WO2020011829A1 - HEIßSIEGELFÄHIGES BARRIEREPAPIER - Google Patents

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WO2020011829A1
WO2020011829A1 PCT/EP2019/068492 EP2019068492W WO2020011829A1 WO 2020011829 A1 WO2020011829 A1 WO 2020011829A1 EP 2019068492 W EP2019068492 W EP 2019068492W WO 2020011829 A1 WO2020011829 A1 WO 2020011829A1
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WO
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barrier
barrier layer
paper
heat
sealable
Prior art date
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PCT/EP2019/068492
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English (en)
French (fr)
Inventor
Nadia EL-KARZAZI
Dieter Becker
Konstantinos Kalessios
Jochen Schlegel
Original Assignee
Mitsubishi Hitec Paper Europe Gmbh
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Publication date
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Priority to EP19739964.5A priority patent/EP3821074B1/de
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    • D21H27/00—Special paper not otherwise provided for, e.g. made by multi-step processes
    • D21H27/10—Packing paper
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D65/00—Wrappers or flexible covers; Packaging materials of special type or form
    • B65D65/38—Packaging materials of special type or form
    • B65D65/42—Applications of coated or impregnated materials

Definitions

  • the present invention relates to a heat-sealable barrier paper comprising or consisting of a) a backing paper having a front side and a back side opposite the front side, b) a first barrier layer arranged on the front side of the backing paper, consisting of or comprising a binder and a pigment and c) a second barrier layer arranged on the first barrier layer, consisting of or comprising an acrylate copolymer and a wax.
  • the present invention further relates to the use of a barrier paper according to the invention as packaging and a method for producing a barrier paper according to the invention. Further aspects of the present invention result from the following description and the claims.
  • Loose foods such as sausage, cheese or baked goods
  • High demands are placed on the packaging, particularly in the case of fatty foods.
  • fat containing food can penetrate the packaging material with the fat from the food. This can cause the packaging material to soften and tear, or contaminate other objects with the grease when you come into contact with the packaging.
  • a wood-free, greaseproof "sandwich paper" is often used for packaging fatty foods, which has a certain fat resistance due to the greasy grinding of the fibrous materials.
  • the fat resistance of these sandwich papers is often not sufficient.
  • a greasy grind is achieved by wide, widely spaced knives or a basalt stone measurement with a long grinding time.
  • the fibers are not cut, but squeezed. A strongly swelling fiber mucus is created, a slippery, greasy substance that only drains slowly on the paper machine. The paper gains high density but loses opacity. It becomes translucent. When the fiber is shortened slightly, the term “greasy-long” is used. More shortened fibers are referred to as “greasy-short". If the substrate is mainly made of greasy, short fibers, it has only a low resistance to tearing and tearing.
  • a composite packaging material is often used as a more fat-resistant alternative to sandwich paper.
  • a composite packaging material can, for example, consist of a composite material formed from a paper and a plastic and / or aluminum foil. If there is no polyethylene coating (PE), fluorocarbones can be used as water-repellent chemicals. For example, paper is coated on one side with polyethylene, often in an energy-intensive extrusion process, or with aluminum foil. These composite packaging materials are characterized by their high fat resistance. If these composite packaging materials are used for paper recycling, however, these materials significantly interfere with the recycling process. Due to the film layer, the composite packaging materials cannot be defibrated sufficiently during the recycling process and so-called wet-strength specks form.
  • Specks are remnants of the plastic or aluminum foil to which paper fibers still adhere.
  • the necessary separation of the specks in the fiber processing process results in a not inconsiderable loss of fiber, which is withdrawn from the process.
  • These specks have to be removed during the recycling process. It is also not possible to compost these composites because the plastic or aluminum foils used are not biodegradable.
  • DE 10 2014 119 572 A1 describes packaging paper for foods with a basis weight between 20 g / m 2 and 40 g / m 2 , and with a mass fraction of filler which is less than 20% based on the mass of the uncoated paper having.
  • the packaging paper has a coating on at least one side, which comprises a vegetable oil, talcum and a binder encapsulated in a polymer.
  • US 2007/000971 A1 describes a sealable paper which consists of a backing paper which can be printed on its front side and which comprises a water vapor barrier layer which consists of a mixture of acrylic polymers and less than 5% by weight of wax consists. On the back of the backing paper, the paper can have a sealable layer which is made from a natural or artificial latex.
  • a packaging always consists of different components, namely the packaging material and the packaging aid.
  • the goods that are packaged are called packaged goods.
  • Packaging aids are materials that increase the strength of the packaging or make it possible in the first place, such as nails, adhesive tapes, clips and strapping, which ensure that crates and boxes are held together. Packing aids also include labels such as labels on beverage bottles, banderoles on cans and closures of bottles and glasses, labeling agents (e.g. warning labels), desiccants, securing agents (e.g. seals, seals) or upholstery agents (corner cushions, air cushions) etc.). Packaging is the name of the container in which the packaged goods (the goods) are packed.
  • packaging box, box, crate, sack, can, bin, glass, bottle, canister, bag, shrink hood, etc.
  • Materials from which the packaging is formed are referred to as packaging materials.
  • packaging materials include, for example, wood, glass, metal, paper and plastic.
  • Cardboard is a term for packaging made of corrugated cardboard.
  • the object of the present invention is to provide a packaging material which can be fed to paper recycling without the recycling process being impaired by the formation of specks or other rejects, such as foils.
  • the packaging material should be designed so that it is suitable for contact with food and has a low water and water vapor permeability and a high fat resistance.
  • An additional object of the present invention is to design the barrier paper so that it is designed to be heat-sealable. In addition, it is desirable that it can be biodegraded, ie composted.
  • a heat-sealable barrier paper comprising or consisting of a) a backing paper, having a front side and a back side opposite the front side, b) a first barrier layer arranged on the front or back side of the backing paper, consisting of or comprising a binder and a Pigment, and c) a second barrier layer arranged on the first barrier layer, consisting of or comprising an acrylate copolymer and a wax.
  • a first barrier layer consisting of or comprising a binder and a pigment
  • a second barrier layer consisting of or comprising an acrylate copolymer and a wax
  • the barrier paper is recyclable since no foils are used, in particular no plastic or aluminum foils are used.
  • a barrier paper according to the invention forms a pulp without specks or other rejects being formed.
  • the barrier paper according to the invention can thus be completely fed to paper recycling.
  • the combination of acrylic copolymer and wax in the second barrier layer also makes the barrier paper heat-sealable.
  • barrier papers according to the invention the use of extruded, glued-on foils or vapor-deposited or glued-on metal foils is completely dispensed with, since the individual layers of the barrier paper according to the invention are produced by applying dispersions. The individual layers of the barrier paper according to the invention are not extruded.
  • the wax in the second barrier layer is a wax made of saturated hydrocarbons.
  • Our own studies have shown that barrier waxes with a particularly high fat resistance and water resistance can be obtained when using waxes from saturated hydrocarbons.
  • acrylate copolymers are particularly compatible with waxes made from saturated hydrocarbons and therefore a uniform and stable second barrier layer can be formed.
  • the wax having a melting point above 40 ° C., preferably above 50 ° C., particularly preferably above 60 ° C.
  • Barrier papers are preferred according to the invention, the wax having a melting point of less than 100 ° C., preferably less than 90 ° C., particularly preferably less than 80 ° C.
  • Barrier papers are preferred according to the invention, the wax having a melting point in the range from 40 ° C. to 100 ° C., preferably in the range from 50 ° C. to 90 ° C., particularly preferably in the range from 60 ° C. to 80 ° C.
  • the mass fraction of the wax in the second barrier layer being 5 to 60%, preferably 15 to 50%, is particularly preferably 20 to 40%, based on the total mass of the second barrier layer.
  • barrier papers are preferred, the mass fraction of the wax in the second barrier layer being 5 to 60%, preferably 10 to 60%, particularly preferably 15 to 60%, based on the total mass of the second barrier layer.
  • Barrier papers are preferred according to the invention, the wax based on saturated hydrocarbons containing or consisting of one, two, three or more than three alkanes selected from the group consisting of heneicosan, docosan, tricosan, tetracosan, pentacosan, hexacosan, heptacosan, octacosan, nonacosan, triacontan, hentria-contan, dotriacontan, tritriacontan, tetratriacontan, pentatriacontan, hexatriacontan, preferably octatriacontan, preferably hepatriacontan, Group consisting of hexacosan, heptacosan, octacosan, nonacosan and triacontan.
  • Barrier papers are particularly preferred according to the invention, the wax based on saturated hydrocarbons being
  • the acrylate copolymer in the second barrier layer is particularly preferably a copolymer with an average molar mass in the range from 50,000 to 150,000 g / mol, preferably in the range from 80,000 to 130,000 g / mol, particularly preferably in the range from 90,000 up to 100,000 g / mol.
  • the mean molar mass is determined with the aid of gel permeation chromatography (GPC) with tetrahydrofuran (THF; tetramethylene oxide; 1,4-epoxybutane; oxacyclopentane) as a solvent, polystyrene as standard and detection using an RI detector (refractive index detector).
  • the acrylate copolymer in the second barrier layer is particularly preferably a copolymer produced using two, three, four, five, six or all monomers selected from the group consisting of methyl acrylate, methyl methacrylate, butyl acrylate, butyl methacrylate, 2-ethylhexyl acrylate, 2-ethylhexyl methacrylate and styrene.
  • the properties of the resulting acrylate copolymer can be optimized by selecting the monomers used to produce the acrylate copolymer.
  • Surveys of our own have surprisingly shown that an acrylate copolymer which has been prepared from methyl acrylate, methyl methacrylate, butyl acrylate, butyl methacrylate, 2-ethylhexyl acrylate, 2-ethylhexyl methacrylate and / or 2-ethylhexyl ester and / or styrene has particularly good barrier properties and with which Wax or in particular is compatible with the wax based on saturated hydrocarbons.
  • methyl acrylate methyl methacrylate, butyl acrylate, butyl methacrylate, 2-ethylhexyl acrylate, 2-ethylhexyl methacrylate and styrene
  • other monomers may have been used to prepare the acrylate copolymer or the copolymer was prepared from two, three, four, five , six or all of the monomers selected from the group consisting of acrylic acid methyl ester, methacrylic acid methyl ester, acrylic acid butyl ester, methacrylic acid butyl ester, acrylic acid 2-ethylhexyl ester, methacrylic acid 2-ethylhexyl ester and styrene.
  • the acrylate copolymer is particularly preferably a random copolymer.
  • acrylate copolymers can also be produced as block copolymers.
  • block-acrylate copolymers phases are formed in which blocks of the same monomer units agglomerate. This phase formation in block copolymers can be disadvantageous according to the invention.
  • the mass fraction of the acrylate copolymer which is present in the second barrier layer in addition to the wax is 40 to 95% in the second barrier layer, preferably 50 to 85%, particularly preferably 60 to 80%, based on the total mass of the second barrier layer.
  • a content of acrylate copolymer, which is present in the second barrier layer in addition to the wax, below a mass fraction of 40% leads to barrier papers in which the mechanical resistance of the second barrier layer decreases disproportionately.
  • the mechanical resistance of the second barrier layer is sufficiently high, but it has been shown that the barrier properties to grease, oil and moisture decrease disproportionately.
  • Our own studies have shown that particularly good barrier Repapiere with optimal barrier and mechanical properties can be obtained if the content of acrylate copolymer is 20 to 40% by mass.
