N/15 mm, besonders bevorzugt mindestens 5 N/15 mm beträgt. Als versiegelter Zustand wird diesbezüglich ein Zustand verstanden, in dem mindestens eine zweite Beschichtung auf der zweiten Seite eines Barrierepapiers thermisch aktiviert wurde und mit einem Abschnitt eines Barrierepapiers verbunden wurde. Die thermische Aktivierung erfolgt bevorzugt bei einer Temperatur von mindestens 80°C, bevorzugt mindestens 90°C, bevorzugt mindestens 100°C. Diese Temperaturen haben sich für eine große Anzahl möglicher zweiter Beschichtungen als vorteilhaft erwiesen, um eine ausreichende Festigkeit der Verbindung von Abschnitten des/der Barrierepapiers/e miteinander zu gewährleisten. Die so erreichte Festigkeit ist bevorzugt so hoch, dass das eine Zugbelastung auf das Barrierepapier zum Reißen des Papierträges des Barrierepapiers führt und die versiegelte Kontaktstelle der Barrierepapierabschnitte intakt bleibt.
  • Im Falle der Kaltversiegelung erfolgt die Versiegelung bevorzugt bei Raumtemperatur mit einem Siegeldruck von mindestens 2 bar. Die Haftkraft gegenüber sich selbst beträgt mindestens 1,5N/15mm.
  • insbesondere für den Fall, dass das Barrierepapier auch für einzelne oder eine Vielzahl von Aromen und/oder Fette undurchlässig sein soll oder zumindest eine temporäre Barriere für diese Stoffe bilden soll, ist bevorzugt, dass die zweite Beschichtung auf der zweiten Seite eines Barrierepapiers ein hydroxylfunktionalisiertes, acrylathaltiges Copolymer umfasst.
  • Verringert werden kann die Undurchlässigkeit für einzelne oder eine Vielzahl von Aromen und/oder Fette ergänzend oder alternativ dazu auch durch Silica, welches in der zweiten Beschichtung auf der zweiten Seite des Barrierepapiers enthalten ist. Als Menge des bevorzugt als Partikel einer mittleren Partikelgröße (d50, Sedigraph) im Bereich von 0,1 - 30 µm vorliegenden Silicas hat sich ein Bereich von 1 - 20 g/m2, bevorzugt von 2 - 10 g/m2, insbesondere bevorzugt von etwa 3 - 5 g/m2, als besonders vorteilhaft hinsichtlich der Aromaversiegelung im Verpackungswesen gezeigt.
  • Ist das einfache Öffnen einer ein Barrierepapier umfassenden Verpackung durch einen Benutzer erwünscht, ist bevorzugt, dass die zweite Beschichtung auf der zweiten Seite eines Barrierepapiers im versiegelten Zustand eine Haftkraft gegenüber sich selbst und/oder einer anderen Lage eines identischen Barrierepapiers aufweist, welche höchstens 7 N/15 mm, bevorzugt höchstens 5 N/15 mm, besonders bevorzugt höchstens 3 N/15 mm beträgt. Als versiegelter Zustand wird auch diesbezüglich ein Zustand verstanden, in dem mindestens eine zweite Beschichtung auf der zweiten Seite eines Barrierepapiers thermisch aktiviert wurde und mit einem Abschnitt eines Barrierepapiers verbunden wurde. Die thermische Aktivierung erfolgt auch hier bevorzugt bei einer Temperatur von mindestens 80°C, bevorzugt mindestens 90°C, bevorzugt mindestens 100°C oder über Kaltversiegelung mit Aktivierung des aufgetragenen Kaltsiegellacks mittels auf dem Barrierepapier aufgebrachtem Druck bei Raumtemperatur. Eine zumindest lokal geringe Haftkraft ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn in einer Verpackung Abschnitte vorgesehen sind, welche für den Benutzer leichten Zugang zum von der Verpackung umschlossenen Produkt gewährleisten sollen. Derartige Verpackungen sind beispielsweise