FI20195206A1

FI20195206A1 - Use of coated cardboard

Info

Publication number: FI20195206A1
Application number: FI20195206A
Authority: FI
Inventors: Kai Hellstén; Kari Juhela; Pekka Suokas
Original assignee: Metsae Board Oyj
Priority date: 2014-04-09
Filing date: 2014-04-09
Publication date: 2019-03-20

Abstract

Sellaisen päällystetyn elintarvikekartongin käyttö elintarvikepakkauksena, joka käsittää kartonkikerroksen ja ainakin sen yhdellä puolella olevan päällystyskerroksen, sekä menetelmä sen valmistamiseksi. Päällystyskerroksen ja kartongin pinnan väliin muodostetaan dispersiopäällystyksellä sideaineesta ja liuskemaisista pigmenteistä koostuva barrierikerros. Kerros muodostetaan dispersiosta, joka valmistetaan dispergoimalla liuskemaista pigmenttiä veteen ja sekoittamalla tämä ei-hydrofobiseen sideaineeseen. Kartongilla on erinomaiset barrieriominaisuudet ja sitä voidaan käyttää mm. sellaiseen pigmenttipäällystetyn kartonkiin, etenkin tuorekuitukartonkiin, jolla on hyvät mineraaliöljymigraation ja rasvantunkeutumisen esto.The use of a coated food carton as a food package comprising a board layer and at least one coating layer on one side thereof, and a method for producing it. Between the coating layer and the surface of the board, a barrier layer consisting of a binder and a slate pigment is formed by dispersion coating. The layer is formed from a dispersion prepared by dispersing the striped pigment in water and mixing it with a non-hydrophobic binder. Cardboard has excellent barrier properties and can be used, for example. pigment-coated cardboard, especially fresh fiber board having good mineral oil migration and anti-fat penetration inhibition.

Description

Esillä oleva keksintö liittyy kartonkiin, jossa on kuitukerros, jossa on kaksi vastakkaista pintaa, jolloin ainakin sen ensimmäisessä pinnassa on päällystyskerros.The present invention relates to a paperboard having a fiber layer having two opposed surfaces, wherein at least its first surface has a coating layer.

Etenkin keksintö koskee patenttivaatimuksen 1 käyttöä.In particular, the invention relates to the use of claim 1.

Barriereja käytetään paperi- ja kartonkituotteissa estämään epätoivottujen aineiden tunkeutumista materiaalin läpi. Tällaisia epätoivottuja aineita voivat esimerkiksi olla: vesi, vesihöyry, happi, rasva, aromiaineet ja mineraaliöljyn komponentit. Erityisesti viimeksi mainittujen tunkeutumisen estäminen on tullut tärkeäksi, koska on havaittu että suoraan elintarviketta, esim, muroja, vasten olevasta kierrätyskuitukartongista migratoituu terveydelle haitallisia, esimerkiksi painoväreistä peräisin olevia mineraaliöljykomponentteja elintarvikkeeseen. On myös esitetty epäily siitä, että tällainen migratoituminen voi tapahtua epäsuorasti kierrätyskuitua sisältävästä ulkopakkauksesta sisäpakkauksen tuorekuitukartongin läpi elintarvikkeeseen.Barriers are used in paper and board products to prevent unwanted material from penetrating through the material. Such undesirable substances may, for example, be: water, water vapor, oxygen, fat, flavorings and mineral oil components. In particular, the prevention of the penetration of the latter has become important because it has been found that recycled fiber board directly against food, e.g. cereals, migrates into the food the mineral oil components that are harmful to health, such as ink. It is also suspected that such migration may occur indirectly from the outer packaging containing the recycled fiber through the inner packaging of fresh fiber board to the food.

Kartongissa käytetään yleensä joko ekstrudoimalla tai dispersiona levitettävää barrieria. Barrieri levitetään joko kartongin taustapuolelle tai pinnalle. Barrierin levittäminen tehdään yleensä off-line operaationa, jossa kartonkitehtaalla valmistettu kartonki pituusleikataan sopiviksi rulliksi, pakataan, kuljetetaan jalostuslaitokselle, päällystetään jalostuslaitoksella barrierilla, pakataan ja lähetetään asiakkaalle.Carton generally uses a barrier to be applied either by extrusion or dispersion. The barrier is applied either to the back of the cardboard or to the surface. Barrier spreading is generally performed as an off-line operation in which paperboard made at a board mill is lengthwise cut into suitable rolls, packed, transported to a processing plant, barrier coated at a processing plant, packaged and shipped to a customer.

Tunnettuihin ratkaisuihin liittyy ongelmia. Barrierin levittäminen off-line operaationa lisää barrierpäällystetyn kartongin valmistuskustannuksia bamerpäällystämättömään verrattuna huomattavasti ja heikentää sen kilpailukykyä.Known solutions have problems. The distribution of Barrier as an off-line operation will significantly increase the cost of manufacturing barrier coated board compared to uncoated board and will reduce its competitiveness.

Dispersiona levitettävään barriermateriaaliin syntyy herkästi ns. pinholeja, eli silmälle näkymättömiä reikiä barrierikerrokseen, jotka pilaavat barrierin toiminnallisuuden. Näitä pinholeja voi syntyä esimerkiksi karhean pohjakartongin tai applikointimenetelmän epästabiilisuuden kautta. Off-line -päällystys myös lisää erillisenä operaationa laatuongelmien riskiä.So-called "barrier" material is readily formed in dispersion barrier material. pinholes, or invisible holes in the barrier layer that ruin the functionality of the barrier. These pinholes can be formed, for example, by the unstable nature of the rough board or the application method. Off-line coating also increases the risk of quality problems as a separate operation.

20195206 prh 20 -03- 201920195206 prh 20 -03- 2019

Kun barrieri levitetään erillisenä kerroksena kartongin jompaankumpaan pintaan, on sillä välitön vaikutus muihin kartongin käyttöominaisuuksiin. Mikäli esimerkiksi taivekartongin taustaan levitetään barrieri, se sulkee pinnan huokosrakenteen ja estää dispersio- tai hot melt 5 liimojen tunkeutumisen. Tällöin tavanomaisessa kartonkirasian valmistuksessa joudutaan käyttämään kalliita erikoisratkaisuja, kuten perforointeja ja erikoisliimoja.When applied as a separate layer on either side of the paperboard, the barrier has a direct effect on other paperboard operating properties. For example, if a barrier is applied to the back of the folding boxboard, it will close the pore structure of the surface and prevent the penetration of dispersion or hot melt adhesives. In this case, expensive special solutions such as perforations and special adhesives have to be used in conventional carton manufacturing.

Jos barrieri levitetään esimerkiksi taivekartongin päällystettyyn pintaan, se estää painovärien tunkeutumista esimerkiksi offset -, syväpaino -, flexo - ja inkjet -painatuksessa. Erillinen barrierikerros myös lisää riskiä huonolle tooneriadheesiolle digipainatuksen elektrofotografisissa paino-menetelmissä.For example, if the barrier is applied to a coated surface of a folding boxboard, it prevents ink from penetrating, for example, in offset, gravure printing, flexo and inkjet printing. A separate barrier layer also increases the risk of poor toner adhesion in digital printing electrophotographic printing techniques.

Kartongin jompaankumpaan pintaan applikoitava barrieri voi myös aiheuttaa kartongin blokkaamisen kiinnirullauksessa. Tällöin kartonkikerrokset konerullassa tarttuvat toisiinsa 15 kiinni, mikä aiheuttaa vakavan laatu- ja ajettavuusongelman.A barrier applied to either side of the carton may also cause the carton to be blocked during roll-up. In this case, the carton layers on the machine roll adhere to one another, causing a serious quality and runnability problem.

Käytettäessä hydrofobisia barrierimateriaaleja kartonginkierrätys takaisin prosessiin vaikeutuu huonon pulpperoitavuuden takia.When hydrophobic barrier materials are used, cardboard recycling back into the process becomes difficult due to poor pulpability.

Esillä oleva keksinnön tarkoituksena on poistaa ainakin osa tekniikan tason ongelmista ja saada aikaan aivan uudenlainen ratkaisu barrieriominaisuuksia omaavan kartongin valmistamiseksi.The object of the present invention is to eliminate at least some of the problems of the prior art and to provide a completely new solution for the manufacture of paperboard having barrier properties.

Keksintö perustuu siihen ajatukseen, että kartongin kuitukerroksen pinnalle muodostetaan dispersiopäällystyksellä barrierikerros, joka koostuu sideaineesta ja liuskemaisista pigmenteistä. Barrierikerros järjestetään pinnan ja ainakin yhden päällystyskerroksen väliin. Tapauskohtaisesti pinnan ja vastaavasti barrierikerroksen välissä voi puolestaan olla pintaliimakerros tai päällystyskerros. Edullisesti pintaliimakerros tai vastaavasti päällystyskerros on muodostettu kartonkikerroksen pintaan ennen barrierikerroksen levittämistä pinnan päälle.The invention is based on the idea that a barrier layer consisting of a binder and lamellar pigments is formed on the fiberboard layer of the paperboard by dispersion coating. The barrier layer is arranged between the surface and at least one coating layer. In turn, there may be a surface adhesive layer or a coating layer between the surface and the barrier layer, respectively. Preferably, the surface adhesive layer or coating layer is formed on the surface of the paperboard layer prior to applying the barrier layer to the surface.

