WO2015036391A1

WO2015036391A1 - Verpackungsmaterial mit einer auf stärke basierenden barrierebeschichtung, sowie beschichtungsmasse, verfahren und vorrichtung zum herstellen einer solchen barrierebeschichtung

Info

Publication number: WO2015036391A1
Application number: PCT/EP2014/069162
Authority: WO
Inventors: Rolf Müller; Federico Innerebner
Original assignee: Innogel Ag
Priority date: 2013-09-10
Filing date: 2014-09-09
Publication date: 2015-03-19
Also published as: EP3044368A1; CA2923974A1; US20160222592A1

Abstract

Es wird ein neues Verpackungsmaterial mit einer Barrierebeschichtung auf Stärkebasis vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Barrierebeschichtung Abzug einer gegebenenfalls vorliegenden Füllstoffkomponente 30 bis 90 Gew.-% Stärke aufweist, wobei mindestens > 20% der Stärke ein mittleres Molekulargewicht von mindestens 500'000 g/mol, vorzugsweise mindestens 1'000'000 g/mol aufweist und > 20% Gew.-% der Stärke in der Barrierebeschichtung in Form von gelatinisierten Stärkepartikeln vorliegen. Ein Gehalt von 0 -70 Gew.-% Weichmacher in der Barrierebeschichtung und ein Flächengewicht im Bereich von 3 bis 80 g/m² besonders bevorzugt zwischen 12 und 40 g/m² erlauben es eine mechanisch stabile Barrierebeschichtung herzustellen, die zum Beispiel auf der Innenseite von Kartonverpackungen die Diffusion von unpolaren Kohlenwasserstoffen und Kohlenwasserstoffderivaten wirksam unterbindet und damit die verpackten Lebensmittel vor Kontaminationen schützt. Das neue Verpackungsmaterial lässt sich mit hohen Prozessgeschwindigkeiten einfach und kostengünstig herstellen und hat den zusätzlich Vorteil, dass es uneingeschränkt rezyklierbar ist und allfällige lebensmittelrechtliche Vorgaben erfüllt.

Description

Verpackungsmaterial mit einer auf Stärke basierenden Barrierebeschichtung, sowie Beschichtungsmasse, Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen einer solchen Barrierebeschichtung

TECHNISCHES GEBIET

Die Erfindung betrifft ein Verpackungsmaterial mit einer auf Stärke basierenden Barrierebeschichtung, ein Verfahren zur Herstellung eines Verpackungsmaterials mit einer auf Stärke basierenden Barrierebeschichtung, eine Beschichtungsmasse auf Stärkebasis, deren Verwendung zur Oberflächenversiegelung von Verpackungsmaterialien und eine Vorrichtung zur Herstellung des erfindungsgemäßen mehrschichtigen Verpackungsmaterials.

STAND DER TECHNIK Das Kantonale Labor Zürich hat 2009 in wissenschaftlichen Publikationen auf das Problem der Migration von Mineralölen aus Kartonverpackungen auf sogenannte "trockene" Lebensmittel aufmerksam gemacht. Dieses Problem stellt sich insbesondere bei Verpackungen aus Recyclingkarton. Als Hauptquellen der Mineralölverunreinigung wurden die Druckfarben aus der Zeitungsherstellung, aber auch die Druckfarben zum Bedrucken der Kartonverpackungen identifiziert. Weil die Migration hauptsächlich über die Gasphase stattfindet, kann aber auch bei Einsatz von Frischfaserkarton nicht ausgeschlossen werden, dass Mineralölrückstände aus Sekundärverpackungen oder benachbarten Verpackungen in die Lebensmittel gelangen. In einer Publikation von A. Vollmer et al. aus dem Jahr 201 1 (Eur Food Res Technol (201 1 ) 232:175-182) wurden 1 19 Proben von trockenen Lebensmitteln aus verschiedenen Verpackungstypen auf ihren Mineralölgehalt (mineral oil saturated hydrocar- bons (MOSH)) hin untersucht. Neben diesen gesättigten ketten- und ringförmigen Kohlenwasserstoffen (MOSH) spielen auch die aromatischen Kohlenwasserstoffe (mineral oil aromatic hydrocarbons (MOAH)) in Form von Mischungen aus überwiegend alkylierten aromatischen Kohlenwasserstoffen als relevante Verunreinigungen ein wichtige Rolle. Lebensmittel ohne zusätzliche Umverpackung nehmen bis zu 70% der MOSH und einen grossen Teil der MOAH aus der Verpackung über die Gasphase auf (Migration). Die Mineralölkontaminationen übersteigen dadurch die zulässigen Höchstwerte um ein Vielfaches. Zusätzliche Innenverpackungen aus Papier oder Polyethylen (PE) konnten die Mineralölmigration gemäss dieser Studie nicht einschränken. Die Autoren kamen aber zum Schluss, dass Innenverpackungen aus Polypropylen (PE), Acrylat-beschichtetem PE, Polyethylenterephthalat (PET) oder Folien mit Aluminiumbeschichtung zumindest für einen Zeitraum von 3 Monaten die MOSH Migration in die trockenen Lebensmittel wirksam verhinderte.

Zu ähnlichen Schlüssen kam das deutsche Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR) bereits in seiner Stellungnahme Nr. 008/2010 vom 09. Dezember 2009. In der Veröffentlichung, die unter http://www.bfr.bund.de/de/fragen und antworten zu mineraloel uebergaengen aus Verpackungsmaterialien auf lebensmittel-50470.html erhältlich ist werden als kurzfristige Handlungsoptionen der Ausschluss des direkten Kontaktes von Recyclingpapier und -karton mit trockenen Lebensmitteln mit großer spezifischer Oberfläche durch Verwendung von Innenbeuteln (z.B. PET-Folien) mit Barrierewirkung vorgeschlagen. Solche zusätzlichen Innenverpackungen sind jedoch einerseits aus wirtschaftlichen Gründen nicht erwünscht, da sie die Verpackung verteuern und andererseits sind sie unökologisch, da sie das Abfallvolumen erhöhen.

Die Papierbranche versucht daher das Problem der Mineralölverschmutzung im Verpackungsbereich mit weiteren Ansätzen in den Griff zu bekommen. Einerseits wird versucht die Quellen für die Verschmutzung zu beseitigen, indem frisches Kartonmaterial und mineralölfreie Druckfarben eingesetzt werden. Auf diesem Weg können die Verunreinigungen vermieden werden. Der Verzicht auf den Einsatz von Recyclingpapier ist jedoch ökologisch und ökonomisch äusserst nachteilig.

Das Reinigen des Altpapiers vor der Kartonherstellung wäre ebenfalls ein geeigneter Weg um die Mineralölkontamination der Lebensmittel zu verhindern. Um die Migrati- ons-Grenzwerte einzuhalten wird es voraussichtlich nötig sein bis zu 99 % des Mineralöls aus dem Altpapier zu entfernen. Hierzu fehlen jedoch noch die geeigneten grosstechnischen Verfahren und zudem ist jetzt schon absehbar, dass es ein äusserst Kosten- und Ressourcen-intensiver Lösungsweg ist.

Weitere Lösungsansätze liegen bei der Verwendung von Mehrschichtlaminaten und beim Aufbringen von Barriereschichten auf die Innenseite von Kartonverpackungen um die Migration der Mineralölverschmutzung über die Gasphase zu unterbinden. Sie bietet Herstellern von Papier- und Kartonverpackungen, insbesondere von Faltschachtelkartons und Wellpappenlinern, die Möglichkeit schnell auf den bestehenden Bedarf an neuen Verpackungslösungen zu reagieren ohne auf die ökologisch äus- serst sinnvolle Verwendung von Recyclingpapier verzichten zu müssen.

In der W013076241 A2 wird vorgeschlagen wässerige Dispersionen auf Basis von Polyvinylacetat zur Herstellung einer Beschichtung auf folienformigen Substraten zur Verminderung der Diffusion von ölhaltigen Stoffen aus Verpackungen in Lebensmittel und Medizinprodukte zu verwenden. Die Barriereschicht auf Polyvinylacetat-Basis ist aber nicht wasserlöslich und stört damit das Recycling eines derart behandelten Kartons in derzeit üblichen Recyclingverfahren. Ausserdem trübt die Verwendung einer synthetischen, schlecht bioabbau- baren Beschichtung das Ansehen der Kartonverpackung als ökologisch äusserst vorteilhafte Verpackungslösung. Da solche Beschichtungen zudem vergleichsweise teuer sind, besteht weiterhin Bedarf nach kostengünstigen, ökologisch sinnvollen Beschich- tungsmitteln mit einer guten Barrierewirkung.

In der Papierindustrie sind auch Beschichtungen auf Stärkebasis bekannt. Diese werden beispielsweise in der Papierstreicherei in Streichfarben verwendet, um Karton mehr Festigkeit zu geben oder zur Verbesserung der Papiereigenschaften wie z.B. Vermindern von Stauben und Glättung von Oberflächen zur besseren Bedruckbarkeit.

Stärke entwickelt beim Kochen in Lösung bereits bei geringen Feststoffanteilen eine hohe Viskosität. Beispielsweise kann eine 10%ige Stärkelösung bei 40°C eine Visko- sität von >5'000 mPas haben und ist damit in üblichen Streichverfahren nicht brauchbar. Daher werden i.d.R. teilabgebaute Stärken eingesetzt mit mittleren Molekulargewichten von M_W«1 '000O00 g/mol, um bei höheren Feststoffanteilen die Viskosität der Stärkelösung und damit der Beschichtungsmasse in einem handhabbaren Rahmen zu halten (z.B. 50%ige Stärkelösung mit einer Viskosität von <3'000 mPas bei 40°C). Stärkebeschichtungen aus derartigen, abgebauten oder teilabgebauten Stärken sind relativ spröde und brechen bei der Herstellung der Kartonverpackungen leicht. Insbesondere den mechanischen Beanspruchungen beim Falzen und Rillen der Kartonage halten solche Beschichtungen nicht stand, so dass unerwünschte Fehlstellen in der Beschichtung entstehen durch die wiederum Mineralölrückstände in die verpackten Lebensmittel migrieren können. Derartige Zusammensetzungen sind daher als Barrie- rebeschichtung nicht brauchbar, da die Beschichtung flexibel sein muss, um beispielsweise beim Verarbeiten des beschichteten Verpackungsmaterials zu Faltschachteln gerillt und gefaltet werden zu können.

Verfahren zur Beschichtung von Papier und Kartonagen sind dem Fachmann allge- mein bekannt. Eine allgemein übliche Vorrichtung zum Streichen, insbesondere von Papier und Kartonagen, wie sie dem Stand der Technik entspricht, ist in Fig.1 schematisch dargestellt. Wesentliche Bestandteile einer solchen Vorrichtung zum Bestreichen einer Bahn 2 sind das Streichaggregat 4 und die anschliessende Trocknungsvorrichtung, bestehend in der Regel aus einer I R-Strahlheizung 8 und einer Heissluft- trocknungsanlage 9. Geführt wird die Bahn dabei von sogenannten Leitwalzen 3. Die Bahn kann von einer Rolle 1 abgewickelt und nach der Trocknung wieder auf eine solche V aufgerollt werden. Dies ist aber nicht zwingend nötig: das Streichen kann beispielsweise auch einen Zwischenschritt in einem mehrstufigen kontinuierlichen Prozess darstellen. Die Beschichtungsmasse kann z.B. durch Rakeln, Bladestreichen, dessen, Walzen, Sprühen, Drucken oder anderen Verfahren, die zum Auftragen flüssiger Massen geeignet sind, auf die Substratoberfläche gebracht werden. In Figur 1 ist beispielhaft eine übliche Ausführung eines Streichaggregats 4 skizziert. Über eine Auftragswalze 5, die durch einen sogenannten Streichsumpf 6 läuft, wird die Streichmasse auf das Papier aufgebracht. Mit einem Rakel oder einer Klinge (Blade) 7 wird die überschüssige Streichmasse abgestreift. Die beschichtete Bahn 2' wird über die Trocknung 8, 9 geführt und dabei so getrocknet, dass sie in einer Aufrollvorrichtung erneut zu einer Papierrolle V geformt werden kann ohne zu verkleben. Somit stehen die Anforderungen an die mechanischen Eigenschaften und die Barrierewirkung der Beschichtung in Widerspruch zu den Anforderungen, die vom Be- schichtungsverfahren gestellt werden. Dieses Problem ist gegenwärtig noch nicht zufriedenstellend gelöst.

Eine Aufgabe der Erfindung ist somit die Bereitstellung von verbesserten Zusammen- Setzungen für die Beschichtung von Verpackungsmaterialen, welche in wirtschaftlich sinnvoller Art und Weise eingesetzt, effizient und kostengünstig auf flächige Substrate aufgebracht werden können und dabei gleichzeitig eine hervorragende Barriereeigenschaft aufweisen.

Weiterhin ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Verfahren zum Beschichten von Papier und eine hierfür geeignete Vorrichtung bereitzustellen.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Diese Aufgaben werden durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen wiedergegeben.

Die vorliegende Erfindung betrifft gemäß einem ersten Aspekt ein mehrschichtiges Verpackungsmaterial, umfassend ein flächiges Substrat und mindestens eine darauf aufgebrachte Barriereschicht auf Stärkebasis. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Beschichtungsmasse, welche zur Herstellung des erfindungsgemäßen Verpackungsmaterials geeignet ist und bevorzugt für die Herstellung des Verpackungsmaterials eingesetzt wird.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung dieses Verpa- ckungsmaterials sowie eine Vorrichtung, welche zur Durchführung dieses Verfahrens geeignet ist.

Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung einer auf Stärke basierenden Beschichtungsmasse zum Oberflächenversiegeln von Verpackungsmaterialien, um die Migration von beispielsweise im Verpackungsmaterial enthaltenen lipophilen Verunreinigun- gen in das Packgut zu verhindern oder zu verringern. Die erfindungsgemäßen Be- schichtungsmassen werden hierfür bevorzugt eingesetzt.

Lipophile Verunreinigungen im Sinne der vorliegenden Erfindung umfassen Mineralölverunreinigungen, die beispielsweise von Rückständen von Druckfarben in recyceltem Papier herrühren. Die Verunreinigungen umfassen lineare, ringförmige und aromati- sehe Kohlenwasserstoffe, insbesondere MOSH und/oder MOAH.

Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung eines Verpackungsmaterials mit einer auf Stärke basierenden Barrierebeschichtung bzw. Barriereschicht unterscheidet sich von bekannten Verfahren ganz wesentlich dadurch, dass eine Beschichtungsmasse mit hochmolekularer Stärke in Form einer Suspension von Stärkepartikeln auf ein zu beschichtendes Substrat aufgebracht wird und die Suspension auf dem Substrat mit Hilfe von heissem Dampf, vorzugsweise von Wasserdampf, welcher gegebenenfalls weitere Bestandteile enthalten kann, "in situ" gelatinisiert und damit zu einer Barrierebeschichtung verfestigt wird. Dies hat zur Folge, dass die sich auf dem Substrat befindliche Beschichtung im fertigen Zustand in einer bevorzugten Ausführungs- form miteinander verbundene Partikeln von mehr oder weniger stark destrukturierten Stärkekörnern aufweist und sich somit eindeutig von Stärkebeschichtungen unterscheidet, welche aus gelöster Stärke hergestellt werden.

Stärke hat als natürliches Polymer aus nachwachsenden Rohstoffquellen den entscheidenden Vorteil, dass der Preis im Vergleich zu den synthetischen Produkten niedrig und die Umweltbilanz positiv ist. Ein weiterer Vorteil ist, dass Stärke bereits in der Papierindustrie etabliert ist und in den bestehenden Recyclingverfahren keinen Störfaktor darstellt.

Gemäss der vorliegenden Erfindung kommt eine Beschichtungsmasse in Form einer niedrigviskosen Suspension granulärer Stärke, die langkettige bzw. hochmolekulare Stärkemoleküle enthalten kann, zum Einsatz, die effizient mit hohem Feststoffgehalt auf ein geeignetes Substrat bzw. eine Trägerschicht eines Verpackungsmaterials, vorzugsweise auf Papier oder Karton gestrichen werden kann und anschliessend durch Wärme, vorzugsweise durch Dampf, noch bevorzugter Wasserdampf, gelatini- siert und verfilmt wird. Das Auftragen der Stärkemasse in Form einer Suspension ermöglicht dabei die Kombination eines hohen Feststoffgehaltes in der Auftragsmasse mit einer relativ tiefen Viskosität wie sie zum Streichen benötigt wird unter gleichzeitigem Einsatz von vorzugsweise nicht abgebauten, also langkettigen Stärketypen. Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass langkettige Stärketypen, insbesondere in Form ein Suspension, sinnvoll zur Beschichtung eingesetzt werden können und die Verwendung dieser langkettigen Stärketypen in der Barrierebeschichtung außerdem zu wesentlich besseren mechanischen Eigenschaften der Beschichtung führt. Die mittleren Molekulargewichte M_w der erfindungsgemäss eingesetzten Stärken sollten mindestens 500O00g/mol, vorzugsweise mindestens 1 '000O00g/mol betragen. Dabei bezeichnet die Abkürzung M_w in der vorliegenden Patentanmeldung immer das Gewichtsmittel des Molekulargewichts.

