WO2022079178A1 - Beschichtetes papier - Google Patents

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WO2022079178A1
WO2022079178A1 PCT/EP2021/078468 EP2021078468W WO2022079178A1 WO 2022079178 A1 WO2022079178 A1 WO 2022079178A1 EP 2021078468 W EP2021078468 W EP 2021078468W WO 2022079178 A1 WO2022079178 A1 WO 2022079178A1
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coated paper
paper according
polyvinyl alcohol
packaging
barrier layer
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PCT/EP2021/078468
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Aljoscha FÖLL
Claus Jurisch
Christian Kind
Marius SCHULTE
Thomas SERRER
Andrew VOGT
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Koehler Innovation & Technology Gmbh
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    • B32B2255/00—Coating on the layer surface
    • B32B2255/12—Coating on the layer surface on paper layer

Definitions

  • the present invention relates to a coated paper, a method for producing such a coated paper, the use of the coated paper as packaging material and a packaging comprising the coated paper.
  • Packaging generally refers to the cover or (partial or complete) covering of an object, in particular for its protection or for better handling.
  • a packaging material includes the material that forms such a package.
  • Packaging materials can, for example, be based on paper, plastics and/or metals.
  • the present invention relates to paper-based packaging materials.
  • packaging materials of any origin are to protect the packaged goods from external influences and to prevent the packaged goods from escaping.
  • the packaging material should meet different criteria depending on the packaged goods and the packaging process.
  • suitable packaging materials should also meet mechanical and process-specific requirements.
  • a packaging material should have sufficient tear strength, a suitable coefficient of friction (coefficient of friction) and flexibility, it should be either heat-sealable or compatible with a cold-seal adhesive, and it should be printable from the outside and should not lose its protective effect throughout the conversion and packaging process.
  • paper can meet many mechanical requirements, but due to its physical properties and porous structure, it needs an additional coating that provides it with heat sealability or barriers, for example.
  • Known paper-based, coated packaging materials often contain compounds such as polyvinylidene chloride (halogen-containing), or are composites of paper and metal or plastic foils, have tear strength that needs improvement, which can lead to running problems on packaging systems, and/or are more adhesive due to an excessively high proportion of coating Components or formation of so-called stickies via the paper fiber flow often cannot be recycled.
  • halogen-containing polyvinylidene chloride
  • Known paper-based, coated packaging materials often contain compounds such as polyvinylidene chloride (halogen-containing), or are composites of paper and metal or plastic foils, have tear strength that needs improvement, which can lead to running problems on packaging systems, and/or are more adhesive due to an excessively high proportion of coating Components or formation of so-called stickies via the paper fiber flow often cannot be recycled.
  • Polyvinyl alcohols are well known as linear water-soluble, biodegradable barrier coatings, also for paper. Such coatings have good barriers against oil, grease, oxygen, solvents and other non-polar gases, liquids or solids. Due to their hydrophilicity, however, polyvinyl alcohols have very high permeabilities for polar compounds such as water. This can also affect the barrier effect against non-polar migrants, since polyvinyl alcohol absorbs moisture very well, swells and thus creates paths through the barrier coating at the molecular level.
  • Polyvinyl alcohol is understood as meaning a completely saponified polyvinyl acetate, which is a (thermoplastic) plastic of the following formula (I), which is usually synthesized by radical polymerization of vinyl acetate.
  • ester groups in polyvinyl acetate are relatively easy to saponify with alkaline water, converting the polymer into polyvinyl alcohol and making it hydrophilic and sensitive to water.
  • a partially saponified polyvinyl acetate is also referred to as a partially saponified polyvinyl alcohol.
  • partially saponified polyvinyl acetate can be used synonymously with the term partially saponified polyvinyl alcohol.
  • the degree of saponification indicates the proportion of ester groups that have been saponified and are now present as -OH groups.
  • a polyvinyl alcohol with a degree of saponification of 90% is a vinyl acetate polymer in which 90% of the ester groups originally present have been saponified. This polyvinyl alcohol therefore contains 90% OH groups and 10% ester groups.
  • a degree of saponification of 100% only OH groups are present, since all the ester groups originally present have been saponified.
  • polyvinyl alcohol copolymers are also of great industrial importance. Copolymer is understood to mean all polymers which consist predominantly (>50%) of vinyl alcohol or vinyl acetate units, regardless of the number of different monomers used for the synthesis. Such polyvinyl alcohol copolymers preferably include polyethylene vinyl alcohols.
  • any hydrolysis of an ester can be referred to as saponification.
  • the object of the present invention is to eliminate the disadvantages of the known materials and to provide a material that is suitable as a packaging material, in particular for oxidation-sensitive and greasy food, and can be used for the production of packaging such as tubular bags by means of heat or cold sealing processes.
  • the material should not contain any barrier layers based on halogen-containing compounds.
  • the material according to the invention should have one or more of the following properties compared to known packaging materials:
  • the material should also have an improved water vapor barrier and the sealed seam should be as moisture-resistant as possible.
  • the packaging material should also be suitable for metallization, particularly in the micrometer and nanometer range, in order to further optimize the barrier properties if necessary. Ultimately, the material should be able to be produced as economically as possible.
  • a coated paper according to claim 1 ie by a coated paper comprising a base paper and a barrier layer applied thereto, the barrier layer being at least one polymer and is characterized in that the polymer comprises an at least partially hydrolyzed polyvinyl alcohol and/or an at least partially hydrolyzed polyvinyl alcohol copolymer, each with an onset temperature of less than 210° C. determined by means of DSC.
  • the onset temperature was determined by DSC as follows:
  • the (extrapolated) onset temperature (according to DIN EN ISO 11357-1:2010-03) is the intersection of the extrapolated baseline and the inflection tangent at the beginning of the melting or crystallization peak in a DSC measurement.
  • the baseline and turning tangent are determined from the temperature dependent heat flow signal.
  • the initial temperature can be specified as the melting temperature.
  • the onset temperature is less dependent on the heating rate and the sample mass.
  • onset temperatures are commonly used for temperature calibration of a DSC.
  • a paper coated in this way is characterized in particular by the fact that it is particularly well suited as a packaging material for oxidation-sensitive and greasy objects, in particular food, and can be used to produce bags by means of heat or cold sealing applications, with a water-based cold sealing adhesive being used for the cold sealing application can. Furthermore, no barrier layers based on halogen-containing compounds have to be present.
  • the partially saponified polyvinyl alcohols Compared to fully saponified polyvinyl alcohols (PVOH) or polyethylene vinyl alcohols (EVOH), the partially saponified polyvinyl alcohols have the advantage that they have a significantly lower optimal sealing temperature in the heat sealing process. This does not negatively affect the strength of the sealed seam. Furthermore, partially hydrolyzed polyvinyl alcohols have a slightly lower viscosity, with otherwise the same concentration. A high viscosity tends to be seen as a disadvantage, since in this case the PVOH solution has to be diluted more, which is why a larger amount of water has to be dried in the coating process. This not only costs energy and thus requires a coating system with a higher drying capacity, but can also be difficult to implement in terms of application technology, depending on the desired application weight. In addition, the diffusion of water molecules at high viscosities and thus the drying itself slowed down. Furthermore, it is more likely that gaseous water will accumulate in the coating, leading to the formation of macroscopic coating defects.
  • partially saponified polyvinyl alcohols or partially saponified polyvinyl alcohol copolymers, such as polyethylene vinyl alcohols, are preferred over the fully saponified variants.
  • coated paper according to the invention is also distinguished by an improved oxygen barrier, an improved grease barrier, an improved mineral oil barrier and an improved water vapor barrier.
  • the coated paper according to the invention also has improved crease resistance without impairing the barrier effect and is also notable for high tear strength.
  • coated paper according to the invention can also be recycled via the waste paper cycle.
  • coated paper according to the invention is used as a packaging material for food, it is distinguished in particular by the fact that it does not affect and/or change the taste of the packaged food.
  • the coated paper according to the invention is also heat-sealable and exhibits improved cold-sealing properties (compatible with the sealing medium, such as a water-based cold-seal adhesive), with the seal seams each having sufficient moisture resistance.
  • the coated paper according to the invention is also easy to print on the uncoated side (outside).
  • coated paper according to the invention is also suitable for metallizations in the micrometer and nanometer range in order to further optimize the barrier properties if required. Finally, the coated paper according to the invention can be produced relatively easily and with low coating weights and recycled via the waste paper cycle.
  • Hydrophobic polymers are also referred to as non-polar polymers and hydrophilic polymers as polar polymers.
  • Hydrophobicity or hydrophilicity can be defined, for example, via the logP value.
  • the n-octanol-water partition coefficient K ow (also spellings such as octanol/water partition coefficient are common and correct) is a dimensionless partition coefficient known to those skilled in the art that indicates the ratio of the concentrations of a chemical in a two-phase system of n-octanol and water and is therefore a measure of the hydrophobicity or hydrophilicity of a substance.
  • the logP value is the common logarithm of the n-octanol-water partition coefficient K ow . The following applies:
  • Kow is greater than one when a substance is more soluble in fat-like solvents such as n-octanol, and less than one when it is more soluble in water.
  • log P is positive for hydrophobic/lipophilic and negative for hydrophilic/lipophobic substances.
  • ethylene-containing polymers such as (saponified) polyethylene vinyl alcohols, have a lower water vapor permeability, which can be attributed to the ethylene content and the associated lower hydrophilicity.
  • the base paper used in the coated paper according to the invention is not restricted.
  • the base paper has a basis weight of 20 to 120 g/m 2 , preferably 40 to 100 g/m 2 .
  • the paper has a composition with a long fiber content of 10 to 80%, preferably 20 to 50%, and a short fiber content of 20 to 90% by weight, preferably 50 to 80% by weight.
  • Long fibers are fibers with a fiber length of 2.6 to 4.4 mm and short fibers are fibers with a fiber length of 0.7 to 2.2 mm.
  • fillers such as GCC (ground calcium carbonate) known for example under the trade name Hydrocarb 60 or Hydroplex 60, PCC (precipitated calcium carbonate ), which is known, for example, under the trade name Precarb 105, natural kaolin and/or talc, and customary auxiliaries such as retention aids and/or sizing agents.
  • GCC ground calcium carbonate
  • HPC precipitated calcium carbonate
  • Precarb 105 natural kaolin and/or talc
  • customary auxiliaries such as retention aids and/or sizing agents.
  • Common packaging systems are, for example, vertical and horizontal tubular bag machines (form-fill-seal) for the production of stand-up bags, flow packs, pillow packs, etc., machines that bring together two webs of the same or different materials and connect them by heat sealing, e.g. B. also traysealer, chamber belt machines (also with vacuum), bag filling and sealing machines, thermoforming packaging machines, linear filling machines, the attaching lids by heat sealing to close, overwrapping machines with final heat sealing step, blister packaging machines and x-fold packaging machines.
  • the coated paper according to the invention is also preferably characterized in that a primer comprising at least one inorganic pigment and a polymeric binder is present between the base paper and the barrier layer.
  • the inorganic pigment is preferably in the form of flakes and comprises in particular a talc, precipitated calcium carbonate or silicates, preferably sheet silicates and very particularly preferably a kaolin.
  • acrylate-based or styrene/butadiene-based binders should be mentioned as suitable polymeric binders.
  • all polymers that can be used as binders for pigment coatings in the paper industry are suitable.
  • Starch-based binders solutions of modified starches, dispersions of crosslinked starches, so-called biolatices
  • polymer-starch hybrid latices are also possible.
  • the polymeric binder preferably comprises a polymeric binder based on a polyacrylate.
  • the pre-coat may be an overall hydrophobic pre-coat.
  • the precoat is generally hydrophilic.
  • the precoat preferably contains 1 to 70% by weight, preferably 5 to 50% by weight, of polymeric binder.
  • the amount refers to the dried primer in the final product.
  • the precoat also contains preferably 50 to 95% by weight, preferably 80 to 90% by weight, of inorganic pigment.
  • the amount refers to the dried primer in the final product.
  • the primer can contain additives such as thickeners, eg acrylate-based thickeners, surfactants and/or rheology modifiers. Also the use of Networking is conceivable.
  • the primer preferably contains a zirconium-based crosslinking agent and is itself crosslinked with formaldehyde.
  • additives are preferably each contained in an amount of 0 to 2% by weight, preferably greater than 0 to 2% by weight, with the value 0% preferably being excluded.