  • the mass fraction of the acrylate copolymer in the second barrier layer is 40 to 95% and the mass fraction of the wax in the second barrier layer is 5 to 60% and it is even more preferred if the mass fraction of the acrylate copolymer in the second barrier layer is 50 to 85% and the mass fraction of the wax in the second barrier layer is 15 to 50% and it is even more preferred if the mass fraction of the acrylate copolymer in the second barrier layer is 60 to 80% and the mass fraction of the Wax in the second barrier layer is 20 to 40%.
  • the second barrier layer consists of acrylate copolymer, wax and a mass fraction of at most 10%, preferably at most 5%, of other substances which are not acrylate copolymer or wax, based on the total mass the second barrier layer.
  • a heat-sealable barrier paper according to the invention is preferred, the mass per unit area of the second barrier layer being in the range from 2.5 to 7.4 g / m 2 , preferably in the range from 2.8 to 6.5 g / m 2 , particularly preferably in Range is from 2.9 to 5.2 g / m 2 .
  • a heat-sealable barrier paper according to the invention is preferred, the second barrier layer being a dispersion layer.
  • a dispersion layer is understood to mean a layer which has been produced from a dispersion, usually an aqueous dispersion. It is therefore preferred according to the invention if the second barrier layer was produced from a dispersion.
  • the individual polymer molecules are not distributed homogeneously in a dispersion layer, but can in some cases be present in separate phases, it being possible for individual phases to be present separately from one another.
  • the presence of phases is a result of the manufacturing process in which the layers are made from a dispersion, in which the polymers are already in disperse phases. After removing the dispersion medium, usually water, no film forms.
  • a film is understood to be a very thin ( ⁇ 1 mm) metal or plastic sheet which has constant strength along its entire dimension and includes long-range ordering of the molecular structure.
  • the constant strength is a result of the polymer molecules homogeneously distributed in the film.
  • the main characteristic of plastic films is their ability to be wrapped around objects and to adapt to their shape.
  • a heat-sealable barrier paper according to the invention is preferred, the first barrier layer and / or the second barrier layer not being formed as a film.
  • a film can also be used as a separate layer, i.e. without a backing paper, while a dispersion layer is not a stand-alone layer, i.e. not without a carrier medium.
  • a heat-sealable barrier paper according to the invention is preferred, the pigment in the first barrier layer being an organic pigment, an inorganic pigment or a mixture of organic pigment and inorganic pigment.
  • a heat-sealable barrier paper according to the invention is particularly preferred, the pigment in the first barrier layer being an inorganic pigment selected from the list consisting of calcined kaolin, kaolin, kaolinite, magnesium silicate hydrate, silicon oxide, bentonite, calcium carbonate, aluminum hydroxide, aluminum oxide and boehmite.
  • a heat-sealable barrier paper according to the invention is particularly preferred, the pigment in the first barrier layer being shaped in the form of a plate.
  • the platelet-shaped pigment has a (preferably average) aspect ratio from 5 to 100, preferably from 15 to 100, more preferably from 20 to 80.
  • aspect ratio also “aspect ratio” or “shape factor” “Called) is the quotient between the diameter and the thickness of the plate of the inorganic pigment before mixing with the other components.
  • An aspect ratio of 15 means that the diameter of the plate is 15 times larger than the thickness of the plate.
  • a heat-sealable barrier paper according to the invention is preferred, the mass fraction of the pigment in the first barrier layer being 5 to 60%, preferably 15 to 40%, particularly preferably 20 to 40%, based on the total mass of the first barrier layer.
  • a heat-sealable barrier paper according to the invention is preferred, the binder in the first barrier layer being an acrylate polymer or acrylate copolymer.
  • a heat-sealable barrier paper according to the invention is preferred, the binder in the first barrier layer being a (meth) acrylate polymer or (meth) acrylate copolymer.
  • a heat-sealable barrier paper according to the invention is preferred, the binder in the first barrier layer not being an ethylene-vinyl alcohol copolymer (EVOH) or polyvinyl alcohol (PVOH).
  • a heat-sealable barrier paper according to the invention is preferred, the binder in the first barrier layer being an anionic acrylate polymer or an anionic acrylate copolymer.
  • a heat-sealable barrier paper according to the invention is preferred, the binder in the first barrier layer being an anionic (meth) acrylate polymer or an anionic (meth) acrylate copolymer.
  • a (meth) acrylic polymer is understood to mean a polymer which can be prepared from methacrylic acid, acrylic acid or a mixture of methacrylic acid and acrylic acid as monomers.
  • a (meth) acrylic copolymer is understood to mean a copolymer which can be prepared from methacrylic acid or acrylic acid and at least one other monomer or which can be prepared from a mixture of methacrylic acid and acrylic acid and at least one other monomer.
  • a heat-sealable barrier paper according to the invention is preferred, the binder in the first barrier layer being a copolymer, produced using one, two, three or all monomers selected from the group consisting of butyl methacrylate, butyl acrylate, methacrylonitrile, acrylonitrile, methylstyrene and styrene.
  • a heat-sealable barrier paper according to the invention is preferred, the binder in the first barrier layer being a copolymer, produced using butyl acrylate, acrylonitrile and styrene.
  • a heat-sealable barrier paper according to the invention is preferred, the mass per unit area of the first barrier layer being in the range from 1.5 to 6.4 g / m 2 , preferably in the range from 1.8 to 5.5 g / m 2 , particularly preferably in Range is 1.9 to 4.2 g / m 2 .
  • other polymers or additives can also be contained in the second barrier layer.
  • the first barrier layer consists of an acrylate polymer or acrylate copolymer, a pigment and a mass fraction of at most 5%, preferably at most 2.5%, of further substances (for example additives) which are not acrylate polymers or Ac - Rylat copolymers or pigments, based on the total mass of the second barrier layer.
  • backing paper is used as a generic term, which also includes backing board and backing cardboard.
  • a backing paper is a flat material that essentially consists of fibers of mostly vegetable origin and is formed by dewatering a fiber suspension becomes. The term backing paper should not restrict the basis weight.
  • a heat-sealable barrier paper according to the invention is preferred, the backing paper being a paper, a cardboard or a cardboard.
  • the carrier paper is cardboard, it can be designed, for example, as solid cardboard and corrugated cardboard (eg single corrugation or double corrugation). It is also possible for the heat-sealable barrier paper according to the invention to be designed as an outer cover, inner cover or intermediate cover of a corrugated cardboard.
  • a heat-sealable barrier paper according to the invention is particularly preferred, the backing paper being a paper with a mass per unit area in the range from 30 to 150 g / m 2 , a cardboard with a mass per unit area of over 150 g / m 2 and less than 225 g / m 2 or a cardboard with a mass per unit area of more than 225 g / m 2 .
  • a heat-sealable barrier paper according to the invention is very particularly preferred, the backing paper being a paper with a mass per unit area in the range from 25 to 80 g / m 2 , preferably with a mass per unit area in the range from 30 to 60 g / m 2 , particularly preferably with a mass per unit area in the range of 35 to 50 g / m 2 .
  • a heat-sealable barrier paper according to the invention is preferred, the backing paper not containing any organic or inorganic pigments.
  • the backing paper is a base paper.
  • a barrier paper according to the invention is preferred, the backing paper containing a cellulose with a Schopper-Riegler degree in the range from 24 to 54 ° SR, preferably in the range from 29 to 49 ° SR, particularly preferably in the range from 34 to 44 ° SR.
  • a heat-sealable barrier paper according to the invention is preferred, the backing paper comprising a short-fiber cellulose with a Schopper-Riegler degree of at least 30 ° SR and / or a long-fiber cellulose with a Schopper-Riegler degree of at least 24 ° SR.
  • a barrier paper according to the invention is preferred, the backing paper comprising or consisting of a cellulose which comprises a short fiber cellulose and a long fiber cellulose.
  • the backing paper is produced from a mixture of a short-fiber pulp and a long-fiber pulp and this mixture is leveled again before the carrier substrate is produced in order to achieve the desired chopper -Riegler degrees in the range from 24 to 54 ° SR, preferably in the range from 29 to 49 ° SR, particularly preferably in the range from 34 to 44 ° SR.
  • the short-fiber and long-fiber pulps used before grinding can have a Schopper-Riegler degree that is outside the preferred range.
  • the Schopper-Riegler degree of the short-fiber pulps and long-fiber pulps used is preferably smaller before grinding than after grinding.
  • the barrier paper according to the invention is a barrier paper, the short-fiber pulp being composed wholly or partially, preferably at least to a mass fraction of more than 50%, based on the total mass of the short-fiber pulp, of hardwood fibers consists of birch fibers, beech fibers or eucalyptus fibers and the long-fiber pulp consists entirely or partially, preferably at least more than 50%, based on the total mass of the long-fiber pulp, of fibers of coniferous woods, preferably of pine fibers, Spruce fibers or fir fibers exist.
  • a heat-sealable barrier paper according to the invention is preferred, the backing paper comprising a mass fraction of at least 70% short fiber pulp, preferably comprises between 70 and 75% short fiber pulp, based on the total mass of short fiber pulp and long fiber pulp.
  • a heat-sealable barrier paper according to the invention is preferred, wherein the backing paper consists of fresh fibers or a mass fraction of greater than or equal to 50%, preferably greater than or equal to 80%, particularly preferably greater than 95% of fresh fibers, based on the total mass of the fibers in the backing paper.
  • fresh fibers are understood to mean a cellulose which is obtained directly from the vegetable starting material (usually wood or grass).
  • Recycled fibers are to be distinguished from fresh fibers, which have previously been used at least once in other paper or cardboard products, i.e. which consist of waste paper, waste cardboard and / or waste cardboard.
  • the backing paper, the first barrier layer and the second barrier layer can additionally also contain the additives commonly used in paper production, such as sizing agents, pigments (in addition to the pigments already described above), optical brighteners, biocides, dispersants, release agents, defoamers, Retention agents, fixatives, flocculants, fabric deaerators, wetting agents, leveling agents, slime control agents or thickeners.
  • the additives are usually used to adjust the properties of the coating compositions used to produce the respective layer (for example defoamers or retention agents) or to adjust the properties of the resulting layer (for example optical brighteners).
  • a barrier paper according to the invention is preferred, the backing paper having further layers on the back.
  • the back can be coated with a starch layer, preferably modified starch, particularly preferably modified corn starch.
  • the properties of the barrier paper can be improved by a back coating. For example, it is thus possible to ensure that the barrier paper can be printed on the back.
  • a barrier paper according to the invention is preferred, the barrier paper having a migration value of MOSH (mineral oil saturated hydrocarbons) and MOAH (mineral oil aromatic hydrocarbons) of at least less than 2 mg / kg, preferably less than or equal to 0.6 mg / kg, more preferably less than or equal to 0.4 mg / kg.
  • MOSH mineral oil saturated hydrocarbons
  • MOAH mineral oil aromatic hydrocarbons
  • the Migration determined using modified polyphenylene oxides (MPPO) (Tenax®) according to DIN EN 14338: 2004-03.
  • MPPO modified polyphenylene oxide
  • MPPO modified polyphenylene oxide
  • Tenax® is regarded as a replacement test food.
  • the second barrier layer of the packaging system according to the invention is covered with modified polyphenylene oxide (MPPO; Tenax®) and stored at 40 ° C. for 10 days in a conventional oven. After storage, the polyphenylene oxide (MPPO; Tenax®) is extracted with hexane for chromatography. In
  • a barrier paper is preferred according to the invention, the barrier paper on the second barrier layer having a fat permeability with turpentine oil according to Tappi 454 om-10 of at least 1300 s, preferably of at least 1500 s, particularly preferably of at least 1800 s.