20195206 prh 20 -03- 201920195206 prh 20 -03- 2019

Näin aikaan saatua kartonkia voidaan käyttää elintarvikepakkauksissa, etenkin sitä voidaan käyttää pigmenttipäällystetyssä kartongissa, kuten tuorekuitukartongissa, jolla on erinomaiset mineraaliöljy migraation ja rasvantunkeutumisen eston ominaisuudet.The paperboard thus obtained can be used in food packaging, especially it can be used in pigment coated paperboard, such as fresh fiber board, which has excellent mineral oil migration and fat penetration prevention properties.

Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle käytölle on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksessa 1.More specifically, the use according to the invention is characterized in what is set forth in claim 1.

Esillä olevalla ratkaisulla saavutetaan huomattavia etuja. Niinpä keksinnön mukaan voidaan levittää barrierikerros online kartonkikoneella kartongin pintapuolelle ennen pigmenttipäällystystä tai ennen toista tai viimeistä pigmenttipäällystystä, jolloin ylimääräiset käsittely- ja kuljetuskustannukset jäävät pois.The present solution provides significant advantages. Thus, according to the invention, the barrier layer can be applied by an online board machine to the surface of the board before the pigment coating or before the second or final pigment coating, thereby eliminating the additional handling and shipping costs.

Keksinnön mukaisella barrieriratkaisulla pystytään vähentämään orgaanisen liuotinhöyryn tunkeutumisnopeutta kartongin lävitse jopa alle 10 %:iin ilman barrieria olevaan kartonkiin verrattuna.The barrier solution of the invention is able to reduce the penetration rate of organic solvent vapor through the board up to less than 10% compared to the board without the barrier.

Barrierilla on hyvä mineraaliöljymigraation ja rasvantunkeutumisen estokyky.Barrier has a good ability to prevent mineral oil migration and fat penetration.

Tavanomaisen pigmenttipäällystetyn tuorekuitukartongin on havaittu laboratoriotesteissä vähentävän ulkopakkauksesta sisäpakkauksen kartongin lävitse tapahtuvaa epäsuoraa mineraaliöljyn kokonaismigraatiota ainakin 20 % maksimipotentiaalista. Lisäämällä kartonkiin tämän keksinnön mukainen barrieriratkaisu voidaan vähentää epäsuoraa mineraaliöljyn migraatiota jopa 1,5 %:iin maksimipotentiaalista.Conventional pigment-coated fresh fiber board has been found in laboratory tests to reduce the total indirect migration of mineral oil from the outer packaging through the inner packaging by at least 20% of the maximum potential. By adding to the board the barrier solution of this invention, indirect mineral oil migration can be reduced up to 1.5% of maximum potential.

Koska tässä keksinnössä kuvatussa barrieriratkaisussa barrierikerrokset ovat kuitukerroksen ja tyypillisesti kartongin pinnalla olevien pigmenttipäällystyskerrosten välissä ja kumpikin ulkopinta on ominaisuuksiltaan samanlainen kuin tavanomaisen kartongin vastaava pinta:Because in the barrier solution described in this invention, the barrier layers are between the fiber layer and the pigment coating layers typically on the surface of the paperboard and each outer surface has the same properties as the corresponding surface of conventional paperboard:

- sivuliimaus dispersio- tai hotmelt -liimoilla ei vaadi tavanomaisesta poikkeavia ratkaisuja,- dispersion or hotmelt adhesives do not require abnormal solutions,

- painatusominaisuudet eivät poikkea tavanomaisesta jathe printing characteristics are not different from the usual, and

- kartongin blokkaantumista kiinnirullauksessa kartonkikoneella ei tapahdu barrierin vaikutuksesta.- the blocking of the carton during the winding of the carton machine is not effected by the barrier.

20195206 prh 20 -03- 201920195206 prh 20 -03- 2019

Koska barrieri voidaan applikoida kartonkikoneella online, keksintö mahdollistaa barrierituotteen toimituksen suoraan kartonkitehtaalta asiakkaalle ilman erillisen barrierin applikointiin tarvittavaa ulkoista alihankkijaa, mikä tuo huomattavan säästön logistiikkakustannuksissa.Because the barrier can be applied on a board machine online, the invention enables the delivery of the barrier product directly from the board mill to the customer without the need for an external subcontractor to apply the separate barrier, resulting in significant cost savings in logistics.

Vaikka yhdessä edullisessa sovelluksessa barrieri tuodaan sellaiselle kartonkipinnalle, joka on sellukuituinen, on myös mahdollista muodostaa esitetty barrieri mekaanista massaa sisältävälle pinnalle.Although in one preferred embodiment the barrier is applied to a paperboard surface which is pulp fiber, it is also possible to form the barrier shown on a surface containing mechanical pulp.

Kartonki on täysin pulpperoituvaa ja voidaan kierrättää takaisin kartonkitehtaan prosessiin kuten tavallinenkin kartonki. Tältä osin se eroaa selkeästi esimerkiksi perinteisistä ekstruusiokalvoja sisältävistä barrierikartonkilajeista.The board is fully pulpable and can be recycled back into the board mill process just like ordinary board. In this respect, it is clearly different from, for example, traditional barrier board grades containing extrusion films.

Ensimmäisessä edullisessa sovelluksessa valmistetaan barrieridispersio dispergoimalla liuskemaista kaoliinipigmenttiä veteen ja sekoittamalla tämä joko keitettyyn tai kylmäliukoiseen tavanomaiseen pintaliimatärkkelyslietteeseen.In a first preferred embodiment, the barrier dispersion is prepared by dispersing the lamellar kaolin pigment in water and mixing it with either boiled or cold-soluble conventional surface glue slurry.

Toisessa edullisessa sovelluksessa dispersio levitetään kahtena erillisenä kerroksena suoraan kartonkikoneella pintaliimauksen jälkeen ennen pigmenttipäällystystä. Ensimmäinen kerros levitetään esimerkiksi filmiliimapuristimella, jolloin saadaan pinnanmuotoja ja karheutta myötäilevä contour -tyyppinen barrierpäällystyskerros. Toisen kerroksen levittämisellä tukitaan ensimmäisessä päällystyskerroksessa mahdollisesti olevat ns. pin-holet, jolloin samalla barrierikerroksen kokonaispaksuus kasvaa ja pinnasta tulee tasainen.In another preferred embodiment, the dispersion is applied in two separate layers directly on a board machine after surface sizing prior to pigment coating. The first layer is applied, for example, by means of a film adhesive press to provide a contour-type barrier coating layer that conforms to the shape and roughness. The application of the second layer suppresses any so-called "sandwich" in the first coating layer. pin-holet, whereby the overall thickness of the barrier layer increases and the surface becomes smooth.

Seuraavassa kuvataan edullisia sovellutusmuotoja oheisiin valokuviin viitaten.Preferred embodiments are described below with reference to the accompanying photos.

Kuvion IA elektronimikroskooppikuvassa on esitetty sivukuvantona barrierikerros pigmenttipäällystekerrosten alla, ja kuvion IB elektronimikroskooppikuvassa on esitetty sama kartonki kuin kuviossa IA mutta ilman barrierikerrosta.The electron microscope image of Figure 1A shows a side view of the barrier layer under the pigment coating layers, and the electron microscope image of Figure 1B shows the same paperboard as in Figure 1A but without the barrier layer.

Seuraavassa selityksessä käytetään termejä ’’levittää” ja ’’applikoida” toistensa synonyymeinä.In the following description, the terms "" distribute "and" "apply" are synonymous with each other.

20195206 prh 20 -03- 201920195206 prh 20 -03- 2019

Kuten edellä esitetystä käy ilmi, esillä oleva kartonkituote on päällystetty elintarvikekartonki. Tällainen tuote käsittää kuitukerroksen (kartonkikerroksen) sekä ainakin sen toisella puolella olevan päällystyskerroksen.As will be apparent from the foregoing, the present board product is coated food board. Such a product comprises a fiber layer (cardboard layer) and a coating layer at least on one side thereof.

