WO2013160199A1 - Polyvinylalkohole als mineralölbarriere in papier und karton - Google Patents

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    • D21H27/10—Packing paper

Definitions

  • the invention relates to the use of polymers based on vinyl alcohol as barrier agents in papers for reducing the migration of oils out of the paper.
  • Pulp-containing fiber materials such as paper or cardboard are increasingly printed in color with high-speed printing machines.
  • Such printing inks often contain mineral oils which can not be completely removed in subsequent recycling processes, which are generally carried out in aqueous solution. Also, an oxidative treatment of the recycled material can not completely remove such mineral oils.
  • the present invention therefore provides the use of polyvinyl alcohols or ethylene / vinyl alcohol copolymers as an additive to cellulose-based fiber materials for reducing the migration of oil from the fiber material.
  • the main source of unwanted migration of oils is the increased use of recycled materials, as lipophilic materials can accumulate in current recycling processes.
  • the additives can be used according to the invention on cellulose-based fiber materials paper, cardboard, composite systems of cellulose-based fiber materials with polymers.
  • the additives can be introduced as a coating on the surface of the fiber materials or homogeneously distributed in the fiber materials.
  • the aggregates may e.g. when processing the fiber materials into paper, cardboard or composite systems of cellulose-based fiber materials with polymers applied to the surfaces of these materials or homogeneously distributed in these materials.
  • the use according to the invention is therefore preferably used on cellulose-based fiber materials which are wholly or partly based on recycled material.
  • the use according to the invention reduces the migration of oil from cellulose-based fiber materials containing polyvinyl alcohols or ethylene / vinyl alcohols as an additive over untreated fiber material by at least 70%, preferably at least 80% and in particular from 90 to 99.9%.
  • Fully hydrolyzed polyvinyl alcohols having a degree of hydrolysis of 80-99% and an average molecular weight determined by the Hoeppler viscosity at 20 ° C. in 4% by weight aqueous solution of 10 to 150 mPas are preferably used according to the invention as an additive.
  • Polyvinyl alcohols which can be used according to the invention are Mowiol 10-98 or Mowiol 28-99 (Kuraray Europe GmbH).
  • ethylene / vinyl alcohol copolymer fully hydrolyzed polymers having a degree of hydrolysis of 80-99% and an ethylene content of 5 to 20% by weight, e.g. Exceval HR3010 can be used.
  • the additives are applied as a barrier coating on the surface of the fiber material, for example with a coating weight of 1 to 20 g / cm 3 , preferably 3 to 6 g / cm 3 .
  • the order can be made using the usual techniques such as film press, size press or curtain coating.
  • the use according to the invention relates, in particular, to cellulose-based fiber materials, such as paper or cardboard, for example those with basis weights of 40-500 g / cm 3 , cellulose-based fiber-based composite systems, such as paper with polymers such as polypropylene, polyethylene or PET.
  • the treated cellulosic fiber materials can be used as packaging materials or food packaging materials.
  • the barrier agents used according to the invention can be used alone or in admixture with pigments such as clay, GCC, PCC, MCC, silica or alumina and / or other substances known from papermaking, such as starch or latex.
  • the barrier agents used according to the invention are particularly suitable for reducing the migration of oils such as mineral oil, printing inks, printing aids or mineral oil-containing additives from cellulose-based fiber materials such as paper or cardboard.

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Abstract

Die Erfindung betrifft die Verwendung von Polyvinylalkoholen oder Ethylen/Vinylalkoholen als Zuschlagstoff zu Fasermaterialien auf Cellulosebasis zur Reduzierung der Migration von Öl aus dem Fasermaterial. Bevorzugt werden die Fasermaterialien auf Cellulosebasis als Verpackungsmaterial für Lebensmittel eingesetzt.