Die erfindungsgemässe Beschichtungsmasse stellt eine Suspension dar, deren Feststoffanteil als Hauptkomponente Stärke enthält. Es ist im Sinne der Erfindung, dass diese suspendierten Stärkepartikel durch äussere Einwirkung von Wärme und Feuch- te unmittelbar nach dem Auftragen auf dem Substrat („in situ") zu einer zusammenhängenden Barrierebeschichtung verkleistert, d.h. gelatinisiert werden, welche die Migration von lipophilen Verunreinigungen, insbesondere von MOSH (Mineral Oil Sa- turated Hydrocarbons) und MOAH (Mineral Oil Aromatic Hydrocarbons), in das verpackte Gut wesentlich einschränkt oder ganz verhindert. Die Barrierewirkung hängt entscheidend davon ab, dass eine flächendeckende Barrierebeschichtung erhalten wird, die praktisch frei von Fehlstellen (z.B. Pinholes) ist, und dass die Barrierebeschichtung flexibel und dabei nicht klebrig ist, damit das Papier mittels der in der Ver- packungsindustrie üblichen Rill- und Falztechniken bearbeitet werden kann, ohne dass die Barrierebeschichtung nennenswert beschädigt oder beeinträchtigt wird. Nur so kann sichergestellt werden, dass die verpackten Lebensmittel auch bei längerer Lagerdauer ausreichend vor dem Durchtritt der Mineralölkomponenten geschützt sind. Hauptkomponente der erfindungsgemässen Beschichtungsmasse ist Stärke. Im Sinne der Erfindung wird bei mindestens einem Beschichtungsvorgang, also bei mindestens einer Schicht der Barrierebeschichtung bzw. Barriereschicht Stärke eingesetzt deren mittleres Molekulargewicht M_w mindestens 500O00g/mol, vorzugsweise mindestens 1 '000O00g/mol und besonders bevorzugt mindestens 2O00O00g/mol beträgt (be- stimmt über GPC-MALLS). Die mittleren Molekulargewichte werden bestimmt mittels GPC-MALLS (Gelpermeations-Chromatographie mit Multi-Angle-Laser-Light- Scattering) nach Druckkochung der Stärke bei 150°C in einem geschlossenen Autoklaven. Die erfindungsgemässe„in situ"-Gelatinisierung in Kombination mit dem Gebrauch wässeriger Beschichtungsmassen mit hohem Gehalt an hochmolekularen Stärken erlaubt es, gut verarbeitbare, niedrigviskose Beschichtungsmasse zu verwenden, die einen verhältnismässig niedrigen Wassergehalt aufweisen, so dass die zum Erreichen der gewünschten Schichtdicken/Stärkemengen aufgetragene Wassermenge mit den zur Verfügung stehenden und in der Papierindustrie üblichen Anlagen anschließend weggetrocknet werden kann, ohne dass für leistungsfähigere Trocknungsstrecken hohe Investitionen getätigt werden müssen. Im Folgenden sind weitere Vorteile erläutert, die die Reduktion der auf das zu beschichtende Papiersubstrat aufgebrachten Wassermenge mit sich bringt. Nicht nur in Hinblick auf die zusätzlichen Anlagekosten ist es ein enormer Vorteil, wenn die Menge an Wasser, die weggetrocknet werden muss, möglichst tief gehalten werden kann. Je tiefer das Molekulargewicht ist, umso spröder wird die Stärke, selbst bei höheren Weichmachergehalten. Andererseits nimmt die Viskosität von Stärke in Lösung mit dem Molekulargewicht der Stärke massiv zu. Die Viskosität in Lösung wird primär von den grössten Stärke-Makromolekülen dominiert. Dies führt dazu, dass bereits eine 10%ige Lösung von gewünschten grossen Stärke-Makromolekülen eine Viskosität von >5'000mPas ergeben kann. Doch um die Stärkemasse auf das Papier zu applizieren, ist eine niedrigere Viskosität erwünscht. Um also geeignete hochmolekulare Stärke-Makromoleküle in ausreichender Menge auf das Papier zu applizieren, wären Lösungen mit mindestens 90% Wassergehalt notwendig. Um mit einer 10%igen Lösung dieselbe Schichtdicke zu erreichen wie mit einer 50%igen Lösung wird rund 10- mal mehr Wasser benötigt. Wasser, das unter hohen Kosten weggetrocknet werden muss. Um eine 50%ige, giessbare Stärkelösung zu erhalten, muss die Stärke sehr stark abgebaut werden und dann sind deren mechanische Eigenschaften weit weg von den geforderten Eigenschaften.

Einen Ausweg aus dieser Situation eröffnet der erfindungsgemässe Ansatz, die Stärke nicht als Lösung auf ein zu beschichtendes Verpackungsmaterial, beispielsweise ein Papier zu applizieren, sondern zumindest einen Teil der Stärke in der wässerigen Beschichtungsmasse in Form von nicht-gelatinisierten, suspendierten Stärkekörnern einzusetzen. Allerdings muss bei der Verwendung von solcher granulärer Stärke sichergestellt werden, dass die Stärke aus den Körnern zumindest teilweise auf dem Substrat freigesetzt, d.h. die Stärke gelatinisiert, wird, damit die darin enthaltenen grossen Stärke-Makromoleküle ihre Wirkung entfalten können. Um die Stärkekörner gelatinisieren zu können, muss genügend Wasser vorhanden sein und die Körner müssen auf die Gelatinisierungstemperatur aufgeheizt werden. Dabei diffundiert Wasser in die Körner ein und es kommt dann unter dem Einfluss des Wassers zu einer Phasenumwandlung im Stärkekorn, wobei sich die teilkristalline Struktur in eine amorphe Struktur umwandelt. Da hierbei von den Stärkekörnern viel Wasser aufge- nommen wird, verfestigt sich selbst eine dünnflüssige Masse dabei. Bei einem flächigen Auftrag wird ein Film mit einer gewissen Festigkeit erhalten. Durch anschliessende Trocknung resultiert der geeignete Barrierefilm.

Native Stärke liegt in Form von Stärkekörnern vor. Diese Körner sind im Polarisationsmikroskop doppelbrechend. Dem Fachmann ist wohl bekannt, dass Stärkekörner beispielsweise in wässerigen Lösungen gelatinisiert werden können. Beim Gelatinisieren nehmen die Stärkekörner Wasser auf und Quellen dabei erheblich. Gelatinisierte Stärkekörner platzen auch auf und zerfallen beispielsweise unter Scherung leicht in Bruchstücke, die sich dann auch vollständig auflösen können, bis eine echte molekulare Lösung entsteht. Der Übergang von nicht gequollener Stärke über gelatinisierte Stärkekörner bis hin zu gelöster Stärke lässt sich in folgende Stufen untergliedern: Stufe 1 : die Kristallinität der Stärke ist höchstens teilweise zerstört, im Polarisationsmikroskop sind

Stufe 1.1 : höchstens 5% der Körner nicht mehr doppelbrechend

Stufe 1.2: 5 - 10% der Körner nicht mehr doppelbrechend

Stufe 1.3: 10 - 20% der Körner nicht mehr doppelbrechend

Stufe 1.4: 20 - 30% der Körner nicht mehr doppelbrechend

Stufe 1.5: 30 - 40% der Körner nicht mehr doppelbrechend Stufe 2: die Kristallinität der Stärke ist substantiell zerstört, im Polarisationsmikroskop sind

Stufe 2.1 : 40 - 50% der Körner nicht mehr doppelbrechend

Stufe 2.2: 50 - 60 % der Körner nicht mehr doppelbrechend

Stufe 2.3: 60 - 80% der Körner nicht mehr doppelbrechend

Stufe 2.4: 80 - 100% der Körner sind nicht mehr doppelbrechend

Stufe 3: es sind höchstens 5% der Körner doppelbrechend Stufe 3.1 : und 1 - 10% der Körner sind aufgeplatzt

Stufe 3.2: und 10 - 20% der Körner sind aufgeplatzt

Stufe 3.3: und 20 - 30% der Körner sind aufgeplatzt

Stufe 3.4: und 30 - 50% der Körner sind aufgeplatzt

Stufe 3.5: und 50 - 70% der Körner sind aufgeplatzt

Stufe 3.6: und 70 - 100% der Körner sind aufgeplatzt

Aufgeplatzte Stärkekörner sind dadurch charakterisiert, dass die Stärkekörner an der Oberfläche Risse aufweisen und/oder die zuvor relativ glatte Oberfläche deutlich deformiert worden ist (z.B. schrumpelige Oberfläche). Neben noch als ganze Körner vor- liegenden Stärkepartikeln können auch in Bruchstücke zerfallene Stärkepartikel vorliegen. Die Stärkekörner wie auch die Bruchstücke sind jedoch noch als Entitäten erkennbar. Stufe 4: Es wird keinerlei Doppelbrechung beobachtet, die Stärkekörner sind sub- stanziell zerstört

Stufe 4.1 : es liegen noch Fragmente von Stärkekörnern vor, die Stärke liegt grossteils gelöst vor Stufe 4.2: die Stärke liegt vollständig gelöst vor

Im Zusammenhang mit der vorliegenden Patentanmeldung wird eine granuläre Stärke als eine Stärke bezeichnet, welche höchstens bis zur Stufe 1 .5 destrukturiert ist. Vorzugsweise ist die Stärke höchstens bis zur Stufe 1 .4, noch bevorzugter bis zur Stufe 1 .3, noch bevorzugter bis zur Stufe 1 .2 und am bevorzugtesten höchstens bis zur Stu- fe 1 .1 destrukturiert. Stärken mit einer dieser Destrukturierungsstufen können auch als nicht-gelatinisierte Stärken bezeichnet werden.

Stärken der Destrukturierungsstufen 2 und 3 gelten im Sinn der vorliegenden Erfindung als gelatinisierte Stärke oder gelatinisierte Stärkepartikel. Gelatinisierte Stärken weisen also einen Destrukturierungsgrad in Bereich von mindestens Stufe 2.1 bis höchstens Stufe 3.6 auf. Die Stufen 2.2, 2.3 und 2.4 stellen in ansteigender Reihenfolge jeweils noch bevorzugtere Untergrenzen dar. Die Stufen 3.5, 3.4, 3.3, 3.2 und 3.1 stellen in absteigender Reihenfolge jeweils noch bevorzugtere Obergrenzen dar.

Eine gelöste Stärke ist mindestens bis zur Stufe 4.1 destrukturiert. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung liegt die gelöste Stärke als echte molekulare Lösung vor.

Der Destrukturierungsgrad der Stärkepartikel kann anhand der vorstehenden Abstufungen leicht im Polarisationsmikroskop, beispielsweise bei 200-facher Vergrößerung, bestimmt werden.

Sofern nicht anderes angegeben ist gilt für die vorliegende Patentanmeldung, dass alle Weichmacheranteile auf die Summe aus Stärke plus Weichmacher bezogen ist. Der Anteil des/der Verdickungsmittel ist auf die Summe aus Stärke plus Verdi- ckungsmittel bezogen. Der Anteil des/der Additive ist auf die trockene Mischung bzw. Zusammensetzung bezogen. Sofern nichts anderes angegeben ist meint die Angabe Gew.-% immer Gewichtsanteil pro Gewichtsanteil.

Beschichtungsmasse

Die erfindungsgemässe, wässerige Beschichtungsmasse umfasst, nach Abzug einer gegebenenfalls vorliegenden Füllstoff-Komponente, folgende Anteile an Komponenten: a) 10 - 75 Gew.-% granuläre Stärke, b) gegebenenfalls < 50 Gew.-% gelöste Stärke, c) 0 - 70 Gew.-% Weichmacher, wobei der Weichmacher-Anteil auf Stärke plus Weichmacher bezogen ist, d) 25 - 90 Gew.-% Wasser, wobei diese Beschichtungsmasse - wie unten genauer ausgeführt - bei 40°C eine Viskosität im Bereich von 50 - 5O00mPas aufweist, gemessen mit einem Brookfield Viskosimeter bei einer Drehgeschwindigkeit von 100rpm. Die Stärke ergibt sich als Summe aus granulärer und gelöster Stärke. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind bei den Gewichtsanteilen der Stoffe jeweils die trockenen Stoffe gemeint und nicht die Stoffe in ihrer handelsüblichen Form, in der sie einen gewissen Wassergehalt als Feuchtigkeit enthalten. Beim Wassergehalt ist jeweils das gesamte Wasser gemeint, d.h. das zugeführte Wasser plus das Wasser, das in den Stoffen als Feuchtigkeit vorhanden ist. Die Anteile der Komponenten der offenbarten Zusammensetzungen, mit Ausnahme des/der Füllstoffe, werden immer so gewählt, dass die Summe 100 Gew.-% ergibt.

Gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform besteht die Beschichtungsmasse aus den Komponenten a) bis d) mit den vorstehend genannten Anteilen und einem oder mehrerer der nachstehend definierten Verdickungsmittel mit den angegebenen Anteilen.

Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform besteht die Beschich- tungsmasse aus den Komponenten a) bis d). Die Beschichtungsmasse kann direkt zum Beschichten des Substrats eingesetzt werden.

Viskosität und pH-Wert der Beschichtungsmassen

Die untere Grenze der Viskosität der erfindungsgemässen Beschichtungsmassen in mPas gemessen bei 40°C mit einem Brookfield Viskosimeter bei 100rpm liegt bei 50, bevorzugt 70, noch bevorzugter 100, am bevorzugtesten 150.

Die obere Grenze der Viskosität in mPas liegt bei 5Ό00, bevorzugt bei 3Ό00, noch bevorzugter bei 2'500, noch bevorzugter bei 2Ό00, noch bevorzugter bei 1 '800, noch bevorzugter bei 1 '600, am bevorzugtesten bei 1 '500.

Ist die Viskosität zu tief, wird beim Einsatz einer auf Stärke basierenden Beschich- tungsmassen ein zu geringes Auftragsgewicht und damit eine zu dünne Barrierebe- schichtung erhalten. Ist die Viskosität zu hoch, wird beim Einsatz einer auf Stärke basierenden Beschichtungsmassen ein zu hohes Auftragsgewicht erhalten oder ein kontrolliertes gleichmässiges Auftragen wird unverhältnismässig beeinträchtigt.

Der pH-Wert der erfindungsgemässen Beschichtungsmasse liegt bevorzugt bei > 4, vorzugsweise > 5, bevorzugt > 6, noch bevorzugter >6,5, am bevorzugtesten > 6,7 und andererseits bevorzugt bei < 10, vorzugsweise < 9, vorzugsweise < 8,5.

Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung der vorstehend erläuterten Beschichtungsmasse zum Oberflächenversiegeln von Verpackungsmaterialien, um die Migration von im Verpackungsmaterial enthaltenen lipophi- len Verunreinigungen, wie Mineralölrückstände, insbesondere MOSH und/oder MOAH zu verhindern oder zu verringern.

Insbesondere wird die erfindungsgemäße Beschichtungsmasse zum Oberflächenver- siegeln von Verpackungsinnenseiten verwendet.

