WO2024052337A1 - Barrier paper - Google Patents

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WO2024052337A1
WO2024052337A1 PCT/EP2023/074315 EP2023074315W WO2024052337A1 WO 2024052337 A1 WO2024052337 A1 WO 2024052337A1 EP 2023074315 W EP2023074315 W EP 2023074315W WO 2024052337 A1 WO2024052337 A1 WO 2024052337A1
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    • D21H27/00Special paper not otherwise provided for, e.g. made by multi-step processes
    • D21H27/10Packing paper

Definitions

  • the present invention relates to a barrier paper, a method for producing such a barrier paper, the use of the barrier paper as a packaging material and a packaging comprising the barrier paper.
  • Packaging generally refers to the shell or (partial or complete) wrapping of an object, particularly for its protection or better handling. Accordingly, a packaging material includes the material constituting such a packaging.
  • Packaging materials can, for example, be based on paper, plastics and/or metals.
  • the present invention deals with paper-based packaging materials.
  • packaging materials of any origin are to protect the packaged goods from external influences, as well as to prevent the packaged goods from escaping and to function as an advertising and information carrier.
  • the packaging material should meet different criteria, depending on the packaged goods and the packaging process.
  • suitable packaging materials should also have mechanical and process-specific properties Requirements met.
  • a packaging material, in particular a flexible packaging material should have sufficient tear strength, a suitable coefficient of friction (coefficient of friction) and flexibility, it should be heat-sealable and printable from the outside and should not lose its protective effect throughout the entire conversion and packaging process.
  • 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 poor tear resistance, which can lead to running problems on packaging systems, and/or are due to too high a coating proportion of adhesive components or is often not recyclable due to the formation of so-called stickies via the paper fiber stream.
  • 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 poor tear resistance, which can lead to running problems on packaging systems, and/or are due to too high a coating proportion of adhesive components or is often not recyclable due to the formation of so-called stickies via the paper fiber stream.
  • Polyvinyl alcohols particularly cross-linked polyvinyl alcohols, are widely known as linear water-soluble, biodegradable barrier coatings, including for paper. Such coatings have good barriers against oil, grease, oxygen, solvents and other non-polar gases, liquids or solids.
  • polyvinyl alcohols due to their hydrophilicity, polyvinyl alcohols have very high permeabilities for polar compounds, such as water. This can also influence the barrier effect against non-polar migrants, as polyvinyl alcohols absorb moisture very well, swell and thus create pathways at the molecular level through the barrier coating.
  • 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, particularly for moisture-sensitive foods, and that maintains its water vapor permeability at a low level even when it comes into contact with fat or allows it to increase as little as possible. It must also be usable for heat sealing applications.
  • the material according to the invention should be as easy to produce as possible, have application weights that are as small as possible and, if possible, enable recyclability via the paper fiber stream.
  • a barrier paper according to claim 1 ie by a barrier paper comprising a base paper and at least one coating layer Sl applied directly or indirectly to the base paper, the coating layer Sl comprising at least one polymeric binder and at least one wax, and wherein the coating layer Sl has at least one of the following features: a) change in surface tension of not more than +10 mN/m, preferably of not more than +6 mN/m, b) change in the polar component of the surface tension of not more than -0.65 mN/m, preferably not more than -0.60 mN/m, c) change in the polar component of the surface tension of not more than -3.0% points, preferably not more than -1.5% points.
  • the respective change is determined by measuring and comparing the measured values of the surface tension of the polar component of the surface tension before and after a temperature treatment of the barrier paper at 105 ° C for 3 min.
  • a paper coated in this way is characterized in particular by the fact that it is particularly suitable as a packaging material for moisture-sensitive and greasy objects, especially food, and can be used for heat sealing applications.
  • the barrier paper according to the invention can ultimately be produced relatively easily and with low application weights and reused via the waste paper cycle.
  • the terms “includes”, “comprises” and/or “comprising” may also mean “consisting of”, i.e. the presence or addition of one or more other features, steps, operations, elements, components and/or or groups are excluded.
  • % in the context of formulations and/or compositions refers to “% by weight”, in particular based on the respective total weight of the respective formulations and/or compositions.
  • the barrier paper according to the invention comprises a base paper and at least one coating layer Sl applied directly or indirectly to the base paper, the coating layer S1 comprising at least one polymeric binder and at least one wax, and the coating layer Sl having at least one of the following features: a ) Change in the surface tension of not more than +10 mN/m, preferably not more than +6 mN/m, b) Change in the polar component of the surface tension of not more than -0.65 mN/m, preferably not more than -0.60 mN/m, c) change in the polar and disperse portion of the surface tension of not more than -3.0% points, preferably not more than -1.5% points, the respective change being measured and comparing the measured values of the surface tension of the polar component of the surface tension before and after a temperature treatment of the barrier paper at 105 ° C for 3 min. If the coating layer S1 is applied directly to the base paper, this means that there are no further coatings or substances between the base paper, this
  • the coating layer S1 is applied indirectly to the base paper, this means that there are further coatings or substances between the base paper and the coating layer S1.
  • the determination of the surface tension (alternatively also called surface energy) of solids can be determined using contact angle measurements with at least two different liquids.
  • the manufacturer of measuring devices based on this principle such as: B. the company DataPhysics Instruments GmbH (D-70794 Filderstadt) describes the connections on their website as follows:
  • the cohesion of atoms and molecules, which determines the surface tension of a substance, is due to different types of interactions.
  • the interactions due to temporal fluctuations in the charge distribution of the atoms/molecules are called disperse interactions (van der Waals interactions).
  • Polar interactions include Coulomb interactions between permanent dipoles or between permanent and induced dipoles (e.g. hydrogen bonds).
  • the surface tension is also made up of a disperse and a polar component. If the ratio of the disperse to the polar portion of the surface tension is compared for two phases, predictions about the adhesion of the two phases to one another can be derived. The more closely the disperse and polar parts match, the more interaction possibilities there are between the phases and the stronger the adhesion can be expected.”
  • the barrier paper has the advantageous properties.
  • the drying of the coating layer also causes at least partial segregation and/or partial filming of the coating layer and possibly also an uneven distribution of Wax may be present within the coating layer.
  • different properties of the coating layer and thus also of the barrier paper result, depending on how the drying parameters are selected.
  • the inventors have transferred these findings to the coating layer S1, with at least one of the following features of the dried coating layer S1 a) change in surface tension of not more than +10 mN/m, preferably of not more than +6 mN/m, b) change the polar component of the surface tension of not more than -0.65 mN/m, preferably not more than -0.60 mN/m, c) change in the polar component of the surface tension of not more than -3.0% points, preferably not more than -1.5% points.
  • the properties of a barrier paper mentioned in the task depend not only on the composition of a coating layer S1, but also on how this coating layer S1 was dried.
  • the dried coating layer S1 must therefore have at least one of the following structural features: a) change in surface tension of not more than +10 mN/m, preferably not more than +6 mN/m, b) change in the polar component of the Surface tension of not more than -0.65 mN/m, preferably of not more than -0.60 mN/m, c) change in the polar and disperse components of the surface tension of not more than -3.0% points, preferably of not more than -1.5% points, whereby the respective change is determined by measuring and comparing the measured values of the surface tension of the polar component of the surface tension before and after a temperature treatment of the barrier paper at 105 ° C for 3 min.
  • the drying parameters (temperature, time) for a specific coating color composition S1 should preferably be chosen so that after drying the coating color layer S1 has at least one of the features a) to c), preferably at least two features and particularly preferably all three features.
  • a specialist can determine the drying parameters using simple drying tests.
  • the web temperature of the coating in the drying process exceeds the melting range of the wax for a sufficiently long period of time.
  • the surface tension of the coating color layer S1 is preferably between 15 and 40 mN/m, in particular between 20 and 35 mN/m.
  • the polar proportion of the surface tension of the coating layer S1 is preferably 0 to 12%, in particular 0 to 6%, preferably 0 to 3% and particularly preferably 0 to 1%, with the values 0% being excluded as a lower limit in a preferred embodiment.
  • the disperse portion of the surface tension of the coating layer S1 is preferably 88 to 100%, in particular 94 to 100%, preferably 97 to 100% and particularly preferably 99 to 100%
  • Contact angle measuring device OCA 20 DataPhysics with software SCA 20, measuring principle: OWRK method (Owens, Wendt, Rabel, Kaelble).
  • 1.5-pentanediol is used as the third measuring liquid because, unlike other non-polar measuring liquids, it still allows measurable contact angles on paper surfaces before the liquid is absorbed by the paper.
  • the temperature treatment of the barrier paper at 105 ° C for 3 minutes is preferably carried out in a hot air oven (drying oven), although it should preferably be ensured that the paper is actually exposed to 105 ° C for a period of 3 minutes.
  • the oven should preferably be preheated and have a sufficient internal volume (e.g. > 100 dm 3 , e.g. width x height x depth 60 cm x 48 cm x 37 cm) so that when the front door is opened briefly (2-3 s). To put the paper in there is no significant drop in temperature.
  • the barrier paper is preferably placed on a metal grid located in the middle height of the drying oven, on which a cardboard box is preferably placed as a base.
  • the metal grid and cardboard should have already reached the oven temperature and should have been placed in the oven, which has already been preheated to 105°C, for at least 15 minutes before the start of the temperature treatment. It should be noted that the duration of the temperature treatment was preferably placed for 3 minutes to ensure, on the one hand, that the barrier paper has enough time to actually reach 105 ° C and, on the other hand, that the treatment of the paper does not last too long so that no decomposition processes occur. After the barrie papers were removed from the oven, they were stored (air-conditioned) for at least 12 hours at 23°C and 50% RH before further measurements were taken.
  • the wax in the coating color layer S1 is preferably a wax according to the following definition of the German Society for Fat Research (DGF).
  • Waaxes are substances that are now defined by their mechanical-physical properties. However, their chemical composition and origin are very different. A substance is called wax if it can be kneaded at 20 °C, is solid to brittlely hard, has a coarse to finely crystalline structure, is translucent to opaque in color but not glassy, melts above 40 °C without decomposition, and is slightly above the melting point is slightly liquid (low viscosity), has a strongly temperature-dependent consistency and solubility and can be polished under light pressure.” If more than one of the properties listed above is not met, the substance is according to the DGF (DGF standard method M-I 1 (75)) no wax.
  • DGF DGF standard method M-I 1 (75)
  • the chemical composition of the waxes used does not play a decisive role. They should only be selected so that they melt under the technically possible drying conditions in the coating system. It has been shown that it is advantageous for the formation of the water vapor barrier if the melting temperature is below the boiling point of water (100°C), better yet below 90°C.
  • the polymeric binder in the coating layer S1 is in principle not limited, but includes all polymeric binders that are known to those skilled in the art for binding waxes in paper coatings.
  • hydrophobic polymers can be used.
  • polar water-soluble binders of synthetic, natural origin or derivatives thereof may be suitable, provided that they are hydrophilic functional groups are shielded by the waxes that also occur in the coating, and the water vapor barrier does not affect the coating.
  • the basis weight of the coating color layer Sl is not limited to values of ⁇ 12 g/m 2 , but the above-mentioned parameters only have to be fulfilled for such basis weights. For higher surface weights, the parameters must be adjusted accordingly.
  • a sealing seam strength (cold tack) coating layer Sl against coating layer Sl is preferably understood to mean that a sheet of barrier paper is folded in such a way that the coating layer Sl coincides with itself in the sealing seam area or that two sheets of barrier paper are placed on top of each other ensure that the coating color layers Sl of the two sheets coincide in the sealing seam area.
  • the barrier paper according to the invention is preferably characterized in that the water vapor permeability (38 ° C, 90% RH) has a change of a maximum of -40%, preferably ⁇ -30%, the change being determined by measuring and comparing the measured values of the water vapor permeability is determined before and after a temperature treatment of the barrier paper at 105 ° C for 3 min (analogous to the above statements).
  • the wax is a wax according to DGF (DGF standard method M-I 1 (75)), as defined above.
  • the barrier paper according to the invention is preferably characterized in that the at least one wax is a wax based on mixtures or pure substances of fossil or natural short to medium chain hydrocarbons, their acids, esters, amides and diamides, hydrogenated vegetable oils, by hydrogenation or partial hydrogenation from Waxes and/or metal soaps made from vegetable oils and animal oils or fats, preferably heneicosan, docosan, tricosan, tetracosan, pentacosan, hexacosan, heptacosan, octacosan, nonacosan, triacontan, hentriacontan, dotriacontan, tritriacontan, tetratriacontan, pentatriacontan, hexatriacontan, heptatriaontan, octatriacon tan, Nonatriacontan, montan waxes, carna
  • Beeswax and/or paraffin wax are particularly preferred, as these are according to BfR XXVI of April 1, 2021, Chapter C, Section IV, Point 2 with reference to BfR. XXV. dated June 1, 2019, Federal Institute for Risk Assessment of the Federal Ministry of Food and Agriculture, Germany, are approved for direct food contact.
  • the barrier paper according to the invention is preferably characterized in that the at least one wax is in an amount of 0.01 to 10% by weight, preferably from 0.01 to ⁇ 8.0% by weight, preferably from 0.01 ⁇ 6.0% by weight, particularly preferably from 0.01 to ⁇ 5.0% by weight, and most preferably from 0.01 ⁇ 2.0% by weight, preferably the lower limit is at least 0.1 % by weight, particularly preferably at least 0.2% by weight, based on the total weight of the coating color layer Sl, is contained in this.
  • the barrier paper according to the invention is preferably characterized in that the at least one polymeric binder in the coating layer S1 is selected from the group comprising polyacrylates and copolymers with unsaturated hydrocarbons, polyolefins, copolymers consisting of unsaturated hydrocarbons and acrylic acid or their salts (partly carboxylated) styrene-butadiene copolymers, styrene-butadiene copolymers, styrene-butadienes, polyvinyl acetates, partially saponified polyvinyl acetates, Polyesters, for example polylactides and polyhydroxyalkanoates (produced from glucose), polyamides, polyurethanes, polyethers, polyethyleneimines, and / or polyvinylamides, preferably selected from the group comprising polymethyl acrylates, polymethyl methacrylates, polyethyl arylates, polyethyl methacrylates, poly (n-, iso
  • butyl acrylates poly(n-, iso-, tert-) butyl methacrylates, polycyclohexyl methacrylates, polyethylhexyl acrylates and their copolymers, graft polymers, and copolymers thereof with styrene, acrylonitrile, methylstyrene and/or vinyl toluene, particularly preferably styrene acrylate/methyl acrylate/butyl acrylate /Ethylhexyl acrylate copolymer, and/or natural polymers such as (modified) polysaccharides, proteins, lignin (derivatives) and other natural macromolecules such as shellac.
  • natural polymers such as (modified) polysaccharides, proteins, lignin (derivatives) and other natural macromolecules such as shellac.
  • the barrier paper according to the invention is preferably characterized in that the at least one polymeric binder is in an amount of 99.9 to > 92% by weight, particularly preferably > 95% by weight and very particularly preferably > 98% by weight. %, based on the total weight of the coating layer Sl, is contained in it.
  • the coating layer S1 comprises only the wax and the polymeric binder.
  • the coating layer S1 comprises, in addition to the wax and the polymeric binder, further components or additives.
  • coating layer Sl examples include, for example, pigments, in particular inorganic pigments, such as Ca carbonate (GCC or PCC), talc, kaolins, natural and/or synthetic silicates.
  • Such pigments are preferably contained in an amount of 0 to 70% by weight, based on the total weight of the dry coating layer Sl. So that the heat-sealability of the coating layer Sl is not impaired too much, amounts of 0 to 50% by weight, better 0 to 30% by weight and most preferably 0 to 10% by weight should be selected.
  • the value 0% by weight is preferably excluded as the lower limit. Platelet-shaped pigments are preferred, as these can contribute to improving the barrier when aligned laminarly parallel to the coating.
  • the particle size should preferably be chosen so that the particles are completely enclosed in the layer when aligned in a laminar manner.
  • the aspect ratio ratio of average diameter to thickness, also called form factor
  • additives include, for example, thickeners, surfactants, crosslinkers and/or rheology modifiers.
  • additives are preferably each contained in an amount of 0 to 2% by weight, preferably 0 to 1% by weight, based on the total weight of the dry coating layer Sl.
  • the value 0% by weight is preferably excluded as the lower limit.
  • the smoothness of the coating layer Sl is preferably from 400 s to 2500 s, preferably from 500 to 2000 s.
  • the roughness of the coating layer Sl (according to Parker Print Surf (PPS) DIN ISO 8791-4, 2008-05) is preferably from 0.8 to 2.0 pm, preferably from 1.0 to 1.8 pm.
  • the application amount (ISO 536, 2020-05) of the coating layer Sl is preferably 4 to 20 g/m 2 , preferably 6 to 15 g/m 2 and particularly preferably 8 to 12 g/m 2 .
  • the amount refers to the dried coating layer Sl in the final product.
  • the barrier paper according to the invention is preferably characterized in that the at least one wax in the coating color layer Sl is enriched on the side facing away from the base paper.
  • the term enriched here means in particular that the local concentration of wax in the coating layer Sl on the side facing away from the base paper is greater than the local concentration of wax in the coating layer Sl on the side facing the base paper, which is indirectly This proves that the polar component of the surface energy does not decrease significantly further during post-drying.
  • the base paper used in the barrier paper according to the invention is in principle not limited.
  • the base paper has a basis weight of 20 to 120 g/m 2 , preferably 40 to 100 g/m 2 .
  • the base paper has a long fiber content of 10 to 80% by weight, preferably 20 to 50% by weight, and a short fiber content of 20 to 90% by weight, preferably 50 to 80% by weight. , based on the total weight of the base paper, where a long fiber is a fiber with a fiber length of 2.6 to 4.4 mm and a short fiber is a fiber with a fiber length of 0.7 to 2.2 mm.
  • the long fiber content ensures the strength of the comparatively thin paper, while the short fiber content makes the paper denser and more closed and gives it a uniform appearance. A further increase in the long fiber content would make the paper too stiff become. Another role is played by the lower price of short fiber pulp compared to long fiber pulp.
  • fillers preferably excluding the value 0% by weight, such as GCC (ground calcium carbonate), that for example known 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.
  • auxiliary substances such as retention agents and/or sizing agents, can also be included.
  • the base paper comprises at least 60% by weight, preferably at least 75% by weight of fibers, at most 25% by weight, preferably at most 10% by weight of fillers and at most 15% by weight of auxiliary materials.
  • processing aids e.g. reagents, dispersants, anti-mould agents, etc.
  • the barrier paper is characterized in that it has at least one further coating layer S2 applied indirectly or directly between the base paper and the coating layer S1, in particular to form a mineral oil and / or fat barrier layer and / or also an oxygen barrier layer, comprising at least one hydrophilic Polymer.
  • the coating layer S2 is applied directly between the base paper and the coating layer S1, this means that the coating layer S2 is in contact with the base paper on one side and with the coating layer S1 on the other side. If the coating layer S2 is applied indirectly between the base paper and the coating layer S1, this means that the coating layer must be present between the base paper and the coating layer S1, but does not necessarily have to be in direct contact with them; Further intermediate layers are therefore not excluded.
  • the coating layer S2 serves to form a mineral oil and/or fat barrier layer and comprises at least one hydrophilic polymer.
  • Preferred target values for the mineral oil barrier are n-hexane permeabilities of ⁇ 30 g/m 2 /d.
  • the preferred target value for fat tightness for foods that are not consumed immediately is passing the palm kernel fat test in accordance with DIN 53116 Cat. 1 (no leaks even after a test period of more than 24 hours).
  • Hydrophilic polymers are often cross-linked and therefore not very flexible.
  • it is preferable to choose such that it can withstand bends of up to 180° inwards (coating to coating) and ideally also outwards, without grease coming through.
  • the coating layer S2 should preferably be able to be coated with the (aqueous) coating composition of the coating layer S1 in the dry state.
  • a polymer-based oxygen barrier (always also a mineral oil and grease barrier) is generally hydrophilic, it can only be painted over if at least some of the free hydrophilic groups are covalently cross-linked when the coating dries.
  • reactive additives such as bi- or multifunctional aldehydes, carboxylic acids, epoxides or inorganic crosslinkers, such as. B. zirconates or borates are used.
  • Another possible group of crosslinkers are PAE resins (polyamidoamine-epichlorohydrin), which are also used as wet strength agents for base papers. The use of these additives is either prohibited or limited for food contact.
  • Suitable polymers are copolymers of polyvinyl alcohol and polyvinyl acetate, acrylate (co)polymers, acrylonitrile copolymers.
  • crosslinked or partially hydrophobized polyvinyl alcohols ethylene vinyl alcohols, or other copolymers of vinyl alcohol (for example those described in EP 4041548 A1), carbohydrates and/or proteins.
  • Preferred polymers are (according to EP 4041548 Al) partially saponified polyvinyl alcohols and/or partially saponified polyvinyl alcohol copolymers, each with an onset temperature determined by DSC of less than 210 ° C and preferably an average molecular weight (M w ) of less than 100,000 g / mol , , where the onset temperature is defined using DSC according to DIN EN ISO 11357-1:2010-03 as the intersection of the extrapolated baseline and the turning tangent at the beginning of the melting or crystallization peak
  • polyvinyl alcohols are particularly suitable for applying additional thin metal layers that have a significantly lower and predominantly disperse surface tension
  • the barrier paper according to the invention can preferably comprise at least one further layer which consists of or comprises metals, in particular aluminum. In this way, the barrier effect in particular can be further improved.
  • This further layer can be used as an intermediate layer or as Top layer formed his. Designed as an intermediate layer, this layer is preferably located directly below or above a heat-sealable layer, for example the coating layer Sl.
  • Polyacrylates which preferably contain a starch-based protective colloid, are particularly preferred.
  • a suitable polyacrylate is known under the trade name Epotal SP 101 D.
  • polyacrylates or polyacrylonitriles which are known, for example, under the trade name Rhobarr 214.
  • Such polymers have the advantage that they swell little when they come into contact with water, because when they swell, a layer painted on them does not achieve its optimal water vapor barrier.
  • the hydrophilic polymer is contained in an amount of 30 to 100% by weight, or 50 to 100% by weight, based on the total weight of the coating color layer S2.
  • coating layer S2 examples include, for example, pigments, in particular inorganic pigments, such as Ca carbonate (GCC or PCC), talc, kaolins, natural and/or synthetic silicates.
  • inorganic pigments such as Ca carbonate (GCC or PCC)
  • talc talc
  • kaolins such as Ca carbonate (GCC or PCC)
  • natural and/or synthetic silicates such as Ca carbonate (GCC or PCC), talc, kaolins, natural and/or synthetic silicates.
  • Such pigments are preferably contained in an amount of 0 to 70% by weight, particularly preferably 0 to 50% by weight, based on the total weight of the coating color layer S2.
  • the value 0% by weight is just excluded as a lower limit.
  • Platelet-shaped pigments are preferred, as these can contribute to improving the barrier when aligned laminarly parallel to the coating.
  • the particle size should preferably be chosen so that the particles are completely enclosed in the layer when aligned in a laminar manner.
  • the aspect ratio ratio of average diameter to thickness, also called form factor
  • the coating layer S2 further comprises further additives. Possible additives include, for example, thickeners, surfactants, crosslinkers and/or rheology modifiers.
  • Such additives are preferably contained in an amount of 0 to 2% by weight, particularly preferably 0 to 2% by weight, based on the total weight of the coating color layer S2.
  • the value 0% by weight is just excluded as a lower limit.
  • the coating layer S2 does not contain any glyoxal.
  • the surface tension of the coating layer S2 is preferably 45 to 70 mN/m, in particular 50 to 65 mN/m and most particularly 57 to 61 mN/m.
  • the polar proportion of the surface tension of the coating layer S2 is preferably 60 to 95%, in particular 70 to 90% and particularly preferably 78 to 84%.
  • the disperse portion of the surface tension of the coating color layer S2 is preferably from 5 to 40%, in particular 10 to 30% and particularly preferably from 16 to 22%.
  • the surface tension of the coating layer S2 is at least 5 mN/m, generally 20 to 30 mN/m, greater than that of the coating layer Sl, and preferably has a significantly higher polar proportion, since this is due to the wax content in the coating layer Sl in particular measurements have shown that it can be a maximum of 12%.
  • the application amount (ISO 536, 2020-05) of the coating color layer S2 is preferably 3 to 12 g/m 2 and particularly preferably 8 to 10 g/m 2 .
  • the amount refers to the dried coating layer S2 in the final product.
  • the smoothness of the coating layer S2 (according to Bekk (ISO 5627, 1995-03)) is preferably 80 to 500 s, preferably from 100 to 200 s.