Description

Polyvinylalkohole als Mineralölbarriere in Papier und Karton
Die Erfindung betrifft die Verwendung von Polymeren auf Basis von Vinylalkohol als Barrieremittel in Papieren zur Reduzierung der Migration von Ölen aus dem Papier heraus.
Es ist bekannt, Polymere auf Basis von Vinylalkoholen wie z. B. Polyvinylalkohol als Zuschlagsstoff in Papier- und Karton zur Verbesserung der Nassfestigkeit der Papiere einzusetzen.
Es ist auch z. B. durch US 2007/0054068 AI, DE 102008040923 B3 oder EP 0799711 AI bekannt, Papiere mit Polyvinylalkoholen zur Verbesserung der Barriere gegen Öle und Fette zu beschichten. Hierdurch wird das Eindringen von Fetten oder Ölen in das Papier verhindert bzw. verlangsamt, so dass die Papiere eine erhöhte Durchschlagsfestigkeit gegenüber Fetten und Ölen erhalten.
Zellstoffhaltige Fasermaterialien wie Papier oder Karton werden in zunehmendem Maße mit schnell laufenden Druckmaschinen farbig bedruckt. Solche Druckfarben enthalten häufig Mineralöle, die in nachfolgenden, in der Regel in wässriger Lösung durchgeführten Recyclingprozessen nicht vollständig entfernt werden können. Auch eine oxidative Behandlung des Recyclingmaterials kann solche Mineralöle nicht vollständig entfernen.
Neueste Untersuchungen haben gezeigt, dass solche Mineralöle aus Druckfarben durch wiederholtes Recycling von Papier angereichert werden und in substanziellen Mengen aus den recyclten Produkten heraus migrieren. Diese Migration ist insbesondere bei der Verwendung von recycelten Materialien als Verpackungsmaterial für Lebensmittel unerwünscht, da Lebensmittel in der Regel Fette enthalten, in denen sich die lipophilen Mineralöle anreichern können.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, Fasermaterialien auf Zellstoffbasis, insbesondere Recyclingmaterial aus der Papierindustrie so auszurüsten, dass ggf. vorhandene Mineralöle nicht oder nur in geringem Maße aus solchen Materialien herausmigrieren können. Überraschenderweise wurde gefunden, dass die zur Vermeidung des gegenteiligen Effekts, nämlich dem Eindringen von Ölen in Papier bekannten Barrieremittel auch geeignet sind, die Migration von Ölen aus Papier heraus zu vermeiden oder zu verringern.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher die Verwendung von Polyvmylalkoholen oder Ethylen/Vinylalkoholcopolymeren als Zuschlagstoff zu Fasermaterialien auf Cellulosebasis zur Reduzierung der Migration von Öl aus dem Fasermaterial.
Hauptquelle für die unerwünschte Migration von Ölen ist der vermehrte Einsatz von Recyclingmaterialien, da sich in den gängigen Recyclingverfahren lipophile Materialien anreichern können.
Die Zuschlagsstoffe können erfindungsgemäß auf Fasermaterialien auf Cellulosebasis Papier, Kartonagen, Verbundsysteme aus Fasermaterialien auf Cellulosebasis mit Polymeren eingesetzt werden. Hierbei können die die Zuschlagstoffe als Beschichtung auf die Oberfläche der Fasermaterialien oder homogen verteilt in die Fasermaterialien eingebracht werden.
Die Zuschlagstoffe können z.B. bei der Verarbeitung der Fasermaterialien zu Papier, Kartonagen oder Verbundsystemen aus Fasermaterialien auf Cellulosebasis mit Polymeren auf die Oberflächen dieser Materialien aufgetragen oder homogen verteilt in diese Materialien eingebracht werden.
Bevorzugt wird die erfindungsgemäße Verwendung daher auf Fasermaterialien auf Cellulosebasis die ganz oder teilweise auf Recyclingmaterial beruhen eingesetzt. Durch die erfindungsgemäße Verwendung wird die Migration von Öl aus Fasermaterialien auf Cellulosebasis enthaltend Polyvmylalkoholen oder Ethylen/Vinylalkoholen als Zuschlagstoff gegenüber unbehandeltem Fasermaterial mindestens um 70 %, bevorzugt mindestens um 80% und insbesondere zwischen 90 bis 99,9 % herabgesetzt.
Bevorzugt werden erfindungsgemäß als Zuschlagsstoff vollverseifte Polyvinylalkohole mit einem Hydrolysegrad von 80-99% und einem mittleren Molgewicht bestimmt über die Hoeppler- Viskosität bei 20°C in 4 Gew.%> wässriger Lösung von 10 bis 150 mPas verwendet. Erfindungsgemäß einsetzbare Polyvinylalkohole sind Mowiol 10-98 oder Mowiol 28-99 (Kuraray Europe GmbH).
Als Ethylen/Vinylalkoholcopolymer können ebenfalls vollverseifte Polymere mit einem Hydrolysegrad von 80-99% und einem Ethylenanteil von 5 bis 20 Gew% wie z.B. Exceval HR3010 verwendet werden.
Bevorzugt werden die Zuschlagsstoffe als Barrierebeschichtung auf die Oberfläche des Fasermaterials z.B. mit einer Auftragsgewicht von 1 bis 20 g/cm3, bevorzugt 3 bis 6 g/cm3 aufgebracht. Der Auftrag kann mit den üblichen Techniken wie Filmpresse, Leimpresse oder Curtain-Coatung erfolgen.
Die erfindungsgemäße Verwendung betrifft insbesondere Fasermaterialien auf Cellulosebasis wie Papier oder Kartonagen z.B. solche mit Flächengewichten von 40 - 500 g/cm3, Verbundssysteme aus Fasermaterialien auf Cellulosebasis wie Papier mit Polymeren wie Polypropylen, Polyethylen oder PET. Die behandelten Fasermaterialien auf Cellulosebasis können als Verpackungsmaterialien oder Verpackungsmaterialien für Lebensmittel eingesetzt werden. Die erfindungsgemäß eingesetzten Barrieremittel können alleine oder in Mischung mit Pigmenten wie Clay, GCC, PCC, MCC, Silica oder Alumina und/oder anderen aus der Papierherstellung bekannten Stoffen wie Stärke oder Latex eingesetzt werden.
Die erfindungsgemäß eingesetzten Barrieremittel sind besonders geeignet zur Reduzierung der Migration von Ölen wie Mineralöl, Druckfarben, Druckhilfsmittel oder Mineralölhaltigen Additiven aus Fasermaterialien auf Cellulosebasis wie Papier oder Kartonagen.
Beispiele
1)
Es wurde auf einen mit Mineralöl gesättigtem Karton Mowiol 15-99 mit 5 g/m2 (trocken) aufgetragen. Es zeigte sich das nach 6 Wochen Lagerung bei 60°C nur 2% der Mineralölmenge aus dem Karton penetrieren.
2) Es wurde auf einen mit Mineralöl gesättigtem Karton Exceval HR-3010 mit 5 g/m2 (trocken) aufgetragen. Es zeigte sich das nach 6 Wochen Lagerung bei 60°C nur 1% der Mineralölmenge aus dem Karton penetrieren.
Aus dem gleichen, mit Mineralöl gesättigtem aber nicht mit einer Barriereschicht ausgerüsteten Karton penetrierte nach 6 Wochen Lagerung bei 60°C die gesamte Mineralölmenge heraus.