  • a barrier paper is preferred according to the invention, the barrier paper on the second barrier layer having a water resistance, determined on the basis of Tappi 454 om-10, of greater than 240 s, preferably greater than 400 s, particularly preferably greater than 600 s.
  • a barrier paper is preferred according to the invention, the barrier paper having a water vapor permeability according to DIN 53122-1 at a climate of 23 ° C. and 85% atmospheric humidity of less than or equal to 300 g / (m 2 d), preferably less than or equal to 250 g / (m 2 d ), particularly preferably of less than or equal to 125 g / (m 2 d).
  • the barrier paper according to the invention not only has a very high resistance to fat, but also a low water vapor permeability.
  • a low water vapor permeability in packaging is desirable for food, since the packaged food does not dry out prematurely and remains fresh for longer.
  • a barrier paper is preferred according to the invention, the barrier paper having a fat permeability of at least level 5, preferably of at least level 3, particularly preferably of at least level 1; measured according to method DIN 53116.
  • barrier papers according to the invention can have a KIT value of more than 12 and thus have excellent bed resistance. show the same range as the fat resistance of barrier papers coated with plastic or aluminum foil.
  • a barrier paper is preferred according to the invention, the barrier paper having a sealing strength at 500 kPa, 150 ° C. and 1 s of greater than or equal to 3.0 N / 15 mm, preferably having a sealing strength of greater than or equal to 3.5 N / 15 mm, particularly preferably of greater is equal to 4.2 N / 15mm.
  • a barrier paper is preferred according to the invention, the mass per unit area of the barrier paper being in the range from 30 to 800 g / m 2 , preferably in the range from 35 to 600 g / m 2 , particularly preferably in the range from 40 to 250 g / m 2 ,
  • a barrier paper is preferred according to the invention, the barrier paper being a paper with a mass per unit area in the range from 30 to 150 g / m 2 , a cardboard with a mass per unit area of over 150 g / m 2 and less than 225 g / m 2 or one Cardboard with a mass per unit area of over 225 g / m 2 .
  • a barrier paper is preferred according to the invention, the barrier paper on the second barrier layer having a Bekk smoothness determined according to ISO 5627 in the range from 100 to 1200 s, preferably in the range from 125 to 1000 s, more preferably in the range from 125 to 800 s.
  • the Bekk smoothness is not determined on both sides of the barrier paper, but only on the second barrier layer of the barrier paper.
  • barrier papers with the Bekk smoothing described above have particularly good properties.
  • the paper With a Bekk smoothness of less than 100 s, the paper often has a structure that is too coarse, so that a decrease in the water and / or fat resistance or an increase in the water vapor permeability can often be observed.
  • the low smoothness of the paper has an increase in the surface, so that diffusion processes are preferred.
  • Our own investigations have also shown that with Bekk smoothing of more than 1200 s no significant improvement in the properties can be obtained.
  • a barrier paper that has no further layer on the second barrier layer is preferred according to the invention.
  • a barrier paper is preferred according to the invention, the barrier paper having a tear length according to Hoyer a) of less than 30 km transverse to the fiber direction and / or b) of less than 20 km longitudinally to the fiber direction.
  • barrier paper is preferred according to the invention, the barrier paper containing no fluorine-containing compounds, in particular no fluorinated organic compounds.
  • a heat-sealable barrier paper according to the invention is preferred, the barrier paper not containing any layer which consists exclusively of natural rubber or synthetic rubber (for example styrene-butadiene rubber, butadiene rubber, ethylene-propylene copolymer, polyether amides, epoxy rubber) , Urethane rubber, silicone rubber or polysulfide rubber) contains.
  • natural rubber or synthetic rubber for example styrene-butadiene rubber, butadiene rubber, ethylene-propylene copolymer, polyether amides, epoxy rubber
  • Urethane rubber silicone rubber or polysulfide rubber
  • barrier paper according to the invention relates to the use of a barrier paper according to the invention as packaging material, in particular for foods, electronic products, agricultural products (e.g. seeds, fertilizers), animal feed, washing powder, pharmaceutical products, building materials (e.g. cement, plaster, paste powder) or cosmetics.
  • agricultural products e.g. seeds, fertilizers
  • animal feed e.g. seeds, fertilizers
  • washing powder e.g. water
  • pharmaceutical products e.g. cement, plaster, paste powder
  • building materials e.g. cement, plaster, paste powder
  • a barrier paper according to the invention is particularly preferably used as the inner bag, inlay or inner lining of a packaging box.
  • a suitability is also seen in particular for bulk goods, flowable, lumpy and / or powdered packaged goods.
  • the goods that are packed are called packaged goods.
  • a barrier paper according to the invention as food packaging material, in particular inlay, inner bag, stand-up pouch, tray cover, wrapping paper, underlay paper, cake slice, blister packaging, intermediate and / or release paper.
  • it is particularly preferably used for wrapping, underlaying, interposing, covering and / or separating dry, moist and / or frozen foods, such as baked goods, bread rolls, baking ingredients, fruits, vegetables, fried and / or fried goods, snack goods, sandwiches , Bread, burgers, rice, pasta, frozen fries, frozen cream vegetables, breaded schnitzel, meat products, fish products, ready meals, baking mixes, mashed potatoes, baguette soups, instant pasta dishes, sausages, salad containers, salad bowl and / or cheese.
  • Another aspect of the present invention relates to packaging, in particular food packaging, comprising a barrier paper according to the invention.
  • Another aspect of the present invention relates to the use of a heat-sealable barrier paper according to the invention in packaging, preferably in food packaging, for a) reducing the water vapor permeability according to DIN 53122-1 to a value of less than or equal to 300 g / (m 2 d) and / or b) Reduction of fat permeability with terpetin oil according to Tappi 454 to a value of at least 1300 s.
  • Another aspect of the present invention relates to a method for producing a barrier paper (10), preferably a barrier paper according to the invention, comprising the following steps
  • step iii applying the manufactured or provided second barrier screed to the first barrier layer produced in step iii and then drying the second barrier screed, so that a second barrier layer results.
  • Another aspect of the present invention relates to a heat-sealable barrier paper produced by a method according to the invention.
  • the coating composition used in a method according to the invention for producing a barrier paper reference is made here to the comments on the composition of the individual layers.
  • the coating compositions are designed in such a way that the layers present in a barrier paper according to the invention result from this.
  • the coating compositions are usually in the form of an aqueous dispersion and contain the constituents or compounds (e.g. monomers or crosslinking agents) present in the individual layers which react to form the constituents.
  • the coating compositions can also contain the additives commonly used in papermaking, such as, for example, biocides, dispersants, mold release agents, defoamers or thickeners, which are added to adjust the properties of the coating composition and which usually remain in the layer produced from the coating composition.
  • additives commonly used in papermaking can be used in the usual amounts.
  • a backing paper was used which was produced from a 1: 1 mixture of short fiber and long fiber pulp with a grinding of 39 ° SR on a paper machine, a paper web provided with resin sizing with a mass per unit area of 40 g / m 2 , The paper substrate produced was subjected to a line load of
  • a first barrier screed which was in the form of an aqueous dispersion, was applied to the backing paper produced and this barrier screed was then dried using IR and air drying, so that a first barrier layer with a basis weight of 3 g / m 2 resulted.
  • the composition of the first barrier screed (without taking water into account) is given in Table 1.
  • a second barrier screed which was in the form of an aqueous dispersion, was applied to the first barrier layer produced and this barrier screed was then dried using IR and air drying, so that a second barrier layer with a basis weight of 4 g / m 2 resulted.
  • the composition of the second barrier screed (without taking water into account) is given in Table 1.
  • the resulting barrier paper which could be heat-sealed at 120 ° C., had a weight per unit area of 47 g / m 2 and was measured for its properties. The results are summarized in Table 2.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein heißsiegelfähiges Barrierepapier umfassend oder bestehend aus a) einem Trägerpapier, aufweisend eine Vorderseite und eine der Vorderseite gegenüberliegende Rückseite, b) einer auf der Vorderseite des Trägerpapiers angeordneten ersten Barriereschicht, bestehend aus oder umfassend ein Bindemittel und ein Pigment und c) einer auf der ersten Barriereschicht angeordneten zweiten Barriereschicht, bestehend aus oder umfassend ein Acrylat-Copolymer und ein Wachs. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner die Verwendung eines erfindungsgemäßen Barrierepapiers als Verpackung sowie ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Barrierepapiers.

Description

Heißsiegelfähiges Barrierepapier
Die vorliegende Erfindung betrifft ein heißsiegelfähiges Barrierepapier umfassend oder bestehend aus a) einem Trägerpapier, aufweisend eine Vorderseite und eine der Vorderseite gegenüberliegende Rückseite, b) einer auf der Vorderseite des Trägerpapiers angeordneten ersten Barriereschicht, bestehend aus oder umfassend ein Bindemittel und ein Pigment und c) einer auf der ersten Barriereschicht angeordneten zweiten Barriereschicht, bestehend aus oder umfassend ein Acrylat-Copolymer und ein Wachs. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner die Verwendung eines erfindungsgemäßen Barrierepapiers als Verpackung sowie ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Barrierepapiers. Weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und den Ansprüchen.
Lose angebotene Lebensmittel, wie Wurst-, Käse- oder Backwaren, werden aus Hygieneoder Frischhaltegründen üblicherweise in einer Verpackung an Kunden übergeben. Hohe Anforderungen an die Verpackung werden dabei insbesondere bei fetthaltigen Lebensmitteln gestellt. Bei der Verwendung von herkömmlichen Verpackungen auf Basis von Papier kann bei fetthaltigen Lebensmitteln ein Durchdringen des Verpackungsmaterials mit dem Fett aus dem Lebensmittel erfolgen. Dies kann dazu führen, dass das Verpackungsmaterial aufweicht und reißt oder dass eine Verunreinigung von anderen Gegenständen mit dem Fett erfolgt, wenn Sie in Kontakt mit der Verpackung kommen. Zur Verpackung von fetthaltigen Lebensmitteln wird häufig ein holzfreies, fettdichtes „Butterbrotpapier“ verwendet, das aufgrund einer schmierigen Mahlung der Faserstoffe eine gewisse Fettbeständigkeit aufweist. Häufig reicht die Fettbeständigkeit dieser Butterbrotpapiere allerdings nicht aus. Eine schmierige Mahlung wird durch breite, weit auseinandergestellte Messer oder eine Basaltstein-Bemesserung bei einer langen Mahldauer erzielt. Die Fasern werden nicht zerschnitten, sondern gequetscht. Es entsteht ein stark quellender Faserschleim, ein glitschig-schmieriger Stoff, der sich auf der Papiermaschine nur langsam entwässert. Das Papier gewinnt eine hohe Dichte, verliert jedoch an Opazität. Es wird glasig- durchscheinend. Bei geringer Faserkürzung wird von ,, schmierig-lang" gesprochen. Stärker gekürzte Fasern werden als ,, schmierig-kurz" bezeichnet. Wird das Substrat überwiegend aus schmierig-kurzen Fasern gefertigt, weist es nur eine geringe Ein- und Weiterreißfestigkeit auf.