  • the roughness of the coating color layer S2 (according to Parker-Print-Surf (PPS) DIN ISO 8791-4, 2008-05) is preferably 2 to 4 pm, preferably 2.5. to 3.5 p.m.
  • the barrier paper according to the invention is characterized in that a further coating layer S3 is present directly on the base paper, in particular a coating layer which comprises or consists of at least one inorganic pigment and a polymeric binder.
  • the inorganic pigment is preferably platelet-shaped and in particular comprises a talc, precipitated calcium carbonate or silicate, preferably a layered silicate and most preferably a kaolin.
  • the aspect ratio (ratio of average diameter to thickness, also called form factor) should be about 7 to 40 to 1, preferably about 15 to 30 to 1.
  • the particle size of the platelet-shaped pigment is preferably adjusted so that at least about 70%, preferably at least about 85%, of the particles have a particle size of about ⁇ 2pm (Sedigraph).
  • the pH of the platelet-shaped pigment in aqueous solution is preferably 6 to 8.
  • Suitable polymeric binders include, in particular, acrylate-based or styrene/butadiene-based binders. In principle, 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 cross-linked starches, so-called biolatices
  • polymer-starch hybrid latices is also possible.
  • the polymeric binder preferably comprises a polymeric binder based on a polyacrylate.
  • the polymeric binder preferably comprises a styrene-acrylate copolymer, preferably a styrene-butyl acrylate copolymer, especially a styrene-n-butyl acrylate copolymer.
  • a suitable styrene-n-butyl acrylate copolymer is known, for example, under the trade name Acronal S 305 FD.
  • the coating layer S3 can be a hydrophobic primer.
  • the coating layer S3 is hydrophilic overall.
  • the coating layer S3 preferably contains 5 to 50% by weight, preferably 10 to 30% by weight, of polymeric binder. The amount refers to the dried coating layer in the final product.
  • the coating color layer S3 further contains preferably 50 to 95% by weight, preferably 70 to 90% by weight, of inorganic pigment.
  • the amount refers to the dried coating layer in the final product.
  • the coating layer S3 can contain additives such as thickeners, e.g. acrylate-based thickeners, surfactants and/or rheology modifiers.
  • thickeners e.g. acrylate-based thickeners, surfactants and/or rheology modifiers.
  • networkers e.g. acrylate-based thickeners
  • the coating layer preferably contains a zirconium-based crosslinker 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% by weight preferably being excluded.
  • the amount refers to the dried coating layer S3 in the final product.
  • the application amount (ISO 436, 2020-05) of the coating color layer S3 is preferably 1 to 10 g/m 2 and particularly preferably 2 to 6 g/m 2 .
  • the amount refers to the dried coating layer in the final product.
  • this coating layer S3 also called a precoat or primer
  • this coating layer reduces the average roughness depth of the base paper and offers an advantageous coating color holdout, which is characterized by an area-wide application and a defined surface energy, so that a coated coating is achieved
  • Coating color layer can optimally form and can form an optimal barrier with as little application as possible, which has an advantageous effect on the cost structure.
  • the primer is designed in such a way that the layer adhesion between the base paper and the coating color layer is not significantly reduced, which can be important for later sealing applications .
  • the surface tension of the coating layer S3 is preferably 15 to 40 mN/m, in particular 22 to 30 mN/m.
  • the polar portion of the surface tension of the coating color layer S3 is preferably 10 to 50%, in particular 15 to 30%.
  • the disperse portion of the surface tension of the coating color layer S3 is preferably 50 to 90%, in particular 70 to 85%.
  • the surface tension of the primer should be higher or at least more polar than that of the layer on top.
  • the smoothness of the coating layer S3 is preferably 80 to 200 s, preferably 90 to 120 s
  • the roughness of the coating color layer S3 (according to Parker Print Surf (PPS) DIN ISO 8791-4, 2008-05) is preferably 2.8 to 4.0 pm, preferably 3.2 to 3.6 pm.
  • the barrier paper according to the invention can comprise further layers in addition to the coating color layers SI, S2 and S3 described above.
  • the uncoated side of the paper can be provided with one or more coatings that are more printable than the surface of the base paper that is only provided with a starch film.
  • smooth surfaces can be vapor-deposited with metals or metal oxides (e.g. via vacuum vapor deposition).
  • the prerequisite for this is preferably smooth surfaces, such as in this case the coating layer S2 or the coating layer Sl, or even a smooth printing line on the uncoated side of the barrier paper.
  • Barrier varnishes are also known, e.g. B. a processor can also apply it over a large area or only to certain areas.
  • HYDRO-LAC GA oxygen barrier varnish from the manufacturer Hubergroup Print Solutions. This varnish can be applied to the coating layer Sl or to the uncoated side of the barrier paper, or better yet to a smooth printing line.
  • the barrier paper can be used as heat-sealable barrier paper, but there is still the option of applying cold-seal adhesive to one of the two sides, especially if the paper is to be used on a packaging system designed for cold-seal adhesive.
  • one of the two sides preferably the print side, can also be equipped with another heat-sealing adhesive with the aim of sealing between the front and back (A/B sealing).
  • the barrier paper comprises the coating color layers
  • the barrier paper comprises the coating layers SI, S2 and S3, as defined above.
  • the coating layer S3 can be applied in two or more coatings as described above.
  • the barrier paper according to the invention can be obtained economically using all known methods of paper production and coating (film press with or without pre-metering, roller application, doctor blade, blade, curtain coater, spray coater).
  • the barrier paper according to the invention using a process in which an aqueous suspension or solution comprising the starting materials of the respective coating layer S1, or coating layers S2+S1, is applied to the base paper, preferably coated with a coating layer S3, wherein the aqueous application suspension or solution has a solids content of 15 to 55% by weight, preferably 20 to 45% by weight, and with a curtain coating process (curtain coating), in the case of the coating color layers S2 + Sl, the two coatings can be applied one after the other with intermediate drying or preferably with a double curtain coating process (double curtain coating) at an operating speed of the coating system of at least 100 m / min, preferably > 200 m / min.
  • the barrier paper is then preferably dried, whereby the drying should be carried out gently so that the web temperature never exceeds 90°C, otherwise boiling bubbles can form which worsen the quality of the barriers or, in extreme cases, destroy them.
  • Contactless drying systems consisting of a group of infrared dryers whose drying performance can be individually adjusted, followed by several hot air hoods that can also be individually adjusted, have proven successful.
  • a second section with IR dryers can be installed afterwards to achieve better film formation.
  • This process is particularly advantageous from an economic point of view and due to the uniform application over the paper web. If the solids content falls below approximately 15% by weight, the economic efficiency deteriorates because a large amount of water has to be removed in a short time through gentle drying, which has a disadvantageous effect on the coating speed. On the other hand, if the value of 55% by weight is exceeded, then this only leads to increased technical effort in order to ensure the stability of the coating color curtain during the coating process and the drying of the applied film, since in this case the machine is again very must run quickly.
  • a freely falling curtain of a coating dispersion is formed.
  • the coating dispersion which is in the form of a thin film (curtain)
  • curtain is “poured” 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 , wherein multilayer recording layers are realized by applying the curtain consisting of several coating dispersion films to substrates.
  • the aqueous deaerated application suspension has a viscosity of about 100 to about 400 mPas (Brookfield, 100 rpm, 20 ° C). If the value of around 80 mPas is not reached or the value of around 500 mPas is exceeded, this leads to poor running ability of the coating material on the coating unit.
  • the viscosity of the aqueous deaerated application suspension is particularly preferably about 150 to about 300 mPas.
  • the dynamic surface tension of the aqueous application suspension can be set to about 35 to about 55 mN/m, preferably to about 38 to about 52 mN/m (measured 50 ms after bubble formation) based on the standard for bubble pressure tensiometry ( ASTM D 3825-90), as described below).
  • ASTM D 3825-90 standard for bubble pressure tensiometry
  • the paper can also be produced on a laboratory scale using a hand squeegee and subsequent drying in a drying oven.
  • the drying can e.g. B. analogous to the temperature treatment described above for 3 minutes at 90 ° C in a drying cabinet. Since the risk of boiling bubbles forming is lower with this slow drying process, a temperature of greater than 100°C can also be set, preferably 105°C.
  • the individual coating color layers can also be applied to the base paper using the following methods:
  • a coating layer can be applied to the base paper and/or to existing coating layers using printing processes (e.g. flexographic printing and gravure printing).
  • the coating layer can be applied water-free as a melt by extrusion onto the base paper and/or onto existing coating layers.
  • the coating layer can be applied by lamination or laminating paper, for example in the form of plastic films, to the base paper and/or to existing coating layers.
  • the coating color layers can also be applied one after the other over several application steps.
  • the present invention further relates to a barrier paper which is obtainable using the processes described above.
  • the present invention also relates to the use of a barrier paper as described above as a packaging material or as a component of packaging material, in particular heat-sealable packaging material but also by applying cold sealing lacquer or other media for closing flexible packaging, preferably for food, in particular for packaging greasy and moisture-sensitive packaging Food, luxury goods such as tobacco, coffee, tea, medicinal herbs, as well as household items, cosmetic products, other moisture-sensitive consumer goods such as washing powder, coffee pads, sanitary napkins, baby diapers and handkerchiefs and to protect them from mineral oil vapors from the environment.
  • the barrier paper according to the invention can be used on all common packaging systems.
  • vertical and horizontal tubular bag machines form-fill-seal
  • Machines that bring two webs of the same or different materials together and through Connect heat seal e.g. B. also tray sealers, chamber belt machines (also with vacuum), bag filling and sealing machines, thermoforming packaging machines, linear filling machines that attach lids by heat sealing for sealing, wrapping machines with a final heat sealing step, blister packaging machines and X-fold packaging machines.
  • the coated paper according to the invention is applied to cardboard or cardboard, in particular by laminating, laminating or gluing.
  • the present invention also relates to a packaging material, in particular a heat-sealable packaging material, consisting of or comprising a barrier paper as described above
  • a packaging material in particular a heat-sealable packaging material, consisting of or comprising a barrier paper as described above
  • the invention is explained in detail below using non-limiting examples.
  • the pure base paper was produced on the associated paper machine (38% by weight long fiber, 57% by weight short fiber, 5% by weight calcium carbonate as filler, fully sized with alkyl ketene dimer on water cobb 25 g/m 2 ), smoothed using a calender and enzymatically partially degraded cationically modified potato starch (approx. 1 g/m 2 ) was applied to both sides using a film press.
  • the paper machine is equipped with a smoothing cylinder (Yankee cylinder) and is therefore able to produce paper that is smooth on one side.
  • this paper was provided with a coating layer S3 on a production coating machine, which was applied using a blade coater to the less smooth side, which was on the side facing away from the smoothing cylinder during the smoothing process (Comparative Examples 1 to 3 and Examples 1 to 3).
  • the coating color S3 was applied in two steps. 4 g/m 2 were already applied online on the paper machine to the less smooth side, while a further 4 g/m 2 were applied immediately afterwards using a blade coater, as in the previous examples and comparative examples
  • the coating layer S2 and then the coating layer S1 were applied directly to the coating layer S2 individually in separate coating tests on a pilot coating system, both using curtain coaters.
  • the drying unit consists of a series of electric infrared dryers followed by a block of air hoods (hot air drying).
  • the information on the length of the drying sections, the web temperature of the paper surface and the residence time in the respective drying area can be found in Tables 1 and 2a, whereby the manufacturing parameters are only given for the application of the coating layer S1
  • Examples 1, 2 and 3 were also produced on a production coating machine using a curtain coater. There, too, the drying unit consists of a block of infrared dryers, but here operated with natural gas, followed again by a block consisting of air hoods.
  • Example 2 does not contain any coating layer S2.
  • the coating layer S1 is applied directly to the coating layer S3. While Examples 1 and 3 still contain a coating layer S2.
  • the information on the length of the drying sections, the web temperature of the paper surface and the residence time in the respective drying area can be found in Table 2, whereby the manufacturing parameters are only given for the application of the coating color layer S1.
  • the drying of the coating layer S2 is less demanding, so that there are no differences in the mineral oil and grease barrier between production on the pilot or production coating system.
  • the following additives are 0.523 kg of the expansion rheology aid Sterocoll DF 4 (BASF SE, polyacrylamide, W/O emulsion) and 0.188 kg of the defoamer Genapol PF 10 (Clariant Products (Deutschland) GmbH, polymerization product of propylene oxide and ethylene oxide).
  • the result is a pH value of approx. 8.5 and a viscosity (Brookfield) of approx. 160 mPas.
  • the following additives are 0.2 kg of the expansion rheology aid Sterocoll DF 4 (BASF SE, polyacrylamide, W/O emulsion) and 0.7 kg of the defoamer Genapol PF 10 (Clariant Products (Deutschland) GmbH, polymerization product of propylene oxide and ethylene oxide).
  • 1.7 kg of Dynawet 2050 (CTP GmbH) a non-ionic surfactant preparation with CAS # 160875-66-1 as the main active ingredient, is added as a surfactant.
  • the result is a viscosity of 230 mPas and a pH value of 6.5.
  • Production of the coating color S2 (Recipe from pilot plant, scaled up identically for production plant).
  • Epotal SP 101 D (BASF SE, polyacrylate with starch-based protective colloid).
  • the following additives are 0.957 kg of the thickener Texturecel 100 GA (DDP Specialty Products Germany GmbH, carboxymethylcellulose), 0.081 kg of the extensional rheology aid Sterocoll DF 4 and 0.210 kg of the defoamer Genapol PF 10.
  • a pH value of 8.8 is set by adding caustic soda , and the result is a viscosity (Brookfield) of approx. 200 mPas.
  • Both coating colors are suitable for curtain coaters and are deaerated by vacuum in the working container of the coating machines before coating.
  • composition is shown in Table 1: For a person skilled in the art, this information is sufficient to produce a spreadable coating composition.
  • Heat sealability While the seal seam strength of an existing seal seam is tested by e.g. B. DIN 55529: 2012-09 is clearly defined, there is no standardized method with which to test the suitability of a material for heat sealability. This is obviously because packers prefer to develop their own incoming inspections for heat-sealable films or papers tailored to their packaging systems.
  • sealing time 0.3 s, sealing pressure 3.33 bar, smooth sealing jaws. Sealability is tested in such a way that the two sealable coatings of a paper are sealed against themselves.
  • test specimens are produced that were sealed at different temperatures of the sealing jaws (100-200°C).
  • Hot tack (hot seam strength): Is carried out in accordance with DIN 55571-2-Procedure C. It should also be noted that the same sealing conditions apply as for testing heat sealability. 80 ms was chosen as the cooling time between sealing and force measurement. The force measurement is carried out over a pull length of 80 mm.
  • the print side of a NexCoat-Smart 60 g/m 2 CIS paper (Koehler Paper SE) is used as the display paper.
  • Hexane permeability HVTR, hexane vapor transmission rate
  • the test specimen is first subjected to a palm kernel fat test analogous to DIN 53116 2003-02. The corresponding test conditions are specified.
  • WVTR water vapor permeability
  • the water vapor permeability (WVTR) of the paper is determined according to ISO/FDIS 2528. After wiping off the grease (which by default contains a red dye), some remains in or on the water vapor barrier coating. However, this does not lead to any further change in the WVTR, as a constant water vapor permeability is established over the course of the measurement.
  • the columns marked with * contain the measured values of the paper indicated on the left after a 3-minute treatment in the hot air drying oven at 105°C.
  • a binder type E 115 drying oven was used with the following internal dimensions: width x height x depth: 60 x 48 x 40 cm ( Internal volume 115 dm 3 ), drying oven temperature range: 0 - 250°C, natural convection, no circulating air fan).
  • the oven In the oven there is a metal grid at the middle height and a cardboard box about 2 mm thick lying on it. Now the oven is preheated to 105°C for at least 30 minutes. While the door is opened briefly ( ⁇ 2 s), the test specimen is placed on the box. After 3 minutes, the test specimen is removed and air-conditioned for at least 12 hours at 23°C and 50% RH before further measurements are taken.
  • Table 1 Comparative examples
  • Example 2 (Example 2 from Table 1)
  • the paper is suitable for various applications as secondary packaging and primary packaging, especially for food and non-food products that require a water vapor barrier.
  • Example 3 (Example 1 from Table 1)
  • the paper is suitable for various applications in the tobacco industry for particularly demanding tobacco products.
  • Example 4 (Example 1 from Table 1)
  • the paper is suitable for various applications as secondary packaging and primary packaging for tobacco products such as tobacco volume pouches, tobacco pouches and coated tobacco inner liners with a barrier.
  • Example 5 (Example 1 from Table 1)
  • Another fat-resistant heat-sealable paper according to the invention made from virgin fiber pulp with a water vapor barrier and a mineral oil barrier was tested.
  • the paper is suitable for various applications in flexible packaging for dry and powdery filling goods from the food and non-food sectors.

Abstract

The invention relates to a barrier paper comprising a base paper and at least one coating colour layer S1, which is applied directly or indirectly to the base paper, the coating colour layer S1 comprising at least one polymer binder and at least one wax. The invention also relates to a method for producing such a barrier paper, the use of such a barrier paper as packaging material, and a packaging material comprising such a barrier paper.

Description

Barrierepapier barrier paper
Beschreibung Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Barrierepapier, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Barrierepapiers, die Verwendung des Barrierepapiers als Verpackungsmaterial und eine Verpackung, umfassend das Barrierepapier. The present invention relates to a barrier paper, a method for producing such a barrier paper, the use of the barrier paper as a packaging material and a packaging comprising the barrier paper.
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. Packaging generally refers to the shell or (partial or complete) wrapping of an object, particularly for its protection or better handling. Accordingly, a packaging material includes the material constituting such a packaging.
Verpackungsmaterialien können beispielsweise auf Basis von Papier, Kunststoffen und/oder Metallen aufgebaut sein. Die vorliegende Erfindung befasst sich mit Verpackungsmaterialien auf Basis von Papier. Packaging materials can, for example, be based on paper, plastics and/or metals. The present invention deals with paper-based packaging materials.
Hauptansprüche an Verpackungsmaterialien jeglicher Herkunft sind das Schützen des verpackten Gutes vor äußeren Einflüssen, sowie das Verhindern des Austretens von Packgut und die Funktion als Werbe- und Informationsträger. 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, insbesondere ein flexibles Verpackungsmaterial, sollte je nach Packanlage eine ausreichende Reißfestigkeit, einen passenden Reibwert (Reibkoeffizient) und Flexibilität besitzen, es sollte heißsiegelbar sowie von außen bedruckbar sein und sollte im gesamten Konvertierungs- und Abpackprozess nicht seine Schutzwirkung verlieren. The main requirements for packaging materials of any origin are to protect the packaged goods from external influences, as well as to prevent the packaged goods from escaping and to function as an advertising and information carrier. For this purpose, the packaging material should meet different criteria, depending on the packaged goods and the packaging process. In addition to so-called barrier properties against, for example, water, fat, oxygen or mineral oil, suitable packaging materials should also have mechanical and process-specific properties Requirements met. Depending on the packaging system, a packaging material, in particular a flexible packaging material, should have sufficient tear strength, a suitable coefficient of friction (coefficient of friction) and flexibility, it should be heat-sealable and printable from the outside and should not lose its protective effect throughout the entire conversion and packaging process.
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 der Bildung von sogenannten Stickies über den Papierfaserstrom oft nicht recycelbar. 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 poor tear resistance, which can lead to running problems on packaging systems, and/or are due to too high a coating proportion of adhesive components or is often not recyclable due to the formation of so-called stickies via the paper fiber stream.
Polyvinylalkohole, insbesondere vernetzte 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. Polyvinyl alcohols, particularly cross-linked polyvinyl alcohols, are widely known as linear water-soluble, biodegradable barrier coatings, including for paper. Such coatings have good barriers against oil, grease, oxygen, solvents and other non-polar gases, liquids or solids. However, due to their hydrophilicity, polyvinyl alcohols have very high permeabilities for polar compounds, such as water. This can also influence the barrier effect against non-polar migrants, as polyvinyl alcohols absorb moisture very well, swell and thus create pathways at the molecular level through the barrier coating.
Zur Lösung dieser Problematik werden Gemische aus Polymerdispersionen aller Art und Wachsemulsionen angeboten. Es wurde jedoch bei der Prüfung von in Labor- und Pilotversuchen hergestellten Papieren beobachtet, dass solche bekannten Mischungen aus Polymerdispersionen und Wachsemulsionen den Nachteil aufweisen, dass Fett in die Beschichtung eindringen kann, was wiederum zu einer Erhöhung der Wasserdampfdurchlässigkeit führt. Dadurch besteht das Risiko, dass bei direktem Kontakt mit fettigen Lebensmitteln die Wasserdampfdurchlässigkeit zunimmt. Bei der Übertragung von Laborrezepten auf eine Pilotstreichanlage wurde auch beobachtet, dass sich die Heißsiegelbarkeit verschlechtert. Ferner wurde bei der Herstellung solcher Beschichtungen im Pilotmaßstab häufig eine abnehmende Heißsiegelbarkeit mit andauernder Lagerdauer beobachtet. Hierunter wird die Fähigkeit des Materials verstanden, durch Heißsiegeln eine stabile Siegelnaht zu erzeugen, und nicht die Stabilität einer bereits bestehenden Siegelnaht. To solve this problem, mixtures of all types of polymer dispersions and wax emulsions are offered. However, when testing papers produced in laboratory and pilot tests, it was observed that such known mixtures of polymer dispersions and wax emulsions have the disadvantage that grease can penetrate the coating, which in turn leads to an increase in water vapor permeability. There is a risk that direct contact with fatty foods will increase the water vapor permeability. When transferring laboratory recipes to a pilot coating system, heat sealability was also observed to deteriorate. Furthermore, when producing such coatings on a pilot scale, decreasing heat sealability with continued storage time was often observed. This refers to the ability of the material to to create a stable sealing seam through heat sealing, and not the stability of an already existing sealing seam.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile der bekannten Materialien zu beheben und ein Material bereitzustellen, dass sich als Verpackungsmaterial, insbesondere für feuchteempfindliche Nahrungsmittel eignet, und auch bei Fettkontakt seine Wasserdampfdurchlässigkeit auf niedrigem Niveau beibehält bzw. möglichst wenig zunehmen lässt. Zudem muss es für Heißsiegelanwendungen verwendbar sein. Insbesondere wird hierbei eine Siegelnahtfestigkeit von größer 4 N/ 15mm und eine Wasserdampfdurchlässigkeit (WVTR) mit Zielwerten von < 20 g/m2/d (38°C, 90% r.F.) bzw. von < 8 g/m2/d (23°C, 50% r.F.) angestrebt. 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, particularly for moisture-sensitive foods, and that maintains its water vapor permeability at a low level even when it comes into contact with fat or allows it to increase as little as possible. It must also be usable for heat sealing applications. In particular, a seal seam strength of greater than 4 N/15mm and a water vapor permeability (WVTR) with target values of <20 g/m 2 /d (38°C, 90% RH) or <8 g/m 2 /d (23 °C, 50% RH).
Ferner soll das erfindungsgemäße Material möglichst einfach herstellbar sein, mit möglichst kleinen Auftragsgewichten auskommen und nach Möglichkeit eine Recycel barkeit über den Papierfaserstrom ermöglichen. Furthermore, the material according to the invention should be as easy to produce as possible, have application weights that are as small as possible and, if possible, enable recyclability via the paper fiber stream.
Diese Aufgabe wird durch ein Barrierepapier gemäß Anspruch 1 gelöst, d.h. durch ein Barrierepapier, umfassend ein Basispapier und mindestens eine mittelbar oder unmittelbar auf dem Basispapier aufgebrachte Streichfarbenschicht Sl, wobei die Streichfarbenschicht Sl mindestens ein polymeres Bindemittel und mindestens ein Wachs umfasst, und wobei die Streichfarbenschicht Sl mindestens eines der folgenden Merkmale aufweist: a) Veränderung der Oberflächenspannung von nicht mehr als +10 mN/m, vorzugsweise von nicht mehr als +6 mN/m, b) Veränderung des polaren Anteils der Oberflächenspannung von nicht mehr als -0,65 mN/m, vorzugsweise von nicht mehr als -0,60 mN/m, c) Veränderung des polaren Anteils der Oberflächenspannung von nicht mehr als - 3,0 %-Punkten, vorzugsweise von nicht mehr als -1,5 %-Punkten. wobei die jeweilige Veränderung durch Messung und Vergleich der Messwerte der Oberflächenspannung des polaren Anteils der Oberflächenspannung vor und nach einer Temperaturbehandlung des Barrierepapiers bei 105 °C für 3 min bestimmt wird. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert. This object is achieved by a barrier paper according to claim 1, ie by a barrier paper comprising a base paper and at least one coating layer Sl applied directly or indirectly to the base paper, the coating layer Sl comprising at least one polymeric binder and at least one wax, and wherein the coating layer Sl has at least one of the following features: a) change in surface tension of not more than +10 mN/m, preferably of not more than +6 mN/m, b) change in the polar component of the surface tension of not more than -0.65 mN/m, preferably not more than -0.60 mN/m, c) change in the polar component of the surface tension of not more than -3.0% points, preferably not more than -1.5% points. whereby the respective change is determined by measuring and comparing the measured values of the surface tension of the polar component of the surface tension before and after a temperature treatment of the barrier paper at 105 ° C for 3 min. Preferred embodiments are defined in the dependent claims.