Chips- oder Bonbontüten, welche zwar durch einen Benutzer leicht zu öffnen sein sollen, jedoch dabei ihre Eigenschaft als Tüte nicht verlieren sollen. Die Zerstörung von Abschnitten der Verpackung abseits des oder der vorgesehenen Öffnungsabschnitts/e ist daher unerwünscht. Die oben definierte geringe Haftkraft der Beschichtung auf der zweiten Seite des Barrierepapiers im versiegelten Zustand gegenüber sich selbst und/oder einer anderen Lage eines identischen Barrierepapiers erlaubt es, eine solche Tüte unter derart geringem Kraftaufwand in den vorgesehenen Abschnitten zu öffnen, dass eine über den vorgesehenen Öffnungsabschnitt hinausgehende Ausbreitung der Öffnung, beispielsweise durch Reißen des Trägerpapiers, verhindert wird.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform eines Barrierepapiers, welche insbesondere das oben beschriebene einfache Öffnen einer ein Barrierepapier umfassenden Verpackung durch einen Benutzer ermöglicht, umfasst die zweite Beschichtung auf der zweiten Seite des Barrierepapiers bevorzugt ein Ethylen-Metacrylsäure-Copolymer. Insbesondere bevorzugt sind dabei Mengen im Bereich von 2 - 20 g/m2, bevorzugt von 3 - 10 g/m2, bevorzugt von 4 - 7 g/m2, insbesondere bevorzugt von etwa 5 g/m2 insbesondere in Bezug auf die geringe Siegelstärke und die Kosteneffizienz durch den zu erreichenden hohen Festkörpergehalt des Lackes als vorteilhaft erwiesen. Die oben genannten Mengenangaben beziehen sich dabei jeweils auf das Trockengewicht des der Beschichtung, unabhängig von der Art der Aufbringung (beispielsweise das Aufstreichen oder Aufsprühen einer ein solches Copolymer enthaltenden Lösung, Dispersion oder Suspension).
  • Ist eine besondere Dichtigkeit des Barrierepapiers gegenüber Aromen gewünscht, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn eine zusätzliche Schicht auf der zweiten Seite des Barrierepapiers vorgesehen ist. Bevorzugt umfasst diese Schicht einen anorganischen Feststoff. insbesondere bevorzugt ist dies ein anorganischer Feststoff, welcher tonerdebasierte Partikel und/oder ein Schichtsilikat umfasst. In einer bevorzugten Ausführungsform enthält diese Schicht Tonerde, Talkum oder Silica. Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass diese anorganischen Partikel vorteilhaft sind, insbesondere für die Verringerung der Aromendurchlässigkeit des Barrierepapiers. Als Menge der Schicht, die diese Partikel, welche vorzugsweise eine mittleren Partikelgröße (d50, Sedigraph) im Bereich von 0,1 - 30 µm aufweisen, umfasst, hat sich ein Bereich von 1 - 20 g/m2, bevorzugt von 2 - 10 g/m2, insbesondere bevorzugt von etwa 3 - 7 g/m2, insbesondere von etwa 5 g/m2 als besonders vorteilhaft hinsichtlich der Aromaversiegelung im Verpackungswesen erwiesen.
  • insbesondere ist bevorzugt, dass die zusätzliche Schicht auf der zweiten Seite des Barrierepapiers zwischen dem Träger und der oben beschriebenen Beschichtung auf der zweiten Seite des Barrierepapiers angeordnet ist. Dementsprechend ist es nicht zwingend erforderlich, dass die Beschichtung auf der zweiten Seite des Barrierepapiers den Träger (vollflächig) kontaktiert. Es ist möglich und für einige Anwendungen vorteilhaft, dass zwischen der Beschichtung auf der zweiten Seite des Barrierepapiers und dem Träger mindestens abschnittsweise eine weitere Schicht angeordnet ist.
