DE102020112672A1 - Papierverpackungsmaterial mit verbesserter Resuspendierbarkeit der Cellulosefasern - Google Patents

Papierverpackungsmaterial mit verbesserter Resuspendierbarkeit der Cellulosefasern Download PDF

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Abstract

Die Patentanmeldung betrifft ein papierbasiertes Verpackungsmaterial mit einem Trägerpapier und einer an dem Trägerpapier zumindest einseitig mittelbar angeordneten ersten Beschichtung, wobei die erste Beschichtung eine Barriereschicht ist und zumindest für eine Substanz, ausgewählt aus einer Gruppe, die Fluid, Gas, Luft, Sauerstoff, Kohlendioxid, Stickstoff, Inertgas, Geruchsstoff, Aromastoff, Wasserdampf, Flüssigkeit, Wasser, Wasser-Fett-Emulsion, Fett, Öl, Mineralöl, und Speiseöl einzeln oder in Kombination umfasst, einen erhöhten Diffusionswiderstand aufweist, wobei die erste Beschichtung zwischen dem Trägerpapier und einer optisch wahrnehmbaren Oberflächenbeschichtung angeordnet ist und die Oberflächenbeschichtung unmittelbar kontaktiert. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Verpackung aus einem solchen papierbasierten Verpackungsmaterial und ein Verfahren zu dessen Herstellung.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein papierbasiertes Verpackungsmaterial mit einem Trägerpapier und einer an dem Trägerpapier zumindest einseitig mittelbar angeordneten ersten Beschichtung, wobei die erste Beschichtung eine Barriereschicht sein kann und zumindest für eine Substanz, ausgewählt aus einer Gruppe, die Fluid, Gas, Luft, Sauerstoff, Kohlendioxid, Stickstoff, Inertgas, Geruchsstoff, Aromastoff, Wasserdampf, Flüssigkeit, Wasser, Wasser-Fett-Emulsion, Fett, Öl, Mineralöl (MOSH (Mineral Oil Saturated Hydrocarbons beziehungsweise gesättigte Mineralölkohlenwasserstoffe) MOAH (Mineral Oil Aromatic Hydrocarbons), POSH (Polyolefinische gesättigte Kohlenwasserstoffe) beziehungsweise aromatische Mineralölkohlenwasserstoffe)) und Speiseöl einzeln oder in Kombination umfasst, einen erhöhten Diffusionswiderstand aufweist. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Verpackung aus einem solchen papierbasierten Verpackungsmaterial und ein Verfahren zu dessen Herstellung.
  • Aus dem Stand der Technik sind diverse verschiedene Verpackungslösungen bekannt. Von besonderer Bedeutung sind Verpackungen für Lebensmittel, da an die dafür verwendeten Verpackungsmaterialien besondere Anforderungen gestellt werden. Um die Anforderungen hinsichtlich der Hygiene, der Bedruckbarkeit und der Barriereeigenschaften für Kontaminierungen zu erfüllen, wurden Lebensmittel bisher überwiegend in Verpackungen aus Kunststoffen eingepackt.
  • Im Hinblick auf die mit der Verwendung von Kunststoffen zur Verpackung einher gehende Problematik der ungenügenden Recycelbarkeit, der Schadstoffbelastung bei der thermischen Verwertung und der schlechten Abbaubarkeit bestehen Bestrebungen Kunststoffe durch alternative Werkstoffe zu ersetzen. Dieses Bestreben ist insbesondere durch die aktuelle Diskussion von Kunststoffresten in den Weltmeeren und Mikroplastik in der Umwelt weiter gesteigert. Daher wurde in der Vergangenheit versucht, Verpackungen für Lebensmittel aus Papier herzustellen. Um die oben genannten Anforderungen hinsichtlich der Barriereeigenschaften erfüllen zu können, wurden die Papiere beschichtet. Die dabei entstehenden Papierlaminate sind jedoch in der Regel nur schlecht recycelbar, da die Barriereschichten das Trägerpapier derart abschirmen, dass die Zellulosefasern des Papiers während des Recyclingprozesses nur schlecht zugänglich sind. Der Recyclingprozess muss daher unter erhöhtem Aufwand betrieben werden, was jedoch das Bestreben der Ressourcenschonung konterkariert. Bei den üblichen Bedingungen des Recyclingprozesses verbleiben derartige Papierlaminate daher als großformatige Reststoffe. Die Suspension der im Papierlaminat enthaltenen Zellulosefasern in die Pulpe ist - wenn überhaupt - nur begrenzt möglich. Der Faseranteil in der Pulpe beträgt bevorzugt 50 %.
  • Es besteht daher ein Bedarf an papierbasiertem Verpackungsmaterial, das die Anforderungen aus der Lebensmittelindustrie hinsichtlich der Eigenschaften als Verpackungsmaterial erfüllt und andererseits auch recycelbar ist. Insbesondere sollten die Zellulosefasern des Papiers derart resuspendierbar sein, dass diese in die Pulpe übergehen.
  • Weiterhin besteht der Bedarf an einem Verfahren zur Herstellung eines solchen papierbasierten Verpackungsmaterials.
  • Außerdem sind papierbasierte Verpackungen erwünscht, die sich mit bestehenden Prozessen und Anlagen recyceln lassen.
  • Diese Aufgaben werden durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
  • Ein erfindungsgemäßes papierbasiertes Verpackungsmaterial umfasst ein Trägerpapier und eine an dem Trägerpapier zumindest einseitig mittelbar angeordnete erste Beschichtung. Bevorzugt handelt es sich um ein Papierverpackungsmaterial für Lebensmittelbehältnisse. Andere Verwendungen sind jedoch nicht ausgeschlossen. Die erste Beschichtung kann eine Barriereschicht sein und weist somit zumindest für eine Substanz einen gegenüber Papier erhöhten Diffusionswiderstand auf. Die Substanz ist ausgewählt aus einer Gruppe, die Fluid, Gas, Luft, Sauerstoff, Kohlendioxid, Stickstoff, Inertgas, Geruchsstoff, Aromastoff, Wasserdampf, Flüssigkeit, Wasser, Wasser-Fett-Emulsion, Fett, Öl, Mineralöl (MOSH (Mineral Oil Saturated Hydrocarbons beziehungsweise gesättigte Mineralölkohlenwasserstoffe), MOAH (Mineral Oil Aromatic Hydrocarbons beziehungsweise aromatische Mineralölkohlenwasserstoffe), POSH (Polyolefinische gesättigte Kohlenwasserstoffe)) und Speiseöl einzeln oder in Kombination umfasst. Dadurch wird ermöglicht, dass diese Substanz nicht oder nur verzögert durch das Papier beziehungsweise durch die Verpackung hindurch diffundiert. Insbesondere von Bedeutung ist in diesem Zusammenhang die Verringerung der Diffusion von MOSH, Fett, Sauerstoff und Wasserdampf (jeweils einzeln oder in Kombination) durch das Verpackungsmaterial. Somit kann das Eindringen von unerwünschten Substanzen durch die Verpackung hindurch zu dem Produkt hin verhindert oder verzögert werden. Ebenfalls ist es möglich, das Austreten von Substanzen vom Produkt durch das Verpackungsmaterial hindurch in die Umgebung zu reduzieren oder zu verhindern. Dadurch kann beispielsweise ein Austausch einer Gasatmosphäre von einer Inertgasatmosphäre zu einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre im Inneren der Verpackung verhindert werden und somit die Oxidation des Produkts verzögert werden.
  • Als ein gegenüber Papier erhöhter Diffusionswiderstand für eine der oben genannten Substanzen soll im Rahmen dieser Erfindung insbesondere Verstanden werden dass der Diffusionswiderstand der Barriereschicht für diese Substanz mindestens um einen Faktor ≥ 1,5, bevorzugt ≥ 2, weiter bevorzugt ≥ 3, besondere bevorzugt ≥ 5 und insbesondere bevorzugt ≥ 10 größer ist als der Diffusionswiderstand von Kraftpapier (insbesondere des Trägerpapiers) für diese Substanz.
