EP3821074B1 - Heisssiegelfähiges barrierepapier - Google Patents

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EP3821074B1
EP3821074B1 EP19739964.5A EP19739964A EP3821074B1 EP 3821074 B1 EP3821074 B1 EP 3821074B1 EP 19739964 A EP19739964 A EP 19739964A EP 3821074 B1 EP3821074 B1 EP 3821074B1
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EP
European Patent Office
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barrier
barrier layer
paper
heat
sealable
Prior art date
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EP19739964.5A
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English (en)
French (fr)
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EP3821074A1 (de
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Nadia EL-KARZAZI
Dieter Becker
Konstantinos Kalessios
Jochen Schlegel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi HiTec Paper Europe GmbH
Original Assignee
Mitsubishi HiTec Paper Europe GmbH
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Publication date
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    • D21H27/00—Special paper not otherwise provided for, e.g. made by multi-step processes
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
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    • D21H19/18—Coatings without pigments applied in a form other than the aqueous solution defined in group D21H19/12 comprising waxes
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    • D21H19/826—Paper comprising more than one coating superposed two superposed coatings, the first applied being pigmented and the second applied being non-pigmented
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D65/00—Wrappers or flexible covers; Packaging materials of special type or form
    • B65D65/38—Packaging materials of special type or form
    • B65D65/42—Applications of coated or impregnated materials

Definitions

  • the present invention relates to a heat-sealable barrier paper comprising or consisting of a) a backing paper, having a front side and a back side opposite the front side, b) a first barrier layer arranged on the front side of the backing paper, consisting of or comprising a binder and a pigment, and c) a second barrier layer arranged on the first barrier layer, consisting of or comprising an acrylate copolymer and a wax.
  • the present invention also relates to the use of a barrier paper according to the invention as packaging and to a method for producing a barrier paper according to the invention. Further aspects of the present invention emerge from the following description and the claims.
  • a wood-free, greaseproof "sandwich paper” is often used to package fatty foods, which has a certain grease resistance due to the greasy grinding of the fibers. However, the grease resistance of these sandwich papers is often not sufficient.
  • a greasy grind is achieved with wide, widely spaced knives or basalt stone sizing over a long grind time.
  • the fibers are not cut, but crushed.
  • the result is a strongly swelling fiber slime, a slippery, greasy substance that drains only slowly on the paper machine.
  • the paper gains high density but loses opacity. It becomes glassy translucent.
  • More shortened fibers are referred to as "sleazy-short". If the substrate is mainly made from greasy, short fibers, it only has a low tear resistance and resistance to tear propagation.
  • a composite packaging material is often used as a grease-resistant alternative to greaseproof paper.
  • a composite packaging material can consist, for example, of a composite material formed from paper and a plastic and/or aluminum foil. If there is no polyethylene (PE) coating, fluorocarbons can be used as water repellent chemicals. For example, paper is coated on one side with polyethylene, often in an energy-intensive extrusion process, or with aluminum foil.
  • PE polyethylene
  • fluorocarbons can be used as water repellent chemicals.
  • paper is coated on one side with polyethylene, often in an energy-intensive extrusion process, or with aluminum foil.
  • These composite packaging materials are characterized by high grease resistance. However, if these composite packaging materials are used for paper recycling, these materials disrupt the recycling process considerably. Due to the film layer, the composite packaging materials cannot be fiberized sufficiently well during the recycling process and so-called wet-strength specks form.
  • the specks are the remains of the plastic or aluminum foil to which paper fibers are still attached.
  • the necessary separation of the flakes in the pulp preparation process results in a not inconsiderable loss of pulp, which is withdrawn from the process.
  • These specks have to be laboriously removed during the recycling process. It is also not possible to compost these composites, since the plastic or aluminum foils used do not biodegrade.
  • the packaging paper for foodstuffs with a weight per unit area between 20 g/m 2 and 40 g/m 2 and with a mass fraction of filler which is less than 20% based on the mass of the uncoated paper having.
  • the packaging paper has a coating on at least one side, which comprises a vegetable oil encapsulated in a polymer, talc and a binder.
  • a sealable paper consisting of a base paper, which may be printed on its front side, and comprising a water vapor barrier layer consisting of a mixture of acrylic polymers and less than 5% by weight wax.