  • Die zusätzliche Schicht kann bevorzugt thermisch aktivierbar und somit bevorzugt - wie auch die zweite Beschichtung auf der zweiten Seite des Barrierepapiers - Teil einer thermisch aktivierbaren Siegelschicht sein. Diese kann auch über einer aufgetragenen Druckfarbe lackiert sein.
  • Ist eine besonders stabile Verpackung und Robustheit des Barrierepapiers gewünscht, hat es sich als vorteilhaft gezeigt, dass die Bruch- und/oder Reißfestigkeit des Trägers erhöht wird. Diesbezüglich hat es sich als vorteilhaft erwiesen, den Träger mit Polymeren zu verstärken beziehungsweise zu (unter)stützen. Dazu besonders geeignet sind überraschenderweise Polyurethane und/oder Polyamide. Bevorzugt werden diese auf den Träger des Barrierepapiers, insbesondere bevorzugt in Lösung, Dispersion oder Suspension als Lack auf die Trägeroberfläche/n aufgebracht. Unabhängig von der Auswahl der Polymere ist insbesondere bevorzugt, dass die Polymere beidseitig auf den Träger aufgebracht werden. Die Polymere können begünstigt durch die Porosität des Trägers in das Papier eindringen und die Vernetzung der Papierfasern verstärken. Zusätzlich wirkt der Lackfilm an der Papieroberfläche physikalisch durch mechanischen Aufbau von Gegenkräften bei einer am Papier angelegten Zugbeanspruchung einem Papierriss beim Verpackungsprozess entgegen. Überraschenderweise konnte gezeigt werden, dass die Polymere auch den Bruch von Papierfasern verhindern und/oder die Anzahl bei Belastung auftretender Brüche reduzieren können. Dies ist insbesondere bei der (maschinellen) Behandlung des Barrierepapiers vorteilhaft, da hier beispielsweise beim Verpackungsprozess oder der Herstellung von Tüten lokal starke mechanische Belastungen auftreten können. Im Hinblick auf den erreichbaren Stärkenzuwachs und dennoch geringer Materialkosten haben sich Mengen des Polymers im Bereich von 0,5 - 20 g/m2, bevorzugt von 1 - 10 g/m2 als vorteilhaft erwiesen. Diese Mengenangaben beziehen sich auf das Trockengewicht des Polymers.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des Barrierepapiers ist vorgesehen, dass dieses zumindest abschnittsweise einseitig eine selbstversiegelnde (cold-seal-) Schicht aufweist. Diese Cold-seal-Schicht ist vorzugsweise auf der zweiten Seite des Barrierepapiers angeordnet. Dies kann beispielsweise durch eine (zusätzliche) Cold-seal-Beschichtung, insbesondere einen Cold-seal-Lack, erreicht werden. Dies ist beispielsweise vorteilhaft, wenn das Barrierepapier für Flow-Pack-Verpackungen, insbesondere zum Verpacken von Schokolade, eingesetzt wird. In einer bevorzugten Ausführungsform überdeckt der Cold-seal-Lack zumindest abschnittsweise einen Heißsiegel-Lack mit einer Schichtdicke von beispielsweise 2 µm.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des Barrierepapiers ist vorgesehen, dass dieses zumindest abschnittsweise einseitig eine Oberflächenbeschichtung verminderter Haftkraft aufweist. Diese Oberflächenbeschichtung ist vorzugsweise auf der ersten Seite des Barrierepapiers angeordnet. Dies kann beispielsweise durch eine (zusätzliche) Antiblocking- und/oder Anticling- (beziehungsweise Antihaft-) Beschichtung erreicht werden. Dies ist beispielsweise vorteilhaft, um das unerwünschte Verkleben einer Cold-seal-Beschichtung mit Abschnitten des Barrierepapiers zu vermeiden. In einer bevorzugten Ausführungsform überdeckt die Antiblocking- und/oder Antihaft-Beschichtung zumindest abschnittsweise die Beschichtung auf der ersten Seite des Barrierepapiers.