Barriereschicht

Die erfindungsgemässe Barrierebeschichtung bzw. Barriereschicht umfasst, nach Abzug einer gegebenenfalls vorliegenden Füllstoffkomponente (die im Folgenden noch genau definiert wird), folgende Komponenten: a) 30 - 100 Gew.-% Stärke, b) 0 - 70 Gew.-% Weichmacher, wobei der Weichmacheranteil auf Stärke plus Weichmacher bezogen ist, wobei c) > 20 Gew.-% der Stärke eine Molmasse M_w von > 1 O00O00g/mol aufweist, und d) > 20 Gew.-% der Stärke in der Barrierebeschichtung in Form von gelatinisierten Stärkepartikeln vorliegt, und e) die Barrierebeschichtung ein Flächengewicht von 5 - 80 g/m² aufweist. Gelatinisierte Stärkepartikel

In der auf ein Substrat aufgebrachten Barrierebeschichtung liegen >20 Gew.-%, vorzugsweise >30 Gew.-%, noch bevorzugter >50 Gew.-%, noch bevorzugter > 70 Gew.- %, noch bevorzugter > 90 Gew.-%, noch bevorzugter > 95 Gew.-%, am bevorzugtesten > 99 Gew.-% der Stärke in Form von gelatinisierten Stärkepartikeln vor. Die gela- tinisierten Stärkepartikel liefern einen Beitrag zu vorteilhaften mechanischen Eigenschaften, wie der Flexibilität der Beschichtung, insbesondere wenn sich zwischen den Partikeln gut bewegliche Makromoleküle befinden, die aus den Verdickungsmitteln ausgewählt werden. Die gelatinisierten Stärkepartikeln der Barriereschicht gehen aus der in der Beschich- tungsmasse eingesetzten granulären Stärke hervor. Mit anderen Worten, die gelatinisierte Stärke bzw. die gelatinisierten Stärkepartikeln der Barriereschicht weisen eine höheren Destrukturierungsgrad als die in der Beschichtungsmasse eingesetzte granuläre Stärke auf. Als gelatinisierte Stärkepartikel oder gelatinisierte Stärke werden / wird vorzugsweise eine Stärke bezeichnet, bei der mindestens 40 %, vorzugsweise mindestens 50 %, noch bevorzugter mindestens 60 %, noch bevorzugter mindestens 80 % der Stärkekörner nicht mehr doppelbrechend sind. Gelatinisierte Stärkepartikel oder gelatinisierte Stärke umfasst auch Stärke in einem Zustand bei dem höchstens noch 5 % der Stärkekörner doppelbrechend sind, und wobei mindestens 1 %, vorzugsweise mindestens 10 %, noch bevorzugter mindestens 20 %, noch bevorzugter mindestens 30 %, noch bevorzugter mindestens 50 %, noch bevorzugter mindestens 70 % der Stärkekörner aufgeplatzt sind.

Molekulargewicht der Stärke Um die geforderten mechanischen Eigenschaften der Barrierebeschichtung zu ermöglichen, ist vor allem die Fraktion der grössten Makromoleküle relevant. Es sollen daher > 20 Gew.-%, vorzugsweise > 30 Gew.-%, noch bevorzugter > 40 Gew.-%, noch bevorzugter > 50 Gew.-%, am bevorzugtesten > 60 Gew.-% der Stärke der Barrierebeschichtung eine Molmasse M_w von > 1 O00O00g/mol aufweisen. In einer bevorzugten Ausführung sollen > 20 Gew.-%, vorzugsweise > 30 Gew.-%, noch bevorzugter > 40 Gew.-%, noch bevorzugter > 50 Gew.-%, am bevorzugtesten > 60 Gew.-% der Stärke der Barrierebeschichtung eine Molmasse M_w von > 2'000'000g/mol aufweisen. In einer weiteren bevorzugten Ausführung sollen > 20 Gew.-%, vorzugsweise > 30 Gew.-%, noch bevorzugter > 40 Gew.-%, noch bevorzugter > 50 Gew.-%, am bevorzugtesten > 60 Gew.-% der Stärke der Barrierebeschichtung eine Molmasse M_w von > 3'000'000g/mol aufweisen. In einer weiteren bevorzugten Ausführung sollen > 20 Gew.-%, vorzugsweise > 30 Gew.-%, noch bevorzugter > 40 Gew.-%, noch bevorzugter > 50 Gew.-%, am bevorzugtesten > 60 Gew.-% der Stärke der Barrierebeschichtung eine Molmasse M_w von > 5O00O00g/mol aufweisen.

In einer weiteren bevorzugten Ausführung sollen > 20 Gew.-%, vorzugsweise > 30 Gew.-%, noch bevorzugter > 40 Gew.-%, noch bevorzugter > 50 Gew.-%, am bevorzugtesten > 60 Gew.-% der Stärke der Barrierebeschichtung eine Molmasse M_w von > 10'000'000g/mol aufweisen.

Wie bereits oben erwähnt, liegt das mittlere Molekulargewicht M_w der eingesetzten Stärken bei mindestens 500O00g/mol, vorzugsweise bei mindestens 1 '000'OOOg/mol. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn dieses Gewichtsmittel der Molekulargewichtsverteilung M_w der Stärke der Barrierebeschichtung in g/mol bei > 500Ό00, bevorzugt bei > 1 Ό00Ό00, noch bevorzugter bei > 2Ό00Ό00, noch bevorzugter bei > 2^,500'000, noch bevorzugter bei > 3Ό00Ό00, noch bevorzugter bei > 4Ό00Ό00, noch bevorzugter bei > 5Ό00Ό00, noch bevorzugter bei > 7Ό00Ό00, ganz besonders be- vorzugt bei > 10'ΟΟΟΌΟΟ liegt.

Die Obergrenze des mittleren Molekulargewichts M_w der eingesetzten Stärken, insbesondere der granulären Stärke, ist grundsätzlich, außer durch die natürlichen Gegebenheiten, nicht beschränkt. Vorzugsweise liegt die Obergrenze bei 50 Millionen g/mol. Da bei den Herstellungsverfahren gemäss der vorliegenden Erfindung die eingesetzten Stärkemoleküle hinsichtlich ihres Molekulargewichts praktisch nicht abgebaut werden, können die vorgenannten Angaben zu den Molekulargewichten der Stärke in den Barrierebeschichtungen auch auf die Beschichtungsmassen übertragen werden. Hier betreffen die Angaben insbesondere die eingesetzte granuläre Stärke, die sich in der Beschichtung als gelatinisierte Stärkepartikel wiederfindet.

Flächengewicht

Mit zunehmendem Flächengewicht nimmt die Barrierewirkung der Barrierebeschich- tung zu. Die Oberfläche von Papieren, Pappen und Karton ist nicht wirklich glatt, sondern weist eine mehr oder weniger ausgeprägte Rauhigkeit - eine Art Berg- und Tal- Landschaft - auf. Um eine gute Barrierewirkung zu erhalten, müssen zunächst die Täler aufgefüllt werden und die Schicht sollte dann auch die höchsten Bergspitzen noch überdecken. Da in der Verpackungsindustrie aus Preisgründen auch rauere Papiere im Einsatz sind und auch bei diesen Papieren eine gute Barriereschicht erhalten werden soll, ist es notwendig, dass dickere Barrierebeschichtungen appliziert werden können. Eine möglichst gute Barrierewirkung und rauere Papiere erfordern also eine grössere Auftragsmenge bzw. ein grösseres Flächengewicht. Doch damit werden auch die Material- und Verfahrenskosten erhöht, insbesondere da dicke Schichten nur durch mehrmaligen Auftrag von Beschichtungsmasse erhalten werden können, wobei dazwischen jeweils die aufgetragene Schicht getrocknet werden muss. Ausserdem wird die Flexibilität der Barrierebeschichtung mit zunehmender Dicke reduziert.

Die obere Grenze für das Flächengewicht (Trockenmasse) der Barriere in g/m² liegt daher bei 80, bevorzugt bei 70, noch bevorzugter bei 60, noch bevorzugter bei 55, noch bevorzugter bei 50, noch bevorzugter bei 45, noch bevorzugter bei 40, noch bevorzugter bei 35, noch bevorzugter bei 30, am bevorzugtesten bei 25.

Die untere Grenze für das Flächengewicht der Barriere in g/m² liegt andererseits bei 3, bevorzugt bei 5, noch bevorzugter bei 7, noch bevorzugter bei 9, am bevorzugtesten bei 10. Granuläre Stärke

Als granuläre Stärke wird eine Stärke bezeichnet, bei der mindestens 60 %, vorzugsweise mindestens 70%, noch bevorzugter mindestens 80%, noch bevorzugter min- destens 90%, noch bevorzugter mindestens 95%, am bevorzugtesten rund 100% der Stärkekörner doppelbrechend sind. Die Stärkekörner verlieren bei der Gelatinisierung ihren doppelbrechenden Charakter, der in der teilkristallinen Struktur der Stärkekörner begründet ist. Somit ist doppelbrechend gleichbedeutend mit nicht-gelatinisiert. Dop- pelbrechende Stärkekörner nehmen in Wasser suspendiert nur sehr begrenzt Wasser auf, quellen kaum und verhalten sich wie feste Partikel. Sie erzeugen kaum Viskosität. Erst nach Aufheizen auf die Gelatinisierungstemperatur nehmen die Stärkekörner Wasser auf und quellen stark an, und erzeugen dann sehr ausgeprägt Viskosität.

Die obere Grenze für den Anteil der granulären Stärke an der Beschichtungsmasse in Gew.-%, nach Abzug einer gegebenenfalls vorliegenden Füllstoffkomponente, liegt bei höchstens 75, vorzugsweise bei höchstens 70, bevorzugt bei höchstens 65, noch bevorzugter bei höchstens 60, noch bevorzugter bei höchstens 56, noch bevorzugter bei höchstens 53, noch bevorzugter bei höchstens 49, am bevorzugtesten bei höchstens 47. Die untere Grenze für den Anteil der granulären Stärke an der Beschichtungsmasse in Gew.-%, nach Abzug einer gegebenenfalls vorliegenden Füllstoffkomponente, liegt bei mindestens 10, vorzugsweise bei mindestens 15, bevorzugt bei mindestens 20, noch bevorzugter bei mindestens 25, noch bevorzugter bei mindestens 28, noch bevorzugter bei mindestens 31 , am bevorzugtesten bei mindestens 34. Das bevorzugte Gewichtsmittel der Molekulargewichtsverteilung M_w der granulären Stärke in g/mol liegt bei > 500Ό00, bevorzugt > 1 Ό00Ό00, bevorzugt > 2Ό00Ό00, bevorzugt > 2'500Ό00, bevorzugt > 3Ό00Ό00, bevorzugt > 4Ό00Ό00, bevorzugt > 5Ό00Ό00, bevorzugt > 7Ό00Ό00, ganz besonders bevorzugt > 10Ό00Ό00.

Grundsätzlich können hinsichtlich des Ursprungs und der Aufbereitung beliebige gra- nuläre Stärken oder Mischungen davon als granuläre Stärke eingesetzt werden. Sie können zum Beispiel im nativen Zustand, wie auch im physikalisch und/oder che- misch/enzymatisch modifizierten Zustand eingesetzt werden.

Hinsichtlich des Ursprungs sind Wurzelstärken, wie beispielweise Kartoffelstärken o- der Tapiocastärken bevorzugt, da diese im Vergleich zu Stärken anderer Herkunft niedrige Gelatinisierungstemperaturen aufweisen und die Verfestigung bzw. Gelierung der Beschichtungsmasse zu einer Barrierebeschichtung daher bereits bei niedrigen Temperaturen möglich ist. Besonders bevorzugt ist Tapiocastarke. Tapiocastarke ist farblos und geschmacklos und es sind von Tapiocastärken noch keine genetisch modifizierten Varianten bekannt. Weiter bevorzugt ist Erbsenstärke, da es sich gezeigt hat, dass sie besonders gute Filmbildungseigenschaften aufweist.

In einer bevorzugten Ausführung wird die granuläre Stärke im nativen, d.h. nicht modifizierten Zustand eingesetzt. Hiermit können brauchbare Eigenschaften bei tiefen Kosten erhalten werden. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden substituierte granuläre Stärken, wie Stärkeester und Stärkeether, eingesetzt, wie beispielsweise hydroxypropy- lierte oder acetylierte Stärken. Diese Modifikationen führen zu einem besonders hohen Dehnvermögen der Barrierebeschichtung, was beim Rillen und Falten der Barrierebeschichtung ein wichtiger Vorteil ist. Alternativ werden oxidierte Stärken eingesetzt. Besonders bevorzugt sind hydroxypropylierte Stärken.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden vernetzte granuläre Stärken eingesetzt, insbesondere vernetzte Stärkeester bzw. vernetzte Stärkeether, beispielsweise Stärkephosphate und Stärkeadipate. Bevorzugt ist die Vernetzung schwach ausgeprägt. Solche Stärken sind im Handel erhältlich. Durch die Erhöhung des Molekulargewichtes, welche mit der Vernetzung einhergeht, werden verbesserte mechanische Eigenschaften erhalten. Besonders bevorzugt sind vernetzte hydroxypropylierte Stärken, insbesondere schwach vernetzte hydroxypropylierte Stärken. Im Sinne einer einfacheren Verarbeitung werden nicht vernetzte hydroxypropylierte Stärken bevorzugt. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die granuläre Stärke eine nicht vernetzte Stärke oder eine Mischung von nicht vernetzten Stärken.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird substituierte granuläre Tapiocastärke eingesetzt, insbesondere hydroxypropylierte Tapiocastärke. Vorzugsweise vernetzte substituierte Tapiocastärke, wie beispielsweise hydroxypropyliertes Stärkephosphat. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird substituierte granuläre Erbsenstärke eingesetzt, insbesondere hydroxypropylierte Erbsenstärke. Vorzugsweise vernetzte substituierte Erbsenstärke, wie beispielsweise hydroxypropyliertes Stärkephosphat. Der Amylosegehalt der granulären Stärke(n) in Gew.-% ist bevorzugt < 60, noch bevorzugter < 50 noch bevorzugter < 40, noch bevorzugter < 37, noch bevorzugter < 35. Es hat sich gezeigt, dass hohe Amylosegehalte zu einem reduzierten Dehnvermögen der Barrierebeschichtung führen können.

Der Amylosegehalt der granulären Stärke(n) in Gew.-% ist bevorzugt >= 0, noch be- vorzugter > 0,5, noch bevorzugter > 0,7, noch bevorzugter > 1 , noch bevorzugter > 2,5, ganz besonders bevorzugt > 5. Zu tiefe Amylosegehalte können zu einem reduzierten Dehnvermögen der Barrierebeschichtung führen.

Gemäss bevorzugter Ausführungsformen werden in den erfindungsgemässen Be- schichtungen und den Beschichtungsmassen keine sogenannten „Waxy"-Stärken eingesetzt.

Weiter bevorzugt sind granuläre Stärken mit einem Dextrose-Äquivalent (DE) von < 3, besonders bevorzugt < 1 , am bevorzugtesten < 0,7, noch bevorzugter < 0,5, noch bevorzugter < 0,2, noch bevorzugter < 0,1 , ganz besonders bevorzugt < 0,05. Das Dextrose-Äquivalent eines Polysaccharid-Gemischs bezeichnet den prozentualen Anteil reduzierender Zucker an der Trockensubstanz. Es entspricht der Menge Glucose (= Dextrose), die je 100 g Trockensubstanz das gleiche Reduktionsvermögen hätte. Der DE-Wert ist ein Maß dafür, wie weit der Polymerabbau erfolgt ist. Bei hohen DE- Werten werden schlechte mechanische Eigenschaften erhalten. Das Dextrose- Äquivalent wird nach der ISO Norm 5377 bestimmt. Gemäss bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung werden granuläre Stärken eingesetzt, die für Anwendungen für Kontakt mit Lebensmitteln zugelassen sind.

Gelöste Stärke Die Beschichtungsmasse kann optional auch gelöste Stärke umfassen. Die gelöste Form von Stärke wird bei wässrigen Systemen typischerweise durch folgende, dem Fachmann wohl bekannte Massnahmen erhalten: Kochen der Stärke, insbesondere mit einem Jet-Cooker, Erhitzen auf eine Temperatur oberhalb der Gelatinisierungs- temperatur, Lösen von extrudierter, amorpher Stärke, Einsatz von pregelatinisierter Stärke. Gelöste Stärke kann, wie vorstehend definiert, in Form einer echten molekularen Lösung vorliegen, es können aber auch Fragmente von destrukturierten Stärkekörnern vorliegen. Gelatinisierte Stärkekörner zerfallen unter Scherung leicht in Bruchstücke und diese lösen sich dann vollständig auf. Auch durch längeres Kochen zerfallen die gelatinisierten Stärkekörner in Bruchstücke und es entsteht schliesslich eine echte molekulare Lösung. Mit dem Jet-Cooker wird sehr schnell eine molekulare Lösung erhalten.

Gelöste Stärke kann ebenso wie die unten erwähnten Verdickungsmittel eingesetzt werden, um die Viskosität der Beschichtungsmasse zu erhöhen und um die Eigen- Schäften der Barrierebeschichtung zu modifizieren. Ihr Einsatz ist gemäss der vorliegenden Erfindung optional.

