WO2024028413A1 - Method for producing a paper having improved imperviousness to grease and oil, paper produced, and use thereof - Google Patents

Method for producing a paper having improved imperviousness to grease and oil, paper produced, and use thereof Download PDF

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WO2024028413A1
WO2024028413A1 PCT/EP2023/071461 EP2023071461W WO2024028413A1 WO 2024028413 A1 WO2024028413 A1 WO 2024028413A1 EP 2023071461 W EP2023071461 W EP 2023071461W WO 2024028413 A1 WO2024028413 A1 WO 2024028413A1
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WO
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approximately
paper
aqueous solution
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collagen hydrolyzate
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PCT/EP2023/071461
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Inventor
Berthold Köhler
Matthias Reihmann
Peter Reiter
Nina RITTEREISER
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Gelita Ag
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    • D21H21/14—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties characterised by function or properties in or on the paper
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    • D21H27/00—Special paper not otherwise provided for, e.g. made by multi-step processes
    • D21H27/10—Packing paper

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a paper with improved grease and oil resistance.
  • the invention further relates to a paper with improved grease and oil tightness, which is produced according to this process, and to the use of the paper as a packaging material.
  • paper as a packaging material, or as a component of packaging materials, has long been known.
  • paper has the fundamental advantage over most other packaging materials that it is biodegradable and easily recyclable.
  • paper has the disadvantage that it is very easily penetrated or penetrated by hydrophobic substances such as oils and fats, which severely limits or makes impossible the usability of pure paper packaging for corresponding products, especially for greasy or oily foods.
  • packaging made from various composite materials in which the paper is provided with a barrier layer for fats or oils.
  • barrier layers are usually based on synthetic polymers, in particular on fluorine-containing polymers or siloxane compounds, which generally have poor or no biodegradability.
  • the use of such packaging is therefore extremely disadvantageous in terms of environmental impact, especially marine pollution, and recycling is often only possible to a limited extent or requires increased effort.
  • the invention is therefore based on the object of proposing a method for producing a paper with improved grease and oil tightness, the paper produced being biodegradable.
  • aqueous solution comprising about 10 to about 50% by weight of collagen hydrolyzate and at least about 0.1% by weight of a plasticizer;
  • Collagen hydrolyzate is a hydrolysis product of the animal structural protein collagen. Collagen hydrolyzate is completely biodegradable and harmless to health, so that paper produced using the method according to the invention not only fully meets the requirement of biodegradability, but is also suitable as a packaging material, particularly for food.
  • the papers produced according to the invention also have a very high gloss and excellent printability.
  • the improved grease and oil tightness of the paper produced according to the invention means improved tightness against hydrophobic substances. zen in general. These include in particular vegetable and animal fats and oils, ie triglycerides, which are solid (fats) or liquid (oils) at room temperature. This is particularly relevant when used as food packaging. However, the tightness also improves compared to hydrophobic substances based on synthetic materials or mineral oil, which is relevant, for example, when used as packaging material for cosmetics.
  • the grease and oil tightness of paper can be quantified in particular using the so-called KIT test, according to the TAPPI (Technical Association of the Pulp and Paper Industry) test protocol T 559 cm-12.
  • plasticizers are known from the prior art and include in particular those plasticizers that are often used in combination with gelatin, for example in the production of soft capsules. Is preferred the plasticizer is selected from sugar alcohols, in particular glycerin, sorbitol or mixtures thereof.
  • the paper provided in step (a) of the method according to the invention is typically a paper based on cellulose, wood pulp and/or waste paper pulp. These technical raw materials for paper production are each based on cellulose, with cellulose consisting predominantly of cellulose and wood pulp also containing a portion of lignin.
  • the paper used in the context of the present invention is fundamentally not limited in terms of basis weight.
  • the invention therefore explicitly includes thicker materials such as cardboard and cardboard, even if, for the sake of simplicity, only the term “paper” is used here, regardless of the basis weight.
  • the paper has a basis weight of approximately 60 to approximately 200 g/m 2 , preferably of approximately 80 to approximately 150 g/m 2 , more preferably of approximately 90 to approximately 120 g/m 2 . This corresponds to the basis weight of papers that are usually used as packaging material (but also as writing paper, for example).
  • the aqueous solution that is applied to the first surface of the paper comprises approximately 10 to approximately 50% by weight of collagen hydrolyzate. It has been shown that a concentration of collagen hydrolyzate in this range leads to an aqueous solution that not only has a viscosity that is favorable for the application, but that the viscosity of the solution is then also relatively independent of the shear forces. In contrast, aqueous solutions with a higher concentration of collagen hydrolyzate show shear-thinning behavior, i.e. a decreasing viscosity with increasing shear forces. Lower concentrations of collagen hydrolyzate have the disadvantage that higher application quantities of the solution and longer drying times are required.
  • the aqueous solution comprises approximately 20 to approximately 45% by weight of collagen hydrolyzate, more preferably approximately 30 to approximately 40% by weight of collagen hydrolyzate. It It has been shown that this concentration is particularly advantageous for applying the aqueous solution to the surface of the paper.
  • the collagen hydrolyzate used in the process according to the invention is typically produced by chemical or enzymatic hydrolysis of collagen-containing animal starting materials.
  • the animal starting material is preferably selected from skin or bones of vertebrates, in particular cattle, pigs or sheep. Particular preference is given to producing the collagen hydrolyzate by enzymatic hydrolysis of gelatin, in particular using one or more endopeptidases.
  • Collagen hydrolyzate is typically present as a mixture of peptides with a certain molecular weight distribution, whereby this molecular weight distribution can be influenced by the respective hydrolysis conditions (in particular by the enzymes used, hydrolysis time, temperature and pH value).
  • the collagen hydrolyzate typically has an average molecular weight of about 500 to about 25,000 Da, preferably from about 1,000 to about 12,000 Da, more preferably from about 2,000 to about 6,000 Da. This information always refers to the weight-average molecular weight, which is determined using gel permeation chromatography.
  • a collagen hydrolyzate with an average molecular weight of approximately 3,000 Da can be used with particular advantage within the scope of the invention.
  • Such a collagen hydrolyzate is sold, for example, by the applicant GELITA AG in the form of a 50% solution under the name NOVOTEC® CP800.
  • the collagen hydrolyzate within the scope of the invention can be produced by recombinant gene expression.
  • natural collagen sequences especially from cattle or pigs, and expressing them in genetically modified cells (e.g. yeast, bacteria or plant cells, especially tobacco)
  • genetically modified cells e.g. yeast, bacteria or plant cells, especially tobacco
  • products can be produced that are compatible with the hydrolysis products of the corresponding ones collagen-containing raw materials are essentially identical. It is possible, among other things, to obtain a narrower or precisely specified molecular weight distribution.
  • the aqueous solution also includes plasticizers such as glycerin. As described above, a small proportion of approximately 0.1% by weight of plasticizer is often sufficient to reduce the brittleness of the coating formed and to significantly improve the grease and oil tightness of the paper produced, even after mechanical stress.
  • the aqueous solution can also contain higher proportions of plasticizer, such as up to approximately 5% by weight, although the properties of the paper produced are no longer significantly improved by significantly higher proportions.
  • the aqueous solution preferably comprises approximately 0.5 to approximately 1.5% by weight of plasticizer, more preferably approximately 0.8 to approximately 1.2% by weight.
  • the aqueous solution is applied at a solution temperature of approximately 40 to approximately 60 ° C, more preferably approximately 45 up to approx. 55 °C. It has been shown that the aqueous solution in this temperature range, especially with the above-mentioned preferred concentrations of collagen hydrolyzate, has a favorable viscosity for application to the paper surface.
  • step (b) of the method according to the invention can be carried out using various application methods known from the prior art, such as by spraying, rolling or doctoring.
  • Devices for applying the aqueous solution using a doctor blade or blade are known in the paper industry, for example as so-called coating units.
  • Further preferred application methods include applying the aqueous solution using a Film press, a size press or contactless using curtain coating (experienced curtain coating).
  • the basis weight of the coating obtained after drying results from the proportion of collagen hydrolyzate and plasticizer (and optionally other additives) as well as the application amount of the aqueous solution.
  • the application amount is advantageously selected so that after drying the coating comprising collagen hydrolyzate and plasticizer has a basis weight of approximately 8 to approximately 20 g/m 2 , preferably from approximately 9 to approximately 15 g/m 2 , more preferably from approx. 10 to approx. 12 g/m 2 .