  • a water vapor barrier layer consisting of a mixture of acrylic polymers and less than 5% by weight wax.
  • the paper On the back of the base paper, the paper may have a sealable layer made from a natural or synthetic latex.
  • WO 2010/042162 A1 describes a coated paper or board with a multi-layer coating, the multi-layer coating comprising a first water vapor barrier layer, a biopolymer barrier layer and a second water vapor barrier layer.
  • WO 2019/121733 A1 describes a barrier paper comprising a) a paper substrate and b) a barrier layer arranged on the front side of the paper substrate, the barrier layer comprising or consisting of a polymeric binder and a wax based on a vegetable oil.
  • WO 00/24967 A1 describes a barrier paper with a polymer-containing barrier layer and a metal layer applied to the barrier layer.
  • WO 94/26513 A1 describes a recyclable paper stock coated on the surface with a water-based emulsion coating.
  • Packaging always consists of different components, i.e. the packaging material and the packaging aid.
  • the goods that are packaged are referred to as packaged goods.
  • Packaging aids are materials that increase the strength of the packaging or make it possible in the first place, such as nails, adhesive tape, staples and strapping that ensure the crates and boxes stay together.
  • Packaging aids also include labels such as labels on beverage bottles, banderoles on cans and closures of bottles and jars, means of identification (e.g. warning labels), desiccants, security means (e.g. seals) or cushioning materials (corner pads, air cushions). etc.).
  • Packaging is the designation for the container in which the packaged goods (goods) are packed.
  • packaging materials are materials from which the packaging is made.
  • Typical packaging materials include, for example, wood, glass, metal, paper and plastic.
  • Cardboard is a term for packaging made of corrugated cardboard.
  • the object of the present invention is to provide a packaging material that can be fed into paper recycling without the recycling process being adversely affected by the formation of specks or other rejects, such as foils.
  • the packaging material should be designed in such a way that it is suitable for contact with food and has low water and water vapor permeability and high fat resistance.
  • An additional object of the present invention is to design the barrier paper so that it is heat-sealable. In addition, it is desirable that it biodegrade, i. H. composted.
  • the barrier paper is recyclable because no foils are used, in particular no plastic or aluminum foils are used.
  • a barrier paper according to the invention forms a pulp without specks or other rejects being formed.
  • the barrier paper according to the invention can thus be completely fed into paper recycling. Thanks to the combination of acrylate copolymer and wax in the second barrier layer, the barrier paper is also heat-sealable.
  • barrier papers according to the invention the use of extruded, bonded foils or metal foils vapor-deposited or bonded on is completely dispensed with, since the individual layers of the barrier paper according to the invention are produced by the application of dispersions. The individual layers of the barrier paper according to the invention are not extruded.
  • the wax in the second barrier layer is a saturated hydrocarbon wax.
  • Barrier papers are preferred according to the invention, the wax having a melting point above 40.degree. C., preferably above 50.degree. C., particularly preferably above 60.degree.
  • barrier papers in which the wax has a melting point of less than 100.degree. C., preferably less than 90.degree. C., particularly preferably less than 80.degree.
  • barrier papers in which the wax has a melting point in the range from 40° C. to 100° C., preferably in the range from 50° C. to 90° C., particularly preferably in the range from 60° C. to 80° C.
  • Barrier papers are preferred according to the invention, the proportion by mass of the wax in the second barrier layer being 5 to 60%, preferably 15 to 50%, particularly preferably 20 to 40%, based on the total mass of the second barrier layer.
  • barrier papers are preferred, the proportion by mass of the wax in the second barrier layer being 5 to 60%, preferably 10 to 60%, particularly preferably 15 to 60%, based on the total mass of the second barrier layer.
  • barrier papers in which the wax based on saturated hydrocarbons contains or consists of one, two, three or more than three alkanes selected from the group consisting of hexacosane, heptacosane, octacosane, nonacosane and triacontane.
  • Barrier papers are particularly preferred according to the invention, wherein the saturated hydrocarbon-based wax is an octacosane-based wax.
  • the acrylate copolymer in the second barrier layer is particularly preferably a copolymer with an average molar mass in the range from 50,000 to 150,000 g/mol, preferably in the range from 80,000 to 130,000 g/mol, particularly preferably in the range of 90,000 up to 100,000 g/mol.