Ein derart beschichtetes Papier zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass es sich besonders gut als Verpackungsmaterial für feuchteempfindliche und fettige Objekte, insbesondere Nahrungsmittel, eignet und für Heißsiegelanwendung verwendet werden kann. A paper coated in this way is characterized in particular by the fact that it is particularly suitable as a packaging material for moisture-sensitive and greasy objects, especially food, and can be used for heat sealing applications.
Ferner können mit einem solchen Barrierepapier die vorstehend definierten Richtwerte bezüglich Heißsiegelbarkeit und Wasserdampfdurchlässigkeit erreicht werden. Furthermore, the guide values defined above regarding heat sealability and water vapor permeability can be achieved with such a barrier paper.
Das erfindungsgemäße Barrierepapier lässt sich schließlich relativ einfach und mit geringen Auftragsgewichten herstellen und über den Altpapierkreislauf wiederverwerten. The barrier paper according to the invention can ultimately be produced relatively easily and with low application weights and reused via the waste paper cycle.
Nachfolgend werden auch zahlreiche spezifische Details erörtert, um ein umfassendes Verständnis des vorliegenden Gegenstands zu ermöglichen. Es ist jedoch für den Fachmann offensichtlich, dass der Gegenstand auch ohne diese spezifischen Details praktiziert und nachgearbeitet werden kann. Numerous specific details are also discussed below to provide a comprehensive understanding of the subject matter at hand. However, it is obvious to those skilled in the art that the subject matter can be practiced and reworked without these specific details.
Alle Merkmale einer Ausführungsform können mit Merkmalen einer anderen Ausführungsform kombiniert werden, wenn die Merkmale der verschiedenen Ausführungsformen nicht unvereinbar sind. All features of one embodiment may be combined with features of another embodiment if the features of the different embodiments are not incompatible.
Die in der Beschreibung der vorliegenden Offenbarung verwendete Terminologie dient nur der Beschreibung bestimmter Ausführungsformen und ist nicht als Einschränkung des Gegenstands zu verstehen. Wie in der vorliegenden Beschreibung und den Ansprüchen verwendet, sind die Singularformen "ein", "eine" und "die" so zu verstehen, dass sie auch die Pluralformen einschließen, sofern der Kontext nicht eindeutig etwas Anderes vorgibt. Dies gilt auch umgekehrt, d.h. die Pluralformen schließen auch die Singularformen ein. Es versteht sich auch, dass der Begriff "und/oder", wie er hier verwendet wird, sich auf alle möglichen Kombinationen von einem oder mehreren der zugehörigen aufgelisteten Elemente bezieht und diese einschließt. Es versteht sich weiterhin, dass die Begriffe "beinhaltet", "einschließlich", "umfasst" und/oder "umfassend", wenn sie in der vorliegenden Beschreibung und den Ansprüchen verwendet werden, das Vorhandensein der angegebenen Merkmale, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Komponenten spezifizieren, aber nicht das Vorhandensein oder Hinzufügen eines oder mehrerer anderer Merkmale, Schritte, Operationen, Elemente, Komponenten und/oder Gruppen davon ausschließen. The terminology used in the description of the present disclosure is intended only to describe certain embodiments and should not be construed as limiting the subject matter. As used in this specification and claims, the singular forms "a", "an" and "the" are to be understood to include the plural forms as well, unless the context clearly indicates otherwise. This also applies the other way round, i.e. the plural forms also include the singular forms. It is also understood that the term "and/or" as used herein refers to and includes all possible combinations of one or more of the associated listed items. It is further understood that the terms "includes", "including", "comprises" and/or "comprising" when used in the present description and claims mean the presence of the specified features, steps, operations, Specify elements and/or components, but do not exclude the presence or addition of one or more other features, steps, operations, elements, components and/or groups thereof.
In der vorliegenden Beschreibung und den Ansprüchen können die Begriffe "beinhaltet", "umfasst" und/oder "umfassend" auch „bestehend aus" bedeuten, d.h. das Vorhandensein oder Hinzufügen eines oder mehrerer anderer Merkmale, Schritte, Operationen, Elemente, Komponenten und/oder Gruppen wird ausgeschlossen. In the present description and claims, the terms "includes", "comprises" and/or "comprising" may also mean "consisting of", i.e. the presence or addition of one or more other features, steps, operations, elements, components and/or or groups are excluded.
In der vorliegenden Beschreibung und den Ansprüchen kann der Begriff „einschließlich" damit auch „ausschließlich" bedeuten. In the present description and the claims, the term “including” can also mean “exclusively”.
Sofern nicht anders angegeben beziehen sich Angaben in „%" im Rahmen von Formulierungen und/oder Zusammensetzungen auf „Gew.-%", insbesondere bezogen auf das jeweilige Gesamtgewicht der jeweiligen Formulierungen und/oder Zusammensetzungen. Unless otherwise stated, information in “%” in the context of formulations and/or compositions refers to “% by weight”, in particular based on the respective total weight of the respective formulations and/or compositions.
Wie vorstehend erwähnt, umfasst das erfindungsgemäße Barrierepapier ein Basispapier und mindestens eine mittelbar oder unmittelbar auf dem Basispapier aufgebrachte Streichfarbenschicht Sl, wobei die Streichfarbenschicht S1 mindestens ein polymeres Bindemittel und mindestens ein Wachs umfasst, und wobei die Streichfarbenschicht Sl mindestens eines der folgenden Merkmale aufweist: a) Veränderung der Oberflächenspannung von nicht mehr als +10 mN/m, vorzugsweise von nicht mehr als +6 mN/m, b) Veränderung des polaren Anteils der Oberflächenspannung von nicht mehr als -0,65 mN/m, vorzugsweise von nicht mehr als -0,60 mN/m, c) Veränderung des polaren und des dispersen Anteils der Oberflächenspannung von nicht mehr als -3,0 %-Punkten, vorzugsweise von nicht mehr als -1,5 %- Punkten, wobei die jeweilige Veränderung durch Messung und Vergleich der Messwerte der Oberflächenspannung des polaren Anteils der Oberflächenspannung vor und nach einer Temperaturbehandlung des Barrierepapiers bei 105 °C für 3 min bestimmt wird. Wird die Streichfarbenschicht S1 unmittelbar auf das Basispapier aufgebracht, so bedeutet dies, dass zwischen dem Basispapier und der Streichfarbenschicht S1 keine weiteren Beschichtungen oder Substanzen vorliegen. As mentioned above, the barrier paper according to the invention comprises a base paper and at least one coating layer Sl applied directly or indirectly to the base paper, the coating layer S1 comprising at least one polymeric binder and at least one wax, and the coating layer Sl having at least one of the following features: a ) Change in the surface tension of not more than +10 mN/m, preferably not more than +6 mN/m, b) Change in the polar component of the surface tension of not more than -0.65 mN/m, preferably not more than -0.60 mN/m, c) change in the polar and disperse portion of the surface tension of not more than -3.0% points, preferably not more than -1.5% points, the respective change being measured and comparing the measured values of the surface tension of the polar component of the surface tension before and after a temperature treatment of the barrier paper at 105 ° C for 3 min. If the coating layer S1 is applied directly to the base paper, this means that there are no further coatings or substances between the base paper and the coating layer S1.
Wird die Streichfarbenschicht S1 mittelbar auf das Basispapier aufgebracht, so bedeutet dies, dass zwischen dem Basispapier und der Streichfarbenschicht S1 weiteren Beschichtungen oder Substanzen vorliegen. If the coating layer S1 is applied indirectly to the base paper, this means that there are further coatings or substances between the base paper and the coating layer S1.
In Laborversuchen hat sich gezeigt, dass es zwar möglich ist, die Streichfarbenschicht S1 direkt auf Rohpapiere zu streichen, insbesondere auf kalandrierte Rohpapiere mit Oberflächenstärke und niedrigem Cobb-Wert. Für einen besseren Stand (Hold-Out) der Streichfarbe und zur Minimierung des erforderlichen Strichauftrags ist die vorherige Applizierung eines Basisstrichs bevorzugt. Letztendlich entscheiden auch wirtschaftliche und produktionstechnische Überlegungen, welche Vorgehensweise im Einzelfall bevorzugt ist. Laboratory tests have shown that it is possible to apply the coating layer S1 directly onto base papers, in particular on calendered base papers with surface thickness and low Cobb value. For a better hold-out of the coating color and to minimize the required coat application, the previous application of a base coat is preferred. Ultimately, economic and production-related considerations also decide which approach is preferred in each individual case.
Die Bestimmung der Oberflächenspannung (alternativ auch Oberflächenenergie genannt) von Festkörpern kann über Kontaktwinkelmessungen mit mindestens zwei verschiedenen Flüssigkeiten bestimmt werden. Der Hersteller von Messgeräten, die auf diesem Prinzip basieren, wie z. B. die Firma DataPhysics Instruments GmbH (D-70794 Filderstadt) beschreibt die Zusammenhänge auf ihrer Website die folgendermaßen: The determination of the surface tension (alternatively also called surface energy) of solids can be determined using contact angle measurements with at least two different liquids. The manufacturer of measuring devices based on this principle, such as: B. the company DataPhysics Instruments GmbH (D-70794 Filderstadt) describes the connections on their website as follows:
„Der Zusammenhalt von Atomen und Molekülen, der die Oberflächenspannung einer Substanz bedingt, ist auf unterschiedliche Arten von Wechselwirkungen zurückzuführen. Insbesondere kann zwischen dispersen und polaren Wechselwirkungen unterschieden werden. Die Wechselwirkungen aufgrund von zeitlichen Fluktuationen der Ladungsverteilung der Atome/Moleküle werden als disperse Wechselwirkungen bezeichnet (Van-der-Waals-Wechselwirkungen). Unter polaren Wechselwirkungen werden Coulomb-Wechselwirkungen zwischen permanenten Dipolen oder zwischen permanenten und induzierten Dipolen zusammengefasst (z.B. Wasserstoffbrückenbindungen). Entsprechend setzt sich auch die Oberflächenspannung additiv aus einem dispersen und einem polaren Anteil zusammen. Werden für zwei Phasen jeweils das Verhältnis von dispersem zu polarem Anteil der Oberflächenspannung verglichen, so können daraus Vorhersagen über die Haftung der beiden Phasen aneinander abgeleitet werden. Je stärker die dispersen und polaren Anteile übereinstimmen, desto mehr Wechselwirkungsmöglichkeiten gibt es zwischen den Phasen und mit umso stärkerer Haftung ist zu rechnen." “The cohesion of atoms and molecules, which determines the surface tension of a substance, is due to different types of interactions. In particular, a distinction can be made between disperse and polar interactions. The interactions due to temporal fluctuations in the charge distribution of the atoms/molecules are called disperse interactions (van der Waals interactions). Polar interactions include Coulomb interactions between permanent dipoles or between permanent and induced dipoles (e.g. hydrogen bonds). Accordingly, the surface tension is also made up of a disperse and a polar component. If the ratio of the disperse to the polar portion of the surface tension is compared for two phases, predictions about the adhesion of the two phases to one another can be derived. The more closely the disperse and polar parts match, the more interaction possibilities there are between the phases and the stronger the adhesion can be expected."
Zeigt der Vergleich der Messwerte, dass a) keine wesentliche Veränderung der Oberflächenspannung, d.h. von nicht mehr als +10 mN/m, und/oder b) bzw. c) keine wesentliche Veränderung des polaren Anteils der Oberflächenspannung, d.h. von nicht mehr als -0,65 mN/m bzw. von nicht mehr als -3,0 %-Punkte, bestimmt werden konnte, weist das Barrierepapier die vorteilhaften Eigenschaften auf. Does the comparison of the measured values show that a) there is no significant change in the surface tension, i.e. no more than +10 mN/m, and/or b) or c) there is no significant change in the polar component of the surface tension, i.e. no more than - 0.65 mN/m or no more than -3.0% points, the barrier paper has the advantageous properties.
Die Erfinder gehen davon aus, dass in einer Streichfarbenschicht, die wenigstens ein polymeres Bindemittel und wenigstens ein Wachs umfasst oder daraus besteht, die Trocknung der Streichfarbenschicht auch eine zumindest partielle Entmischung und/oder partielle Verfilmung der Streichfarbenschicht bewirkt und ggf. auch eine ungleichmäßige Verteilung von Wachs innerhalb der Streichfarbenschicht vorliegen kann. Für ein und dieselbe Zusammensetzung der Streichfarbenschicht ergeben sich verschiedene Eigenschaften der Streichfarbenschicht und somit auch des Barrierepapiers, je nachdem wie die Trocknungsparameter gewählt werden. The inventors assume that in a coating layer which comprises or consists of at least one polymeric binder and at least one wax, the drying of the coating layer also causes at least partial segregation and/or partial filming of the coating layer and possibly also an uneven distribution of Wax may be present within the coating layer. For one and the same composition of the coating layer, different properties of the coating layer and thus also of the barrier paper result, depending on how the drying parameters are selected.
Diese Erkenntnisse haben die Erfinder auf die Streichfarbenschicht S1 übertragen, wobei mindestens eines der folgenden Merkmale der getrockneten Streichfarbenschicht S1 a) Veränderung der Oberflächenspannung von nicht mehr als +10 mN/m, vorzugsweise von nicht mehr als +6 mN/m, b) Veränderung des polaren Anteils der Oberflächenspannung von nicht mehr als -0,65 mN/m, vorzugsweise von nicht mehr als -0,60 mN/m, c) Veränderung des polaren Anteils der Oberflächenspannung von nicht mehr als -3,0 %-Punkten, vorzugsweise von nicht mehr als -1,5 %-Punkten. als Indikator für die Güte der Streichfarbenschicht S1 im Hinblick auf die in der Aufgabe genannten Eigenschaften angesehen werden kann, insbesondere im Hinblick, ob eine partielle Entmischung und/oder partielle Verfilmung der Streichfarbenschicht S1 vorliegt oder ob eine ungleichmäßige Verteilung von Wachs innerhalb der Streichfarbenschicht S1 vorliegt. The inventors have transferred these findings to the coating layer S1, with at least one of the following features of the dried coating layer S1 a) change in surface tension of not more than +10 mN/m, preferably of not more than +6 mN/m, b) change the polar component of the surface tension of not more than -0.65 mN/m, preferably not more than -0.60 mN/m, c) change in the polar component of the surface tension of not more than -3.0% points, preferably not more than -1.5% points. can be viewed as an indicator of the quality of the coating color layer S1 with regard to the properties mentioned in the task, in particular with regard to whether there is partial segregation and/or partial filming of the Coating color layer S1 is present or whether there is an uneven distribution of wax within the coating color layer S1.
Mit anderen Worten in der Aufgabenstellung genannten Eigenschaften eines Barrierepapiers hängen nicht nur von der Zusammensetzung einer Streichfarbenschicht S1 ab, sondern auch davon, wie diese Streichfarbenschicht S1 getrocknet wurde. Neben der Zusammensetzung muss daher die getrocknete Streichfarbenschicht S1 mindestens eines der folgenden strukturellen Merkmale aufweisen: a) Veränderung der Oberflächenspannung von nicht mehr als +10 mN/m, vorzugsweise von nicht mehr als +6 mN/m, b) Veränderung des polaren Anteils der Oberflächenspannung von nicht mehr als -0,65 mN/m, vorzugsweise von nicht mehr als -0,60 mN/m, c) Veränderung des polaren und des dispersen Anteils der Oberflächenspannung von nicht mehr als -3,0 %-Punkten, vorzugsweise von nicht mehr als -1,5 %-Punkten, wobei die jeweilige Veränderung durch Messung und Vergleich der Messwerte der Oberflächenspannung des polaren Anteils der Oberflächenspannung vor und nach einer Temperaturbehandlung des Barrierepapiers bei 105 °C für 3 min bestimmt wird. In other words, the properties of a barrier paper mentioned in the task depend not only on the composition of a coating layer S1, but also on how this coating layer S1 was dried. In addition to the composition, the dried coating layer S1 must therefore have at least one of the following structural features: a) change in surface tension of not more than +10 mN/m, preferably not more than +6 mN/m, b) change in the polar component of the Surface tension of not more than -0.65 mN/m, preferably of not more than -0.60 mN/m, c) change in the polar and disperse components of the surface tension of not more than -3.0% points, preferably of not more than -1.5% points, whereby the respective change is determined by measuring and comparing the measured values of the surface tension of the polar component of the surface tension before and after a temperature treatment of the barrier paper at 105 ° C for 3 min.
Die Trocknungsparameter (Temperatur, Zeit) sind hierbei für eine bestimmte Streichfarbenzusammensetzung S1 vorzugsweise so zu wählen, dass nach der Trocknung die Streichfarbenschicht S1 mindestens eines der Merkmale a) bis c) aufweist, vorzugsweise mindestens zwei Merkmale und besonders bevorzugt alle drei Merkmale. Die Trocknungsparameter kann ein Fachmann anhand einfacher Trocknungsversuche bestimmen. The drying parameters (temperature, time) for a specific coating color composition S1 should preferably be chosen so that after drying the coating color layer S1 has at least one of the features a) to c), preferably at least two features and particularly preferably all three features. A specialist can determine the drying parameters using simple drying tests.
Bevorzugt für eine erfolgreiche Trocknung ist, dass die Bahntemperatur der sich im Trocknungsprozess befindlichen Beschichtung den Schmelzbereich des Wachses für einen ausreichend langen Zeitraum überschreitet. For successful drying, it is preferred that the web temperature of the coating in the drying process exceeds the melting range of the wax for a sufficiently long period of time.
Wie in zahlreichen Laborversuchen mit verschiedenen Polymer-Wachs-Gemischen gefunden wurde, liegt die Oberflächenspannung der Streichfarbenschicht S1 vorzugsweise zwischen 15 und 40 mN/m, insbesondere zwischen 20 und 35 mN/m. Der polare Anteil der Oberflächenspannung der Streichfarbenschicht S1 beträgt vorzugsweise 0 bis 12 %, insbesondere 0 bis 6 %, bevorzugt 0 bis 3% und besonders bevorzugt 0 bis 1%, wobei in einer bevorzugten Ausführungsform die Werte 0% als untere Grenze gerade ausgeschlossen sind. As was found in numerous laboratory tests with various polymer-wax mixtures, the surface tension of the coating color layer S1 is preferably between 15 and 40 mN/m, in particular between 20 and 35 mN/m. The polar proportion of the surface tension of the coating layer S1 is preferably 0 to 12%, in particular 0 to 6%, preferably 0 to 3% and particularly preferably 0 to 1%, with the values 0% being excluded as a lower limit in a preferred embodiment.
Der disperse Anteil der Oberflächenspannung der Streichfarbenschicht S1 beträgt vorzugsweise 88 bis 100 %, insbesondere 94 bis 100 %, bevorzugt 97 bis 100 % und besonders bevorzugt 99 bis 100% The disperse portion of the surface tension of the coating layer S1 is preferably 88 to 100%, in particular 94 to 100%, preferably 97 to 100% and particularly preferably 99 to 100%
Die Oberflächenspannung und die Bestimmung des polaren und des dispersen Anteils der Oberflächenspannung wird nach DIN EN ISO 19403-2 (2020-04) bestimmt: The surface tension and the determination of the polar and disperse components of the surface tension are determined according to DIN EN ISO 19403-2 (2020-04):
Kontaktwinkelmessgerät OCA 20 (DataPhysics) mit Software SCA 20, Messprinzip: OWRK-Methode (Owens, Wendt, Rabel, Kaelble). Contact angle measuring device OCA 20 (DataPhysics) with software SCA 20, measuring principle: OWRK method (Owens, Wendt, Rabel, Kaelble).
Verwendete Messflüssigkeiten und Herkunft der eingegeben Materialkonstanten: Measuring liquids used and origin of the material constants entered:
Wasser und Diiodmethan (nach Buscher) sowie 1,5-Pentandiol (nach Gebhardt). Im Gegensatz zur DIN EN ISO 19403-2 (2020-04) wird als 3. Messflüssigkeit 1,5- Pentandiol verwendet, da es auf Papieroberflächen im Gegensatz zu anderen unpolaren Messflüssigkeiten noch messbare Kontaktwinkel zulässt, bevor die Flüssigkeit vom Papier aufgesaugt wird. Water and diiodomethane (according to Buscher) and 1,5-pentanediol (according to Gebhardt). In contrast to DIN EN ISO 19403-2 (2020-04), 1.5-pentanediol is used as the third measuring liquid because, unlike other non-polar measuring liquids, it still allows measurable contact angles on paper surfaces before the liquid is absorbed by the paper.
Die Temperaturbehandlung des Barrierepapiers bei 105 °C für 3 min erfolgt vorzugsweise in einem Heißluftofen (Trockenofen), wobei vorzugsweise darauf zu achten ist, dass das Papier tatsächlich für einen Zeitraum von 3 min den 105°C ausgesetzt ist. Dazu sollte der Ofen vorzugsweise vorgeheizt sein und ein ausreichendes Innenvolumen (z.B. > 100 dm3, z. B. Breite x Höhe x Tiefe 60 cm x 48 cm x 37 cm) besitzen, damit beim kurzzeitigen Öffnen (2-3 s) der Fronttür, um das Papier hineinzulegen kein nennenswerter Temperaturabfall erfolgt. Das Barrierepapier wird vorzugsweise auf ein in der mittleren Höhe des Trockenofens befindliches Metallgitter, auf dem vorzugsweise ein Karton als Unterlage liegt, gelegt. Metallgitter und Karton sollten vorher bereits die Ofentemperatur angenommen haben und für mindestens 15 min vor Beginn der Temperaturbehandlung in den bereits auf 105°C vorgeheizten Ofen gelegt worden sein. Es ist zu bemerken, dass die Dauer der Temperaturbehandlung auf vorzugsweise 3 min gelegt wurde, damit einerseits sichergestellt ist, dass das Barrierepapier Zeit genug hat, wirklich die 105°C anzunehmen, und andererseits die Behandlung des Papiers nicht zu lange anhält, damit sich keine Zersetzungsprozesse einstellen. Nach der Entnahme der Barriepapiere aus dem Ofen wurden dieses für mindestens 12 h bei 23°C und 50% r.F. gelagert (klimatisiert), bevor weitere Messungen vorgenommen wurden. The temperature treatment of the barrier paper at 105 ° C for 3 minutes is preferably carried out in a hot air oven (drying oven), although it should preferably be ensured that the paper is actually exposed to 105 ° C for a period of 3 minutes. For this purpose, the oven should preferably be preheated and have a sufficient internal volume (e.g. > 100 dm 3 , e.g. width x height x depth 60 cm x 48 cm x 37 cm) so that when the front door is opened briefly (2-3 s). To put the paper in there is no significant drop in temperature. The barrier paper is preferably placed on a metal grid located in the middle height of the drying oven, on which a cardboard box is preferably placed as a base. The metal grid and cardboard should have already reached the oven temperature and should have been placed in the oven, which has already been preheated to 105°C, for at least 15 minutes before the start of the temperature treatment. It should be noted that the duration of the temperature treatment was preferably placed for 3 minutes to ensure, on the one hand, that the barrier paper has enough time to actually reach 105 ° C and, on the other hand, that the treatment of the paper does not last too long so that no decomposition processes occur. After the barrie papers were removed from the oven, they were stored (air-conditioned) for at least 12 hours at 23°C and 50% RH before further measurements were taken.
Bei dem Wachs in der Streichfarbenschicht S1 handelt es sich vorzugsweise um ein Wachs gemäß folgender Definition der Deutschen Gesellschaft für Fettforschung (DGF). The wax in the coating color layer S1 is preferably a wax according to the following definition of the German Society for Fat Research (DGF).