  • an appropriate application quantity can be achieved, for example, with a squeegee distance of approximately 15 to approximately 30 pm.
  • the drying of the aqueous solution in step (c) of the process according to the invention is advantageously carried out at a temperature of approximately 30 to approximately 70 ° C, preferably of approximately 40 to approximately 60 ° C, more preferably of approximately 45 to approximately. 55°C. In this respect, it is advantageous if the aqueous solution already has a corresponding or similar temperature when applied, as described above.
  • the aqueous solution can optionally contain other additives in order to further improve the properties of the paper produced or to adapt it to certain requirements. Among other things, this can influence the printability, color fixation and wet strength of the paper.
  • additives can in particular be selected from pigments that are dispersed in the aqueous solution, binders such as starch, polyvinyl alcohol or gelatin, crosslinking agents such as tannins, and/or other additives such as sizing agents.
  • the aqueous solution comprises dispersed pigments, which are preferably selected from carbonates, silicates, bentonites or kaolin.
  • Dispersed pigments which are preferably selected from carbonates, silicates, bentonites or kaolin.
  • Flat plates are particularly suitable here chen-shaped embodiments of such pigments. These pigments can, under certain circumstances, further improve the fat and oil tightness of the paper by making the transport of the fat or oil-containing substance through the barrier layer even more difficult.
  • the aqueous solution comprises additional binders, such as modified starches, polyvinyl alcohol or a combination thereof.
  • additional binders such as modified starches, polyvinyl alcohol or a combination thereof.
  • cationized or anionized variants of such binders can lead to a further increased barrier function of the paper coating.
  • the barrier function can also be strengthened using other additives known from paper production, such as sizing agents.
  • a certain barrier effect against water, steam and/or various gases can also be achieved by adding a crosslinking agent.
  • Various crosslinking agents are known which cause chemical crosslinking of collagen hydrolyzate and, if necessary, a binder contained therein.
  • Biodegradable crosslinkers such as e.g. B. various tannins.
  • the selection and composition of the paper used as raw material also contributes to the tightness or barrier function of the paper product produced according to the invention.
  • the tightness of the raw paper has a decisive influence. This can be increased using units common in the paper industry, such as calenders.
  • the procedure further includes the steps:
  • aqueous solution comprising approximately 30 to approximately 50% by weight of collagen hydrolyzate and at least approximately 0.1% by weight of a plasticizer
  • Steps (b) and (b2) as well as (c) and (c2) can each be carried out simultaneously, in particular with the help of a suitable device (e.g. a film or size press) in order to apply the aqueous solution to both surfaces of the paper at the same time.
  • a suitable device e.g. a film or size press
  • steps (b2) and (c2) can be carried out after steps (b) and (c).
  • the present invention further relates to a paper with improved grease and oil tightness, which is obtainable according to the process according to the invention.
  • the advantages and preferred embodiments of the paper according to the invention have already been explained in connection with the method according to the invention.
  • the paper according to the invention has a grease and oil tightness that is improved in comparison to the paper used for the process, ie before the coating containing collagen hydrolyzate and plasticizer is applied.
  • the grease and oil tightness can be checked particularly with the help of the KIT Quantify tests according to the TAPPI test protocol T 559 cm-12, which results in a KIT value of 1 to 12. The higher the KIT value, the better the grease and oil tightness of the paper.
  • the paper according to the invention preferably has a KIT value of 10 or more, more preferably of 11 or more. Due to the addition of plasticizer, the KIT value of the paper according to the invention is not significantly affected by mechanical stress such as bending or folding.
  • the present invention further relates to the use of the paper according to the invention as a packaging material, in particular for packaging oily or fatty foods or cosmetics.
  • the paper according to the invention can be used as packaging material for chocolate or similar products.
  • the improved grease and oil tightness of the paper according to the invention is maintained even at temperatures of over 200 ° C.
  • the method according to the invention or the paper according to the invention is therefore also suitable for high-temperature applications, for example for food packaging in which the food in question is warmed up and/or cooked, in particular in an oven. Examples of this are baked goods that are baked by the consumer in appropriate packaging.
  • the invention also relates to the use of the paper according to the invention as baking paper.
  • a standard office paper with a basis weight of 100 g/m 2 was used as the starting paper.
  • the coating was carried out with aqueous solutions, each containing 40% by weight of a collagen hydrolyzate with an average molecular weight of approx. 3,000 Da (NOVOTEC® CP800), as well as different amounts of the plasticizer glycerol of 0.87% by weight, 2.61% by weight. % and 4.35 wt.%.
  • aqueous solutions each containing 40% by weight of a collagen hydrolyzate with an average molecular weight of approx. 3,000 Da (NOVOTEC® CP800), as well as different amounts of the plasticizer glycerol of 0.87% by weight, 2.61% by weight. % and 4.35 wt.%.
  • the aqueous solution was doctored onto a surface of the paper with a knife distance of 20 pm, then the paper was dried at 50 °C and conditioned overnight at 22 °C.
  • the amount of coating applied after drying was between 12 and 14 g/m 2 .
  • the grease and oil tightness of the coated papers was determined on the one hand without mechanical stress and on the other hand after mechanical stress on the paper by rolling it up and unrolling it with a radius of approx. 1 to 2 cm.
  • the KIT value of the paper coated without plasticizer drops significantly from 10 to 8 due to the mechanical stress.
  • KIT values of 10 to 12 were measured for the coated paper using the test method described above.
  • the paper was heated in an oven to 220 °C or 250 °C for one hour. This resulted in a slight brown color compared to the raw paper (more pronounced at 250 °C than at 220 °C), but there was no smoke or burning smell. Repeating the KIT test after heating and cooling the paper continued to show high KIT values in the range of 10 to 12. This shows that the fat and oil tightness of the paper caused by the collagen hydrolyzate is maintained even at high temperatures.

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Abstract

The present invention relates to a method for producing a paper having improved imperviousness to grease and oil, comprising the steps of: (a) providing a paper having a first and a second surface; (b) applying an aqueous solution onto the first surface, wherein the aqueous solution comprises approximately 10 to 50 wt.% collagen hydrolysate and at least approximately 0.1 wt.% of a plasticiser; (c) drying the aqueous solution in order to obtain a coating comprising collagen hydrolysate and plasticiser on the first surface.

Description

Verfahren zur Herstellung eines Papiers mit einer verbesserten Fett- und Öldichtigkeit, hergestelltes Papier und dessen Verwendung Process for producing a paper with improved grease and oil resistance, paper produced and its use
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Papiers mit einer verbesserten Fett- und Öldichtigkeit. The present invention relates to a method for producing a paper with improved grease and oil resistance.
Die Erfindung betrifft ferner ein Papier mit einer verbesserten Fett- und Öldichtigkeit, welches gemäß diesem Verfahren hergestellt ist, sowie die Verwendung des Papiers als Verpackungsmaterial. The invention further relates to a paper with improved grease and oil tightness, which is produced according to this process, and to the use of the paper as a packaging material.
Die Verwendung von Papier als Verpackungsmaterial, oder als eine Komponente von Verpackungsmaterialien, ist seit langem bekannt. In dieser Hinsicht hat Papier den grundlegenden Vorteil gegenüber den meisten anderen Verpackungsmaterialien, dass es biologisch abbaubar und gut recycelbar ist. Auf der anderen Seite hat Papier aber den Nachteil, dass es von hydrophoben Substanzen wie Ölen und Fetten sehr leicht penetriert oder durchdrungen wird, was die Verwendbarkeit von reinen Papierverpackungen für entsprechende Produkte, insbesondere für fettige oder ölige Lebensmittel, stark einschränkt oder unmöglich macht. The use of paper as a packaging material, or as a component of packaging materials, has long been known. In this regard, paper has the fundamental advantage over most other packaging materials that it is biodegradable and easily recyclable. On the other hand, paper has the disadvantage that it is very easily penetrated or penetrated by hydrophobic substances such as oils and fats, which severely limits or makes impossible the usability of pure paper packaging for corresponding products, especially for greasy or oily foods.