  • the mean molar mass is determined with the aid of gel permeation chromatography (GPC) with tetrahydrofuran (THF; tetramethylene oxide; 1,4-epoxybutane; oxacyclopentane) as the solvent, polystyrene as the standard and detection using an RI detector (refractive index detector).
  • GPC gel permeation chromatography
  • the acrylate copolymer in the second barrier layer is a copolymer produced using two, three, four, five, six or all of the monomers selected from the group consisting of methyl acrylate, methyl methacrylate, butyl acrylate, butyl methacrylate, 2-acrylic acid ethylhexyl ester, 2-ethylhexyl methacrylate and styrene.
  • the properties of the resulting acrylate copolymer can be optimized by selecting the monomers used to prepare the acrylate copolymer.
  • Our own investigations have surprisingly shown that an acrylate copolymer made from methyl acrylate, methyl methacrylate, butyl acrylate, butyl methacrylate, 2-ethylhexyl acrylate, 2-ethylhexyl methacrylate and/or styrene has particularly good barrier properties and is combined with the wax or In particular, it is compatible with the wax based on saturated hydrocarbons.
  • the compatibility of wax and acrylate copolymer is a result of the optimally matching polarities of both substances.
  • methyl acrylate methyl methacrylate, butyl acrylate, butyl methacrylate, 2-ethylhexyl acrylate, 2-ethylhexyl methacrylate and styrene
  • other monomers may have been used to produce the acrylate copolymer or the copolymer was produced from two, three, four, five, six or all monomers selected from the group consisting of methyl acrylate, methyl methacrylate, butyl acrylate, butyl methacrylate, 2-ethylhexyl acrylate, 2-ethylhexyl methacrylate and styrene.
  • the acrylate copolymer is particularly preferably a random copolymer.
  • Acrylate copolymers can, for example, also be produced as block copolymers.
  • block acrylate copolymers phases are formed in which blocks of the same monomer units agglomerate. This phase formation in block copolymers can be disadvantageous according to the invention.
  • the mass fraction of the acrylate copolymer, which is present in the second barrier layer in addition to the wax is 40 to 95% in the second barrier layer, preferably 50 to 85%, particularly preferably 60 to 80%, based on the total mass of the second barrier layer.
  • the mass fraction of the acrylate copolymer in the second barrier layer is 40 to 95% and the mass fraction of Wax in the second barrier layer is 5 to 60% and it is even more preferred if the mass fraction of the acrylate copolymer in the second barrier layer is 50 to 85% and the mass fraction of the wax in the second barrier layer is 15 to 50% and it is even more preferred if the mass fraction of the acrylate copolymer in the second barrier layer is 60 to 80% and the mass fraction of the wax in the second barrier layer is 20 to 40%.
  • the second barrier layer consists of acrylate copolymer, wax and a mass fraction of at most 10%, preferably at most 5%, of other substances that are not acrylate copolymer or wax, based on the total mass of the second barrier layer.
  • a heat-sealable barrier paper according to the invention is preferred, the mass per unit area of the second barrier layer being in the range from 2.5 to 7.4 g/m 2 , preferably in the range from 2.8 to 6.5 g/m 2 , particularly preferably in the ranges from 2.9 to 5.2 g/m 2 .
  • a heat-sealable barrier paper according to the invention is preferred, wherein the second barrier layer is a dispersion layer.
  • a dispersion layer is understood as meaning a layer which has been produced from a dispersion, usually an aqueous dispersion. It is therefore preferred according to the invention if the second barrier layer was produced from a dispersion.
  • the individual polymer molecules are not distributed homogeneously, but can be present in separate phases in some cases, with individual phases being able to be present separately from one another. It is spoken of a quasi close order. The presence of phases is a result of the manufacturing process in which the layers are made from a dispersion in which the polymers are already present in disperse phases. After removing the dispersion medium, mostly water, no film is formed.
  • a film is understood to mean a very thin ( ⁇ 1 mm) sheet of metal or plastic which has constant strength along its entire dimension and contains a long-range order of the molecular structure.
  • the constant strength of plastic films is a result of the polymer molecules that are homogeneously distributed in the film.
  • the main characteristic of plastic films is their ability to be wrapped on or around objects and to conform to their shape.
  • a heat-sealable barrier paper according to the invention is preferred, the first barrier layer and/or the second barrier layer not being in the form of a film.