„Wachse sind Stoffe, die heute durch ihre mechanisch-physikalischen Eigenschaften definiert werden. Ihre chemische Zusammensetzung und Herkunft sind hingegen sehr unterschiedlich. Ein Stoff wird als Wachs bezeichnet, wenn er bei 20 °C knetbar, fest bis brüchig hart ist, eine grobe bis feinkristalline Struktur aufweist, farblich durchscheinend bis opak, aber nicht glasartig ist, über 40 °C ohne Zersetzung schmilzt, wenig oberhalb des Schmelzpunktes leicht flüssig (wenig viskos) ist, eine stark temperaturabhängige Konsistenz und Löslichkeit aufweist sowie unter leichtem Druck polierbar ist." Ist mehr als eine der oben aufgeführten Eigenschaften nicht erfüllt, ist der Stoff nach der DGF (DGF- Einheitsmethode M-I 1 (75)) kein Wachs. “Waxes are substances that are now defined by their mechanical-physical properties. However, their chemical composition and origin are very different. A substance is called wax if it can be kneaded at 20 °C, is solid to brittlely hard, has a coarse to finely crystalline structure, is translucent to opaque in color but not glassy, melts above 40 °C without decomposition, and is slightly above the melting point is slightly liquid (low viscosity), has a strongly temperature-dependent consistency and solubility and can be polished under light pressure." If more than one of the properties listed above is not met, the substance is according to the DGF (DGF standard method M-I 1 (75)) no wax.
Wie eigene Laborstudien gezeigt haben, spielt die chemische Zusammensetzung der verwendeten Wachse keine entscheidende Rolle. Sie sollten lediglich so ausgewählt werden, dass sie unter den jeweils technisch möglichen Trocknungsbedingungen in der Beschichtungsanlage schmelzen. Es hat sich gezeigt, dass es von Vorteil für die Ausbildung der Wasserdampfbarriere ist, wenn die Schmelztemperatur unterhalb des Siedepunkts des Wassers (100°C) liegt, besser noch unter 90°C. As our own laboratory studies have shown, the chemical composition of the waxes used does not play a decisive role. They should only be selected so that they melt under the technically possible drying conditions in the coating system. It has been shown that it is advantageous for the formation of the water vapor barrier if the melting temperature is below the boiling point of water (100°C), better yet below 90°C.
Das polymere Bindemittel in der Streichfarbenschicht S1 ist prinzipiell nicht beschränkt, sondern umfasst alle polymeren Bindemittel, die zur Bindung von Wachsen in Papierbeschichtungen dem Fachmann bekannt sind. The polymeric binder in the coating layer S1 is in principle not limited, but includes all polymeric binders that are known to those skilled in the art for binding waxes in paper coatings.
Prinzipiell können hydrophobe Polymere zum Einsatz kommen. Es ist jedoch auch möglich, dass polare wasserlösliche Bindemittel synthetischen, natürlichen Ursprungs oder Derivate davon geeignet sein können, sofern die hydrophilen funktionellen Gruppen durch die ebenfalls in der Beschichtung vorkommende Wachse abgeschirmt werden, und die Wasserdampfsperre die Beschichtung nicht beeinträchtigen. In principle, hydrophobic polymers can be used. However, it is also possible that polar water-soluble binders of synthetic, natural origin or derivatives thereof may be suitable, provided that they are hydrophilic functional groups are shielded by the waxes that also occur in the coating, and the water vapor barrier does not affect the coating.
In Laborversuchen wurden folgende Zusammenhänge ermittelt: Je niedriger der Wachsanteil, desto besser ist die Heißsiegelbarkeit, insbesondere auch der Hot- Tack. Ein niedriger Wachsgehalt hat allerdings eine höhere Wasserdampfdurchlässigkeit und eine vergleichsweise hohe Empfindlichkeit der Wasserdampfbarriere gegenüber Fettkontakt zur Folge. Soll mit wenig Wachs ausgekommen werden, so sollte die wässrige Beschichtung so getrocknet werden, dass Wachs an die Oberfläche migriert, um eine gute, wenig fettempfindliche Wasserdampfbarriere zu erhalten. The following relationships were determined in laboratory tests: The lower the wax content, the better the heat sealability, especially the hot tack. However, a low wax content results in a higher water vapor permeability and a comparatively high sensitivity of the water vapor barrier to grease contact. If a small amount of wax is to be used, the aqueous coating should be dried so that wax migrates to the surface in order to obtain a good, less grease-sensitive water vapor barrier.
In einer Ausführungsform ist der Wachsanteil der Streichfarbenschicht S1 derart gewählt, dass das Barrierepapier mindestens eines der folgenden Merkmale aufweist: a) eine Siegelnahtfestigkeit (Cold-Tack) Streichfarbenschicht S1 gegen Streichfarbenschicht S1 von > 4 N/15mm, erzeugt mit den Heißsiegelparametern T = 130 - 150°C, Siegeldauer = 0,3 see, Siegeldruck = 3,3 bar oder bei Ultraschallsiegelparametern, die eine T von 130 - 150°C im Siegelmedium hervorrufen und einer Siegeldauer von 0,3 s und einem Siegeldruck von 3,3 bar b) eine Wasserdampfdurchlässigkeit (WVTR) < 20 g/m2/d (38°C, 90% r.F), c) eine Wasserdampfdurchlässigkeit (WVTR) < 8 g/m2/d (23°C, 50% r.F.), d) eine Erhöhung der Wasserdampfdurchlässigkeit (38°C, 90% r.F.) nach Durchführung des Palmkernfetttest nach DIN 53116 2003-02 (unter den Prüfbedingungen 10 min Einwirkzeit und Druckbelastung von 2000 N/m2), um nicht mehr als 70 g/m2/d, bevorzugt nicht von nicht mehr als 60 g/m2/d, e) eine Erhöhung der Wasserdampfdurchlässigkeit nach Durchführung des Palmkernfetttest nach DIN 53116 2003-02 (unter den Prüfbedingungen 60 min Einwirkzeit und 2000 N/m2) von nicht mehr als einem Faktor von 6, f) einen statischen Reibkoeffizienten (Streichfarbenschicht S1 gegen Streichfarbenschicht Sl) von < 0,9 g) einen kinetischen Reibkoeffizienten (Streichfarbenschicht Sl gegen Streichfarbenschicht Sl) von < 0,6 wobei die Werte für a) bis g) für ein Flächengewicht der Streichfarbenschicht Sl von < 12 g/m2 bestimmt werden. In one embodiment, the wax content of the coating layer S1 is selected such that the barrier paper has at least one of the following features: a) a seal seam strength (cold tack) coating layer S1 against coating layer S1 of > 4 N/15mm, produced with the heat sealing parameters T = 130 - 150°C, sealing time = 0.3 see, sealing pressure = 3.3 bar or with ultrasonic sealing parameters that cause a T of 130 - 150°C in the sealing medium and a sealing time of 0.3 s and a sealing pressure of 3.3 bar b) a water vapor permeability (WVTR) <20 g/m 2 /d (38°C, 90% RH), c) a water vapor permeability (WVTR) <8 g/m 2 /d (23°C, 50% RH), d) an increase in the water vapor permeability (38°C, 90% RH) after carrying out the palm kernel fat test according to DIN 53116 2003-02 (under the test conditions of 10 min exposure time and pressure load of 2000 N/m 2 ) by no more than 70 g/m 2 /d, preferably not more than 60 g/m 2 /d, e) an increase in water vapor permeability after carrying out the palm kernel fat test according to DIN 53116 2003-02 (under the test conditions 60 min exposure time and 2000 N/m 2 ) of not more than a factor of 6, f) a static coefficient of friction (coating layer S1 against coating layer Sl) of <0.9 g) a kinetic coefficient of friction (coating layer Sl against coating layer Sl) of <0.6 where the values for a) to g) for a basis weight of the coating layer Sl of <12 g/m 2 can be determined.
Hierbei ist das Flächengewicht der Streichfarbenschicht Sl nicht auf Werte von < 12 g/m2 beschränkt, sondern die oben genannten Parameter müssen lediglich bei solchen Flächengewichten erfüllt sein. Bei höheren Flächengewichten sind die Parameter entsprechend anzupassen. Here, the basis weight of the coating color layer Sl is not limited to values of <12 g/m 2 , but the above-mentioned parameters only have to be fulfilled for such basis weights. For higher surface weights, the parameters must be adjusted accordingly.
Der Parameter a) eine Siegelnahtfestigkeit (Cold-Tack) Streichfarbenschicht Sl gegen Streichfarbenschicht Sl, wird dabei vorzugsweise so verstanden, dass ein Blatt Barrierepapier so gefaltet wird, dass die Streichfarbenschicht Sl mit sich selbst im Siegelnahtbereich zur Deckung kommt oder dass zwei Blätter Barrierepapier so übereinandergelegt werden, dass die Streichfarbeschichten Sl der beiden Blätter im Siegelnahtbereich zur Deckung kommen. The parameter a) a sealing seam strength (cold tack) coating layer Sl against coating layer Sl, is preferably understood to mean that a sheet of barrier paper is folded in such a way that the coating layer Sl coincides with itself in the sealing seam area or that two sheets of barrier paper are placed on top of each other ensure that the coating color layers Sl of the two sheets coincide in the sealing seam area.
In einer Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Barrierepapier vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserdampfdurchlässigkeit (38°C, 90% r.F.) eine Veränderung von maximal -40%, vorzugsweise von < -30% aufweist, wobei die Veränderung durch Messung und Vergleich der Messwerte der Wasserdampfdurchlässigkeit vor und nach einer Temperaturbehandlung des Barrierepapiers bei 105 °C für 3 min (analog zu den vorstehenden Ausführungen) bestimmt wird. In one embodiment, the barrier paper according to the invention is preferably characterized in that the water vapor permeability (38 ° C, 90% RH) has a change of a maximum of -40%, preferably <-30%, the change being determined by measuring and comparing the measured values of the water vapor permeability is determined before and after a temperature treatment of the barrier paper at 105 ° C for 3 min (analogous to the above statements).
In einer Ausführungsform ist das Wachs ein Wachs gemäß DGF (DGF- Einheitsmethode M-I 1 (75)), wie vorstehend definiert. In one embodiment, the wax is a wax according to DGF (DGF standard method M-I 1 (75)), as defined above.
In einer Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Barrierepapier vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Wachs ein Wachs auf Basis von Mischungen oder Reinstoffen fossiler oder natürlicher kurz- bis mittel kettiger Kohlenwasserstoffe, deren Säuren, Estern, Amiden und Diamiden, hydrierter Pflanzenöle, durch Hydrierung oder Teilhydrierung von Pflanzenölen und tierischen Ölen oder Fetten hergestellter Wachse und/oder Metallseifen, vorzugsweise Heneicosan, Docosan, Tricosan, Tetracosan, Pentacosan, Hexacosan, Heptacosan, Octacosan, Nonacosan, Triacontan, Hentriacontan, Dotriacontan, Tritriacontan, Tetratriacontan, Pentatriacontan, Hexatriacontan, Heptatriaontan, Octatriacontan, Nonatriacontan, Montanwachse, Carnaubawachs, Bienenwachs, Candelillawachs, Reiskleiewachs, Zuckerrohrwachs, aus Sonnenblumenkernpresskuchen gewonnenes Wachs, besonders bevorzugt Bienenwachs und/oder Wachs gewonnen durch Hydrierung von Sojaöl, und/oder Paraffinwachse mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von mindestens 500 Dalton und einer Viskosität von mindestens 11 cSt bei 100°C, umfasst In one embodiment, the barrier paper according to the invention is preferably characterized in that the at least one wax is a wax based on mixtures or pure substances of fossil or natural short to medium chain hydrocarbons, their acids, esters, amides and diamides, hydrogenated vegetable oils, by hydrogenation or partial hydrogenation from Waxes and/or metal soaps made from vegetable oils and animal oils or fats, preferably heneicosan, docosan, tricosan, tetracosan, pentacosan, hexacosan, heptacosan, octacosan, nonacosan, triacontan, hentriacontan, dotriacontan, tritriacontan, tetratriacontan, pentatriacontan, hexatriacontan, heptatriaontan, octatriacon tan, Nonatriacontan, montan waxes, carnauba wax, beeswax, candelilla wax, rice bran wax, sugar cane wax, wax obtained from sunflower seed press cake, particularly preferably beeswax and/or wax obtained by hydrogenation of soybean oil, and/or paraffin waxes with an average molecular weight of at least 500 Daltons and a viscosity of at least 11 cSt at 100°C
Bienenwachs und/oder Paraffinwachs sind besonders bevorzugt, da diese gemäß BfR XXVI vom 01.04.2021, Kapitel C, Abschnitt IV, Punkt 2 mit Verweis auf BfR. XXV. vom 01.06.2019, Bundesinstitut für Risikobewertung des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft, Deutschland, für den direkten Lebensmittelkontakt zugelassen sind. Beeswax and/or paraffin wax are particularly preferred, as these are according to BfR XXVI of April 1, 2021, Chapter C, Section IV, Point 2 with reference to BfR. XXV. dated June 1, 2019, Federal Institute for Risk Assessment of the Federal Ministry of Food and Agriculture, Germany, are approved for direct food contact.
Bei Verwendung von Paraffinwachsen sind diejenigen besonders bevorzugt, die in der Verordnung der EU-Kommission Nr. 10/2100 vom 14. Januar 2011 „über Materialien und Gegenstände aus Kunststoff, die dazu bestimmt sind, mit Lebensmitteln in Berührung zu kommen" der FCM-Stoff-Nr. 94 angehören. When using paraffin waxes, particular preference is given to those specified in the EU Commission Regulation No. 10/2100 of January 14, 2011 "on plastic materials and articles intended to come into contact with food" of the FCM- Material No. 94.
In einer Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Barrierepapier vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Wachs in einer Menge von 0,01 bis 10 Gew.-%, bevorzugt von 0,01 bis < 8,0 Gew.-%, bevorzugt von 0,01 < 6,0 Gew.-%, besonders bevorzugt von 0,01 bis < 5,0 Gew.-%, und ganz besonders bevorzugt von 0,01 < 2,0 Gew.-% bevorzugt ist die unter Grenze mindestens 0,1 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 0,2 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Streichfarbenschicht Sl, in dieser enthalten ist. In one embodiment, the barrier paper according to the invention is preferably characterized in that the at least one wax is in an amount of 0.01 to 10% by weight, preferably from 0.01 to <8.0% by weight, preferably from 0.01 <6.0% by weight, particularly preferably from 0.01 to <5.0% by weight, and most preferably from 0.01 <2.0% by weight, preferably the lower limit is at least 0.1 % by weight, particularly preferably at least 0.2% by weight, based on the total weight of the coating color layer Sl, is contained in this.
In einer Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Barrierepapier vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine polymere Bindemittel in der Streichfarbenschicht Sl ausgewählt ist aus der Gruppe, umfassend Polyacrylate und Copolymere mit ungesättigten Kohlenwasserstoffen, Polyolefine, Copolymere bestehend aus ungesättigten Kohlenwasserstoffen und Acrylsäure oder deren Salze, (teilweise carboxylierte) Styrol-Butadien-Copolymere, Styrol-Butadien- Copolymere, Styrol-Butadiene, Polyvinylacetate, teilverseifte Polyvinylacetate, Polyester, beispielsweise Polylactide und (aus Glucose hergestellte) Polyhydroxyalkanoate, Polyamide, Polyurethane, Polyether, Polyethylenimine, und/oder Polyvinylamide, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe, umfassend Polymethylacrylate, Polymethylmethacrylate, Polyethylarylate, Polyethylmethacrylate, Poly(n-, iso-, tert.-)butyl-acrylate, Poly(n-, iso-, tert.-) butylmethacrylate, Polycyclohexylmethacrylate, Polyethylhexylacrylate und deren Copolymere, Pfropfpolymere, sowie Copolymere davon mit Styrol, Acrylnitril, Methylstyrol und/oder Vinyltoluol, besonders bevorzugt Styrolacrylat/Methylacrylat/Butylacrylat/Ethylhexylacrylat-Copolymer, und/oder natürliche Polymere, wie (modifizierte) Polysaccharide, Proteine, Lignin(derivate) und andere natürliche Makromoleküle, wie beispielsweise Schellack. In one embodiment, the barrier paper according to the invention is preferably characterized in that the at least one polymeric binder in the coating layer S1 is selected from the group comprising polyacrylates and copolymers with unsaturated hydrocarbons, polyolefins, copolymers consisting of unsaturated hydrocarbons and acrylic acid or their salts (partly carboxylated) styrene-butadiene copolymers, styrene-butadiene copolymers, styrene-butadienes, polyvinyl acetates, partially saponified polyvinyl acetates, Polyesters, for example polylactides and polyhydroxyalkanoates (produced from glucose), polyamides, polyurethanes, polyethers, polyethyleneimines, and / or polyvinylamides, preferably selected from the group comprising polymethyl acrylates, polymethyl methacrylates, polyethyl arylates, polyethyl methacrylates, poly (n-, iso-, tert. -) butyl acrylates, poly(n-, iso-, tert-) butyl methacrylates, polycyclohexyl methacrylates, polyethylhexyl acrylates and their copolymers, graft polymers, and copolymers thereof with styrene, acrylonitrile, methylstyrene and/or vinyl toluene, particularly preferably styrene acrylate/methyl acrylate/butyl acrylate /Ethylhexyl acrylate copolymer, and/or natural polymers such as (modified) polysaccharides, proteins, lignin (derivatives) and other natural macromolecules such as shellac.
In einer Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Barrierepapier vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine polymere Bindemittel in einer Menge von 99,9 bis > 92% Gew.-%, besonders bevorzugt > 95 Gew. % und ganz besonders bevorzugt, > 98 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Streichfarbenschicht Sl, in dieser enthalten ist. In one embodiment, the barrier paper according to the invention is preferably characterized in that the at least one polymeric binder is in an amount of 99.9 to > 92% by weight, particularly preferably > 95% by weight and very particularly preferably > 98% by weight. %, based on the total weight of the coating layer Sl, is contained in it.
In einer Ausführungsform umfasst die Streichfarbenschicht Sl lediglich das Wachs und das polymere Bindemittel. In one embodiment, the coating layer S1 comprises only the wax and the polymeric binder.
In einer anderen Ausführungsform umfasst die Streichfarbenschicht Sl neben dem Wachs und dem polymeren Bindemittel noch weitere Bestandteile bzw. Additive. In another embodiment, the coating layer S1 comprises, in addition to the wax and the polymeric binder, further components or additives.
Weitere mögliche Bestandteile der Streichfarbenschicht Sl umfassen beispielsweise Pigmente, insbesondere anorganische Pigmente, wie Ca-Carbonat (GCC oder PCC), Talkum, Kaoline, natürliche und/oder synthetische Silikate. Other possible components of the coating layer Sl include, for example, pigments, in particular inorganic pigments, such as Ca carbonate (GCC or PCC), talc, kaolins, natural and/or synthetic silicates.
Solche Pigmente sind vorzugsweise in einer Menge von 0 bis 70 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der trockenen Streichfarbenschicht Sl, in dieser enthalten. Damit die Heißsiegelfähigkeit der Streichfarbenschicht Sl nicht zu stark beeinträchtigt wird, sind Mengen von 0 bis 50 Gew.-%, besser 0 bis 30 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt von 0 bis 10 Gew.-% zu wählen. Such pigments are preferably contained in an amount of 0 to 70% by weight, based on the total weight of the dry coating layer Sl. So that the heat-sealability of the coating layer Sl is not impaired too much, amounts of 0 to 50% by weight, better 0 to 30% by weight and most preferably 0 to 10% by weight should be selected.
Bevorzugt ist hierbei der Wert 0 Gew.-% als untere Grenze gerade ausgeschlossen. Bevorzugt sind plättchenförmige Pigmente zu wählen, da diese bei laminarer Ausrichtung parallel zur Beschichtung einen Beitrag zur Verbesserung der Barriere leisten können. Die Teilchengröße ist vorzugsweise so zu wählen, dass die Partikel bei laminarer Ausrichtung vollständig in die Schicht eingeschlossen sind. Das Aspektverhältnis (Verhältnis mittlerer Durchmesser zur Dicke, auch Formfaktor genannt) sollte größer 10, bevorzugt, größer 100 und besonders bevorzugt größer 1000 sein. The value 0% by weight is preferably excluded as the lower limit. Platelet-shaped pigments are preferred, as these can contribute to improving the barrier when aligned laminarly parallel to the coating. The particle size should preferably be chosen so that the particles are completely enclosed in the layer when aligned in a laminar manner. The aspect ratio (ratio of average diameter to thickness, also called form factor) should be greater than 10, preferably greater than 100 and particularly preferably greater than 1000.
Sonstige mögliche Additive umfassen beispielsweise Verdicker, Tenside, Vernetzer und/oder Rheologiemodifikatoren. Other possible additives include, for example, thickeners, surfactants, crosslinkers and/or rheology modifiers.
Diese Additive sind vorzugsweise jeweils in einer Menge von 0 bis 2 Gew.-%, bevorzugt von 0 bis 1 Gew-% bezogen auf das Gesamtgewicht der trockenen Streichfarbenschicht Sl, in dieser enthalten. Bevorzugt ist hierbei der Wert 0 Gew.-% als untere Grenze gerade ausgeschlossen. These additives are preferably each contained in an amount of 0 to 2% by weight, preferably 0 to 1% by weight, based on the total weight of the dry coating layer Sl. The value 0% by weight is preferably excluded as the lower limit.
Die Glätte der Streichfarbenschicht Sl (gemäß Bekk (ISO 5627, 1995-03)) beträgt vorzugsweise von 400 s bis 2500 s vorzugsweise von 500 bis 2000 s. The smoothness of the coating layer Sl (according to Bekk (ISO 5627, 1995-03)) is preferably from 400 s to 2500 s, preferably from 500 to 2000 s.
Die Rauigkeit der Streichfarbenschicht Sl (gemäß Parker-Print-Surf (PPS) DIN ISO 8791-4, 2008-05) beträgt vorzugsweise von 0,8 bis 2,0 pm vorzugsweise von 1,0 bis 1,8 pm. The roughness of the coating layer Sl (according to Parker Print Surf (PPS) DIN ISO 8791-4, 2008-05) is preferably from 0.8 to 2.0 pm, preferably from 1.0 to 1.8 pm.
Die Auftragsmenge (ISO 536, 2020-05) der Streichfarbenschicht Sl beträgt vorzugsweise 4 bis 20 g/m2, bevorzugt 6 bis 15 g/m2 und besonders bevorzugt 8 bis 12 g/m2. Die Menge bezieht sich auf die getrocknete Streichfarbenschicht Sl in dem finalen Produkt. The application amount (ISO 536, 2020-05) of the coating layer Sl is preferably 4 to 20 g/m 2 , preferably 6 to 15 g/m 2 and particularly preferably 8 to 12 g/m 2 . The amount refers to the dried coating layer Sl in the final product.
In einer Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Barrierepapier vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Wachs in der Streichfarbenschicht Sl an der vom Basispapier abgewandten Seite angereichert ist. In one embodiment, the barrier paper according to the invention is preferably characterized in that the at least one wax in the coating color layer Sl is enriched on the side facing away from the base paper.
Unter angereichert wird hier insbesondere verstanden, dass die lokale Konzentration an Wachs in der Streichfarbenschicht Sl an der vom Basispapier abgewandten Seite größer ist als die lokale Konzentration an Wachs in der Streichfarbenschicht Sl an der zum Basispapier zugewandten Seite, was indirekt dadurch nachgewiesen wird, dass sich bei einer Nachtrocknung der polare Anteil der Oberflächenenergie nicht wesentlich weiter erniedrigt. The term enriched here means in particular that the local concentration of wax in the coating layer Sl on the side facing away from the base paper is greater than the local concentration of wax in the coating layer Sl on the side facing the base paper, which is indirectly This proves that the polar component of the surface energy does not decrease significantly further during post-drying.
Ein weiterer Nachweis der Wachsanreicherung kann mittels Elektronenspektroskopie (ESCA, auch XPS abgekürzt) durchgeführt werden. Die Anreicherung von Wachs in der Streichfarbenschicht S1 an der vom Basispapier abgewandten Seite wurde auch durch folgend Versuche erkannt. Further evidence of wax accumulation can be carried out using electron spectroscopy (ESCA, also abbreviated as XPS). The accumulation of wax in the coating color layer S1 on the side facing away from the base paper was also recognized by the following experiments.
Bei Beschichtungsversuchen auf einer Pilotstreichanlage wurden nicht die aufgrund von Laborbeschichtungen von Einzelblättern erreichbaren niedrigen Wasserdampfdurchlässigkeiten erreicht. Um zu prüfen, ob eine schlechte Qualität der Beschichtung (Defekte, Luftblasen, Benetzungsstörungen) oder einfach nur unzureichende Trocknung und Verfilmung die Ursache war, wurden einzelne Blätter im Trockenofen schonend, aber ausreichend lange (3 min, 105°C) nachgetrocknet. Die Wasserdampfdurchlässigkeiten der nachgetrockneten Papiere (Vergleichsbeispiele 1 und 2) verbesserten sich und der polare Anteil der Oberflächenspannung verringerte sich. Da in der Beschichtung keine chemische Reaktion zu erwarten ist, kann die Schlussfolgerung gezogen werden, dass das unpolare Wachs durch die Nachtrocknung an die Grenzfläche gewandert ist. During coating tests on a pilot coating system, the low water vapor permeability that could be achieved by laboratory coating of individual sheets was not achieved. In order to check whether poor quality of the coating (defects, air bubbles, wetting problems) or simply insufficient drying and film formation was the cause, individual sheets were gently dried in the drying oven for a sufficiently long time (3 min, 105°C). The water vapor permeability of the after-dried papers (Comparative Examples 1 and 2) improved and the polar component of the surface tension decreased. Since no chemical reaction is to be expected in the coating, the conclusion can be drawn that the non-polar wax migrated to the interface during post-drying.