Was geeigneten Stärke und bevorzugte Typen anbelangt, gelten für die gelösten Stärken im Wesentlichen dieselben Aussagen wie betreffend die granulären Stärken. Ausnahmen sind die Einschränkungen zum Molekulargewicht. Gelöste Stärke kann auch ein tieferes Molekulargewicht aufweisen als granuläre Stärke. Also gelöste Stärke kann gemäß einer Ausführungsform auch kurzkettige Stärke mit einem Molekulargewicht M_w von weniger als 500Ό00 g/mol eingesetzt werden.

Der Anteil der gelösten Stärke an der Beschichtungsmasse in Gew.-%, nach Abzug einer gegebenenfalls vorliegenden Füllstoffkomponente, liegt bevorzugt bei < 50, noch bevorzugter bei < 40, noch bevorzugter bei < 30, noch bevorzugter bei < 20, noch bevorzugter bei < 15, noch bevorzugter bei < 10, noch bevorzugter bei < 7, am bevorzugtesten bei < 5.

Die Untergrenze des Anteils der gelösten Stärke an der Beschichtungsmasse in Gew.-%, nach Abzug einer gegebenenfalls vorliegenden Füllstoffkomponente, liegt gemäß einer Ausführungsform bei 0. Die Untergrenze kann auch 0,5 Gew.-%, noch bevorzugter 1 Gew.-%, noch bevorzugter 2 Gew.-%, am bevorzugtesten 3 Gew.-%, jeweils nach Abzug einer gegebenenfalls vorliegenden Füllstoffkomponente, betragen.

Wassergehalt der Beschichtungsmasse Wasser ist für die Einstellung der Viskosität der Beschichtungsmasse und für die Ge- latinisierung nach der Umformung der Beschichtungsmasse zu einer Barrierebe- schichtung von Bedeutung. Je höher der Wassergehalt der Beschichtungsmasse ist, umso tiefer ist deren Viskosität, und umso geringer ist die notwendige Gelatinisie- rungstemperatur. Andererseits erschwert ein hoher Wassergehalt die Trocknung, da dann mehr Wasser aus der Barrierebeschichtung entfernt werden muss.

Die obere Grenze für den Wassergehalt der Beschichtungsmasse in Gew.-%, nach Abzug einer gegebenenfalls vorliegenden Füllstoffkomponente, liegt bei 90, vorzugsweise bei 85, noch bevorzugter bei 80, noch bevorzugter bei 75, noch bevorzugter bei 72, noch bevorzugter bei 69, am bevorzugtesten bei 66. Die untere Grenze für den Wassergehalt der Beschichtungsmasse in Gew.-%, nach Abzug einer gegebenenfalls vorliegenden Füllstoffkomponente, liegt bei 25, vorzugsweise bei 30, noch bevorzugter bei 35, noch bevorzugter bei 40, noch bevorzugter bei 44, noch bevorzugter bei 47, noch bevorzugter bei 51 , am bevorzugtesten bei 53.

In der verfestigten Barriereschicht kann ein Teil des Wassers der Beschichtungsmas- se gebunden sein. Das restliche Wasser geht bei der Trocknung des Verpackungsmaterials sowie der nachfolgenden Lagerung verloren. Der maximale Wassergehalt der Barriereschicht im fertigen Verpackungsmaterial direkt nach der Herstellung beträgt höchstens 25 Gew.-%, vorzugsweise höchstens 20 Gew.-%, noch bevorzugter höchstens 15 Gew.%, noch bevorzugter höchstens 10 Gew.-%, noch bevorzugter höchstens 7 Gew.%, noch bevorzugter höchstens 5 Gew.%, noch bevorzugter höchstens 3 Gew.-%.

Feststoffgehalt der Beschichtungsmasse Bei Beschichtungen von Papier spricht der Fachmann eher von Feststoffgehalt als von Wassergehalt, wobei die beiden Eigenschaften natürlich unmittelbar miteinander verknüpft sind. Der Feststoffgehalt definiert die Summe aller Komponenten, einschließlich möglicher Füllstoffe, außer Wasser. Der Feststoffgehalt einer Probe kann durch einfache Differenzwagung der Probe vor und nach Trocknung ermittelt werden. Hierzu werden die Proben beispielsweise in einem handelsüblichen Trockenschrank für 10-60 Minuten bei 130 °C getrocknet. Um den Feststoffgehalt der Beschichtungsmasse auf dem Substrat, also im Verpackungsmaterial zu bestimmen, wird als Probe ein Stück beschichtetes Substrat ver- wendet.

Die untere Grenze für den Feststoffgehalt der Beschichtungsmasse in Gew.-%, nach Abzug einer gegebenenfalls vorliegenden Füllstoffkomponente, liegt bei 10, vorzugsweise bei 15, noch bevorzugter bei 20, noch bevorzugter bei 25, noch bevorzugter bei 28, am bevorzugtesten bei 34. Die obere Grenze für den Feststoffgehalt der Beschichtungsmasse in Gew.-%, nach Abzug einer gegebenenfalls vorliegenden Füllstoffkomponente, liegt bei 75, vorzugsweise bei 70, noch bevorzugter bei 65, noch bevorzugter bei 60, noch bevorzugter bei 56, noch bevorzugter bei 53, noch bevorzugter bei 49, am bevorzugtesten bei 47.

Weichmacher Als Weichmacher kommen grundsätzlich alle im Stand der Technik aufgeführten Weichmacher für Stärke sowie beliebige Mischungen davon in Frage. Ein tiefer Weichmachergehalt führt zu Versprödung der Barrierebeschichtung bei tiefer Luftfeuchtigkeit, während ein hoher Weichmachergehalt zu Klebrigkeit und zu einem weichen Material von wenig Dehnung bei hoher Luftfeuchtigkeit führt. Weichmacher können einzeln oder in Mischungen von verschiedenen Weichmachern eingesetzt werden. Vorzugsweise werden Polyole eingesetzt wie beispielsweise Gly- cerin, Sorbitol, Maltitol, Erythritol, Xylitol, Mannitol, Galactitol, Tagatose, Lactitol, Mal- tulose, Isomalt, Maltol usw., aber auch verschiedene Zucker wie Saccharose/Sucrose, Maltose, Trehalose, Lactose, Lactulose, Galactose, Fructose usw. sowie Mono- und Oligosaccharide. Glycerin ist als Weichmacher besonders bevorzugt. Wasser ist ebenfalls ein Weichmacher für Stärke, wird hier jedoch nicht zu den Weichmachern gerechnet und separat berücksichtigt.

Die obere Grenze für den Weichmachergehalt der Beschichtungsmasse in Gew.-%, bezogen auf Stärke (granuläre Stärke plus gelöste Stärke) plus Weichmacher liegt bei 70, vorzugsweise bei 60, noch bevorzugter bei 55, noch bevorzugter bei 50, noch bevorzugter bei 46, am bevorzugtesten bei 42. Die Untergrenze für den Weichmachergehalt der Beschichtungsmasse in Gew.-%, bezogen auf Stärke (granuläre Stärke plus gelöste Stärke) plus Weichmacher beträgt in einer Ausführungsform 0. In derartigen Ausführungsformen umfasst die erfindungsgemäße Beschichtungsmasse also, bis auf nicht zu vermeidende Verunreinigungen, keinen Weichmacher. Gemäß bevorzugter Ausführungsformen liegt die Un- tergrenze in Gew.-% bei 5, bevorzugt bei 10, noch bevorzugter bei 15, noch bevorzugter bei 20, noch bevorzugter bei 25, noch bevorzugter bei 28, noch bevorzugter bei 31 , noch bevorzugter bei 32,5, am bevorzugtesten bei 33,5, jeweils bezogen auf Stärke (granuläre Stärke plus gelöste Stärke) plus Weichmacher.

Die Grenzen für den Weichmachergehalt der Barrierebeschichtung entsprechen den Grenzen für den Weichmachergehalt der Beschichtungsmasse.

In bevorzugten Ausführungen werden Weichmacher mit einer maximalen Schmelztemperatur von 150°C (für den wasserfreien Weichmacher), vorzugsweise 125°C, besonders bevorzugt 1 10°C, noch bevorzugter 95°C, ganz besonders bevorzugt 70°C eingesetzt. Der Anteil dieser Weichmacher am Gesamtweichmachergehalt beträgt in Gew.-% > 50, vorzugsweise > 70, besonders bevorzugt > 80, ganz besonders bevorzugt > 90. Mit abnehmender Schmelztemperatur des Weichmachers nimmt dessen weichmachende Wirkung zu.

In einer bevorzugten Ausführung werden Weichmacher mit einer Molmasse in g/mol von > 90, bevorzugt > 120, bevorzugt > 140, bevorzugt > 150, am bevorzugtesten > 160 eingesetzt. Der Anteil der Weichmacher, welche diese Bedingung erfüllen, am Gesamtweichmachergehalt beträgt in Gew.-% > 10, vorzugsweise > 20, besonders bevorzugt > 30, ganz besonders bevorzugt > 40. Mit zunehmender Molmasse des Weichmachers nimmt dessen Migrationsfähigkeit ab, der Weichmacher hat dann also eine reduzierte Neigung aus der Barrierebeschichtung in das Papier zu migrieren. Durch die Migration der Weichmacher verliert die Barrierebeschichtung an Flexibilität.

In bevorzugten Ausführungsformen wird eine Kombination von mindestens 2 Weichmachern eingesetzt, vorzugsweise von mindestens 3 Weichmachern, wobei in der Kombination die einzelnen Weichmacher zu mindestens 5 %, vorzugsweise mindes- tens 10 %, am bevorzugtesten mindestens 15 % vertreten sind. Hierbei gelten 2 isomere Weichmacher als verschiedene Weichmacher. Durch die Kombination von Weichmachern kann die Neigung der einzelnen Weichmacher zur Kristallisation reduziert werden. Bei Kristallisation verschwindet die weichmachende Wirkung.

Verdickungsmittel Der Beschichtungsmasse kann ein Verdickungsmittel oder eine Mischung von Verdi- ckungsmitteln zugesetzt werden, um die Viskosität der Beschichtungsmasse auf einen gewünschten Wert einzustellen und um die Homogenität der Beschichtungsmasse zu erhalten, insbesondere um die Sedimentation der granulären Stärke zu verhindern und damit den Herstellungsprozess der Barrierebeschichtung zu vereinfachen. Ausserdem werden Verdickungsmittel vorteilhaft eingesetzt, um die mechanischen Eigenschaften der Barrierebeschichtung zu modifizieren, insbesondere um deren Flexibilität zu erhöhen.

Als Verdickungsmittel kommen grundsätzlich alle hydrophilen Substanzen und Mischungen davon in Frage, welche die Viskosität erhöhen, insbesondere hydrophile Polymere und davon vorzugsweise solche aus pflanzlichen Quellen. Vorzugsweise enthält dieses Polymer polare Gruppen wie Hydroxylgruppen, Carboxylgruppen oder auch ionische Gruppen, wie Carboxylat- oder Sulfonatgruppen.

Beispiele für Verdickungsmittel sind Hydrokolloide und Gummis wie Galactomannane, wie Guar-Gummi oder Johannisbrotkernmehl; Cellulosederivate, insbesondere Cellu- loseether; Pectine, insbesondere Rhamnogalakturonane und Protopektine; Dextrane; Xanthan; Zymosan; Hydrokolloide aus Meeresalgen, wie Alginate, Agar-Agar, Agarose, Carrageen und Carrageenane; Furcellaran; Hydrokolloide aus Flechten, wie Lichenine und Isolichenine, oder Hydrokolloide als Exsudate aus Hölzern, wie Tragant (Astragalus Gummi), Karaya-Gummi, Gummi arabicum, Kutira-Gummi; Inulin; Latex; Chitin; Chitosan; Gellan; Kollagen; Gelatine; Casein sowie beliebige Kombinationen davon.

Gelöste Stärke kann für dieselbe Funktionalität wie die Verdickungsmittel eingesetzt werden, wird aber im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht zu den Verdickungs- mittein gerechnet und separat behandelt.

In bevorzugten Ausführungsformen beträgt der maximale Anteil an Verdickungsmittel der Beschichtungsmasse, wie auch in der Barrierebeschichtung, in Gew.-%, bezogen auf Stärke plus Verdickungsmittel 50, noch bevorzugter 40, noch bevorzugter 30, noch bevorzugter 20, noch bevorzugter 10, noch bevorzugter 5, noch bevorzugter 2,5, ganz besonders bevorzugt 1 ,5.

Falls vorhanden, liegt der minimale Anteil an Verdickungsmittel der Beschichtungsmasse, wie auch in der Barrierebeschichtung, in Gew.-%, bezogen auf Stärke plus Verdickungsmittel bei 0,01 , vorzugsweise 0,05, noch bevorzugter 0,1 , noch bevorzugter bei 0,3, noch bevorzugter 0,6, noch bevorzugter bei 0,8, ganz besonders bevor- zugt 1 ,0. Da das Verdickungsmittel eine optionale Komponente darstellt, kann der minimale Anteil auch 0 Gew.-% betragen.

Gemäss bevorzugter Ausführungsformen wird Xanthan als Verdickungsmittel eingesetzt, da Xanthan besonders effektiv die Sedimentation von suspendierten Stärkepartikeln verhindern kann. Ein maximaler Anteil von < 2,5 Gew.-% Xanthan als Verdi- ckungsmittel der Beschichtungsmasse und der Barrierebeschichtung hat sich in weiteren Ausführungsformen als besonders vorteilhaft erwiesen. Der minimale Anteil an Xanthan in Gew.-% beträgt 0, vorzugsweise 0,01 , noch bevorzugter 0,05, noch bevorzugter 0,1 . Das Verdickungsmittel Xanthan kann insbesondere in Kombination mit einer oder mehreren beliebigen der vorstehend genannten granulären Stärken einge- setzt werden. Auch sind insbesondere beliebige Kombination mit den anderen Korn- ponenten, also gelöster Stärke, Weichmacher, Füllstoffen und Additiven erfindungsgemäß mitumfasst.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden wasserlösliche Cellulosederi- vate eingesetzt, wie zum Beispiel Methylcellulose, Ethylcellulose, Hydroxyethylcellulo- se, Carboxymethylcellulose, Hydroxyethylmethylcellulose oder Hydroxypropylmethyl- cellulose.

Bevorzugt wird weiterhin Polyvinylalkohol (PVA) eingesetzt, da PVA nicht nur Viskosität erzeugt und die Beschichtungsmasse stabilisiert, sondern auch die mechanischen Eigenschaften der Barrierebeschichtung verbessert, insbesondere deren Flexibilität. Bevorzugt wird PVA mit einem Hydrolysegrad von > 70%, noch bevorzugter von > 75%, noch bevorzugter > 80%, am bevorzugtesten > 85% eingesetzt. Bevorzugt ist weiterhin ein Hydrolysegrad von < 99%, noch bevorzugter von < 98%, am bevorzugtesten < 96%. Bevorzugt hat eine 4%-ige Lösung des PVA bei 20°C nach DIN 53015 eine Viskosität in mPas von > 3, bevorzugt > 5, noch bevorzugter > 7, noch bevorzug- ter > 10, am bevorzugtesten > 15.

In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der maximale Anteil an PVA in Gew.- %, bezogen auf die trockene Beschichtungsmasse, nach Abzug der optional vorliegenden Füllstoffkomponente, 40, noch bevorzugter 30, noch bevorzugter 20, noch bevorzugter 15, noch bevorzugter 10, noch bevorzugter 7, noch bevorzugter 5, ganz besonders bevorzugt 4. Der minimale Anteil an PVA in Gew.% beträgt 0, vorzugsweise 0,1 , noch bevorzugter 0,3, noch bevorzugter 0,6, noch bevorzugter 1 , noch bevorzugter 1 ,5, noch bevorzugter 2, ganz besonders bevorzugt 3. PVA kann insbesondere in Kombination mit einer oder mehreren beliebigen der vorstehend genannten granulären Stärken eingesetzt werden. Auch sind insbesondere beliebige Kombination mit den anderen Komponenten, also gelöster Stärke, Weichmacher, Füllstoffen und Additiven erfindungsgemäß mitumfasst.

Die vorstehend genannten Bereiche für Xanthan und PVA sind selbstredend so zu verstehen, dass sie, falls eine oder beide Komponenten vorhanden ist/sind, einen Anteil des Verdickungsmittels bilden oder das Verdickungsmittel nur Xanthan und/oder PVA enthält. Die Mengenbereiche für Xanthan und PVA sind also nicht als additiv zu den vorstehend genannten allgemeinen Mengenbereichen für das Verdickungsmittel zu verstehen.