Als fettbeständigere Alternative zum Butterbrotpapier wird häufig ein Verbundpackstoff verwendet. Ein Verbund packstoff kann beispielsweise aus einem Verbundstoff, gebildet aus einem Papier und einer Kunststoff- und/oder Aluminiumfolie, bestehen. Wenn keine Polyethylen-Beschichtung (PE) erfolgt, können Fluorocarbone als wasserabweisende Chemikalien verwendet werden. Hierbei wird Papier beispielsweise einseitig mit Polyethylen, häufig in einem energieintensiven Extrusionsverfahren, oder einer Aluminiumfolie beschichtet. Diese Verbundpackstoffe zeichnen sich durch eine hohe Fettbeständigkeit aus. Sofern diese Verbundpackstoffe allerdings dem Papierrecycling zugeführt werden, stören diese Stoffe den Recycling prozess erheblich. Aufgrund der Folienschicht lassen sich die Verbundpackstoffe während des Recyclingprozesses nicht ausreichend gut zerfasern und es bilden sich sogenannte nassfeste Stippen. Bei Stippen handelt es sich um Reste der Kunststoff- oder Aluminiumfolie, an denen noch Papierfasern haften. Durch die erforderliche Abtrennung der Stippen im Faserstoffaufbereitungsprozess entsteht ein nicht unerheblicher Verlust an Faserstoff, welcher dem Prozess entzogen wird. Diese Stippen müssen während des Recyclingprozesses aufwändig entfernt werden. Auch ist es nicht möglich, diese Verbundstoffe zu kompostieren, da die verwendeten Kunststoff- oder Aluminiumfolien nicht biologisch abgebaut werden.
In der DE 10 2014 119 572 A1 wird ein Verpackungspapier für Lebensmittel beschrieben mit einem Flächengewicht zwischen 20 g/m2 und 40 g/m2, und mit einem Massenanteil an Füllstoff, der weniger als 20 % bezogen auf die Masse des unbeschichteten Papiers aufweist. Das Verpackungspapier weist zumindest auf einer Seite eine Beschichtung auf, die ein in ein Polymer verkapseltes pflanzliches Öl, Talkum und ein Bindemittel umfasst.
In der US 2007/000971 A1 wird ein siegelfähiges Papier beschrieben, das aus einem Trägerpapier besteht, das auf seiner Vorderseite bedruckt sein kann und eine Wasser- dampfsperrschicht umfasst, die aus einem Gemisch von Acrylpolymeren und zu weniger als 5 Gew.-% aus Wachs besteht. Auf der Rückseite des Trägerpapiers kann das Papier eine siegelfähige Schicht aufweisen, die aus einem natürlichen oder künstlichem Latex hergestellt wird.
Eine Verpackung besteht immer aus unterschiedlichen Komponenten, und zwar aus dem Packmittel und dem Packhilfsmittel. Die Ware, die verpackt wird als Packgut bezeichnet. Packhilfsmittel sind Materialien, die die Festigkeit der Packmittel erhöhen oder erst möglich machen, wie beispielsweise Nägel, Klebebänder, Klammern und Umreifungen, die den Zusammenhalt von Kisten und Schachteln gewährleisten. Ebenfalls zu den Packhilfsmitteln gehören Label wie beispielsweise Etiketten auf Getränkeflaschen, die Banderolen auf Dosen und Verschlüsse von Flaschen und Gläsern, Kennzeichnungsmittel (z. B. Warnzettel), Trockenmittel, Sicherungsmittel (z. B. Plombe, Siegel) oder Polstermittel (Eckpolster, Luftkissen usw.). Packmittel ist die Bezeichnung für das Behältnis, in dem das Packgut (die Ware) verpackt wird. Es werden beispielsweise folgende Packmittel unterschieden: Schachtel, Kiste, Verschlag, Sack, Dose, Tonne, Glas, Flasche, Kanister, Beutel, Schrumpfhaube etc. Als Packstoffe werden Materialien bezeichnet, aus denen die Verpackung gebildet wird. Zu solchen typischen Verpackungsmaterialien gehören beispielsweise Holz, Glas, Metall, Papier und Kunststoff. Kartonage ist eine Bezeichnung für Verpackungen aus Wellpappe.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verpackungsmaterial bereit zu stellen, das dem Papierrecycling zugeführt werden kann, ohne dass der Recycling prozess durch die Bildung von Stippen oder anderen Spuckstoffen, wie Folien, beeinträchtigt wird. Zudem soll das Verpackungsmaterial so ausgestaltet sein, dass es für den Kontakt mit Lebensmitteln geeignet ist und hierbei eine geringe Wasser- und Wasserdampfdurchlässigkeit sowie eine hohe Fettbeständigkeit aufweist. Eine zusätzliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das Barrierepapier so zu gestalten, dass es heißsiegelfähig ausgestaltet ist. Zusätzlich ist es wünschenswert, dass es biologisch abgebaut, d. h. kompostiert, werden kann. Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß gelöst durch ein heißsiegelfähiges Barrierepapier umfassend oder bestehend aus a) einem Trägerpapier, aufweisend eine Vorderseite und eine der Vorderseite gegenüberliegende Rückseite, b) einer auf der Vorderseite oder Rückseite des Trägerpapiers angeordneten ersten Barriereschicht, bestehend aus oder umfassend ein Bindemittel und ein Pigment, und c) einer auf der ersten Barriereschicht angeordneten zweiten Barriereschicht, bestehend aus oder umfassend ein Acrylat-Copolymer und ein Wachs. Überraschenderweise hat es sich in eigenen Untersuchungen gezeigt, dass die Kombination aus einer ersten Barriereschicht, bestehend aus oder umfassend ein Bindemittel und ein Pigment, und einer zweiten Barriereschicht, bestehend aus oder umfassend ein Acrylat-Copolymer und ein Wachs, zu äußerst geringen Wasserdampfdurchlässigkeiten sowie zu besonders hohen Wasser- und Fettbeständigkeiten führt. Gleichzeitig ist das Barrierepapier recycelbar, da keine Folien eingesetzt werden, insbesondere werden keine Kunststoff- oder Aluminiumfolien eingesetzt. Während des Zerfaserns beim Recyclingprozess bildet ein erfindungsgemäßes Barrierepapier eine Pulpe ohne dass Stippen oder anderen Spuckstoffen gebildet werden. Das erfindungsgemäße Barrierepapier kann somit vollständig dem Papierrecycling zugeführt werden. Durch die Kombination aus Acrylat-Copolymer und Wachs in der zweiten Barrierschicht ist das Barrierepapier zudem heißsiegelfähig.
In erfindungsgemäßen Barrierepapieren wird auf die Verwendung von extrudierten, aufgeklebten Folien oder auf aufgedampfte oder aufgeklebte Metallfolien vollständig verzichten, da die einzelnen Schichten des erfindungsgemäßen Barrierepapiers durch den Auftrag von Dispersionen hergestellt werden. Die einzelnen Schichten des erfindungsgemäßen Barrierepapiers sind nicht extrudiert.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist das Wachs in der zweiten Barriereschicht ein Wachs aus gesättigten Kohlenwasserstoffen. Eigene Untersuchungen haben gezeigt, dass bei der Verwendung von Wachsen aus gesättigten Kohlenwasserstoffen Barrierepapiere mit einer besonders hohen Fettbeständigkeit und Wasserbeständigkeit erhalten werden können. Zudem hat es sich gezeigt, dass Acrylat-Copolymere besonders kompatibel mit Wachsen aus gesättigten Kohlen- Wasserstoffen sind und daher eine gleichmäßige und stabile zweite Barriereschicht ausgebildet werden kann. Insbesondere beim Heißsiegeln, wenn die Barriereschicht auf Temperaturen von über 90 °C erwärmt wird, findet bei einem Gemisch aus Acrylat- Copolymer und Wachs aus gesättigten Kohlenwasserstoffen keine unerwünschte Entmischung oder Clusterbildung statt. Erfindungsgemäß bevorzugt sind Barrierepapiere, wobei das Wachs einen Schmelzpunkt über 40 °C, vorzugsweise über 50 °C, besonders bevorzugt über 60 °C aufweist.
Eigene Untersuchungen haben gezeigt, dass bei der Verwendung von Wachsen mit einem Schmelzpunkt von über 30 °C bereits sehr gute Ergebnisse erhalten werden können. Allerdings konnte überraschenderweise gezeigt werden, dass bei der Verwen- düng von Wachsen mit einem Schmelzpunkt von über 40 °C die Beständigkeit der Barrierepapiere gegenüber mechanischer Belastung gesteigert werden kann. Diese Beständigkeit wird bei noch höheren Schmelzpunkten der Wachse noch weiter gesteigert. Eigene Untersuchungen haben zudem gezeigt, dass der optimale Schmelzpunkt der Wachse im Bereich von 60 bis 80 °C liegt, sofern die Barrierepapiere auch bei Temperaturen zwi- sehen 6 °C und 30 °C verwendet werden sollen. Sofern die Barrierepapiere auch bei höheren Temperaturen angewendet werden sollen, kann es sinnvoll sei, ein Wachs mit höherem Schmelzpunkt zu verwenden.
Erfindungsgemäß bevorzugt sind Barrierepapiere, wobei das Wachs einen Schmelzpunkt von weniger als 100 °C, vorzugsweise weniger als 90 °C, besonders bevorzugt weniger als 80 °C aufweist.
Erfindungsgemäß bevorzugt sind Barrierepapiere, wobei das Wachs einen Schmelzpunkt im Bereich von 40 °C bis 100 °C aufweist, vorzugsweise im Bereich von 50 °C bis 90 °C aufweist, besonders bevorzugt im Bereich von 60 °C bis 80 °C aufweist.
Erfindungsgemäß bevorzugt sind Barrierepapiere, wobei der Massenanteil des Wachses in der zweiten Barriereschicht 5 bis 60 % beträgt, vorzugsweise 15 bis 50 % beträgt, besonders bevorzugt 20 bis 40 % beträgt, bezogen auf die Gesamtmasse der zweiten Barriereschicht.
In einer alternativen Ausgestaltung sind Barrierepapiere bevorzugt, wobei der Massenanteil des Wachses in der zweiten Barriereschicht 5 bis 60 % beträgt, vorzugsweise 10 bis 60 % beträgt, besonders bevorzugt 15 bis 60 % beträgt, bezogen auf die Gesamtmasse der zweiten Barriereschicht.
Eigene Untersuchungen haben überraschenderweise gezeigt, dass bei einem Wachsmassenanteil von unter 5 % die Barriereeigenschaften gegenüber Fett, Öl und Feuchtigkeit überproportional stark abnehmen während bei einem Wachsmassenanteil von über 60 % zwar ausgezeichnete Barriereeigenschaften erhalten werden können, allerdings die mechanische Beständigkeit der Barriereschicht überproportional stark abnimmt. Dabei haben eigene Untersuchungen ergeben, dass besonders gute Barrierepapiere mit optimalen Barriere- und mechanischen Eigenschaften erhalten werden können, wenn der Wachsmassenanteil 20 bis 40 % beträgt. Eigene Untersuchungen haben zudem gezeigt, dass bei einem Wachsmassenanteil von unter 5 % die Heißsiegelfähigkeit des Barrierpapiers stark abnimmt.
Erfindungsgemäß bevorzugt sind somit Barrierepapiere, wobei der Massenanteil des Wachses a) mindestens 5 %, 6 %, 7 %, 8 %, 9 %, 10 %, 1 1 %, 12 %, 13 %, 14 %, 15 %, 16 %, 17 %, 18 %, 19 % oder 20 % beträgt, bezogen auf die Gesamtmasse der zweiten Barriereschicht, wobei die Anteile mit steigenden Werten weiter bevorzugt sind, und/oder b) maximal 60 %, 59 %, 58 %, 57 %, 56 %, 55 %, 54 %, 53 %, 52 %, 51 %, 50 %, 49 %, 48 %, 47 %, 46 %, 45 %, 44 %, 43 %, 42 %, 41 % oder 40 %, beträgt, bezogen auf die Gesamtmasse der zweiten Barriereschicht, wobei die Anteile mit sinkenden Werten weiter bevorzugt sind. Sämtliche Kombinationen der oben unter a) aufgeführten Mindestwerte mit den oben unter b) aufgeführten Maximalwerte sind dabei möglich.