  • Denkbar ist auch, das Eindringen von Feuchtigkeit in Form von Wasser oder Wasserdampf zu verhindern, um ein Aufweichen oder Verklumpen des Produkts zu verhindern oder zu verlangsamen. Ein weiterer wichtiger Anwendungsfall ist das Verhindern oder Verzögern der Diffusion von Fett und/oder Öl durch die Verpackung hindurch. Insbesondere bei fett- und/oder ölhaltigen Lebensmitteln bewirkt die Diffusion von Fett und/oder Öl durch die Verpackung, dass diese optisch erkennbare Öl- oder Fettflecken aufweist und somit vom Kunden als unansehnlich oder sogar unappetitlich wahrgenommen wird.
  • Erfindungswesentlich ist daher, dass die erste Beschichtung zwischen dem Trägerpapier und einer optisch wahrnehmbaren Oberflächenbeschichtung angeordnet ist und die Oberflächenbeschichtung unmittelbar kontaktiert. Durch diese Anordnung wird beispielsweise ermöglicht, dass die durch die erste Schicht diffusionsgehemmte Substanz zwar in das Trägerpapier hinein diffundieren kann, jedoch auf der gegenüberliegenden Seite nicht durch die erste Beschichtung hindurch aus dem Trägerpapier austreten kann. Die bezüglich der ersten Beschichtung auf der dem Trägerpapier gegenüberliegenden Seite angeordnete Oberflächenbeschichtung wird somit effektiv vor einem Kontakt mit dieser Substanz geschützt. Eine Verunreinigung durch diese Substanz erfolgt somit nicht oder erst deutlich verzögert.
  • Ein wesentlicher Vorteil der oben beschriebenen Anordnung ist jedoch, dass beim Recycling eines solchen papierbasierten Verpackungsmaterials das Trägerpapier auf einer Seite weder die erste Beschichtung (bzw. die Barriereschicht) noch die Oberflächenbeschichtung aufweist, die einen Zugang des Lösungsmittels zum Papier behindern könnten. Somit kann gewährleistet werden, dass diese Beschichtungen den Übergang von Zellulosefasern aus dem Trägerpapier in die Pulpe zumindest von einer Seite nicht behindern. Das Lösungsmittel (beispielsweise Wasser) kann somit ohne durch die erste Beschichtung (bzw. die Barriereschicht) oder die Oberflächenbeschichtung gehindert zu werden auf einer Seite bis zu dem Trägerpapier vordringen, dieses benetzen und Zellulosefasern aus dem Faserverbund des Trägerpapiers herauslösen.
  • Als optisch wahrnehmbare Oberflächenbeschichtung im Sinn der vorliegenden Erfindung ist jede Beschichtung zu verstehen, die auf dieser Seite des Verpackungsmaterials von einer Person (beispielsweise einem Kunden) optisch wahrnehmbar ist. Es ist nicht zwangsläufig notwendig, dass diese optisch wahrnehmbare Oberflächenbeschichtung tatsächlich (weder abschnittsweise oder vollflächig) eine äußere Oberfläche des Verpackungsmaterials darstellt. Vielmehr könnte es sich bei der optisch wahrnehmbaren Oberflächenbeschichtung beispielsweise um einen monochromen oder farbigen Druck handeln. Dieser könnte auch von einer weiteren Schicht, bevorzugt einer zumindest teilweise transparenten Schicht, überdeckt sein. Beispielsweise könnte es sich bei einer solchen Schicht um einen Lack handeln.
  • Anders als bei aus dem Stand der Technik bekannten papierbasierten Verpackungsmaterialien ist das Trägerpapier somit nicht zwischen der ersten Beschichtung (bzw. der Barriereschicht) und der optisch für den Kunden wahrnehmbaren Oberflächenbeschichtung angeordnet, wodurch der Zugang des Lösungsmittels zum Trägerpapier von beiden Seiten erschwert würde. Die daraus resultierende nachteilige verzögerte Benetzung des Trägerpapiers und somit auch das Herauslösen von Zellulosefasern kann vermieden oder zumindest drastisch beschleunigt werden.
  • Die erste Beschichtung muss nicht zwangsläufig direkt auf dem Trägerpapier angeordnet sein, wobei dies jedoch bevorzugt ist. Es wäre denkbar, dass zwischen dem Trägerpapier und der ersten Beschichtung eine Zwischenlage angeordnet ist, beispielsweise ein Druck, welcher durch eine transparente erste Beschichtung überdeckt ist. Auch eine Grundierung oder eine weitere Barriereschicht (welche beispielsweise eine (temporäre) Barriere für eine andere Substanz darstellt) wäre denkbar.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die erste Schicht des papierbasierten Verpackungsmaterials mindestens eine Schicht, welche ausgewählt ist aus einer Gruppe, die Feuchtigkeitsbarriere, Sauerstoffbarriere, Gasbarriere, Mineralölsperre, Aromasperre, UV-Barriere, Lichtbarriere, Fettdiffusionsbarriere, Fettsiegelschicht, Dichtungsschicht und Klebeschicht umfasst. Durch eine derartige Schicht kann das Papierlaminat auf die jeweiligen Anforderungen an das Produkt, insbesondere in der Verpackungsindustrie, eingestellt werden.
  • Bevorzugt handelt es sich bei der ersten Beschichtung um eine Barrierebeschichtung. Beispielsweise ist diese ausgewählt aus einer Gruppe, die PVDC-Beschichtung, PVOH-Beschichtung, PVOH-basierte Beschichtung und Acrylat-basierte Beschichtung umfasst. Im Falle einer PVOH-basierten Beschichtung kann diese Beschichtung zwischen zwei weiteren Beschichtungen eingebettet sein, die für die Feuchtigkeit diffusionshemmend sind, z. B. Polybutylene succinate (PBS). Bevorzugt werden Leimungs- bzw. Hydrophobierungsmittel auf folgender Basis eingesetzt, bevorzugt kationische bzw. kationisierte Harz-Dispersionen und Harz-Aluminiumsalz-Dispersionen (wobei insbesondere für höhere pH-Werte Polyaluminiumchlorid (PAC) als kationisches Fixiermittel in Kombination mit polymeren Retentionsmitteln geeignet ist), bevorzugt AKD (Alkenyl-Keten-Dimer)-Dispersionen, weiter bevorzugt stabilisiert mit kationischer Stärke als Schutzkolloid und kationischen Polymeren als Fixiermittel bzw. als Promotor, besonders bevorzugt ASA (engl.: Alkenyl Succinic Anhydride, dt.: Alkenyl-Bernsteinsäure-Anhydrid)-Dispersionen weiter bevorzugt mit kationischer Stärke als Stabilisator (in zunehmendem Maße). Bevorzugt sind außerdem kationische oder anionische Fluorcarbonharze bzw. Polyviniylidenchlorid (PVDC) Beschichtung und bevorzugt Carboxymethylcellulose (CMC).