Kartongin kuitukerroksen kuitumatriisi voi käsittää valkaistua tai valkaisematonta lehtipuusellua, valkaistua tai valkaisematonta havupuusellua, valkaistua tai valkaisematonta mekaanista massaa, valkaistua tai valkaisematonta kemimekaanista massaa tai kartonginvalmistuksen kierrätettyä hylkymassaa tai niiden seoksia. Etenkin ovat mahdollisia 10 edellä esitettyjen valkaistujen ja vastaavasti valkaisemattomien sellujen ja mekaanisten tai kemimekaanisten massojen keskinäiset seokset. Kierrätettyä hylkymassaa voidaan myös käyttää kaikissa edellä mainituissa selluissa, mekaanisissa massoissa ja kemimekaanisissa massoissa.The fibrous matrix of the fibrous paperboard board may comprise bleached or unbleached hardwood pulp, bleached or unbleached mechanical pulp, bleached or unbleached chemimechanical pulp, or recycled pulp for the manufacture of paperboard. In particular, blends of the above bleached and unbleached pulp with mechanical or chemimechanical pulps are possible. Recycled pulp can also be used in all of the above pulps, mechanical pulps and chemimechanical pulps.

Esimerkkinä monikerroskartongista mainittakoon tuote, joka käsittää yhdistelmänäAn example of a multilayer board is a product comprising a combination

- ensimmäisen kuitukerroksen, jossa on ulkopinta ja sisäpinta,- a first layer of fiber having an outer surface and an inner surface,

- toisen kuitukerroksen, joka on järjestetty välimatkan päähän ensimmäisestä kuitukerroksesta ja jossa on ulkopinta ja sisäpinta, jolloin toisen kuitukerroksen sisäpinta on järjestetty ensimmäisen kuitukerroksen sisäpuoliselle sivulle, sekä- a second fiber layer spaced from the first fiber layer and having an outer surface and an inner surface, wherein the inner surface of the second fiber layer is arranged on the inner side of the first fiber layer, and

- kolmannen kuitukerroksen, joka on sovitettu ensimmäisen ja toisen kuitukerroksen väliin, jolloin kuitukerrokset muodostavat kartongin kuitumatriisin ja merkkiainetta sisältävä pintaliimakerros on järjestetty ensimmäisen kuitukerroksen ulkopintaan, joka muodostaa kartongin taustan.a third fibrous layer disposed between the first and second fibrous layers, wherein the fibrous layers form a fibrous matrix of the paperboard, and a surface adhesive layer containing a tracer is arranged on the outer surface of the first fibrous layer forming the backing of the paperboard.

Tällaisessa tuotteessa, joka periaatteessa vastaa tavanomaista nk. taivekartonkia, ainakin toinen ensimmäisestä ja toisesta kuitukerroksesta käsittää kemiallista selluloosamassaa.In such a product, which basically corresponds to conventional so-called folding boxboard, at least one of the first and second fibrous layers comprises a chemical pulp.

Ensimmäinen ja toinen kuitukerros voivat käsittää valkaistua tai valkaisematonta havu- ja/tai 30 lehtipuusellua. Kolmas kuitukerros käsittää mekaanista tai kemimekaanista massaa, valkaisematonta tai valkaistua havu- tai lehtipuusellua tai kartonginvalmistuksen kierrätettyä hylkymassaa.The first and second fiber layers may comprise bleached or unbleached softwood and / or hardwood pulp. The third fiber layer comprises mechanical or chemimechanical pulp, unbleached or bleached softwood or hardwood pulp, or recycled pulp for cardboard manufacture.

20195206 prh 20 -03- 201920195206 prh 20 -03- 2019

Kartonkikerroksen pintapaino (neliömassa) on yleensä noin 40-750 g/m , sopivimmin noin 90-500 g/m², etenkin noin 110-400 g/m².The surface weight (basis weight) of the cardboard layer is generally about 40-750 g / m 2, preferably about 90-500 g / m ² , especially about 110-400 g / m ² .

Esimerkkinä voidaan vielä mainita, että tyypillisen taivekartongin pintapaino on noin 150-350 g/m . Taivekartonki käsittää tavallisesti 2-10 kerrosta, jolloin pintakerroksen neliöpaino on noin 40-80 g/m² ja taustan 25-50 g/m².By way of example, a typical folding boxboard has a basis weight of about 150-350 g / m. The folding boxboard generally comprises 2 to 10 layers, with a surface weight of about 40 to 80 g / m ² and a backing of 25 to 50 g / m ² .

Koska esillä olevaa ratkaisua sovelletaan etenkin online-applikaationa, käsiteltävä kartonkikerros on edullisesti kartonkiradan muodossa ja barrierikerros tuodaan kartonkikoneen vedenpoistosta saatavalle kartonkiradalla. On toki mahdollista levittää barrierikerros myös arkkimaiselle kartongille.Since the present solution is particularly applicable as an online application, the carton layer to be treated is preferably in the form of a carton web and the barrier layer is introduced in the carton web obtained from the dewatering of the board machine. Of course, it is also possible to apply a barrier layer to sheet paper.

Kartongin pintaa voidaan haluttaessa liimata sen pintaominaisuuksien muokkaamiseksi, esim.If desired, the surface of the board can be glued to modify its surface properties, e.g.

pinnan sulkemiseksi ja kosteusabsorption vähentämiseksi, ennen barrierikerroksen levittämistä kartonkikerrokselle.to seal the surface and reduce moisture absorption before applying the barrier layer to the paperboard layer.

Pintaliimakerros sisältää tyypillisesti synteettistä, veteen liukoista polymeeriä tai luonnonpolymeeriä tai tämän johdannaista. Pintaliimat voidaan jakaa useampaan ryhmää, jolloin pääasiallinen jako tapahtuu kationisten ja anionisten pintaliimojen välillä. Näiden lisäksi käytetään pintaliimaukseen myös jossain määrin reaktiivisia liima-aineita, kuten alkyyliketeenidimeeriä (AKD), joiden pääasiallinen käyttökohde muuten on massanliimaus. Myös perfluorinoituja aineita, kuten perfluorialkyylifosfaattia ja perfluorialkyylipolymeerejä voidaan käyttää.The surface adhesive layer typically contains a synthetic water-soluble polymer or a natural polymer or derivative thereof. The surface adhesives can be divided into several groups, whereby the main division is between cationic and anionic surface adhesives. In addition to these, some reactive adhesives, such as alkyl ketene dimer (AKD), are otherwise used for surface sizing, which is otherwise mainly used for mass sizing. Perfluorinated substances such as perfluoroalkyl phosphate and perfluoroalkyl polymers may also be used.

Kationisia pintaliimoja ovat kationiset tärkkelykset ja tärkkelysjohdannaiset sekä vastaavat hiilihydraattipohjaiset luonnonpolymeerit. Synteettisistä polymeereistä mainittakoon .esim, styreeni/akrylaatti-kopolymeerit (SA), polyvinyylialkoholit, polyuretaanit ja alkyloidut uretaanit.Cationic surface adhesives include cationic starches and starch derivatives as well as corresponding carbohydrate-based natural polymers. Synthetic polymers include, for example, styrene / acrylate copolymers (SA), polyvinyl alcohols, polyurethanes and alkylated urethanes.

Anionisia pintaliimoja ovat anioniset tärkkelykset ja tärkkelysjohdannaiset sekä vastaavat hiilihydraattipohjaiset luonnonpolymeerit mm. karboksimetyyliselluloosa ja tämän suolat,Anionic surface adhesives include anionic starches and starch derivatives and corresponding carbohydrate-based natural polymers e.g. carboxymethylcellulose and its salts,

20195206 prh 20 -03- 2019 alkyyliselluloosat, kuten metyyli- ja etyyliselluloosa. Synteettisistä polymeereistä voidaan mainita mm. styreeni/maleiinihappokopolymeeri (SMA), di-isobutyleeni/maleiinihappoanhydridi, styreeniakrylaattikopolymeerit, akrylonitriili/akrylaattikopolymeerit sekä polyuretaanit ja vastaavat lateksituotteet, jotka sisältävät samoja kemiallisia funktionaalisuuksia.20195206 prh 20 -03 to 2019 alkyl celluloses such as methyl and ethyl cellulose. Synthetic polymers include: styrene / maleic acid copolymer (SMA), diisobutylene / maleic anhydride, styrene acrylate copolymers, acrylonitrile / acrylate copolymers, and polyurethanes and similar latex products containing the same chemical functionalities.

Monet edellä mainituista toimitetaan viskoottisina liuoksina, jotka on muodostettu vastaavien polykarboksyylihappojen natrium- tai ammoniumsuoloista.Many of the above are provided in the form of viscous solutions formed from the sodium or ammonium salts of the corresponding polycarboxylic acids.

Pintaliima-aineen pitoisuus liuoksessa on yleensä noin 0,01-25 paino-%, tyypillisesti noin 115 p-%. Pintaliiman määrä (pintapaino, eli neliöpaino) on yleensä noin 0,1-10 g/m , etenkinThe concentration of the surface adhesive in the solution is generally about 0.01 to 25% by weight, typically about 115% by weight. The amount of surface adhesive (basis weight, i.e. basis weight) is usually about 0.1 to 10 g / m, especially

2 noin 0,2-5 g/m , esimerkiksi noin 0,3-3 g/m .2 about 0.2-5 g / m 2, for example about 0.3-3 g / m 2.