Erfindungsgemäß bevorzugt sind Barrierepapiere, wobei das Wachs auf Basis gesättigter Kohlenwasserstoffe ein, zwei, drei oder mehr als drei Alkane enthält oder daraus besteht ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Heneicosan, Docosan, Tricosan, Tetracosan, Pentacosan, Hexacosan, Heptacosan, Octacosan, Nonacosan, Triacontan, Hentria- contan, Dotriacontan, Tritriacontan, Tetratriacontan, Pentatriacontan, Hexatriacontan, Heptatriacontan, Octatriacontan und Nonatriacontan, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Hexacosan, Heptacosan, Octacosan, Nonacosan und Triacontan. Erfindungsgemäß besonders bevorzugt sind Barrierepapiere, wobei das Wachs auf Basis gesättigter Kohlenwasserstoffe ein Wachs auf Basis von Octacosan ist.
Erfindungsgemäß besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Acrylat-Copolymer in der zweiten Barriereschicht um ein Copolymer mit einer mittleren molaren Masse im Bereich von 50.000 bis 150.000 g/mol, vorzugsweise im Bereich von 80.000 bis 130.000 g/mol, besonders bevorzugt im Bereich von 90.000 bis 100.000 g/mol. Die mittlere molare Masse wird dabei unter Zuhilfenahme einer Gelpermeationschromatographie (GPC) mit Tetrahydrofuran (THF; Tetramethylenoxid; 1 ,4-Epoxybutan; Oxacyclopentan) als Lösungsmittel, Polystyrol als Standard und Detektion anhand Rl-Detektor (Brechungsindex- Detektor) bestimmt.
Eigene Untersuchungen haben gezeigt, dass Acrylat-Copolymere mit einer mittleren molaren Masse von über 50.000 g/mol bzw. über 80.000 g/mol eine besonders stabile zweite Barriereschicht ausbilden, insbesondere, wenn Sie mit Wachsen vermischt werden. Erfindungsgemäß besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Acrylat-Copolymer in der zweiten Barriereschicht um ein Copolymer hergestellt unter Verwendung von zwei, drei, vier, fünf, sechs oder sämtlichen Monomeren ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Acrylsäuremethylester, Methacrylsäuremethylester, Acrylsäurebutylester, Methacrylsäu- rebutylester, Acrylsäure-2-ethylhexylester, Methacrylsäure-2-ethylhexylester und Styrol. Durch eine Auswahl der zur Herstellung des Acrylat-Copolymers verwendeten Monomere lassen sich die Eigenschaften des resultierenden Acrylat-Copolymers optimieren. Eigene Untersuchungen haben dabei überraschenderweise gezeigt, dass ein Acrylat-Copolymer, das aus Acrylsäuremethylester, Methacrylsäuremethylester, Acrylsäurebutylester, Me- thacrylsäurebutylester, Acrylsäure-2-ethylhexylester, Methacrylsäure-2-ethylhexylester und/oder Styrol hergestellt wurde, besonders gute Barriereeigenschaften aufweist und mit dem Wachs bzw. insbesondere mit dem Wachs auf Basis gesättigter Kohlenwasserstoffe kompatibel ist. Ohne sich auf eine Theorie festlegen zu wollen, wird derzeit davon ausgegangen, dass die Kompatibilität aus Wachs und Acrylat-Copolymer ein Resultat der optimal zueinander passenden Polaritäten beider Stoffe ist. Bei zu großen Unterschieden zwischen den Polaritäten von Bindemittel und Wachs nimmt die Kompatibilität ab und es kann sogar zu einer Entmischung kommen. Eigene Untersuchungen haben gezeigt, dass Acrylat-Copolymere und Wachs, und insbesondere Acrylat-Copolymere, die aus den oben beschriebenen Monomeren hergestellt werden, mit Wachs auf Basis gesättigter Kohlenwasserstoffe ein optimales Verhältnis der Polaritäten beider Stoffe aufweisen.
Neben Acrylsäuremethylester, Methacrylsäuremethylester, Acrylsäurebutylester, Methac- rylsäurebutylester, Acrylsäure-2-ethylhexylester, Methacrylsäure-2-ethylhexylester und Styrol können dabei weitere Monomere zur Herstellung des Acrylat-Coplymers verwendet worden sein oder das Copolymer wurde hergestellt aus zwei, drei, vier, fünf, sechs oder sämtlichen Monomeren ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Acrylsäuremethylester, Methacrylsäuremethylester, Acrylsäurebutylester, Methacrylsäurebutylester, Acryl- säure-2-ethylhexylester, Methacrylsäure-2-ethylhexylester und Styrol. Erfindungsgemäß besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Acrylat-Copolymer um ein statistisches Copolymer. Acrylat-Copolymere können beispielsweise auch als Block- Copolymere hergestellt werden. Es hat sich allerdings gezeigt, dass bei der Verwendung von Block-Acrylat-Copolymeren Phasen ausgebildet werden, in denen Blöcke aus gleichen Monomereinheiten agglomerieren. Diese Phasenbildung bei Block-Copolymeren kann erfindungsgemäß nachteilig sein.
Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, wenn der Massenanteil des Acrylat-Copolymers, das neben dem Wachs in der zweiten Barriereschicht vorliegt, in der zweiten Barriereschicht 40 bis 95 % beträgt, vorzugsweise 50 bis 85 % beträgt, besonders bevorzugt 60 bis 80 % beträgt, bezogen auf die Gesamtmasse der zweite Barriereschicht. Eigene Untersuchungen haben gezeigt, dass ein Gehalt an Acrylat-Copolymer, das neben dem Wachs in der zweiten Barriereschicht vorliegt, unterhalb eines Massenanteils von 40 % zu Barrierepapieren führt, bei denen die mechanische Beständigkeit der zweiten Barriereschicht überproportional stark abnimmt. Bei einem Gehalt an Acrylat- Copolymer oberhalb eines Massenanteils von 95 % ist die mechanische Beständigkeit der zweiten Barriereschicht zwar ausreichend hoch, allerdings hat es sich gezeigt, dass die Barriereeigenschaften gegenüber Fett, Öl und Feuchtigkeit überproportional stark abnehmen. Dabei haben eigene Untersuchungen ergeben, dass besonders gute Barrie- repapiere mit optimalen Barriere- und mechanischen Eigenschaften erhalten werden können, wenn der Gehalt an Acrylat-Copolymer einen Massenanteil 20 bis 40 % beträgt.
Dabei ist es erfindungsgemäß besonders bevorzugt wenn der Massenanteil des Acrylat- Copolymers in der zweiten Barriereschicht 40 bis 95 % beträgt und der Massenanteil des Wachses in der zweiten Barriereschicht 5 bis 60 % beträgt und es ist noch weiter bevorzugt, wenn der Massenanteil des Acrylat-Copolymers in der zweiten Barriereschicht 50 bis 85 % beträgt und der Massenanteil des Wachses in der zweiten Barriereschicht 15 bis 50 % beträgt und es ist noch weiter bevorzugt, wenn der Massenanteil des Acrylat- Copolymers in der zweiten Barriereschicht 60 bis 80 % beträgt und der Massenanteil des Wachses in der zweiten Barriereschicht 20 bis 40 % beträgt.
Neben dem Acrylat-Copolymer können in der zweiten Barriereschicht auch andere Polymere oder Additive enthalten sein. Erfindungsgemäß bevorzugt ist es, wenn die zweite Barriereschicht aus Acrylat-Copolymer, Wachs und einem Massenanteil von maximal 10 %, vorzugsweise maximal 5 % weiterer Stoffe besteht, bei denen es sich nicht um Ac- rylat-Copolymer oder Wachs handelt, bezogen auf die Gesamtmasse der zweiten Barriereschicht.
Ein erfindungsgemäßes heißsiegelfähiges Barrierepapier ist bevorzugt, wobei die flächenbezogene Masse der zweiten Barriereschicht im Bereich von 2,5 bis 7,4 g/m2 liegt, vorzugsweise im Bereich von 2,8 bis 6,5 g/m2 liegt, besonders bevorzugt im Bereich von 2,9 bis 5,2 g/m2 liegt.
Ein erfindungsgemäßes heißsiegelfähiges Barrierepapier ist bevorzugt, wobei die zweite Barriereschicht eine Dispersionsschicht ist.
Unter einer Dispersionsschicht wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Schicht verstanden, die aus einer Dispersion, üblicherweise einer wässrigen Dispersion, herge- stellt wurde. Erfindungsgemäß bevorzugt ist es somit, wenn die zweite Barriereschicht aus einer Dispersion hergestellt wurde. In einer Dispersionsschicht sind die einzelnen Polymermoleküle nicht homogen verteilt, sondern können teilweise in separaten Phasen vorliegen, wobei einzelne Phasen voneinander getrennt vorliegen können. Es wird von einer quasi Nahordnung gesprochen. Das Vorliegen von Phasen ist ein Resultat des Herstellungsprozesses, bei dem die Schichten aus einer Dispersion hergestellte werden, in denen die Polymere bereits in dispersen Phasen vorliegen. Nach Entfernen des Dispersionsmediums, meist Wasser, bildet sich keine Folie aus.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter einer Folie ein sehr dünnes (<1 mm) Metall- oder Kunststoffblatt verstanden, das entlang seiner gesamten Dimension eine konstante Festigkeit aufweist und eine Fernordnung des Molekülaufbaus beinhaltet. Bei Kunststofffolien ist die konstante Festigkeit ein Resultat der in der Folie homogen verteilten Polymermoleküle. Hauptmerkmal von Kunststofffolien ist ihre Fähigkeit, an oder um Gegenstände gewickelt werden zu können und sich deren Form anzupassen. Ein erfindungsgemäßes heißsiegelfähiges Barrierepapier ist bevorzugt, wobei die erste Barriere- Schicht und/oder die zweite Barriereschicht nicht als Folie ausgebildet sind.
Der Hauptunterschied zwischen einer Folie und einer Dispersionsschicht gemäß der vorliegenden Erfindung ist, dass eine Folie auch als eigenständige Schicht, d.h. ohne ein Trägerpapier, beständig ist, während eine Dispersionsschicht nicht als eigenständige Schicht, d.h. nicht ohne Trägermedium, beständig ist. Ein erfindungsgemäßes heißsiegelfähiges Barrierepapier ist bevorzugt, wobei das Pigment in der ersten Barriereschicht ein organisches Pigment, ein anorganisches Pigment oder eine Mischung aus organischem Pigment und anorganischem Pigment ist.
Ein erfindungsgemäßes heißsiegelfähiges Barrierepapier ist besonders bevorzugt, wobei das Pigment in der ersten Barriereschicht ein anorganisches Pigment ist, ausgewählt aus der Liste bestehend aus kalziniertem Kaolin, Kaolin, Kaolinit, Magnesiumsilikathydrat, Siliziumoxid, Bentonit, Calziumcarbonat, Aluminiumhydroxid, Aluminiumoxid und Böhmit.
Ein erfindungsgemäßes heißsiegelfähiges Barrierepapier ist besonders bevorzugt, wobei das Pigment in der ersten Barriereschicht plättchenförmig ausgeformt ist.