  • Diese Beschichtungen sind aufgrund ihrer Barriereeigenschaften und der leichten Verarbeitbarkeit bevorzugt. Diese Barriereschichten können derart übereinander angeordnet sein, dass die einzelnen Schichten wahlweise chemisch äquivalent oder chemisch nicht äquivalent aufgebaut sind. Falls notwendig, ist bevorzugt, dass die Barrierebeschichtung anorganische Oxide wie Aluminiumoxid oder Siliziumoxid umfasst. Insbesondere ist bevorzugt, dass die Barrierebeschichtung anorganische Füllstoffe enthält, wie bevorzugt eine siliziumhaltige Substanz, welche weiter bevorzugt pulverförmig ist. Insbesondere ist bevorzugt, dass das Pulver eine mittlere Partikelgröße (d50, Sedigraph) aufweist, die < 10 µm, bevorzugt < 3 µm und besondere bevorzugt < 1 µm ist. Ergänzend oder unabhängig von der Größe ist bevorzugt, dass das Pulver dreidimensional quervernetzt unter hoher Dichte in einem Polymer eingebunden ist. Alternativ oder ergänzend dazu könnten die oben genannten Oxide auch per Dampfabscheidung als separate Schicht aufgebracht werden. Die Schichtdicke liegt für diese Oxide bevorzugt bei 0,01 µm - 0,5 µm. Alternativ oder ergänzend dazu ist für einige Ausführungsformen auch die Abscheidung mehrere Metalle möglich, bevorzugt zumindest eines Metalls. Sind metallisierte Oberflächen gewünscht, ist die Abscheidung von Aluminium bevorzugt. Die Schichtdicke liegt für Aluminium bevorzugt bei 0,008 µm - 0,5 µm, bevorzugt bei 0,01 µm - 0,1 µm. Anstatt eines Metalls können auch Metalloxide z. B. Aluminiumoxid oder Siliziumoxid verwendet werden. Zusätzlich können Metalle und oder Metalloxidschichten derart übereinander angeordnet sein, dass die einzelnen Schichten wahlweise chemisch äquivalent oder chemisch nicht äquivalent aufgebaut sind. Das heißt, zwischen den einzelnen Schichten kann eine oder mehrere weitere Barriereschicht, wie beispielsweise eine EVOH-Schicht, angeordnet sein.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Trägerpapier auf der, der ersten Beschichtung gegenüberliegenden, zweiten Seite eine zweite Beschichtung auf, welche diese Seite des Trägerpapiers nicht vollflächig überdeckt. Alternativ zu der nicht vollständigen Überdeckung der der ersten Beschichtung gegenüberliegenden Seite könnte auch eine wasserlösliche Beschichtung vorgesehen sein. Diese Beschichtung kann vollflächig aufgetragen werden. Sofern eine zweite Beschichtung vorgesehen ist, ist somit bevorzugt, dass diese bereits vor dem Kontakt mit Lösungsmittel ausreichend viele und ausreichend große Abschnitte bereitstellt, die nicht durch diese Beschichtung versiegelt sind und somit das Lösungsmittel das Trägerpapier zumindest in diesen Abschnitten benetzen kann. Spätestens beim Kontakt mit Lösungsmittel sollte die zweite Beschichtung Abschnitte freigeben, die eine Benetzung des Trägerpapiers durch das Lösungsmittel ermöglichen. Dies könnte durch Auf- oder Ablösen der zweiten Beschichtung gewährleistet sein.
  • Bevorzugt sind jedoch einige Abschnitte auf der zweiten Seite des Trägerpapiers nicht von der zweiten Beschichtung überdeckt. Bevorzugt überdeckt die zweite Beschichtung maximal 50 %, bevorzugt weniger als 50 %, weiter bevorzugt bis zu 40 %, insbesondere bevorzugt bis zu 30 % einer Seite des Trägerpapiers.
  • Zumindest eine Beschichtung kann Kanäle enthalten, die vollständig wasserdurchlässig sind. Diese Kanäle werden bevorzugt punktuell mittels Laserperforation erzeugt, beispielsweise wie in der Patentanmeldung EP3495138A1 beschrieben. Dies ermöglicht während des Recyclings des papierbasierten Verpackungsmaterials, dass das Lösungsmittel (beispielsweise Wasser) das Trägerpapier von der zweiten Seite her durchdringt. Dabei werden insbesondere Cellulosefasern des Trägerpapiers in die Pulpe überführt. Der Vorgang ist aus dem Stand der Technik bekannt.
  • Bevorzugt ist die zweite Beschichtung eine siegelfähige Beschichtung. Dies ermöglicht das einfache Verbinden dieser Schicht mit einer weiteren Schicht oder einem Abschnitt eines Verpackungsmaterials. Insbesondere ist bevorzugt, dass die zweite Beschichtung ein Leim oder Kleber ist.
  • Im Falle eines nicht wasserlöslichen Klebers können bevorzugt Kanäle enthalten sein, welche den Wasserdurchtritt durch die Kleberschicht erleichtern.
  • Bevorzugt, jedoch nicht zwingend erforderlich ist, dass die zweite Beschichtung wasserlöslich und/oder wasserdegradierbar ist. Diese Eigenschaft ermöglicht in Verbindung mit der oben erwähnten Anordnung der zweiten Beschichtung, auf der der ersten Beschichtung gegenüberliegenden Seite des Trägerpapiers, dass das Wasser auch in den Bereichen, die mit der zweiten Beschichtung versehen sind, direkt das Trägerpapier benetzen kann und (gegebenenfalls in Verbindung mit mechanisch eingebrachter Energie) Zellulosefasern aus dem Trägerpapier suspendieren kann, sobald die dort angeordnete zweite Beschichtung durch Wasser zumindest abschnittsweise gelöst oder degradiert wurde. Somit stehen diese Fasern wieder für einen Recyclingprozess zur Verfügung.
  • Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst die erste und/oder zweite Beschichtung eine bevorzugt vollflächig aufgetragenen hydrolysierbare Beschichtung welche unmittelbar auf zumindest einer Seite des Trägerpapiers auf der Papieroberfläche aufgetragen ist. Durch die Hydrolyse der Beschichtung löst sich die Beschichtung , bevorzugt zusammen mit auf der Beschichtung zusätzlich aufgebrachten Schichten (z. B. Druck, Überdrucklack), vom Papier ab. Die Hydrolyse kann bereits durch Querdiffusion von Wasser seitlich über die Schnittkanten des Trägerpapiers ausgelöst werden. Die durch thermische Veresterung mit dem funktionellen Polymer entstandene Verbindung zur Oberfläche der Cellulosefasern kann im Recyclingprozess reversibel im alkalischen Milieu wieder hydrolysiert werden und so die Grundierung von der Papieroberfläche gelöst werden.
  • In Abhängigkeit der Rauigkeit und der Porosität des Trägerpapiers kann es vorteilhaft sein, zumindest einseitig eine Grundierung auf dieses aufzubringen. Eine Grundierung ist somit in einer bevorzugten Ausführungsform mindestens auf einer Seite des Trägerpapiers angeordnet. Bevorzugt ist die Grundierung mit konventionellen Druckfarben (beispielsweise als Oberflächenbeschichtung) bedruckbar. Die Grundierung umfasst bevorzugt ein Polymer. Dabei handelt es sich bevorzugt um ein Polyethylen-Dicarbonsäure-Copolymer mit bevorzugt weniger als 60 Gewichtsprozent Dicarbonsäure. Die mittlere molare Masse des Polymers ist bevorzugt > 60000 g/mol, bevorzugt > 70000 g/mol, weiter bevorzugt > 80000 g/mol. Ergänzend oder unabhängig davon liegt die Erweichungs- oder Glasübergangstemperatur bevorzugt im Bereich von 120 - 200°C, bevorzugt 130 - 190°C, insbesondere bevorzugt 140 - 180°C. Derartige Polymere haben sich als besonders geeignet hinsichtlich ihrer Hafteigenschaften und Bedruckbarkeit gezeigt.
  • Es ist möglich und in einer Variante besonders bevorzugt, dass das Polymer der Grundierung wie oben beschriebene siliconhaltige Partikel, bevorzugt Polymethylsilsesquioxan, umfasst. Diese sind besonders geeignet, um Kavitäten im Papier zu füllen. Dies führt - insbesondere aufgrund der geringen Partikelgröße - zu einer besonderen Kompaktheit und/oder Ebenheit der Oberfläche des Trägerpapiers, so dass dieses optisch besonders ansprechend ist und wertig erscheint. Außerdem ist das Aufbringen und/oder die Haftung einer weiteren Schicht, beispielsweise der Oberflächenbeschichtung begünstigt. In einer vorteilhaften Ausführungsform weisen die Si-haltigen Partikel eine thermische Stabilität auf, die > 300°C ist. Um die Barriereeigenschaften, die Bedruckbarkeit und die Lackierbarkeit optimal steuern zu können, ist in einer bevorzugten Ausführungsform eine zusätzliche Vernetzung mit einem bifunktionellen aliphatischen Glycidylether vorgesehen.