Kartonkikerroksen päälle joko suoraan tai pintaliiman levittämisen jälkeen, muodostetaan barrierikerros. Tämä sisältää sideainetta ja liuskemaista mineraalipigmenttiä. Sopivimmin barrierikerros on muodostettu dispersiopäällystyksellä.A barrier layer is formed on the cardboard layer, either directly or after application of the adhesive. This contains a binder and a slag-like mineral pigment. Preferably, the barrier layer is formed by dispersion coating.

Edullisesti pigmentti yhdessä sideaineen muodostaa verkostorakenteen, joka kykenee hidastamaan epätoivottujen aineiden molekyylien tunkeutumista barrierikerroksen läpi.Preferably, the pigment together with the binder forms a network structure capable of retarding the penetration of unwanted molecules through the barrier layer.

Yhdessä edullisessa sovelluksessa barrierikerros sisältää ei-hydrofobista sideainetta. Esimerkkeinä sopivista sideaineista mainittakoon tärkkelys, kuten keitetty tai kylmäliukoinen pintaliima-tärkkelysliete, polyvinyylialkoholi, etyleenivinyylialkoholi sekä näiden seokset. On todettu, että ei-hydrofobinen sideaine on erityisen edullinen, koska sen ansiosta barrierikerroksen päälle voidaan levittää päällystyspasta siten, että barrierikerroksen pintaan tarttuu ja jää päällystyskerros.In one preferred embodiment, the barrier layer contains a non-hydrophobic binder. Examples of suitable binders include starch, such as cooked or cold-soluble starch slurry, polyvinyl alcohol, ethylene vinyl alcohol and mixtures thereof. It has been found that a non-hydrophobic binder is particularly advantageous because it allows a coating paste to be applied over the barrier layer so that the coating layer adheres to and remains on the surface of the barrier layer.

Yhdessä sovelluksessa barrierikerros sisältää kuivapainostaan 5-70 % mineraalipigmenttiä ja 95-30 % sideainetta, etenkin se sisältää kuivapainostaan noin 15-60 % mineraalipigmenttiä ja 30 85-40 % sideainetta, mahdollisesti yhdessä dispersion lisäaineiden kanssa.In one embodiment, the barrier layer contains from 5% to 70% by weight of mineral pigment and from 95% to 30% by weight of binder, in particular from 15% to 60% by weight of mineral pigment and from 85% to 40% of binder, optionally together with dispersion additives.

20195206 prh 20 -03- 201920195206 prh 20 -03- 2019

Esimerkkeinä barrierikerroksen liuskemaisesta mineraalipigmentistä mainittakoon kaoliini, talkki sekä näiden seokset.Examples of the barrier layer slag-like mineral pigment include kaolin, talc and mixtures thereof.

Yhdessä sovelluksessa barrierikerros muodostetaan dispersiosta, joka valmistetaan dispergoimalla liuskemaista pigmenttiä veteen ja sekoittamalla tämä ei-hydrofobiseen sideaineeseen.In one embodiment, the barrier layer is formed from a dispersion which is prepared by dispersing the sheet-like pigment in water and mixing it with a non-hydrophobic binder.

Erityisen edullisen sovelluksen mukaan barrierikerros muodostetaan dispersiosta, joka valmistetaan dispergoimalla liuskemaista pigmenttiä veteen etenkin yli 50 % kiintoaine10 pitoisuuden omaavan pigmenttidispersion muodostamiseksi. Näin saatu dispersio yhdistetään sopivimmin sideaineen kanssa sekoittamalla, jolloin pigmentin osuus barrierikerroksen muodostamiseen käytetyn dispersion kuiva-aineesta on noin 5-70 %, etenkin noin 15-60 %.According to a particularly preferred embodiment, the barrier layer is formed from a dispersion which is prepared by dispersing the stripped pigment in water, in particular to form a pigment dispersion having a solids content of more than 50%. The dispersion thus obtained is preferably combined with the binder by mixing, whereby the proportion of pigment in the dry matter of the dispersion used to form the barrier layer is about 5 to 70%, in particular about 15 to 60%.

Yhdessä sopivassa sovellutusmuodossa dispersio levitetään kartonkikoneella, eli onlineIn one suitable embodiment, the dispersion is spread on a board machine, i.e., online

-applikaationa, mahdollisen pintaliimauksen jälkeen ennen pigmenttipäällystystä.-application, after any surface sizing before pigmentation.

Dispersio voidaan levittää kerta-applikaationa, mutta se voidaan myös levittää useampana päällekkäisenä kerroksena. Edullisessa sovelluksessa dispersio levitetään ainakin kahtena erillisenä kerroksena.The dispersion can be applied as a single application, but it can also be applied in multiple layers. In a preferred embodiment, the dispersion is applied in at least two separate layers.

Yhdessä sovellutusmuodossa, ensimmäinen dispersiokerros levitetään filmiliimapuristimella, jolloin saadaan pinnanmuotoja ja karheutta myötäilevä, contour-tyyppinen barrierikerros.In one embodiment, the first dispersion layer is applied by means of a film adhesive press to provide a contour-type barrier layer that conforms to the shape and roughness.

Ensimmäisen kerroksen päälle levitetään toinen kerros. Sen applikointiin voidaan esimerkiksi käyttää terää tai sauvaa ja applikointi voidaan siksi suorittaa esim, teräpäällystysyksiköllä tai sauvapäällystysyksiköllä.A second layer is applied over the first layer. For example, a blade or rod can be used for its application and therefore the application can be carried out, for example, with a blade coating unit or a rod coating unit.

Toisen dispersiokerroksen tai toisien dispersiokerrosten levittämisen jälkeen barrierikerrokset jätetään yhdessä vaihtoehdossa kaavaamatta.After application of the second dispersion layer or layers, the barrier layers are omitted in one embodiment.

Edullisessa sovelluksessa toisen dispersiokerroksen tai toisten dispersiokerrosten levittämisen jälkeen kerrokset kaavataan pyörivällä tai staattisella, sileällä tai uritetulla sauvalla,In a preferred embodiment, after application of the second dispersion layer or layers, the layers are molded with a rotating or static, smooth or grooved rod,

20195206 prh 20 -03- 2019 liinaharjalla, tai metallisella tai keraamisella terällä. Näin voidaan myös menetellä, mikäli dispersiopäällyste tuodaan kerta-applikaatiolla kartongin pinnalle.20195206 prh 20 -03-20199 with a cloth brush, or with a metal or ceramic blade. This can also be done if the dispersion coating is applied once to the surface of the paperboard.

Edullisesti dispersiokerros levitetään pigmenttilietteestä, jolla on suhteellisen korkea kuiva5 ainepitoisuus. Yhdessä sovelluksessa pigmenttilietteen kuiva-ainepitoisuus on 10-40 %, etenkin 12-39,5 %, lietteen painosta laskettuna.Preferably, the dispersion layer is applied from a pigment slurry having a relatively high dry content. In one embodiment, the dry matter content of the pigment slurry is 10-40%, in particular 12-39.5%, based on the weight of the slurry.

Barrierikerroksen tyypillinen pintapaino on noin 1-50 g/m , etenkin noin 5-40 g/m , sopivimmin noin 10-30 g/m kartongin puolta eli sivua kohti.Typically, the barrier layer has a basis weight of about 1-50 g / m, especially about 5-40 g / m, preferably about 10-30 g / m, per side of the carton, i.e. the side.

Barrierikerros kasvattaa tuotteen painoa vain vähäisessä määrin, tyypillisesti noin 5-30 % :11a verrattuna tuotteeseen, jossa barrierikerrosta ei ole.The barrier layer increases the weight of the product only marginally, typically by about 5-30% compared to a product without the barrier layer.

Barrierikerroksen muodostamiseen soveltuvassa dispersiossa voidaan käyttää tavanomaisia lisäaineita ja apuaineita, kuten dispergointiaineita (esimerkiksi polyakryylihapon natriumsuola), aineita, jotka vaikuttavat seoksen viskositeettiin (esimerkiksi CMC, hydroksietyyliselluloosa, polyakrylaatit, alginaatit, bentsoaatti), niin kutsuttuja liukuaineita, kovettimia, joita käytetään veden hylkimisen parantamiseksi, optisia apuaineita, vaahdonestoaineita, pH:ta sääteleviä aineita ja säi-löntäaineita, päällystyskoostumuksessa.In the dispersion suitable for forming the barrier layer, conventional additives and auxiliaries such as dispersants (e.g., sodium salt of polyacrylic acid), substances which affect the viscosity of the mixture (e.g. optical auxiliaries, antifoaming agents, pH adjusting agents and preservatives, in the coating composition.