Das in dem erfindungsgemäßen Barrierepapier verwendete Basispapier ist prinzipiell nicht beschränkt. The base paper used in the barrier paper according to the invention is in principle not limited.
Es ist bevorzugt, dass das Basispapier ein Flächengewicht von 20 bis 120 g/m2, vorzugsweise von 40 bis 100 g/m2, aufweist. It is preferred that the base paper has a basis weight of 20 to 120 g/m 2 , preferably 40 to 100 g/m 2 .
Ferner ist es bevorzugt, dass das Basispapier einen Langfaseranteil von 10 bis 80 Gew.-%, vorzugsweise von 20 bis 50 Gew.-%, und einen Kurzfaseranteil von 20 bis 90 Gew.-%, vorzugsweise von 50 bis 80 Gew.-%, aufweist, bezogen auf das Gesamtgewicht des Basispapiers, 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. Furthermore, it is preferred that the base paper has a long fiber content of 10 to 80% by weight, preferably 20 to 50% by weight, and a short fiber content of 20 to 90% by weight, preferably 50 to 80% by weight. , based on the total weight of the base paper, where a long fiber is a fiber with a fiber length of 2.6 to 4.4 mm and a short fiber is a fiber with a fiber length of 0.7 to 2.2 mm.
Der Langfaseranteil sorgt insbesondere für die Festigkeit des vergleichsweise dünnen Papiers, während der Kurzfaseranteil das Papier insbesondere dichter und geschlossener macht und ihm ein gleichmäßiges Erscheinungsbild verschafft. Durch eine weitere Erhöhung des Langfaseranteils würde das Papier zu steif werden. Eine weitere Rolle spielt der niedrigere Preis von Kurzfaserzellstoff gegenüber Langfaserzellstoff. The long fiber content ensures the strength of the comparatively thin paper, while the short fiber content makes the paper denser and more closed and gives it a uniform appearance. A further increase in the long fiber content would make the paper too stiff become. Another role is played by the lower price of short fiber pulp compared to long fiber pulp.
Zudem können 0 Gew.-% bis 20 Gew.-%, vorzugsweise 0 Gew.-% bis 5 Gew.-%, an Füllstoffen, wobei vorzugsweise der Wert 0 Gew.-% 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. In addition, 0% by weight to 20% by weight, preferably 0% by weight to 5% by weight, of fillers, preferably excluding the value 0% by weight, such as GCC (ground calcium carbonate), that for example known 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.
Ferner können übliche Hilfsstoffe, wie Retentionsmittel und/oder Leimungsmittel, enthalten sein. Common auxiliary substances, such as retention agents and/or sizing agents, can also be included.
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. The advantage of such a base paper is, on the one hand, its high flexibility and, on the other hand, its good processability on existing packaging systems for flexible materials such as plastic films, maintaining high machine availability and achieving the necessary puncture resistance.
Insbesondere für den Kontakt mit Lebensmitteln umfasst das Basispapier mindestens 60 Gew.%, vorzugsweise mindestens 75 Gew.-% Faserstoffe, höchstens 25 Gew.-%, vorzugsweise höchstens 10 Gew.-% Füllstoffe und höchstens 15 Gew.-% Hilfsstoffe. Zusätzlich können unvermeidliche oder auch notwendige Spuren von Verarbeitungshilfsmitteln (z.B. Reagenzien, Dispersionsmitteln, Antischimmelmitteln usw.) im Basispapier vorhanden sein. In particular for contact with food, the base paper comprises at least 60% by weight, preferably at least 75% by weight of fibers, at most 25% by weight, preferably at most 10% by weight of fillers and at most 15% by weight of auxiliary materials. In addition, unavoidable or necessary traces of processing aids (e.g. reagents, dispersants, anti-mould agents, etc.) may be present in the base paper.
In einer Ausführungsform ist das Barrierepapier dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens eine mittelbar oder unmittelbar zwischen dem Basispapier und der Streichfarbenschicht S1 aufgebrachte weitere Streichfarbenschicht S2 aufweist, insbesondere zur Ausbildung einer Mineralöl- und/oder Fettbarriereschicht und/oder auch eine Sauerstoffbarriereschicht, umfassend mindestens ein hydrophiles Polymer. In one embodiment, the barrier paper is characterized in that it has at least one further coating layer S2 applied indirectly or directly between the base paper and the coating layer S1, in particular to form a mineral oil and / or fat barrier layer and / or also an oxygen barrier layer, comprising at least one hydrophilic Polymer.
Wird die Streichfarbenschicht S2 unmittelbar zwischen dem Basispapier und der Streichfarbenschicht S1 aufgebracht, so bedeutet dies, dass die Streichfarbenschicht S2 auf der einen Seite mit dem Basispapier und auf der anderen Seite mit der Streichfarbenschicht S1 in Kontakt steht. Wird die Streichfarbenschicht S2 mittelbar zwischen dem Basispapier und der Streichfarbenschicht S1 aufgebracht, so bedeutet dies, dass die Streichfarbenschicht zwischen dem Basispapier und der Streichfarbenschicht S1 vorliegen muss, jedoch nicht zwingend in direktem Kontakt mit diesen stehen muss; weitere dazwischenliegende Schichten sind somit nicht ausgeschlossen. If the coating layer S2 is applied directly between the base paper and the coating layer S1, this means that the coating layer S2 is in contact with the base paper on one side and with the coating layer S1 on the other side. If the coating layer S2 is applied indirectly between the base paper and the coating layer S1, this means that the coating layer must be present between the base paper and the coating layer S1, but does not necessarily have to be in direct contact with them; Further intermediate layers are therefore not excluded.
Vorzugsweise dient die Streichfarbenschicht S2 zur Ausbildung einer Mineralöl- und/oder Fettbarriereschicht und umfasst mindestens ein hydrophiles Polymer. Preferably, the coating layer S2 serves to form a mineral oil and/or fat barrier layer and comprises at least one hydrophilic polymer.
Bevorzugte Zielwerte für die Mineralölbarriere sind n-Hexandurchlässigkeiten von < 30 g/m2/d. Bevorzugter Zielwert für die Fettdichtigkeit für Nahrungsmittel, die nicht sofort verzehrt werden, ist das Bestehen des Palmkernfetttest gemäß DIN 53116 Kat. 1 (keine Durchtritte auch nach mehr als 24 h Testdauer). Preferred target values for the mineral oil barrier are n-hexane permeabilities of <30 g/m 2 /d. The preferred target value for fat tightness for foods that are not consumed immediately is passing the palm kernel fat test in accordance with DIN 53116 Cat. 1 (no leaks even after a test period of more than 24 hours).
Hydrophile Polymere sind häufig vernetzt und dadurch wenig flexibel. Für die Beschichtung von flexiblen Verpackungen sind jene vorzugsweise so zu wählen, dass sie Knicke bis zu 180° nach innen (Beschichtung zu Beschichtung) und im Idealfall auch nach außen überstehen, ohne dass danach Fett durchtritt. Hydrophilic polymers are often cross-linked and therefore not very flexible. For the coating of flexible packaging, it is preferable to choose such that it can withstand bends of up to 180° inwards (coating to coating) and ideally also outwards, without grease coming through.
Die Streichfarbenschicht S2 sollte vorzugsweise im trockenen Zustand mit der (wässrigen) Beschichtungsmasse der Streichfarbenschicht S1 überstrichen werden können. The coating layer S2 should preferably be able to be coated with the (aqueous) coating composition of the coating layer S1 in the dry state.
Dazu sollte sie vorzugsweise während des Überstreichvorgangs möglichst kein Wasser aufnehmen oder quellen, damit einerseits ihre eigene Barrierewirkung (Mineralöl, Fett und im besonderen Fall auch Sauerstoff) nicht beeinträchtigt wird und andererseits auch eine optimale defektfreie Beschichtung der Streichfarbenschicht S1 möglich ist. To this end, it should preferably not absorb any water or swell during the coating process so that, on the one hand, its own barrier effect (mineral oil, fat and, in particular cases, oxygen) is not impaired and, on the other hand, an optimal, defect-free coating of the coating color layer S1 is possible.
Da eine polymerbasierte Sauerstoffbarriere (immer gleichzeitig auch Mineralöl- und Fettbarriere) in der Regel hydrophil ist, lässt sie sich nur überstreichen, wenn zumindest ein Teil der freien hydrophilen Gruppen bei der Trocknung der Beschichtung kovalent vernetzt wird. Dazu werden vorzugsweise reaktive Zusatzstoffe wie bi- oder multifunktionale Aldehyde, Carbonsäuren, Epoxide oder anorganischer Vernetzer, wie z. B. Zirconate oder Borate, eingesetzt. Eine weitere mögliche Gruppe von Vernetzern stellen die auch als Nassfestmittel für Basispapiere gebräuchlichen PAE-Harze (Polyamidamin-Epichlorhydrin) dar. Die Verwendung dieser Zusatzstoffe ist entweder für den Kontakt mit Lebensmitteln verboten oder limitiert. Since a polymer-based oxygen barrier (always also a mineral oil and grease barrier) is generally hydrophilic, it can only be painted over if at least some of the free hydrophilic groups are covalently cross-linked when the coating dries. For this purpose, reactive additives such as bi- or multifunctional aldehydes, carboxylic acids, epoxides or inorganic crosslinkers, such as. B. zirconates or borates are used. Another possible group of crosslinkers are PAE resins (polyamidoamine-epichlorohydrin), which are also used as wet strength agents for base papers. The use of these additives is either prohibited or limited for food contact.
Daher fällt die Wahl bei der Suche nach Rohstoffen für Mineralöl- und Fettbarrieren in der Regel nicht auf wasserlösliche Polymere, sondern vorzugsweise auf Polymerdispersionen, die von den Herstellern durch Funktionalisierung so eingestellt sind, dass sie die entsprechende Barrierewirkung besitzen, ohne nennenswert wasserlöslich zu sein, oder durch Zusatz eines Unterschusses von wasserlöslichen Polymeren, die für die insgesamt oleophobe Wirkung sorgen oder diese verstärken. Therefore, when looking for raw materials for mineral oil and fat barriers, the choice usually does not fall on water-soluble polymers, but rather on polymer dispersions, which are adjusted by the manufacturers through functionalization so that they have the appropriate barrier effect without being significantly water-soluble. or by adding a deficit of water-soluble polymers, which ensure or enhance the overall oleophobic effect.
Beispiele von geeigneten Polymeren sind Copolymere aus Polyvinylalkohol und Polyvinylacetat, Acrylat(co)polymere, Acrylnitrilcopolymere. Examples of suitable polymers are copolymers of polyvinyl alcohol and polyvinyl acetate, acrylate (co)polymers, acrylonitrile copolymers.
Ebenfalls geeignet ist die Verwendung vernetzter oder teilhydrophobierter Polyvinylalkohole, Ethylenvinylalkohole, oder anderer Copolymere des Vinylalkohols (beispielsweise solche, die in EP 4041548 Al beschrieben sind) Kohlenhydrate und/oder Proteine. Also suitable is the use of crosslinked or partially hydrophobized polyvinyl alcohols, ethylene vinyl alcohols, or other copolymers of vinyl alcohol (for example those described in EP 4041548 A1), carbohydrates and/or proteins.
Bevorzugte Polymere sind (gemäß EP 4041548 Al) teilverseifte Polyvinylalkohole und/oder teilverseifte Polyvinylalkohol-Copolymere, jeweils mit einer mittels DSC bestimmten Onset-Temperatur von kleiner als 210°C und vorzugsweise einem mittleren Molekulargewicht (Mw) von kleiner als 100.000 g/mol, , wobei die Onset Temperatur mittels DSC nach DIN EN ISO 11357-1:2010-03 als Schnittpunkt der extrapolierten Basislinie und der Wendetangente zu Beginn des Schmelz- oder Kristallisationspeaks definiert ist Preferred polymers are (according to EP 4041548 Al) partially saponified polyvinyl alcohols and/or partially saponified polyvinyl alcohol copolymers, each with an onset temperature determined by DSC of less than 210 ° C and preferably an average molecular weight (M w ) of less than 100,000 g / mol , , where the onset temperature is defined using DSC according to DIN EN ISO 11357-1:2010-03 as the intersection of the extrapolated baseline and the turning tangent at the beginning of the melting or crystallization peak
Polyvinylalkohole eignen sich aufgrund ihrer hohen Oberflächenspannung Oberflächenenergie) um insbesondere zusätzlich dünne Metallschichten, die eine wesentlich niedrigere und überwiegend disperse Oberflächenspannung besitzen, aufzubringen Due to their high surface tension (surface energy), polyvinyl alcohols are particularly suitable for applying additional thin metal layers that have a significantly lower and predominantly disperse surface tension
Vorzugsweise kann das erfindungsgemäße Barrierepapiere wenigstens eine weitere Schicht umfassen, die aus Metallen besteht oder diese umfasst, insbesondere Aluminium. So kann insbesondere die Barrierewirkung weiter verbessert werden. Diese weitere Schicht kann als Zwischenschicht oder als Deckschicht ausgebildet seine. Als Zwischenschicht ausgebildet befindet sich diese Schicht vorzugsweise unmittelbar unter oder über einer heißsiegelbaren Schicht, beispielsweise der Streichfarbenschicht Sl. The barrier paper according to the invention can preferably comprise at least one further layer which consists of or comprises metals, in particular aluminum. In this way, the barrier effect in particular can be further improved. This further layer can be used as an intermediate layer or as Top layer formed his. Designed as an intermediate layer, this layer is preferably located directly below or above a heat-sealable layer, for example the coating layer Sl.
Besonders bevorzugt sind hierbei Polyacrylate, die vorzugsweise ein stärkebasiertes Schutzkolloid enthalten. Ein geeignetes Polyacrylat ist unter dem Handelsnamen Epotal SP 101 D bekannt. Polyacrylates, which preferably contain a starch-based protective colloid, are particularly preferred. A suitable polyacrylate is known under the trade name Epotal SP 101 D.
Ferner geeignet sind Polyacrylate oder Polyacrylnitrile, die beispielsweise unter dem Handelsnamen Rhobarr 214 bekannt sind. Also suitable are polyacrylates or polyacrylonitriles, which are known, for example, under the trade name Rhobarr 214.
Solche Polymere haben den Vorteil, dass sie bei Wasserkontakt wenig quellen, denn bei Quellung erzielt eine darauf gestrichene Schicht nicht ihre optimale Wasserdampfbarriere. Such polymers have the advantage that they swell little when they come into contact with water, because when they swell, a layer painted on them does not achieve its optimal water vapor barrier.
In einer Ausführungsform ist das hydrophile Polymer in einer Menge von 30 bis 100 Gew.-%, oder von 50 bis 100 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Streichfarbenschicht S2, in dieser enthalten. In one embodiment, the hydrophilic polymer is contained in an amount of 30 to 100% by weight, or 50 to 100% by weight, based on the total weight of the coating color layer S2.
Weitere mögliche Bestandteile der Streichfarbenschicht S2 umfassen beispielsweise Pigmente, insbesondere anorganische Pigmente, wie Ca-Carbonat (GCC oder PCC), Talkum, Kaoline, natürliche und/oder synthetische Silikate. Other possible components of the coating layer S2 include, for example, pigments, in particular inorganic pigments, such as Ca carbonate (GCC or PCC), talc, kaolins, natural and/or synthetic silicates.
Solche Pigmente sind vorzugsweise in einer Menge von 0 bis 70 Gew.-%, besonders bevorzugt von 0 bis 50 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Streichfarbenschicht S2, in dieser enthalten. Vorzugsweise ist der Wert 0 Gew.-% als untere Grenze gerade ausgeschlossen. Such pigments are preferably contained in an amount of 0 to 70% by weight, particularly preferably 0 to 50% by weight, based on the total weight of the coating color layer S2. Preferably, the value 0% by weight is just excluded as a lower limit.
Bevorzugt sind plättchenförmige Pigmente zu wählen, da diese bei laminarer Ausrichtung parallel zur Beschichtung einen Beitrag zur Verbesserung der Barriere leisten können. Die Teilchengröße ist vorzugsweise so zu wählen, dass die Partikel bei laminarer Ausrichtung vollständig in die Schicht eingeschlossen sind. Das Aspektverhältnis (Verhältnis mittlerer Durchmesser zur Dicke, auch Formfaktor genannt) sollte größer 10, bevorzugt, größer 100 und besonders bevorzugt größer 1000 sein. In einer Ausführungsform umfasst die Streichfarbenschicht S2 ferner weitere Additive. Mögliche Additive umfassen beispielsweise Verdicker, Tenside, Vernetzer und/oder Rheologiemodifikatoren. Platelet-shaped pigments are preferred, as these can contribute to improving the barrier when aligned laminarly parallel to the coating. The particle size should preferably be chosen so that the particles are completely enclosed in the layer when aligned in a laminar manner. The aspect ratio (ratio of average diameter to thickness, also called form factor) should be greater than 10, preferably greater than 100 and particularly preferably greater than 1000. In one embodiment, the coating layer S2 further comprises further additives. Possible additives include, for example, thickeners, surfactants, crosslinkers and/or rheology modifiers.
Solche Additive sind vorzugsweise in einer Menge von 0 bis 2 Gew.-%, besonders bevorzugt von 0 bis Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Streichfarbenschicht S2, in dieser enthalten. Vorzugsweise ist der Wert 0 Gew.-% als untere Grenze gerade ausgeschlossen. Such additives are preferably contained in an amount of 0 to 2% by weight, particularly preferably 0 to 2% by weight, based on the total weight of the coating color layer S2. Preferably, the value 0% by weight is just excluded as a lower limit.
Vorzugsweise enthält die Streichfarbenschicht S2 kein Glyoxal. Preferably, the coating layer S2 does not contain any glyoxal.
Die Oberflächenspannung der Streichfarbenschicht S2 beträgt vorzugsweise 45 bis 70 mN/m, insbesondere 50 bis 65 mN/m und ganz besonders 57 bis 61 mN/m. The surface tension of the coating layer S2 is preferably 45 to 70 mN/m, in particular 50 to 65 mN/m and most particularly 57 to 61 mN/m.
Der polare Anteil der Oberflächenspannung der Streichfarbenschicht S2 beträgt vorzugsweise 60 bis 95 %, insbesondere 70 bis 90% und besonders bevorzugt 78 bis 84 %. The polar proportion of the surface tension of the coating layer S2 is preferably 60 to 95%, in particular 70 to 90% and particularly preferably 78 to 84%.
Der disperse Anteil der Oberflächenspannung der Streichfarbenschicht S2 beträgt vorzugsweise von 5 bis 40 %, insbesondere 10 bis 30% und besonders bevorzugt von 16 bis 22 %. The disperse portion of the surface tension of the coating color layer S2 is preferably from 5 to 40%, in particular 10 to 30% and particularly preferably from 16 to 22%.
Die Oberflächenspannung und die jeweiligen Anteile werden dabei wie vorstehend definiert bestimmt. The surface tension and the respective proportions are determined as defined above.
Vorzugsweise ist die Oberflächenspannung der Streichfarbenschicht S2 um mindestens 5 mN/m, in der Regel um 20 bis 30 mN/m größer als die der Streichfarbenschicht Sl, und hat vorzugsweise einen wesentlich höheren polaren Anteil, da dieser aufgrund des Wachsansteils in der Streichfarbenschicht Sl insbesondere bei maximal 12% liegen kann, wie Messungen ergaben. Preferably, the surface tension of the coating layer S2 is at least 5 mN/m, generally 20 to 30 mN/m, greater than that of the coating layer Sl, and preferably has a significantly higher polar proportion, since this is due to the wax content in the coating layer Sl in particular measurements have shown that it can be a maximum of 12%.
Die Auftragsmenge (ISO 536, 2020-05) der Streichfarbenschicht S2 beträgt vorzugsweise 3 bis 12 g/m2 und besonders bevorzugt 8 bis 10 g/m2. Die Menge bezieht sich auf die getrocknete Streichfarbenschicht S2 in dem finalen Produkt. The application amount (ISO 536, 2020-05) of the coating color layer S2 is preferably 3 to 12 g/m 2 and particularly preferably 8 to 10 g/m 2 . The amount refers to the dried coating layer S2 in the final product.
Die Glätte der Streichfarbenschicht S2 (gemäß Bekk (ISO 5627, 1995-03)) beträgt vorzugsweise 80 bis 500 s, vorzugsweise von 100 bis 200 s. Die Rauigkeit der Streichfarbenschicht S2 (gemäß Parker-Print-Surf (PPS) DIN ISO 8791-4, 2008-05) beträgt vorzugsweise 2 bis 4 pm, vorzugsweise 2,5. bis 3,5 pm. The smoothness of the coating layer S2 (according to Bekk (ISO 5627, 1995-03)) is preferably 80 to 500 s, preferably from 100 to 200 s. The roughness of the coating color layer S2 (according to Parker-Print-Surf (PPS) DIN ISO 8791-4, 2008-05) is preferably 2 to 4 pm, preferably 2.5. to 3.5 p.m.
In einer Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Barrierepapier dadurch gekennzeichnet, dass unmittelbar auf dem Basispapier eine weitere Streichfarbenschicht S3, vorhanden ist, insbesondere eine Streichfarbenschicht, die mindestens ein anorganisches Pigment und ein polymeres Bindemittel umfasst oder daraus besteht. In one embodiment, the barrier paper according to the invention is characterized in that a further coating layer S3 is present directly on the base paper, in particular a coating layer which comprises or consists of at least one inorganic pigment and a polymeric binder.
Das anorganische Pigment ist bevorzugt plättchenförmig und umfasst insbesondere ein Talkum, präzipitiertes Calciumcarbonat oder Silikat, vorzugsweise ein Schichtsilikat und ganz besonders bevorzugt ein Kaolin. The inorganic pigment is preferably platelet-shaped and in particular comprises a talc, precipitated calcium carbonate or silicate, preferably a layered silicate and most preferably a kaolin.
Das Aspektverhältnis (Verhältnis mittlerer Durchmesser zu Dicke, auch Formfaktor genannt) sollte etwa 7 bis 40 zu 1, vorzugsweise etwa 15 bis 30 zu 1, betragen. The aspect ratio (ratio of average diameter to thickness, also called form factor) should be about 7 to 40 to 1, preferably about 15 to 30 to 1.
Die Teilchengröße des plättchenförmigen Pigments wird vorzugsweise so eingestellt, dass mindestens etwa 70%, vorzugsweise mindestens etwa 85%, der Teilchen eine Teilchengröße von etwa < 2pm aufweisen (Sedigraph). Der pH-Wert des plättchenförmigen Pigments in wässriger Lösung beträgt vorzugsweise 6 bis 8. The particle size of the platelet-shaped pigment is preferably adjusted so that at least about 70%, preferably at least about 85%, of the particles have a particle size of about <2pm (Sedigraph). The pH of the platelet-shaped pigment in aqueous solution is preferably 6 to 8.
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 der Einsatz von Bindemitteln auf Stärkebasis (Lösungen modifizierter Stärken, Dispersionen vernetzter Stärken, sog. Biolatices) und Polymer-Stärke-Hybrid-Latices ist möglich. Suitable polymeric binders include, in particular, acrylate-based or styrene/butadiene-based binders. In principle, all polymers that can be used as binders for pigment coatings in the paper industry are suitable. The use of starch-based binders (solutions of modified starches, dispersions of cross-linked starches, so-called biolatices) and polymer-starch hybrid latices is also possible.
Das polymere Bindemittel umfasst vorzugsweise ein polymeres Bindemittel auf Basis eines Polyacrylats. The polymeric binder preferably comprises a polymeric binder based on a polyacrylate.
Das polymere Bindemittel umfasst vorzugsweise ein Styrol-Acrylat-Copolymer, vorzugsweise ein Styrol-Butylacrylat-Copolymer, insbesondere ein Styrol-n- Butylacrylat-Copolymer. Ein geeignetes Styrol-n-Butylacrylat-Copolymer ist beispielsweise unter dem Handelsnamen Acronal S 305 FD bekannt. The polymeric binder preferably comprises a styrene-acrylate copolymer, preferably a styrene-butyl acrylate copolymer, especially a styrene-n-butyl acrylate copolymer. A suitable styrene-n-butyl acrylate copolymer is known, for example, under the trade name Acronal S 305 FD.