Die Grenzen für den Anteil an Verdickungsmittel der Barrierebeschichtung entsprechen den Grenzen für den Anteil an Verdickungsmittel der Beschichtungsmasse. Füllstoff

Als Füllstoffkomponente der Beschichtungsmasse bzw. der Barrierebeschichtung werden alle Bestandteile bezeichnet, die in Wasser praktisch unlöslich sind bzw. in der Beschichtungsmasse, wie auch in der Barrierebeschichtung, in Form von Partikeln vorliegen, wie beispielsweise Pigmente, Glaspartikel, Russpartikel, mineralische Parti- kel, wie Titandioxid, Talk, Carbonate. Es soll hier angemerkt werden, dass Stärkepartikel im Rahmen der vorliegenden Erfindung nie zu den Füllstoffen gezählt werden, auch nicht die doppelbrechenden Stärkekörner. Die Füllstoffkomponente wird bei den Rezepturen meist mathematisch abgezogen, da es für die meisten funktionalen Komponenten der Rezeptur nicht wesentlich ist, ob eine Füllstoffkomponente vorliegt oder nicht. Sofern nichts anderes angegeben und nichts anderes offensichtlich ist, beziehen sich daher die Gew.-%-Angaben bezüglich der Zusammensetzung der Barrierebeschichtung im Folgenden jeweils auf die Anteile ohne die Füllstoffkomponente.

Der Anteil der Füllstoffkomponente in Gew.-% liegt bei der trockenen Barrierebeschichtung bei < 70, vorzugsweise < 50, noch bevorzugter < 30, noch bevorzugter < 20, noch bevorzugter < 10, noch bevorzugter < 5 am bevorzugtesten < 3. Die Füllstoffkomponente muss bei der Gelatinisierung auch aufgeheizt werden und erfordert daher bei diesem Schritt einen höheren Energieeintrag. Die Flexibilität der Barrierebeschichtung wird v.a. bei höheren Anteilen an Füllstoff reduziert.

Die Grenzen für den Anteil an Füllstoff der Barrierebeschichtung entsprechen den Grenzen für den Anteil an Füllstoff in der Beschichtungsmasse. Der Anteil des/der Füllstoffe wird bei der Berechnung der 100 Gew.-% der Komponenten der Beschichtungsmasse nicht berücksichtigt. Vielmehr wird der Füllstoff bei der Formulierung der Masse zusätzlich zu den 100 Gew.-% der anderen Komponenten zugesetzt. Bei der Bestimmung des Feststoffgehalt / des Flächengewichts der Barriereschicht wird er jedoch mit berücksichtigt.

Falls vorhanden, liegt der minimale Anteil der Füllstoffkomponente in Gew.-% bei der trockenen Barriereschicht bei 0,1 , noch bevorzugter bei 0,2, noch bevorzugter 0,5, noch bevorzugter bei 0,8, ganz besonders bevorzugt 1 ,0. Da die Füllstoffkomponente eine optionale Komponente darstellt, kann der minimale Anteil auch 0 Gew.-% betragen.

Additive

Beispielsweise folgende Additive können als weitere Komponenten der Beschich- tungsmasse eingesetzt werden: grenzflächenaktive Stoffe, wie beispielsweise ionische oder nicht-ionische Tenside, Benetzungsmittel, Entschäumer, Stabilisatoren, Farbstoffe, weitere Polymere als die bereits genannten, Biozide, pH-Regler, Thixotro- piemittel.

Der Anteil des bzw. der Additive, bezogen auf die trockene Beschichtungsmasse, be- trägt 0 bis höchstens 5 Gew.-%. Der Anteil liegt vorzugsweise bei < 3, noch bevorzugter bei < 2, noch bevorzugter bei < 1 , am bevorzugtesten bei < 0.7. Falls vorhanden, beträgt der minimale Anteil des bzw. der Additive vorzugsweise 0,1 Gew.-%.

Die Grenzen für den Additivgehalt der Barrierebeschichtung entsprechen den Grenzen für den Additivgehalt der Beschichtungsmasse. Lecithin und Fettsäuren

Die erfindungsgemäße Beschichtungsmasse und damit die Barriereschicht können ferner optional Lecithin und/oder Fettsäuren enthalten.

Das Lecithin ist bevorzugt Sojalecithin. Lecithin reduziert die Wasserempfindlichkeit der Barriereschicht, insbesondere wird die Zähigkeit bei tiefer Luftfeuchtigkeit erhöht. Die Untergrenze des Lecithinanteils in der Beschichtungsmasse oder der Barriereschicht in Gew.-%, bezogen auf die Stärke, liegt bei 0, vorzugsweise 0,01 , noch bevorzugter 0,05, noch bevorzugter 0,1 . Die Obergrenze des Lecithinanteils in der Beschichtungsmasse oder der Barriereschicht in Gew.-%, bezogen auf die Stärke, liegt bei 10, vorzugsweise 7, noch bevorzugter 5, noch bevorzugter 4, noch bevorzugter 3.

Bei den Fettsäuren sind Speisefettsäuren bevorzugt. Stearinsäure ist besonders bevorzugt. Fettsäuren reduzieren die Wasserempfindlichkeit der Barriereschicht, insbesondere wird die Klebrigkeit bei hoher Luftfeuchtigkeit erhöht.

Die Untergrenze des Fettsäureanteils in der Beschichtungsmasse oder der Barriere- schicht in Gew.-%, bezogen auf die Stärke, liegt bei 0, vorzugsweise 0,01 , noch bevorzugter 0,05, noch bevorzugter 0, 1 . Die Obergrenze des Fettsäureanteils in der Beschichtungsmasse oder der Barriereschicht in Gew.-%, bezogen auf die Stärke, liegt bei 10, vorzugsweise 7, noch bevorzugter 5, noch bevorzugter 4, noch bevorzugter 3.

Die folgenden Zusammensetzungen der Beschichtungsmasse haben sich für die Be- reitstellung einer Barriereschicht hinsichtlich der mechanischen Eigenschaften und/oder der Barrierewirkung der daraus erhaltenen Barriereschichten sowie der Ver- arbeitbarkeit der Beschichtungsmasse als besonders geeignet erwiesen:

Bevorzugt ist die Stärke eine hydroxypropylierte Erbsenstärke, mit einem Molekulargewicht in Millionen g/mol im Bereich von vorzugsweise 1 bis 20, vorzugsweise von 2,5 bis 10. Der Weichmachergehalt in Gew.-%, bezogen auf Stärke und Weichmacher, liegt im Bereich von 0 - 45%, vorzugsweise von 15 bis 37%, der Stärkegehalt, bezogen auf die Rezeptur ohne gegebenenfalls vorliegenden Füllstoff, liegt im Bereich von 25 bis 65 Gew.-%, vorzugsweise von 30 bis 50 Gew.%. Die Beschichtungsmasse enthält bevorzugt einen Anteil an PVA von 1 bis 30 Gew.-%, vorzugswei- se 1 bis 20 Gew.-%, noch bevorzugter 1 bis 10%. Die Barriereschicht wird bevorzugt in zwei Durchgängen aufgetragen, wobei bei jedem Durchgang ein Flächengewicht (trocken) von 3, vorzugsweise 4, noch bevorzugter 5 bis 15 g/m² appliziert wird. Der Weichmacher ist bevorzugt Glycerin. Anstelle der hydroxypropylierten Erbsenstärke kann auch eine hydroxypropylierte Ta- piocastärke oder eine hydroxypropylierte Kartoffelstärke eingesetzt wird.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Beschichtungsmasse ist die Stärke eine hydroxypropylierte Tapiocastärke, mit einem Molekulargewicht in Millionen g/mol im Bereich von vorzugsweise 1 bis 20, vorzugsweise von 2,5 bis 10. Der Weichmachergehalt in Gew.-%, bezogen auf Stärke und Weichmacher, liegt im Bereich von 0 - 45%, vorzugsweise von 15 bis 37%, der Stärkegehalt, bezogen auf die Rezeptur ohne gegebenenfalls vorliegenden Füllstoff, liegt im Bereich von 25 bis 65 Gew.-%, vorzugsweise von 30 bis 50 Gew.%. Die Beschichtungsmasse enthält be- vorzugt einen Anteil an PVA von 1 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 20 Gew.-%, noch bevorzugter 1 bis 1 bis 10 %. Die Barriereschicht wird bevorzugt in zwei Durchgängen aufgetragen, wobei bei jedem Durchgang ein Flächengewicht (trocken) von 3, vorzugsweise 4, noch bevorzugter 5 bis 15 g/m² appliziert wird. Der Weichmacher ist bevorzugt Glycerin. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Beschichtungsmasse ist die Stärke eine hydroxypropylierte Kartoffelstärke, mit einem Molekulargewicht in Millionen g/mol im Bereich von vorzugsweise 1 bis 20, vorzugsweise von 2,5 bis 10. Der Weichmachergehalt in Gew.-%, bezogen auf Stärke und Weichmacher, liegt im Bereich von 0 - 45%, vorzugsweise von 15 bis 37%, der Stärkegehalt, bezogen auf die Rezeptur ohne gegebenenfalls vorliegenden Füllstoff, liegt im Bereich von 25 bis 65 Gew.-%, vorzugsweise von 30 bis 50 Gew.%. Die Beschichtungsmasse enthält bevorzugt einen Anteil an PVA von 1 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 20 Gew.-%, noch bevorzugter 1 bis 10%. Die Barriereschicht wird bevorzugt in zwei Durchgängen aufgetragen, wobei bei jedem Durchgang ein Flächengewicht (trocken) von 3, vor- zugsweise 4, noch bevorzugter 5 bis 15 g/m² appliziert wird. Der Weichmacher ist bevorzugt Glycerin.

Verpackungsmaterial

Das erfindungsgemäße Verpackungsmaterial ist mehrschichtig und umfasst ein flächiges Substrat als Trägerschicht und mindestens eine auf das flächige Substrat auf- gebrachte Barriereschicht, die wie vorstehend erläutert zusammengesetzt und aufgebaut ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die fertige, getrocknete Barriereschicht fest und nicht klebrig. Das erfindungsgemäße Verpackungsmaterial kann durch das, nachfolgend noch im Detail beschriebene, erfindungsgemäße Verfahren erhalten werden.

Substrat

Die Barrierebeschichtung wird auf ein flächiges Substrat aufgetragen, welches als Verpackungsmaterial geeignet ist. Bevorzugte Verpackungsmaterialien sind Papiere. Papiere, die als Substrat für die Barrierebeschichtung in Frage kommen, haben ein Flächengewicht in g/m² von bevorzugt < 800, noch bevorzugter < 600, noch bevorzugter < 500, noch bevorzugter < 400, am bevorzugtesten < 380. Ihr Flächengewicht in g/m² ist andererseits bevorzugt > 30, noch bevorzugter > 50, noch bevorzugter > 70, noch bevorzugter > 90, noch bevorzugter > 1 10, am bevorzugtesten > 120. Unter Papier wird zusammenfassend Papier im engeren Sinne wie auch Karton und Pappe verstanden. Wenn im Folgenden von Papier gesprochen wird, soll immer auch Pappe oder Karton umfasst sein. Besonders bevorzugt werden Papiere als Substrat für die Barrierebeschichtung eingesetzt, welche als Lebensmittelverpackung eingesetzt werden, insbesondere in Form von Faltschachteln. Die Barrierebeschichtung wird auf der Rückseite der Papiere aufgetragen, was sich daraus ergibt, dass eine Barriere gegenüber dem Innenraum der Verpackung erhalten werden soll. Die Rückseiten von für Verpackungen geeigneten Papieren sind typischerweise rau, während die meist für eine Bedruckung vorgesehenen Vorderseiten vergleichsweise glatt sind. Bevorzugt werden jedoch Papiere mit eher glatten Rück- seiten eingesetzt, da glatte Flächen bedeutend einfacher mit guten Barrierebeschich- tungen veredelt werden können. Eine glattere Rückseite kann beispielsweise mittels eines Vorstrichs erhalten werden. Der Vorstrich meint eine Schicht, die vor der Barriereschicht auf das Papiersubstrat aufgetragen wird. Der Vorstrich kann bereits beim Papierhersteller aufgetragen werden. Die erfindungsgemäßen Verpackungsmaterialien können auf der Vorderseite des Substrats, also der Außenseite der fertigen Verpackung, weitere, dem Fachmann bekannte Beschichtungen, aufweisen oder bedruckt werden. In jedem Fall bildet die Barriereschicht nicht die Außenseite der fertigen Verpackung, sondern ist so angeordnet, dass sie das fläche Substrat, also das Trägermaterial vom Innenraum der Verpackung und somit von dem in der Verpackung enthaltenen Packgut abgrenzt. Falls gewünscht kann das erfindungsgemäße Verpackungsmaterial weitere Schichten umfassen.

Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung auch Verpackungen, insbesondere Faltverpackungen, welche das erfindungsgemäße Verpackungsmaterial umfassen bzw. aus diesem hergestellt werden können. Hierbei bildet die auf Stärke basierte Barriereschicht nicht die Außenseite der Verpackung.

Verfahren

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen des mehrschichtigen Verpackungsmaterials umfasst die folgenden Schritte: a) Bereitstellen eines flächigen Substrats, welches vorzugsweise ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Papier, Pappe und Karton, b) Bereitstellen einer Beschichtungsmasse,

c) Auftragen der Beschichtungsmasse von Schritt b) auf mindestens eine

Seite des flächigen Substrats und Bilden einer Schicht auf dem flächigen Substrat, und

d) Erhöhen der Temperatur zum Trocknen und Verfestigen der aufgetragenen und zu einer Schicht umgeformten Beschichtungsmasse.

Die Beschichtungsmasse ist erfindungsgemäß eine Suspension mit darin suspendierter granulärer Stärke ist. Diese Suspension wird auf dem Substrat in situ gelatinisiert und getrocknet. Alle in der vorliegenden Anmeldung erläuterten erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzungen bzw. Beschichtungsmassen können vorzugsweise im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt bzw. verwendet werden. Auftrag der Beschichtungsmasse

Verfahren zum Auftragen von Flüssigkeiten wie Suspensionen auf flächige Substrate sind allgemein bekannt. Die Beschichtung kann in verschiedener weise erfolgen: z.B. kann die Barrierebeschichtung gestrichen, gedruckt, gegossen, gesprüht, gewalzt o- der auf andere Art flächig und gleichmässig aufgetragen werden. Die für die Ausbildung einer wirksamen Barriere nötige Schichtdicke kann dabei in einem oder mehreren Durchgängen aufgetragen werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Barriere- bzw. Beschichtungsmasse durch Streichen oder Glessen aufgetragen. Bekannte und geeignete Streichverfahren sind beispielsweise das Blade Coating, Rakel Coating und Leimpresse. Ein besonders geeignetes Giessverfahren ist das Curtain Coating, wobei insbesondere gute Barrierebeschichtungen mit vergleichsweise geringen Auftragsmengen erhalten werden können.

Bevorzugt wird die Barrieremasse in mehr als einem Strich hergestellt / aufgetragen. Besonders bevorzugt wird die Beschichtung in 2 Streichdurchgängen hergestellt zwischen welchen die Substratbahn nicht zwingend wieder aufgerollt werden muss. Erstaunlicherweise wird eine bessere Barriere erhalten, wenn eine Barriereschicht von einem bestimmten Flächengewicht von z.B. 20 g/m² in 2 Durchgängen aufgetragen wird, wobei z.B. jeweils 10 g/m² aufgetragen werden, statt in einem Durchgang, wo 20 g/m² aufgetragen werden.

Bei einem glatten Papier kann in 1 oder 2 Streichdurchgängen eine ausreichende Barrierebeschichtung erhalten werden. Bei einem rauen Papier sind unter Umständen 2 bis 4 Streichdurchgängen notwendig.