Esimerkkeihin liukuaineista kuuluvat sulfonaattiöljyt, esterit, amiinit, kalsium- tai ammoniumstearaatit; aineista, jotka parantavat veden hylkimistä, glyoksaali; optisista apuaineista diaminostilbeenisulfonihappojohdannaiset; vaahdonestoaineista fosfaattiesterit, silikonit, alkoholit, eetterit, kasviöljyt; pH:ta säätelevistä aineista natriumhydroksidi, ammoniakki; ja lopuksi säilöntäaineista formaldehydi, fenoli, kvaternaariset ammoniumsuolat.Examples of lubricants include sulfonate oils, esters, amines, calcium or ammonium stearates; agents that improve water repellency, glyoxal; optical auxiliaries, diaminostilbenzenesulfonic acid derivatives; antifoams, phosphate esters, silicones, alcohols, ethers, vegetable oils; pH adjusting agents sodium hydroxide, ammonia; and finally, preservatives formaldehyde, phenol, quaternary ammonium salts.

Barrierikerroksen applikoinnin jälkeen päällystettävä kartonkirata tai -arkki viedään pintapäällystimeen.After application of the barrier layer, the cardboard web or sheet to be coated is introduced into the surface coating.

Edellä esitetyn perusteella voidaan vielä mainita seuraavat sovellukset:Based on the above, the following applications can be mentioned:

Yhdessä edullisessa sovelluksessa käytetään sideaineena kationista tärkkelystä. Tämän kationisuusaste voi olla välillä DS 0,005-0,05.In a preferred embodiment, the cationic starch is used as a binder. The degree of cationicity of this can be in the range of DS 0.005-0.05.

20195206 prh 20 -03- 201920195206 prh 20 -03- 2019

Tärkkelyksen osuus barrieriseoksessa voi olla 40-85 paino-%.The starch may be present in the barrier mixture in an amount of 40 to 85% by weight.

Pintaliimatärkkelyksenä voidaan käyttää esim, maissi-, peruna-, tapioca- tai hernetärkkelystä.For example, corn starch, potato starch, tapioca starch or pea starch can be used as the surface glue starch.

Toisessa edullisessa sovelluksessa, joka voidaan yhdistää edelliseen, dispersiossa käytetään paksuntajaa. Paksuntajana voidaan käyttää synteettisiä paksuntajia, jonka määrä voi olla jopa 10 paino-% kuiva- aineesta. Synteettinen paksuntaja voi olla esim. PVA:ta tai polyakrylaattia. Paksuntajana voi myös olla esim, karboksimetyyliselluloosa tai mikrofibrilloitu selluloosa tai niiden seos.In another preferred embodiment, which may be combined with the former, a thickener is used in the dispersion. Synthetic thickeners can be used as thickeners in amounts up to 10% by weight based on dry matter. The synthetic thickener may be, for example, PVA or polyacrylate. The thickener may also be, for example, carboxymethylcellulose or microfibrillated cellulose or a mixture thereof.

Kolmannessa edullisessa sovelluksessa, joka on yhdistettävissä edellä mainittuihin sovelluksiin dispersiossa käytetään kovetinta, jonka määrä on jopa 1 paino-% kuiva-aineesta. Kovettimena voidaan käyttää esimerkiksi ammoniumzirkoniumkarbonaattia tai kaliumzirkoniumkarbonaattia tai vastaavia aineita.In a third preferred embodiment compatible with the above applications, the dispersion uses a hardener in an amount of up to 1% by weight based on the dry matter. For example, ammonium zirconium carbonate or potassium zirconium carbonate or the like may be used as the curing agent.

Kaikkien edellä mainittujen sovellusten tapauksessa barrieriseoksen kuiva-aine voi olla alueella 5-50 %. Brookfield viskositeetti voi tyypillisesti olla alueella 30-2000 mPas, esimerkiksi 30-800 mPas.For all of the above applications, the barrier mixture may have a dry solids content of from 5 to 50%. The viscosity of a Brookfield can typically be in the range of 30-2000 mPas, for example 30-800 mPas.

Barrierikerroksen päälle applikoidaan tämän jälkeen päällystyskerros. Tyypillisesti se sisältää sideainetta ja valoa taittavaa pigmenttiä tai pigmenttien seoksen. Barrierikerros voidaan kuivattaa ennen päällystyskerroksen applikointi, mutta päällystyskerros voidaan myös tuoda kostean barrierikerroksen päälle.A coating layer is then applied over the barrier layer. Typically, it contains a binder and a refractive pigment or mixture of pigments. The barrier layer may be dried prior to application of the coating layer, but the coating layer may also be applied over a moist barrier layer.

Erityisen edullisesti päällystyskerros sisältää pigmenttiä, joka taittaa valoa paremmin kuin barrierikerroksen liuskemainen mineraalipigmentti. Päällystyskerroksen muodostamiseen voidaan käyttää yhtä hienojakoista mineraalipigmenttiä tai useiden hienojakoisten pigmenttien seosta, kuten seuraavassa:Particularly preferably, the coating layer contains a pigment that refracts light better than the barrier layer-like mineral pigment. One fine mineral pigment or a mixture of several finely divided pigments may be used to form the coating layer, as follows:

Päällystyspigmenttiä I 10-90 osaa painosta (esimerkiksi hienojakoista karbonaattia)Coating pigment I 10 to 90 parts by weight (for example, fine carbonate)

Päällystyspigmenttiä II 10-90 osaa painosta10-90 parts by weight of the coating pigment II

20195206 prh 20 -03- 2019 (esimerkiksi hienoa kaoliinia)20195206 prh 20 -03-20199 (e.g. fine kaolin)

Pigmenttiä yhteensä 100 osaa painosta100 parts by weight of pigment

Sideainetta 1-20 osaa painosta1-20 parts by weight of binder

Lisäaineita j a apuaineita 0,1 -10 osaa painostaAdditives and excipients 0.1 to 10 parts by weight

Vettä loputThe rest of the water

Vettä lisätään tämänkaltaiseen päällystyspastaan siten, että kuiva-ainepitoisuus on tyypillisesti 50-75 %.Water is added to such a coating paste so that the dry matter content is typically 50-75%.

Esimerkkeinä sopivista pigmentteistä mainittakoon: saostettu kalsiumkarbonaatti, jauhettu kalsiumkarbonaatti, kalsiumsulfaatti, kalsiumoksalaatti, alumiinisilikaatti, kaoliini (vedetön alumiinisilikaatti), alumiinihydroksidi, magnesium-silikaatti, talkki (kidevedellinen magnesiumsilikaatti), titaanioksidi ja bariumsulfaatti sekä niiden seokset voidaan mainita esimerkkeinä pigmenteistä. Voidaan käyttää myös synteettisiä pigmenttejä. Edellä mainituista pigmenteistä pääpigmentit ovat kaoliini, kalsiumkarbonaatti, saostettu kalsiumkarbonaatti ja kipsi, jotka yleensä muodostavat yli 50 % kuivista kiintoainesta päällystysseoksessa. Hehkutettu kaoliini, natriumdioksidi, kiiltovalkoinen, alumiinihydroksidi, natriumaluminaatti ja muovipigmentit ovat lisäpigmenttejä, niiden määrät ovat yleensä alle 25 % kuivista kiintoaineista seoksessa. Erityisistä pigmenteistä pitäisi mainita erikoislaatuiset kaoliinit ja kalsiumkarbonaatit, sekä bariumsulfaatti ja sinkkioksidi.Examples of suitable pigments include: precipitated calcium carbonate, powdered calcium carbonate, calcium sulfate, calcium oxalate, aluminum silicate, kaolin (anhydrous aluminum silicate), aluminum hydroxide, magnesium silicate, talc (anhydrous magnesium sulfate) and magnesium silicate, Synthetic pigments may also be used. Of the above pigments, the main pigments are kaolin, calcium carbonate, precipitated calcium carbonate and gypsum, which generally make up more than 50% of the dry solids in the coating composition. Annealed kaolin, sodium dioxide, gloss white, aluminum hydroxide, sodium aluminate and plastic pigments are additional pigments, generally less than 25% of the dry solids in the mixture. Specific pigments should include special kaolins and calcium carbonates, as well as barium sulphate and zinc oxide.

Etenkin päällystyskerroksen pigmentti on kalsiumkarbonaattia, saostettua kalsiumkarbonaattia, titaanidioksidia, kalsiumsulfaattia, alumiinisilikaattia, alumiinihydroksidia magnesiumsilikaattia tai bariumsulfaatia tai näiden seos.Particularly, the pigment of the coating layer is calcium carbonate, precipitated calcium carbonate, titanium dioxide, calcium sulfate, aluminum silicate, aluminum hydroxide magnesium silicate or barium sulfate or a mixture thereof.

Valoa taittavan pigmentin sisältävässä päällystyskerroksessa on mahdollista käyttää mitä tahansa tunnettua sideainetta, jota yleensä käytetään paperin valmistuksessa sideaineina peiteväreissä. Yksittäisten sideaineiden lisäksi on mahdollista käyttää sideaineiden seoksia.In the coating layer containing the refractive pigment, it is possible to use any known binder which is generally used in paper making as binders in masking inks. In addition to the individual binders, it is possible to use mixtures of binders.