Die Streichfarbenschicht S3 kann insgesamt ein hydrophober Vorstrich sein. Overall, the coating layer S3 can be a hydrophobic primer.
In einer anderen Ausführungsform ist die Streichfarbenschicht S3 insgesamt hydrophil. In another embodiment, the coating layer S3 is hydrophilic overall.
Die Streichfarbenschicht S3 enthält vorzugsweise 5 bis 50 Gew.-%, bevorzugt 10 bis 30 Gew.-%, polymeres Bindemittel. Die Menge bezieht sich auf die getrocknete Streichfarbenschicht in dem finalen Produkt. The coating layer S3 preferably contains 5 to 50% by weight, preferably 10 to 30% by weight, of polymeric binder. The amount refers to the dried coating layer in the final product.
Die Streichfarbenschicht S3 enthält ferner vorzugsweise 50 bis 95 Gew.-%, bevorzugt 70 bis 90 Gew.-%, anorganisches Pigment. Die Menge bezieht sich auf die getrocknete Streichfarbenschicht in dem finalen Produkt. The coating color layer S3 further contains preferably 50 to 95% by weight, preferably 70 to 90% by weight, of inorganic pigment. The amount refers to the dried coating layer in the final product.
Zudem kann die Streichfarbenschicht S3 Additive, wie Verdicker, z.B. Acrylat- basierte Verdicker, Tenside und/oder Rheologiemodifikatoren enthalten. Auch der Einsatz von Vernetzern ist denkbar. Bevorzugt enthält die Streichfarbenschicht einen Zirkoniumbasierten Vernetzer und ist selbst mit Formaldehyd vernetzt. In addition, the coating layer S3 can contain additives such as thickeners, e.g. acrylate-based thickeners, surfactants and/or rheology modifiers. The use of networkers is also conceivable. The coating layer preferably contains a zirconium-based crosslinker and is itself crosslinked with formaldehyde.
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 Gew.-% vorzugsweise ausgeschlossen ist. Die Menge bezieht sich auf die getrocknete Streichfarbenschicht S3 in dem finalen Produkt. These 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% by weight preferably being excluded. The amount refers to the dried coating layer S3 in the final product.
Die Auftragsmenge (ISO 436, 2020-05) der Streichfarbenschicht S3 beträgt vorzugsweise 1 bis 10 g/m2 und besonders bevorzugt 2 bis 6 g/m2. Die Menge bezieht sich auf den getrockneten Streichfarbenschicht in dem finalen Produkt. The application amount (ISO 436, 2020-05) of the coating color layer S3 is preferably 1 to 10 g/m 2 and particularly preferably 2 to 6 g/m 2 . The amount refers to the dried coating layer in the final product.
Wird eine solche Streichfarbenschicht S3, auch Vorstrich oder Primer genannt, aufgetragen, so hat dies den Vorteil, dass die Papieroberfläche verschlossen wird und die weitere darauf gestrichene Streichfarbenschicht nur geringfügig in das Papier migriert. Des Weiteren verringert dieser Streichfarbenschicht die mittlere Rautiefe des Basispapiers und bietet einen vorteilhaften Streichfarbenstand (holdout), der sich durch einen flächendeckenden Auftrag und eine definierte Oberflächenenergie auszeichnet, so dass sich eine aufgestrichene Streichfarbenschicht optimal ausbilden kann und mit möglichst wenig Auftrag eine optimale Barriere ausbilden kann, was sich vorteilhaft auf die Kostenstruktur auswirkt Außerdem ist der Vorstrich so beschaffen, dass die Lagenhaftung zwischen Basispapier und der Streichfarbenschicht nicht wesentlich reduziert wird, was für spätere Siegelanwendungen von Bedeutung sein kann. If such a coating layer S3, also called a precoat or primer, is applied, this has the advantage that the paper surface is sealed and the further coating layer applied on it only migrates slightly into the paper. Furthermore, this coating layer reduces the average roughness depth of the base paper and offers an advantageous coating color holdout, which is characterized by an area-wide application and a defined surface energy, so that a coated coating is achieved Coating color layer can optimally form and can form an optimal barrier with as little application as possible, which has an advantageous effect on the cost structure. In addition, the primer is designed in such a way that the layer adhesion between the base paper and the coating color layer is not significantly reduced, which can be important for later sealing applications .
Die Oberflächenspannung der Streichfarbenschicht S3 beträgt vorzugsweise 15 bis 40 mN/m, insbesondere 22 bis 30 mN/m. The surface tension of the coating layer S3 is preferably 15 to 40 mN/m, in particular 22 to 30 mN/m.
Der polare Anteil der Oberflächenspannung der Streichfarbenschicht S3 beträgt vorzugsweise 10 bis 50 %, insbesondere 15 bis 30 %. The polar portion of the surface tension of the coating color layer S3 is preferably 10 to 50%, in particular 15 to 30%.
Der disperse Anteil der Oberflächenspannung der Streichfarbenschicht S3 beträgt vorzugsweise 50 bis 90 %, insbesondere 70 bis 85 %. The disperse portion of the surface tension of the coating color layer S3 is preferably 50 to 90%, in particular 70 to 85%.
Die Oberflächenspannung und die jeweiligen Anteile werden dabei wie vorstehend definiert bestimmt. The surface tension and the respective proportions are determined as defined above.
Für eine gute Benetzung und Lagenhaftung sollte die Oberflächenspannung des Vorstrichs höher oder zumindest polarer sein als die der darauf liegenden Schicht. For good wetting and layer adhesion, the surface tension of the primer should be higher or at least more polar than that of the layer on top.
Sofern eine Ausführungsform mit einer Schicht S2 vorliegt, kann dies ggf. nicht gewährleistet werden, da die Streichfarbenschicht S2 selbst bereits eine hohe Oberflächenspannung und einen hohen polaren Anteil besitzt. Eine stark polare Streichfarbenschicht S3 würde bei Beschichtung mit einer wässrigen Streichformulierung zu stark quellen, was zu Rissen nach der Trocknung führen könnte. Daher haben sich insbesondere die angegeben Daten zur Oberflächenspannung der Streichfarbenschicht S3 als universelle Grundlage für die direkte Beschichtung der Streichfarbenschicht S1 bzw. der Streichfarbenschicht S2 bewährt. If an embodiment with a layer S2 is present, this may not be guaranteed since the coating layer S2 itself already has a high surface tension and a high polar content. A highly polar coating layer S3 would swell too much when coated with an aqueous coating formulation, which could lead to cracks after drying. Therefore, the data given on the surface tension of the coating layer S3 in particular have proven to be a universal basis for the direct coating of the coating layer S1 or the coating layer S2.
Die Glätte der Streichfarbenschicht S3 (gemäß Bekk (ISO 5627, 1995-03)) beträgt vorzugsweise 80 bis 200 s vorzugsweise 90 bis 120 s The smoothness of the coating layer S3 (according to Bekk (ISO 5627, 1995-03)) is preferably 80 to 200 s, preferably 90 to 120 s
Die Rauigkeit der Streichfarbenschicht S3 (gemäß Parker-Print-Surf (PPS) DIN ISO 8791-4, 2008-05) beträgt vorzugsweise 2,8 bis 4,0 pm vorzugsweise 3,2 bis 3,6 pm. In einer Ausführungsform kann das erfindungsgemäße Barrierepapier neben den vorstehend beschriebenen Streichfarbenschichten SI, S2 und S3 noch weitere Schichten umfassen. The roughness of the coating color layer S3 (according to Parker Print Surf (PPS) DIN ISO 8791-4, 2008-05) is preferably 2.8 to 4.0 pm, preferably 3.2 to 3.6 pm. In one embodiment, the barrier paper according to the invention can comprise further layers in addition to the coating color layers SI, S2 and S3 described above.
50 kann beispielsweise die nicht-beschichtete Seite des Papiers mit einer oder mehreren Beschichtungen versehen werden, die besser bedruckbar sind als die lediglich mit einem Stärkefilm versehene Oberfläche des Basispapiers. 50, for example, the uncoated side of the paper can be provided with one or more coatings that are more printable than the surface of the base paper that is only provided with a starch film.
Um insgesamt die Barrieren eines Papiers zu verbessern, können glatte Oberflächen mit Metallen oder Metalloxiden bedampft werden (z. B. über Vakuumdampfphasenabscheidung). In order to improve the overall barriers of a paper, smooth surfaces can be vapor-deposited with metals or metal oxides (e.g. via vacuum vapor deposition).
Voraussetzung dafür sind vorzugsweise glatte Oberflächen, wie in diesem Fall die Streichfarbenschicht S2 oder auch die Streichfarbenschicht Sl, oder auch ein glatter Druckstrich auf der unbeschichteten Seite des Barrierepapiers. The prerequisite for this is preferably smooth surfaces, such as in this case the coating layer S2 or the coating layer Sl, or even a smooth printing line on the uncoated side of the barrier paper.
Auch sind Barrierelacke bekannt, die z. B. auch ein Weiterverarbeiter flächig oder auch nur auf bestimmte Bereiche aufbringen kann. Barrier varnishes are also known, e.g. B. a processor can also apply it over a large area or only to certain areas.
Ein Beispiel wäre das Produkt HYDRO-LAC GA Sauerstoffbarrierlack des Herstellers Hubergroup Print Solutions. Dieser Lack kann auf die Streichfarbenschicht Sl oder auf die unbeschichtete Seite des Barrierepapiers, besser noch auf einen glatten Druckstrich aufgebracht werden. An example would be the product HYDRO-LAC GA oxygen barrier varnish from the manufacturer Hubergroup Print Solutions. This varnish can be applied to the coating layer Sl or to the uncoated side of the barrier paper, or better yet to a smooth printing line.
Das Barrierepapier kann als heißsiegelbares Barrierepapier genutzt werden, es besteht jedoch weiter die Möglichkeit, auf eine der beiden Seiten Kaltsiegelkleber aufzutragen, insbesondere wenn das Papier auf einer für Kaltsiegelklebung ausgelegten Verpackungsanlage verwendet werden soll. The barrier paper can be used as heat-sealable barrier paper, but there is still the option of applying cold-seal adhesive to one of the two sides, especially if the paper is to be used on a packaging system designed for cold-seal adhesive.
Vorzugsweise kann auch eine der beiden Seiten, vorzugsweise die Druckseite mit einem weiteren Heißsiegelkleber ausgestattet werden kann, mit dem Ziel einer Siegelung zwischen Vorder- und Rückseite (A/B-Siegelung). Preferably, one of the two sides, preferably the print side, can also be equipped with another heat-sealing adhesive with the aim of sealing between the front and back (A/B sealing).
In einer Ausführungsform umfasst das Barrierepapier die StreichfarbenschichtenIn one embodiment, the barrier paper comprises the coating color layers
51 und S3, wie vorstehend definiert. In einer Ausführungsform umfasst das Barrierepapier die Streichfarbenschichten SI, S2 und S3, wie vorstehend definiert. 51 and S3, as defined above. In one embodiment, the barrier paper comprises the coating layers SI, S2 and S3, as defined above.
Auch hier kann die Streichfarbenschicht S3 wie vorstehend beschrieben, in zwei oder mehreren Beschichtungen aufgetragen werden. Here too, the coating layer S3 can be applied in two or more coatings as described above.
Das erfindungsgemäße Barrierepapier lässt sich wirtschaftlich mit allen bekannten Verfahren der Papierherstellung- und Beschichtung (Filmpresse mit oder ohne Vordosierung, Walzenauftrag, Rakel, Blade, Curtaincoater, Spraycoater) gewinnen. The barrier paper according to the invention can be obtained economically using all known methods of paper production and coating (film press with or without pre-metering, roller application, doctor blade, blade, curtain coater, spray coater).
Es ist jedoch bevorzugt, das erfindungsgemäße Barrierepapier mit einem Verfahren zu gewinnen, bei dem auf das Basispapier, bevorzugt beschichtet mit einer Streichfarbenschicht S3, eine wässrige Suspension oder Lösung, umfassend die Ausgangsmaterialien der jeweiligen Streichfarbenschicht Sl, oder Streichfarbenschichten S2+S1, aufgetragen werden, wobei die wässrige Auftragssuspension oder Lösung einen Feststoffgehalt von 15 bis 55 Gew.-%, bevorzugt von 20 bis 45 Gew.%, aufweist, und mit einem Vorhangbeschichtungsverfahren (Curtain-Coating), im Falle der Streichfarbenschichten S2 + Sl können die beiden Beschichtungen nacheinander mit Zwischentrocknung oder vorzugsweise mit einem Doppelvorhangbeschichtungsverfahren (Double-Curtain-Coating) bei einer Betriebsgeschwindigkeit der Streichanlage von mindestens 100 m/min, bevorzugt > 200 m/min, aufgetragen werden. However, it is preferred to obtain the barrier paper according to the invention using a process in which an aqueous suspension or solution comprising the starting materials of the respective coating layer S1, or coating layers S2+S1, is applied to the base paper, preferably coated with a coating layer S3, wherein the aqueous application suspension or solution has a solids content of 15 to 55% by weight, preferably 20 to 45% by weight, and with a curtain coating process (curtain coating), in the case of the coating color layers S2 + Sl, the two coatings can be applied one after the other with intermediate drying or preferably with a double curtain coating process (double curtain coating) at an operating speed of the coating system of at least 100 m / min, preferably > 200 m / min.
Anschließend wird das Barrierepapier vorzugsweise getrocknet, wobei das Trocknen schonend erfolgen sollte, so dass die Bahntemperatur nie die 90°C übersteigt, da ansonsten Siedebläschen entstehen können, die die Qualität der Barrieren verschlechtern oder im Extremfall zerstören. Bewährt haben sich kontaktlose Trocknungen bestehend aus einer Gruppe von Infrarottrocknern, deren Trocknungsleistung individuell eingestellt werden kann, gefolgt von mehreren Heißlufthauben, die ebenfalls individuell eingestellt werden können. Optional kann im Anschluss ein zweiter Abschnitt mit IR-Trocknern eingebaut werden, um eine bessere Verfilmung zu erreichen. The barrier paper is then preferably dried, whereby the drying should be carried out gently so that the web temperature never exceeds 90°C, otherwise boiling bubbles can form which worsen the quality of the barriers or, in extreme cases, destroy them. Contactless drying systems consisting of a group of infrared dryers whose drying performance can be individually adjusted, followed by several hot air hoods that can also be individually adjusted, have proven successful. Optionally, a second section with IR dryers can be installed afterwards to achieve better film formation.
Dieses Verfahren ist insbesondere unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten vorteilhaft und aufgrund des gleichmäßigen Auftrags über die Papierbahn. Wird der Wert des Feststoffgehaltes von etwa 15 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 55 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. This process is particularly advantageous from an economic point of view and due to the uniform application over the paper web. If the solids content falls below approximately 15% by weight, the economic efficiency deteriorates because a large amount of water has to be removed in a short time through gentle drying, which has a disadvantageous effect on the coating speed. On the other hand, if the value of 55% by weight is exceeded, then this only leads to increased technical effort in order to ensure the stability of the coating color curtain during the coating process and the drying of the applied film, since in this case the machine is again very must run quickly.
Beim Curtain-Coating-Beschichtungsverfahren (Vorhang beschichtungsverfahren) 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 the curtain coating process, a freely falling curtain of a coating dispersion is formed. The coating dispersion, which is in the form of a thin film (curtain), is “poured” 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 , wherein multilayer recording layers are realized by applying the curtain consisting of several coating dispersion films to substrates.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weist die wässrige entlüftete Auftragssuspension eine Viskosität von etwa 100 bis etwa 400 mPas (Brookfield, 100 U/min, 20 °C) auf. Wird der Wert von etwa 80 mPas unterschritten bzw. der Wert von etwa 500 mPas überschritten, dann führt dies zu einer mangelhaften Lauffähigkeit der Streichmasse am Streichaggregat. Besonders bevorzugt beträgt die Viskosität der wässrigen entlüfteten Auftragssuspension etwa 150 bis etwa 300 mPas. In a preferred embodiment of the method according to the invention, the aqueous deaerated application suspension has a viscosity of about 100 to about 400 mPas (Brookfield, 100 rpm, 20 ° C). If the value of around 80 mPas is not reached or the value of around 500 mPas is exceeded, this leads to poor running ability of the coating material on the coating unit. The viscosity of the aqueous deaerated application suspension is particularly preferably about 150 to about 300 mPas.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann zur Optimierung des Verfahrens die dynamische Oberflächenspannung der wässrigen Auftragssuspension auf etwa 35 bis etwa 55 mN/m, bevorzugt auf etwa 38 bis etwa 52 mN/m (gemessen 50 ms nach Blasenbildung) 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. Die Ausbildung der einzelnen Beschichtungen kann on-line auf einer Papiermaschine mit Streichwerk oder in einem separaten Streichvorgang off-line auf einer Streichmaschine erfolgen. Zu Entwicklungszwecken und zur Herstellung von Prototypen kann das Papier auch im Labormaßstab durch Handrakel und anschließende Trocknung im Trockenschrank hergestellt werden. Die Trocknung kann z. B. analog der zuvor beschriebenen Temperaturbehandlung für 3 min bei 90°C im Trockenschrank erfolgen. Da bei diesem langsamen Trocknungsvorgang die Gefahr der Bildung von Siedebläschen geringer ist, kann auch eine Temperatur von größer 100°C eingestellt werden, vorzugsweise 105°C. In a preferred embodiment, to optimize the process, the dynamic surface tension of the aqueous application suspension can be set to about 35 to about 55 mN/m, preferably to about 38 to about 52 mN/m (measured 50 ms after bubble formation) based on the standard for bubble pressure tensiometry ( ASTM D 3825-90), as described below). Better control over the coating process can be achieved by determining the dynamic surface tension of the coating color and adjusting it specifically by selecting the appropriate surfactant and determining the required amount of surfactant. The individual coatings can be formed on-line on a paper machine with a coating mechanism or in a separate coating process off-line on a coating machine. For development purposes and the production of prototypes, the paper can also be produced on a laboratory scale using a hand squeegee and subsequent drying in a drying oven. The drying can e.g. B. analogous to the temperature treatment described above for 3 minutes at 90 ° C in a drying cabinet. Since the risk of boiling bubbles forming is lower with this slow drying process, a temperature of greater than 100°C can also be set, preferably 105°C.
In weiteren Ausführungsformen können die einzelnen Streichfarbenschichten auch mittels der folgenden Verfahren auf das Basispapier aufgebracht werden: In further embodiments, the individual coating color layers can also be applied to the base paper using the following methods:
Eine Streichfarbenschicht kann mittels Druckverfahren (z. B. Flexodruck und Tiefdruck) auf das Basispapier und/oder auf bereits vorliegende Streichfarbenschichten aufgebracht werden. A coating layer can be applied to the base paper and/or to existing coating layers using printing processes (e.g. flexographic printing and gravure printing).
Die Streichfarbenschicht kann wasserfrei als Schmelze mittels Extrusion auf das Basispapier und/oder auf bereits vorliegende Streichfarbenschichten aufgebracht werden. The coating layer can be applied water-free as a melt by extrusion onto the base paper and/or onto existing coating layers.
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. This technique has the advantage that significantly more material can be applied, but this is only of interest if the entire product does not need to be recyclable as paper. The disadvantages, however, are lower application speeds, higher energy consumption and a higher minimum application weight.
Die Streichfarbenschicht kann mittels Laminierung bzw. Kaschieren von Papier, z.B. in Form von Kunststofffolien auf das Basispapier und/oder auf bereits vorliegende Streichfarbenschichten, aufgebracht werden. The coating layer can be applied by lamination or laminating paper, for example in the form of plastic films, to the base paper and/or to existing coating layers.
Die Streichfarbenschichten können auch nacheinander über mehrere Applikationsschritte aufgebracht werden. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Barrierepapier, welches mit den vorstehend geschilderten Verfahren erhältlich ist. The coating color layers can also be applied one after the other over several application steps. The present invention further relates to a barrier paper which is obtainable using the processes described above.
Die vorliegende Erfindung betrifft schließlich auch die Verwendung eines Barrierepapiers wie vorstehend beschrieben als Verpackungsmaterial oder als Bestandteil von Verpackungsmaterial, insbesondere heißsiegelbarem Verpackungsmaterial aber auch durch Auftrag von Kaltsiegellack oder anderen Medien zum Verschließen von flexiblen Verpackungen, vorzugsweise für Lebensmittel, insbesondere zum Verpacken von fettigen und feuchteempfindlichen Lebensmitteln, Genussmittel wie Tabak, Kaffee, Tee, Heilkräuter, sowie Haushaltsartikel, Kosmetikprodukte, sonstige feuchteempfindliche Konsumgüter wie Waschpulver, Kaffeepads, Damenbinden, Babywindeln und Taschentücher und zu deren Schutz vor Mineralöldämpfen aus der Umgebung. Finally, the present invention also relates to the use of a barrier paper as described above as a packaging material or as a component of packaging material, in particular heat-sealable packaging material but also by applying cold sealing lacquer or other media for closing flexible packaging, preferably for food, in particular for packaging greasy and moisture-sensitive packaging Food, luxury goods such as tobacco, coffee, tea, medicinal herbs, as well as household items, cosmetic products, other moisture-sensitive consumer goods such as washing powder, coffee pads, sanitary napkins, baby diapers and handkerchiefs and to protect them from mineral oil vapors from the environment.
Das erfindungsgemäße Barrierepapier kann dabei auf allen gängigen Verpackungsanlagen eingesetzt werden. Zu nennen wären hier beispielsweise vertikale und horizontale Schlauchbeutelmaschinen (Form-Fill-Seal) zur Herstellung von u.a. Standbeuteln, Flowpacks oder Pillowpacks, Luftplosterbeutel bzw. Kissen als Ersatz für Kunsstoffluftpolsterbeutel bzw. -Kissen 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. The barrier paper according to the invention can be used on all common packaging systems. For example, vertical and horizontal tubular bag machines (form-fill-seal) for the production of, among other things, stand-up bags, flow packs or pillow packs, air cushion bags or pillows as a replacement for plastic air cushion bags or pillows. Machines that bring two webs of the same or different materials together and through Connect heat seal, e.g. B. also tray sealers, chamber belt machines (also with vacuum), bag filling and sealing machines, thermoforming packaging machines, linear filling machines that attach lids by heat sealing for sealing, wrapping machines with a final heat sealing step, blister packaging machines and X-fold packaging machines.
In einer weiteren, bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das erfindungsgemäße beschichtete Papier auf Karton oder Pappe aufgebracht, insbesondere durch Kaschieren, Laminieren oder Verkleben. In a further, preferred embodiment of the invention, the coated paper according to the invention is applied to cardboard or cardboard, in particular by laminating, laminating or gluing.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner auch ein Verpackungsmaterial, insbesondere ein heißsiegelbares Verpackungsmaterial, bestehend aus oder umfassend ein(em) Barrierepapier wie vorstehend beschrieben Die Erfindung wird nachfolgend anhand nicht beschränkender Beispiele im Detail erläutert. The present invention also relates to a packaging material, in particular a heat-sealable packaging material, consisting of or comprising a barrier paper as described above The invention is explained in detail below using non-limiting examples.
Beispiele Examples
Für die Vergleichsbeispiele 1 bis 3 und die Beispiele 1 bis 5 wurden Basispapiere aus einer Produktionslinie verwendet. For comparative examples 1 to 3 and examples 1 to 5, base papers from a production line were used.
Auf der dazugehörigen Papiermaschine wurde das reine Basispapier hergestellt (38 Gew.-% Langfaser, 57 Gew.-% Kurzfaser, 5 Gew.-% Calciumcarbonat als Füllstoff, vollgeleimt mit Alkylketendimer auf Wassercobb 25 g/m2), geglättet mittels eines Glättwerks und mit einer Filmpresse beidseitig enzymatisch teilweise abgebaute kationisch modifizierte Kartoffelstärke (ca. 1 g/m2) aufgetragen. The pure base paper was produced on the associated paper machine (38% by weight long fiber, 57% by weight short fiber, 5% by weight calcium carbonate as filler, fully sized with alkyl ketene dimer on water cobb 25 g/m 2 ), smoothed using a calender and enzymatically partially degraded cationically modified potato starch (approx. 1 g/m 2 ) was applied to both sides using a film press.
Die Papiermaschine ist mit einem Glättzylinder (Yankee-Zylinder) ausgestattet und damit in der Lage, einseitig glattes Papier herzustellen. The paper machine is equipped with a smoothing cylinder (Yankee cylinder) and is therefore able to produce paper that is smooth on one side.