  • the amount refers to the dried primer in the final product.
  • the amount of primer applied is preferably 1 to 10 g/m 2 and particularly preferably 2 to 6 g/m 2 .
  • the amount refers to the dried primer in the final product.
  • this primer reduces the average roughness of the base paper and offers an advantageous "holdout", which is characterized by an area-wide application and a defined surface energy, so that a coated barrier layer can form optimally Barrier layer, which can be important for later sealing applications.
  • the barrier layer applied to the primer comprises an at least partially hydrolyzed polyvinyl alcohol and/or an at least partially hydrolyzed polyvinyl alcohol copolymer.
  • the formulation used for processing preferably has an amount of 10 to 100% by weight, particularly preferably 50 to 99.8% by weight, of polymer.
  • the barrier layer can also contain additives such as thickeners, e.g. acrylate-based thickeners, surfactants, e.g. sulfosuccinates, extensional rheology aids, e.g. polyacrylamides, carboxymethylcellulose, polyvinyl alcohols, and/or crosslinking agents such as aldehydes and polyhydric aldehydes, zirconates, polyhydric epoxides, epichlorohydrin resins and/or hydrazides.
  • thickeners e.g. acrylate-based thickeners
  • surfactants e.g. sulfosuccinates
  • extensional rheology aids e.g. polyacrylamides, carboxymethylcellulose, polyvinyl alcohols, and/or crosslinking agents such as aldehydes and polyhydric aldehydes, zirconates, polyhydric epoxides, epichlorohydrin resins and/or
  • the coated paper according to the invention is also preferably characterized in that the at least partially hydrolyzed polyvinyl alcohol and/or the at least partially hydrolyzed polyvinyl alcohol copolymer has an average molecular weight of less than 100,000 g/mol.
  • the coated paper according to the invention is also preferably characterized in that the at least partially hydrolyzed polyvinyl alcohol and/or the at least partially hydrolyzed polyvinyl alcohol copolymer has an average molecular weight of greater than 30,000 g/mol or greater than 40,000 g/mol or greater than 50,000 g/mol or greater than 60,000 g/mol or greater than 70,000 g/mol.
  • the coated paper according to the invention is also preferably characterized in that the at least partially hydrolyzed polyvinyl alcohol and/or the at least partially hydrolyzed polyvinyl alcohol copolymer has a degree of hydrolysis of 30% to 100%.
  • the coated paper according to the invention is also preferably characterized in that the at least partially saponified polyvinyl alcohol and/or the at least partially saponified polyvinyl alcohol copolymer has a degree of saponification of 30% to less than 100%.
  • the coated paper according to the invention is also preferably characterized in that the at least partially saponified polyvinyl alcohol and/or the at least partially saponified polyvinyl alcohol copolymer has a degree of saponification of less than 95% or from 30% to 95%.
  • the coated paper according to the invention is also preferably characterized in that the at least partially saponified polyvinyl alcohol and/or the at least partially saponified polyvinyl alcohol copolymer has a degree of saponification of 95% to 100%.
  • the coated paper according to the invention is also preferably characterized in that the at least partially saponified polyvinyl alcohol and/or the at least partially saponified polyvinyl alcohol copolymer has a degree of saponification of 95% to less than 100%.
  • the coated paper according to the invention is also preferably characterized in that the at least partially hydrolyzed polyvinyl alcohol and/or the at least partially hydrolyzed polyvinyl alcohol copolymer has an onset temperature, determined by DSC, of less than 200°C
  • the coated paper according to the invention is also preferably characterized in that the at least one polymer is a partially hydrolyzed polyvinyl alcohol with a degree of hydrolysis of less than 95% or from 30% to 95%, an average molecular weight of greater than 0 and less than 100,000 g/mol and a determined by DSC onset temperature less than 200°C.
  • the at least one polymer is a partially hydrolyzed polyvinyl alcohol with a degree of hydrolysis of less than 95% or from 30% to 95%, an average molecular weight of greater than 0 and less than 100,000 g/mol and a determined by DSC onset temperature less than 200°C.
  • the coated paper according to the invention is also preferably characterized in that the at least one polymer is a partially hydrolyzed polyvinyl alcohol with a degree of hydrolysis of 95% to 100%, an average molecular weight of greater than 70,000 g/mol and an onset temperature determined by DSC of less than 200°C.
  • the coated paper according to the invention is also preferably characterized in that the at least one polymer is a partially hydrolyzed polyvinyl alcohol copolymer, preferably a partially hydrolyzed polyethylene vinyl alcohol, with a degree of hydrolysis of 95% to 100%, an average molecular weight of greater than 60,000 g/mol and an onset temperature of less than 210°C, as determined by DSC.
  • the at least one polymer is a partially hydrolyzed polyvinyl alcohol copolymer, preferably a partially hydrolyzed polyethylene vinyl alcohol, with a degree of hydrolysis of 95% to 100%, an average molecular weight of greater than 60,000 g/mol and an onset temperature of less than 210°C, as determined by DSC.
  • a partially hydrolyzed polyvinyl alcohol copolymer such as polyethylene vinyl alcohol is generally more flexible than polyvinyl alcohol.
  • the coated paper according to the invention is preferably characterized in that the at least one polymer is a mixture of a partially hydrolyzed polyvinyl alcohol with a degree of hydrolysis of 1% to 95%, an average molecular weight of greater than 0 and less than 100,000 g / mol and a means of DSC determined onset temperature of less than 200 ° C, a partially hydrolyzed polyvinyl alcohol with a degree of saponification of 95% to 100%, an average molecular weight of more than 70,000 g / mol and an onset temperature determined by DSC of less than 200 ° C and / or a partially saponified polyvinyl alcohol copolymer, preferably a partially saponified polyethylene-vinyl alcohol, with a degree of saponification of 95% to 100%, an average molecular weight of greater than 60,000 g/mol and an onset temperature of less than 210° C. determined by DSC.
  • the at least one polymer is a mixture of a partially hydrolyzed poly
  • the degree of saponification was determined based on DIN EN ISO 3681 as follows:
  • PVOH (1 g) is diluted with dist. Water (70 mL) and neutralized ethanol (30 mL) were added and refluxed until complete dissolution. After cooling, the solution is neutralized with potassium hydroxide solution (0.1 M). In the case of partially hydrolyzed PVOH types, more potassium hydroxide solution (50 mL, 0.1 M) is added and heated under reflux (60 min.). In the case of fully hydrolyzed PVOH types, a reduced amount of additional potassium hydroxide solution (25 mL, 0.1 M) is used with a likewise reduced reflux time (30 min.) to avoid the absorption of carbon dioxide in excess alkali. The excess base is then back-titrated with hydrochloric acid (0.1 M) against phenolphthalein as an indicator. A blind test is carried out in parallel.
  • the degree of saponification (%) can be calculated according to Eq. calculate 1:
  • the mean molecular weights were determined by size exclusion chromatography (GPC) under the following conditions:
  • eluent DMSO/+ 0.1M LiCl
  • Precolumn 10 pm, guard, ID 8.00 mm x 50.00 mm
  • Columns 10 pm, 30 ⁇ , ID 8.00 mm x 300.00 mm
  • Pump 1260 HPLC pump; flow rate: 1.0 mL/min;
  • Injector 1260 autosampler; injection volume: 200 pL; sample concentration: 5.0 g/L; temperature: 80 °C;
  • Detectors SECcurity 2 refractive index detector (RI) - WEG eta 1001 HT viscometer; Calculation: WinGPC UniChrom Version 8.33
  • the samples were dissolved in the solvent (5 mg/mL) at a temperature of 80 °C for three hours and injected using an autosampler.
  • the coated paper according to the invention is also preferably characterized in that the polyvinyl alcohol at a dry content of 4% has a viscosity of less than 30 mPa*s or less than 20 mPa*s, particularly preferably less than 15 mPa*s.
  • the viscosity is determined at 23° C. using a Brookfield viscometer at 100 rpm.
  • a viscosity in this range has the advantage that higher solids contents can be used in the application and therefore less energy has to be used for drying, and higher process speeds can also be achieved. In addition to a financial advantage, this is also reflected in the use of a larger drying window on coating systems.
  • the coated paper according to the invention preferably has a breaking strength of >80 N/15 mm, preferably >90 N/15 mm in the machine direction, and >40 N/15 mm, preferably >50 N/15 mm transversely to the paper machine direction.
  • the coated paper according to the invention also preferably has a dynamic coefficient of friction of ⁇ 0.7, preferably ⁇ 0.6, particularly preferably ⁇ 0.5. This refers to the friction of the coated side on the coated side (coating against coating).
  • the coated paper according to the invention is also preferably characterized in that the basis weight of the barrier layer is 5 to 20 g/m 2 , preferably 8 to 12 g/m 2 , based on the dried end product (Lutro).
  • the coated paper according to the invention is also preferably characterized in that the barrier layer can be wetted with common water-based cold-seal adhesives.
  • the surface energy of the barrier coating is >40 mN/m, preferably >50 mN/m, particularly preferably >55 mN/m.
  • Such a wettability of the barrier layer has the advantage that no unlined areas form during the application and drying process of cold-seal adhesives and there is also sufficient adhesion for the application.
  • the coated paper according to the invention is further preferably characterized in that the coated paper has an oxygen permeability cm 3 /m 2 /d (23°C, 0% relative humidity) of less than 10, preferably less than 5.
  • the coated paper according to the invention is further preferably characterized in that the coated paper has an oxygen permeability cm 3 /m 2 /d (23°C, 50% relative humidity) of less than 10, preferably less than 5.
  • the coated paper according to the invention is further preferably characterized in that the coated paper has an oxygen permeability g/m 2 /d (23° C., 70% relative humidity) of less than 20, preferably less than 10.
  • the coated paper according to the invention is further preferably characterized in that the coated paper has an oxygen permeability g/m 2 /d (23° C., 80% relative humidity) of less than 25, preferably less than 15.
  • the oxygen permeability (or oxygen transmission rate - OTR) is determined according to ISO 15105-2.
  • the coated paper according to the invention is also preferably characterized in that the coated paper has a grease barrier corresponding to test condition I according to DIN 53116.
  • the coated paper according to the invention also preferably does not lose this grease barrier due to the mechanical stress of 180° creases with a roller that exerts a load of 330 g/cm on the resulting crease and where the coating is on the inside (inner crease) or on the outside (outer crease). can.
  • the coated paper according to the invention is also preferably characterized in that the coated paper has a mineral oil barrier (hexane) of ⁇ 10 g/m 2 /d.
  • hexane mineral oil barrier
  • the mineral oil barrier is determined by placing hexane in a beaker (solvent resistant), sealing it tightly with the coated paper and monitoring the weight loss over time.
  • the coated paper according to the invention is also preferably characterized in that the coated paper has a water vapor barrier. This persists even when the coating comes into contact with grease, which is not the case for all water vapor barriers.
  • the coated paper according to the invention is also preferably characterized in that it is crease-resistant both when not creased and when it has an inner crease as well as an outer crease.
  • coated paper according to the invention is distinguished by the fact that it can be recycled via the waste paper cycle.
  • the coated paper according to the invention is heat-sealable and, at the optimum sealing temperature, preferably produces a seal seam strength of >3.5 N/15mm, particularly preferably >5.0 N/15mm, the seal seam strength for the coated paper being determined as follows:
  • the coated paper was sealed at 3.3 bar for 0.3 seconds in the temperature range from 100°C to 230°C transverse to the direction of paper travel and the seal seam strength was determined according to DIN 55529 (2012).
  • Heat sealing is preferably understood to mean the joining of two layers of coated paper by means of local heat and/or pressure.
  • the coated side of the paper can also be connected to a non-heat-sealable opposite side of the paper or to another paper by heat sealing will.
  • the coated paper according to the invention can also be cold-sealed due to its compatibility with common cold-sealing media.
  • Cold sealing is generally understood to mean that a cold sealing adhesive is applied to the section of a flat packaging material to be sealed using a printing process.
  • a cold-seal adhesive has the property that it develops an adhesive effect only under and after increased pressure between the sealing jaws of a packaging machine and is otherwise not tacky or only to a limited extent.
  • Both the heat-sealed paper and the cold-sealed paper are characterized by high moisture resistance of the sealed seam.
  • the coated paper according to the invention is also tear-resistant.
  • coated paper according to the invention is also characterized in that the taste of the food packaged therein is not affected.