Die obere Grenze für das Flächengewicht (Trockenmasse) in g/m² für einen einzelnen Auftrag liegt bevorzugt bei 30, vorzugweise bei 25, noch bevorzugter bei 20, noch bevorzugter bei 18, noch bevorzugter bei 16, noch bevorzugter bei 15, am bevorzugtesten bei 14. Je dünner der Auftrag ist, umso weniger ist mit Blisterbildung und Pinholes zu rechnen und umso einfacher ist die Auftragsmasse zu trocknen. Die untere Grenze für das Flächengewicht (Trockenmasse) in g/m² für einen einzelnen Auftrag liegt bevorzugt bei 3, vorzugweise bei 4, noch bevorzugter bei 5, noch bevorzugter bei 6, noch bevorzugter bei 7. Je dicker der Auftrag ist, umso besser wird die Abdeckung des Papiers und umso effektiver wird die Barriere. In einer bevorzugten Ausführung wird eine erste Barriereschicht bzw. ein erster Auftrag für die Barriereschicht in-line mit einer Papiermaschine erhalten. D.h. der erste Auftrag wird als Rückseitenstrich direkt im Anschluss an die Herstellung des Papiers auf das frische Papier erhalten, ohne dass die Papierbahn vorher aufgerollt worden ist. Der zweite Auftrag wird dann andernorts durchgeführt, nachdem die Papierbahn mit dem ersten Auftrag aufgerollt worden ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann auf das Papier, die Pappe oder den Karton ein Vorstrich aufgetragen werden oder vorab, beispielsweise vom Papierhersteller, aufgetragen worden sein, der einerseits dazu dient, das Wasser aus der Be- schichtungsmasse der folgenden Barriereschichten darin zu behindern, in das Papier, die Pappe oder den Karton einzudringen und andererseits die zu beschichtende Oberfläche glättet. Insbesondere bei Papier das sehr saugfähig ist, bietet ein solcher Vorstrich erhebliche Vorteile, weil dadurch das Wasser der Beschichtungsmasse besser für die Gelatinisierung der granulären Stärke zur Verfügung steht. Vorzugsweise besitzt der Vorstrich ebenfalls Eigenschaften, die die Migration von aliphatischen und aromatischen Kohlenwasserstoffen mindern.

Bei einem Vorstrich können Massen aufgetragen werden, die in der Papierindustrie eingesetzt werden, um die Oberflächen zu verbessern, insbesondere um die Oberflä- chenrauigkeit zu reduzieren, die Bedruckbarkeit und die Maschinengängigkeit zu verbessern. So kann ein mineralischer Vorstrich, beispielsweise ein Carbonat-Vorstrich verwendet werden. Andererseits kann bei einem Vorstrich auch eine auf Stärke basierende Masse aufgetragen werden.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird dieser Vorstrich mit einer Vorstrichmasse aus gelöster Stärke hergestellt. Betreffend der hierfür geeigneten Stärken und Stärketypen gelten die bereits zur Beschreibung der granulären Stärke gemach- ten Aussagen. Ein auf Stärke basierender Vorstrich unterscheidet sich von der erfin- dungsgemäßen Barriereschicht dadurch, dass der Vorstrich nicht alle erfindungsgemäßen Merkmale der Barriereschicht aufweist, also beispielsweise keine gelatinisierten Stärkepartikeln im angegebenen Mengenbereich enthält.

Das bevorzugte Gewichtsmittel der Molekulargewichtsverteilung M_w der im Vorstrich benutzten gelösten Stärke in g/mol liegt bei > 500Ό00, bevorzugt > 1 Ό00Ό00, bevorzugt >2'000'000 bevorzugt > 2'500'000, besonders bevorzugt > 3Ό00Ό00, am bevorzugtesten > 4Ό00Ό00.

Bezüglich Feststoffgehalt und Weichmacheranteil der Vorstrichmasse aus gelöster Stärke gilt ebenfalls das bereits vorher in den Abschnitten „Feststoffgehalt der Be- schichtungsmasse" und„Weichmacher" Erwähnte.

Die obere Grenze für das Flächengewicht des Vorstriches in g/m² liegt bei 30, bevorzugt bei 25, noch bevorzugter bei 20, am bevorzugtesten bei 15.

Die untere Grenze für das Flächengewicht des Vorstriches liegt bei 1 , bevorzugt bei 2, noch bevorzugter bei 3 und am bevorzugtesten bei 5 g/m². Auf den Vorstrich können dann eine oder mehrere, vorzugsweise 2, 3 oder 4, Schichten der erfindungsgemäßen Beschichtungsmasse, wie vorstehend im Detail erläutert, aufgetragen werden.

Geschwindigkeit

Die Geschwindigkeit mit der die zu beschichtende Papierbahn beim Papierhersteller bewegt wird, liegt bei den schwereren Papieren, wie sie als Substrat für die Barriere- beschichtung bevorzugt eingesetzt werden, bei rund 100 - 1 Ό00 m/min, was einer Geschwindigkeit von 1 ,7 bis 17 m/s entspricht. Die meisten Verfahren liegen im Bereich von 200 - 800 m/min. Bei der weiteren Verarbeitung von Papieren, wie beispielsweise bei einem Beschichter, werden teilweise auch tiefere Geschwindigkeiten eingesetzt. Die erfindungsgemässe Barrierebeschichtung kann bei den industrieüblichen Geschwindigkeiten in einem kontinuierlichen Prozess hergestellt werden. Temperatur der Beschichtungsmasse

Es ist vorteilhaft, wenn die Beschichtungsmasse mit einer erhöhten Temperatur auf das zu beschichtende Substrat, vorzugsweise das Papier, aufgetragen wird. Je höher diese Temperatur ist, umso geringer ist die bei der anschliessenden Gelatinisierung notwendige Temperaturerhöhung und umso schneller kann daher die Gelatinisierung erreicht werden.

In einer bevorzugten Ausführung liegt die Temperatur in °C der Beschichtungsmasse beim Auftragen auf das Substrat, vorzugsweise das Papier, bei > 20, noch bevorzugter > 30, noch bevorzugter > 35, noch bevorzugter > 40, am bevorzugtesten > 45. Ist die Temperatur der Beschichtungsmasse zu hoch, wird sie bereits vor dem Auftragen infolge Gelatinisierung verfestigen und ist dann nicht mehr für eine Beschichtung zu gebrauchen. Die Obergrenze der Auftragtemperatur ist abhängig von der Zusammensetzung der Beschichtungsmasse, ergibt sich für den Fachmann aber eindeutig aus den vorgenannten Anforderungen an die Viskosität und damit die Streichfähigkeit der Beschichtungsmasse.

Wird die Beschichtungsmasse langsam aufgeheizt und deren Viskosität gemessen, so nimmt die Viskosität der Beschichtungsmasse kontinuierlich ab, bis ein Viskositätsminimum bei der Temperatur Tv erreicht wird, wonach die Viskosität zunächst langsam, dann sehr schnell ansteigt. Das Viskositätsminimum kennzeichnet dabei die ideale Temperatur der Beschichtungsmasse. Durch die tiefe Viskosität wird der Auftrag erleichtert, bzw. kann ein möglichst hoher Feststoffgehalt noch verarbeitet werden, andererseits wird dann nur noch eine minimale Temperaturerhöhung benötigt, um die Beschichtungsmasse zu gelatinisieren. Das Viskositätsminimum der Beschichtungsmasse hängt primär von der eigesetzten Stärke ab. Für native Stärken liegt Tv bei Kartoffelstärke und Tapiocastärke bei 60°C, bei Maisstärke bei 75°C, bei Weizenstärke bei 80°C, bei Waxy Maisstärke und bei Erbsenstärke bei 65°C. Sind die Stärken substituiert, wie beispielsweise hydroxypropyliert, werden die angegebenen Temperaturen um 10°C reduziert. Vorzugsweise liegt die Temperatur der Beschichtungsmasse beim Auftragen in °C in einem Bereich um Tv mit folgender Obergrenze: um < 1 1 , noch bevorzugter < 7, noch bevorzugter < 5, am bevorzugtesten < 3 oberhalb Tv und folgender Untergrenze: < 20, noch bevorzugter <15, noch bevorzugter < 1 1 , noch bevorzugter < 7, noch bevorzugter < 5, am bevorzugtesten < 3 unterhalb Tv.

Vorbehandlung des Papiers

Ein vorteilhafter Effekt kann erhalten werden, wenn die Beschichtungsmasse auf ein vorgewärmtes Papier aufgebracht wird, wobei das Papier beispielsweise mit Infrarotstrahlern erhitzt werden kann. Die Wärme aus dem Papier kann dann ebenfalls ge- nutzt werden, um die aufgebrachte Beschichtungsmasse aufzuheizen.

In einer bevorzugten Ausführung wird das Papier daher aufgeheizt, sodass unmittelbar vor der Applikation der Beschichtung die der Beschichtung zugewandte Seite eine Temperatur in °C von > 30, noch bevorzugter > 40, noch bevorzugter >50, noch bevorzugter >60, noch bevorzugter >70, am bevorzugtesten > 80 aufweist. Ein besonders vorteilhafter Effekt kann erhalten werden, wenn die der Beschichtung zugewandte Seite des Papiers unmittelbar vor der Applikation der Beschichtung soweit aufgeheizt ist, dass zumindest die untersten, das heisst die direkt dem Papier zugewandten, Anteile der granulären Stärke der aufgetragenen Beschichtungsmasse bereits durch die Wärme aus dem Papier zumindest teilweise gelatinisieren und sich somit verfestigen. Dadurch wird das Eindringen von Wasser aus der Beschichtungsmasse in das Papier erschwert, denn in der gelatinisierten Schicht ist das Wasser sehr viel stärker gebunden als in der aufgebrachten Suspension. Die gelatinisierten Anteile an der Grenze zwischen aufgetragener Beschichtungsmasse und Papieroberfläche wirken während des Herstellungsprozesses als Grenzschicht gegen ein Ein- dringen von Wasser in das Papier. Dadurch wird die nachfolgende Trocknung erheblich erleichtert, der Prozess kann beschleunigt werden und der Blisterbildung wird entgegengewirkt.

In einer besonders bevorzugten Ausführung wird die Oberfläche des der Beschichtung zugewandten Papiers auf eine Temperatur oberhalb von Tv in °C von > 5, noch bevorzugter von > 10, noch bevorzugter von > 15, noch bevorzugter von > 20, noch bevorzugter von > 25, noch bevorzugter von > 30, am bevorzugtesten von > 35 aufgeheizt.

Vorrichtung zur in situ-Gelatinisierung der Beschichtungsmasse Bei der in situ-Gelatinisierung wird die auf das Papiersubstrat aufgetragene Beschichtungsmasse auf dem Papier erwärmt. Vorzugsweise wird die Beschichtungsmasse auf über 50°C, noch bevorzugter auf mindestens 60°C, noch bevorzugter auf mindestens 70°C, noch bevorzugter auf mindestens 80°C, noch bevorzugter auf mindestens 90°C, noch bevorzugter auf mindestens 100°C erwärmt. Es hat sich gezeigt, dass die in den Trocknungsvorrichtungen der Papierindustrie üblichen IR-Strahlungsheizer zur in situ Gelatinisierung der erfindungsgemässen Beschichtungsmasse nicht ausreichen, da die Heizenergie zu langsam eingebracht wird und dabei zumindest ein Teil des Wassers, das für die Gelatinisierung benötigt wird, verdampft, bevor eine ausreichende Gelatinisierung erhalten werden kann. Beson- ders betroffen ist die oberste Schicht der Barrierebeschichtung, die am schnellsten austrocknet. Durch die üblichen Heizaggregate kann somit keine geeignete Barrierebeschichtung ausgebildet werden.

Gemäss der vorliegenden Erfindung wird dieses Problem bei der in situ Gelatinisierung der Stärkemasse dadurch gelöst, dass vor der allgemein üblichen Trocknung Mittel angeordnet sind, mit deren Hilfe Dampf, vorzugsweise Wasserdampf, auf die beschichtete Oberfläche aufgebracht wird. Durch Kondensation des Dampfes auf der beschichteten Oberfläche wird sehr schnell eine hohe Energie freigesetzt und aufgrund der guten Wärmeleitfähigkeit von Wasser auf die Beschichtungsmasse verteilt. Es hat sich gezeigt, dass geeigneter Dampf insbesondere mit einem Dampfblaskas- ten appliziert werden kann. Dampfblaskästen werden in der Papierindustrie für die Nachbefeuchtung von Papierbahnen eingesetzt. Im Sinne der vorliegenden Erfindung kann eine entsprechende Konstruktion eingesetzt werden, wenn sie folgende Kriterien erfüllt. In einer bevorzugten Ausführung weist der Dampf, der dem Dampfblaskasten zugeführt wird, eine Temperatur in °C von > 105, noch bevorzugter > 1 10, noch bevorzugter > 1 15, noch bevorzugter > 120, am bevorzugtesten > 125 auf. Die obere Grenze der Dampftemperatur liegt in °C bevorzugt bei < 200, bevorzugt < 180, bevorzugter < 170, noch bevorzugter < 160, am bevorzugtesten < 150.

In einer bevorzugten Ausführung weist der Dampf, der aus dem Dampfblaskaten entweicht, eine Temperatur in °C von > 100, noch bevorzugter > 101 , noch bevorzugter > 103, am bevorzugtesten > 105, damit der Dampf erst kondensiert, wenn er das Substrat erreicht hat. In einer bevorzugten Ausführung weist der Dampf, der aus dem Dampfblaskasten abgegeben wird, eine Temperatur in °C von < 150, noch bevorzugter < 140, noch bevorzugter < 130, noch bevorzugter < 125, noch bevorzugter < 120, am bevorzugtesten < 1 15 auf. Bei zu hoher Temperatur kann der Dampf unter Umständen nicht genügend abkühlen, um auf dem Substrat zu kondensieren. Vorzugsweise ist dieser Dampf trocken gesättigt, d.h. er befindet sich nahe an der Kondensationsgrenze, enthält jedoch kein Kondensat.

In einer bevorzugter Ausführung wird für jedes g/m² der Beschichtungsmasse eine Dampfmenge in g/m² von >0,02, noch bevorzugter >0,04, noch bevorzugter >0,06, noch bevorzugter >0,07, noch bevorzugter >0,08, am bevorzugtesten >0,09 auf dem Substrat deponiert bzw. kondensiert. Mit zunehmender Dampfmenge wird die Gelati- nisierung beschleunigt und nimmt der Gelatinisierungsgrad zu. Wasser, das vor der Applikation des Dampfes auf die Beschichtungsmasse appliziert wird, z.B. mit einer Sprühvorrichtung, wird hier ebenfalls zur Beschichtungsmasse gerechnet.

In einer bevorzugten Ausführung wird für jedes g/m² der Beschichtungsmasse eine Dampfmenge in g/m² von < 50, noch bevorzugter <25, noch bevorzugter <10, noch bevorzugter <5, noch bevorzugter <3, noch bevorzugter <1 , noch bevorzugter <0,7, am bevorzugtesten <0,5. Mit abnehmender Dampfmenge wird die Menge von Wasserkondensat, das danach weggetrocknet werden muss, reduziert und somit die Trocknung beschleunigt und vereinfacht. Wasser, das vor der Applikation des Damp- fes auf die Beschichtungsmasse appliziert wird, wird hier ebenfalls zur Beschichtungsmasse gerechnet.

Der Dampf soll dabei möglichst gleichmässig über die gesamte Beschichtungsober- fläche verteilt werden. Die technischen Voraussetzungen zur Konstruktion eines Dampfkastens der diese Bedingungen erfüllt, sind dem Fachmann bekannt.

Dank der vorgenannten Lehre zu Zusammensetzungen und Verfahrensparametern konnte überraschenderweise innerhalb von einigen Hundertstel Sekunden eine vollständige Gelatinisierung und damit Verfestigung der Beschichtungsmasse auf dem Substrat erreicht werden, also eine in situ Gelatinisierung, wobei eine tiefviskose wäs- serige Flüssigkeit praktisch schlagartig in einen elastischen Feststoff umgewandelt und das Wasser der Beschichtungsmasse darin gebunden wird.

Indem die in situ Gelatinisierung der Stärke mittels Applikation eines geeigneten Wasserdampfes innerhalb einer so kurzen Zeitspanne ermöglicht werden konnte, wurde gleichzeitig auch das Problem gelöst oder zumindest deutlich entschärft, dass Wasser aus der Beschichtungsmasse substanziell in das poröse Papier eindringt. Solches vom Papier aufgenommene Wasser fehlt sonst einerseits bei der Gelatinisierung und bedeutet andererseits ein Problem bei der Trocknung der Barrierebeschichtung. Es wäre eine vergleichsweise lange und leistungsfähige Trocknungsstrecke notwendig um solches in der Tiefe liegendes Wasser abzutrocknen, und selbst bei verhältnis- mässig schonender und langsamer Trocknung bildet dieses Wasser unter der bereits fest gewordenen Barrierebeschichtung leicht Dampfblasen, welche die Barrierebeschichtung durch Blasen- / Blisterbildung aufbrechen und somit die Barrierewirkung im Wesentlichen zerstören.