Zur Vermeidung dieses Problems sind Verpackungen aus verschiedenen Verbundmaterialien bekannt, bei denen das Papier mit einer Barriereschicht für Fette oder Öle versehen wird. Diese Barriereschichten basieren meist auf synthetischen Polymeren, insbesondere auf fluorhaltigen Polymeren oder Siloxanverbindungen, die generell eine schlechte oder überhaupt keine biologische Abbaubarkeit aufweisen. Die Verwendung derartiger Verpackungen ist daher im Hinblick auf die Umweltbelastung, insbesondere auch die Verschmutzung der Meere, äußerst nachteilig, und auch eine Wiederverwertung ist oft nur eingeschränkt oder mit erhöhtem Aufwand möglich. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Papiers mit einer verbesserten Fett- und Öldichtigkeit vorzuschlagen, wobei das hergestellte Papier biologisch abbaubar ist. To avoid this problem, packaging made from various composite materials is known, in which the paper is provided with a barrier layer for fats or oils. These barrier layers are usually based on synthetic polymers, in particular on fluorine-containing polymers or siloxane compounds, which generally have poor or no biodegradability. The use of such packaging is therefore extremely disadvantageous in terms of environmental impact, especially marine pollution, and recycling is often only possible to a limited extent or requires increased effort. The invention is therefore based on the object of proposing a method for producing a paper with improved grease and oil tightness, the paper produced being biodegradable.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gelöst, welches die Schritte umfasst: This object is achieved according to the invention by a method which comprises the steps:
(a) Bereitstellen eines Papiers mit einer ersten und einer zweiten Oberfläche; (a) providing a paper having a first and a second surface;
(b) Aufträgen einer wässrigen Lösung auf die erste Oberfläche, wobei die wässrige Lösung ca. 10 bis ca. 50 Gew.% Kollagenhydrolysat und mindestens ca. 0,1 Gew.% eines Weichmachers umfasst; (b) applying an aqueous solution to the first surface, the aqueous solution comprising about 10 to about 50% by weight of collagen hydrolyzate and at least about 0.1% by weight of a plasticizer;
(c) Trocknen der wässrigen Lösung, um eine Beschichtung umfassend Kollagenhydrolysat und Weichmacher auf der ersten Oberfläche zu erhalten. (c) drying the aqueous solution to obtain a coating comprising collagen hydrolyzate and plasticizer on the first surface.
Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass die Beschichtung einer Papieroberfläche mit Kollagenhydrolysat zu einer relativ hohen Öl- und Fettdichtigkeit des Papiers führt. It has surprisingly been shown that coating a paper surface with collagen hydrolyzate leads to a relatively high oil and grease tightness of the paper.
Bei Kollagenhydrolysat handelt es sich um ein Hydrolyseprodukt des tierischen Strukturproteins Kollagen. Kollagenhydrolysat ist vollständig biologisch abbaubar und gesundheitlich unbedenklich, so dass ein mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Papier nicht nur das Erfordernis der Bioabbaubarkeit vollständig erfüllt, sondern auch als Verpackungsmaterial insbesondere für Lebensmittel geeignet ist. Collagen hydrolyzate is a hydrolysis product of the animal structural protein collagen. Collagen hydrolyzate is completely biodegradable and harmless to health, so that paper produced using the method according to the invention not only fully meets the requirement of biodegradability, but is also suitable as a packaging material, particularly for food.
Weiterhin wurde festgestellt, dass die erfindungsgemäß hergestellten Papiere je nach Ausführungsform auch einen sehr hohen Glanz und eine hervorragende Bedruckbarkeit aufweisen. Furthermore, it was found that, depending on the embodiment, the papers produced according to the invention also have a very high gloss and excellent printability.
Die verbesserte Fett- und Öldichtigkeit des erfindungsgemäß hergestellten Papiers bedeutet eine verbesserte Dichtigkeit gegenüber hydrophoben Substan- zen im Allgemeinen. Diese umfassen insbesondere pflanzliche und tierische Fette und Öle, d.h. Triglyceride, die bei Raumtemperatur fest (Fette) oder flüssig (Öle) sind. Dies ist insbesondere relevant bei der Verwendung als Lebensmittelverpackung. Die Dichtigkeit verbessert sich jedoch ebenso gegenüber hydrophoben Substanzen auf synthetischer Basis oder auf Basis von Mineralöl, was beispielsweise bei der Verwendung als Verpackungsmaterial für Kosmetika relevant ist. The improved grease and oil tightness of the paper produced according to the invention means improved tightness against hydrophobic substances. zen in general. These include in particular vegetable and animal fats and oils, ie triglycerides, which are solid (fats) or liquid (oils) at room temperature. This is particularly relevant when used as food packaging. However, the tightness also improves compared to hydrophobic substances based on synthetic materials or mineral oil, which is relevant, for example, when used as packaging material for cosmetics.
Die Fett- und Öldichtigkeit von Papier kann insbesondere mit dem sogenannten KIT-Test quantifiziert werden, entsprechend dem Testprotokoll T 559 cm-12 der TAPPI (Technical Association of the Pulp and Paper Industry). The grease and oil tightness of paper can be quantified in particular using the so-called KIT test, according to the TAPPI (Technical Association of the Pulp and Paper Industry) test protocol T 559 cm-12.
Bei der Verwendung von Papier als Verpackungsmaterial ist es erforderlich, dass die entsprechende Fett- und Öldichtigkeit auch nach einer mechanischen Belastung des Papiers erhalten bleibt, die mit dem Verpackungsprozess einhergeht (d.h. beim Biegen, Falten und/oder Knicken des Papiers). Diesbezüglich wurde interessanterweise von den Erfindern herausgefunden, dass bereits der Zusatz einer relativ geringen Menge an Weichmacher zu der im Schritt (b) des erfindungsgemäßen Verfahrens aufgetragenen wässrigen Lösung von Kollagenhydrolysat dazu führt, dass die Fett- und Öldichtigkeit des hergestellten Papiers in der Tat auch nach einer solchen mechanischen Belastung größtenteils erhalten bleibt. Es wird davon ausgegangen, dass das Kollagenhydrolysat nach dem Trocknen der wässrigen Lösung in Schritt (c) des erfindungsgemäßen Verfahrens eine im Wesentlichen geschlossene Beschichtung auf der Oberfläche des Papiers bildet, wobei die Sprödigkeit dieser Beschichtung durch den Zusatz von Weichmacher herabgesetzt wird. Somit werden Risse in der Beschichtung im Zuge der mechanischen Belastung, die zu einer Herabsetzung der Fett- und Öldichtigkeit führen, verhindert oder reduziert. When using paper as a packaging material, it is necessary that the appropriate grease and oil tightness is maintained even after mechanical stress on the paper associated with the packaging process (i.e. when bending, folding and/or creasing the paper). In this regard, it was interestingly found by the inventors that even the addition of a relatively small amount of plasticizer to the aqueous solution of collagen hydrolyzate applied in step (b) of the process according to the invention leads to the grease and oil tightness of the paper produced actually being reduced remains largely intact under such mechanical stress. It is assumed that after drying the aqueous solution in step (c) of the method according to the invention, the collagen hydrolyzate forms a substantially closed coating on the surface of the paper, the brittleness of this coating being reduced by the addition of plasticizer. This prevents or reduces cracks in the coating caused by mechanical stress, which lead to a reduction in grease and oil tightness.
Geeignete Weichmacher sind aus dem Stand der Technik bekannt und umfassen insbesondere solche Weichmacher, die häufig in Kombination mit Gelatine eingesetzt werden, z.B. bei der Herstellung von Weichkapseln. Bevorzugt ist der Weichmacher ausgewählt aus Zuckeralkoholen, insbesondere aus Glycerin, Sorbit oder Mischungen hiervon. Suitable plasticizers are known from the prior art and include in particular those plasticizers that are often used in combination with gelatin, for example in the production of soft capsules. Is preferred the plasticizer is selected from sugar alcohols, in particular glycerin, sorbitol or mixtures thereof.
Das im Schritt (a) des erfindungsgemäßen Verfahrens bereitgestellte Papier ist typischerweise ein Papier auf Basis von Zellstoff, Holzstoff und/oder Altpapierstoff. Diese technischen Rohstoffe für die Papierherstellung basieren jeweils auf Cellulose, wobei Zellstoff überwiegend aus Cellulose besteht und Holzstoff zusätzlich einen Anteil an Lignin enthält. The paper provided in step (a) of the method according to the invention is typically a paper based on cellulose, wood pulp and/or waste paper pulp. These technical raw materials for paper production are each based on cellulose, with cellulose consisting predominantly of cellulose and wood pulp also containing a portion of lignin.