  • coated paper according to the invention can also be metallized in the nanometer range, for example with Al2O3 or Al.
  • coated paper according to the invention is also preferably characterized in that a further layer comprising metals, in particular aluminum, and/or metal oxides, in particular aluminum oxide and/or silicon oxide, is applied to the barrier layer.
  • a further layer comprising metals, in particular aluminum, and/or metal oxides, in particular aluminum oxide and/or silicon oxide, is applied to the barrier layer.
  • coated paper according to the invention can be obtained economically using known production methods.
  • the coated paper according to the invention using a process in which an aqueous suspension comprising the starting materials of the barrier layer is applied to the base paper, the aqueous application suspension having a solids content of 5 to 50% by weight, preferably from 10 to 30% by weight, and applied with a curtain coating method (curtain coating), preferably with a double curtain coating method (double curtain coating) at an operating speed of the coater of at least 200 m/min.
  • a curtain coating method curtain coating
  • double curtain coating double curtain coating
  • This method is particularly advantageous from an economic point of view and because of the uniform application over the paper web.
  • a freely falling curtain of a coating dispersion is formed.
  • the coating dispersion which is in the form of a thin film (curtain), is "cast” onto a substrate by free fall in order to apply the coating dispersion to the substrate.
  • DE 10 196 052 TI discloses the use of the curtain coating coating process in the production of information recording materials , whereby multilayer recording layers are realized by applying the curtain consisting of several coating dispersion films onto substrates.
  • the aqueous, deaerated application suspension has a viscosity of about 100 to about 800 mPa*s (Brookfield, 100 rpm, 20° C.). If the value falls below about 100 mPa*s or the value of about 800 mPa*s is exceeded, this leads to poor runnability of the coating slip on the coating unit.
  • the viscosity of the aqueous, deaerated application suspension is particularly preferably about 200 to about 500 mPa*s.
  • the surface tension of the aqueous application suspension can be reduced to about 25 to about 70 mN/m, preferably to about 35 to about 60 mN/m (measured based on the standard for bubble pressure tensiometry (ASTM D 3825-90) , as described below). Better control over the coating process is obtained by determining the dynamic surface tension of the coating color and adjusting it by selecting the appropriate surfactant and determining the required amount of surfactant.
  • polyvinyl alcohol solutions require significantly less surfactant than dispersions, especially those with a small particle size and thus a large particle surface, in order to generate an identical surface tension.
  • the dynamic surface tension is measured using a bubble pressure tensiometer.
  • the maximum internal pressure of a gas bubble that is formed in a liquid via a capillary is measured.
  • the internal pressure p of a spherical gas bubble depends on the radius of curvature r and the surface tension o:
  • the radius of the capillary is determined using a reference measurement, which is carried out using a liquid with a known surface tension, usually water. If the radius is then known, the surface tension can be calculated from the maximum pressure pmax. Since the capillary is immersed in the liquid, the hydrostatic pressure pO, which results from the immersion depth and the density of the liquid, must be subtracted from the measured pressure (takes place automatically with modern measuring instruments). This results in the following formula for the bubble pressure method:
  • the measured value corresponds to the surface tension at a specific surface age, the time from the start of bubble formation to the occurrence of the pressure maximum.
  • the generation speed of the bubbles By varying the generation speed of the bubbles, the dependence of the surface tension on the surface age can be recorded, resulting in a curve in which the surface tension is plotted against time.
  • the formation of the individual coatings can take place on-line on a paper machine with coating unit or off-line in a separate coating process on a coating machine.
  • the individual layers can also be applied to the base paper using the following methods:
  • the barrier layer can be applied to the base paper and/or to existing primers by means of a printing process.
  • the barrier layer can be applied to the base paper and/or to existing primers by means of extrusion.
  • the barrier layer can be applied to the base paper and/or to existing primers by means of lamination or lining of paper, for example in the form of plastic films.
  • the barrier layer and the primer can also be applied one after the other in several application steps.
  • the present invention also relates to a coated paper which can be obtained using the processes described above.
  • the barrier layer is also suitable for applying further barriers in the form of aqueous polymer solutions or dispersions, by melt extrusion or lamination with films.
  • the barrier layer can be improved in terms of all barriers, if required, by applying an ultra-thin metal layer, metal oxide layer, or other inorganic compound by vapor phase deposition or, in particular, vacuum vapor phase deposition.
  • Such thin barrier layers are only effective if they adhere to a very smooth, flexible substrate that does not contain any particles (e.g. inorganic pigments) and can form a closed layer on it.
  • the comparatively high surface energy of the barrier layer in particular that of the polymers comprising it, favors the layer adhesion of polar materials such as metal oxides and other inorganic oxides as well as polarizable electrically conductive materials such as metals.
  • the papers obtained in this way can in turn be made sealable again by applying a hot-seal layer or a cold-seal adhesive.
  • the present invention also relates to the use of a coated paper as described above or a coated paper obtainable by the process described above as packaging material.
  • the present invention also relates to the use of a coated paper as described above or a coated paper obtainable by the method described above as a Packaging material for food, in particular for fatty and oxidation-sensitive food.
  • the present invention also preferably relates to the use of a coated paper as described above or a coated paper obtainable by the method described above as packaging material for e.g. muesli bars, chocolate, products containing chocolate or crisps.
  • the paper coated according to the invention is applied to cardboard or paperboard, in particular by lining, laminating or gluing.
  • the present invention also relates to the use of a composite in which a coated paper according to the invention is applied to cardboard or cardboard, in particular by lining, laminating or gluing, as packaging material for food, in particular for fatty and oxidation-sensitive food.
  • packaging materials can be produced in a simple and economical manner which have the advantages of both material components, such as the increased strength and rigidity of cardboard or paperboard compared to coated paper and the described advantages of coated papers.
  • the application can take place, for example, using starch or aqueous dispersion adhesives.
  • the coated paper can thus preferably be a component of packaging materials based on cardboard or paperboard.
  • packaging materials preferably have a mass fraction of more than 95% by weight of the uniform type of material paper, cardboard or paperboard.
  • the present invention also relates to packaging comprising a coated paper as described above or in a composite with cardboard or paperboard as described above.
  • the packaging can be a cold-sealed packaging.
  • a cold-sealed packaging is preferably suitable for packaging foods such as chocolate, products containing chocolate, bars, for example muesli bars, and/or other confectionery. On the one hand, this is due to the heat sensitivity of the chocolate and, on the other hand, to a possible higher machine speed.
  • Packaging machines based on cold seals can be operated faster because it takes a comparatively long time to heat up a heat sealing medium.
  • the packaging can also be a heat-sealed packaging.
  • a heat-sealed packaging is preferably suitable for serving as secondary packaging or packaging of containers via dosing and filling scales.
  • the packaging can also be cold-sealed packaging
  • the packaging can also be a tubular bag packaging, in particular a cold-sealed or cold-sealed tubular bag packaging.
  • the following coatings were applied to a 60 g/m 2 base paper containing 40% long fibers and 60% short fibers.
  • the primer contains 75.9% pigment (layered silicate), 22.8% latex (styrene butadiene latex) and 1.3% rheology modifiers (0.2% acrylate-based thickener, 1.1% zirconium-based crosslinker).
  • Example 1 comprises a pure polymer coating.
  • Example 1' comprises a polymer coat with 99.8% polyvinyl alcohol (example 1; degree of saponification: 87%; M w : 50900) and 0.2% rheology modifiers (Na docusate).
  • the primer was applied using a blade.
  • the barrier layer of Examples 1 to 7 and of Comparative Example 1 was applied using a doctor blade; in contrast to Example 1, the barrier layer of Example 1' was applied using a curtain coater.
  • Coat weight application weight of the barrier coating in g/m 2 .
  • Viscosity The viscosity was determined with a Brookfield viscometer at 23° C. and a speed of 100 rpm, with a dry content of 4%.
  • OTR Oxygen transmission rate, determined according to DIN 15105-2
  • HVTR Hexane vapor transmission rate.
  • n-hexane is filled into a beaker (solvent-resistant), tightly sealed with the test item, and the weight loss is monitored over time.
  • a crease of 180° is produced with a roller which exerts a load of 330 g/cm on the resulting crease and in which the coating can be on the inside (inner crease) or on the outside (outer crease).
  • Palm kernel fat test analogous to DIN 53116. In the case of creased samples, a crease of 180° is produced with a roller which exerts a load of 330 g/cm on the creased crease and in which the coating can be on the inside (inner crease) or on the outside (outer crease). .
  • Display paper Evaluation of the display paper mentioned in DIN 53116. Here, fat penetration points with a diameter (d) >/ ⁇ 1 mm are counted.
  • Sample paper Evaluation of the back of the sample paper mentioned in DIN 53116. This is not part of the standard, but was carried out for better differentiation.
  • Seal seam strength The samples are sealed at 3.3 bar for 0.3 seconds in the temperature range from 100°C to 220°C transverse to the direction of paper travel and the seal seam strength is determined according to DIN 55529 (2012).
  • the optimum sealing temperature and, for comparison, the sealing force at 150° C. (optimal sealing temperature of example 1) are given.
  • the DSC curves were recorded with a Mettler DSC 20 S in cold-welded aluminum crucibles and perforated lids. The heating rates were 10 K/min in the range between 30°C and 280°C. The melting temperatures were determined from the peak minima of the melting process.
  • the partially hydrolyzed polyvinyl alcohols used have very low hexane and oxygen transmission rates. This is presumably due to their relatively high hydrophilicity.
  • the polyvinyl alcohols with a higher degree of saponification are characterized in the coating color by a higher viscosity with the same dry content. This only makes sense from a chemical point of view since each molecule interacts more strongly with the surrounding solvent (water) due to the higher polarity.
  • the water vapor permeability of the polyethylene vinyl alcohols examined is lower than that of the polyvinyl alcohols, which is probably due to the ethylene content and the associated lower hydrophilicity.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein beschichtetes Papier, das ein Basispapier und eine darauf aufgebrachte Barriereschicht umfasst, wobei die Barriereschicht mindestens ein Polymer umfasst, wobei das das Polymer einen mindestens teilverseiften Polyvinylalkohol und/oder ein mindestens teilverseiftes Polyvinylalkohol-Copolymer, jeweils mit einer mittels DSC bestimmten Onset- Temperatur von kleiner als 210°C, umfasst.

Description

Beschichtetes Papier
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein beschichtetes Papier, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen beschichteten Papiers, die Verwendung des beschichteten Papiers als Verpackungsmaterial und eine Verpackung, umfassend das beschichtete Papier.
Eine Verpackung bezeichnet im Allgemeinen die Hülle bzw. (die partielle oder vollständige) Umhüllung eines Objektes insbesondere zu dessen Schutz oder zur besseren Handhabung. Folglich umfasst ein Verpackungsmaterial das Material, das eine solche Verpackung bildet.
Verpackungsmaterialien können beispielsweise auf Basis von Papier, Kunststoffen und/oder Metallen aufgebaut sein. Die vorliegende Erfindung befasst sich mit Verpackungsmaterialien auf Basis von Papier.
Hauptansprüche an Verpackungsmaterialien jeglicher Herkunft sind das Schützen des verpackten Gutes vor äußeren Einflüssen, sowie das Verhindern des Austretens von Packgut. Hierfür sollte das Verpackungsmaterial, je nach Packgut und Abpackprozess unterschiedliche Kriterien erfüllen. So sollten geeignete Verpackungsmaterialien neben sogenannten Barriereeigenschaften gegen beispielsweise Wasser, Fett, Sauerstoff oder Mineralöl auch mechanischen und prozessspezifischen Anforderungen genügen. Ein Verpackungsmaterial sollte je nach Packanlage eine ausreichende Reißfestigkeit, einen passenden Reibwert (Reibkoeffizient), und Flexibilität besitzen, es sollte entweder heißsiegelbar oder kompatibel mit einem Kaltsiegelkleber, sowie von außen bedruckbar sein und sollte im gesamten Konvertierungs- und Abpackprozess nicht seine Schutzwirkung verlieren.
Papier kann je nach Zusammensetzung und Flächengewicht vielen mechanischen Anforderungen entsprechen, benötigt aber aufgrund seiner physikalischen Eigenschaften, sowie porösen Struktur eine zusätzliche Beschichtung, die es z.B. mit Heißsiegelbarkeit oder Barrieren ausstattet.