  • Bevorzugt ist die Polarität der Papierbeschichtung auf einen definierten Wert eingestellt. Dies erfolgt bevorzugt durch Zugabe einer ausreichenden Menge, bevorzugt 5 %, Glycidylether.
  • Dadurch, dass die Zellulosefasern aus dem Trägerpapier durch Einbringung eines Lösemittels von der ersten und/oder zweiten Beschichtungsseite in Suspension gebracht werden können, ist es möglich, das Trägerpapier soweit abzubauen, dass dessen Struktur zusammenbricht. Spätestens sobald dies eintritt, ist vorzugsweise auch die Stabilität der ersten Beschichtung so weit reduziert, dass dessen Struktur ebenfalls zusammenbricht. Unabhängig davon wird nach Resuspension der Zellulosefasern aus dem Trägerpapier (beispielsweise in eine Pulpe) die Abtrennung der ersten Beschichtung ermöglicht. Dies könnte bei größeren zusammenhängenden Stücken der ersten Beschichtung beispielsweise durch Siebe erfolgen. Bevorzugt ist jedoch, dass Reste der ersten Beschichtung zusammen mit anderen Verunreinigungen der Zellulosefasern (beispielsweise Tinte, Druckerschwärze oder Pigmente) durch Flotation aus der Pulpe entfernt beziehungsweise von den Zellulosefasern getrennt werden können.
  • Ein derartiges papierbasiertes Verpackungsmaterial bietet neben der verbesserten Recyclingfähigkeit insbesondere Vorteile hinsichtlich einer guten Verarbeitbarkeit. Zudem bleibt die Barrierewirkung gegen Mineralöl-, Wasserdampf- und Gas- Diffusion nach Formung und Siegelung von Seitenfaltenbeutel, Sachets, Standbodenbeutel, Einwickler, Flowpacks, Faltschachteln, Sekundärverpackungen erhalten. Die Herstellung dieser Verpackungsmaterialien erfolgt an Verpackungsmaschinen, welche aus dem Stand der Technik bekannt sind. Weiterhin kann durch Auswahl des Trägerpapiers, der chemischen Zusammensetzung der Beschichtungen und/oder der Schichtdicken bzw. durch verschiedene Variationen hieraus, eine ausreichend hohe Durchstoßfestigkeit, Biegesteifigkeit, Zugsteifigkeit, Berstdruckfestigkeit, Zugfestigkeit, Bruchdehnung, Knickrissfestigkeit, Reißfestigkeit und/oder der Rückfederungskraft (beispielsweise gegenüber Karton) gewährleistet werden.
  • Bevorzugt ist die zweite Beschichtung ein Leim, ein Kleber oder eine Siegelschicht. Dies bietet neben der Möglichkeit diese Schicht unmittelbar zur Herstellung einer geschlossenen Verpackung zu verwenden, Vorteile hinsichtlich der Umweltverträglichkeit eines solchen papierbasierten Verpackungsmaterials. Auch verarbeitungsseitig bietet dies Vorteile, da eine Klebeschicht unmittelbar auf andere Bereiche der Verpackung geklebt werden könnte, um beispielsweise einen Beutel zu formen. Denkbar wäre auch, ein solches papierbasiertes Verpackungsmaterial über die zweite Beschichtung mit einem Kunststoffbehältnis zu verbinden, um eine im Kunststoffbehältnis (beispielsweise einem Joghurtbecher) vorhandene Öffnung zu überdecken und dieses somit zu schließen.
  • Als besonders geeignet haben sich als zweite Beschichtung Materialien erwiesen, die ausgewählt sind aus einer Gruppe, die PVDC, PVOH, modifiziertes PVOH, Acrylat, Biopolymere, Casein, Stärke, thermoplastische Stärke, Zucker, Zellulose, Carboxymethylzellulose, Zelluloseether, Xanthan, Carrageen, Polypeptide, Proteine, Gelatine, Pectin, Guaran, Chitinderivate, Chitosanderivate (insbesondere N-Carboxymethylchitosan), Dextran, Gluten, Hyaluronsäure, Polyhydroxyalkanoatbasiertes wasserlösliches Polymer, lonomere, Polyurethan, Polyacrylsäure, hydrophiles Polyacrylat, Polyacrylamid (insbesondere N-(2-Hydroxypropyl)-methacrylamid), Polymethacrylsäure, Copolymere aus Acrylsäure und/oder Metacrylsäure und deren Ester, Polysulfonsäure, Polyamin, Aminoharz, Polyimin, Polybetain, Polyethylenoxid, Polyethylenglycol, Homo-Polyvinylpyrrolidon (insbesondere Poly-N-Vinylpyrrolidon), Vinyl-pyrrolidone (insbesondere Vinyl-pyrrolidon/Vinyl-Laurat-Copolymere, Vinyl-pyrrolidon/Vinylimidazol sowie Vinyl-pyrrolidon/Vinyl-caprolactam), Polyvinylalkohol, Polyvinylalkohol/Ethylen-Vinylalkohol-Copolymere, Butendiol-Vinylalkohol-Copolymer (BVOH), azetalisierter Polyvinylalkohol, Polyvinylazetal, Polyester, Polyethylenimin, quartäre Ammoniumverbindungen, Polyoxazolin, Polyphosphat, Carboxypolymethylen, Polyvinylmethylether, Maleinsäureanhydrid und Polyacrylamid jeweils einzeln, als Mischung und/oder als Copolymere umfasst. Auch wenn dies für eine ausreichende Recyclingfähigkeit des papierbasierten Verpackungsmaterials nicht zwingend erforderlich ist, sind diese Materialien bevorzugt, da sie - zumindest in einigen Ausführungen und/oder Kombinationen - wasserlöslich und/oder durch Wasser spalt- oder abbaubar (im Rahmen dieser Erfindung auch als „wasserdegradierbar“ bezeichnet) sind. Dies ist im Hinblick auf eine besonders gute Umweltverträglichkeit und Ressourcenschonung vorteilhaft. Biopolymere, besonders bevorzugt Casein, Stärke, dabei insbesondere bevorzugt thermoplastische Stärke, Zellulose, Gelatine, Proteine, dabei insbesondere bevorzugt Sojaproteine und/oder Gluten, sind im Hinblick auf eine möglichst umfassende Ressourcenschonung im Produkt, dessen Herstellung und dessen Recycling bevorzugt. Außerdem sind diese Materialien frei verfügbar und lassen sich einfach in ein papierbasiertes Verpackungsmaterial integrieren.
  • Bevorzugt weist das papierbasierte Verpackungsmaterial eine Stärke im Bereich von 30 - 300 µm, bevorzugt 40 - 200 µm, besonders bevorzugt 50 - 100 µm auf. Diese Stärken haben sich als vorteilhaft gezeigt, da sie einerseits ein ausreichend starkes Trägerpapier und dessen Beschichtung (mit mindestens erster Beschichtung und Oberflächenbeschichtung) ermöglichen und andererseits dünn genug sind, um mit in der Verpackungsindustrie üblichen Verarbeitungsmaschinen gehandhabt werden zu können. Das Gewicht von papierbasiertem Verpackungsmaterial in dem oben genannten Stärkebereich ist gering, so dass beim Transport von mit einem solchen Papierlaminat verpackten Produkt nicht unverhältnismäßig hohe Transportkosten anfallen und die Materialergiebigkeit hoch ist.