Das im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetzte Papier ist im Hinblick auf das Flächengewicht grundsätzlich nicht limitiert. Somit sind von der Erfindung explizit auch dickere Materialien wie Karton und Pappe umfasst, auch wenn hier der Einfachheit halber nur der Begriff "Papier", unabhängig vom Flächengewicht, verwendet wird. Typischerweise weist das Papier ein Flächengewicht von ca. 60 bis ca. 200 g/m2 auf, bevorzugt von ca. 80 bis ca. 150 g/m2, weiter bevorzugt von ca. 90 bis ca. 120 g/m2. Dies entspricht dem Flächengewicht von Papieren, die üblicherweise als Verpackungsmaterial (aber z.B. auch als Schreibpapier) eingesetzt werden. The paper used in the context of the present invention is fundamentally not limited in terms of basis weight. The invention therefore explicitly includes thicker materials such as cardboard and cardboard, even if, for the sake of simplicity, only the term “paper” is used here, regardless of the basis weight. Typically, the paper has a basis weight of approximately 60 to approximately 200 g/m 2 , preferably of approximately 80 to approximately 150 g/m 2 , more preferably of approximately 90 to approximately 120 g/m 2 . This corresponds to the basis weight of papers that are usually used as packaging material (but also as writing paper, for example).
Die wässrige Lösung, die auf die erste Oberfläche des Papiers aufgetragen wird, umfasst gemäß der Erfindung ca. 10 bis ca. 50 Gew.% Kollagenhydrolysat. Es hat sich gezeigt, dass eine Konzentration an Kollagenhydrolysat in diesem Bereich zu einer wässrigen Lösung führt, die nicht nur eine für den Auftrag günstige Viskosität aufweist, sondern dass die Viskosität der Lösung dann auch relativ unabhängig von den Scherkräften ist. Im Gegensatz hierzu zeigen wässrige Lösungen mit einer höheren Konzentration an Kollagenhydrolysat ein strukturviskoses Verhalten, d.h. eine abnehmende Viskosität bei zunehmenden Scherkräften. Geringere Konzentrationen an Kollagenhydrolysat haben wiederum den Nachteil, dass höhere Auftragsmengen der Lösung und längere Trocknungszeiten benötigt werden. According to the invention, the aqueous solution that is applied to the first surface of the paper comprises approximately 10 to approximately 50% by weight of collagen hydrolyzate. It has been shown that a concentration of collagen hydrolyzate in this range leads to an aqueous solution that not only has a viscosity that is favorable for the application, but that the viscosity of the solution is then also relatively independent of the shear forces. In contrast, aqueous solutions with a higher concentration of collagen hydrolyzate show shear-thinning behavior, i.e. a decreasing viscosity with increasing shear forces. Lower concentrations of collagen hydrolyzate have the disadvantage that higher application quantities of the solution and longer drying times are required.
Vorzugsweise umfasst die wässrige Lösung ca. 20 bis ca. 45 Gew.% Kollagenhydrolysat, weiter bevorzugt ca. 30 bis ca. 40 Gew.% Kollagenhydrolysat. Es hat sich gezeigt, dass diese Konzentration für das Aufträgen der wässrigen Lösung auf die Oberfläche des Papiers besonders vorteilhaft ist. Preferably, the aqueous solution comprises approximately 20 to approximately 45% by weight of collagen hydrolyzate, more preferably approximately 30 to approximately 40% by weight of collagen hydrolyzate. It It has been shown that this concentration is particularly advantageous for applying the aqueous solution to the surface of the paper.
Das in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzte Kollagenhydrolysat ist typischerweise durch chemische oder enzymatische Hydrolyse von kollagenhaltigen tierischen Ausgangsmaterialien hergestellt. Das tierische Ausgangsmaterial ist bevorzugt ausgewählt aus Haut oder Knochen von Wirbeltieren, insbesondere von Rindern, Schweinen oder Schafen. Besonders bevorzugt ist die Herstellung des Kollagenhydrolysats durch enzymatische Hydrolyse von Gelatine, insbesondere unter Verwendung von einer oder mehreren Endopep- tidasen. The collagen hydrolyzate used in the process according to the invention is typically produced by chemical or enzymatic hydrolysis of collagen-containing animal starting materials. The animal starting material is preferably selected from skin or bones of vertebrates, in particular cattle, pigs or sheep. Particular preference is given to producing the collagen hydrolyzate by enzymatic hydrolysis of gelatin, in particular using one or more endopeptidases.
Kollagenhydrolysat liegt typischerweise als Gemisch von Peptiden mit einer bestimmten Molekulargewichtsverteilung vor, wobei diese Molekulargewichtsverteilung durch die jeweiligen Hydrolysebedingungen beeinflusst werden kann (insbesondere durch die eingesetzten Enzyme, Hydrolysedauer, Temperatur und pH-Wert). Das Kollagenhydrolysat weist typischerweise ein mittleres Molekulargewicht von ca. 500 bis ca. 25.000 Da auf, bevorzugt von ca. 1.000 bis ca. 12.000 Da, weiter bevorzugt von ca. 2.000 bis ca. 6.000 Da. Diese Angaben beziehen sich stets auf das gewichtsmittlere Molekulargewicht, welches mittels Gelpermeationschromatographie bestimmt wird. Collagen hydrolyzate is typically present as a mixture of peptides with a certain molecular weight distribution, whereby this molecular weight distribution can be influenced by the respective hydrolysis conditions (in particular by the enzymes used, hydrolysis time, temperature and pH value). The collagen hydrolyzate typically has an average molecular weight of about 500 to about 25,000 Da, preferably from about 1,000 to about 12,000 Da, more preferably from about 2,000 to about 6,000 Da. This information always refers to the weight-average molecular weight, which is determined using gel permeation chromatography.
Mit besonderem Vorteil kann im Rahmen der Erfindung ein Kollagenhydrolysat mit einem mittleren Molekulargewicht von ca. 3.000 Da eingesetzt werden. Ein solches Kollagenhydrolysat wird z.B. von der Anmelderin GELITA AG in Form einer 50%igen Lösung unter der Bezeichnung NOVOTEC® CP800 vertrieben. A collagen hydrolyzate with an average molecular weight of approximately 3,000 Da can be used with particular advantage within the scope of the invention. Such a collagen hydrolyzate is sold, for example, by the applicant GELITA AG in the form of a 50% solution under the name NOVOTEC® CP800.
Alternativ zur enzymatischen Hydrolyse kann das Kollagenhydrolysat im Rahmen der Erfindung durch rekombinante Genexpression hergestellt sein. Durch den Einsatz von natürlichen Kollagensequenzen, insbesondere aus Rindern oder Schweinen, und deren Expression in gentechnisch modifizierten Zellen (z.B. Hefen, Bakterien oder Pflanzenzellen, insbesondere Tabak) können Produkte hergestellt werden, die mit den Hydrolyseprodukten der entsprechenden kollagenhaltigen Rohstoffe im Wesentlichen identisch sind. Dabei ist es u.a. möglich, eine engere bzw. exakt vorgegebene Molekulargewichtsverteilung zu erhalten. As an alternative to enzymatic hydrolysis, the collagen hydrolyzate within the scope of the invention can be produced by recombinant gene expression. By using natural collagen sequences, especially from cattle or pigs, and expressing them in genetically modified cells (e.g. yeast, bacteria or plant cells, especially tobacco), products can be produced that are compatible with the hydrolysis products of the corresponding ones collagen-containing raw materials are essentially identical. It is possible, among other things, to obtain a narrower or precisely specified molecular weight distribution.
Neben dem Kollagenhydrolysat umfasst die wässrige Lösung auch Weichmacher, wie z.B. Glycerin. Wie oben beschrieben, ist häufig bereits ein geringer Anteil von ca. 0,1 Gew.% Weichmacher ausreichend, um die Sprödigkeit der gebildeten Beschichtung herabzusetzen und die Fett- und Öldichtigkeit des hergestellten Papiers auch nach einer mechanischen Belastung deutlich zu verbessern. Die wässrige Lösung kann auch höhere Anteile an Weichmacher umfassen, wie z.B. von bis zu ca. 5 Gew.%, wobei die Eigenschaften des hergestellten Papiers durch deutlich höhere Anteile aber nicht mehr wesentlich verbessert werden. Bevorzugt umfasst die wässrige Lösung ca. 0,5 bis ca. 1,5 Gew.% Weichmacher, weiter bevorzugt ca. 0,8 bis ca. 1,2 Gew.%. In addition to the collagen hydrolyzate, the aqueous solution also includes plasticizers such as glycerin. As described above, a small proportion of approximately 0.1% by weight of plasticizer is often sufficient to reduce the brittleness of the coating formed and to significantly improve the grease and oil tightness of the paper produced, even after mechanical stress. The aqueous solution can also contain higher proportions of plasticizer, such as up to approximately 5% by weight, although the properties of the paper produced are no longer significantly improved by significantly higher proportions. The aqueous solution preferably comprises approximately 0.5 to approximately 1.5% by weight of plasticizer, more preferably approximately 0.8 to approximately 1.2% by weight.