Bekannte papierbasierte, beschichtete Verpackungsmaterialien beinhalten häufig Verbindungen wie Polyvinylidenchlorid (halogenhaltig), oder sind Verbundstoffe aus Papier und Metall- oder Kunststofffolien, weisen eine verbesserungswürdige Reißfestigkeit auf, was zu Laufproblemen auf Verpackungsanlagen führen kann, und/oder sind aufgrund eines zu hohen Beschichtungsanteils, klebender Bestandteile oder Bildung von sogenannten Stickies über den Papierfaserstrom oft nicht recycelbar.
Polyvinylalkohole sind weithin bekannt als lineare wasserlösliche, bioabbaubare Barrierebeschichtungen, auch für Papier. Hierbei weisen solche Beschichtungen gute Barrieren gegen Öl, Fett, Sauerstoff, Lösungsmittel und andere unpolare Gase, Flüssigkeiten oder Feststoffe auf. Polyvinylalkohole weisen aufgrund ihrer Hydrophilie jedoch sehr hohe Durchlässigkeiten für polare Verbindungen, wie z.B. Wasser auf. Dies kann auch die Barrierewirkung gegen unpolare Migranten beeinflussen, da Polyvinylalkohole sehr gut Feuchtigkeit aufnehmen, quellen und somit Wege auf molekularer Ebene durch die Barrierebeschichtung schaffen.
Es gibt viele Versuche, den Barriereabfall bei relativen Luftfeuchtigkeiten oberhalb 50 oder 60% durch etwa den Zusatz von Pigmenten, wie beispielsweise in der WO 2010/129032 offenbart, oder aber eine Vernetzung der Polymerketten, wie beispielsweise in der WO 2020/109401 oder der US 6,444,750 offenbart, zu erreichen. Doch nicht nur diese mikroskopischen Defekte sind nachteilig für den Einsatz von Polyvinylalkoholen als Barrieren, auch und vor allem das Auftreten makroskopischer Defekte durch die mechanische Beanspruchung in Abpack- und Konvertieranlagen beeinträchtigen den Nutzungsbereich von Polyvinylalkoholen.
Unter Polyvinylalkohol wird ein vollständig verseiftes Polyvinylacetat verstanden, wobei es sich um einen (thermoplastischen) Kunststoff der nachfolgenden Formel (I) handelt, der in der Regel mittels radikalischer Polymerisation von Vinylacetat synthetisiert wird.
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Die Estergruppen im Polyvinylacetat sind relativ leicht alkalisch verseifbar, wodurch das Polymer in Polyvinylalkohol umgewandelt und dadurch hydrophil und wasserempfindlich wird.
Ein teilverseiftes Polyvinylacetat wird auch als teilverseifter Polyvinylalkohol bezeichnet.
In der vorliegenden Erfindung kann der Begriff teilverseiftes Polyvinylacetat synonym mit dem Begriff teilverseifter Polyvinylalkohol verwendet werden.
Der Verseifungsgrad gibt dabei den Anteil an Estergruppen an, die verseift wurden und nun als -OH Gruppen vorliegen. Beispielsweise handelt es sich bei einem Polyvinylalkohol mit einem Verseifungsgrad von 90% um ein Vinylacetatpolymer, bei dem 90% der ursprünglich vorhandenen Estergruppen verseift wurden. In diesem Polyvinylalkohol liegen daher 90% OH-Gruppen und 10% Estergruppen vor. Bei einem Verseifungsgrad von 100% liegen ausschließlich OH-Gruppen vor, da alle ursprünglich vorhanden Estergruppen verseift wurden.
Neben dem reinen Homopolymer haben auch viele Copolymere des Polyvinylalkohols große technische Bedeutung. Unter Copolymer werden alle Polymere verstanden, die zu einem überwiegenden Anteil (>50%) aus Vinylalkohol- bzw. Vinylacetat-Einheiten bestehen, ungeachtet der Anzahl unterschiedlicher zur Synthese eingesetzter Monomere. Solche Polyvinylalkohol-Copolymere umfassen bevorzugt Polyethylenvinylalkohole.
Unter Verseifung versteht man hier im engeren Sinn die Hydrolyse eines Esters durch die wässrige Lösung eines Hydroxids, wie z. B. durch Natriumhydroxid, oder durch spezielle Enzyme (Esterasen). Sie sind im Gegensatz zur sauren Esterhydrolyse (der Rückreaktion der Veresterung) irreversibel, da an der Carbonsäure das für die Veresterung nötige Proton fehlt. Als Produkte der Reaktion entstehen der Alkohol und das Salz der Säure (Carboxylation) aus denen der Ester bestand. Im erweiterten Sinn kann jede Hydrolyse eines Esters als Verseifung bezeichnet werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile der bekannten Materialien zu beheben und ein Material bereitzustellen, das sich als Verpackungsmaterial, insbesondere für oxidationsempfindliche und fettige Nahrungsmittel eignet, und zur Herstellung von Verpackungen, wie Schlauchbeuteln mittels Heiß- oder Kaltsiegelverfahren verwendet werden kann. Zudem soll das Material keine Barriereschichten auf Basis von halogenhaltigen Verbindungen enthalten. Ferner soll das erfindungsgemäße Material gegenüber bekannten Verpackungsmaterialien einen, oder mehrere der folgenden Eigenschaften aufweisen:
Verbesserte Sauerstoffbarriere, verbesserte Fettbarriere, verbesserte Mineralölbarriere, verbesserte Knickbeständigkeit/ Flexibilität, Wiederverwertbarkeit über den Altpapierkreislauf, verbesserte Heißsiegeleigenschaften, verbesserte Kaltsiegeleigenschaften (kompatibel mit dem Siegelmedium, wie z.B. einem wasserbasierten Kaltsiegelklebstoff), hohe Reißfestigkeit, der Geschmack des Verpackungsinhalts wird nicht verändert, eine Aromadichtigkeit aufweist, die Außenseite soll bedruckbar sein. Auch soll das Material eine verbesserte Wasserdampfbarriere aufweisen und die Siegelnaht sollte möglichst feuchtigkeitsbeständig sein. Das Verpackungsmaterial soll außerdem für Metallisierungen insbesondere im Mikro- und Nanometerbereich geeignet sein, um die Barriereeigenschaften bei Bedarf weiter zu optimieren. Schlussendlich sollte das Material möglichst wirtschaftlich herstellbar sein.
Diese Aufgabe wird durch ein beschichtetes Papier gemäß Anspruch 1 gelöst, d. h. durch ein beschichtetes Papier, umfassend ein Basispapier und eine darauf aufgebrachte Barriereschicht, wobei die Barriereschicht mindestens ein Polymer umfasst und dadurch gekennzeichnet ist, dass das Polymer einen mindestens teilverseiften Polyvinylalkohol und/oder ein mindestens teilverseiftes Polyvinylalkohol-Copolymer jeweils mit einer mittels DSC bestimmten Onset - Temperatur von kleiner als 210°C umfasst.
Die Onset-Temperatur wurde mittels DSC wie folgt bestimmt:
Die (extrapolierte) Onset-Temperatur (nach DIN EN ISO 11357-1:2010-03) ist der Schnittpunkt der extrapolierten Basislinie und der Wendetangente zu Beginn des Schmelz- oder Kristallisationspeaks in einer DSC Messung. Die Grundlinie und die Wendetangente werden aus dem temperaturabhängigen Wärmeflusssignal bestimmt. Bei reinen und homogenen Materialien kann die Anfangstemperatur als Schmelztemperatur angegeben werden. Im Gegensatz zur Peak-Temperatur ist die Onset-Temperatur weniger abhängig von der Heizrate und der Probenmasse. Weiterhin werden Onset -Temperaturen üblicherweise zur Temperaturkalibrierung einer DSC verwendet.
Ein derart beschichtetes Papier zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass es sich besonders gut als Verpackungsmaterial für oxidationsempfindliche und fettige Objekte, insbesondere Nahrungsmittel, eignet und zur Herstellung von Beuteln mittels Heiß- oder Kaltsiegelanwendung verwendet werden kann, wobei für die Kaltsiegelanwendung ein wasserbasierter Kaltsiegelkleber verwendet werden kann. Ferner müssen keine Barriereschichten auf Basis von halogenhaltigen Verbindungen vorhanden sein.
Die teilverseiften Polyvinylalkohole haben gegenüber vollständig verseiften Polyvinylalkoholen (PVOH) oder Polyethylenvinylalkoholen (EVOH), den Vorteil, dass sie eine deutlich niedrigere optimale Siegeltemperatur im Heißsiegelprozess aufweisen. Die Siegelnahtfestigkeit wird dadurch nicht negativ beeinflusst. Ferner weisen teilverseifte Polyvinylalkohole eine leicht niedrigere Viskosität, bei ansonsten gleicher Konzentration, auf. Eine hohe Viskosität ist eher nachteilig zu sehen, da in diesem Fall die PVOH-Lösung stärker verdünnt werden muss, weshalb eine größere Menge an Wasser im Beschichtungsprozess zu trocknen ist. Dies kostet nicht nur Energie und bedarf damit einer Beschichtungsanlage mit höherer Trockenkapazität, sondern kann, je nach gewünschtem Auftragsgewicht anwendungstechnisch schwierig zu realisieren sein. Außerdem wird die Diffusion von Wassermolekülen bei hohen Viskositäten und somit die Trocknung selbst verlangsamt. Ferner kann es somit eher zur Anreicherung von gasförmigem Wasser in der Beschichtung kommen, das zur Bildung von makroskopischen Beschichtungsdefekten führt.
Daher sind teilverseifte Polyvinylalkohole oder teilverseifte Polyvinylalkohol- Copolymere, wie Polyethylenvinylalkohole, gegenüber den vollständig verseiften Varianten bevorzugt.
Das erfindungsgemäße beschichtete Papier zeichnet sich zudem durch eine verbesserte Sauerstoffbarriere, eine verbesserte Fettbarriere, eine verbesserte Mineralölbarriere und eine verbesserte Wasserdampfbarriere aus.
Das erfindungsgemäße beschichtete Papier weist ferner eine verbesserte Knickbeständigkeit, ohne Beeinträchtigung der Barrierewirkung, auf und zeichnet sich zudem durch eine hohe Reißfestigkeit aus.
Das erfindungsgemäße beschichtete Papier ist zudem über den Altpapierkreislauf wiederverwertbar.
Wird das erfindungsgemäße beschichtete Papier als Verpackungsmaterial für Lebensmittel verwendet, so zeichnet es sich insbesondere dadurch aus, dass es den Geschmack des verpackten Lebensmittels nicht beeinflusst und/oder verändert.
Das erfindungsgemäße beschichtete Papier ist zudem heißsiegelbar und zeigt verbesserte Kaltsiegeleigenschaften (kompatibel mit dem Siegelmedium, wie z.B. einem wasserbasierten Kaltsiegelklebstoff), wobei die Siegelnähte jeweils eine ausreichende Feuchtigkeitsbeständigkeit aufweisen.
Das erfindungsgemäße beschichtete Papier ist ferner einfach auf der unbeschichteten Seite (Außenseite) zu bedrucken.
Das erfindungsgemäße beschichtete Papier ist außerdem für Metallisierungen im Mikro- und Nanometerbereich geeignet, um die Barriereeigenschaften bei Bedarf weiter zu optimieren. Das erfindungsgemäße beschichtete Papier lässt sich schließlich relativ einfach und mit geringen Auftragsgewichten herstellen und über den Altpapierkreislauf wiederverwerten.
Im Folgenden kann der Begriff „umfassen" auch „bestehend aus" bedeuten.
Als „hydrophob" werden Substanzen bezeichnet, die sich nicht mit Wasser mischen lassen bzw. sich nur unter Verwendung von Tensiden von Wasser benetzen lassen. Als „hydrophil" werden Substanzen bezeichnet, die sich mit Wasser mischen lassen oder ohne Einsatz von Tensiden von Wasser benetzen lassen. Hydrophobe Polymere werden auch als unpolare Polymere und hydrophile Polymere auch als polare Polymere bezeichnet.