Claims

Ansprüche
1. Verwendung von Polyvinylalkoholen oder Ethylen/Vinylalkoholen als Zuschlagstoff zu Fasermaterialien auf Cellulosebasis zur Reduzierung der Migration von Öl aus dem Fasermaterial.
2. Verwendung nach den Ansprüchen 1, dadurch gekennzeichnet, dass als
Fasermaterialien auf Cellulosebasis Papier, Kartonagen, Verbundssysteme aus Fasermaterialien auf Cellulosebasis mit Polymeren eingesetzt werden. 3. Verwendung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Zuschlagstoffe als
Beschichtung auf die Oberfläche der Fasermaterialien aufgebracht sind.
4. Verwendung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Zuschlagstoffe homogen verteilt in die Fasermaterialien eingebracht sind.
Verwendung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Zuschlagstoffe bei der Verarbeitung der Fasermaterialien zu Papier, Kartonagen oder Verbundsystemen aus Fasermaterialien auf Cellulosebasis mit Polymeren auf die Oberflächen dieser Materialien aufgetragen werden.
Verwendung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Zuschlagstoffe bei der Verarbeitung der Fasermaterialien zu Papier, Kartonagen oder Verbundsystemen aus Fasermaterialien auf Cellulosebasis mit Polymeren homogen verteilt in diese Materialien eingebracht werden.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass die
Fasermaterialien auf Cellulosebasis als Verpackungsmaterial eingesetzt sind.
Verwendung nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass die Fasermaterialien auf Cellulosebasis als Verpackungsmaterial für Lebensmittel eingesetzt werden.
Verwendung nach einen der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass die
Fasermaterialien auf Cellulosebasis ganz oder teilweise aus Recyclingmaterial bestehen.
10. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass die
Migration von Öl aus Fasermaterialien auf Cellulosebasis enthaltend Polyvinylalkoholen oder Ethylen/Vinylalkoholen als Zuschlagstoff gegenüber unbehandeltem Fasermaterial mindestens um 70 % reduziert wird.
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