Als zweiter Schritt wurde dieses Papier auf einer Produktionsstreichmaschine mit einer Streichfarbenschicht S3 versehen, die mittels Bladecoater auf die weniger glatte Seite, die beim Glättvorgang auf der vom Glättzylinder abgewandten Seite lag, aufgetragen wurde (Vergleichsbeispiele 1 bis 3 und Beispiele 1 bis 3). As a second step, this paper was provided with a coating layer S3 on a production coating machine, which was applied using a blade coater to the less smooth side, which was on the side facing away from the smoothing cylinder during the smoothing process (Comparative Examples 1 to 3 and Examples 1 to 3).
Für die Beispiele 4 und 5 wurde die Streichfarbe S3 in zwei Schritten aufgetragen. 4 g/m2 wurden bereits auf der Papiermaschine online auf die weniger glatte Seite aufgetragen, während weitere 4 g/m2 wie in den vorhergehenden Beispielen und Vergleichsbeispielen mittels Bladecoater unmittelbar darauf aufgetragen wurden For Examples 4 and 5, the coating color S3 was applied in two steps. 4 g/m 2 were already applied online on the paper machine to the less smooth side, while a further 4 g/m 2 were applied immediately afterwards using a blade coater, as in the previous examples and comparative examples
Für die Vergleichsbeispiele 1, 2 und 3 wurden die Streichfarbenschicht S2 und danach unmittelbar auf die Streichfarbenschicht S2 einzeln die Streichfarbenschicht S1 in getrennten Beschichtungsversuchen auf einer Pilotstreichanlage beide mittels Curtain-Coater aufgebracht. For comparative examples 1, 2 and 3, the coating layer S2 and then the coating layer S1 were applied directly to the coating layer S2 individually in separate coating tests on a pilot coating system, both using curtain coaters.
Beim Vergleichsbeispiel la sowie den Beispielen 4 und 5 wurde die Streichfarbenschicht S1 in gleicher Weise direkt auf die Streichfarbenschicht S3 aufgetragen. In comparative example la and examples 4 and 5, the coating layer S1 was applied directly to the coating layer S3 in the same way.
Die Trocknungseinheit besteht aus einer Reihe von elektrischen Infrarottrocknern, gefolgt von einem Block Lufthauben (Heißlufttrocknung). Die Angaben zur Länge der Trockenstrecken, zur Bahntemperatur der Papieroberfläche und zur Verweilzeit im jeweiligen Trockenbereich können den Tabellen 1 und 2a entnommen werden, wobei die Herstellungsparameter nur für den Auftrag der Streichfarbenschicht S1 angegeben werden The drying unit consists of a series of electric infrared dryers followed by a block of air hoods (hot air drying). The information on the length of the drying sections, the web temperature of the paper surface and the residence time in the respective drying area can be found in Tables 1 and 2a, whereby the manufacturing parameters are only given for the application of the coating layer S1
Die Beispiele 1, 2 und 3 wurden auf einer Produktionsstreichmaschine ebenfalls mittels Curtain-Coater hergestellt. Auch dort besteht die Trocknungseinheit aus einem Block von Infrarottrocknern, hier jedoch mit Erdgas betrieben, wiedergefolgt von einem Block bestehend aus Lufthauben. Beispiel 2 enthält keine Streichfarbenschicht S2. Die Streichfarbenschicht S1 wird unmittelbar auf die Streichfarbenschicht S3 aufgetragen. Während die Beispiele 1 und 3 noch eine Streichfarbenschicht S2 beinhalten. Examples 1, 2 and 3 were also produced on a production coating machine using a curtain coater. There, too, the drying unit consists of a block of infrared dryers, but here operated with natural gas, followed again by a block consisting of air hoods. Example 2 does not contain any coating layer S2. The coating layer S1 is applied directly to the coating layer S3. While Examples 1 and 3 still contain a coating layer S2.
Die Angaben zur Länge der Trockenstrecken, zur Bahntemperatur der Papieroberfläche und zur Verweilzeit im jeweiligen Trockenbereich können der Tabelle 2 entnommen werden, wobei die Herstellungsparameter nur für den Auftrag der Streichfarbenschicht S1 angegeben werden. Die Trocknung der Streichfarbenschicht S2 ist anspruchsloser, so dass sich keine Unterschiede der Mineralöl- und Fettbarriere zwischen der Herstellung auf der Pilot- oder Produktionsstreichanlage ergeben. The information on the length of the drying sections, the web temperature of the paper surface and the residence time in the respective drying area can be found in Table 2, whereby the manufacturing parameters are only given for the application of the coating color layer S1. The drying of the coating layer S2 is less demanding, so that there are no differences in the mineral oil and grease barrier between production on the pilot or production coating system.
Herstellung der Streichfarbe S1 (Vergleichsbeispiele 1 bis 3 und Beispiele 1 bis 3) (Rezept von Pilotanlage, für Produktionsanlage identisch hochskaliert) Wässrige Auftragssuspensio mit einem Feststoffgehalt von 20 bis 60%: Production of the coating color S1 (comparative examples 1 to 3 and examples 1 to 3) (recipe from pilot plant, scaled up identically for production plant) Aqueous application suspension with a solids content of 20 to 60%:
Es werden 38,1 kg Wasser vorgelegt und mit 452,8 kg Styrolacrylat/Methyl- acrylat/Butylacrylat/Ethylhexylacrylat 97,8 Gew.-% und Bienenwachs 2,0 Gew.-%, im Falle von Vergleichsbeispiel 3 Styrolacrylat/Methyl- acrylat/Butylacrylat/Ethylhexylacrylat 91,82 Gew.-% und Bienenwachs 8,0 Gew.- % vermischt. Als Additive folgen 0,523 kg des Dehnrheologiehilfsmittels Sterocoll DF 4 (BASF SE, Polyacrylamid, W/O-Emulsion) und 0,188 kg des Entschäumers Genapol PF 10 (Clariant Produkte (Deutschland) GmbH, Polymerisationsprodukt aus Propylenoxid und Ethylenoxid). Es ergibt sich ein pH-Wert von ca. 8,5 und eine Viskosität (Brookfield) von ca. 160 mPas. 38.1 kg of water are introduced and 452.8 kg of styrene acrylate/methyl acrylate/butyl acrylate/ethylhexyl acrylate 97.8% by weight and beeswax 2.0% by weight, in the case of comparative example 3 styrene acrylate/methyl acrylate /butyl acrylate/ethylhexyl acrylate 91.82% by weight and beeswax 8.0% by weight mixed. The following additives are 0.523 kg of the expansion rheology aid Sterocoll DF 4 (BASF SE, polyacrylamide, W/O emulsion) and 0.188 kg of the defoamer Genapol PF 10 (Clariant Products (Deutschland) GmbH, polymerization product of propylene oxide and ethylene oxide). The result is a pH value of approx. 8.5 and a viscosity (Brookfield) of approx. 160 mPas.
Herstellung der Streichfarbe S 1 (Beispiele 4 und 5): Production of the coating color S 1 (Examples 4 and 5):
Wässrige Auftragssuspension mit einem Feststoffgehalt von 20 bis 60%: Es werden 16 kg Wasser vorgelegt und mit 267 kg einer wässrigen Suspension bestehend aus 90 Teilen eines carboxylierten Styrol-Butadien-Polymers und 10 Teilen eines Paraffinwachses mit Kettenlängen C 21 - C 38 vermischt. Als Verdicker folgen Lösungen von 6,5 kg Polyvinylalkohol des Typs 8-88 und 15,6 kg Polyvinylalkohol des Typs 28-99. Als Additive folgen 0,2 kg des Dehnrheologiehilfsmittels Sterocoll DF 4 (BASF SE, Polyacrylamid, W/O-Emulsion) und 0,7 kg des Entschäumers Genapol PF 10 (Clariant Produkte (Deutschland) GmbH, Polymerisationsprodukt aus Propylenoxid und Ethylenoxid). Als Tensid werden 1,7 kg Dynawet 2050 (CTP GmbH), eine nicht-ionische Tensidzubereitung mit CAS-# 160875-66-1 als Hauptwirkstoff, zugegeben. Es ergibt sich eine Viskosität von 230 mPas und ein pH-Wert von 6,5. Aqueous application suspension with a solids content of 20 to 60%: 16 kg of water are introduced and mixed with 267 kg of an aqueous suspension consisting of 90 parts of a carboxylated styrene-butadiene polymer and 10 parts of a paraffin wax with chain lengths C 21 - C 38. Solutions of 6.5 kg of polyvinyl alcohol of type 8-88 and 15.6 kg of polyvinyl alcohol of type 28-99 follow as thickeners. The following additives are 0.2 kg of the expansion rheology aid Sterocoll DF 4 (BASF SE, polyacrylamide, W/O emulsion) and 0.7 kg of the defoamer Genapol PF 10 (Clariant Products (Deutschland) GmbH, polymerization product of propylene oxide and ethylene oxide). 1.7 kg of Dynawet 2050 (CTP GmbH), a non-ionic surfactant preparation with CAS # 160875-66-1 as the main active ingredient, is added as a surfactant. The result is a viscosity of 230 mPas and a pH value of 6.5.
Herstellung der Streichfarbe S2: (Rezept von Pilotanlage, für Produktionsanlage identisch hochskaliert). Production of the coating color S2: (Recipe from pilot plant, scaled up identically for production plant).
Es werden 77 kg Wasser vorgelegt und mit 228,6 kg Epotal SP 101 D (BASF SE, Polyacrylat mit stärkebasiertem Schutzkolloid) vermischt. Als Additive folgen 0,957 kg des Verdickers Texturecel 100 GA (DDP Specialty Products Germany GmbH, Carboxymethylcellulose), 0,081 kg des Dehnrheologiehilfsmittels Sterocoll DF 4 und 0,210 kg des Entschäumers Genapol PF 10. Durch Zugabe von Natronlauge wird ein pH-Wert von 8,8 eingestellt, und es resultiert eine Viskosität (Brookfield) von ca. 200 mPas. 77 kg of water are introduced and mixed with 228.6 kg of Epotal SP 101 D (BASF SE, polyacrylate with starch-based protective colloid). The following additives are 0.957 kg of the thickener Texturecel 100 GA (DDP Specialty Products Germany GmbH, carboxymethylcellulose), 0.081 kg of the extensional rheology aid Sterocoll DF 4 and 0.210 kg of the defoamer Genapol PF 10. A pH value of 8.8 is set by adding caustic soda , and the result is a viscosity (Brookfield) of approx. 200 mPas.
Beide Streichfarben sind für Curtain-Coater geeignet und werden im Arbeitsbehälter der Streichmaschinen vor dem Streichen durch Vakuum entlüftet. Both coating colors are suitable for curtain coaters and are deaerated by vacuum in the working container of the coating machines before coating.
Herstellung der Streichfarbe S3: Production of the coating color S3:
Die Zusammensetzung ergibt sich aus der Tabelle 1: Für den Fachmann sind diese Angaben ausreichend, um eine streichbare Beschichtungsmasse herzustellen. The composition is shown in Table 1: For a person skilled in the art, this information is sufficient to produce a spreadable coating composition.
Die Zusammensetzung der jeweiligen Streichfarbenschichten, die Trocknungsparameter und die ermittelten Eigenschaften der Barrierepapiere sind in der folgenden Tabelle 1 zusammengefasst. Beschreibung der Messmethoden, zu denen keine Norm bekannt ist bzw. eigene Prozeduren entwickelt wurden: The composition of the respective coating layers, the drying parameters and the determined properties of the barrier papers are summarized in Table 1 below. Description of the measurement methods for which no standard is known or separate procedures have been developed:
Heißsiegelbarkeit: Während die Prüfung der Siegelnahtfestigkeit einer bereits bestehenden Siegelnaht durch z. B. DIN 55529: 2012-09 klar definiert ist, gibt es keine genormte Methode, mit der man die Eignung eines Materials zur Heißsiegelbarkeit zu prüfen hat. Das liegt offensichtlich daran, dass Verpacker bevorzugt eigene Eingangskontrollen für heißsiegelbare Folien oder Papiere angepasst an ihre Verpackungsanlagen entwickeln. Heat sealability: While the seal seam strength of an existing seal seam is tested by e.g. B. DIN 55529: 2012-09 is clearly defined, there is no standardized method with which to test the suitability of a material for heat sealability. This is obviously because packers prefer to develop their own incoming inspections for heat-sealable films or papers tailored to their packaging systems.
Aufgrund von Brancheninformationen wurden verhältnismäßig kritische Siegelbedingungen angewandt (Siegeldauer 0,3 s, Siegeldruck 3,33 bar, glatte Siegelbacken). Die Siegelbarkeit wird so geprüft, dass die beiden siegelbaren Beschichtungen eines Papieres gegen sich selbst gesiegelt werden. Zur Ermittlung der optimalen Siegeltemperatur werden Prüflinge hergestellt, die bei verschiedenen Temperaturen der Siegelbacken (100- 200°C) gesiegelt wurden. Based on industry information, relatively critical sealing conditions were used (sealing time 0.3 s, sealing pressure 3.33 bar, smooth sealing jaws). Sealability is tested in such a way that the two sealable coatings of a paper are sealed against themselves. To determine the optimal sealing temperature, test specimens are produced that were sealed at different temperatures of the sealing jaws (100-200°C).
Hot-Tack (Heißnahtfestigkeit): Wird durchgeführt entsprechend DIN 55571-2- Verfahren C. Zusätzlich ist anzumerken, dass dieselben Siegelbedingungen wie bei der Prüfung der Heißsiegelbarkeit gelten. Als Abkühlzeit zwischen Siegelung und Kraftmessung wurden 80 ms gewählt. Die Kraftmessung erfolgt über eine Zuglänge von 80 mm. Hot tack (hot seam strength): Is carried out in accordance with DIN 55571-2-Procedure C. It should also be noted that the same sealing conditions apply as for testing heat sealability. 80 ms was chosen as the cooling time between sealing and force measurement. The force measurement is carried out over a pull length of 80 mm.
Palmkernfetttest nach DIN 53116: Es wurde die Prüfbedingung I (Druck 2000 N/m2 und Einwirkdauer > 24 h gewählt, Praxis 25 h). Als Anzeigepapier wird die Druckseite eines CIS-Papiers der Marke NexCoat-Smart 60 g/m2 (Koehler Paper SE) verwendet. Palm kernel fat test according to DIN 53116: Test condition I (pressure 2000 N/m 2 and exposure time > 24 h was chosen, practice 25 h). The print side of a NexCoat-Smart 60 g/m 2 CIS paper (Koehler Paper SE) is used as the display paper.
Prüfung des Palmkernfetttest an einem geknickten Papier: 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. Testing the palm kernel fat test on a folded paper: For folded samples, a fold of 180° is created with a roller that applies a load of 330 g/cm to the resulting fold and in which the coating is on the inside (inside fold) or outside (outside fold). can be located.
Hexandurchlässigkeit (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. Die Prüfung erfolgt bei 23°C und 50% Luftfeuchtigkeit. Die beschichtete Seite weist nach innen zur Hexandampfatmosphäre. Entsprechende Becher mit PTFE-Dichtungen sind im Fachhandel erhältlich. Hexane permeability (HVTR, hexane vapor transmission rate): Here, n-hexane is filled into a beaker (solvent-resistant), sealed tightly with the test specimen and the weight loss is monitored over time. The test is carried out at 23°C and 50% humidity. The coated side faces inwards Hexane vapor atmosphere. Corresponding cups with PTFE seals are available from specialist retailers.
Bestimmung der Wasserdampfdurchlässigkeit nach ISO/FDIS 2528: Auch hier ist anzumerken, dass die beschichtete Seite des Prüflings zum Trockenmittel hinzeigt. Determination of water vapor permeability according to ISO/FDIS 2528: It should also be noted here that the coated side of the test specimen faces the desiccant.
Abhängigkeit der Wasserdampfdurchlässigkeit der Beschichtung von Fettkontakt: Der Prüfling wird zunächst analog DIN 53116 2003-02 einem Palmkernfetttest unterzogen. Die entsprechenden Prüfbedingungen sind angegeben. Am Ende der Einwirkzeit, nach Abwischen des Fetts, wird von dem Papier die Wasserdampfdurchlässigkeit (WVTR) nach ISO/FDIS 2528 bestimmt. Nach dem Abwischen des Fetts (welches standardmäßig einen roten Farbstoff enthält), bleibt ein gewisser Teil in oder auf der Wasserdampfbarrierebeschichtung. Dies führt aber zu keiner weiteren Veränderung der WVTR, da sich im Verlauf der Messung eine konstante Wasserdampfdurchlässigkeit einstellt. Dependence of the water vapor permeability of the coating on contact with fat: The test specimen is first subjected to a palm kernel fat test analogous to DIN 53116 2003-02. The corresponding test conditions are specified. At the end of the exposure time, after wiping off the grease, the water vapor permeability (WVTR) of the paper is determined according to ISO/FDIS 2528. After wiping off the grease (which by default contains a red dye), some remains in or on the water vapor barrier coating. However, this does not lead to any further change in the WVTR, as a constant water vapor permeability is established over the course of the measurement.
Die Bestimmung der dynamischen Oberflächenspannung der trockenen Papierbeschichtungen wird in der Beschreibung erläutert. The determination of the dynamic surface tension of the dry paper coatings is explained in the description.
Zu den Tabellen 1, 2 und 2a: Regarding tables 1, 2 and 2a:
Die mit * markierten Spalten enthalten die Messwerte des jeweils links angegeben Papiers nach einer 3-minütigen Behandlung im Heißlufttrockenschrank bei 105°C Verwendet wurde ein Trockenofen der Binder Typ E 115 mit folgenden Innenmaßen Breite x Höhe x Tiefe: 60 x 48 x 40 cm (Innenvolumen 115 dm3), Trockenofentemperaturbereich: 0 - 250°C, natürliche Konvektion, kein Umluftgebläse). Im Ofen befindet sich in mittlerer Höhe ein Metallgitter und ein darauf liegender Karton von ca. 2 mm Dicke. Nun wird der Ofen wird mindestens 30 min auf 105°C vorgeheizt. Während des kurzzeitigen Öffnens der Tür (< 2 s) wird der Prüfling auf den Karton gelegt. Nach 3 min entnimmt man den Prüfling und klimatisiert ihn für mindestens 12 h bei 23°C und 50% r.F, bevor weitere Messungen vorgenommen werden. Tabelle 1: Vergleichsbeispiele
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The columns marked with * contain the measured values of the paper indicated on the left after a 3-minute treatment in the hot air drying oven at 105°C. A binder type E 115 drying oven was used with the following internal dimensions: width x height x depth: 60 x 48 x 40 cm ( Internal volume 115 dm 3 ), drying oven temperature range: 0 - 250°C, natural convection, no circulating air fan). In the oven there is a metal grid at the middle height and a cardboard box about 2 mm thick lying on it. Now the oven is preheated to 105°C for at least 30 minutes. While the door is opened briefly (< 2 s), the test specimen is placed on the box. After 3 minutes, the test specimen is removed and air-conditioned for at least 12 hours at 23°C and 50% RH before further measurements are taken. Table 1: Comparative examples
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* Nachtrocknung: 105 °C, 3 min* Post-drying: 105 °C, 3 min
** keine Streichfarbenschicht S2 ** no coating layer S2
Tabelle 2: Beispiele
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Table 2: Examples
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* Nachtrocknung: 105 °C, 3 min* Post-drying: 105 °C, 3 min
** keine 2. Streichfarbenschicht ** no 2nd coat of paint
Tabelle 2a: Beispiele
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Table 2a: Examples
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* Nachtrocknung: 105 °C, 3 min * Post-drying: 105 °C, 3 min
Beispiel 2: (Beispiel 2 aus Tabelle 1) Example 2: (Example 2 from Table 1)
Es wurde ein weiteres erfindungsgemäßes heißsiegelbares Papier mit Wasserdampfbarriere für flexible Verpackungen geprüft. Another heat-sealable paper according to the invention with a water vapor barrier for flexible packaging was tested.
Das Papier eignet sich für verschiedene Anwendungsmöglichkeiten als Sekundärverpackung und Primärverpackung, insbesondere für Produkte aus den Bereichen Food und Non-Food, die eine Wasserdampfbarriere erfordern. The paper is suitable for various applications as secondary packaging and primary packaging, especially for food and non-food products that require a water vapor barrier.
Vorteile des Papiers sind: Advantages of the paper are:
- Ohne optische Aufheller - Without optical brighteners
- Wasserdampfbarriere für optimalen Produktschutz - Water vapor barrier for optimal product protection
- Gute Siegelbarkeit - Good sealability
- Hervorragende Festigkeitseigenschaften - Excellent strength properties
- Geeignet für den direkten Lebensmittelkontakt - Suitable for direct food contact
- 100 % Frischfaserzellstoff - 100% virgin fiber pulp
- Sehr gute Laufeigenschaften auf Converting und Verpackungsanlagen - Very good running properties on converting and packaging systems
- Recyclierbar im Papierkreislauf - Recyclable in the paper cycle
- Besonders geeignet für Flexo-, Tief- und Digitaldruck - Particularly suitable for flexo, gravure and digital printing
Die Eigenschaften des Papiers sind in der nachfolgenden Tabelle 3 zusammengefasst. The properties of the paper are summarized in Table 3 below.
Tabelle 3:
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Beispiel 3: (Beispiel 1 aus Tabelle 1)
Table 3:
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Example 3: (Example 1 from Table 1)
Es wurde ein weiteres erfindungsgemäßes heißsiegelbares Papier aus Frischfaserzellstoff mit Barrieren gegen Wasserdampf, Fett und Mineralölrückstände geprüft. Another heat-sealable paper according to the invention made from virgin fiber pulp with barriers against water vapor, grease and mineral oil residues was tested.
Das Papier eignet sich für verschiedene Anwendungsmöglichkeiten im Bereich der Tabakindustrie für besonders anspruchsvolle Tabakprodukte. The paper is suitable for various applications in the tobacco industry for particularly demanding tobacco products.
Vorteile des Papiers sind: Advantages of the paper are:
- Hoher Weißegrad - High degree of whiteness
- Ohne optische Aufheller - Without optical brighteners
- Glatte Oberfläche - Smooth surface
- Gute Siegelbarkeit - Good sealability
- Sehr gute Aromabarriere - Very good aroma barrier
- Hohe Knick-Bruch-Beständigkeit - High kink-break resistance
- Hervorragende Festigkeitseigenschaften - Excellent strength properties
- Geeignet für den direkten Lebensmittelkontakt - Suitable for direct food contact
- 100 % Frischfaserzellstoff - 100% virgin fiber pulp
- Hervorragender Druck- und Lackstand - Excellent print and varnish condition
- Sehr gute Laufeigenschaften auf Converting und Verpackungsanlagen - Very good running properties on converting and packaging systems
- Besonders geeignet für Flexo- und Tiefdruck - Particularly suitable for flexographic and gravure printing
Die Eigenschaften des Papiers sind in der nachfolgenden Tabelle 4 zusammengefasst. The properties of the paper are summarized in Table 4 below.
Tabelle 4:
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Table 4:
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Beispiel 4: (Beispiel 1 aus Tabelle 1) Example 4: (Example 1 from Table 1)
Es wurde ein weiteres erfindungsgemäßes heißsiegelbares Papier mit Wasserdampfbarriere für flexible Verpackungen geprüft. Another heat-sealable paper according to the invention with a water vapor barrier for flexible packaging was tested.
Das Papier eignet sich für verschiedene Anwendungsmöglichkeiten als Sekundärverpackung und Primärverpackung für Tabakprodukte wie Tabak- Volumenbeutel, Tabakbeutel und gestrichene Tabakinnerliner mit Barriere. The paper is suitable for various applications as secondary packaging and primary packaging for tobacco products such as tobacco volume pouches, tobacco pouches and coated tobacco inner liners with a barrier.
Vorteile des Papiers sind: Advantages of the paper are:
- Ohne optische Aufheller - Without optical brighteners
- Wasserdampfbarriere für optimalen Produktschutz - Water vapor barrier for optimal product protection
- Gute Siegelbarkeit - Good sealability
- Hervorragende Festigkeitseigenschaften - Excellent strength properties
- Geeignet für den direkten Lebensmittelkontakt - Suitable for direct food contact
- 100 % Frischfaserzellstoff - 100% virgin fiber pulp
- Sehr gute Laufeigenschaften auf Converting und Verpackungsanlagen- Very good running properties on converting and packaging systems
- Recyclierbar im Papierkreislauf - Recyclable in the paper cycle
- Besonders geeignet für Flexo- und Tiefdruck - Particularly suitable for flexographic and gravure printing
Die Eigenschaften des Papiers sind in der nachfolgenden Tabelle 5 zusammengefasst. The properties of the paper are summarized in Table 5 below.