Eigene Untersuchungen, in denen nicht plättchenförmige Pigmente mit plättchenförmigen Pigmenten verglichen wurden, haben überraschenderweise gezeigt, dass die Verwendung von plättchenförmigen Pigmenten zu besonders guten Eigenschaften der ersten Barriereschicht bzw. des entsprechenden Barrierepapiers führt. Bei der Verwendung von plättchenförmigen Pigmenten in der ersten Barriereschicht lagern sich die einzelnen Plättchen des Pigments versetzt übereinander an, sodass eine sehr dichte Schichtstruk- tur resultiert, die eine hohe Barrierewirkung aufweist. Pigmente, die nicht plättchenförmig ausgebildet sind, bilden diese Schichtstrukturen nicht aus. Unter plättchenförmig (auch als flake-förmig oder flake-artig bezeichnet) werden Partikel verstanden die einen wesentlich größeren Durchmesser als Dicke aufweisen.
Dabei ist es erfindungsgemäß besonders bevorzugt, wenn das plättchenförmige Pigment ein (vorzugsweise durchschnittliches) Aspektverhältnis von 5 bis 100 aufweist, bevorzugt von 15 bis 100, weiter bevorzugt von 20 bis 80. Bei dem Aspektverhältnis (auch„Aspect ratio“ oder„Shape-Faktor“ genannt) handelt es sich um den Quotienten zwischen dem Durchmesser und der Dicke des Plättchens des anorganischen Pigments vor dem Vermischen mit den weiteren Komponenten. Ein Aspektverhältnis von 15 bedeutet, dass der Durchmesser des Plättchens 15 mal größer ist, als die Dicke des Plättchens.
Ein erfindungsgemäßes heißsiegelfähiges Barrierepapier ist bevorzugt, wobei der Massenanteil des Pigments in der ersten Barriereschicht 5 bis 60 % beträgt, vorzugsweise 15 bis 40 % beträgt, besonders bevorzugt 20 bis 40 % beträgt, bezogen auf die Gesamtmasse der ersten Barriereschicht. Ein erfindungsgemäßes heißsiegelfähiges Barrierepapier ist bevorzugt, wobei das Bindemittel in der ersten Barriereschicht ein Acrylatpolymer oder Acrylat-Copolmyer ist.
Ein erfindungsgemäßes heißsiegelfähiges Barrierepapier ist bevorzugt, wobei das Bindemittel in der ersten Barriereschicht ein (Meth)Acrylatpolymer oder (Meth)Acrylat- Copolmyer ist. Ein erfindungsgemäßes heißsiegelfähiges Barrierepapier ist bevorzugt, wobei das Bindemittel in der ersten Barriereschicht kein Ethylen-Vinylalkhohol Copolymer (EVOH) oder Polyvinylalkohol (PVOH) ist.
Ein erfindungsgemäßes heißsiegelfähiges Barrierepapier ist bevorzugt, wobei das Bindemittel in der ersten Barriereschicht ein anionisches Acrylatpolymer oder ein anioni- sches Acrylat-Copolmyer ist.
Ein erfindungsgemäßes heißsiegelfähiges Barrierepapier ist bevorzugt, wobei das Bindemittel in der ersten Barriereschicht ein anionisches (Meth)Acrylatpolymer oder ein anionisches (Meth)Acrylat-Copolmyer ist. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter einem (Meth)Acralytpolymer ein Polymer verstanden, dass aus Methacrylsäure, Acrylsäure oder eine Mischung aus Methac- rylsäure und Acrylsäure als Monomere herstellbar ist.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter einem (Meth)Acralyt-Copolymer ein Copolymer verstanden, dass aus Methacrylsäure oder Acrylsäure und zumindest einem anderen Monomer herstellbar ist oder aus einer Mischung aus Methacrylsäure und Acrylsäure und zumindest einem anderen Monomer herstellbar ist.
Ein erfindungsgemäßes heißsiegelfähiges Barrierepapier ist bevorzugt, wobei das Bindemittel in der ersten Barriereschicht ein Copolymer ist, hergestellt unter Verwendung von einem, zwei, drei oder sämtlichen Monomeren ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Methacrylsäurebutylester, Acrylsäurebutylester, Methacrylnitril, Acrylnitril, o Methylstyrol und Styrol.
Ein erfindungsgemäßes heißsiegelfähiges Barrierepapier ist bevorzugt, wobei das Bindemittel in der ersten Barriereschicht ein Copolymer ist, hergestellt unter Verwendung von Acrylsäurebutylester, Acrylnitril und Styrol.
Ein erfindungsgemäßes heißsiegelfähiges Barrierepapier ist bevorzugt, wobei die flächenbezogene Masse der ersten Barriereschicht im Bereich von 1 ,5 bis 6,4 g/m2 liegt, vorzugsweise im Bereich von 1 ,8 bis 5,5 g/m2 liegt, besonders bevorzugt im Bereich von 1 ,9 bis 4,2 g/m2 liegt. Neben dem Bindemittel und dem Pigment können in der zweiten Barriereschicht auch andere Polymere oder Additive enthalten sein. Erfindungsgemäß bevorzugt ist es, wenn die erste Barriereschicht aus einem Acrylatpolymer oder Acrylat-Copolmyer, einem Pigment und einem Massenanteil von maximal 5 %, vorzugsweise maximal 2,5 % weiterer Stoffe (z.B. Additive) besteht, bei denen es sich nicht um Acrylatpolymere oder Ac- rylat-Copolmyere oder Pigmente handelt, bezogen auf die Gesamtmasse der zweiten Barriereschicht.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird der Begriff Trägerpapier als Oberbegriff verwendet, der auch Trägerkarton und Trägerpappe umfasst. Bei einem Trägerpapier handelt es sich um einen flächigen Werkstoff, der im Wesentlichen aus Fasern meist pflanzlicher Herkunft besteht und durch Entwässerung einer Fasersuspension gebildet wird. Eine Einschränkung des Flächengewichtes durch den Begriff Trägerpapier soll nicht erfolgen.
Ein erfindungsgemäßes heißsiegelfähiges Barrierepapier ist bevorzugt, wobei das Trägerpapier ein Papier, ein Karton oder eine Pappe ist. Sofern es sich bei dem Trägerpa- pier um eine Pappe handelt, kann diese beispielsweise als Vollpappe und Wellpappe (z. B. Einfachwelle oder Doppelwelle) ausgebildet sein. Es ist auch möglich, dass das erfindungsgemäße heißsiegelfähige Barrierepapier als Außendecke, Innendecke oder Zwischendecke einer Wellpappe ausgebildet ist.
Ein erfindungsgemäßes heißsiegelfähiges Barrierepapier ist besonders bevorzugt, wobei das Trägerpapier ein Papier mit einer flächenbezogenen Masse im Bereich von 30 bis 150 g/m2, ein Karton mit einer flächenbezogenen Masse von über 150 g/m2 und weniger als 225 g/m2 ist oder eine Pappe mit einer flächenbezogenen Masse von über 225 g/m2 ist.
Ein erfindungsgemäßes heißsiegelfähiges Barrierepapier ist ganz besonders bevorzugt, wobei das Trägerpapier ein Papier mit einer flächenbezogenen Masse im Bereich von 25 bis 80 g/m2 ist, vorzugsweise mit einer flächenbezogenen Masse im Bereich von 30 bis 60 g/m2 ist, besonders bevorzugt mit einer flächenbezogenen Masse im Bereich von 35 bis 50 g/m2 ist.
Ein erfindungsgemäßes heißsiegelfähiges Barrierepapier ist bevorzugt, wobei das Trä- gerpapier keine organischen oder anorganischen Pigmente enthält. In einer Ausgestaltung handelt es sich bei dem Trägerpapier um ein Rohpapier.
Ein erfindungsgemäßes Barrierepapier ist bevorzugt, wobei das Trägerpapier einen Zellstoff mit einem Schopper-Riegler-Grad im Bereich von 24 bis 54°SR enthält, vorzugsweise im Bereich von 29 bis 49°SR, besonders bevorzugt im Bereich von 34 bis 44°SR.
Ein erfindungsgemäßes heißsiegelfähiges Barrierepapier ist bevorzugt, wobei das Trägerpapier einen Kurzfaser-Zellstoff mit einem Schopper-Riegler-Grad von mindestens 30°SR und/oder einen Langfaser-Zellstoff mit einem Schopper-Riegler-Grad von mindestens 24°SR aufweist. Ein erfindungsgemäßes Barrierepapier ist bevorzugt, wobei das Trägerpapier einen Zellstoff umfasst oder daraus besteht, der einen Kurzfaser-Zellstoff und einen Langfaser- Zellstoff umfasst. Dabei ist ein Massenverhältnis zwischen Kurzfaser-Zellstoff und Lang- faser-Zellstoff im Bereich von 2: 1 bis 1 :2, vorzugsweise im Bereich von 1 ,5:1 bis 1 :1 ,5, besonders bevorzugt von ca. 1 : 1 bevorzugt.
Es hat sich in eigenen Untersuchungen gezeigt, dass die Kombination eines Kurzfaser- Zellstoffs und eines Langfaser-Zellstoffs mit den erfindungsgemäß eingesetzten Schop- per-Riegler-Graden zu einem besonders dichten Papier führt, das eine sehr hohe Barrierewirkung gegenüber Fett aufweist. Diese Barrierewirkung kann noch weiter verbessert werden, wenn der Schopper-Riegler-Grad in den als bevorzugt oder besonders bevorzugt gekennzeichneten Bereichen liegt bzw. die als bevorzugt oder besonders bevorzugt gekennzeichneten Werte aufweist.
Eigene Untersuchungen haben gezeigt, dass besonders gute Eigenschaften des resultierenden Barrierepapiers erhalten werden, wenn das Trägerpapier aus einer Mischung aus einem Kurzfaser-Zellstoff und einem Langfaser-Zellstoff hergestellt wird und diese Mischung vor dem Herstellen des Trägersubstrats noch einmal egalisiert wird, um den gewünschten Schopper-Riegler-Grad im Bereich von 24 bis 54°SR zu erhalten, vorzugsweise im Bereich von 29 bis 49°SR, besonders bevorzugt im Bereich von 34 bis 44°SR. Die vor dem Vermahlen eingesetzten Kurzfaser- und Langfaser-Zellstoffe können dabei einen Schopper-Riegler-Grad aufweisen, der außerhalb des bevorzugten Bereichs liegt. Der Schopper-Riegler-Grad der eingesetzten Kurzfaser-Zellstoffe und Langfaser- Zellstoffe sind vorzugsweise vor dem Vermahlen kleiner, als nach dem Mahlen.
In einer Ausgestaltung handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Barrierepapier um ein Barrierepapier, wobei der Kurzfaser-Zellstoff ganz oder teilweise, vorzugsweise zumindest zu einem Massenanteil von mehr als 50 %, bezogen auf die Gesamtmasse des Kurzfaser-Zellstoffs, aus Fasern von Laubhölzern besteht, vorzugsweise aus Birken- Fasern, Buchen-Fasern oder Eukalyptus-Fasern und der Langfaser-Zellstoff ganz oder teilweise, vorzugsweise zumindest zu mehr als 50 %, bezogen auf die Gesamtmasse des Langfaser-Zellstoffs, aus Fasern von Nadelhölzern besteht, vorzugsweise aus Kiefern- Fasern, Fichten-Fasern oder Tannen-Fasern besteht.