  • Bei der Oberflächenbeschichtung handelt es sich bevorzugt um eine Druckfarbe. Diese könnte in einer weiter bevorzugten Ausgestaltung eine Farbzusammensetzung sein, die Nitrocellulose, PVB, PVC, PA und/oder PUR umfasst. Derartige Farbzusammensetzungen haben sich als besonders geeignet erwiesen, um im Tiefdruckverfahren aufgebracht werden zu können. Unabhängig von der verwendeten Farbzusammensetzung ist das Tiefdruckverfahren zum Aufbringen einer Farbzusammensetzung bevorzugt, da es ein besonders homogenes Druckbild ergibt und verfahrensseitig besonders schnell, effizient und kostengünstig realisierbar ist. Im Falle eines partiellen Kaltsiegelauftrags auf der Oberfläche der ersten Beschichtung oder direkt auf die Oberfläche des Trägerpapiers, kann zusätzlich auf die Oberfläche der zweiten Beschichtung und/oder über der Druckfarbe ein Dehäsivlack aufgetragen werden. Alternativ oder ergänzend zum Tiefdruck können jedoch im Rahmen der Erfindung auch andere Drucktechniken zum Aufbringen von (Farb-) Schichten eingesetzt werden. Denkbar und für einige Anwendungen und Verfahren bevorzugt sind beispielsweise Flexodruck, Offsetdruck, UV-Flexodruck, EB-Flexodruck (wetflex), Bogenoffsetdruck, UV/EB Offsetdruck und/oder Digitaldruck. Für diese Druckverfahren sind gegebenenfalls andere als die oben als bevorzugt erwähnten Druckfarben vorteilhaft.
  • Bevorzugt ist ein papierbasiertes Verpackungsmaterial bei welchem das Trägerpapier eine Stärke (Dicke) im Bereich von 25 µm - 290 µm, bevorzugt 45 µm - 250 µm und besonders bevorzugt 50 µm - 200 µm aufweist. In Abhängigkeit von den übrigen Eigenschaften des Trägerpapiers (beispielsweise Reißfestigkeit, Flächengewicht, Opazität, Haptik, Füllstoffart und/oder Füllstoffanteil) weist ein solches Trägerpapier eine ausreichende Reißfestigkeit zur Verwendung in der Verpackungsindustrie auf, ist aber andererseits ausreichend dünn und leicht, um bei der Verwendung als Verpackung weder viel Volumen beizusteuern, noch das (Transport-) Gewicht unverhältnismäßig zu erhöhen.
  • Bevorzugt umfasst oder ist das Trägerpapier ein Rohpapier mit einer Dichte >1 g/cm3. Dieses umfasst bevorzugt ein aus Laub und/oder Nadelbäumen gewonnenes Primärfasermaterial und/oder ein aus Recyclingmaterial gewonnenes Sekundärfasermaterial. Dadurch und durch aus dem Stand der Technik bekannten Maßnahmen kann bei geringem Gewicht eine ausreichende Stärke des Trägerpapiers gewährleistet sein. Die hier benötigten Verfahren sind dem Fachmann bekannt.
  • Bevorzugt ist das Trägerpapier ausgewählt aus einer Gruppe, die biodegradable Fasermaterialien, Kraftpapier, Graspapier, Kakaofaserpapier, Strohpapier, Hanfpapier, holzfreies Papier, Seidenpapier, Buntpapier, Dickdruckpapier, Tiefdruckpapier, Dokumentenpapier, Duplexpapier, Recyclingpapier, Butterbrotpapier, Pergamentpapier, Pergamin, Tauen, Velinpapier und Transparentpapier umfasst. Es hat sich gezeigt, dass diese Papiere besonders geeignet sind, um in einem papierbasierten Verpackungsmaterial eine stabile Verbindung zu benachbarten Schichten, insbesondere zu der ersten Beschichtung zu ermöglichen. Dennoch lassen sich die Zellulosefasern dieser Papiere im Recyclingprozess besonders leicht resuspendieren.
  • Optional, und für einige Anwendungen bevorzugt, weist das Trägerpapier und/oder mindestens eine weitere Papierschicht einen Strich auf. Es handelt sich somit um ein gestrichenes Papier. Als Streichfarbe sind Kreide-, Kaolin-, oder Casein-enthaltende Streichfarben bevorzugt. Das Aufbringen des Strichs ist dem Fachmann aus dem Stand der Technik bekannt.
  • Bevorzugt weist das papierbasierte Verpackungsmaterial Durchtrittsgeschwindigkeit für Wasser bei 50°C von mindestens 90 g/m2·Tag, bevorzugt ≥ 100 g/m2·Tag, weiter bevorzugt ≥ 110 g/m2·Tag, insbesondere bevorzugt ≥ 120 g/m2·Tag auf. Es hat sich gezeigt, dass bei dieser Durchtrittsgeschwindigkeit ein ausreichender Schutz, der von einem solchen Verpackungsmaterial umschlossenen Produkte gewährleistet werden kann, jedoch eine ausreichende Resuspendierbarkeit in der Pulpe gegeben ist. Insbesondere ist bevorzugt, dass die oben angegebenen Werte für die Durchtrittsgeschwindigkeit im Wesentlichen oder alleinig durch den Verbund aus Oberflächenbeschichtung, erster Beschichtung und Trägerpapier erreicht ist. Gegebenenfalls können jedoch weitere schichten vorgesehen sein, um die Durchtrittsgeschwindigkeit für Wasser entsprechend den jeweiligen Anforderungen einzustellen. Gegebenenfalls könne eine zweite Beschichtung vorgesehen sein und/oder eine die Durchtrittsgeschwindigkeit regulierende Membran und/oder Barriereschicht.
  • Eine weitere Lösung der oben dargestellten Aufgabe ist eine Verpackung, die ein wie oben beschriebenes papierbasiertes Verpackungsmaterial umfasst. Durch die Nutzung eines solchen papierbasierten Verpackungsmaterials kann bei geringem Gewicht und guter optischer Wahrnehmbarkeit der Oberflächenbeschichtung sichergestellt werden, dass trotz der Barrierewirkung der ersten Beschichtung die Cellulosefasern des Trägerpapiers leicht recyclingfähig sind. Darüber hinaus kann, trotz der einseitig guten Zugänglichkeit des Trägerpapiers für potentiell schädigende Substanzen, für die Oberflächenbeschichtung sichergestellt werden, dass diese über eine lange Zeit nicht durch diese Substanzen geschädigt wird und somit das papierbasierte Verpackungsmaterial optisch ansprechend bleibt.
  • Die Oberflächenbeschichtung kann dabei nahezu beliebig gestaltet sein. Insbesondere kann sie für den Kunden wichtige Informationen wie beispielsweise zu dem in der Verpackung enthaltenen Produkt optisch darstellen. Um diese Informationen für einen Kunden auch ohne die Verpackung öffnen zu müssen zugänglich zu halten, ist bevorzugt, dass diese Oberflächenbeschichtung bezüglich des Trägerpapiers der Verpackung außenseitig angeordnet ist. Insbesondere ist bevorzugt, dass die Oberflächenbeschichtung auf der Außenseite der Verpackung sichtbar ist. Sie könnte somit auf der Außenseite der Verpackung angeordnet sein. Die Oberflächenbeschichtung kann das Erscheinungsbild und/oder die Haptik der Verpackung positiv beeinflussen. Dabei muss die Oberflächenbeschichtung nicht zwangsläufig die äußerste Schicht der Verpackung sein, sondern könnte gegebenenfalls durch eine oder weitere (bevorzugt transparente) Schichten (zumindest abschnittsweise) überlagert sein.
  • Die beiden Beschichtungen können auf einer beliebigen Seite des Trägerpapiers in verschiedenen Kombinationen aufgebracht werden.
  • Die zweite Beschichtung ist bevorzugt auf einer Innenseite der Verpackung angeordnet. Dadurch kann sie - sofern es sich um eine Klebeschicht handelt - zur Verbindung von Abschnitten des papierbasierten Verpackungsmaterials mit anderen Abschnitten des papierbasierten Verpackungsmaterials oder der Verpackung genutzt werden.
  • Bevorzugt handelt es sich bei einer wie oben beschriebenen Verpackung um eine Verpackung ausgewählt aus einer Gruppe, die Stickpack, Beutel, Twist-Verpackung, Standbeutel (Doypack), stabile Beutel, Kissenbeutel, Seitenfaltenbeutel, wiederverschließbarer Beutel (Flow-Wrap), Aufreiß-Verpackungen, Dreirandsiegelverpackung (3 ss), Vierrandsiegelverpackung (4 ss), Würfel, Deckel, Sichtverpackung, Blister, und Verpackung für pharmazeutische Produkte umfasst.