Auch wenn Kollagenhydrolysat bereits bei Raumtemperatur eine gute Wasserlöslichkeit und Verarbeitbarkeit aufweist, ist es im Rahmen der Erfindung bevorzugt, wenn das Aufträgen der wässrigen Lösung bei einer Temperatur der Lösung von ca. 40 bis ca. 60 °C erfolgt, weiter bevorzugt von ca. 45 bis ca. 55 °C. Es hat sich gezeigt, dass die wässrige Lösung in diesem Temperaturbereich, insbesondere mit den oben genannten bevorzugten Konzentrationen an Kollagenhydrolysat, eine für den Auftrag auf die Papieroberfläche günstige Viskosität aufweist. Even if collagen hydrolyzate has good water solubility and processability even at room temperature, it is preferred within the scope of the invention if the aqueous solution is applied at a solution temperature of approximately 40 to approximately 60 ° C, more preferably approximately 45 up to approx. 55 °C. It has been shown that the aqueous solution in this temperature range, especially with the above-mentioned preferred concentrations of collagen hydrolyzate, has a favorable viscosity for application to the paper surface.
Das Aufträgen der wässrigen Lösung im Schritt (b) des erfindungsgemäßen Verfahrens kann mittels verschiedener, aus dem Stand der Technik bekannter Auftragsverfahren erfolgen, wie z.B. mittels Aufsprühen, Aufwalzen oder Aufrakeln. Vorrichtungen zum Aufträgen der wässrigen Lösung mittels Rakel oder Blade sind in der Papierindustrie bekannt, z.B. als sogenannte Streichwerke. The application of the aqueous solution in step (b) of the method according to the invention can be carried out using various application methods known from the prior art, such as by spraying, rolling or doctoring. Devices for applying the aqueous solution using a doctor blade or blade are known in the paper industry, for example as so-called coating units.
Weitere bevorzugte Auftragsverfahren, die aus der Papierindustrie ebenfalls bekannt sind, umfassen ein Aufträgen der wässrigen Lösung mittels einer Filmpresse, einer Leimpresse oder berührungslos mittels Vorhangbeschichtung (Curtain-Coating- erfahren). Further preferred application methods, which are also known from the paper industry, include applying the aqueous solution using a Film press, a size press or contactless using curtain coating (experienced curtain coating).
Aus dem Anteil an Kollagenhydrolysat und Weichmacher (und optional weiterer Zusatzstoffe) sowie der Auftragsmenge der wässrigen Lösung ergibt sich das Flächengewicht der nach dem Trocknen erhaltenen Beschichtung. Günstigerweise wird die Auftragsmenge so gewählt, dass sich nach dem Trocknen ein Flächengewicht der Kollagenhydrolysat und Weichmacher umfassenden Beschichtung von ca. 8 bis ca. 20 g/m2 ergibt, bevorzugt von ca. 9 bis ca. 15 g/m2, weiter bevorzugt von ca. 10 bis ca. 12 g/m2. Beim Aufträgen der wässrigen Lösung mittels Rakel kann eine entsprechende Auftragsmenge beispielsweise mit einem Rakelabstand von ca. 15 bis ca. 30 pm erreicht werden. The basis weight of the coating obtained after drying results from the proportion of collagen hydrolyzate and plasticizer (and optionally other additives) as well as the application amount of the aqueous solution. The application amount is advantageously selected so that after drying the coating comprising collagen hydrolyzate and plasticizer has a basis weight of approximately 8 to approximately 20 g/m 2 , preferably from approximately 9 to approximately 15 g/m 2 , more preferably from approx. 10 to approx. 12 g/m 2 . When applying the aqueous solution using a squeegee, an appropriate application quantity can be achieved, for example, with a squeegee distance of approximately 15 to approximately 30 pm.
Das Trocknen der wässrigen Lösung im Schritt (c) des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt günstigerweise bei einer Temperatur von ca. 30 bis ca. 70 °C, bevorzugt von ca. 40 bis ca. 60 °C, weiter bevorzugt von ca. 45 bis ca. 55 °C. Insofern ist es günstig, wenn die wässrige Lösung beim Aufträgen bereits eine entsprechende oder ähnliche Temperatur aufweist, wie oben beschrieben. The drying of the aqueous solution in step (c) of the process according to the invention is advantageously carried out at a temperature of approximately 30 to approximately 70 ° C, preferably of approximately 40 to approximately 60 ° C, more preferably of approximately 45 to approximately. 55°C. In this respect, it is advantageous if the aqueous solution already has a corresponding or similar temperature when applied, as described above.
Die wässrige Lösung kann neben dem Kollagenhydrolysat und dem Weichmacher optional weitere Zusatzstoffe umfassen, um die Eigenschaften des hergestellten Papiers weiter zu verbessern bzw. an bestimmte Erfordernisse anzupassen. Unter anderem können dadurch die Bedruckbarkeit, Farbfixierung und Nassfestigkeit des Papiers beeinflusst werden. Solche Zusatzstoffe können insbesondere ausgewählt sein aus Pigmenten, die in der wässrigen Lösung dispergiert sind, Bindemitteln wie z.B. Stärke, Polyvinylalkohol oder Gelatine, Vernetzungsmitteln wie z.B. Tanninen, und/oder weiteren Additiven wie z.B. Leimungsmitteln. In addition to the collagen hydrolyzate and the plasticizer, the aqueous solution can optionally contain other additives in order to further improve the properties of the paper produced or to adapt it to certain requirements. Among other things, this can influence the printability, color fixation and wet strength of the paper. Such additives can in particular be selected from pigments that are dispersed in the aqueous solution, binders such as starch, polyvinyl alcohol or gelatin, crosslinking agents such as tannins, and/or other additives such as sizing agents.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die wässrige Lösung dispergierte Pigmente, die bevorzugt ausgewählt sind aus Carbona- ten, Silikaten, Bentoniten oder Kaolin. Insbesondere eignen sich hier plätt- chenförmige Ausführungsformen solcher Pigmente. Diese Pigmente können die Fett- und Öldichtigkeit des Papiers unter Umständen weiter verbessern, indem sie den Transportweg der fett- oder ölhaltigen Substanz durch die Barriereschicht weiter erschweren. According to an advantageous embodiment of the invention, the aqueous solution comprises dispersed pigments, which are preferably selected from carbonates, silicates, bentonites or kaolin. Flat plates are particularly suitable here chen-shaped embodiments of such pigments. These pigments can, under certain circumstances, further improve the fat and oil tightness of the paper by making the transport of the fat or oil-containing substance through the barrier layer even more difficult.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die wässrige Lösung zusätzliche Bindemittel, wie z.B. modifizierte Stärken, Polyvinylalkohol oder deren Kombination. Insbesondere kationisierte oder anionisierte Varianten solcher Bindemittel können zu einer weiter erhöhten Barrierefunktion der Papierbeschichtung führen. Auch durch weitere Additive, die aus der Papierherstellung bekannt sind, wie z.B. Leimungsmittel, kann die Barrierefunktion verstärkt werden. In a further preferred embodiment, the aqueous solution comprises additional binders, such as modified starches, polyvinyl alcohol or a combination thereof. In particular, cationized or anionized variants of such binders can lead to a further increased barrier function of the paper coating. The barrier function can also be strengthened using other additives known from paper production, such as sizing agents.