Sprühvorrichtung Es hat sich gezeigt, dass besonders gute Resultate erhalten werden können, wenn vor der Applikation von Dampf die Beschichtungsmasse auf dem Papier mit Wasser besprüht wird, was beispielsweise mit einer Sprühleiste geschehen kann, die eine Reihe von Sprühdüsen enthält, über die das benötigte Wasser fein und gleichmässig auf der beschichteten Bahn verteilt wird. Dabei soll ein möglichst gleichmässiger Wasserfilm auf der Beschichtungsmasse entstehen, der die anschliessende Gelatini- sierung erleichtert und zu besonders guten Barrierebeschichtungen führt, wahrscheinlich, indem die oberste Schicht der Beschichtungsmasse vor verfrühter Austrocknung geschützt wird. In einer bevorzugten Ausführung wird dabei pro m² Substrat eine Wassermenge in g/m² von <10, noch bevorzugter von <7, noch bevorzugter von <5, noch bevorzugter von <3, am bevorzugtesten <1 aufgesprüht. Je feiner die aufgesprühten Wassertröpfchen sind, umso weniger Wasser wird benötigt.

In einer bevorzugten Ausführung liegt die Temperatur des Wassers, das aufgesprüht wird, in °C bei > 30, noch bevorzugter > 40, noch bevorzugter > 50, noch bevorzugter > 60, noch bevorzugter > 70, am bevorzugtesten > 80.

Mit zunehmender Temperatur des aufgesprühten Wassers wird die Beschichtungsmasse erwärmt und anschliessend eine schnellere Gelatinisierung ermöglicht. Bei höheren Temperaturen wird durch das warme oder heisse aufgesprühte Wasser die oberste Schicht der Beschichtungsmasse zumindest teilweise gelatinisiert und damit verfestigt. Das aufgesprühte Wasser bildet dann einen besonders effektiven Schutzfilm gegen Austrocknen, da es kaum in die Beschichtungsmasse eindringen kann. Ein solcher oberflächlicher Wasserfilm ist dann mit den gängigen Trocknungsverfahren, die nach der Bedampfung angewendet werden, sehr einfach und schnell zu trocknen. Insbesondere kann selbst bei schneller Trocknung dadurch Blisterbildung vermieden werden.

Trocknung

Das mit der Beschichtungsmasse beschichtete Papier kann mit den in der Papierindustrie üblichen Trocknungsverfahren getrocknet werden. Dabei kommen vor allem IR Strahler und Heisslufthauben zum Einsatz. Es ist dabei üblich, dass diejenige Seite des Papiers mit IR oder Heissluft behandelt wird, auf welcher eine zu trocknende Schicht aufgetragen worden ist. In einer bevorzugten Ausführung wird jedoch mindestens ein Teil des Trocknungsverfahrens so durchgeführt, dass die andere Seite des Papiers mit IR oder Heissluft behandelt wird (auf weiche keine zu trocknende Schicht appliziert worden ist).

In einer weiteren bevorzugten Ausführung werden bei mindestens einem Teil des Trocknungsverfahrens beide Seiten gleichzeitig mit IR oder Heissluft behandelt. Der Vorteil dieser bevorzugten Verfahren liegt darin, dass die Bildung von Blister und Pinholes einfacher unterdrückt werden kann und somit bessere Barrieren erhältlich sind.

Kurze Erläuterung zu den Figuren

Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen:

Figur 1 schematisch eine Streichanlage gemäss dem Stand der Technik, wie sie in der Veredelung von Papier üblich ist, und

Figur 2 schematisch eine Vorrichtung gemäss der Erfindung, bei der nur in der

Darstellung zur Vereinfachung die zum Beispiel aus Fig. 1 vorbekannten Vorrichtungsteile zum Rollen und Führen des Papiers und zum Trocken weggelassen sind. Analytische Methoden

Bestimmung des Auftragsgewichts

Ein Papier von bekannter Fläche wird in einem Umluftofen bei 130°C während 15 min getrocknet und dann gewogen. Aus dem Gewicht und der bekannten Fläche kann das Flächengewicht des unbehandelten Papiers in g/m² erhalten werden. Ein beschichtetes Papier von bekannter Fläche wird in derselben Art getrocknet und gewogen und es wird somit das Flächengewicht des beschichteten Papiers in g/m² erhalten. Aus der Differenz der beiden Flächengewichte wird das Flächengewicht der Beschichtung in g/m² erhalten.

Bestimmung des Molekulargewichts M_w Unter Mw wird das Gewichtsmittel der Molekulargewichtsverteilung verstanden.

Liegt die Stärke in Form eines Pulvers vor wird die Stärke mit einer Konzentration von 3 % Trockensubstanz in Wasser suspendiert. Diese Suspension wird dann in einem Miniautoklaven unter Rühren bis auf 150°C aufgeheizt und dort während 20 min ge- halten. Anschliessend wird die erhaltene Lösung auf etwa 60°C abgekühlt, auf 0,3 % verdünnt und mit einem 0,005 mm Membranfilter filtriert. Die filtrierte Lösung wird dann mit GPC-MALLS (Gelpermeations-Chromatographie mit Multi-Angle-Laser-Light- Scattering) gemessen. Soll die Stärke in einer Barriereschicht auf einem Papier hinsichtlich ihres Molekulargewichts analysiert werden, so können folgende 2 Methoden eingesetzt werden, um eine Stärkelösung zu erhalten.

1 ) Die Stärke wird vom Papier mit einem Skalpell abgekratzt oder sie wird mit einem feinen Schleifpapier abgeschliffen. Das dabei erhaltene puderartige Material kann in gleicher Art in eine Lösung überführt werden, wie die oben beschrieben für in Pulverform vorliegende Stärke.

2) Alternativ kann die Barriereschicht zusammen mit dem Papier analysiert werden. Dazu wird das Material in Stücke von ca. 2^*2mm zerschnitten und im Autoklaven suspendiert und über Nacht bei Raumtemperatur gerührt. Dann wird wie oben für pulver- förmige Stärke beschrieben verfahren. Bei der Filtration wird jedoch zuerst ein grober Filter verwendet, um die unlöslichen Papierbestandteile abzufiltrieren. Da übliche Papiere auch ohne eine Barriereschicht bereits Stärke enthalten können, wird gegebenenfalls eine Referenzmessung mit dem unbeschichteten Papier gemacht bzw. eine Referenzmessung mit dem Papier von dem die Barriereschicht mechanisch abgelöst worden ist. Aus der Referenzmessung kann dann beurteilt werden, welche Bestandteile bei der GPC-MALLS Analyse der Barriere und welche dem Papier zuzurechnen sind.

Für die Messungen wurde ein Alliance 2695 Separationsmodul von Waters, ein DRI- Detektor 2414 von Waters, ein MALLS-Detektor Dawn-HELEOS von Wyatt Technolo- gie mit einer Wellenlänge von 658 nm und einer K5 Durchflusszelle verwendet. Für die GPC Säule wurde ein SUPREMA-Gel Säulensatz verwendet, Exclusionsgrenzen S30000 mit 10E8-10E6, S1000 mit 2E6 - 5E4, S100 mit 1 E5 - 1 E3. Eluent: DMSO mit 0.09 m NaN0₃. Temperatur: 70°C. Auswertung: Astra Software 5.5.0.18. Es wurde mit einem Brechungsindexinkrement dn/dc von 0,068 gerechnet. Wiedergewinnung von Stärkepartikeln aus der Beschichtung des Verpackungsmaterials

Die hergestellten Barrieren enthalten gelatinisierte Stärkepartikel. Diese Stärkepartikeln können beispielsweise durch Auflösen der Barriere bei 70°C während 30 min bei einer Rührgeschwindigkeit von weniger als 60 Umdrehungen pro Minute von den löslichen Bestandteilen (diese sind insbesondere Weichmacher, lösliche Stärke, gegebenenfalls Verdickungsmittel) separiert werden und ihr quantitativer Anteil an der Barriere kann somit gemessen werden.

Wiedergewinnungsverfahren Nr. 1 In einer bevorzugten Ausführung beträgt der minimale Anteil in Gew.-% der Stärke in der Barriere, der nach Auflösen der Barriere bei 70°C während 30 min und einer Rührgeschwindigkeit von weniger als 60 Umdrehungen pro Minute zurück gewonnen werden kann, 30, vorzugsweise 40, noch bevorzugter 50, noch bevorzugter 55, noch bevorzugter 60, noch bevorzugter 65, ganz besonders bevorzugt 70%. Wiedergewinnungsverfahren Nr. 2

In einer weiteren bevorzugten Ausführung wird der Anteil der Masse bestimmt, die nach Auflösen der Barriere bei 70°C während 30 min und einer Rührgeschwindigkeit von weniger als 60 Umdrehungen pro Minute zurück gewonnen werden kann, und auf die Masse der Barriere bezogen. Die Bestimmung nach dieser Definition ist einfacher als jene gemäß Wiedergewinnungsverfahren Nr. 1 , weil sie auch dann angewendet werden kann, wenn die Zusammensetzung der Barriere nicht genau bekannt ist. Der minimale Anteil in Gew.-% der Masse, die zurück gewonnen werden kann, liegt bei 25, vorzugsweise 35, noch bevorzugter 40, noch bevorzugter 45, ganz besonders bevorzugt 50. WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG Figur 2 zeigt schematisch die Anordnung der Vorrichtungen zur Herstellung der Stär- kebeschichtung gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Grundsätzlich spielt es keine Rolle, auf welche Art die stärkehaltige Streichmasse auf die Papierbahn 10 aufgetragen wird. Ein Blade-Coater 1 1 mit Rollrakel (profiliert oder glatt) 12 hat sich als vorteilhaft erwiesen, jedoch sind auch andere Auftragseinrichtungen verwendbar. Ebenfalls als vorteilhaft hat sich die Auftragung mittels eines Curtain Coaters erwiesen. Gemäss der Erfindung wird zwischen Auftragsaggregat 1 1 und IR-Trocknung 15 eine Sprühvorrichtung 13 zum Aufbringen des Wassers und ein Dampfblaskasten 14 angeordnet, die zusätzlich zur IR-Strahlung dazu dienen die aufgetragene, unverkleisterte Stärke zu verkleistern/gelatinisieren und zu einem homogenen Film zu formen. Die Position von Sprühvorrichtung und Dampfkasten sollte sich dabei in unmittelbarer Nähe zum Auftragsaggregat befinden.

Beispiel 1 :

Eine Suspension bestehend aus 37 Gew-% (im Folgenden ist jeweils von Gewichts- prozent bezogen auf das Trockengewicht die Rede, sofern Nichts anderes erläutert ist) einer hydroxypropylierten Erbsenstärke (M_w= 19Ό00Ό00 g/mol), 18 Gew.-% Gly- cerin (99,5%ig) und 45% Wasser wird bei Raumtemperatur in einem Mischer mit An- kerrührer homogenisiert und in einer Streichvorrichtung vorgelegt, in welcher durch ständiges Umwälzen der Masse eine Sedimentation der Partikel verhindert wird. Die Suspension hat eine Viskosität von 200 mPas bei 24°C, einen gemessenen Feststoffgehalt von 52% und einen pH-Wert von 7,7. Als Substrat dient die Rückseite eines handelsüblichen Faltschachtelkartons mit einem Flächengewicht von 230 g/m² und einer Rollenbreite von 60 cm. Bei einer Maschinengeschwindigkeit von 150 m/min wurde die Stärkemasse über eine Combi-Blade-Streichanlage mit einem profilierten Rollrakel (Profil C35, 0,8 bar Rakeldruck) aufgetragen. Unmittelbar nach dem Auftrag wurde mit Hilfe einer Sprühleiste Wasser flächig auf die beschichtete Oberfläche aufgesprüht mit einem Durchsatz von 12 g/m² und unmittelbar danach wurde die Stärke- beschichtung mit gesättigtem Dampf der mittels Dampfblaskasten auf die Oberfläche gebracht wurde, gelatinisiert. Der Dampf hatte dabei eine Temperatur von ca. 120°C und wurde so betrieben, dass der Durchsatz ca. 30 g/m² Dampf betrug. Im Anschluss an den Dampfkasten wurde die Papierbahn nach den in der Papierveredelung üblichen Einstellungen mittels Gas-IR-Heizung und anschliessender Heisslufttrocknung getrocknet. Die Trocknungsanlage bestand aus 4 Gas-IR-Heizstrahlern, gefolgt von 3 Trockenhauben mit Heissluft. Die Leistung und Temperatur der Trocknungseinheiten wurde so eingestellt, dass die Papieroberfläche an den Messpunkten zwischen den Trocknungselementen möglichst hohe Temperatur, aber nicht mehr als 1 10°C zeigte. Trocknungsbedingungen:

Der Karton konnte danach aufgerollt werden und klebte nicht. Das Flächengewicht der trockenen Beschichtung wurde durch Differenzwägung zu 10 g/m² ermittelt.

Ein Schnelltest mit Sprühöl zeigte im Vergleich zur unbeschichteten Kartonfläche eine deutlich reduzierte Benetzung der Kartonoberfläche mit Öl.

Beispiel 2:

Wie Beispiel 1 , jedoch wurden zwei Striche ä 10 g/m² aufgetragen. Ein Test mit Sprühöl zeigte eine noch stärker reduzierte Benetzung der beschichteten Kartonoberfläche. Mit Hilfe einer Migrationsmessung wurde die Barrierewirkung gegenüber MOH (mineral oil hydrocarbons) mit weniger als 35 C-Atomen durch den beschichteten Karton zu >90 % bestimmt.

Zur Migrationsmessung soll angemerkt werden, dass es derzeit kein normiertes Messverfahren gibt, die Ergebnisse unterschiedlicher Messverfahren jedoch erstaunlich gut harmonieren. Die %-Angaben beziehen sich auf das Verhältnis um welches die Menge an MOSH und MOAH gegenüber dem unbeschichteten Rohkarton gemin- dert wurde. Eine Beschreibung für eine Methode kann gefunden werden in: K. Fise- lier, K. Grob in ,Packaging Technology and Science', 2012 Vol.25, issue 5, p.285- 301 ).

Beispiel 3: Es wurde bei 30-35°C eine Suspension angemischt aus 34,9 Gew-% Stärke (Hydro- xypropylierte Tapiokastärke, M_W=19O00O00 g/mol), 13,7 Gew-% Glycerin (99,8%), 3,5 Gew-% Polyvinylalkohol (mit einer Viskosität von 8 mPas, Hydrolysegrad 88%) und 47,9 Gew-% Wasser mit einer Gesamtviskosität von 1670 mPas bei 34°C. Die Suspension wurde in einer Combi-Blade-Streichvorrichtung vorgelegt, wo sie umge- wälzt wurde um die Homogenität zu gewährleisten.

Die Suspension wurde bei einer Bahngeschwindigkeit von 120 m/min mit einem 20 mm Glattrakel bei einem Rakeldruck von 0,6 bar auf einen handelsüblichen Faltschachtelkarton mit einem Flächengewicht von 350 g/m² gestrichen. Unmittelbar nach dem Streichen wurden mittels einer Wassersprühleiste ca. 18 g/m² Wasser flächig aufgetragen. Auf die Beschichtung wurde wiederum unmittelbar danach mit Hilfe eines Dampfblaskastens 1 17°C heisser, gesättigter Dampf mit einem Durchsatz von ca. 35 g/m² flächig auf die 60 cm breite Papierbahn aufgeblasen. Die Bahnoberfläche hatte nach dem Dampfkasten eine Temperatur von ca. 90 °C. Im Anschluss wurde die Beschichtung durch eine Trocknungsanlage gefahren mit 4 Gas-IR-Heizstrahlern, ge- folgt von 3 Trockenhauben mit Heissluft. Die Leistung und Temperatur der Trocknungseinheiten wurde so eingestellt, dass die Papieroberfläche an den Messpunkten zwischen den Trocknungselementen möglichst hohe Temperatur, aber nicht mehr als 1 10°C zeigte.

Trocknungsbedingungen:

IR-Strahler: Leis1 2 3 4 Heissluft- 1 2 3 tung: 80% Trockenhauben Anzahl Heizblöcke 4/4 4/8 1/8 2/8 Temp. °C 170 200 180 an/max.

Der Karton konnte danach aufgerollt werden und klebte nicht. Das Flächengewicht der trockenen Beschichtung wurde durch Differenzwägung zu 13 g/m² ermittelt.

Mit der gleichen Suspension wurde auf die bereits beschichtete Rolle noch einmal ein Deckstrich aufgetragen bei gleichen Bedingungen, nur dass der Rakeldruck auf 1 ,5 bar erhöht wurde. Das aufgetragene Flächengewicht wurde zu 8,5 g/m² gemessen.

Die Gesamtbeschichtung hatte ein Flächengewicht von 21 g/m².