Tabelle 5:
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Beispiel 5: (Beispiel 1 aus Tabelle 1)
Table 5:
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Example 5: (Example 1 from Table 1)
Es wurde ein weiteres erfindungsgemäßes fettresistentes heißsiegelbares Papier aus Frischfaserzellstoff mit einer Wasserdampfbarriere und einer Mineralölbarriere geprüft. Another fat-resistant heat-sealable paper according to the invention made from virgin fiber pulp with a water vapor barrier and a mineral oil barrier was tested.
Das Papier eignet sich für verschiedene Anwendungsmöglichkeiten bei flexiblen Verpackungen für trockene und pulvrige Füllgüter aus dem Bereich Food und Non Food. The paper is suitable for various applications in flexible packaging for dry and powdery filling goods from the food and non-food sectors.
Vorteile des Papiers sind: Advantages of the paper are:
- Hoher Weißegrad - High degree of whiteness
- Ohne optische Aufheller - Without optical brighteners
- Glatte Oberfläche - Smooth surface
- Gute Siegelbarkeit - Good sealability
- Hohe Knick-Bruch-Beständigkeit - High kink-break resistance
- Hervorragende Festigkeitseigenschaften - Excellent strength properties
- Geeignet für den direkten Lebensmittelkontakt - Suitable for direct food contact
- 100 % Frischfaserzellstoff - 100% virgin fiber pulp
- Hervorragender Druck- und Lackstand - Excellent print and varnish condition
- Sehr gute Laufeigenschaften auf Converting und Verpackungsanlagen - Very good running properties on converting and packaging systems
- Besonders geeignet für Flexo-, Tief- und Digitaldruck - Particularly suitable for flexo, gravure and digital printing
Die Eigenschaften des Papiers sind in der nachfolgenden Tabelle 6 zusammengefasst. The properties of the paper are summarized in Table 6 below.
Tabelle 6:
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Table 6:
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Claims

Ansprüche Expectations
1. Barrierepapier, umfassend ein Basispapier und mindestens eine mittelbar oder unmittelbar auf dem Basispapier aufgebrachte Streichfarbenschicht Sl, wobei die Streichfarbenschicht Sl mindestens ein polymeres Bindemittel und mindestens ein Wachs umfasst, und wobei die Streichfarbenschicht Sl mindestens eines der folgenden Merkmale aufweist: a) Veränderung der Oberflächenspannung von nicht mehr als +10 mN/m, vorzugsweise nicht mehr als +6 mN/m, b) Veränderung des polaren Anteils der Oberflächenspannung nicht mehr als - 0,65 mN/m, vorzugsweise nicht mehr als -0,60 mN/m, c) Veränderung des polaren Anteils der Oberflächenspannung nicht mehr als -3,0 %-Punkten, vorzugsweise nicht mehr als -1,5 %-Punkten, wobei die jeweilige Veränderung durch Messung und Vergleich der Messwerte der Oberflächenspannung und des polaren Anteils der Oberflächenspannung vor und nach einer Temperaturbehandlung des Barrierepapiers bei 105 °C für 3 min bestimmt wird. 1. Barrier paper, comprising a base paper and at least one coating layer Sl applied directly or indirectly to the base paper, the coating layer Sl comprising at least one polymeric binder and at least one wax, and wherein the coating layer Sl has at least one of the following features: a) change in the Surface tension of not more than +10 mN/m, preferably not more than +6 mN/m, b) change in the polar component of the surface tension not more than - 0.65 mN/m, preferably not more than -0.60 mN/ m, c) change in the polar component of the surface tension not more than -3.0% points, preferably not more than -1.5% points, the respective change being determined by measuring and comparing the measured values of the surface tension and the polar component of the Surface tension is determined before and after temperature treatment of the barrier paper at 105 ° C for 3 min.
2. Barrierepapier gemäß Anspruch 1, wobei der Wachsanteil der Streichfarbenschicht Sl derart gewählt ist, dass das Barrierepapier mindestens eines der folgenden Merkmale aufweist: a) eine Siegelnahtfestigkeit (Cold-Tack) nach dem Siegeln der Streichfarbenschicht Sl gegen die Streichfarbenschicht Sl von > 4 N/15mm, mit den Heißsiegelparametern Siegeltemperatur von 130 bis 150 °C, Siegeldauer von 0,3 see, Siegeldruck von 3,3 bar oder bei Ultraschallsiegelparametern, die eine Siegeltemperatur von 130 bis 150°C bewirken und einer Siegeldauer von 0,3 s und einem Siegeldruck von 3,3 bar, b) eine Wasserdampfdurchlässigkeit (WVTR) < 20 g/m2/d (38°C, 90% r.F.), c) eine Wasserdampfdurchlässigkeit (WVTR) < 8 g/m2/d (23°C, 50% r.F.), d) eine Erhöhung der Wasserdampfdurchlässigkeit (38°C, 90% r.F.) nach Durchführung des Palmkernfetttest nach DIN 53116 unter den Prüfbedingungen (10 min Einwirkzeit und Druckbelastung von 2000 N/m2), um nicht mehr als 70 g/m2/d, bevorzugt nicht von nicht mehr als 60 g/m2/d, e) eine Erhöhung der Wasserdampfdurchlässigkeit nach Durchführung des Palmkernfetttest nach DIN 53116 unter den Prüfbedingungen (60 min Einwirkzeit und 2000 N/m2) von nicht mehr als einem Faktor von 6, f) einen statischen Reibkoeffizienten (Streichfarbenschicht S1 gegen Streichfarbenschicht Sl) von < 0,9, g) einen kinetischen Reibkoeffizienten (Streichfarbenschicht Sl gegen Streichfarbenschicht Sl) von < 0,6, wobei die Werte für a) bis g) für ein Flächengewicht der Streichfarbenschicht Sl von < 12 g/m2 bestimmt werden. 2. Barrier paper according to claim 1, wherein the wax content of the coating layer Sl is selected such that the barrier paper has at least one of the following features: a) a sealing seam strength (cold tack) after sealing the coating layer Sl against the coating layer Sl of > 4 N /15mm, with the heat sealing parameters sealing temperature of 130 to 150 °C, sealing time of 0.3 see, sealing pressure of 3.3 bar or with ultrasonic sealing parameters that cause a sealing temperature of 130 to 150 °C and a sealing time of 0.3 s and a sealing pressure of 3.3 bar, b) a water vapor permeability (WVTR) < 20 g/m 2 /d (38°C, 90% RH), c) a water vapor permeability (WVTR) < 8 g/m 2 /d (23 °C, 50% RH), d) an increase in water vapor permeability (38°C, 90% RH) after carrying out the palm kernel fat test according to DIN 53116 under the test conditions (10 min exposure time and pressure load of 2000 N/m 2 ), by not more than 70 g/m 2 /d, preferably not more than 60 g/m 2 /d, e) an increase in the water vapor permeability after carrying out the palm kernel fat test according to DIN 53116 under the test conditions (60 min exposure time and 2000 N/m 2 ) of not more than a factor of 6, f) a static coefficient of friction (coating layer S1 against coating layer Sl) of < 0.9, g) a kinetic coefficient of friction ( Coating color layer Sl versus coating color layer Sl) of <0.6, the values for a) to g) being determined for a basis weight of the coating color layer Sl of <12 g/m 2 .
3. Barrierepapier gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserdampfdurchlässigkeit (38°C, 90% r.F.) eine Veränderung von maximal - 40%, vorzugsweise von kleiner als -30%, aufweist, wobei die Veränderung durch Messung und Vergleich der Messwerte der Wasserdampfdurchlässigkeit vor und nach einer Temperaturbehandlung des Barrierepapiers bei 105 °C für 3 min bestimmt wird. 3. Barrier paper according to claim 2, characterized in that the water vapor permeability (38 ° C, 90% RH) has a change of a maximum of -40%, preferably of less than -30%, the change being determined by measuring and comparing the measured values of the Water vapor permeability is determined before and after a temperature treatment of the barrier paper at 105 ° C for 3 min.
4. Barrierepapier gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Wachs ein Wachs gemäß der Definition nach DGF (DGF-Einheitsmethode M-I 1 (75)) ist. 4. Barrier paper according to any one of the preceding claims, wherein the wax is a wax as defined by DGF (DGF standard method M-I 1 (75)).
5. Barrierepapier gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine Wachs ein Wachs auf Basis von Mischungen oder Reinstoffen fossiler oder natürlicher kurz- bis mittel kettiger Kohlenwasserstoffe, deren Säuren, Estern, Amiden und Diamiden, hydrierte Pflanzenöle, durch Hydrierung oder Teilhydrierung von Pflanzenölen und tierischen Ölen oder Fetten hergestellten Wachse und/oder Metallseifen, vorzugsweise Heneicosan, Docosan, Tricosan, Tetracosan, Pentacosan, Hexacosan, Heptacosan, Octacosan, Nonacosan, Triacontan, Hentriacontan, Dotriacontan, Tritriacontan, Tetratriacontan, Pentatriacontan, Hexatriacontan, Heptatriaontan, Octatriacontan, Nonatriacontan, Montanwachse, Carnaubawachs, Bienenwachs, Candelillawachs, Reiskleiewachs, Zuckerrohrwachs, aus Sonnenblumenkernpresskuchen gewonnenes Wachs, besonders bevorzugt Bienenwachs und/oder Wachs gewonnen durch Hydrierung von Sojaöl, und/oder Paraffinwachse mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von mindestens 500 Dalton und einer Viskosität von mindestens 11 cSt bei 100°C, umfasst. 5. Barrier paper according to any one of the preceding claims, wherein the at least one wax is a wax based on mixtures or pure substances of fossil or natural short to medium chain hydrocarbons, their acids, esters, amides and diamides, hydrogenated vegetable oils, by hydrogenation or partial hydrogenation of vegetable oils and animal oils or fats and/or metal soaps, preferably heneicosan, docosan, tricosan, tetracosan, pentacosan, hexacosan, heptacosan, octacosan, Nonacosan, triacontan, hentriacontan, dotriacontan, tritriacontan, tetratriacontan, pentatriacontan, hexatriacontan, heptatriaontan, octatriacontan, nonatriacontan, montan waxes, carnauba wax, beeswax, candelilla wax, rice bran wax, sugar cane wax, wax obtained from sunflower seed press cake, particularly preferably beeswax and/or wax obtained by Hydri eration of Soybean oil, and/or paraffin waxes with an average molecular weight of at least 500 Daltons and a viscosity of at least 11 cSt at 100°C.
6. Barrierepapier gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine Wachs in einer Menge von 0,01 bis 10 Gew.-%, bevorzugt von 0,01 bis < 8,0 Gew.-%, bevorzugt von 0,01 < 6,0 Gew.-%, besonders bevorzugt von 0,01 bis < 5,0 Gew.-%, und ganz besonders bevorzugt von 0,01 < 2,0 Gew.- % bevorzugt ist die unter Grenze mindestens 0,1 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 0,2 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Streichfarbenschicht Sl, in dieser enthalten ist. 6. Barrier paper according to any one of the preceding claims, wherein the at least one wax in an amount of 0.01 to 10% by weight, preferably from 0.01 to <8.0% by weight, preferably from 0.01 <6 .0% by weight, particularly preferably from 0.01 to <5.0% by weight, and most preferably from 0.01 <2.0% by weight, the lower limit is preferably at least 0.1% by weight. -%, particularly preferably at least 0.2% by weight, based on the total weight of the coating color layer Sl, is contained in this.
7. Barrierepapier gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine polymere Bindemittel in der Streichfarbenschicht Sl ausgewählt ist aus der Gruppe, umfassend Polyacrylate und Copolymere mit ungesättigten Kohlenwasserstoffen, Polyolefine, Copolymere bestehend aus ungesättigten Kohlenwasserstoffen und Acrylsäure oder deren Salzen, (teilweise carboxylierte) Styrol-Butadien-Copolymere, Styrol-Butadien-Copolymere, Styrol-Butadiene, Polyvinylacetate, teilverseifte Polyvinylacetate, Polyester, wie Polylactide, und aus Glucose hergestellte Polyhydroxyalkanoate, Polyamide, Polyurethane, Polyether, Polyethylenimine, und/oder Polyvinylamide, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe, umfassend Polymethylacrylate, Polymethylmethacrylate, Polyethylarylate, Polyethylmethacrylate, Poly(n-, iso-, tert.-)butyl-acrylate, Poly(n-, iso-, tert.-) butylmethacrylate, Polycyclohexylmethacrylate, Polyethylhexylacrylate und deren Copolymere, Pfropfpolymere, sowie Copolymere davon mit Styrol, Acrylnitril, Methylstyrol und/oder Vinyltoluol, besonders bevorzugt Styrolacrylat/Methylacrylat/Butylacrylat/Ethylhexylacrylat-Copolymer und/oder natürliche Polymere, wie Polysaccharide oder modifizierte Polysaccharide, Proteine, Lignin oder Ligninderivate und andere natürliche Makromoleküle, wie beispielsweise Schellack. 7. Barrier paper according to any one of the preceding claims, wherein the at least one polymeric binder in the coating layer Sl is selected from the group comprising polyacrylates and copolymers with unsaturated hydrocarbons, polyolefins, copolymers consisting of unsaturated hydrocarbons and acrylic acid or salts thereof (partially carboxylated) Styrene-butadiene copolymers, styrene-butadiene copolymers, styrene-butadienes, polyvinyl acetates, partially saponified polyvinyl acetates, polyesters, such as polylactides, and polyhydroxyalkanoates made from glucose, polyamides, polyurethanes, polyethers, polyethyleneimines, and / or polyvinylamides, preferably selected from the group , comprising polymethyl acrylates, polymethyl methacrylates, polyethyl arylates, polyethyl methacrylates, poly (n-, iso-, tert-) butyl acrylates, poly (n-, iso-, tert-) butyl methacrylates, polycyclohexyl methacrylates, polyethylhexyl acrylates and their copolymers, graft polymers, as well Copolymers thereof with styrene, acrylonitrile, methylstyrene and/or vinyl toluene, particularly preferably styrene acrylate/methyl acrylate/butyl acrylate/ethylhexyl acrylate copolymer and/or natural polymers, such as polysaccharides or modified polysaccharides, proteins, lignin or lignin derivatives and other natural macromolecules, such as shellac.
8. Barrierepapier gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine polymere Bindemittel in einer Menge von 99,9 bis > 92 Gew.-%, bevorzugt > 94 Gew.-%, besonders bevorzugt > 95 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt > 98 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Streichfarbenschicht Sl, in dieser enthalten ist. 8. Barrier paper according to any one of the preceding claims, wherein the at least one polymeric binder is in an amount of 99.9 to >92% by weight, preferably >94% by weight, particularly preferably >95% by weight and very particularly preferred > 98% by weight based on the total weight of the coating layer Sl contained in this.
9. Barrierepapier gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine Wachs in der Streichfarbenschicht Sl an der vom Basispapier abgewandten Seite angereichert ist, was indirekt dadurch nachgewiesen wird, dass die Veränderung des polaren Anteils der Oberflächenspannung nicht mehr als - 0,65 mN/m beträgt, und/oder die Veränderung des polaren Anteils der Oberflächenspannung nicht mehr als -3,0 %-Punkte beträgt, wobei die jeweilige Veränderung durch Messung und Vergleich der Messwerte des polaren Anteils der Oberflächenspannung vor und nach einer Temperaturbehandlung des Barrierepapiers bei 105 °C für 3 min bestimmt wird. 9. Barrier paper according to any one of the preceding claims, wherein the at least one wax in the coating layer Sl is enriched on the side facing away from the base paper, which is indirectly proven by the fact that the change in the polar component of the surface tension is not more than - 0.65 mN / m, and/or the change in the polar component of the surface tension is not more than -3.0% points, the respective change being determined by measuring and comparing the measured values of the polar component of the surface tension before and after a temperature treatment of the barrier paper at 105 ° C is determined for 3 min.
10. Barrierepapier gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Basispapier ein Flächengewicht von 20 bis 120 g/m2, vorzugsweise von 40 bis 100 g/m2, aufweist. 10. Barrier paper according to any one of the preceding claims, wherein the base paper has a basis weight of 20 to 120 g/m 2 , preferably 40 to 100 g/m 2 .
11. Barrierepapier gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Basispapier einen Langfaseranteil von 10 bis 80 Gew.-%, vorzugsweise von 20 bis 50 Gew.-%, und einen Kurzfaseranteil von 20 bis 90 Gew.-%, vorzugsweise von 50 bis 80 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. 11. Barrier paper according to any one of the preceding claims, wherein the base paper has a long fiber content of 10 to 80% by weight, preferably from 20 to 50% by weight, and a short fiber content of 20 to 90% by weight, preferably from 50 to 80 % by weight, wherein a long fiber is a fiber with a fiber length of 2.6 to 4.4 mm and a short fiber is a fiber with a fiber length of 0.7 to 2.2 mm.
12. Barrierepapier gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Basispapier einen Füllstoffgehalt von 0 Gew.-% bis 20 Gew.-%, vorzugsweise 0 Gew-% bis 5 Gew.-%, an Füllstoffen, wobei vorzugsweise der Wert 0 Gew.- % ausgeschlossen ist, enthält, wobei die Füllstoffe insbesondere gemahlenes Calciumcarbonat (GCC), gefälltes Calciumcarbonat (PCC), Kaolin und/oder Talkum umfassen. 12. Barrier paper according to one of the preceding claims, wherein the base paper has a filler content of 0% by weight to 20% by weight, preferably 0% by weight to 5% by weight, of fillers, preferably the value 0% by weight. % is excluded, the fillers including in particular ground calcium carbonate (GCC), precipitated calcium carbonate (PCC), kaolin and / or talc.
13. Barrierepapier gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Barrierepapier mindestens eine mittelbar oder unmittelbar zwischen dem Basispapier und der Streichfarbenschicht S1 aufgebrachte weitere Streichfarbenschicht S2 aufweist, insbesondere zur Ausbildung einer Mineralöl- und/oder Fettbarriereschicht und/oder auch eine Sauerstoffbarriereschicht, umfassend mindestens ein hydrophiles Polymer. 13. Barrier paper according to any one of the preceding claims, wherein the barrier paper has at least one further coating color layer S2 applied indirectly or directly between the base paper and the coating color layer S1, in particular to form a mineral oil and / or fat barrier layer and / or also an oxygen barrier layer, comprising at least one hydrophilic polymer.
14. Barrierepapier gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei unmittelbar auf dem Basispapier eine weitere Streichfarbenschicht S3 vorhanden ist, insbesondere eine Streichfarbenschichtfarbenschicht, die mindestens ein anorganisches Pigment und ein polymeres Bindemittel umfasst oder daraus besteht. 14. Barrier paper according to any one of the preceding claims, wherein a further coating layer S3 is present directly on the base paper, in particular a coating layer color layer which comprises or consists of at least one inorganic pigment and a polymeric binder.
15. Verfahren zur Herstellung eines Barrierepapiers gemäß irgendeinem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf das Basispapier mittelbar oder unmittelbar eine wässrige Suspension, umfassend die Ausgangsmaterialien der Streichfarbenschicht Sl, aufgetragen wird, wobei die wässrige Auftragssuspension einen Feststoffgehalt von 15 bis 55 Gew.-%, bevorzugt von 20 bis 45 Gew.-%, und mit einem Vorhangbeschichtungsverfahren bei einer Betriebsgeschwindigkeit der Streichanlage von mindestens 100 m/min aufgetragen und anschließend getrocknet wird, wobei das Trocknen vorzugsweise mittels Infratot- oder Wärme-Strahlern und anschließendem Lufthaubenbereich erfolgt und die Bahntemperatur im gesamten Trockenbereich < 90°C bleibt. 15. A process for producing a barrier paper according to any one of the preceding claims, characterized in that an aqueous suspension comprising the starting materials of the coating color layer Sl is applied directly or indirectly to the base paper, the aqueous application suspension having a solids content of 15 to 55% by weight. %, preferably from 20 to 45% by weight, and with a curtain coating process at an operating speed of the coating system of at least 100 m / min and then dried, the drying preferably taking place using infrared or heat radiators and a subsequent air hood area and the Web temperature remains <90°C throughout the drying area.
16. Barrierepapier, erhältlich durch das Verfahren gemäß Anspruch 15. 16. Barrier paper, obtainable by the method according to claim 15.
17. Verwendung eines Barrierepapiers gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 14 oder Anspruch 16 als Verpackungsmaterial oder als Bestandteil von Verpackungsmaterial, insbesondere heißsiegelbarem Verpackungsmaterial, vorzugsweise für Lebensmittel, insbesondere zum Verpacken von fettigen und feuchteempfindlichen Lebensmitteln und zu deren Schutz vor Mineralöldämpfen aus der Umgebung. 17. Use of a barrier paper according to any one of claims 1 to 14 or claim 16 as a packaging material or as a component of packaging material, in particular heat-sealable packaging material, preferably for food, in particular for packaging greasy and moisture-sensitive food and for protecting it from mineral oil vapors from the environment.
18. Verpackungsmaterial, insbesondere heißsiegelbares Verpackungsmaterial, bestehend aus einem Barrierepapier oder umfassend ein Barrierepapier gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 14 oder gemäß Anspruch 16. 18. Packaging material, in particular heat-sealable packaging material, consisting of a barrier paper or comprising a barrier paper according to any one of claims 1 to 14 or according to claim 16.
* * * * * *
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Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4303834A1 (en) * 1993-02-10 1994-08-11 Wolff Walsrode Ag Multi-layer coating of paper through one-time material application
WO1994026513A1 (en) * 1993-05-10 1994-11-24 International Paper Company Recyclable acrylic coated paper stocks
DE10196052T1 (en) 2000-04-11 2003-02-27 Mitsubishi Paper Mills Ltd Process for the preparation of an information recording material and coating solutions for use in this material
WO2018200783A1 (en) * 2017-04-28 2018-11-01 Sun Chemical Corporation Heat sealable barrier coating
DE102019103343A1 (en) * 2018-02-13 2019-08-14 Mitsubishi Hitec Paper Europe Gmbh Heat-sealable barrier paper
WO2020011829A1 (en) * 2018-07-13 2020-01-16 Mitsubishi Hitec Paper Europe Gmbh Heat-sealable barrier paper
DE102019101671A1 (en) * 2019-01-23 2020-07-23 Mitsubishi Hitec Paper Europe Gmbh Barrier paper comprising grass fibers
EP3795746A1 (en) * 2019-09-23 2021-03-24 Mitsubishi HiTec Paper Europe GmbH Printable and heat-sealable barrier paper
WO2021105231A1 (en) * 2019-11-26 2021-06-03 Omya International Ag Paper article comprising a paper component and a heat-sealable coating
DE102020123150A1 (en) * 2020-09-04 2022-03-10 Koehler Innovation & Technology Gmbh Coated paper
WO2022079178A1 (en) * 2020-10-16 2022-04-21 Koehler Innovation & Technology Gmbh Coated paper

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013075918A1 (en) 2011-11-22 2013-05-30 Unilever N.V. A coated wrapping material

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4303834A1 (en) * 1993-02-10 1994-08-11 Wolff Walsrode Ag Multi-layer coating of paper through one-time material application
WO1994026513A1 (en) * 1993-05-10 1994-11-24 International Paper Company Recyclable acrylic coated paper stocks
DE10196052T1 (en) 2000-04-11 2003-02-27 Mitsubishi Paper Mills Ltd Process for the preparation of an information recording material and coating solutions for use in this material
WO2018200783A1 (en) * 2017-04-28 2018-11-01 Sun Chemical Corporation Heat sealable barrier coating
DE102019103343A1 (en) * 2018-02-13 2019-08-14 Mitsubishi Hitec Paper Europe Gmbh Heat-sealable barrier paper
WO2020011829A1 (en) * 2018-07-13 2020-01-16 Mitsubishi Hitec Paper Europe Gmbh Heat-sealable barrier paper
DE102019101671A1 (en) * 2019-01-23 2020-07-23 Mitsubishi Hitec Paper Europe Gmbh Barrier paper comprising grass fibers
EP3795746A1 (en) * 2019-09-23 2021-03-24 Mitsubishi HiTec Paper Europe GmbH Printable and heat-sealable barrier paper
WO2021105231A1 (en) * 2019-11-26 2021-06-03 Omya International Ag Paper article comprising a paper component and a heat-sealable coating
DE102020123150A1 (en) * 2020-09-04 2022-03-10 Koehler Innovation & Technology Gmbh Coated paper
WO2022079178A1 (en) * 2020-10-16 2022-04-21 Koehler Innovation & Technology Gmbh Coated paper
EP4041548A1 (en) 2020-10-16 2022-08-17 Koehler Innovation & Technology GmbH Coated paper

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