Zusätzlich zu der Barrierewirkung des erfindungsgemäß hergestellten Papiers gegen Fette und Öle kann auch eine gewisse Barrierewirkung gegenüber Wasser, Wasserdampf und/oder verschiedene Gase durch den Zusatz eines Vernetzungsmittels erreicht werden. Es sind verschiedene Vernetzunsgmittel bekannt, die eine chemische Vernetzung von Kollagenhydrolysat und ggf. eines enthaltenen Bindemittels bewirken. Bevorzugt sind hierbei biologisch abbaubare Vernetzer, wie z. B. verschiedene Tannine. In addition to the barrier effect of the paper produced according to the invention against fats and oils, a certain barrier effect against water, steam and/or various gases can also be achieved by adding a crosslinking agent. Various crosslinking agents are known which cause chemical crosslinking of collagen hydrolyzate and, if necessary, a binder contained therein. Biodegradable crosslinkers, such as e.g. B. various tannins.
Schließlich trägt auch die Auswahl und Zusammensetzung des als Rohmaterial eingesetzten Papiers zur Dichtigkeit bzw. Barrierefunktion des erfindungsgemäß hergestellten Papierproduktes bei. Dabei ist die Dichtigkeit des Rohpapiers von entscheidendem Einfluss. Diese kann durch in der Papierindustrie übliche Aggregate wie z.B. Kalander erhöht werden. Finally, the selection and composition of the paper used as raw material also contributes to the tightness or barrier function of the paper product produced according to the invention. The tightness of the raw paper has a decisive influence. This can be increased using units common in the paper industry, such as calenders.
Hierbei besteht eine Wechselbeziehung zwischen der Dichtigkeit des Ausgangspapiers sowie der Zusammensetzung und Auftragsmenge der wässrigen Lösung in dem erfindungsgemäßen Verfahren. Z.B. kann durch die Kombination eines dichten Basispapiers mit den oben genannten Zusatzstoffen das Auftragsgewicht der Beschichtung auf dem Basispapier weiter reduziert werden. In vielen Fällen ist es ausreichend, mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens eine der Oberflächen des Papiers zu beschichten, nämlich diejenige Oberfläche, die bei der Verwendung als Verpackungsmaterial mit hydrophoben Substanzen in Kontakt kommt, beispielsweise mit einem öligen oder fettigen Lebensmittel. Es ist im Rahmen der Erfindung jedoch ebenso möglich, ein Papier herzustellen, welches auf beiden Seiten eine verbesserte Fett- und Öldichtigkeit aufweist. In diesem Fall umfasst das Verfahren ferner die Schritte: There is a correlation between the tightness of the starting paper and the composition and application quantity of the aqueous solution in the process according to the invention. For example, by combining a dense base paper with the above-mentioned additives, the application weight of the coating on the base paper can be further reduced. In many cases it is sufficient to use the method according to the invention to coat one of the surfaces of the paper, namely the surface that comes into contact with hydrophobic substances when used as a packaging material, for example with an oily or fatty food. However, within the scope of the invention, it is also possible to produce a paper which has improved grease and oil tightness on both sides. In this case, the procedure further includes the steps:
(b2) Aufträgen einer wässrigen Lösung auf die zweite Oberfläche, wobei die wässrige Lösung ca. 30 bis ca. 50 Gew.% Kollagenhydrolysat und mindestens ca. 0,1 Gew.% eines Weichmachers umfasst; (b2) applying an aqueous solution to the second surface, the aqueous solution comprising approximately 30 to approximately 50% by weight of collagen hydrolyzate and at least approximately 0.1% by weight of a plasticizer;
(c2) Trocknen der wässrigen Lösung, um eine Beschichtung umfassend Kollagenhydrolysat und Weichmacher auf der zweiten Oberfläche zu erhalten. (c2) drying the aqueous solution to obtain a coating comprising collagen hydrolyzate and plasticizer on the second surface.
Die Schritte (b) und (b2) sowie (c) und (c2) können jeweils gleichzeitig durchgeführt werden, insbesondere mit Hilfe einer geeigneten Vorrichtung (z.B. einer Film- oder Leimpresse), um die wässrige Lösung gleichzeitig auf beide Oberflächen des Papiers aufzutragen. Alternativ können die Schritte (b2) und (c2) nach den Schritten (b) und (c) durchgeführt werden. Steps (b) and (b2) as well as (c) and (c2) can each be carried out simultaneously, in particular with the help of a suitable device (e.g. a film or size press) in order to apply the aqueous solution to both surfaces of the paper at the same time. Alternatively, steps (b2) and (c2) can be carried out after steps (b) and (c).
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Papier mit einer verbesserten Fett- und Öldichtigkeit, welches gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlich ist. Die Vorteile und bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Papiers wurden bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erläutert. The present invention further relates to a paper with improved grease and oil tightness, which is obtainable according to the process according to the invention. The advantages and preferred embodiments of the paper according to the invention have already been explained in connection with the method according to the invention.
Das erfindungsgemäße Papier weist eine Fett- und Öldichtigkeit auf, die im Vergleich zu dem für das Verfahren eingesetzte Papier, d.h. vor dem Aufträgen der Kollagenhydrolysat und Weichmacher enthaltenden Beschichtung, verbessert ist. Die Fett- und Öldichtigkeit lässt sich insbesondere mit Hilfe des KIT- Tests gemäß dem Testprotokoll T 559 cm-12 der TAPPI quantifizieren, wobei dieser Test als Ergebnis einen KIT-Wert von 1 bis 12 liefert. Je höher der KIT- Wert, desto besser die Fett- und Öldichtigkeit des Papiers. The paper according to the invention has a grease and oil tightness that is improved in comparison to the paper used for the process, ie before the coating containing collagen hydrolyzate and plasticizer is applied. The grease and oil tightness can be checked particularly with the help of the KIT Quantify tests according to the TAPPI test protocol T 559 cm-12, which results in a KIT value of 1 to 12. The higher the KIT value, the better the grease and oil tightness of the paper.
Das erfindungsgemäße Papier weist vorzugsweise einen KIT-Wert von 10 oder mehr auf, weiter bevorzugt von 11 oder mehr. Aufgrund des Zusatzes von Weichmacher wird der KIT-Wert des erfindungsgemäßen Papiers durch eine mechanische Belastung wie z.B. Biegen oder Falten nicht wesentlich beeinträchtigt. The paper according to the invention preferably has a KIT value of 10 or more, more preferably of 11 or more. Due to the addition of plasticizer, the KIT value of the paper according to the invention is not significantly affected by mechanical stress such as bending or folding.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner die Verwendung des erfindungsgemäßen Papiers als Verpackungsmaterial, insbesondere zum Verpacken von öligen oder fettigen Lebensmitteln oder von Kosmetika. Beispielsweise kann das erfindungsgemäße Papier als Verpackungsmaterial für Schokolade oder ähnliche Produkte eingesetzt werden. The present invention further relates to the use of the paper according to the invention as a packaging material, in particular for packaging oily or fatty foods or cosmetics. For example, the paper according to the invention can be used as packaging material for chocolate or similar products.
Überraschenderweise bleibt die verbesserten Fett- und Öldichtigkeit des erfindungsgemäßen Papiers auch bei Temperaturen von über 200 °C erhalten. Somit eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren bzw. das erfindungsgemäße Papier auch für Hochtemperaturanwendungen, also z.B. für Lebensmittelverpackungen, in denen das betreffende Lebensmittel aufgewärmt und/oder gegart wird, insbesondere in einem Backofen. Beispiele hierfür sind Backwaren, die vom Verbraucher in einer entsprechenden Verpackung aufgebacken werden. Surprisingly, the improved grease and oil tightness of the paper according to the invention is maintained even at temperatures of over 200 ° C. The method according to the invention or the paper according to the invention is therefore also suitable for high-temperature applications, for example for food packaging in which the food in question is warmed up and/or cooked, in particular in an oven. Examples of this are baked goods that are baked by the consumer in appropriate packaging.
In diesem Zusammenhang betrifft die Erfindung somit auch die Verwendung des erfindungsgemäßen Papiers als Backpapier. In this context, the invention also relates to the use of the paper according to the invention as baking paper.
Diese und weitere Vorteile der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beispiele näher erläutert. Beispiele These and other advantages of the invention are explained in more detail using the following examples. Examples
In einer Versuchsreihe wurde die Fett- und Öldichtigkeit von erfindungsgemäß hergestellten Papieren mittels des KIT-Tests gemäß dem Testprotokoll T 559 cm-12 der TAPPI untersucht, und zwar vor und nach einer mechanischen Beanspruchung. In a series of tests, the grease and oil tightness of papers produced according to the invention was examined using the KIT test in accordance with the TAPPI test protocol T 559 cm-12, before and after mechanical stress.