  • a foil is also stable as a stand-alone layer, i.e. without a carrier paper, while a dispersion layer is not stable as a stand-alone layer, i.e. not without a carrier medium.
  • a heat-sealable barrier paper according to the invention is preferred, wherein the pigment in the first barrier layer is an organic pigment, an inorganic pigment or a mixture of organic pigment and inorganic pigment.
  • a heat-sealable barrier paper according to the invention is particularly preferred, wherein the pigment in the first barrier layer is an inorganic pigment selected from the list consisting of calcined kaolin, kaolin, kaolinite, magnesium silicate hydrate, silica, bentonite, calcium carbonate, aluminum hydroxide, alumina and boehmite.
  • the pigment in the first barrier layer is an inorganic pigment selected from the list consisting of calcined kaolin, kaolin, kaolinite, magnesium silicate hydrate, silica, bentonite, calcium carbonate, aluminum hydroxide, alumina and boehmite.
  • a heat-sealable barrier paper according to the invention is particularly preferred, where the pigment in the first barrier layer is in the form of flakes.
  • the flake-form pigment has a (preferably average) aspect ratio of 5 to 100, preferred from 15 to 100, more preferably from 20 to 80.
  • the aspect ratio (also called “aspect ratio” or “shape factor”) is the quotient between the diameter and the thickness of the flake of the inorganic pigment before mixing with the other components.
  • An aspect ratio of 15 means that the diameter of the platelet is 15 times greater than the thickness of the platelet.
  • a heat-sealable barrier paper according to the invention is preferred, the proportion by mass of the pigment in the first barrier layer being 5 to 60%, preferably 15 to 40%, particularly preferably 20 to 40%, based on the total mass of the first barrier layer.
  • a heat-sealable barrier paper according to the invention is preferred, wherein the binder in the first barrier layer is an acrylate polymer or acrylate copolymer.
  • the binder in the first barrier layer is a (meth)acrylate polymer or (meth)acrylate copolymer.
  • a heat-sealable barrier paper according to the invention is preferred, wherein the binder in the first barrier layer is not an ethylene-vinyl alcohol copolymer (EVOH) or polyvinyl alcohol (PVOH).
  • EVOH ethylene-vinyl alcohol copolymer
  • PVH polyvinyl alcohol
  • a heat-sealable barrier paper according to the invention is preferred, wherein the binder in the first barrier layer is an anionic acrylate polymer or an anionic acrylate copolymer.
  • a heat-sealable barrier paper according to the invention is preferred, wherein the binder in the first barrier layer is an anionic (meth)acrylate polymer or an anionic (meth)acrylate copolymer.
  • a (meth)acrylic polymer is understood to mean a polymer that can be prepared from methacrylic acid, acrylic acid or a mixture of methacrylic acid and acrylic acid as monomers.
  • a (meth)acrylic copolymer is understood to mean a copolymer composed of methacrylic acid or acrylic acid and at least one another monomer or can be prepared from a mixture of methacrylic acid and acrylic acid and at least one other monomer.
  • a heat-sealable barrier paper according to the invention is preferred, wherein the binder in the first barrier layer is a copolymer prepared using one, two, three or all of the monomers selected from the group consisting of butyl methacrylate, butyl acrylate, methacrylonitrile, acrylonitrile, ⁇ -methylstyrene and styrene.
  • a heat-sealable barrier paper according to the invention is preferred, wherein the binder in the first barrier layer is a copolymer made using butyl acrylate, acrylonitrile and styrene.
  • a heat-sealable barrier paper according to the invention is preferred, the mass per unit area of the first barrier layer being in the range from 1.5 to 6.4 g/m 2 , preferably in the range from 1.8 to 5.5 g/m 2 , particularly preferably in the ranges from 1.9 to 4.2 g/m 2 .
  • the first barrier layer consists of an acrylate polymer or acrylate copolymer, a pigment and a mass fraction of at most 5%, preferably at most 2.5% of other substances (e.g. additives) that are not acrylate polymers or acrylate -Copolymers or pigments, based on the total mass of the second barrier layer.
  • carrier paper is used as a generic term, which also includes carrier cardboard and carrier cardboard.
  • a backing paper is a flat material that essentially consists of fibers, mostly of vegetable origin, and is formed by dewatering a fiber suspension. The basis weight should not be restricted by the term backing paper.