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Barrierepapiers ist vorgesehen eine Beschichtung zumindest eine weitere Schicht bevorzugt aus Aluminiumoxid und/oder Siliciumoxid (oder Mischungen hieraus) oder Aluminium auf das Papier, das heißt auf die Papieroberfläche selbst oder auf die vorher mit Primer oder Barrierelack-lackierte Papierseite aufzudampfen, um die Barriereeigenschaften des Papiers weiter zu verbessern. Die Auftragsmengen sind vorzugsweise so gewählt, dass sie eine Schichtstärke von 0,01 bis 0,2 Mikrometer, bevorzugt 0,02 bis 0,1 Mikrometer ausbilden. Bevorzugt wird zum Aufbringen einer derartigen Beschichtung, auch auf Papiersubstraten, ein Verfahren im Hochvakuum gewählt.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Barrierepapiers kann dieses als Laminat ausgeführt sein. Beispielsweise können mehrere der oben beschriebenen Barrierepapiere miteinander, beispielsweise zu einer Duplexstruktur verklebt sein. Dies ist beispielsweise vorteilhaft, wenn eine stärkere, stabilere oder hochwertiger erscheinende Verpackung gewünscht ist. Ein Laminat eines Barrierepapiers muss jedoch nicht zwingend alle der oben genannten Beschichtungen (mehrfach) aufweisen. Es ist in vielen Fällen ausreichend, wenn der Träger selbst ein Laminat ist und dieses Laminat als Träger jeweils einseitig eine der oben beschriebenen Beschichtungen aufweist. Beispielsweise ist hierfür ein Laminat mehrerer Papiere vorteilhaft. Diese Papiere können identische oder unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. Insbesondere ist bevorzugt, dass mindestens zwei Lagen Papier miteinander, bevorzugt unter Verwendung mindestens eines Polymers, miteinander zumindest abschnittsweise verklebt sind. Als Polymere haben sich dafür insbesondere Casein-basiere und/oder synthetische Kleber als vorteilhaft erwiesen. Die Verklebung erfolgt bevorzugt im Nass- oder Trockenkaschierverfahren.
  • Weiterhin wird die oben genannte Aufgabe durch eine flexible Verpackung gelöst, welche ein Barrierepapier nach einem der vorangegangenen Ansprüche umfasst.
  • Weiterhin wird die oben genannte Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung eines Barrierepapiers gemäß Patentanspruch 14 gelöst.
  • Ein solches Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass ein ein Papier umfassender Träger bereitgestellt wird, welcher auf einer ersten Seite und auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite jeweils zumindest abschnittsweise mit einer Beschichtung versehen wird, wobei sich die Beschichtungen auf den beiden gegenüberliegenden Seiten unterscheiden. Mindestens auf der zweiten Seite wird eine thermisch aktivierbare zweite Beschichtung, bevorzugt eine Siegelschicht, aufgebracht und mindestens auf der ersten Seite wird eine einen, semikristallinen Polyurethan- (PU-) Lack umfassende erste Beschichtung aufgebracht. Die Mengen dieser Beschichtungen sind so ausgewählt, dass nach dem Trocknen dieser Beschichtungen das Barrierepapier eine Sauerstofftransportrate (OTR, Oxygen Transfer Rate) von ≤ 10 cm3/m2•d•bar, gemessen bei 23°C/ 75% Umgebungsfeuchte und eine Wasserdampfdurchlässigkeit (MVTR, Moisture Vapor Transmission Rate) ≤ 15 g/m2•d, gemessen bei 23°C/ 85% und zu 0% (auf der Sensorseite) Umgebungsfeuchte aufweist.