  • Ein weiterer erfindungswesentlicher Aspekt betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Papierlaminats, welches sich bevorzugt durch die folgenden Schritte auszeichnet:
    • - Bereitstellen eines Trägerpapiers,
    • - Bereitstellen einer ersten Beschichtungsmasse, die zur Erzeugung einer Barriereschicht geeignet ist, die zumindest für eine Substanz einen erhöhten Diffusionswiderstand aufweist, die vorzugsweise ausgewählt ist aus einer Gruppe, die Fluid, Gas, Luft, Sauerstoff, Kohlendioxid, Stickstoff, Inertgas, Geruchsstoff, Aromastoff, Wasserdampf, Flüssigkeit, Wasser, Wasser-Fett-Emulsion, Fett, Öl, Mineralöl, und Speiseöl einzeln oder in Kombination umfasst,
    • - Aufbringen der ersten Beschichtung umfassend die erste Beschichtungsmasse auf eine Seite des Trägerpapiers,
    • - Bereitstellen einer Oberflächenbeschichtungsmasse,
    • - Aufbringen der Oberflächenbeschichtungsmasse unmittelbar auf die erste Beschichtung.
  • Durch dieses Verfahren ist es besonders einfach möglich, ein recyclingfähiges papierbasiertes Verpackungsmaterial herzustellen, bei welchem zwar das Trägerpapier auf zumindest einer Seite für Substanzen zugänglich ist, die das Herauslösen von Cellulosefasern während des Recyclings fördern, jedoch die Oberflächenbeschichtung durch die erste Beschichtungsmasse vor von dieser Seite durch das Trägerpapier diffundierenden Substanzen geschützt ist.
  • Bevorzugt ist eine Variante des Verfahrens, bei welcher das Trägerpapier vor und/oder nach dem Aufbringen der ersten Beschichtung auf eine erste Seite auf der der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite mit einer diese zweite Seite des Trägerpapiers nicht vollflächig überdeckenden zweiten Beschichtungsmasse versehen wird.
  • Das Aufbringen der Beschichtungen kann unabhängig voneinander durch geeignete Verfahren erfolgen. Als besonders geeignet hat sich das Aufdrucken einer Beschichtung erwiesen. Hierbei haben sich Auftragsgewichte von 0,5 - 100 g/m2, bevorzugt 0,8 - 70 g/m2, besonders bevorzugt 1 - 50 g/m2,ganz besonders bevorzugt 3 - 30 g/m2 als vorteilhaft erwiesen. Alternativ oder ergänzend zum Aufdrucken einer Schicht, könnte eine Schicht auch durch Extrusion, Glattwalzenauftrag, Rasterzylinderauftrag, Gießauftrag aufgebracht werden. Eine weitere bevorzugte Variante besteht darin, die Schicht als Schmelze aufzubringen („Hotmelt“). Die beiden letztgenannten Varianten haben sich insbesondere dann als vorteilhaft erwiesen, wenn höhere Auftragsgewichte gewünscht sind. Als besonders geeignet hat sich das Aufdrucken der Beschichtung durch Extrusion oder als Schmelze erwiesen, wenn Auftragsgewichte von 1 - 100 g/m2, bevorzugt 2 - 70 g/m2, besonders bevorzugt 3 - 50 g/m2 ganz besonders bevorzugt 3 - 30 g/m2 gewünscht sind.
  • Im Falle eines Auftrags von Metallen und/oder Metalloxiden ist die Dampfabscheidung im Hochvakuum ein bevorzugtes Verfahren. Bevorzugt mit einer Schichtdicke von 0,01 - 0,1 µm.
  • In einer bevorzugten Variante des Verfahrens umfasst das Verfahren zusätzlich den Schritt des Zusammenfügens von zumindest einem Abschnitt der zweiten Beschichtung unter Ausbildung einer Klebeverbindung mit anderen Abschnitten desselben Papierlaminats oder eines anderen Verpackungsmaterials zu einer Verpackung. Dies kann - sofern die zweite Beschichtung ein Kleber oder Leim ist - ohne zusätzliche adhäsive Materialien erfolgen. Alternativ dazu wäre auch das Einbringen eines Klebers oder eines Leims zur Ausbildung einer zumindest zeitweise stabilen Klebeverbindung zwischen den oben genannten Abschnitten vorteilhaft. Alternativ dazu ist in einigen Fällen auch vorteilhaft, dass die zweite Beschichtung thermisch und/oder chemisch aktivierbar ist und in dieser aktivierten Form zur Ausbildung der gewünschten, zumindest zeitweise stabilen Klebeverbindung zwischen den oben genannten Abschnitten geeignet ist.
  • Das Aufbringen der ersten Beschichtung erfolgt bevorzugt direkt auf das Trägerpapier. Alternativ dazu kann auch eine oder mehrere Zwischenschicht/en vorgesehen sein. Bevorzugt erfolgt das Aufbringen einer Schicht durch ein Verfahren, das ausgewählt ist aus einer Gruppe, die Trockenkaschierung, Nasskaschierung, Thermokaschierung, Extrusionskaschierung, wasserbasierte Klebekaschierung, lösungsmittelbasierte Klebekaschierung und lösungsmittelfreie Klebekaschierung umfasst. Besonders bevorzugt ist jedoch eine Nasskaschierung, insbesondere eine wasserbasierende Klebekaschierung, da dabei die Verwendung von organischen Lösungsmitteln wie Ethylacetat vermieden werden kann. Dies ist insbesondere im Hinblick auf die Produktionskosten, die Arbeitssicherheit und die Entsorgung vorteilhaft. Gleichzeitig ist es bei einer wasserbasierenden Klebekaschierung möglich, die Eigenschaft des papierbasierten Verpackungsmaterials so einzustellen, so dass eine gute Verarbeitbarkeit mit üblichen Maschinen möglich ist.
  • Ist auf der zweiten Seite des papierbasierten Verpackungsmaterials als zweite Schicht (abschnittsweise) ein Kaltsiegellack (beispielsweise um diese Seite zum Formen einer Verpackung mit anderen Abschnitten zu verkleben) vorgesehen, ist bevorzugt die gegenüberliegende Seite des papierbasierten Verpackungsmaterials (beispielsweise die Oberflächenbeschichtung) mit einem Trennlack zu versehen. Der Trennlack sollte dabei zumindest dort angeordnet sein, wo diese Seite während der Herstellung oder der Weiterverarbeitung mit dem Kaltsiegellack in Kontakt kommen könnte. Dadurch kann das unerwünschte Anhaften dieser Abschnitte des papierbasierten Verpackungsmaterials aneinander (beispielsweise bei der Konfektionierung als Rollen) vermieden werden.
  • Bevorzugt handelt es sich bei dem Trennlack um einen auf einer Nitrocellulose/Polyamid-Harz-Kombination basierenden Trennlack. Dieser hat sich in einem papierbasierten Verpackungsmaterial als besonders vorteilhaft hinsichtlich der Haftkraft und des Verhaltens im Recyclingprozess erwiesen.
  • Bevorzugt weist eine als Lack-, Leim-, Film- oder (Co-) Extrusionsbeschichtung ausgeführte zweite Beschichtung eine Dicke von vorzugsweise 1 - 100 g/m2, bevorzugt 2 - 70 g/m2, besonders bevorzugt 5 - 50 g/m2 ganz besonders bevorzugt 3 - 30 g/m2 auf. Bevorzugt wird eine solche Beschichtung im Rahmen der Herstellung des papierbasierten Verpackungsmaterials auf das Trägerpapier vor dessen Weiterverarbeitung aufgebracht. Als dafür bevorzugt geeignete Verfahren sind ausgewählt aus einer Gruppe, die Kaschieren, Lackieren, Flexodruck, Siebdruck, Tiefdruck und insbesondere bevorzugt Lackieren mittels einer Breitschlitzdüse („curtain coating“), oder Glattwalzen- oder Rasterwalzenauftrag umfasst. Diese Verfahren ermöglichen besonders dünne zweite Beschichtungen, wodurch dies besonders Material- und Ressourcenschonend erfolgen kann.