  • a heat-sealable barrier paper according to the invention is preferred, wherein the carrier paper is a paper, cardboard or paperboard. If the backing paper is cardboard, it can be solid cardboard or corrugated cardboard (e.g. B. single shaft or double shaft) may be formed. It is also possible for the heat-sealable barrier paper according to the invention to be in the form of an outer liner, inner liner or intermediate liner of corrugated board.
  • a heat-sealable barrier paper according to the invention is particularly preferred, wherein the carrier paper is a paper with a basis weight in the range from 30 to 150 g/m 2 , a board with a basis weight above 150 g/m 2 and less than 225 g/m 2 or a paperboard with a basis weight of more than 225 g/m 2 .
  • a heat-sealable barrier paper according to the invention is very particularly preferred, the carrier paper being a paper with a basis weight in the range from 25 to 80 g/m 2 , preferably with a basis weight in the range from 30 to 60 g/m 2 , particularly preferably with a basis weight in the range of 35 to 50 g/m 2 .
  • a heat-sealable barrier paper according to the invention is preferred, the base paper containing no organic or inorganic pigments.
  • the carrier paper is base paper.
  • a barrier paper according to the invention is preferred, the carrier paper containing a cellulose with a Schopper-Riegler degree in the range from 24 to 54°SR, preferably in the range from 29 to 49°SR, particularly preferably in the range from 34 to 44°SR.
  • a heat-sealable barrier paper according to the invention is preferred, the carrier paper having a short-fiber pulp with a Schopper-Riegler grade of at least 30°SR and/or a long-fiber pulp with a Schopper-Riegler grade of at least 24°SR.
  • a barrier paper according to the invention is preferred, the carrier paper comprising or consisting of a cellulose which comprises a short-fiber cellulose and a long-fiber cellulose.
  • a mass ratio between short-fiber pulp and long-fiber pulp in the range from 2:1 to 1:2, preferably in the range from 1.5:1 to 1:1.5, particularly preferably about 1:1 is preferred.
  • the carrier paper is made from a mixture of a short-fiber cellulose and a long-fiber cellulose and this mixture is leveled again before the carrier substrate is manufactured in order to achieve the desired schopper -Riegler degree in the range from 24 to 54°SR, preferably in the range from 29 to 49°SR, particularly preferably in the range from 34 to 44°SR.
  • the short-fiber and long-fiber cellulose used before grinding can have a Schopper-Riegler degree that is outside the preferred range.
  • the Schopper-Riegler grade of the short-fiber pulp and long-fiber pulp used is preferably smaller before the beating than after the beating.
  • the barrier paper according to the invention is a barrier paper, the short-fiber pulp consisting entirely or partially, preferably at least to a mass fraction of more than 50%, based on the total mass of the short-fiber pulp, of fibers from hardwoods, preferably made of birch fibers, beech fibers or eucalyptus fibers and the long-fiber pulp consists entirely or partially, preferably at least more than 50%, based on the total mass of the long-fiber pulp, of fibers from coniferous trees, preferably pine fibers, spruce fibers or fir fibers.
  • a heat-sealable barrier paper according to the invention is preferred, the carrier paper comprising a proportion by mass of at least 70% short-fiber pulp, preferably between 70 and 75% short-fiber pulp, based on the total mass of short-fiber pulp and long-fiber pulp.
  • a heat-sealable barrier paper according to the invention is preferred, wherein the carrier paper consists of fresh fibers or has a mass fraction of greater than or equal to 50%, preferably greater than or equal to 80%, particularly preferably greater than 95% fresh fibers, based on the total mass of the fibers in the backing paper.
  • fresh fibers are understood as meaning a pulp which is obtained directly from the plant starting material (usually wood or grass).
  • Fresh fibers are to be distinguished from recycled fibers that have previously been used at least once in other paper or cardboard products, i.e. that consist of waste paper, waste cardboard and/or waste cardboard.
  • the backing paper, the first barrier layer and the second barrier layer can also contain the additives customarily used in papermaking, such as sizing agents, pigments (in addition to the pigments already described above), optical brighteners, biocides, dispersing agents, release agents, antifoams, retention aids, Fixing agents, flocculants, deaerators, wetting agents, leveling agents, slime control agents or thickeners.