  • Wie oben bereits im Hinblick auf das Produkt dargestellt wurde, kann durch das Aufbringen der ersten, den Polyurethan-Lack enthaltenden Beschichtung einerseits ein entscheidender Beitrag zu der Verringerung der Sauerstofftransportrate und der Wasserdampfdurchlässigkeit geleistet werden, jedoch darüber hinaus auch die in der Verpackungsindustrie gewünschte angenehme Haptik eines nach diesem Verfahren hergestellten (Verpackungs-) Produkts erreicht werden. Die Dicke der ersten und zweiten Beschichtungen kann variabel gewählt werden und insbesondere der PU-Lack der ersten Beschichtung so dünn aufgebracht werden, so dass die Haptik des Papiers erhalten bleibt. Die thermisch aktivierbare Siegelschicht beziehungsweise die zweite Beschichtung ermöglicht das einfache Verbinden von Abschnitten des Barrierepapiers mit anderen Verpackungskomponenten oder einem anderen Abschnitt desselben oder eines anderen Barrierepapiers.
  • Vorzugsweise wird das Papier des Trägers mit einem Flächengewicht im Bereich von 40 - 200 g/m2, bevorzugt im Bereich von 80 - 150 g/m2, insbesondere bevorzugt im Bereich von 85 - 110 g/m2 bereitgestellt, da sich Flächengewichte aus diesem Bereich als besonders geeignet hinsichtlich der geforderten Stärke und Belastbarkeit einerseits, leichter Verarbeitbarkeit (insbesondere mit üblichen Maschinen) und geringen Kosten andererseits gezeigt haben.
  • In einer bevorzugten Verfahrensvariante wird ein derartiges Barrierepapier zumindest auf der ersten Seite bezüglich des Trägers mit einem optisch erkennbaren Muster bedruckt. Dies kann vor, während oder nach dem Aufbringen des PU-Lacks erfolgen. Die optisch erkennbare Farbe haftet - insbesondere, wenn sie zwischen Träger und PU-Lack angeordnet ist - dauerhaft auf dem Papier, so dass der gewünschte optische Eindruck, welcher insbesondere in der Verpackungsindustrie für die Wiedererkennbarkeit eines Markenprodukts wichtig ist, langfristig gewährleistet werden kann.
  • Bezüglich der im Verfahren aufgebrachten Beschichtungen und eventueller zusätzlicher Schichten wird auf die oben hinsichtlich des Barrierepapiers dargestellten Vorteile und bevorzugter Ausführungsformen Bezug genommen, da diese auch vorteilhaft im oben beschriebenen Verfahren eingesetzt werden, da so dem Produkt die gewünschten Eigenschaften verliehen werden können.
  • Verfahrensseitig ist weiterhin vorteilhaft, dass das Barrierepapier zumindest abschnittsweise um ein zu verpackendes Produkt angeordnet wird und anschließend die thermisch aktivierbare Siegelschicht aktiviert wird, um Abschnitte des Barrierepapiers mit dem Produkt oder anderen Abschnitten der Verpackung (gegebenenfalls von Abschnitten desselben Barrierepapiers) zu verbinden. Diese Verfahrensvariante ermöglicht das besonders einfache Schließen einer Verpackung.
  • Verfahrensseitig ist weiterhin bevorzugt, dass das Barrierepapier mindestens einem Schneideprozess unterzogen wird. Bei diesem Schneideprozess kann das Barrierepapier auf die Dimension eines zu verpackenden Produkts angepasst werden. Dieser mindestens eine Schneideprozess kann (unabhängig von eventuellen weiteren Schneideprozessen) vor oder nach dem (abschnittsweisen) umschließen des zu verpackenden Produkts erfolgen. So wäre beispielsweise denkbar, dass ein Endlosschlauch des Barrierepapiers einseitig durch thermische Aktivierung verschlossen wird und durch einen Schneideprozess vom übrigen Schlauch getrennt wird und anschließend ein Produkt in den einseitig verschlossenen Schlauchabschnitt eingefüllt wird. Anschließend könnte dann der Schlauch auf der noch offenen Verpackungsseite abgeschnitten und anschließend verschlossen werden. Andererseits wäre es auch denkbar, den noch einseitig offenen Schlauch zunächst auf der noch offenen Verpackungsseite zu verschließen und erst anschließend die geschlossene Verpackung einschließlich des enthaltenen Produkts vom übrigen Schlauch abzutrennen.