Hydrophobizität bzw. Hydrophilität kann beispielsweise über den logP-Wert definiert werden. Der n-Octanol-Wasser-Verteilungskoeffizient Kow (auch Schreibweisen wie Octanol/Wasser-Verteilungskoeffizient sind gebräuchlich und korrekt) ist ein dem Fachmann bekannter dimensionsloser Verteilungskoeffizient, der das Verhältnis der Konzentrationen einer Chemikalie in einem Zweiphasensystem aus n-Octanol und Wasser angibt und damit ein Maß für die Hydrophobizität bzw. Hydrophilität eines Stoffes ist. Der logP-Wert ist der dekadische Logarithmus des n-Octanol-Wasser-Verteilungskoeffizienten Kow. Dabei gilt:
^Si Si
Kow= P =^ c i und log P = log -^ = log c w cw o s' - cw Sl mit c0 Si = Konzentration einer Chemikalie in der octanolreichen Phase und cw Si = Konzentration einer Chemikalie in der wasserreichen Phase.
Kow ist größer als eins, wenn eine Substanz besser in fettähnlichen Lösungsmitteln wie n-Octanol löslich ist, kleiner als eins, wenn sie besser in Wasser löslich ist. Entsprechend ist log P positiv für hydrophobe/lipophile und negativ für hydrophile/lipophobe Substanzen.
Die niedrige Durchlässigkeit von Polyvinylalkoholen gegenüber Sauerstoff, Mineralöl, Fett und andern unpolaren Migranten ist auf ihre relativ hohe Hydrophilie zurückzuführen. Zudem weisen ethylenhaltige Polymere, wie (verseifte) Polyethylenvinylalkohole, eine niedrigere Wasserdampfdurchlässigkeit auf, was auf den Ethylenanteil und die damit einhergehende geringere Hydrophilie zurückzuführen ist.
Das in dem erfindungsgemäßen beschichteten Papier verwendete Basispapier ist prinzipiell nicht beschränkt.
Es ist aber bevorzugt, dass das Basispapier ein Flächengewicht von 20 bis 120 g/m2, vorzugsweise von 40 bis 100 g/m2, aufweist.
Ferner ist es bevorzugt, dass das Papier eine Zusammensetzung mit einem Langfaseranteil von 10 bis 80%, bevorzugt von 20 bis 50%, und einem Kurzfaseranteil von 20 bis 90 Gew.-%, bevorzugt von 50 bis 80 Gew.-%, aufweist.
Unter Langfaser wird eine Faser mit einer Faserlänge von 2,6 bis 4,4 mm und unter Kurzfaser eine Faser mit einer Faserlänge von 0,7 bis 2,2 mm verstanden.
Zudem können 0% bis 20%, vorzugsweise 0% bis 5% an Füllstoffen, wobei vorzugsweise der Wert 0% ausgeschlossen ist, wie GCC (gemahlenes Calciumcarbonat), das beispielsweise unter dem Handelsnamen Hydrocarb 60 oder Hydroplex 60 bekannt ist, PCC (gefälltes Calciumcarbonat), das beispielsweise unter dem Handelsnamen Precarb 105 bekannt ist, natürliches Kaolin und/oder Talkum, sowie übliche Hilfsstoffe, wie Retentionsmittel und/oder Leimungsmittel, enthalten sein.
Der Vorteil eines solchen Basispapiers ist zum einen seine hohe Flexibilität und zum anderen seine gute Verarbeitbarkeit auf bestehenden Verpackungsanlagen für flexible Materialien, wie Kunststofffolien, die Aufrechterhaltung der hohen Maschinenverfügbarkeit und die Erzielung der notwendigen Durchstoßfestigkeit.
Gängige Verpackungsanlagen sind beispielsweise vertikale und horizontale Schlauchbeutelmaschinen (Form-Fill-Seal) zur Herstellung von Standbeuteln, Flowpacks, Pillowpacks u. a., Maschinen, die zwei Bahnen gleicher oder verschiedener Materialien zusammenführen und durch Heißsiegelung verbinden, z. B. auch Traysealer, Kammerbandmaschinen (auch mit Vakuum), Beutelfüll- und verschließmaschinen, Tiefziehverpackungsmaschinen, Linearfüllmaschinen, die zum Verschließen Lids durch Heißsiegelung anbringen, Einschlagmaschinen mit finalem Heißsiegelschritt, Blisterverpackungsmaschinen und X-Fold- Verpackungsmaschinen.
Das erfindungsgemäße beschichtete Papier ist ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Basispapier und der Barriereschicht ein Vorstrich, umfassend mindestens ein anorganisches Pigment und ein polymeres Bindemittel, vorhanden ist.
Das anorganische Pigment ist bevorzugt plättchenförmig und umfasst insbesondere ein Talkum, präzipitiertes Calciumcarbonat oder Silikate, vorzugsweise Schichtsilikate und ganz besonders bevorzugt ein Kaolin.
Als geeignete polymere Bindemittel sind insbesondere Acrylat-basierte oder Styrol-/Butadien-basierte Bindemittel zu nennen. Prinzipiell sind alle Polymere, die als Bindemittel für Pigmentstriche in der Papierindustrie verwendet werden können, geeignet. Auch Bindemittel auf Stärkebasis (Lösungen modifizierter Stärken, Dispersionen vernetzter Stärken, sog. Biolatices) und Polymer-Stärke- Hybrid-Latices sind möglich.
Das polymere Bindemittel umfasst vorzugsweise ein polymeres Bindemittel auf Basis eines Polyacrylats.
Der Vorstrich kann insgesamt ein hydrophober Vorstrich sein.
In einer anderen Ausführungsform ist der Vorstrich insgesamt hydrophil.
Der Vorstrich enthält vorzugsweise 1 bis 70 Gew.-%, bevorzugt 5 bis 50 Gew.-%, polymeres Bindemittel. Die Menge bezieht sich auf den getrockneten Vorstrich in dem finalen Produkt.
Der Vorstrich enthält ferner vorzugsweise 50 bis 95 Gew.-%, bevorzugt 80 bis 90 Gew.-%, anorganisches Pigment. Die Menge bezieht sich auf den getrockneten Vorstrich in dem finalen Produkt.
Zudem kann der Vorstrich Additive, wie Verdicker, z.B. Acrylat-basierte Verdicker, Tenside und/oder Rheologiemodifikatoren enthalten. Auch der Einsatz von Vernetzern ist denkbar. Bevorzugt enthält der Vorstrich einen Zirkoniumbasierten Vernetzer und ist selbst mit Formaldehyd vernetzt.
Diese Additive sind vorzugsweise jeweils in einer Menge von 0 bis 2 Gew.-%, vorzugsweise von größer 0 bis 2 Gew.-%, enthalten, wobei der Wert 0% vorzugsweise ausgeschlossen ist. Die Menge bezieht sich auf den getrockneten Vorstrich in dem finalen Produkt.
Die Auftragsmenge des Vorstrichs beträgt vorzugsweise 1 bis 10 g/m2 und besonders bevorzugt 2 bis 6 g/m2. Die Menge bezieht sich auf den getrockneten Vorstrich in dem finalen Produkt.
Wird ein solcher Vorstrich (auch Primer genannt) aufgetragen, so hat dies den Vorteil, dass die Papieroberfläche verschlossen wird und die weitere darauf gestrichene Barriereschicht nur geringfügig in das Papier migriert und so eine ausreichende Lagenhaftung erzeugt. Des Weiteren verringert dieser Vorstrich die mittlere Rautiefe des Basispapiers und bietet einen vorteilhaften „holdout", der sich durch einen flächendeckenden Auftrag und eine definierte Oberflächenenergie auszeichnet, so dass sich eine aufgestrichene Barriereschicht optimal ausbilden kann. Außerdem vermittelt der Vorstrich die Lagenhaftung zwischen Basispapier und der Barriereschicht, was für spätere Siegelanwendungen von Bedeutung sein kann.
Die auf den Vorstrich aufgebrachte Barriereschicht umfasst einen mindestens teilverseiften Polyvinylakohol und/oder ein mindestens teilverseiftes Polyvinylakohol-Copolymer. Die für den Verarbeitungsprozess genutzte Formulierung weist vorzugsweise eine Menge von 10 bis 100 Gew.-%, besonders bevorzugt von 50 bis 99,8 Gew.-% Polymer auf.
Die Barriereschicht kann ferner Additive, wie Verdicker, z.B. acrylatbasierte Verdicker, Tenside, z.B. Sulfosuccinate, Dehnrheologiehilfsmittel, z.B. Polyacrylamide, Carboxymethylcellulose, Polyvinylalkohole, und/oder Vernetzungsmittel, wie Aldehyde und mehrwertige Aldehyde, Zirconate, mehrwertige Epoxide, Epichlorhydrinharze und/oder Hydrazide enthalten.
Diese Additive sind vorzugsweise jeweils in einer Menge von 0,1 bis 1 Gew. -%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Barriereschicht, enthalten. In einer Ausführungsform ist das erfindungsgemäße beschichtete Papier ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens teilverseifte Polyvinylalkohol und/oder das mindestens teilverseifte Polyvinylalkohol -Copolymer ein mittleres Molekulargewicht von kleiner als 100.000 g/mol aufweist.
In einer anderen Ausführungsform ist das erfindungsgemäße beschichtete Papier ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens teilverseifte Polyvinylalkohol und/oder das mindestens teilverseifte Polyvinylalkohol -Copolymer ein mittleres Molekulargewicht von größer als 30.000 g/mol oder von größer als 40.000 g/mol oder von größer als 50.000 g/mol oder von größer als 60.000 g/mol oder von größer als 70.000 g/mol aufweist.
In einer Ausführungsform ist das erfindungsgemäße beschichtete Papier ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens teilverseifte Polyvinylalkohol und/oder das mindestens teilverseifte Polyvinylalkohol -Copolymer einen Verseifungsgrad von 30% bis 100%, aufweist.
In einer anderen Ausführungsform ist das erfindungsgemäße beschichtete Papier ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens teilverseifte Polyvinylalkohol und/oder das mindestens teilverseifte Polyvinylalkohol -Copolymer einen Verseifungsgrad von 30% bis weniger als 100%, aufweist.
In einer anderen Ausführungsform ist das erfindungsgemäße beschichtete Papier ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens teilverseifte Polyvinylalkohol und/oder das mindestens teilverseifte Polyvinylalkohol -Copolymer einen Verseifungsgrad von kleiner als 95% oder von 30% bis 95%, aufweist.
In einer anderen Ausführungsform ist das erfindungsgemäße beschichtete Papier ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens teilverseifte Polyvinylalkohol und/oder das mindestens teilverseifte Polyvinylalkohol-Copolymer einen Verseifungsgrad von 95% bis 100%, aufweist.
In einer anderen Ausführungsform ist das erfindungsgemäße beschichtete Papier ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens teilverseifte Polyvinylalkohol und/oder das mindestens teilverseifte Polyvinylalkohol-Copolymer einen Verseifungsgrad von 95% bis weniger als 100%, aufweist. In einer anderen Ausführungsform ist das erfindungsgemäße beschichtete Papier ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens teilverseifte Polyvinylalkohol und/oder das mindestens teilverseifte Polyvinylalkohol -Copolymer eine mittels DSC bestimmten Onset -Temperatur von kleiner als 200°C aufweist
Das erfindungsgemäße beschichtete Papier ist ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Polymer einen teilverseiften Polyvinylalkohol mit einem Verseifungsgrad von kleiner 95% oder von 30% bis 95%, einem mittleren Molekulargewicht von größer 0 und kleiner 100.000 g/mol und eine mittels DSC bestimmten Onset-Temperatur von kleiner als 200°C, umfasst.
In einer anderen Ausführungsform ist das erfindungsgemäße beschichtete Papier ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Polymer einen teilverseiften Polyvinylalkohol mit einem Verseifungsgrad von 95% bis 100%, einem mittleren Molekulargewicht von größer 70.000 g/mol und eine mittels DSC bestimmten Onset-Temperatur von kleiner als 200°C, umfasst.
In einer anderen Ausführungsform ist das erfindungsgemäße beschichtete Papier ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Polymer ein teilverseiftes Polyvinylalkohol-Copolymer, vorzugsweise einen teilverseiften Polyethylenvinylalkohol, mit einem Verseifungsgrad von 95% bis 100%, einem mittleren Molekulargewicht von größer 60.000 g/mol und eine mittels DSC bestimmten Onset-Temperatur von kleiner als 210°C, umfasst.
Es hat sich gezeigt, dass ein teilverseiftes Polyvinylalkohol-Copolymer wie Polyethylenvinylalkohol in der Regel flexibler als ein Polyvinylalkohol ist.