Ein erfindungsgemäßes heißsiegelfähiges Barrierepapier ist bevorzugt, wobei das Trägerpapier einen Massenanteil von mindestens 70 % Kurzfaser-Zellstoff umfasst, vor- zugsweise zwischen 70 und 75 % Kurzfaser-Zellstoff umfasst, bezogen auf die Gesamtmasse aus Kurzfaser-Zellstoff und Langfaser-Zellstoff.
Ein erfindungsgemäßes heißsiegelfähiges Barrierepapier ist bevorzugt, wobei das Trägerpapier aus Frischfasern besteht oder einen Massenanteil von größer gleich 50 %, vorzugsweise größer gleich 80 %, besonders bevorzugt größer als 95 % Frischfasern besteht, bezogen auf die Gesamtmasse der Fasern im Trägerpapier.
Unter Frischfasern wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Zellstoff verstanden, der direkt aus dem pflanzlichen Ausgangsmaterial (meistens Holz oder Gras) gewonnen wird. Von Frischfasern sind Recycling-Fasern zu unterscheiden, die zuvor mindestens einmal in anderen Papier- oder Kartonprodukten eingesetzt wurden, die also aus Altpapier, Altpappe und/oder Altkarton bestehen.
Das Trägerpapier, die erste Barriereschicht und die zweite Barriereschicht können zusätzlich auch die in der Papierherstellung üblicherweise verwendeten Additive enthalten, wie beispielsweise Leimungsmittel, Pigmente (neben den weiter oben bereits beschrie- benen Pigmenten), optische Aufheller, Biozide, Dispergiermittel, Trennmittel, Entschäumer, Retentionsmittel, Fixiermittel, Flockungsmittel, Stoffentlüfter, Netzmittel, Verlaufmittel, Schleimbekämpfungsmittel oder Verdicker. Die Additive werden üblicherweise eingesetzt, um die Eigenschaften der zur Herstellung der jeweiligen Schicht verwendeten Beschichtungszusammensetzungen einzustellen (z. B. Entschäumer oder Retentionsmit- tel) oder zum Einstellen der Eigenschaften der resultierenden Schicht (z. B. optische Aufheller).
Ein erfindungsgemäßes Barrierepapier ist bevorzugt, wobei das Trägerpapier auf der Rückseite weitere Schichten aufweist. Beispielsweise kann die Rückseite mit einer Stärkeschicht, vorzugsweise modifizierter Stärke, insbesondere bevorzugt modifizierter Maisstärke, beschichtet sein. Durch eine Rückseitige Beschichtung lassen sich die Eigenschaften des Barrierepapiers verbessern. Beispielsweise ist es somit möglich, eine rückseitige Bedruckbarkeit des Barrierepapiers sicherzustellen.
Ein erfindungsgemäßes Barrierepapier ist bevorzugt, wobei das Barrierepapier einen Migrationswert von MOSH (mineral oil saturated hydrocarbons) und MOAH (mineral oil aromatic hydrocarbons) von zumindest kleiner als 2 mg/kg, vorzugsweise kleiner gleich 0,6 mg/kg, weiter bevorzugt kleiner gleich 0,4 mg/kg aufweist. Vorzugsweise wird die Migration durch Anwendung von modifizierten Polyphenylenoxiden (MPPO) (Tenax®) nach DIN EN 14338:2004-03 bestimmt. Hierbei wird das modifizierte Polyphenylenoxid (MPPO; Tenax®) als Ersatzprüflebensmittel angesehen. Hierbei wird die zweiten Barriereschicht des erfindungsgemäßen Verpackungssystems mit modifiziertem Polyphenylen- oxid (MPPO; Tenax®) bedeckt und bei 40 °C für 10 Tage in einem konventionellen Ofen gelagert. Nach der Lagerung wird das Polyphenylenoxid (MPPO; Tenax®) mit Hexan für die Chromatographie extrahiert. In diesem Extrakt wird der Migrationswert von MOSH und MOAH mittels GC-FID bestimmt.
Ein Barrierepapier ist erfindungsgemäß bevorzugt, wobei das Barrierepapier auf der zweiten Barriereschicht eine Fettdurchlässigkeit mit Terpentinöl nach Tappi 454 om - 10 von mindestens 1300 s, vorzugsweise von mindestens 1500 s, besonders bevorzugt von mindestens 1800 s aufweist.
Ein Barrierepapier ist erfindungsgemäß bevorzugt, wobei das Barrierepapier auf der zweiten Barriereschicht eine in Anlehnung an Tappi 454 om - 10 bestimmte Wasserbe- ständigkeit von größer als 240 s aufweist, vorzugsweise größer als 400 s, besonders bevorzugt von größer als 600 s.
Ein Barrierepapier ist erfindungsgemäß bevorzugt, wobei das Barrierepapier eine Wasserdampfdurchlässigkeit nach DIN 53122-1 bei einem Klima von 23°C und 85 % Luftfeuchte von kleiner gleich 300 g/(m2d) aufweist, vorzugsweise kleiner gleich 250 g/(m2d), besonders bevorzugt von kleiner gleich 125 g/(m2d).
Überraschenderweise hat es sich gezeigt, dass das erfindungsgemäße Barrierepapier nicht nur eine sehr hohe Beständigkeit gegenüber Fett, sondern auch eine geringe Was- serdampfdurchlässigkeit aufweist. Eine geringe Wasserdampfdurchlässigkeit bei Verpackungen ist bei Lebensmitteln erwünscht, da die eingepackten Lebensmittel nicht vorzei- tig austrocknen und länger frisch bleiben.
Ein Barrierepapier ist erfindungsgemäß bevorzugt, wobei das Barrierepapier eine Fettdurchlässigkeit von mindestens Level 5, vorzugsweise von mindestens Level 3, besonders bevorzugt von mindestens Level 1 aufweist; gemessen nach Methode DIN 53116.
Eigene Untersuchungen haben gezeigt, dass erfindungsgemäße Barrierepapiere einen KIT-Wert von über 12 aufweisen können und somit eine ausgezeichnete Bettbeständig- keit zeigen, die im selben Bereich liegt, wie die Fettbeständigkeit von Barrierepapieren, die mit Kunststoff- oder Aluminiumfolie beschichtet sind.
Ein Barrierepapier ist erfindungsgemäß bevorzugt, wobei das Barrierepapier eine Siegelstärke bei 500 kPa, 150°C und 1 s von größer gleich 3,0 N/15mm aufweist, vorzugsweise eine Siegelstärke von größer gleich 3,5 N/15mm aufweist, besonders bevorzugt von größer gleich 4,2 N/15mm aufweist.
Ein Barrierepapier ist erfindungsgemäß bevorzugt, wobei die flächenbezogene Masse des Barrierepapiers im Bereich von 30 bis 800 g/m2 liegt, vorzugsweise im Bereich von 35 bis 600 g/m2 liegt, besonders bevorzugt im Bereich von 40 bis 250 g/m2 liegt. Ein Barrierepapier ist erfindungsgemäß bevorzugt, wobei das Barrierepapier ein Papier mit einer flächenbezogenen Masse im Bereich von 30 bis 150 g/m2, ein Karton mit einer flächenbezogenen Masse von über 150 g/m2 und weniger als 225 g/m2 ist oder eine Pappe mit einer flächenbezogenen Masse von über 225 g/m2 ist.
Ein Barrierepapier ist erfindungsgemäß bevorzugt, wobei das Barrierepapier auf der zweiten Barriereschicht eine nach ISO 5627 bestimmte Bekk-Glätte im Bereich von 100 bis 1200 s aufweist, vorzugsweise im Bereich von 125 bis 1000 s, weiter bevorzugt im Bereich von 125 bis 800 s. Die Bekk-Glätte wird in hierbei nicht beidseitig auf dem Barrierepapier bestimmt, sondern nur auf der zweiten Barriereschicht des Barrierepapiers.
Eigene Untersuchungen haben gezeigt, dass Barrierepapiere mit den oben beschriebe- nen Bekk-Glätten besonders gute Eigenschaften aufweisen. Bei einer Bekk-Glätte von unter 100 s weist das Papier häufig eine zu grobe Struktur auf, sodass häufig eine Abnahme der Wasser- und/oder Fettbeständigkeiten oder eine Zunahme der Wasserdampfdurchlässigkeit zu beobachten ist. Die geringe Glätte des Papiers weist nämlich eine Erhöhung der Oberfläche auf, sodass Diffusionsvorgänge bevorzugt werden. Eige- nen Untersuchungen haben zudem gezeigt, dass bei Bekk-Glätten von größer als 1200 s keine signifikante Verbesserung der Eigenschaften mehr erhalten werden kann.
Erfindungsgemäß bevorzugt ist ein Barrierepapier, dass auf der zweiten Barriereschicht keine weitere Schicht aufweist. Ein Barrierepapier ist erfindungsgemäß bevorzugt, wobei das Barrierepapier eine Reißlänge nach Hoyer a) von weniger als 30 km quer zur Faserrichtung aufweist und/oder b) von weniger als 20 km längs zur Faserrichtung aufweist.
Ein Barrierepapier ist erfindungsgemäß bevorzugt, wobei das Barrierepapier keine fluorhaltigen Verbindungen, insbesondere keine fluorierten organischen Verbindungen enthält.
Ein erfindungsgemäßes heißsiegelfähiges Barrierepapier ist bevorzugt, wobei das Barrie- repapier keine Schicht enthält, die ausschließlich aus Naturkautschuk oder Synthesekautschuk (z. B. Styrol-Butadien-Kautschuk, Butadien-Kautschuk, Ethylen-Propylen- Copolymer, Polyether-Amide, Epoxid-Kautschuk, Urethan-Kautschuk, Silikon-Kautschuk oder Polysulfid-Kautschuk) enthält.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Verwendung eines erfin- dungsgemäßen Barrierepapiers als Verpackungsmaterial, insbesondere für Lebensmittel, Elektronikprodukte, Agrarprodukte (z.B. Saatgut, Düngemittel), Tierfutter, Waschpulver, Pharmazieprodukte, Baustoffe (z.B. Zement, Gips, Kleisterpulver) oder Kosmetika.
Erfindungsgemäß besonders bevorzugt erfolgt die Verwendung eines erfindungsgemäßen Barrierepapiers als Innenbeutel, Inlay oder Innenverkleidung eines Verpackungskar- tons. Eine Eignung wird auch insbesondere für Schüttgüter, fließfähige, stückige und/oder pulverförmige Packgüter gesehen. Die Ware, die verpackt wird, wird als Packgut bezeichnet.