Zwei Muster des beschichteten Kartons wurden jeweils einem Migrationstest für MOSH/MOAH unterzogen, wobei ein Muster vorher mittig gerillt (1 x90°) worden ist. Der Test zeigte, dass die Barrierewirkung beim gerillten Muster nur um ca. 1 ,5% vermindert wurde gegenüber dem ungerillten Karton.

Beispiel 4:

Vor der Beschichtung mit einer Suspension aus partikulärer Stärke, wurde ein Vorstrich hergestellt mit gelöster Stärke. Die Stärkelösung hatte folgende Zusammenset- zung in Gew-%: 17,8% Stärke (leicht abgebaute hydroxypropylierte Erbsenstärke, M_w=4'500O00g/mol), 9,5% Glycerin (99,8%ig), 72,7% Wasser. Die Mischung wurde kalt angerührt und im Jet-Cooker gekocht, so dass eine klare Lösung entstand. Diese hatte bei 55°C eine Viskosität von 1 180 mPas (Brookefield Viskosimeter).

Der Vorstrich wurde am Combi-Blade mit einem Rollrakel (20 mm Glattrakel, 0,8 bar Rakeldruck) bei einer Maschinengeschwindigkeit von 350 m/min auf einen 230 g/m² schweren Faltschachtelkarton aufgetragen. Das Strichgewicht nach Trocknung wurde zu 9,6 g/m² bestimmt. Trocknungsbedingungen:

Auf diesen Vorstrich wurde mit einer Suspension bestehend aus 34,5 Gew-% Stärke (HP Tapiokastärke, M_w=19O00O00g/mol), 18% Glycerin (99,8%), 3,5% PVA (mit einer Viskosität von 8 mPas, Hydrolysegrad 88%) und 44 % Wasser ein Deckstrich aufgetragen. Die Suspension hatte bei 29°C eine Viskosität von 1510 mPas und einen pH- Wert von 7,0. Sie wurde mit einem 20 mm Glattrakel bei 2,5 bar Anpressdruck und einer Maschinengeschwindigkeit von 150 m/min aufgetragen. Mit der Sprühleiste wurden ca. 7 g/m² Wasser aufgesprüht. Die Einstellungen des Dampfkastens waren die gleichen wie in Beispiel 3. Die beschichtete Bahnoberfläche hatte unmittelbar nach dem Dampfkasten eine Temperatur von 89°C. Das Streichgewicht wurde nach Trocknung zu 8,6 g/m² ermittelt.

Trocknungsbedingungen:

Beispiel 5: (Vergleichsbeispiel) Es wurde eine Stärkelösung hergestellt durch Kochen im Jet-Cooker mit folgender Zusammensetzung in Gew-%: 25,7% Stärke (abgebaute, hydroxypropylierte Erbsenstärke, M_w=170'000 g/mol), 1 1 ,8% Glycerin (99.8%ig), 62,5 % Wasser. Die Lösung hatte eine Brookefield-Viskosität von 990 mPas bei 33°C und einen pH von 7,9. Mit einem profilierten Rollrakel (C40) wurde bei einer Maschinengeschwindigkeit von 200 m/min ein Strich von 14 g/m² aufgetragen und getrocknet.

Trocknungsbedingungen:

Auf diesen Vorstrich wurde noch ein Deckstrich mit einem Flächengewicht von 9,5 g/m² über einen Curtain Coater bei 170 m/min aufgetragen. Die dazu benutzte Stärkelösung hatte folgende Zusammensetzung in Gew-%: 24,4% Stärke (abgebaute, hydroxypropylierte Erbsenstärke, M_w=170'000 g/mol), 1 1 % Glycerin (99,8%ig), 1 % Po- lyvinylalkohol (mit einer Viskosität von 40mPas, Hydrolysegrad 98%), 63,6 % Wasser. Die Lösung hatte eine Brookefield-Viskosität von 920 mPas bei 45°C und einen pH von 7,9.

Trocknungsbedingungen:

IR-Strahler: Leis1 2 3 4 Heissluft- 1 2 3 tung: 60% Trockenhauben

Anzahl Heizblöcke 8/8 3/8 2/8 2/8 Temp. °C 280 280 255

Im Test zeigte die Beschichtung nur wenig Barrierewirkung gegenüber Kohlenwasserstoffe. In REM-Aufnahmen der Oberfläche zeigte sich eine gute Abdeckung der Oberfläche mit der Barriereschicht, jedoch zahlreiche Risse in der Schicht. Die Rissbildung wurde auf den hohen Abbaugrad der verwendeten Stärke zurückgeführt.

Beispiel 6: (Vergleichsbeispiel)

Eine Suspension bestehend aus 34,5 Gew.-% Stärke (HP Tapiokastärke, M_w=1 ,9^*10⁷ g/mol), 18% Glycerin (99,8%), 3,5% PVA (mit einer Viskosität von 8 mPas, Hydrolysegrad 88%) und 44 % Wasser wurde angemischt. Die Suspension hatte bei 32°C eine Viskosität von 1810 mPas und einen pH-Wert von 7,0. Die Suspension wurde im Combiblade-Coater mit einem Glattrakel 20 mm bei 1 ,5 bar Rakeldruck auf einen handelsüblichen Faltschachtelkarton mit 250 g/m² Flächengewicht aufgebracht. Es wurde kein Dampfkasten eingesetzt, die Bahn wurde unmittelbar nach dem Coater durch die Trocknungsanlage geführt und mit folgenden Einstellungen getrocknet: Trocknungsbedingungen:

Im Sprühtest zeigte sich nur eine unwesentliche Verbesserung der Barrierewirkung im Vergleich zum Rohkarton. REM-Aufnahmen der beschichteten Oberfläche zeigten, dass noch die granuläre Struktur der Stärke sichtbar war und keine Verfilmung der Stärkemasse stattgefunden hat.

LISTE DER BEZUGSZEICHEN

1 Ro papierrolle

r beschichtete Papierrolle

2 Rohpapierbahn

2' Papierbahn (beschichtet)

3 Leitwalzen

4 Streichvorrichtung

5 Auftragswalze

6 Streichsumpf

7 Rakel

8 Trocknung

9 Heissluftrockung

10 Papierbahn

1 1 Auftragsaggregat/Blade Coater

12 Rollrakel

13 Sprühvorrichtung

14 Dampfblaskasten

15 IR-Trocknung

Claims

Patentansprüche

Verpackungsmaterial mit einer auf Stärke basierenden Barriereschicht zur Behinderung der Diffusion von unpolaren Kohlenwasserstoffen und/oder Kohlenwasserstoffderivaten, wobei das Verpackungsmaterial umfasst: ein flächiges Substrat, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Papier, Pappe und Karton, als Trägerschicht, und

mindestens eine auf das flächige Substrat aufgebrachte Barriereschicht auf Stärkebasis, wobei die Barriereschicht dadurch gekennzeichnet ist, dass

die Barriereschicht, nach Abzug einer gegebenenfalls vorliegenden Füllstoffkomponente, 30 - 100 Gew.-% Stärke umfasst, wobei mindestens >20% der Stärke ein mittleres Molekulargewicht M_w von mindestens 1 Ό00Ό00 g/mol aufweist, und

> 20% Gew.-% der Stärke in der Barriereschicht in Form von gelatinisierten Stärkepartikeln vorliegt, und die Barriereschicht, bezogen auf Stärke plus Weichmacher, 0 - 70 Gew.-% Weichmacher umfasst, und die Barriereschicht in der Trockenmasse ein Flächengewicht im Bereich von 3 - 80 g/m² aufweist.

Verpackungsmaterial nach Anspruch 1 , wobei die Barriereschicht auf einer Oberfläche des flächigen Substrats aufgetragen ist, die der Rückseite des Verpackungsmaterials und damit der Innenseite einer zu erstellenden Verpackung entspricht, wobei das Substrat vorzugsweise Papier mit einem Flächengewicht in g/m² im Bereich von 30 bis 800 ist.

3. Verpackungsmaterial nach Anspruch 1 oder 2, wobei mehr als 50 Gew.-% der Stärke der Barriereschicht eine Molmasse M_w von >2Ό00Ό00 g/mol aufweist.

4. Verpackungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei in der Barriere- schicht >25 Gew.-%, vorzugsweise >30% Gew.-% und besonders bevorzugt > 35

Gew.-% der Stärke in Form von gelatinisierten Stärkepartikeln vorliegt.

5. Verpackungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Stärke der Barriereschicht, vorzugsweise die gelatinisierten Stärkepartikel, Tapiocastärke, Erbsenstärke, Kartoffelstärke oder ein beliebiges Gemisch davon, vorzugsweise substituierte Tapiocastärke, substituierte Erbsenstärke, substituierte Kartoffelstärke oder ein beliebiges Gemisch davon, umfasst/umfassen.

6. Verpackungsmaterial nach Anspruch 5, wobei die Barriereschicht die Stärke oder die Stärken zu einem Anteil von 30 bis 100 Gew.-%, nach Abzug einer gegebenenfalls vorliegenden Füllstoffkomponente, enthält.

7. Verpackungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Weichmachergehalt in der Barriereschicht in Gew.-%, bezogen auf Stärke plus Weichma- eher, mindestens 5 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 10 Gew.-% beträgt.

8. Verpackungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Barriereschicht in Gew.-%, bezogen auf Stärke plus Verdickungsmittel, maximal 50 Gew.-%, vorzugsweise maximal 30 Gew.-%, Verdickungsmittel umfasst.

9. Verpackungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Verdickungsmittel Xanthan und/oder Polyvinylalkohol umfasst, vorzugsweise mit einem Anteil von 0,01 bis < 2,5 Gew.-% Xanthan und /oder 1 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 10 Gew.-%, Polyvinylalkohol.

10. Verpackungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das flächige Substrat zusätzlich einen Vorstrich, vorzugsweise einen mineralischen Vorstrich, umfasst, der zwischen der Substratoberfläche und der Barriereschicht angeordnet ist.

1 1 . Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen Verpackungsmaterials mit einer auf Stärke basierenden Barriereschicht, umfassend die Schritte a) Bereitstellen eines flächigen Substrats, welches vorzugsweise ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Papier, Pappe und Karton, und welches gegebenenfalls einen Vorstrich aufweist,

b) Bereitstellen einer Beschichtungsmasse,

c) Auftragen der Beschichtungsmasse von Schritt b) auf mindestens eine

d) Erhöhen der Temperatur zum Trocknen und Verfestigen der aufgetragenen und zu einer Schicht umgeformten Beschichtungsmasse, dadurch gekennzeichnet dass, als Beschichtungsmasse eine Suspension mit darin suspendierter granulärer Stärke verwendet wird und diese Suspension auf dem Substrat in situ gelatinisiert und getrocknet wird.

12. Verfahren nach Anspruch 1 1 , wobei die Temperatur in °C der Beschichtungsmasse beim Auftragen auf das Substrat mindestens 20, vorzugsweise mindestens 50, noch bevorzugter mindestens 60, beträgt, und/oder die Temperatur beim Auftragen, bezogen auf die Temperatur Tv bei der die Beschichtungsmasse ihr Viskositätsminimum aufweist, innerhalb folgender Grenzen gewählt wird: < 1 1 oberhalb Tv und < 15 unterhalb Tv.

13. Verfahren nach Anspruch 1 1 oder 12, wobei zumindest die zu beschichtende Oberfläche des Substrats vor dem Aufbringen der Beschichtungsmasse aufgeheizt wird, so dass zumindest die Oberfläche beim Aufbringen eine Temperatur in °C von > 30 aufweist und/oder diese Temperatur in °C vorzugsweise > 5 über Tv der Beschichtungsmasse liegt.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 1 bis 13, wobei auf die beschichtete Oberfläche vor dem Trocknen Dampf, vorzugsweise Wasserdampf, aufgebracht wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 1 bis 14, wobei die Beschichtungsmasse vor der Applikation des Dampfes mit Wasser besprüht wird.

16. Verpackungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 10, erhältlich nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 1 bis 15.

17. Beschichtungsmasse für Verpackungsmaterialien, insbesondere für Papier, Pappe oder Karton, wobei die Beschichtungsmasse umfasst: a)10 - 75 Gew.-% granuläre Stärke,

b) 0 - 50 Gew.-% gelöste Stärke,

c) 0 - 70 Gew.-% Weichmacher,

d) 25 - 90 Gew.-% Wasser, wobei das bevorzugte Gewichtsmittel der Molekulargewichtsverteilung M_w der granulären Stärke > 500Ό00, ist, und

die Beschichtungsmasse bei 40°C eine Viskosität im Bereich von 50 - 3O00mPas aufweist. 18. Beschichtungsmasse nach Anspruch 17, wobei das Gewichtsmittel der Molekulargewichtsverteilung M_w der granulären Stärke mindestens 1 Ό00Ό00 g/mol, vorzugsweise mindestens 2Ό00Ό00 g/mol oder mehr beträgt.

Beschichtungsmasse nach Anspruch 17 oder 18, wobei die Beschichtungsmasse Tapiocastärke, Erbsenstärke, Kartoffelstärke oder ein beliebiges Gemisch davon, vorzugsweise substituierte Tapiocastärke, substituierte Erbsenstärke, substituierte Kartoffelstärke oder ein beliebiges Gemisch davon, umfasst.

20. Beschichtungsmasse nach einem der Ansprüche 17 bis 19, wobei die granuläre Stärke, Tapiocastärke, Erbsenstärke, Kartoffelstärke oder ein beliebiges Gemisches davon, vorzugsweise substituierte Tapiocastärke, substituierte Erbsenstärke, substituierte Kartoffelstärke oder ein beliebiges Gemisches davon, umfasst.

21 . Beschichtungsmasse nach einem der Ansprüche 17 bis 20, wobei der Amylose- gehalt der granulären Stärke im Bereich von 0 bis weniger als 60 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von mehr als 0,5 bis weniger als 35 Gew.-% liegt. 22. Beschichtungsmasse nach einem der Ansprüche 17 bis 21 , wobei der Weichmachergehalt bei mindestens 5 Gew.-%, vorzugsweise bei mindestens 10 Gew.-%, noch bevorzugter bei mindestens 15 Gew.-% liegt.

23. Beschichtungsmasse nach einem der Ansprüche 17 bis 22, wobei die Beschich- tungsmasse mindestens 2, vorzugsweise mindestens 3 Weichmacher umfasst, wobei in der Kombination die einzelnen Weichmacher zu mindestens 5%, vorzugsweise mindestens 10%, am bevorzugtesten zu mindestens 15% vertreten sind. 24. Beschichtungsmasse nach einem der Ansprüche 17 bis 23, wobei die Beschichtungsmasse in Gew.-%, bezogen auf die gesamte Stärke plus Verdickungsmittel, maximal 50 Gew.-%, vorzugsweise maximal 30 Gew.-%, Verdickungsmittel umfasst. 25. Beschichtungsmasse nach einem der Ansprüche 17 bis 24, wobei das Verdickungsmittel Xanthan und/oder Polyvinylalkohol umfasst, vorzugsweise mit einem Anteil von 0,01 bis < 2,5 Gew.-% Xanthan und /oder 1 bis 30, vorzugsweise 1 bis 10 Gew.-%, Polyvinylalkohol. 26. Verwendung der Beschichtungsmasse nach einem der Ansprüche 17 bis 25 in einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 1 bis 15.

27. Verwendung einer auf Stärke basierenden Beschichtungsmasse zum Versiegeln der Oberfläche von Verpackungsmaterialien, um die Migration von lipophilen Ver- unreinigungen aus dem Verpackungsmaterial in das Packgut zu verhindern, wobei die Beschichtungsmasse eine Suspension mit darin suspendierter granulärer Stärke ist.

28. Verwendung nach Anspruch 27, wobei eine Beschichtungsmasse gemäß einem der Ansprüche 17 bis 25 verwendet wird.

29. Vorrichtung zur Herstellung eines mehrschichtigen Verpackungsmaterials mit einer auf Stärke basierenden Barriereschicht nach einem der Ansprüche 1 bis 10 oder 16, wobei die Vorrichtung umfasst:

- Mittel zum Auftragen einer Beschichtungsmasse auf ein flächiges Substrat, und

- Mittel zum Trocknen des beschichteten Substrats, wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass vor den Mitteln zum Trocknen Mittel zur in situ Gelatinisierung angeordnet sind, mit deren Hilfe auf die beschichtete Oberfläche Dampf aufgebracht werden kann, wobei diese Mittel vorzugsweise einen Dampfblaskasten umfassen.

30. Vorrichtung nach Anspruch 29, wobei vor der Vorrichtung zum Aufbringen von Dampf eine Sprühvorrichtung zum Besprühen der beschichteten Oberfläche angeordnet ist.