In einer anderen Ausführungsform ist das erfindungsgemäße beschichtete Papier vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Polymer eine Mischung aus einem teilverseiften Polyvinylalkohol mit einem Verseifungsgrad von 1% bis 95%, einem mittleren Molekulargewicht von größer 0 und kleiner 100.000 g/mol und eine mittels DSC bestimmten Onset-Temperatur von kleiner als 200°C, einem teilverseiften Polyvinylalkohol mit einem Verseifungsgrad von 95% bis 100%, einem mittleren Molekulargewicht von größer 70.000 g/mol und eine mittels DSC bestimmten Onset-Temperatur von kleiner als 200°C und/oder ein teilverseiftes Polyvinylalkohol-Copolymer, vorzugsweise einen teilverseiften Polyethylenvinylalkohol, mit einem Verseifungsgrad von 95% bis 100%, einem mittleren Molekulargewicht von größer 60.000 g/mol und eine mittels DSC bestimmten Onset -Temperatur von kleiner als 210°C, umfasst.
Der Verseifungsgrad wurde in Anlehnung an DIN EN ISO 3681 wie folgt bestimmt:
PVOH (1 g) wird mit dest. Wasser (70 mL) und neutralisiertem Ethanol (30 mL) versetzt und unter Rückfluss bis zum vollständigen Auflösen erhitzt. Nach dem Abkühlen wird die Lösung mit Kalilauge (0,1 M) neutral gestellt. Im Falle teilverseifter PVOH-Typen wird weitere Kalilauge (50 mL, 0,1 M) hinzugegeben und unter Rückfluss (60 Min.) erhitzt. Im Falle vollverseifter PVOH-Typen wird zur Vermeidung der Absorption von Kohlenstoffdioxid im Laugenüberschuss eine reduzierte Menge an weiterer Kalilauge (25 mL, 0,1 M) bei ebenfalls reduzierter Rückflusszeit (30 Min.) eingesetzt. Im Anschluss wird der Laugenüberschuss mit Salzsäure (0,1 M) gegenüber Phenolphthalein als Indikator zurücktitriert. Parallel wird ein Blindversuch durchgeführt.
Der Verseifungsgrad (%) lässt sich nach Gl. 1 berechnen:
(100 — 0,1535) x Esterzahl
Verseifungsgrad (%) = - - - - x 100 (Gl. 1)
(100 — 0,0749) x Esterzahl wobei die Esterzahl nach Gl. 2 ermittelt wird:
(Verbrauch K0HPV0H(mg) — Verbrauch K0HBlindwert(mg)) X 5,61
Esterzahl (mg KOH/g) = x 100 (Gl. 2)
Einwaage otro (g)
Die mittleren Molekulargewichte wurden per Größenausschluss-Chromatographie (GPC) unter folgenden Bedingungen ermittelt:
Eluent: DMSO/+ 0,1 M LiCI; Vorsäule: 10 pm, Guard, ID 8,00 mm x 50,00 mm; Säulen: 10 pm, 30 Ä, ID 8,00 mm x 300,00 mm; 10 pm, 3000 Ä, ID 8,00 mm x 300,00 mm; 10 pm, 3000 Ä, ID 8,00 mm x 300,00 mm; Pumpe: 1260 HPLC- pump; Flussrate: 1,0 mL/min; Injektor: 1260 autosampler; Injektionsvolumen: 200 pL; Probenkonzentration: 5,0 g/L; Temperatur: 80 °C; Detektoren: SECcurity2 refractive index detector (RI) - WEG eta 1001 HT-Viskosimeter; Berechnung: WinGPC UniChrom Version 8.33 Die Proben wurden im Lösungsmittel (5 mg/mL) bei einer Temperatur von 80 °C für drei Stunden gelöst und per Autosampler injiziert.
Zur Ermittlung der Kalibrierkurve wurden einige PMMA-Standards mit verschiedenen Molekulargewichten vermessen. Durch Messung der intrinsischen Viskosität wurde die Kalibrierkurve in eine universelle Kalibrierkurve umgerechnet.
Das erfindungsgemäße beschichtete Papier ist ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass der Polyvinylalkohol bei einem Trockengehalt von 4% eine Viskosität von kleiner als 30 mPa*s oder kleiner als 20 mPa*s besonders bevorzugt von kleiner als 15 mPa*s aufweist.
Die Viskosität wird bei 23°C mit einem Brookfield Viskosimeter bei 100 U/min bestimmt.
Eine Viskosität in diesem Bereich hat den Vorteil, dass im Anwendungsfall höhere Feststoffgehalte genutzt werden können und daher weniger Energie zur Trocknung genutzt werden muss, außerdem können höhere Prozessgeschwindigkeiten erreicht werden. Dies schlägt sich neben einem finanziellen Vorteil auch in der Nutzung eines größeren Trocknungsfensters auf Streichanlagen nieder.
Das erfindungsgemäße beschichtete Papier weist vorzugsweise eine Bruchkraft von > 80 N/15 mm, bevorzugt > 90 N/15 mm in Laufrichtung, sowie > 40 N/15 mm, bevorzugt > 50 N/15 mm quer zu Papierlaufrichtung auf.
Das erfindungsgemäße beschichtete Papier weist weiterhin vorzugsweise einen dynamischen Reibkoeffizienten von < 0,7, bevorzugt < 0,6, besonders bevorzugt < 0,5 auf. Dieser bezieht sich auf die Reibung der beschichteten Seite auf der beschichteten Seite (Coating gegen Coating).
Das erfindungsgemäße beschichtete Papier ist ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass das Flächenauftragsgewicht der Barriereschicht 5 bis 20 g/m2, vorzugsweise von 8 bis 12 g/m2, bezogen auf das getrocknete Endprodukt (Lutro), beträgt. Das erfindungsgemäße beschichtete Papier ist ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass die Barriereschicht sich mit gängigen wasserbasierten Kaltsiegelklebern benetzen lässt. Hierfür liegt die Oberflächenenergie der Barrierebeschichtung >40 mN/m, bevorzugt >50 mN/m, besonders bevorzugt > 55 mN/m.
Eine solche Benetzbarkeit der Barriereschicht hat den Vorteil, dass sich im Laufe des Auftrags- und Trocknungsprozesses von Kaltsiegelklebern keine Strichfreien Stellen bilden und auch eine ausreichende Haftung für den Anwendungsfall gegeben ist.
Das erfindungsgemäße beschichtete Papier ist ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass das beschichtete Papier eine Sauerstoffdurchlässigkeit cm3/m2/d (23°C, 0% relative Luftfeuchte) von kleiner als 10, vorzugsweise von kleiner als 5, aufweist.
Das erfindungsgemäße beschichtete Papier ist ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass das beschichtete Papier eine Sauerstoffdurchlässigkeit cm3/m2/d (23°C, 50% relative Luftfeuchte) von kleiner als 10, vorzugsweise von kleiner als 5, aufweist.
Das erfindungsgemäße beschichtete Papier ist ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass das beschichtete Papier eine Sauerstoffdurchlässigkeit g/m2/d (23°C, 70% relative Luftfeuchte) von kleiner als 20, vorzugsweise von kleiner als 10, aufweist.
Das erfindungsgemäße beschichtete Papier ist ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass das beschichtete Papier eine Sauerstoffdurchlässigkeit g/m2/d (23°C, 80% relative Luftfeuchte) von kleiner als 25, vorzugsweise von kleiner als 15, aufweist.
Die Sauerstoffdurchlässigkeit (oder auch oxygen transmission rate - OTR) wird nach ISO 15105-2 bestimmt.
Das erfindungsgemäße beschichtete Papier ist ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass das beschichtete Papier eine Fettbarriere entsprechend Prüfbedingung I gemäß DIN 53116 aufweist. Das erfindungsgemäße beschichtete Papier verliert diese Fettbarriere vorzugsweise auch nicht durch die mechanische Beanspruchung von 180° Knicken mit einer Walze die auf den entstehenden Knick eine Belastung von 330 g/cm ausübt und bei denen sich die Beschichtung innen (Innenknick) oder außen (Außenknick) befinden kann.
Das erfindungsgemäße beschichtete Papier ist ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass das beschichtete Papier eine Mineralölbarriere (Hexan) von < 10 g/m2/d aufweist.
Die Mineralölbarriere wird dadurch bestimmt, dass Hexan in einen Becher (lösemittelbeständig) gefüllt, mit dem beschichteten Papier dicht verschlossen und die Gewichtsabnahme über die Zeit verfolgt wird.
Das erfindungsgemäße beschichtete Papier ist ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass das beschichtete Papier eine Wasserdampfbarriere aufweist. Diese bleibt auch bestehen, wenn die Beschichtung mit Fett in Kontakt kommt, was nicht für alle Wasserdampfbarrieren zutrifft.
Das erfindungsgemäße beschichtete Papier ist ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass es sowohl ungeknickt, im Innenknick als auch im Außenknick knickbeständig ist.
Das erfindungsgemäße beschichtete Papier zeichnet sich durch Wiederverwertbarkeit über den Altpapierkreislauf aus.
Das erfindungsgemäße beschichtete Papier ist heißsiegelbar und ergibt bei der optimalen Siegeltemperatur vorzugsweise eine Siegelnahtfestigkeit von > 3,5 N/15mm, besonders bevorzugt von > 5,0 N/15mm, wobei die Siegelnahtfestigkeit für das beschichtete Papier wie folgt bestimmt wurde:
Das beschichtete Papier wurde mit 3,3 bar für 0,3 Sek. im Temperaturbereich von 100°C bis 230°C quer zur Papierlaufrichtung gesiegelt und die Siegelnahtfestigkeit nach DIN 55529 (2012) bestimmt. Unter „Heißsiegeln" wird vorzugsweise das Verbinden zweier Lagen des beschichteten Papiers mittels lokaler Wärmeeinwirkung und/oder Druck verstanden. In weiteren Ausführungsformen kann auch die beschichtete Seite des Papiers mit einer von sich aus nicht heißsiegelbaren Gegenseite des Papiers oder mit einem anderen Papier durch Heißsiegelung verbunden werden.
Das erfindungsgemäße beschichtete Papier ist ferner durch seine Kompatibilität mit gängigen Kaltsiegelmedien, auch kaltsiegelbar. Unter Kaltsiegeln versteht man in der Regel, dass durch Druckverfahren ein Kaltsiegelkleber auf den zu versiegelnden Abschnitt eines flächigen Verpackungsmaterials aufgebracht wird. Ein Kaltsiegelkleber hat die Eigenschaft, dass er nur unter und nach erhöhtem Druck zwischen Siegelbacken einer Verpackungsmaschine eine Klebewirkung entfaltet und ansonsten nicht oder nur begrenzt klebrig ist.
Sowohl das heißgesiegelte Papier als auch das kaltgesiegelte Papier zeichnet sich durch eine hohe Feuchtigkeitsbeständigkeit der Siegelnaht aus.
Das erfindungsgemäße beschichtete Papier ist ferner reißfest.
Das erfindungsgemäße beschichtete Papier zeichnet sich ferner dadurch aus, dass der Geschmack von darin verpackten Lebensmitteln nicht beeinflusst wird.
Das erfindungsgemäße beschichtete Papier lässt sich zudem im Nanometerbereich metallisieren, beispielsweise mit AI2O3 oder AI.
Das erfindungsgemäße beschichtete Papier ist ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass auf die Barriereschicht eine weitere Schicht aufgebracht ist, die Metalle, insbesondere Aluminium, und/oder Metalloxide, insbesondere Aluminiumoxid und/oder Siliziumoxid umfasst.
Das erfindungsgemäße beschichtete Papier lässt sich wirtschaftlich mit bekannten Herstellungsverfahren gewinnen.
Es ist jedoch bevorzugt, das erfindungsgemäße beschichtete Papier mit einem Verfahren zu gewinnen, bei dem auf das Basispapier eine wässrige Suspension, umfassend die Ausgangsmaterialien der Barriereschicht aufgetragen wird, wobei die wässrige Auftragssuspension einen Feststoffgehalt von 5 bis 50 Gew.-%, bevorzugt von 10 bis 30 Gew.%, aufweist, und mit einem Vorhangbeschichtungsverfahren (Curtain-Coating), vorzugsweise mit einem Doppelvorhangbeschichtungsverfahren (Double-Curtain-Coating) bei einer Betriebsgeschwindigkeit der Streichanlage von mindestens 200 m/min aufgetragen werden.
Dieses Verfahren ist insbesondere unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten vorteilhaft und aufgrund des gleichmäßigen Auftrags über die Papierbahn.