Esimerkkeihin tyypillisistä sideaineista kuuluvat synteettiset lateksit, jotka on valmistettu etyleenisesti tyydyttymättömien yhdisteiden polymeereistä, esimerkiksi butadieenistyreenityypin kopolymeerit, joilla on mahdollisesti myös komonomeeriä, jokaExamples of typical binders include synthetic latexes made from polymers of ethylenically unsaturated compounds, for example copolymers of the butadiene-styrene type, optionally also having a comonomer which

20195206 prh 20 -03- 2019 sisältää karboksyyliryhmän, kuten akryylihappo, itakonihappo tai maleiinihappo, ja polyvinyyliasetaatti, jolla on komonomeerejä, jotka sisältävät karboksyyliryhmiä. Yhdessä edellä mainittujen aineiden kanssa on myös mahdollista käyttää esimerkiksi vesiliukoisia polymeerejä, tärkkelystä, CMC:tä, hydroksietyyli-selluloosaa ja polyvinyylialkoholia sideaineina.20195206 prh 20 -03-20199 contains a carboxyl group such as acrylic acid, itaconic acid or maleic acid, and polyvinyl acetate having comonomers containing carboxyl groups. In addition to the above-mentioned substances, it is also possible to use, for example, water-soluble polymers, starch, CMC, hydroxyethyl cellulose and polyvinyl alcohol as binders.

Päällystyskoostumuksessa on mahdollista käyttää tavanomaisia lisäaineita ja apuaineita (samoja kuin yllä barrieridispersion kohdalla). Esimerkkeinä mainittakoon dispergointiaineet, aineet, jotka vaikuttavat seoksen viskositeettiin, liukuaineet, kovettimet, optiset apuaineet, vaahdonestoaineet, pH:ta säätelevät aineet ja säilöntäaineet.Conventional additives and excipients (as described above for the barrier dispersion) can be used in the coating composition. Examples include dispersants, agents which affect the viscosity of the mixture, lubricants, hardeners, optical auxiliaries, antifoams, pH adjusting agents and preservatives.

Yhdessä sovelluksessa kartonkikerros on vain toispuoleisesti päällystettyjä siinä on barrierikerros vain tämän kerroksen ja kartonkikerroksen välissä.In one embodiment, the paperboard layer is only one-sided coated and has a barrier layer only between this layer and the paperboard layer.

Toisessa sovelluksessa kartonkikerroksen molemmilla puolilla on päällystyskerrokset ja edullisesti molempien päällystyskerrosten ja niitä vastaavien kartongin pintojen väliin on sovitettu sideainetta ja liuskemaista mineraalipigmenttiä sisältävät barrierikerrokset.In another embodiment, both sides of the paperboard layer have coating layers and barrier layers containing a binder and a sheet-like mineral pigment are preferably disposed between both coating layers and their respective carton surfaces.

Päällystyskerroksen pintapaino (neliömassa) voi vaihdella laajoissa rajoissa, mm.The coating weight (basis weight) of the coating layer can vary within wide limits, e.g.

päällystyskerrosten lukumäärän mukaan, ja on tyypillisesti noin 0,5-50 g/m /sivu, tavallisesti noin 5-40 g/m /sivu, esimerkiksi noin 5-30 g/m /sivu. Päällysteen määrä voi olla eri pinta- ja taustakerroksissa. Esimerkiksi kartongin ulkopinnan muodostavassa pinnassa päällysteen määrä on usein noin 10-35 g/m , ja tausta- eli sisäpinnassa noin 5-20 g/m .according to the number of coating layers, and is typically about 0.5-50 g / m / page, usually about 5-40 g / m / page, for example about 5-30 g / m / page. The amount of coating may be on different surface and backing layers. For example, the amount of coating on the surface constituting the outer surface of the board is often about 10-35 g / m, and the backing, i.e. the inner surface, is about 5-20 g / m.

Kuten edellä esitetystä käy ilmi, keksinnön mukaisella barrierilla on laboratorio-, pilot- ja tuotantomittakaavaisissa kokeissa havaittu olevan hyvä mineraaliöljy migraation ja rasvantunkeutumisen estokyky.As shown above, the barrier of the invention has been found to have good mineral oil migration and fat penetration inhibition in laboratory, pilot and production scale experiments.

Sideaineena toimiva tärkkelys hidastaa ja estää verkostorakenteellaan epätoivottujen aineiden 30 molekyylien tukeutumista kaasu- tai nestefaasissa barrierikerroksen läpi. Liuskemainen pigmentti luo barrierikerrokseen mutkikkaan sideaineella täyttyneen rakenteen, jolloin epätoivottujen molekyylien kulkema polku pitenee moninkertaiseksi pelkkäänThe binder starch, by its network structure, slows down and prevents unwanted substance molecules from being supported in the gas or liquid phase through the barrier layer. The lamellar pigment creates a complex binder-filled structure in the barrier layer, thereby extending the path of unwanted molecules by a multiple of

20195206 prh 20 -03- 2019 sideainekerrokseen verrattuna. Pigmentti toimii myös täyteaineena laskien barrierien valmistuskustannuksia.20195206 prh 20 -03-20199 compared to the binder layer. The pigment also acts as a filler, reducing the cost of manufacturing the barrier.

Barrierikerrosten sijoittuessa pigmenttipäällysteen alle kartongin pintojen sijasta säilytetään kartongin ulkonäkö-, liimaus-, painatus- ja muut jalostusominaisuudet mahdollisimman muuttumattomina standardituotteeseen verrattuna.By placing the barrier layers under the pigment coating instead of the cardboard surfaces, the appearance, sizing, printing and other processing properties of the paperboard are kept as unchanged as possible with the standard product.

Todettakoon vielä, että kartongissa voi olla useampia päällystyskerroksia. Yhdessä sovelluksessa barrierikerros sijoitetaan kuitukerroksen - joka mahdollisesti on pintaliimattu 10 ja päällystekerroksen väliin. On kuitenkin mahdollista myös sijoittaa barrierikerros useampikerroksisen päällysteen kerrosten väliin.It should also be noted that the paperboard may have several coating layers. In one embodiment, the barrier layer is disposed between a fiber layer - possibly surface glued 10 - and a coating layer. However, it is also possible to place the barrier layer between the layers of the multi-layer coating.

Päällystyskerrokset ovat ensisijaisesti sellaisia, jotka sisältävä valoa taittavaa pigmenttiä ja jotka aikaansaavat tuotteelle tarvittavat optiset ominaisuudet, esim, vaaleuden ja opasiteetin 15 osalta. ISO-vaaleus on esimerkiksi yli 85, etenkin yli 87, sopivimmin yli 90, ja opasiteetti parempi kuin 85, etenkin parempi kuin 87 %.The coating layers are primarily those containing a refractive pigment and which provide the product with the required optical properties, e.g., in terms of brightness and opacity. For example, ISO brightness is above 85, especially above 87, preferably above 90, and opacity is above 85, especially above 87%.

Seuraavat ei-rajoittavat esimerkit kuvaavat edullisia sovelluksia.The following non-limiting examples illustrate preferred embodiments.

Esimerkeissä käytettävät kartongit ovat taivekartonkeja, jolloin monikerroksisen kartongin keskikerros on muodostettu mekaanisesta massasta ja sen pintakerrokset kemiallisesta massasta eli sellusta.The cartons used in the examples are folding cartons, in which the middle layer of the multilayer carton is formed from mechanical pulp and its surface layers are from chemical pulp.

Esimerkki 1. Kartongin A barrierpäällystys laboratoriossaExample 1. Barrier coating of Cardboard A in the laboratory

Lietettiin liuskemaista kaoliinia laboratoriosekoittimessa mittaamalla aluksi haluttu määrä vettä sekoitusastiaan ja lisäämällä joukkoon dispergointiaine sekoituksen alaisena. Tämän jälkeen sekaan lisättiin vähitellen kuiva kaoliinijauhe ja jatkettiin sekoitusta, kunnes liete muuttui tasaiseksi. Sekoitusta jatkettiin vielä tunti. Kaoliinilietteen kuiva-ainepitoisuus oli 30 67 %.Slurry kaolin was slurried in a laboratory mixer by initially measuring the desired amount of water in the mixing vessel and adding a dispersant under stirring. Thereafter, dry kaolin powder was gradually added and stirring continued until the slurry became uniform. Stirring was continued for another hour. The kaolin slurry had a dry solids content of 30-67%.

Sideaineena toimiva, keitetty pintaliimatärkkelys valmistettiin tuotantomittakaavaisessa laitteistossa liettämällä ensin tärkkelys veteen liettimessä ja sitten keittämällä se jatkuvatoimisessa keittimessä sekä laimentamalla haluttuun kuiva-ainepitoisuuteen (14,5 %).The binder-cooked surface glue starch was prepared in a production-scale apparatus by first slurrying the starch in water in a mortar and then boiling it in a continuous digester and diluting to the desired solids content (14.5%).