  • Weitere Vorteile und Ausführungsformen ergeben sich aus den beigefügten Zeichnungen.
  • Darin zeigt:
    • Fig. 1
    eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Barrierepapiers und
    Fig. 2
    eine Anwendung eines Barrierepapiers als Verpackungsbeutel.
  • Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Barrierepapiers 1. Dieses Barrierepapier 1 weist einen Träger 2 auf, welcher zwei sich gegenüberliegende Seiten 3 und 4 aufweist. Jede dieser Seiten weist eine Beschichtung 5, 6 auf, wobei diese Beschichtungen 5, 6 sich unterscheiden. Eine zweite Beschichtungen 6 ist bevorzugt dazu geeignet, eine thermisch aktivierbare Verbindung zu einer Oberfläche eines anderen Barrierepapiers oder desselben Barrierepapiers 1 auszubilden. Mindestens eine der Beschichtungen 5, 6 ist derart ausgewählt, dass das Barrierepapier 1 eine Sauerstofftransportrate (OTR, Oxygen Transfer Rate) von ≤ 10 cm3/m2•d•bar und eine Wasserdampfdurchlässigkeit (MVTR, Moisture Vapor Transmission Rate) ≤ 15 g/m2•d aufweist. Mindestens die auf der ersten Seite 3 angeordnete erste Beschichtung 5 umfasst einen Polyurethan-Lack.
  • Anders als in Figur 1 dargestellt, kann eine oder mehrere weitere Schichten in dem Barrierepapier vorhanden sein. Bespiele für derartige Beschichtungen können beispielsweise ein Releaselack, eine Farbmischung, Primer, und/oder eine Metallisierung sein. Derartige Schichten können (unabhängig voneinander) jeweils vollflächig oder lediglich abschnittsweise vorhanden sein. Insbesondere vorteilhaft sind Schichten, welche beispielsweise im Rahmen einer Oberflächenvorbehandlung des Trägers aufgebracht werden. Diese können beispielsweise zur Reduzierung der Porosität dienen. Unabhängig davon kann für einige Anwendungen auf ein Primer vorteilhaft sein, welcher (unabhängig voneinander) auf der ersten und/oder der zweiten Seite des Trägers angeordnet sein kann. Insbesondere ist bevorzugt, dass eine Schicht ein vollflächiger Heißsiegellack, ein partieller Heißsiegellack oder ein partieller Kaltsiegel ist. Insbesondere im Fall, dass eine Schicht ein partieller Kaltsiegel ist, ist bevorzugt, dass auf der vom Träger abgewandten Seite der ersten Beschichtung ein Releaselack angeordnet ist.