Wird der Wert des Feststoffgehaltes von etwa 10 Gew.-% unterschritten, dann verschlechtert sich die Wirtschaftlichkeit, da eine große Menge an Wasser durch schonende Trocknung in kurzer Zeit entfernt werden muss, was sich nachteilig auf die Streichgeschwindigkeit auswirkt. Wird auf der anderen Seite der Wert von 50 Gew.-% überschritten, dann führt dies lediglich zu einem erhöhten technischen Aufwand, um die Stabilität des Streichfarben-Vorhangs während des Beschichtungsprozesses und die Trocknung des aufgetragenen Filmes, da die Maschine in diesem Fall wieder sehr schnell laufen muss, zu gewährleisten.
Beim Curtain-Coating-Beschichtungsverfahren (Vorhangbeschichtungsverfahren) wird ein frei fallender Vorhang einer Beschichtungsdispersion gebildet. Durch freien Fall wird die in Form eines dünnen Filmes (Vorhangs) vorliegende Beschichtungsdispersion auf ein Substrat „gegossen", um die Beschichtungsdispersion auf das Substrat aufzubringen. Die DE 10 196 052 TI offenbart den Einsatz des Curtain-Coating-Beschichtungsverfahrens bei der Herstellung von Informationsaufzeichnungsmaterialien, wobei mehrschichtige Aufzeichnungsschichten durch Aufbringen des, aus mehreren Beschichtungsdispersionsfilmen bestehenden, Vorhangs auf Substrate realisiert werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weist die wässrige entlüftete Auftragssuspension eine Viskosität von etwa 100 bis etwa 800 mPa*s (Brookfield, 100 U/min, 20 °C) auf. Wird der Wert von etwa 100 mPa*s unterschritten bzw. der Wert von etwa 800 mPa*s überschritten, dann führt dies zu einer mangelhaften Lauffähigkeit der Streichmasse am Streichaggregat. Besonders bevorzugt beträgt die Viskosität der wässrigen entlüfteten Auftragssuspension etwa 200 bis etwa 500 mPa*s. In einer bevorzugten Ausführungsform kann zur Optimierung des Verfahrens die Oberflächenspannung der wässrigen Auftragssuspension auf etwa 25 bis etwa 70 mN/m, bevorzugt auf etwa 35 bis etwa 60 mN/m (gemessen in Anlehnung an die Norm zur Blasendrucktensiometrie (ASTM D 3825-90), wie nachstehend beschrieben), eingestellt werden. Eine bessere Kontrolle über das Streichverfahren erhält man, wenn man die dynamische Oberflächenspannung der Streichfarbe bestimmt und gezielt durch Auswahl des geeigneten Tensids und durch Ermittlung der erforderlichen Tensidmenge einstellt.
Es hat sich gezeigt, dass Polyvinylalkohol-Lösungen im Vergleich zu Dispersionen, speziell solchen mit geringer Partikelgröße und somit hoher Partikeloberfläche, deutlich weniger Tensid benötigen, um eine identische Oberflächenspannung zu erzeugen.
Die dynamische Oberflächenspannung wird mittels eines Biasendruck- Tensiometers gemessen. Gemessen wird der maximale Innendruck einer Gasblase, die über eine Kapillare in einer Flüssigkeit gebildet wird. Der Innendruck p einer kugelförmigen Gasblase (Laplace-Druck) hängt nach der Young-Laplace-Gleichung vom Krümmungsradius r und von der Oberflächenspannung o ab:
Figure imgf000020_0001
Wird eine Gasblase an der Spitze einer Kapillare in einer Flüssigkeit erzeugt, nimmt die Krümmung zunächst zu und dann wieder ab, wodurch ein Druckmaximum auftritt. Die größte Krümmung und damit der größte Druck treten auf, wenn der Krümmungsradius dem Kapillarradius entspricht.
Druckverlauf bei der Blasendruckmessung, Lage des Druckmaximums:
Der Radius der Kapillare wird mit einer Referenzmessung bestimmt, die mit einer Flüssigkeit mit bekannter Oberflächenspannung, meist Wasser, durchgefü hrt wird. Ist der Radius dann bekannt, kann aus dem Druckmaximum pmax die Oberflächenspannung berechnet werden. Da die Kapillare in die Flüssigkeit eintaucht, muss vom gemessenen Druck der hydrostatische Druck pO subtrahiert werden, der aus der Eintauchtiefe und der Dichte der Flüssigkeit resultiert (erfolgt bei modernen Messinstrumenten automatisch). Daraus ergibt sich folgende Formel für die Blasendruck-Methode:
Figure imgf000021_0001
Der Messwert entspricht der Oberflächenspannung bei einem bestimmten Oberflächenalter, der Zeit vom Beginn der Blasenbildung bis zum Auftreten des Druckmaximums. Durch Variation der Erzeugungsgeschwindigkeit der Blasen, kann die Abhängigkeit der Oberflächenspannung vom Oberflächenalter erfasst werden, woraus eine Kurve resultiert, bei der die Oberflächenspannung über die Zeit aufgetragen wird.
Diese Abhängigkeit spielt für den Einsatz von Tensiden eine wichtige Rolle, da der Gleichgewichtswert der Grenzflächenspannung bei vielen Prozessen aufgrund der zum Teil geringen Diffusions- und Adsorptionsgeschwindigkeit von Tensiden gar nicht erreicht wird.
Die Ausbildung der einzelnen Beschichtungen kann on-line auf einer Papiermaschine mit Streichwerk oder in einem separaten Streichvorgang off-line auf einer Streichmaschine erfolgen.
In weiteren Ausführungsformen können die einzelnen Schichten auch mittels der folgenden Verfahren auf das Basispapier aufgebracht werden:
Die Barriereschicht kann mittels Druckverfahren auf das Basispapier und/oder auf bereits vorliegende Vorstriche aufgebracht werden.
Die Barriereschicht kann mittels Extrusion auf das Basispapier und/oder auf bereits vorliegende Vorstriche aufgebracht werden.
Diese Technik hat den Vorteil, dass damit deutlich mehr Material aufgetragen werden kann, was aber nur dann von Interesse ist, wenn das Gesamtprodukt nicht als Papier recycelbar zu sein braucht. Nachteile sind dagegen niedrigere Auftragsgeschwindigkeiten, höherer Energieverbrauch und ein höheres minimales Auftragsgewicht. Die Barriereschicht kann mittels Laminierung bzw. Kaschieren von Papier, z.B. in Form von Kunststofffolien auf das Basispapier und/oder auf bereits vorliegende Vorstriche, aufgebracht werden.
Die Barriereschicht und der Vorstrich können auch nacheinander über mehrere Applikationsschritte aufgebracht werden.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein beschichtetes Papier, welches mit den vorstehend geschilderten Verfahren erhältlich ist.
Die Barriereschicht eignet sich auf Grund ihrer vergleichsweise hohen Polarität auch zum Aufbringen weiterer Barrieren in Form von wässrigen Polymerlösungen oder Dispersionen, durch Schmelzextrusion oder Laminierung mit Folien.
Die Barriereschicht kann hinsichtlich aller Barrieren bei Bedarf dadurch verbessert werden, dass eine ultradünne Metallschicht, Metalloxidschicht, oder andere anorganische Verbindung durch Dampfphasenabscheidung oder im speziellen Vakuumdampfphasenabscheidung aufgebracht wird. Derartig dünne Barriereschichten sind nur dann wirksam, wenn sie auf einem sehr glatten, flexiblen Untergrund haften, der keine Partikel (z. B. anorganische Pigmente) enthält, und darauf eine geschlossene Schicht bilden können. Die vergleichsweise hohe Oberflächenenergie der Barriereschicht, insbesondere die der umfassenden Polymere, begünstigt die Lagenhaftung von polaren Materialien wie Metalloxiden und anderen anorganischen Oxiden sowie polarisierbaren elektrisch leitfähigen Materialien, wie Metallen. Die so erhaltenen Papiere können ihrerseits wieder durch das Aufbringen einer Heißsiegelschicht oder eine Kaltsiegelklebers siegelfähig ausgestattet werden.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch die Verwendung eines beschichteten Papiers wie vorstehend beschrieben oder eines beschichteten Papiers erhältlich durch das vorstehend beschriebene Verfahren als Verpackungsmaterial.
Die vorliegende Erfindung betrifft schließlich auch die Verwendung eines beschichteten Papiers wie vorstehend beschrieben oder eines beschichteten Papiers erhältlich durch das vorstehend beschriebene Verfahren als Verpackungsmaterial für Lebensmittel, insbesondere für fettige und oxidationsempfindliche Lebensmittel.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner bevorzugt die Verwendung eines beschichteten Papiers wie vorstehend beschrieben oder eines beschichteten Papiers erhältlich durch das vorstehend beschriebene Verfahren als Verpackungsmaterial für z.B. Müsliriegel, Schokolade, schokoladehaltige Produkte oder Chips.
In einer weiteren, bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das erfindungsgemäße beschichtete Papier auf Karton oder Pappe aufgebracht, insbesondere durch Kaschieren, Laminieren oder Verkleben.
Die vorliegende Erfindung betrifft schließlich auch die Verwendung eines Verbundes, bei dem ein erfindungsgemäßes beschichtetes Papier auf Karton oder Pappe aufgebracht ist, insbesondere durch Kaschieren, Laminieren oder Verkleben, als Verpackungsmaterial für Lebensmittel, insbesondere für fettige und oxidationsempfindliche Lebensmittel.
So lassen sich auf einfache und wirtschaftliche Art und Weise Verpackungsmaterialien herstellen, die die Vorteile beider Materialkomponenten aufweisen, wie die gegenüber einem beschichteten Papier erhöhte Festigkeit und Steifigkeit von Karton oder Pappe und die beschriebenen Vorteile der beschichten Papiere. Das Aufbringen kann beispielweise unter Verwendung von Stärke oder wässrigen Dispersionsklebstoffen erfolgen.
Vorzugweise kann das beschichtete Papier also ein Bestandteil von Verpackungsmaterialien auf Basis von Karton oder Pappe sein.
Mit diesen erfindungsgemäßen Verpackungsmaterialien lassen sich insbesondere schwerere Nahrungsmittel sicher verpacken und im Handel dem Kunden ansprechend in Form von stehenden Verpackungen präsentieren.
Diese Verpackungsmaterialien weisen bevorzugt einen Massenanteil von größer 95 Gew.-% der einheitlichen Materialart Papier, Karton oder Pappe auf. Hier ergibt sich ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung, dass diese erfindungsgemäßen Verpackungsmaterialien keine Verbundverpackungen gemäß §3 (5) Verpackungsgesetz sind und somit diese Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wesentlich dazu beiträgt, Auswirkungen von Verpackungsabfällen auf die Umwelt zu verringern.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Verpackung, umfassend ein beschichtetes Papier wie vorstehend beschrieben oder in einem Verbund mit Karton oder Pappe, wie vorstehend beschrieben.
Die Merkmale der erfindungsgemäßen Verwendung gelten dabei analog für die erfindungsgemäße Verpackung.
Bei der Verpackung kann es sich um eine kaltgesiegelte Verpackung handeln. Eine kaltgesiegelte Verpackung ist bevorzugt dazu geeignet Lebensmittel wie Schokolade, schokoladenhaltige Produkte, Riegel, beispielsweise Müsliriegel, und/oder andere Süßwaren zu verpacken. Dies ist zum einen auf die Hitzeempfindlichkeit der Schokolade, als auch auf eine mögliche höhere Maschinengeschwindigkeit zurückzuführen. Verpackungsmaschinen auf Basis von Kaltsiegelungen können schneller betrieben werden, da die Erhitzung eines Heißsiegelmediums vergleichsweise viel Zeit in Anspruch nimmt.
Bei der Verpackung kann es sich auch um eine heißgesiegelte Verpackung handeln. Eine heißgesiegelte Verpackung ist bevorzugt dazu geeignet als Sekundärverpackung oder Verpackung von Gebinden über Dosier- und Abfüllwaagen zu dienen.
Bei der Verpackung kann es sich auch um eine kaltgesiegelte Verpackung handeln
Bei der Verpackung kann es sich ferner um eine Schlauchbeutelverpackung handeln, insbesondere um eine kaltgesiegelte oder kaltgesiegelte Schlauchbeutelverpackung .