Kaoliiniliete ja keitetty tärkkelys sekoitettiin siten, että niiden massaosuuksien seossuhde oli mainitussa järjestyksessä 20/80 ja seoksen kuiva-ainepitoisuus 17 %.The kaolin slurry and the cooked starch were mixed so that the mixture had a weight ratio of 20/80 and said mixture had a dry solids content of 17%.

Valmistetulla seoksella päällystettiin labratoriossa kartonkia A. Päällystys tehtiin kartongin kahteen kertaan uritetulla sauvalla numero 2 (ERICHSEN GmbH & Co. KG K 101 Bar No. 2 10 = 12 pm (red)) nopeudella 4 m/min. Päällyste kuivattiin kummankin levityksen jälkeen infrapunakuivaimella 1 minuutin ajan.The prepared mixture was coated with carton A in the laboratory. Coating was done with double-ribbed rod number 2 (ERICHSEN GmbH & Co. KG K 101 Bar No. 2 10 = 12 µm (red)) at 4 m / min. After each application, the coating was dried on an infrared dryer for 1 minute.

Barrierpäällystetystä kartongista mitattiin orgaanisen liuotinhöyryn läpäisynopeus. Mittaus tehtiin punnitsemalla vakiomäärä n-heptaania astiaan, jonka päälle tiiviisti asetettiin 15 tutkittavaa kartonkia oleva levy, jonka pinta-ala tunnettiin. Heptaanin haihtumista kartongin läpi seurattiin punnitsemalla, jolloin saatiin seuraavat n-heptaanin tunkeutumisnopeudet:From the barrier coated board, the rate of organic solvent vapor transmission was measured. The measurement was made by weighing a constant amount of n-heptane into a container on which 15 plates of known cardboard were known to be sealed. Evaporation of heptane through the board was monitored by weighing to obtain the following n-heptane penetration rates:

TaulukkoTable

Pohjakartonki The bottom cardboard 1,25 g/dm2/vrk 1.25 g / dm2 / day Kaoliinin ja pintaliimatärkkelyksen 20/80seoksella päällystetty kartonki Cardboard coated with a 20/80 mixture of kaolin and glue starch 0,13 g/dm2/vrk 0.13 g / dm2 / day

20195206 prh 20 -03- 201920195206 prh 20 -03- 2019

Esimerkki 1 osoittaa keksinnön mukaisen barrierikerroksen toimivuuden estämään orgaanisten liuotinhöyryjen tunkeutumista.Example 1 demonstrates the functionality of the barrier layer of the invention in preventing the penetration of organic solvent vapors.

Esimerkki 2. Kartongin B barrierpäällystys laboratoriossaExample 2. Barrier coating of Carton B in the laboratory

Valmistettiin kaoliini-pintaliimatärkkelysseos samoin kuin esimerkissä 1 siten että niiden massaosuuksien seossuhde oli mainitussa järjestyksessä 50/50 ja kuiva-ainepitoisuus 18%. Seokseen lisättiin synteettistä paksuntajaa siten että Brookfield -viskositeetti oli 200 mPAs. Kartonki B päällystettiin tällä seoksella kahteen kertaan laboratoriopäällystimellä samoin kuinThe kaolin-surface-glue starch mixture was prepared as in Example 1, with a mixture ratio by mass of 50/50 and 18% solids, respectively. Synthetic thickener was added to the mixture so that the Brookfield viscosity was 200 mPAs. Cardboard B was twice coated with this mixture on a laboratory coat as well

20195206 prh 20 -03- 2019 esimerkissä 1. Orgaanisen liuotinhöyryn läpäisynopeus, joka mitattiin samoin kuin esimerkissä 1, oli 0,10 g/dm2/vrk..20195206 prh 20 -03-20199 in Example 1. The organic solvent vapor transmission rate, measured as in Example 1, was 0.10 g / dm 2 / day.

Esimerkki 2 osoittaa, että paksuntajaa lisäämällä voidaan edelleen parantaa barrier5 ominaisuuksia.Example 2 shows that the addition of a thickener can further improve the barrier5 properties.

Esimerkki 3. Kartongin C barrierpäällystys pilotpäällystyskoneellaExample 3. Barrier coating of carton C on a pilot coating machine

Normaali pigmenttipäällystetty kartonki päällystettiin kaksi kertaa taustaltaan esimerkin 1 mukaisella kaoliini-tärkkelys -seoksella siten että niiden massaosuuksien seossuhde oli mainitussa järjestyksessä 50/50 ja kuiva-ainepitoisuus 18%. Barrieriseokseen lisättiin paksuntajaa ja kovetinta kunnes saavutettiin hvyä ajettavuus päällystysasemalla ja yhtenäinen barrierikerros, jotka havaittiin visuaalisesti. Barrierikerrosten neliöpaino oli kummallakin 6 g/m2.Normal pigment coated paperboard was twice coated with the kaolin-starch blend of Example 1 with a 50/50 mass ratio and 18% dry solids, respectively. A thickener and hardener were added to the barrier mixture until the runner reached runnability at the coating station and a uniform barrier layer was observed visually. The barrier layers each had a basis weight of 6 g / m 2.

Epäsuora migraatio mineraaliöljyä sisältävästä ulkopakkausmateriaalista oli ilman barrieripäällystystä 20 % maksimipotentiaalista ja barrieripäällystyksen kanssa vain 1,5 % maksimipotentiaalista. Epäsuora migraatio määritettiin seuraavan standardin mukaisella menetelmällä: EN 14338 Paper and board intended to come into contact with foodstuffs 20 Conditions for determination of migration from paper and board using modified polyphenylene oxide (MPPO) as a simulant.Indirect migration from mineral oil-containing outer packaging material was 20% of maximum potential without barrier coating and only 1.5% of maximum potential with barrier coating. Indirect migration was determined by the following standard method: EN 14338 Paper and board intended to come into contact with foodstuffs.

Esimerkki 3 osoittaa, että kun kartongissa on lisäksi tavanomainen pigmenttipäällystyskerros paranevat barrierominaisuudet edelleen.Example 3 shows that when the board has a conventional pigment coating layer, the barrier properties are further improved.

Esimerkki 4. Kevyen online barrierikartongin valmistus pilotpäällystyskoneellaExample 4. Manufacture of Lightweight Online Barrier Board with Pilot Coating Machine

Päällystämätön pohjakartonki pintaliimattiin taustaltaan ja päällystettiin filmiliimapuristimella pintapuoleltaan esimerkin 1 mukaisen kaoliinin ja keitetyn tärkkelyksen seoksella, jonka 30 massaosuuksien seossuhde oli 50/50. Tämän jälkeen pintapuoli päällystettiin teräpäällystimellä toiseen kertaan kaoliinin ja kylmäliukoisen tärkkelyksen seoksella, jonka massaosuuksien seossuhde oli 50/50. Lopuksi pintapuolelle applikoitiin pigmenttipäällysteThe uncoated bottom board was surface-glued and coated with a film adhesive press on a surface of a mixture of kaolin of Example 1 and boiled starch in a 50/50 mixture by mass. The surface was then coated with a blade coating a second time with a mixture of kaolin and cold-soluble starch in a 50/50 weight ratio. Finally, a pigment coating was applied to the surface

20195206 prh 20 -03- 2019 samoin kuin vertailukartonkiin, joka oli muutoin valmistettu samalla tavoin mutta kahden barrierikerroksen tilalla oli vain pintaliimaus myös pintapuolella pigmenttipäällysteen alla.20195206 prh 20 -03-20199 as well as the reference board which was otherwise made in the same way, but instead of two barrier layers there was only surface gluing also on the surface side under the pigment coating.

Orgaanisen höyryn läpäisynopeudet olivat seuraavat:The organic vapor transmission rates were as follows:

Päällystämätön kartonki 0,93 g/dm /vrkUncoated board 0.93 g / dm / day

Vertailukartonki 0,41 g/dm /vrkComparison board 0.41 g / dm / day

Kevyt online barrierikartonki 0,16 g/dm /vrkLightweight online barrier board 0.16 g / dm / day

Epäsuora migraatio mineraaliöljyä sisältävästä ulkopakkausmateriaalista oli 4,8 % maksimipotentiaalista.Indirect migration from mineral oil containing outer packaging material was 4.8% of maximum potential.

Esimerkki 4 osoittaa, että barrierikerros on mahdollista valmistaa pigmenttipäällysteen alle.Example 4 shows that it is possible to prepare the barrier layer under the pigment coating.

Seuraavassa on esitetty valmistusmenetelmän sovelluksia:The following are applications of the manufacturing process:

1. Menetelmä päällystetyn kartongin valmistamiseksi, jonka menetelmän mukaan kartongille applikoidaan valoa taittavaa pigmenttiä sisältävä päällystysseos päällystyskerroksen muodostamiseksi, jolloin päällystyskerroksen ja kartongin pinnan väliin muodostetaan dispersiopäällystyksellä sideaineesta ja liuskemaisista pigmenteistä koostuva barrierikerros.A process for producing coated paperboard, comprising applying to the paperboard a coating composition comprising a refractive pigment to form a coating layer, wherein the coating layer and the surface of the paperboard are formed by a dispersion coating consisting of a binder and lamellar pigments.