  • Fig. 2 zeigt ein Anwendungsbeispiel für ein wie oben beschriebenes Barrierepapier 1. Im dargestellten Beispiel ist das Barrierepapier 1 zu einem Verpackungsbeutel 7 geformt. Dazu sind zumindest Abschnitte 8 der zweiten Beschichtung 6 des Barrierepapiers 1 aktiviert worden und gegenüber anderen Abschnitten des Barrierepapiers 1 gesiegelt worden. Die im Siegelbereich 8 auftretenden Adhäsionskräfte reichen aus, um ein in einer solchen Verpackung 7 enthaltenes Produkt (nicht gezeigt) über einen längeren Zeitraum, welcher sich bevorzugt über eine bis mehrere Wochen erstreckt, gegenüber zumindest einer Auswahl von für das Produkt schädlichen Umwelteinflüssen zu schützen. Insbesondere geeignet ist eine solche Verpackung 7 für Lebensmittel, welche zwar einerseits vor schädlichen Umwelteinflüssen geschützt werden sollten, wobei die Verpackung 7 jedoch auch leicht zu öffnen sein soll, ohne das Produkt zu beschädigen. Denkbar wäre beispielsweise die Verwendung einer derartigen Verpackung 7 für Süßwaren, wie beispielsweise Karamell- oder Kaubonbons.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Barrierepapier
    2
    Träger
    3
    erste Seite
    4
    zweite Seite
    5
    erste Beschichtung
    6
    zweite Beschichtung
    7
    Verpackung, Verpackungsbeutel
    8
    Abschnitt, Siegelbereich

Claims (14)

  1. Barrierepapier (1) mit einem ein Papier umfassenden Träger (2), welcher auf einer ersten Seite (3) und auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite (4) jeweils zumindest abschnittsweise eine Beschichtung (5, 6) aufweist, wobei sich die Beschichtungen (5, 6) auf den beiden gegenüberliegenden Seiten (3, 4) unterscheiden, dadurch gekennzeichnet, dass
    das Barrierepapier eine Sauerstofftransportrate nach DIN 53380-3 von ≤ 10 cm3/m2•d•bar und eine Wasserdampfdurchlässigkeit nach ISO 15106-3 ≤ 15 g/m2•d aufweist und mindestens die erste Beschichtung (5) auf der ersten Seite (3) einen, Polyurethan-Lack umfasst und mindestens die auf der zweiten Seite (4) angeordnete zweite Beschichtung (6) zumindest abschnittsweise eine im Kalt- oder Heißsiegelverfahren aktivierbare Siegelschicht umfasst.
  2. Barrierepapier nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Papier des Trägers ein Flächengewicht im Bereich von 40 - 200 g/m2, bevorzugt im Bereich von 80 - 150 g/m2, insbesondere bevorzugt im Bereich von 85 - 110 g/m2 aufweist.
  3. Barrierepapier nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die erste Beschichtung das Polyurethan in semikristalliner Form umfasst.
  4. Barrierepapier nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    die Siegelschicht eine Polymerbeschichtung bestehend aus Isoprene-, Styrol-Isopren-, Styrol-Latices, Styrol-Ethylen-Butadien-Latices, Styrol-Ethylen-Propylen-Latices, Styrol-Butadien-Latices und/oder (Alkylierte/Arylierte) Acrylat- und/oder (Alkylierte/A-rylierte) Styrol-Acrylat-Copolymere und/oder Olefinsche-Copolymere und/oder Ethylen-Vinylacetat-Copolymere oder Mischungen hieraus umfasst.
  5. Barrierepapier nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder zweite Beschichtung durch eine Zwischenschicht zumindest abschnittsweise von dem Träger beabstandet ist, wobei die Zwischenschicht bevorzugt eine Dispersion aus alkylierten Keten-Dimeren, und/oder Vinylsilan-Derivaten unterschiedlicher Molekulargewichte, oder Mischungen hieraus umfasst.
  6. Barrierepapier nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die erste Beschichtung mindestens ein Polymer, welches ausgewählt ist aus einer Gruppe, die mindestens einen Polyvinylalkohol, welcher bevorzugt als ein Homo- oder Co-Polymer vorliegt, ein Ethylen-Vinyllaurat-Alkohol-Copolymer, ein oder mehrere Copolymere eines Polyesters und aliphatischen Epoxiden, ein oder mehrere Copolymere eines (Alkylierten/Arylierten) Acrylats und aliphatischen Epoxiden, ein oder mehrere Homo- oder Co-Polymere des Polyvinylpyrolidon, ein oder mehrere Cycloolefin-Copolymere (COC), insbesondere bevorzugt auf Basis NorbornenPolymeren (COP) und bevorzugt auf Basis Norbornen-Ethylen-Copolymeren (COC), (teilweise oder vollständig hydriert), Polyamiden, Cellulosederivate, ein oder mehrere lösliche Polycarbonat-Copolymere einzeln oder in einer Kombination mehrerer der in der Gruppe enthaltenen Polymere und bevorzugt eine Vernetzungskomponente aus der Gruppe der Isocyanate, Amine, Anhydride, Oxazoline, Azeridine reaktive Silane, Dicarbonsäuren umfasst.