Als Ausgangspapier wurde ein übliches Office-Papier mit einem Flächengewicht von 100 g/m2 eingesetzt. A standard office paper with a basis weight of 100 g/m 2 was used as the starting paper.
Die Beschichtung erfolgte mit wässrigen Lösungen, die jeweils 40 Gew.% eines Kollagenhydrolysats mit einem mittleren Molekulargewicht von ca. 3.000 Da enthielt (NOVOTEC® CP800), sowie unterschiedliche Mengen des Weichmachers Glycerin von 0,87 Gew.%, 2,61 Gew.% und 4,35 Gew.%. The coating was carried out with aqueous solutions, each containing 40% by weight of a collagen hydrolyzate with an average molecular weight of approx. 3,000 Da (NOVOTEC® CP800), as well as different amounts of the plasticizer glycerol of 0.87% by weight, 2.61% by weight. % and 4.35 wt.%.
Die wässrige Lösung wurde jeweils mit einem Rakelabstand von 20 pm auf eine Oberfläche des Papiers aufgerakelt, anschließend wurde das Papier bei 50 °C getrocknet und über Nacht bei 22 °C konditioniert. Die Auftragsmenge der Beschichtung nach dem Trocken betrug zwischen 12 und 14 g/m2. The aqueous solution was doctored onto a surface of the paper with a knife distance of 20 pm, then the paper was dried at 50 °C and conditioned overnight at 22 °C. The amount of coating applied after drying was between 12 and 14 g/m 2 .
Die Fett- und Öldichtigkeit der beschichteten Papiere wurde zum einen ohne eine mechanische Beanspruchung bestimmt, und zum anderen nach einer mechanischen Beanspruchung des Papiers, indem dieses mit einem Radius von ca. 1 bis 2 cm auf- und wieder abgerollt wurde. The grease and oil tightness of the coated papers was determined on the one hand without mechanical stress and on the other hand after mechanical stress on the paper by rolling it up and unrolling it with a radius of approx. 1 to 2 cm.
Bei der Bestimmung mit dem KIT-Test werden 12 definierte Testlösungen auf die Oberfläche des Papiers aufgetropft und nach 15 Sekunden wieder entfernt. Die höchste Nummer derjenigen Testlösungen, die während dieser Zeit von 15 Sekunden keine sichtbare Dunkelfärbung auf dem Papier verursacht haben, entspricht dem Testergebnis für dieses Paper. Der Test wurde für jedes Papier lOmal wiederholt und die Mittelwerte gebildet. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 1 dargestellt. Tabelle 1
Figure imgf000013_0001
When determining with the KIT test, 12 defined test solutions are dripped onto the surface of the paper and removed again after 15 seconds. The highest number of those test solutions that did not cause any visible darkening of the paper during this 15 second period corresponds to the test result for this paper. The test was repeated 10 times for each paper and the average values were calculated. The results are shown in Table 1. Table 1
Figure imgf000013_0001
Die Ergebnisse zeigen zu einen, dass alle erfindungsgemäß hergestellten Papiere vor der mechanischen Belastung (Rollen) einen KIT-Wert von 11 oder 12 aufweisen, was generell eine sehr hohe Fett- und Öldichtigkeit darstellt. The results show, on the one hand, that all papers produced according to the invention have a KIT value of 11 or 12 before mechanical stress (rolls), which generally represents a very high level of grease and oil tightness.
Die hohe Fett- und Öldichtigkeit bleibt auch nach einer mechanischen Belastung (Rollen) weitestgehend erhalten, was insbesondere auf den Einfluss des Weichmachers (hier Glycerin) zurückzuführen ist, der einer Beeinträchtigung der Beschichtung durch das Aufrollen entgegenwirkt. Bemerkenswert ist hierbei, dass für diesen Effekt bereits die relativ geringe Menge von 0,87 Gew.% Weichmacher ausreichend ist, und eine Erhöhung der Menge keinen weiteren Vorteil bedeutet. The high grease and oil tightness remains largely intact even after mechanical stress (rolling), which is particularly due to the influence of the plasticizer (here glycerin), which counteracts any impairment of the coating caused by rolling. What is noteworthy here is that even the relatively small amount of 0.87% by weight of plasticizer is sufficient for this effect, and increasing the amount does not mean any further advantage.
Als Vergleichsbeispiel wurde dasselbe Ausgangspapier mit einer wässrigen Lösung von 40 Gew.% Kollagenhydrolysats (NOVOTEC® CP800) beschichtet, die keinen Weichmacher enthielt. Die Auftragsmenge, Trocknung, mechanische Beanspruchung und Durchführung des KIT-Test erfolgten wie bei den erfindungsgemäßen Beispielen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 2 dargestellt. Tabelle 2
Figure imgf000014_0001
As a comparative example, the same starting paper was coated with an aqueous solution of 40% by weight of collagen hydrolyzate (NOVOTEC® CP800) which did not contain any plasticizer. The application quantity, drying, mechanical stress and execution of the KIT test were carried out as in the examples according to the invention. The results are shown in Table 2. Table 2
Figure imgf000014_0001
Im Unterschied zu den erfindungsgemäßen Beispielen fällt der KIT-Wert des ohne Weichmacher beschichteten Papier durch die mechanische Beanspruchung deutlich von 10 auf 8 ab. In contrast to the examples according to the invention, the KIT value of the paper coated without plasticizer drops significantly from 10 to 8 due to the mechanical stress.
In einem weiteren Versuch wurde die Hitzebeständigkeit eines mit Kollagenhydrolysat beschichteten Papiers untersucht. Hierfür wurde auf die Oberfläche eines für die Herstellung von Backpapier geeignetes Rohpapiers eine wässrige Lösung von 40 Gew.% Kollagenhydrolysat (NOVOTEC® CP800) mit einem Rakelabstand von 20 pm aufgerakelt. Anschließend wurde das Papier bei 50 °C getrocknet und über Nacht bei 22 °C konditioniert. Die Auftragsmenge der Beschichtung nach dem Trocken betrug ca. 10 g/m2. In another experiment, the heat resistance of a paper coated with collagen hydrolyzate was examined. For this purpose, an aqueous solution of 40% by weight of collagen hydrolyzate (NOVOTEC® CP800) was doctored onto the surface of a raw paper suitable for the production of baking paper with a doctor blade distance of 20 pm. The paper was then dried at 50 °C and conditioned overnight at 22 °C. The amount of coating applied after drying was approximately 10 g/m 2 .
Für das beschichtete Papier wurden mit dem oben beschriebenen Testverfahren KIT-Werte von 10 bis 12 gemessen. KIT values of 10 to 12 were measured for the coated paper using the test method described above.