Die Erfindung wird nachfolgend anhand nicht beschränkender Beispiele im Detail erläutert. Beispiele
Es wurden die folgenden Beschichtungen auf ein 60 g/m2 Basispapier mit 40% Langfaser- und 60% Kurzfaseranteil aufgebracht.
Vorstrich/ Primer:
Der Vorstrich enthält 75,9% Pigment (Schichtsilikat), 22,8% Latex (Styrol- Butadien-Latex) und 1,3 % Rheologiemodifikatoren (0,2% acrylatbasierter Verdicker, 1,1% zirkoniumbasierter Vernetzer).
Barriereschicht:
In den Beispielen 1 bis 5 sowie im Vergleichsbeispiel 1 wurden Polyvinylalkohole eingesetzt. In den Beispielen 6 bis 7 wurden Polyethylenvinylalkohole eingesetzt.
Die Barriereschicht der Beispiele 1 bis 7 und des Vergleichsbeispiels 1 umfasst einen reinen Polymerstrich. Das Beispiel 1' umfasst einen Polymerstrich mit 99,8% Polyvinylalkohol (Beispiel 1; Verseifungsgrad: 87%; Mw: 50900) und 0,2% Rheologiemodifikatoren (Na-Dokusat).
Dazu wurde der Vorstrich mittels Blade appliziert. Die Barriereschicht der Beispiele 1 bis 7 und des Vergleichsbeispiels 1 wurde mit einem Rakel aufgetragen, die Barriereschicht des Beispiels 1' wurde im Unterschied zu Beispiel 1 mit einem Curtain-Coater appliziert.
Es wurden die folgenden Eigenschaften untersucht:
Strichgewicht: Auftragsgewicht der Barrierebeschichtung in g/m2.
Dieses wird durch Differenzwägung zwischen gestrichenen und ungestrichenen Papieren bestimmt.
Viskosität: Die Viskosität wurde mit einem Brookfield Viskosimeter bei 23°C und einer Geschwindigkeit von 100 U/min, bei einem Trockengehalt von 4% bestimmt.
WVTR: Water vapor transmission rate, bestimmt nach ISO
15106-2. OTR: Oxygen transmission rate, bestimmt nach DIN 15105-2
HVTR: Hexane vapor transmission rate. Hierbei wird n-Hexan in einen Becher (lösemittelbeständig) gefüllt, mit dem Prüfling dicht verschlossen und die Gewichtsabnahme über die Zeit verfolgt. Bei geknickten Proben wird ein Knick von 180° mit einer Walze erzeugt die auf den entstehenden Knick eine Belastung von 330 g/cm ausübt und bei denen sich die Beschichtung innen (Innenknick) oder außen (Außenknick) befinden kann.
Palmkernfettest: Analog zu DIN 53116. Bei geknickten Proben wird ein Knick von 180° mit einer Walze erzeugt die auf den entstehenden Knick eine Belastung von 330 g/cm ausübt und bei denen sich die Beschichtung innen (Innenknick) oder außen (Außenknick) befinden kann.
Anzeigepapier: Auswertung des in der DIN 53116 erwähnten Anzeigepapiers. Es werden hierbei Fettdurchtrittspunkte mit einem Durchmesser (d) >/< 1 mm abgezählt.
Probenpapier: Auswertung der Rückseite des in DIN 53116 erwähnten Probenpapieres. Dies ist nicht Bestandteil der Norm, wurde aber zur besseren Differenzierung durchgeführt.
Siegelnahtfestigkeit: Die Proben werden mit 3,3 bar für 0,3 Sek. im Temperaturbereich von 100°C bis 220°C quer zur Papierlaufrichtung gesiegelt und die Siegelnahtfestigkeit nach DIN 55529 (2012) bestimmt. Angegeben werden die optimale Siegeltemperatur und zum Vergleich die Siegelkraft bei 150°C (optimale Siegeltemperatur des Beispiels 1). DSC-Schmelztemperatur/
-Onset: Die DSC-Kurven wurden mit einem Mettler DSC 20 S in kaltverschweißten Aluminiumtiegeln und gelochten Deckeln aufgenommen. Die Heizraten betrugen 10 K/min im Bereich zwischen 30°C und 280°C. Die Schmelztemperaturen wurden über die Peakminima des Schmelzprozesses bestimmt.
Oberflächenspannung bzw. -energie: Kontaktwinkelmessgerät OCA 20 (DataPhysics) mit
Software SCA 20 Messprinzip: OWRK -Methode (Owens, Wendt, Rabel, Kaelble) Verwendete Messflüssigkeiten und Herkunft der eingegeben Materialkonstanten:
Wasser und Diiodmethan (nach Buscher) sowie 1,5- Pentandiol (nach Gebhardt)
Die erhaltenen beschichteten Papiere wurden untersucht. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle dargestellt.
Figure imgf000028_0001
Die eingesetzten teilverseiften Polyvinylalkohole weisen sehr niedrige Hexan- und Sauerstofftransmissionsraten auf. Dies ist vermutlich auf ihre relativ hohe Hydrophilie zurückzuführen.
Die Polyvinylalkohole mit höherem Verseifungsgrad zeichnen sich in der Streichfarbe durch eine höhere Viskosität bei gleichem Trockengehalt aus. Dies macht aus chemischer Sicht nur Sinn, da aufgrund der höheren Polarität jedes Molekül eine stärkere Wechselwirkung mit dem umgebenden Solvens (Wasser) eingeht.
Dies ist eher nachteilig zu sehen, da bei geringen Trockengehalten eine große Menge an Wasser im Beschichtungsprozess zu trocknen ist. Dies kostet nicht nur Energie, sondern kann, je nach gewünschtem Auftragsgewicht anwendungstechnisch schwierig zu realisieren sein. Außerdem wird die Diffusion von Wassermolekülen und somit die Trocknung selbst verlangsamt. Ferner kann es somit eher zur Anreicherung von gasförmigem Wasser in der Beschichtung kommen, das zur Bildung von makroskopischen Beschichtungsdefekten führt.
Die Wasserdampfdurchlässigkeit der untersuchten Polyethylenvinylalkohole ist niedriger als die der Polyvinylalkohole, was vermutlich auf den Ethylenanteil und die damit einhergehende geringere Hydrophilie zurückzuführen ist.
Generell sollten vollverseifte PVOHs aufgrund der größeren Anzahl an Wasserstoffbrückenbindungen, die diese ausbilden können, spröder sein als teilverseifte PVOHs. Das trifft auch auf das Vergleichsbeispiel 1 zu (siehe Palmkernfetttest).
Bei dem Beispiel 2 konnte das bis dato nicht nachgewiesen werden. Als Grund hierfür wird das höhere Molekulargewicht vermutet. Es wurde bereits für Polyvinylalkoholfasern (z.B. Gotoh et al., Polymer Journal, Vol. 32, No. 12 (2000), pp. 1049-1051: „Molecular Weight Dependence of Tensile Properties in Poly(vinyl alcohol) Fibers") gezeigt werden, dass unterschiedliche Molekulargewichte unter sonst identischen Polyvinylalkoholen einen immensen Einfluss auf deren physikalische Eigenschaften haben. So ist die Bruchdehnung höhergewichtiger Polyvinylalkohole zwar geringer, jedoch die dafür nötige Kraft um ein Vielfaches höher.

Claims

29 Ansprüche
1. Beschichtetes Papier, umfassend ein Basispapier und eine darauf aufgebrachte Barriereschicht, wobei die Barriereschicht mindestens ein Polymer umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer einen mindestens teilverseiften Polyvinylalkohol und/oder ein mindestens teilverseiftes Polyvinylalkohol- Copolymer, jeweils mit einer mittels DSC bestimmten Onset-Temperatur von kleiner als 210°C, umfasst.
2. Beschichtetes Papier gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Basispapier und der Barriereschicht ein Vorstrich, umfassend mindestens ein anorganisches Pigment und ein polymeres Bindemittel, vorhanden ist.
3. Beschichtetes Papier gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das anorganische Pigment plättchenförmig ist und vorzugsweise ein Talkum, ein präzipitiertes Calciumcarbonat, ein Silikat, vorzugsweise ein Schichtsilikat oder Kaolin umfasst und/oder dass das polymere Bindemittel ein polymeres Bindemittel auf Basis eines Polyacrylats umfasst.
4. Beschichtetes Papier gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Polymer einen teilverseiften Polyvinylalkohol mit einem Verseifungsgrad von 30% bis 95%, einem mittleren Molekulargewicht von größer 0 und kleiner 100.000 g/mol und mit einer mittels DSC bestimmten Onset-Temperatur von kleiner als 200°C, umfasst.
5. Beschichtetes Papier gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Polymer einen teilverseiften Polyvinylalkohol mit einem Verseifungsgrad von größer als 95% bis 100%, einem mittleren Molekulargewicht von größer 70.000 g/mol und mit einer mittels DSC bestimmten Onset-Temperatur von kleiner als 200°C, umfasst.
6. Beschichtetes Papier gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Polymer ein teilverseiftes Polyvinylalkohol-Copolymer, vorzugsweise einen teilverseiften Polyethylenvinylalkohol, mit einem Verseifungsgrad von 95% bis 100%, einem 30 mittleren Molekulargewicht von größer 60.000 g/mol und mit einer mittels DSC bestimmten Onset -Temperatur von kleiner als 210°C, umfasst.
7. Beschichtetes Papier gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Polymer eine Mischung aus den in den Ansprüchen 4, 5 und/oder 6 definierten Polymeren umfasst.
8. Beschichtetes Papier gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der teilverseifte Polyvinylalkohol und/oder das teilverseifte Polyvinylalkohol-Copolymer bei einem Trockengehalt von 4% eine Viskosität von kleiner als 30 mPa*s, besonders bevorzugt von kleiner als 20 mPa*s und ganz besonders bevorzugt von kleiner als 15 mPa*s aufweist.
9. Beschichtetes Papier gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächenauftragsgewicht der Barriereschicht von 5 bis 20 g/m2, vorzugsweise von 8 bis 12 g/m2, bezogen auf das getrocknete Endprodukt (Lutro), beträgt.
10. Beschichtetes Papier gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das beschichtete Papier, insbesondere die Barriereschicht, frei von halogenhaltigen Verbindungen ist.
11. Beschichtetes Papier gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Basispapier ein Flächengewicht von 20 bis 120 g/m2, vorzugsweise von 40 bis 100 g/m2, aufweist.
12. Beschichtetes Papier gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Basispapier einen Langfaseranteil von 10 bis 80% und einen Kurzfaseranteil von 20 bis 90 Gew.-%, aufweist, wobei eine Langfaser eine Faser mit einer Faserlänge von 2,6 bis 4,4 mm und eine Kurzfaser eine Faser mit einer Faserlänge von 0,7 bis 2,2 mm ist.
13. Beschichtetes Papier gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Barriereschicht eine weitere Schicht aufgebracht ist, die Metalle, insbesondere Aluminium, und/oder Metalloxide, insbesondere Aluminiumoxid und/oder Siliziumoxid umfasst.
14. Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Papiers gemäß irgendeinem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf das Basispapier eine wässrige Suspension, umfassend die Ausgangsmaterialien der Barriereschicht, aufgetragen wird, wobei die wässrige Auftragssuspension einen Feststoffgehalt von 5 bis 50 Gew.-%, bevorzugt von 10 bis 30 Gew.%, aufweist, und mit einem Vorhangbeschichtungsverfahren (Curtain-Coating), vorzugsweise mit einem Doppelvorhangbeschichtungsverfahren (Double-Curtain-Coating) bei einer Betriebsgeschwindigkeit der Streichanlage von mindestens 200 m/min aufgetragen wird.
15. Verwendung eines beschichteten Papiers gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 12 oder eines beschichteten Papiers erhältlich durch das Verfahren gemäß Anspruch 13 als Verpackungsmaterial oder als Bestandteil von Verpackungsmaterial, insbesondere von Verpackungsmaterial auf Basis von Karton oder Pappe, insbesondere als Verpackungsmaterial für Lebensmittel, insbesondere für Müsliriegel, Schokolade, schokoladehaltige Produkte, oder Chips.
16. Verpackung, umfassend ein beschichtetes Papier gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 12 oder eines beschichteten Papiers erhältlich durch das Verfahren gemäß Anspruch 13, wobei die Verpackung vorzugsweise eine kaltgesiegelte Verpackung, eine heißgesiegelte Verpackung, insbesondere eine Schlauchbeutelverpackung ist.
* * *
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