  • Durch die Auswahl eines Trägerpapiers und/oder der Beschichtungen ist es möglich, sowohl die mechanischen als auch die Barriereeigenschaften des papierbasierten Verpackungsmaterials einzustellen. Die mechanischen Eigenschaften des papierbasierten Verpackungsmaterials können durch die Kombination verschiedener Papiersorten und/oder Beschichtungen an die jeweiligen Bedürfnisse im Rahmen der Verwendung als Verpackung (beispielsweise hinsichtlich des Formats oder der Bearbeitbarkeit) angepasst werden.
  • Zur Verbesserung der Barriereeigenschaften des papierbasierten Verpackungsmaterials, beispielsweise gegenüber Fett, ist bevorzugt, das Trägerpapier und/oder eine weitere Papierschicht unabhängig voneinander aus einer Gruppe von Papieren auszuwählen, die einen hohen KIT-Wert (also eine hohe Fettdichtigkeit bzw. Fat Penetration Resistance) und eine niedrige Porosität aufweisen.
  • Beispielhafte papierbasierte Verpackungsmaterialien sind im Folgenden beschrieben. Diese Zusammensetzungen stellen jedoch lediglich Beispiele dar, ohne die Erfindung auf diese Ausführungsformen zu beschränken.
  • Beispiel 1: Heißsiegelfähiges papierbasiertes Verpackungsmaterial
  • Schichtfolge:
    1. a) Oberflächenbeschichtung,
    2. b) Barriereschicht, Flächengewicht > 1 g/m2, umfassend dreidimensional quervernetztes siliconhaltiges Pulver (Partikelgröße < 1 µm),
    3. c) Kraftpapier, Flächengewicht > 40 g/m2,
    4. d) Partiell aufgetragener Heißsiegellack, Flächengewicht (in den beschichteten Abschnitten) > 3 g/m2,
  • Der lediglich partiell aufgetragene Heißsiegellack der Schicht d) ermöglicht, dass in den nicht beschichteten Bereichen Wasser das Kraftpapier (Schicht c)) benetzen kann und während des Recyclings Cellulosefasern aus diesem herauslösen kann. Die äußerst flexibel gestaltbare Oberflächenbeschichtung kann bei der Verwendung als Verpackung aufgrund der Barriereschicht b) nicht von durch das Kraftpapier (Schicht c)) hindurchdiffundierende Flüssigkeit (beispielsweise Wasser, Öl oder Fett) beschädigt oder zerstört werden. Anstelle des Heißsiegellacks könnte auch eine Heißsiegelbeschichtung mit einer Dicke von mehr als 5 µm verwendet werden. Falls die Kaltsiegelfähigkeit der Siegelschicht gewünscht ist, könnte der lediglich abschnittsweise aufgebrachte Heißsiegellack durch einen abschnittsweise aufgebrachten Kaltsiegellack, beispielsweise mit einer Dicke von mehr als 3 µm ersetzt werden.
  • Beispiel 2: Heißsiegelfähiges papierbasiertes Verpackungsmaterial mit Bedruckung
  • Schichtfolge:
    1. a) Optionaler Decklack, Flächengewicht > 1 g/m2,
    2. b) Druckfarbe,
    3. c) Barriereschicht, Flächengewicht > 1 g/m2, umfassend dreidimensional quervernetztes siliconhaltiges Pulver (Partikelgröße < 1 µm),
    4. d) Kraftpapier, Flächengewicht > 40 g/m2,
    5. e) Partiell aufgetragener Heißsiegellack, Flächengewicht (in den Beschichteten Abschnitten) > 3 g/m2.
  • Der optionale Decklack gemäß a) kann auch dazu dienen, die Eigenschaften der Oberfläche hinsichtlich deren Mattigkeit, Glanz, Haptik oder verbesserter Reibung auf spezielle Anforderungen anzupassen. Auch hier ermöglicht der lediglich partiell aufgetragene Heißsiegellack den Zugang von Lösungsmittel zu dem Trägerpapier (Schicht d)) während des Recyclings.
  • Beispiel 3: Extrusionsbeschichtetes papierbasiertes Verpackungsmaterial mit Bedruckung
  • Schichtfolge:
    1. a) Druckfarbe (partiell)
    2. b) Hydrolysierbarer Lack < 3 g/m2
    3. c) Kraftpapier Flächengewicht > 50 g/m2, einseitig gestrichen, Papierstrich nach innen
    4. d) Extrusionsprimer (z. B. PBS) > 3 g/m2
    5. e) PVOH > 5 g/m2
    6. f) Extrusionsdeckschicht (z. B. PBS) > 3 g/m2
    7. g) Heißsiegellack, > 5 g/m2 optional mit Barriereeigenschaften gegen Wasserdampf (z. B. ionomerbasierender Lack)
  • Beispiel 4: Heißsiegelfähiges, beidseitig hydrolysierbares, papierbasiertes Verpackungsmaterial mit Bedruckung
  • Schichtfolge:
    1. a) Druckfarbe (partiell)
    2. b) Hydrolysierbarer Lack < 3 g/m2
    3. c) Kraftpapier Flächengewicht > 40 g/m2, einseitig gestrichen, Papierstrich nach innen
    4. d) Hydrolysierbarer Lack < 3 g/m2
    5. e) Heißsiegellack, > 5 g/m2 optional mit Barriereeigenschaften gegen Wasserdampf (z. B. ionomerbasierender Lack)
  • Beispiel 5: Heißsiegelfähiges, beidseitig hydrolysierbares, metallisiertes, papierbasiertes Verpackungsmaterial mit Bedruckung
  • Schichtfolge:
    1. a) Aluminiummetallisierung
    2. b) Hydrolysierbarer Lack < 3 g/m2
    3. c) Kraftpapier Flächengewicht > 40 g/m2, einseitig gestrichen, Papierstrich nach innen
    4. d) Hydrolysierbarer Lack < 3 g/m2
    5. e) Heißsiegellack, > 5 g/m2 optional mit Barriereeigenschaften gegen Wasserdampf (z. B. ionomerbasierender Lack)
  • Beispiel 6: Heißsiegelfähiges, papierbasiertes Verpackungslaminat
  • Schichtfolge:
    1. a) Kraftpapier Flächengewicht > 40 g/m2
    2. b) Kleber oder Leim (ggf. Laserperforiert)
    3. c) Aluminiummetallisierung
    4. d) Hydrolysierbarer Lack < 3 g/m2
    5. e) Kraftpapier Flächengewicht > 40 g/m2, einseitig gestrichen, Papierstrich nach innen
    6. f) Hydrolysierbarer Lack < 3 g/m2
    7. g) Heißsiegellack, > 5 g/m2 optional mit Barriereeigenschaften gegen Wasserdampf (z. B. ionomerbasierender Lack)
  • Beispiel 7: Heißsiegelfähiges, mit Kanälen perforiertes, papierbasiertes Verpackungsmaterial mit Oberflächenbeschichtung
  • Schichtfolge:
    1. a) Vollflächige Oberflächenbeschichtung < 2 g/m2 mit Kanälen perforiert
    2. b) Druckfarbe (partiell)
    3. c) Wasserlöslicher Primer < 2 g/m2 (z. B. Zellulosederivat) mit Kanälen perforiert
    4. d) Kraftpapier Flächengewicht > 40 g/m2, einseitig gestrichen, Papierstrich nach innen
    5. e) Vollflächiger Barrierelack (z. B. Stryrolacrylat-Basis) > 5 g/m2
    6. f) Partieller Kaltsiegellack
  • Beispiel 8: Heißsiegelfähiges, mit Kanälen perforiertes, papierbasiertes Verpackungsmaterial mit Oberflächenbeschichtung
  • Schichtfolge:
    1. a) Hotmelt auf Paraffinwachsbasis (partiell)
    2. b) Druckfarbe (partiell)
    3. c) Wasserlöslicher Primer < 2 g/m2 (z. B. Zellulosederivat) mit Kanälen perforiert
    4. d) Kraftpapier Flächengewicht > 40 g/m2, einseitig gestrichen, Papierstrich nach innen
    5. e) Vollflächiger Barrierelack (z. B. Stryrolacrylat-Basis) > 5 g/m2
    6. f) Hotmelt auf Paraffinwachsbasis (partiell)