  7. Barrierepapier nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die erste und/oder zweite Beschichtung anorganische Feststoffe, bevorzugt tonerdebasierte Feststoffe und/oder Schichtsilikate insbesondere bevorzugt Glimmer-Partikel enthält, wobei die anorganischen Feststoffe in einer Menge von mindestens 10% Pigmentvolumenkonzentration in der Beschichtung vorliegen.
  8. Barrierepapier nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Träger auf seiner ersten und/oder zweiten Seite einen Primer aufweist, welcher bevorzugt in einer Trockengewicht-Menge von 0,5 - 5 g/m2, bevorzugt von 1 - 4 g/m2, bevorzugt von 1,5 - 3 g/m2, insbesondere bevorzugt von etwa 2 g/m2 im Barrierepapier enthalten ist.
  9. Barrierepapier nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Primer mindestens eine Substanz umfasst, die einzeln oder in einer Kombination mehrerer Substanzen aus einer Gruppe ausgewählt ist/sind, die ein oder mehrere Homo- oder Co-Polymere Polyvinylalkohole, ein oder mehrere Ethylen-Vinyllaurat-Alkohol-Copolymere, ein oder mehrere Homo- oder Co-Polymere des Polyvinylpyrolidon, ein oder mehrere Copolymere eines Polyesters und eines aliphatischen Epoxids, ein oder mehrere Copolymere eines (Alkylierte/Arylierte) Acrylats und eines aliphatischen Epoxids, ein oder mehrere (Alkylierte/Arylierte) Acrylate, Polyamide, Cellulosederivate oder ein oder mehrere quervernetztePolyurethane umfasst.
  10. Barrierepapier nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die zweite Beschichtung (6) auf der zweiten Seite (4) des Barrierepapiers (1) in einem Mengenbereich von 2 - 30 g/m2, bevorzugt von 5 - 20 g/m2, bevorzugt von 8 - 15 g/m2, insbesondere bevorzugt von etwa 10 g/m2 vorliegt.
  11. Barrierepapier nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die zweite Beschichtung auf der zweiten Seite Barrierepapiers im versiegelten Zustand eine Haftkraft gegenüber sich selbst und/oder einer anderen Lage eines identischen Barrierepapiers aufweist, welche mindestens1,5 N/15 mm, bevorzugt mindestens 3 N/15 mm, besonders bevorzugt mindestens 5 N/15 mm beträgt.
  12. Barrierepapier nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieses zumindest eine weitere Schicht umfasst, welche Aluminiumoxid und/oder Siliciumoxid oder Aluminium umfasst und bevorzugt aus Aluminiumoxid oder Siliciumoxid oder Aluminium besteht.
  13. Barrierepapier nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieses mit zumindest einem weiteren Papier und/oder mit sich selbst, bevorzugt mittels eines Nass- oder Trockenklebstoffs, zu einem Papierlaminat verbunden ist.
  14. Verfahren zum Herstellen eines Barrierepapiers (1), welches eine Sauerstoff transportrate nach DIN 53380-3 von ≤ 10 cm3/m2•d•bar und eine Wasserdampfdurchlässigkeit nach ISO 15106-3 ≤ 15 g/m2•d aufweist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    ein ein Papier umfassender Träger (2) bereitgestellt wird, welcher auf einer ersten Seite (3) und auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite (4) jeweils zumindest abschnittsweise mit einer Beschichtung (5, 6) versehen wird, wobei sich die Beschichtungen auf den beiden gegenüberliegenden Seiten unterscheiden, wobei mindestens auf der zweiten Seite (4) eine thermisch aktivierbare zweite Beschichtung (6) aufgebracht und mindestens auf der ersten Seite (3) einen Polyurethan- Lack umfassende erste Beschichtung (5) aufgebracht wird, und diese Beschichtungen anschließend getrocknet werden.
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