Für die Beurteilung der Temperaturbeständigkeit der Beschichtung wurde das Papier in einem Backofen für eine Stunde auf 220 °C bzw. auf 250 °C erhitzt. Dies führte zu einer leichten Braunfärbung im Vergleich zum Rohpapier (bei 250 °C stärker als bei 220 °C), es traten jedoch weder eine Rauchentwicklung noch ein Brandgeruch auf. Die Wiederholung des KIT-Tests nach dem Erhitzen und Abkühlen des Papiers ergab weiterhin hohe KIT-Werte im Bereich von 10 bis 12. Dies zeigt, dass die durch das Kollagenhydrolysat bewirkte Fett- und Öldichtigkeit des Papiers auch bei hohen Temperaturen erhalten bleibt. To assess the temperature resistance of the coating, the paper was heated in an oven to 220 °C or 250 °C for one hour. This resulted in a slight brown color compared to the raw paper (more pronounced at 250 °C than at 220 °C), but there was no smoke or burning smell. Repeating the KIT test after heating and cooling the paper continued to show high KIT values in the range of 10 to 12. This shows that the fat and oil tightness of the paper caused by the collagen hydrolyzate is maintained even at high temperatures.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Verfahren zur Herstellung eines Papiers mit einer verbesserten Fett- und Öldichtigkeit, umfassend die Schritte: P a t e n t a n s p r ü c h e Process for producing a paper with improved grease and oil tightness, comprising the steps:
(a) Bereitstellen eines Papiers mit einer ersten und einer zweiten Oberfläche; (a) providing a paper having a first and a second surface;
(b) Aufträgen einer wässrigen Lösung auf die erste Oberfläche, wobei die wässrige Lösung ca. 10 bis ca. 50 Gew.% Kollagenhydrolysat und mindestens ca. 0,1 Gew.% eines Weichmachers umfasst;(b) applying an aqueous solution to the first surface, the aqueous solution comprising about 10 to about 50% by weight of collagen hydrolyzate and at least about 0.1% by weight of a plasticizer;
(c) Trocknen der wässrigen Lösung, um eine Beschichtung umfassend Kollagenhydrolysat und Weichmacher auf der ersten Oberfläche zu erhalten. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Weichmacher ausgewählt ist aus Zuckeralkoholen, insbesondere aus Glycerin, Sorbit oder Mischungen hiervon. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Papier ein Papier auf Basis von Zellstoff, Holzstoff und/oder Altpapierstoff ist. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Papier ein Flächengewicht von ca. 60 bis ca. 200 g/m2 aufweist, bevorzugt von ca. 80 bis ca. 150 g/m2, weiter bevorzugt von ca. 90 bis ca. 120 g/m2. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die wässrige Lösung ca. 20 bis ca. 45 Gew.% Kollagenhydrolysat umfasst, bevorzugt ca. 30 bis ca. 40 Gew.% Kollagenhydrolysat. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kollagenhydrolysat durch chemische oder enzymatische Hydrolyse von kollagenhaltigen tierischen Ausgangsmaterialien hergestellt ist, bevorzugt aus Haut oder Knochen von Wirbeltieren, insbesondere von Rindern, Schweinen oder Schafen. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Kollagenhydrolysat durch rekombinante Genexpression hergestellt ist Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kollagenhydrolysat ein mittleres Molekulargewicht von ca. 500 bis ca. 25.000 Da aufweist, bevorzugt von ca. 1.000 bis ca. 12.000 Da, weiter bevorzugt von ca. 2.000 bis ca. 6.000 Da. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die wässrige Lösung bis zu ca. 5 Gew.% Weichmacher umfasst, bevorzugt ca. 0,5 bis ca. 1,5 Gew.%, weiter bevorzugt ca. 0,8 bis ca. 1,2 Gew.%. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Aufträgen der wässrigen Lösung bei einer Temperatur der Lösung von ca. 40 bis ca. 60 °C erfolgt, bevorzugt von ca. 45 bis ca. 55 °C. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Aufträgen der wässrigen Lösung mittels Aufsprühen, Aufwalzen, Aufrakeln, mittels einem Streichwerk, einer Filmpresse, einer Leimpresse oder mittels Vorhangbeschichtung erfolgt. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Auftragsmenge der wässrigen Lösung so gewählt wird, dass sich nach dem Trocknen ein Flächengewicht der Kollagenhydrolysat und Weichmacher umfassenden Beschichtung von ca. 8 bis ca. 20 g/m2 ergibt, bevorzugt von ca. 9 bis ca. 15 g/m2, weiter bevorzugt von ca. 10 bis ca. 12 g/m2. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Trocknen der wässrigen Lösung bei einer Temperatur von ca. 30 bis ca. 70 °C erfolgt, bevorzugt von ca. 40 bis ca. 60 °C, weiter bevorzugt von ca. 45 bis ca. 55 °C. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die wässrige Lösung ferner weitere Zusatzstoffe umfasst, die insbesondere ausgewählt sind aus Pigmenten, die in der wässrigen Lösung dispergiert sind, Bindemitteln wie z.B. modifizierte Stärken, Polyvinylalkohol oder Gelatine, Vernetzungsmitteln wie z.B. Tanninen, und/oder weiteren Additiven wie z.B. Leimungsmitteln. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend die Schritte: (c) drying the aqueous solution to obtain a coating comprising collagen hydrolyzate and plasticizer on the first surface. Method according to claim 1, wherein the plasticizer is selected from sugar alcohols, in particular glycerin, sorbitol or mixtures thereof. Method according to claim 1 or 2, wherein the paper is a paper based on pulp, wood pulp and/or waste paper pulp. Method according to one of the preceding claims, wherein the paper has a basis weight of approximately 60 to approximately 200 g/m 2 , preferably from approximately 80 to approximately 150 g/m 2 , more preferably from approximately 90 to approximately 120 g/ m2 . Method according to one of the preceding claims, wherein the aqueous solution comprises approximately 20 to approximately 45% by weight of collagen hydrolyzate, preferably approximately 30 to approximately 40% by weight of collagen hydrolyzate. Method according to one of the preceding claims, wherein the collagen hydrolyzate is produced by chemical or enzymatic hydrolysis of collagen-containing animal starting materials, preferably from skin or bones of vertebrates, especially cattle, pigs or sheep. Method according to one of claims 1 to 5, wherein the collagen hydrolyzate is produced by recombinant gene expression. Method according to one of the preceding claims, wherein the collagen hydrolyzate has an average molecular weight of about 500 to about 25,000 Da, preferably from about 1,000 to about 12,000 Da, more preferably from about 2,000 to about 6,000 Da. Method according to one of the preceding claims, wherein the aqueous solution comprises up to about 5% by weight of plasticizer, preferably about 0.5 to about 1.5% by weight, more preferably about 0.8 to about 1, 2% by weight. Method according to one of the preceding claims, wherein the application of the aqueous solution takes place at a solution temperature of approximately 40 to approximately 60 °C, preferably from approximately 45 to approximately 55 °C. Method according to one of the preceding claims, wherein the aqueous solution is applied by spraying, rolling, doctoring, by means of a coating mechanism, a film press, a size press or by means of curtain coating. Method according to one of the preceding claims, wherein the application amount of the aqueous solution is selected such that after drying, the coating comprising collagen hydrolyzate and plasticizer has a basis weight of approximately 8 to approximately 20 g/m 2 , preferably from approximately 9 to approximately 15 g/m 2 , more preferably from approximately 10 to approximately 12 g/m 2 . Method according to one of the preceding claims, wherein drying the aqueous solution at a temperature of about 30 to about 70 ° C takes place, preferably from about 40 to about 60 ° C, more preferably from about 45 to about 55 ° C. Method according to one of the preceding claims, wherein the aqueous solution further comprises further additives, which are in particular selected from pigments which are dispersed in the aqueous solution, binders such as modified starches, polyvinyl alcohol or gelatin, crosslinking agents such as tannins, and/or others Additives such as sizing agents. Method according to one of the preceding claims, further comprising the steps:
(b2) Aufträgen einer wässrigen Lösung auf die zweite Oberfläche, wobei die wässrige Lösung ca. 30 bis ca. 50 Gew.% Kollagenhydrolysat und mindestens ca. 0,1 Gew.% eines Weichmachers umfasst; (b2) applying an aqueous solution to the second surface, the aqueous solution comprising approximately 30 to approximately 50% by weight of collagen hydrolyzate and at least approximately 0.1% by weight of a plasticizer;
(c2) Trocknen der wässrigen Lösung, um eine Beschichtung umfassend Kollagenhydrolysat und Weichmacher auf der zweiten Oberfläche zu erhalten. Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Schritte (b) und (b2) sowie (c) und (c2) jeweils gleichzeitig durchgeführt werden, oder wobei die Schritte (b2) und (c2) nach den Schritten (b) und (c) durchgeführt werden. Papier mit einer verbesserten Fett- und Öldichtigkeit, erhältlich gemäß dem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche. Papier nach Anspruch 17, wobei die erste Oberfläche des Papiers einen KIT-Wert von 10 oder mehr, bevorzugt von 11 oder mehr, ermittelt gemäß dem Testprotokoll T 559 cm-12 der TAPPI. Verwendung des Papiers nach Anspruch 17 oder 18 als Verpackungsmaterial, insbesondere zum Verpacken von öligen oder fettigen Lebensmitteln oder von Kosmetika. Verwendung des Papiers nach Anspruch 17 oder 18 als Backpapier. (c2) drying the aqueous solution to obtain a coating comprising collagen hydrolyzate and plasticizer on the second surface. Method according to claim 15, wherein steps (b) and (b2) and (c) and (c2) are each carried out simultaneously, or where steps (b2) and (c2) are carried out after steps (b) and (c). become. Paper with improved grease and oil tightness, obtainable according to the process according to any one of the preceding claims. Paper according to claim 17, wherein the first surface of the paper has a KIT value of 10 or more, preferably of 11 or more, determined according to the TAPPI test protocol T 559 cm-12. Use of the paper according to claim 17 or 18 as packaging material, in particular for packaging oily or fatty foods or cosmetics. Use of the paper according to claim 17 or 18 as baking paper.
* * * * * *
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