  • Die Anmelderin behält sich vor, sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale als erfindungswesentlich zu beanspruchen, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind. Es wird weiterhin darauf hingewiesen, dass in den einzelnen Figuren auch Merkmale beschrieben wurden, welche für sich genommen vorteilhaft sein können. Der Fachmann erkennt unmittelbar, dass ein bestimmtes in einer Figur beschriebenes Merkmal auch ohne die Übernahme weiterer Merkmale aus dieser Figur vorteilhaft sein kann. Ferner erkennt der Fachmann, dass sich auch Vorteile durch eine Kombination mehrerer in einzelnen oder in unterschiedlichen Figuren gezeigter Merkmale ergeben können.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 3495138 A1 [0021]

Claims (10)

  1. Papierbasiertes, recyclingfähiges Verpackungsmaterial, insbesondere Papierverpackungsmaterial für Lebensmittelbehältnisse, mit einem Trägerpapier und einer an dem Trägerpapier zumindest einseitig mittelbar angeordneten ersten Beschichtung, wobei die erste Beschichtung zumindest für eine Substanz, ausgewählt aus einer Gruppe, die Fluid, Gas, Luft, Sauerstoff, Kohlendioxid, Stickstoff, Inertgas, Geruchsstoff, Aromastoff, Wasserdampf, Flüssigkeit, Wasser, Wasser-Fett-Emulsion, Fett, Öl, Mineralöl (MOSH (Mineral Oil Saturated Hydrocarbons beziehungsweise gesättigte Mineralölkohlenwasserstoffe) MOAH (Mineral Oil Aromatic Hydrocarbons), POSH (Polyolefinische gesättigte Kohlenwasserstoffe) beziehungsweise aromatische Mineralölkohlenwasserstoffe)) und Speiseöl einzeln oder in Kombination umfasst, einen gegenüber Papier erhöhten Diffusionswiderstand aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Beschichtung zwischen dem Trägerpapier und einer optisch wahrnehmbaren Oberflächenbeschichtung angeordnet ist und die Oberflächenbeschichtung unmittelbar kontaktiert.
  2. Papierbasiertes Verpackungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Beschichtung eine Barriereschicht ist und diese bevorzugt ausgewählt ist aus einer Gruppe, die PVDC, PVOH, modifiziertes PVOH, Acrylat, Biopolymere, Casein, Stärke, thermoplastische Stärke, Zucker, Zellulose, Carboxymethylzellulose, Zelluloseether, Xanthan, Carrageen, Polypeptide, Proteine, Gelatine, Pectin, Guaran, Chitinderivate, Chitosanderivate (insbesondere N-Carboxymethylchitosan), Dextran, Gluten, Hyaluronsäure, Polyhydroxyalkanoatbasiertes wasserlösliches Polymer, lonomere, Polyurethan, Polyacrylsäure, hydrophiles Polyacrylat, Polyacrylamid (insbesondere N-(2-Hydroxypropyl)-methacrylamid), Polymethacrylsäure, Copolymere aus Acrylsäure und/oder Metacrylsäure und deren Ester, Polysulfonsäure, Polyamin, Aminoharz, Polyimin, Polybetain, Polyethylenoxid, Polyethylenglycol, Homo-Polyvinylpyrrolidon (insbesondere Poly-N-Vinylpyrrolidon), Vinyl-pyrrolidone (insbesondere Vinylpyrrolidon/Vinyl-Laurat-Copolymere, Vinyl-pyrrolidon/Vinyl-imidazol sowie Vinyl-pyrrolidon/Vinyl-caprolactam), Polyvinylalkohol, Polyvinylalkohol/Ethylen-Vinylalkohol-Copolymere, Butendiol-Vinylalkohol-Copolymer (BVOH), azetalisierter Polyvinylalkohol, Polyvinylazetal, Polyester, Polyethylenimin, quartäre Ammoniumverbindungen, Polyoxazolin, Polyphosphat, Carboxypolymethylen, Polyvinylmethylether, Maleinsäureanhydrid und Polyacrylamid jeweils einzeln, als Mischung und/oder als Copolymere umfasst.
  3. Papierbasiertes Verpackungsmaterial nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerpapier auf der der ersten Beschichtung gegenüberliegenden zweiten Seite eine zweite Beschichtung aufweist, welche diese Seite des Trägerpapiers bevorzugt nicht vollflächig überdeckt, wobei die zweite Beschichtung bevorzugt eine siegelfähige Beschichtung ist.
  4. Papierbasiertes Verpackungsmaterial nach einem der Ansprüche 2-3, dadurch gekennzeichnet, dass die optisch wahrnehmbaren Oberflächenbeschichtung auf der der Barriereschicht gegenüberliegenden Seite zumindest abschnittsweise, bevorzugt vollflächig von einer Schutzschicht, bevorzugt einem Lack überdeckt ist.
  5. Papierbasiertes Verpackungsmaterial nach einem der Ansprüche 2-4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Beschichtung maximal 50 %, bevorzugt weniger als 50 %, weiter bevorzugt bis zu 40 %, insbesondere bevorzugt bis zu 30 % einer Seite des Trägerpapiers überdeckt.
  6. Papierbasiertes Verpackungsmaterial nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das papierbasierte Verpackungsmaterial eine Durchtrittsgeschwindigkeit für Wasser bei 50°C von mindestens 90 g/m2·Tag, bevorzugt ≥ 100 g/m2·Tag, weiter bevorzugt ≥ 110 g/m2·Tag, insbesondere bevorzugt ≥ 120 g/m2·Tag aufweist.
  7. Verpackung, insbesondere für Lebensmittel oder trockene Füllgüter, bevorzugt trockene Lebensmittel, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein papierbasiertes Verpackungsmaterial nach einem der vorangegangenen Ansprüche umfasst.
  8. Verpackung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Beschichtung auf einer Innenseite der Verpackung angeordnet ist.
  9. Verfahren zur Herstellung eines papierbasierten Verpackungsmaterial, gekennzeichnet durch die Schritte: - Bereitstellen eines Trägerpapiers, - Bereitstellen einer ersten Beschichtungsmasse, die zur Erzeugung einer Barriereschicht geeignet ist, die zumindest für eine Substanz einen erhöhten Diffusionswiderstand aufweist, die vorzugsweise ausgewählt ist aus einer Gruppe, die Fluid, Gas, Luft, Sauerstoff, Kohlendioxid, Stickstoff, Inertgas, Geruchsstoff, Aromastoff, Wasserdampf, Flüssigkeit, Wasser, Wasser-Fett-Emulsion, Fett, Öl, Mineralöl, und Speiseöl einzeln oder in Kombination umfasst, - Aufbringen der ersten Beschichtung umfassend die erste Beschichtungsmasse auf eine Seite des Trägerpapiers, - Bereitstellen einer Oberflächenbeschichtungsmasse, - Aufbringen der Oberflächenbeschichtungsmasse unmittelbar auf die erste Beschichtung.
  10. Verfahren zur Herstellung eines papierbasierten Verpackungsmaterial nach Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerpapier vor und/oder nach dem Aufbringen der ersten Beschichtung auf eine erste Seite auf der der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite mit einer diese zweite Seite des Trägerpapiers nicht vollflächig überdeckenden zweiten Beschichtungsmasse versehen wird.
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