2. Sovelluksen 1 mukainen menetelmä, jossa barrierikerros muodostetaan dispersiosta, joka valmistetaan dispergoimalla liuskemaista pigmenttiä veteen ja sekoittamalla tämä eihydrofobiseen sideaineeseen.The method of embodiment 1, wherein the barrier layer is formed from a dispersion prepared by dispersing the strip pigment in water and mixing it with a non-hydrophobic binder.

3. Sovelluksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, jossa barrieri-kerros muodostetaan dispersiosta, joka valmistetaan dispergoimalla liuskemaista pigmenttiä veteen etenkin yli 50 % kiintoainepitoisuuden omaavan pigmenttidispersion muodostamiseksi ja tämä dispersio yhdistetään sideaineen kanssa sekoittamalla, jolloin pigmentin osuus barrierikerroksen muodostamiseen käytetyn dispersion kuiva-aineesta on noin 5-70 %, etenkin noin 15-60 %.Method according to claim 1 or 2, wherein the barrier layer is formed from a dispersion prepared by dispersing a stripped pigment in water, in particular to form a pigment dispersion having a solids content of more than 50%, and mixing said dispersion with binder. 5-70%, especially about 15-60%.

20195206 prh 20 -03- 201920195206 prh 20 -03- 2019

4. Jonkin sovelluksen 1-3 mukainen menetelmä, jossa dispersio levitetään kartonkikoneella mahdollisen pintaliimauksen jälkeen ennen pigmenttipäällystystä.The method of any one of claims 1 to 3, wherein the dispersion is applied on a board machine after any surface sizing prior to pigment coating.

5. Jonkin sovelluksen 1-4 mukainen menetelmä, jossa dispersio levitetään ainakin kahtena erillisenä kerroksena.The method of any one of claims 1 to 4, wherein the dispersion is applied in at least two separate layers.

6. Sovelluksen 5 mukainen menetelmä, jossa ensimmäinen dispersiokerros levitetään filmiliimapuristimella, jolloin saadaan pinnanmuotoja ja karheutta myötäilevä barrierikerros.The method of Embodiment 5, wherein the first dispersion layer is applied by means of a film adhesive press to provide a barrier layer that conforms to the shape and roughness.

7. Sovelluksen 5 tai 6 mukainen menetelmä, jossa toinen dispersiokerros levitetään teräpäällystysyksiköllä tai sauvapäällystysyksiköllä.A method according to embodiment 5 or 6, wherein the second dispersion layer is applied by a blade coating unit or a rod coating unit.

8. Jonkin sovelluksen 5-7 mukainen menetelmä, jossa toisen dispersiokerroksen levittämisen jälkeen barrierikerrokset jätetään kaavaamatta tai ne edullisesti kaavataan pyörivällä tai staattisella, sileällä tai uritetulla sauvalla, liinaharjalla, tai metallisella tai keraamisella terällä.The method of any one of embodiments 5-7, wherein after applying the second dispersion layer, the barrier layers are omitted or preferably molded with a rotary or static, smooth or grooved rod, a cloth brush, or a metal or ceramic blade.

9. Jonkin sovelluksen 1-8 mukainen menetelmä, jossa dispersiokerros levitetään pigmenttilietteestä, jonka kuiva-ainepitoisuus on 10-40 %, etenkin 12-39,5 %, lietteen painosta laskettuna.Method according to any one of claims 1 to 8, wherein the dispersion layer is applied from a pigment slurry having a dry matter content of 10-40%, in particular 12-39.5%, based on the weight of the slurry.

10. Jonkin sovelluksen 1-9 mukainen menetelmä, jossa muodostetaan barrierikerros, jonkaThe method of any one of claims 1-9, wherein a barrier layer is formed which

2 2 pintapaino on noin 1-50 g/m , etenkin noin 5-40 g/m , sopivimmin noin 10-30 g/m kartongin puolta kohti.2 2 has a basis weight of about 1-50 g / m, especially about 5-40 g / m, preferably about 10-30 g / m, per side of the paperboard.

11. Jonkin sovelluksen 1-10 mukainen menetelmä, jossa dispersion muodostamiseen käytetään ei-hydrofobista sideainetta, polyvinyylialkoholia, etyleenivinyylialkoholia tai näiden seosta.A process according to any one of claims 1 to 10, wherein the non-hydrophobic binder, polyvinyl alcohol, ethylene vinyl alcohol or a mixture thereof is used to form the dispersion.

12. Jonkin sovelluksen 1-11 mukainen menetelmä, jossa kartonki pintaliimataan ennen kuin 30 se dispersiopäällystetään barrierikerroksen muodostavalla dispersiolla.The method of any one of embodiments 1 to 11, wherein the board is surface-glued before being dispersion-coated with a barrier-layer dispersion.

13. Jonkin sovelluksen 1-12 mukainen menetelmä, jossa kartonki päällystetään, mahdollisen pintaliimauksen jälkeen, ennen kuin se dispersiopäällystetään barrierikerroksen muodostavalla dispersiolla.The method of any one of embodiments 1-12, wherein the paperboard is coated, after any surface sizing, before being dispersion coated with a barrier layer dispersion.

14. Jonkin sovelluksen 1-13 mukainen menetelmä, jossa kartongin pintaan muodostetaan päällystyskerros, joka sisältää pigmenttiä, joka taittaa valoa paremmin kuin barrierikerroksen liuskemainen mineraalipigmentti, etenkin päällystyskerroksen pigmentti on kalsiumkarbonaattia, saostettua kalsiumkarbonaattia, titaanidioksidia, kalsiumsulfaattia, alumiinisilikaattia, alumiinihydroksidia magnesiumsilikaattia tai bariumsulfaatia tai näiden seoksen.A method according to any one of claims 1 to 13, wherein a coating layer is formed on the paperboard surface which contains a pigment that refracts better than the barrier layer lamellar mineral pigment, in particular the pigment of the coating layer is calcium carbonate, precipitated calcium carbonate, mixture.

15. Jonkin sovelluksen 1-14 mukainen menetelmä, jossa kartonkikerroksen molemmille puolille tuodaan päällystyskerrokset ja edullisesti molempien päällystyskerrosten ja niitä vastaavien kartongin pintojen väliin sovitetaan sideainetta ja liukemaista mineraalipigmenttiä 15 sisältävät barrierikerrokset.A method according to any one of embodiments 1 to 14, wherein coating layers are applied to both sides of the paperboard layer, and barrier layers containing binder and soluble mineral pigment 15 are preferably applied between both coating layers and their respective board surfaces.

Claims

Use of a coated food carton as a food packaging comprising a paperboard layer and a coating layer on at least one side thereof, wherein:

Between the coating layer and the board there is a barrier layer containing a binder and a strip-like mineral pigment.

Use according to claim 1, characterized in that the barrier layer is formed by dispersion coating.

Use according to claim 1 or 2, characterized in that the barrier layer contains a non-hydrophobic binder.

Use according to any one of the preceding claims, characterized in that the pigment

Together, the binder forms a network structure capable of retarding the penetration of unwanted molecules through the barrier layer.

Use according to any one of the preceding claims, characterized in that the barrier layer contains between 5% and 70% by weight of mineral pigment and 95% to 30% of a binder,

In particular, it contains from about 15% to about 60% by weight of mineral pigment and about 85% to about 40% by weight of binder, optionally together with dispersion additives.

Use according to any one of the preceding claims, characterized in that the barrier layer binder is a starch such as boiled or cold-soluble adhesive.

25 starch slurry, polyvinyl alcohol, ethylene vinyl alcohol or a mixture thereof.

Use according to any one of the preceding claims, characterized in that the barrier layer-like slate mineral pigment is kaolin, talc or a mixture thereof.

30

Use according to any one of the preceding claims, characterized in that

The weight of the 2 barrier layers is about 1-50 g / m, especially about 5-40 g / m, preferably about 10-30 g / m, per side of the paperboard.

Use according to any one of the preceding claims, characterized in that the coating layer contains a binder and a refractive pigment or mixture of pigments.

5

Use according to any one of the preceding claims, characterized in that the coating layer contains a pigment which refracts better than the barrier layer-like lamellar mineral pigment, in particular the pigment of the coating layer is calcium carbonate, precipitated calcium carbonate, titanium dioxide,

Use according to any one of the preceding claims, characterized in that on both sides of the paperboard layer there are coating layers, and preferably a binder is applied between the two coating layers and their respective carton surfaces.

Barrier layers containing 15 soluble mineral pigments.

Use according to any one of the preceding claims, characterized in that there is a surface adhesive layer between the paperboard surface and the barrier layer.

Use according to any one of the preceding claims, characterized in that the paperboard is used in a pigment coated paperboard, in particular in a fresh fiber paperboard having mineral oil migration and fat penetration inhibiting properties.