Erfindungsgemäß besonders bevorzugt erfolgt die Verwendung eines erfindungsgemäßen Barrierepapiers als Lebensmittelverpackungsmaterial, insbesondere Inlay, Innenbeu- tel, Standbodenbeutel, Schalenabdeckung, Einschlagpapier, Unterlegpapier, Tortenscheibe, Blisterverpackung, Zwischen- und/oder Trennpapier. Erfindungsgemäß besonders bevorzugt erfolgt dabei die Verwendung zum Einwickeln, Unterlegen, Zwischenlegen, Abdecken und/oder Trennen von trockenen, feuchten und/oder gefrorenen Lebensmitteln, wie Backwaren, Aufbackbrötchen, Backzutaten, Obst, Gemüse, gebratener und/oder frittierter Waren, Snackwaren, Sandwiches, Brot, Burgern, Reis, Nudeln, Tiefkühl-Pommes, Tiefkühl-Rahmgemüse, paniertes Schnitzel, Fleischwaren, Fischwaren, Fertiggerichten, Backmischungen, Kartoffelpüreepulvern, Tütensuppen, Instant-Nudelgerichten, Wurstwaren, Salatgebinden, Salatschale und/oder Käse.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Verpackung, insbesondere Lebensmittelverpackung, umfassend ein erfindungsgemäßes Barrierepapier.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Verwendung eines erfindungsgemäßen heißsiegelfähigen Barrierepapiers in Verpackungen, vorzugsweise in Lebensmittelverpackungen, zur a) Reduzierung der Wasserdampfdurchlässigkeit nach DIN 53122-1 auf einen Wert von kleiner gleich 300 g/(m2d) und/oder b) Reduzierung der Fettdurchlässigkeit mit Terpetinöl nach Tappi 454 auf einen Wert von mindestens 1300 s.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Barrierepapiers (10), vorzugsweise eines erfindungsgemäßen Barrierepapiers, umfassend die folgenden Schritte
(i) Herstellen oder Bereitstellen eines Trägerpapiers
(ii) Herstellen oder Bereitstellen eines ersten Barrierestrichs umfassend ein Bindemittel und ein Pigment (iii) Aufträgen des hergestellten oder bereitgestellten ersten Barrierestrichs auf eine Seite des Papiersubstrats und anschließendes Trocknen des Barrierestrichs, so- dass eine erste Barriereschicht resultiert (iv) Herstellen oder Bereitstellen eines zweiten Barrierestrichs umfassend ein Acrylat- Copolymer und ein Wachs und
(v) Aufträgen des hergestellten oder bereitgestellten zweiten Barrierestrichs auf die in Schritt iii hergestellte erste Barriereschicht und anschließendes Trocknen des zweiten Barrierestrichs, sodass eine zweite Barriereschicht resultiert.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein heißsiegelfähiges Barrierepapier hergestellt nach einem erfindungsgemäßen Verfahren.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden vorzugsweise mehrere der vorstehend als bevorzugt bezeichneten Aspekte gleichzeitig verwirklicht; insbesondere bevorzugt sind die sich aus den beigefügten Ansprüchen ergebenden Kombinationen solcher Aspekte und der entsprechenden Merkmale.
Bezüglich der in einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Barrierepapiers verwendeten Beschichtungszusammensetzung sei hierbei auf die Ausführungen zur Zusammensetzung der einzelnen Schichten verwiesen. Die Beschichtungszusammensetzungen sind dabei so ausgebildet, dass hieraus die in einem erfindungsgemäßen Barrierepapier vorliegenden Schichten resultieren. Üblicherweise liegen die Beschichtungszusammensetzungen dabei als wässrige Dispersion vor und enthalten die in den einzelnen Schichten vorliegenden Bestandteile oder Verbindungen (z.B. Monomere oder Vernetzungsmittel), die zu den Bestandteilen reagieren.
Zusätzlich können die Beschichtungszusammensetzungen auch die in der Papierherstellung üblicherweise verwendeten Additive enthalten, wie beispielsweise Biozide, Dispergiermittel, Trennmittel, Entschäumer oder Verdicker, die zur Einstellung der Eigenschaften der Beschichtungszusammensetzung hinzugegeben werden und die in der aus der Beschichtungszusammensetzung hergestellten Schicht üblicherweise verbleiben. Hierbei können in der Papierherstellung üblicherweise verwendete Additive in den üblichen Mengen eingesetzt werden.
Zum Aufträgen der Beschichtungszusammensetzung auf das Trägerpapier oder eine bereits auf dem Trägerpapier vorhandene Schicht (z. B. erste Barriereschicht) kennt der Fachmann verschiedene Techniken, welche als Streichen bezeichnet werden, beispielsweise: Bladestreichen, Streichen mit Filmpresse, Gussstreichen, Vorhangstreichen („Curtain Coating“), Rakelstreichen, Luftbürstenstreichen oder Sprühstreichen. Alle diese bekannten vorgenannten Techniken des Streichens sind geeignet, um die erfindungsge- mäße Beschichtungszusammensetzung auf ein Trägerpapier, vorzugsweise ein Trägerpapier, welches ein oder mehrere Vorstriche bzw. Zwischenstriche umfasst oder welches auch keinen Vorstrich bzw. Zwischenstrich umfasst, aufzutragen. Erfindungsgemäß bevorzugt ist da Vorhangstreichen („Curtain Coating“) oder der Auftrag mittel Rollrakel (Rollrakelstreichen). Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Beispiels weiter erläutert.
Beispiel:
Es wurde ein Trägerpapier verwendet, das aus einer 1 :1 Mischung aus Kurzfaser- und Langfaserzellstoff mit einer Mahlung von 39°SR auf einer Papiermaschine eine in der Masse mit Harz-Leimung versehene Papierbahn mit einer flächenbezogenen Masse von 40 g/m2 hergestellt wurde. Das hergestellte Papiersubstrat wurde bei einer Linienlast von
80 kN/m und einer Temperatur von 80 °C kalandriert.
Unter Verwendung einer Luftbürste wurde auf das hergestellte Trägerpapier ein erster Barrierestrich, der als wässrige Dispersion vorlag, aufgetragen und dieser Barrierestrich wurde anschließend mithilfe von IR und Lufttrocknung getrocknet, sodass eine erste Barriereschicht mit einem Flächengewicht von 3 g/m2 resultierte. Die Zusammensetzung des ersten Barrierestrichs (ohne Berücksichtigung von Wasser) ist in Tabelle 1 angegeben.
Unter Verwendung eines volumetrischen Rakels wurde auf die hergestellte erste Barriereschicht ein zweiter Barrierestrich, der als wässrige Dispersion vorlag, aufgetragen und dieser Barrierestrich wurde anschließend mithilfe von IR und Lufttrocknung getrocknet, sodass eine zweite Barriereschicht mit einem Flächengewicht von 4 g/m2 resultierte. Die Zusammensetzung des zweiten Barrierestrichs (ohne Berücksichtigung von Wasser) ist in Tabelle 1 angegeben. Das resultierende Barrierepapier, das sich bei 120 °C heißversiegeln ließ, wies ein Flächengewicht von 47 g/m2 auf und wurde auf seine Eigenschaften vermessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengefasst.
Tabelle 1 :
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Tabelle 2:
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Claims

Ansprüche:
Heißsiegelfähiges Barrierepapier umfassend oder bestehend aus a) einem Trägerpapier, aufweisend eine Vorderseite und eine der Vorderseite gegenüberliegende Rückseite, b) einer auf der Vorderseite des Trägerpapiers angeordneten ersten Barriereschicht, bestehend aus oder umfassend ein Bindemittel und ein Pigment, und c) einer auf der ersten Barriereschicht angeordneten zweiten Barriereschicht, bestehend aus oder umfassend ein Acrylat-Copolymer und ein Wachs. 2 Heißsiegelfähiges Barrierepapier nach Anspruch 1 , wobei der Massenanteil des Wachses in der zweiten Barriereschicht 5 bis 60 % beträgt, vorzugsweise 15 bis 50 % beträgt, besonders bevorzugt 20 bis 40 % beträgt, bezogen auf die Gesamtmasse der zweiten Barriereschicht.
Heißsiegelfähiges Barrierepapier nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Wachs in der zweiten Barriereschicht ein Wachs aus gesättigten Kohlenwasserstoffen ist.
Heißsiegelfähiges Barrierepapier nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Wachs in der zweiten Barriereschicht ein, zwei, drei oder mehr als drei Alkane enthält oder daraus besteht ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Heneicosan, Docosan, Tricosan, Tetracosan, Pentacosan, Hexacosan, Heptacosan, Octacosan, Nonacosan, Triacontan, Hentriacontan, Dotriacontan, Tritriacontan, Tetratria- contan, Pentatriacontan, Hexatriacontan, Heptatriacontan, Octatriacontan und Nonatriacontan.
Heißsiegelfähiges Barrierepapier nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Wachs in der zweiten Barriereschicht einen Schmelzpunkt von über 40 °C, vorzugsweise von über 50 °C, besonders bevorzugt von über 60 °C aufweist.
Heißsiegelfähiges Barrierepapier nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Acrylat-Copolymer in der zweiten Barriereschicht ein Copolymer ist, hergestellt unter Verwendung von zwei, drei, vier, fünf, sechs oder sämtlichen Monomeren ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Acrylsäuremethylester, Methacrylsäu- remethylester, Acrylsäurebutylester, Methacrylsäurebutylester, Acrylsäure-2- ethylhexylester, Methacrylsäure-2-ethylhexylester und Styrol. 7. Heißsiegelfähiges Barrierepapier nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Bindemittel in der ersten Barriereschicht ein (Meth)Acrylatpolymer oder (Meth)Acrylat-Copolmyer ist.
8. Heißsiegelfähiges Barrierepapier nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Bindemittel in der ersten Barriereschicht ein Copolymer ist, hergestellt unter Verwendung von einem, zwei, drei oder sämtlichen Monomeren ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Methacrylsäurebutylester, Acrylsäurebutylester, Me- thacrylnitril, Acrylnitril, a-Methylstyrol und Styrol.
9. Heißsiegelfähiges Barrierepapier nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Pigment in der ersten Barriereschicht ein anorganisches Pigment ist, ausge- wählt aus der Liste bestehend aus kalziniertem Kaolin, Kaolin, Kaolinit, Magnesiumsilikathydrat, Siliziumoxid, Bentonit, Calziumcarbonat, Aluminiumhydroxid, Aluminiumoxid und Böhmit.
10. Heißsiegelfähiges Barrierepapier nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Massenanteil des Pigments in der ersten Barriereschicht 5 bis 60 % beträgt, vor- zugsweise 15 bis 40 % beträgt, besonders bevorzugt 20 bis 40 % beträgt, bezogen auf die Gesamtmasse der ersten Barriereschicht.
1 1. Heißsiegelfähiges Barrierepapier nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Pigment in der ersten Barriereschicht plättchenförmig ausgeformt ist.
12. Heißsiegelfähiges Barrierepapier nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Barrierepapier auf der zweiten Barriereschicht eine nach ISO 5627 bestimmte
Bekk-Glätte im Bereich von 100 bis 1200 s aufweist.
13. Verwendung eines Barrierepapiers nach einem der Ansprüche 1 bis 12 als Verpackungsmaterial.
14. Verwendung nach Anspruch 13 zur a) Reduzierung der Wasserdampfdurchlässigkeit nach DIN 53122-1 auf einen Wert von kleiner gleich 300 g/(m2d) und/oder b) Reduzierung der Fettdurchlässigkeit mit Terpentinöl nach Tappi 454 auf einen Wert von mindestens 1300 s.
15. Verfahren zur Herstellung eines Barrierepapiers, vorzugsweise eines Barrierepapiers nach einem der Ansprüche 1 bis 12, umfassend die folgenden Schritte
(i) Herstellen oder Bereitstellen eines Trägerpapiers
(ii) Herstellen oder Bereitstellen eines ersten Barrierestrichs umfassend ein Bindemittel und ein Pigment
(iii) Aufträgen des hergestellten oder bereitgestellten ersten Barrierestrichs auf eine Seite des Papiersubstrats und anschließendes Trocknen des Barrierestrichs, sodass eine erste Barriereschicht resultiert (iv) Herstellen oder Bereitstellen eines zweiten Barrierestrichs umfassend ein
Acrylat-Copolymer und ein Wachs und
(v) Aufträgen des hergestellten oder bereitgestellten zweiten Barrierestrichs auf die in Schritt iii hergestellte erste Barriereschicht und anschließendes Trocknen des zweiten Barrierestrichs, sodass eine zweite Barriereschicht resultiert.
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