  • the additives are usually used to adjust the properties of the coating compositions used to produce the respective layer (e.g. defoamers or retention aids) or to adjust the properties of the resulting layer (e.g. optical brighteners).
  • a barrier paper according to the invention is preferred, with the backing paper having further layers on the back.
  • the back can be coated with a starch layer, preferably modified starch, particularly preferably modified corn starch.
  • the properties of the barrier paper can be improved by a coating on the back. For example, it is thus possible to ensure that the barrier paper can be printed on the back.
  • a barrier paper according to the invention is preferred, the barrier paper having a migration value of MOSH (mineral oil saturated hydrocarbons) and MOAH (mineral oil aromatic hydrocarbons) of at least less than 2 mg/kg, preferably less than or equal to 0.6 mg/kg, more preferably less than or equal to 0.4 mg/kg.
  • the migration is preferably determined by using modified polyphenylene oxides (MPPO) ( Tenax® ) according to DIN EN 14338:2004-03.
  • MPPO modified polyphenylene oxides
  • MPPO Tenax®
  • the modified polyphenylene oxide (MPPO; Tenax ® ) is regarded as a substitute food test.
  • the second barrier layer of the packaging system according to the invention is covered with modified polyphenylene oxide (MPPO; Tenax® ) and at 40° C.
  • a barrier paper is preferred according to the invention, the barrier paper on the second barrier layer having a grease permeability with turpentine oil according to Tappi 454 om-10 of at least 1300 s, preferably at least 1500 s, particularly preferably at least 1800 s.
  • a barrier paper is preferred, wherein the barrier paper on the second barrier layer has a water resistance of greater than 240 s, preferably greater than 400 s, particularly preferably greater than 600 s, determined based on Tappi 454 om-10.
  • a barrier paper is preferred according to the invention, the barrier paper having a water vapor permeability according to DIN 53122-1 at a climate of 23° C. and 85% humidity of less than or equal to 300 g/(m 2 d), preferably less than or equal to 250 g/(m 2 d ), particularly preferably less than or equal to 125 g/(m 2 d).
  • the barrier paper according to the invention not only has a very high resistance to grease, but also low water vapor permeability. Low water vapor permeability in packaging is desirable for food, since the packaged food does not dry out prematurely and stays fresh for longer.
  • a barrier paper is preferred according to the invention, the barrier paper having a grease permeability of at least level 5, preferably at least level 3, particularly preferably at least level 1; measured according to method DIN 53116.
  • barrier papers according to the invention can have a KIT value of over 12 and thus exhibit excellent bed resistance, which is in the same range as the grease resistance of barrier papers coated with plastic or aluminum foil.
  • a barrier paper is preferred according to the invention, the barrier paper preferably having a sealing strength of greater than or equal to 3.0 N/15 mm at 500 kPa, 150° C. and 1 s has a sealing strength of greater than or equal to 3.5 N/15mm, particularly preferably greater than or equal to 4.2 N/15mm.
  • a barrier paper is preferred, the weight per unit area of the barrier paper being in the range from 30 to 800 g/m 2 , preferably in the range from 35 to 600 g/m 2 , particularly preferably in the range from 40 to 250 g/m 2 .
  • barrier paper is preferred according to the invention, wherein the barrier paper is a paper with a basis weight in the range of 30 to 150 g/m 2 , a board with a basis weight of more than 150 g/m 2 and less than 225 g/m 2 or a Cardboard with a mass per unit area of more than 225 g/m 2 .
  • a barrier paper is preferred according to the invention, the barrier paper on the second barrier layer having a Bekk smoothness determined according to ISO 5627 in the range from 100 to 1200 s, preferably in the range from 125 to 1000 s, more preferably in the range from 125 to 800 s
  • Bekk smoothness is not determined on both sides of the barrier paper, but only on the second barrier layer of the barrier paper.
  • barrier papers with the Bekk smoothness described above have particularly good properties.
  • the paper With a Bekk smoothness of less than 100 s, the paper often has a structure that is too coarse, so that a decrease in water and/or grease resistance or an increase in water vapor permeability can often be observed.
  • the low smoothness of the paper shows an increase in the surface area, so that diffusion processes are favored.
  • Our own investigations have also shown that with Bekk smoothnesses of more than 1200 s no significant improvement in the properties can be obtained.
  • a barrier paper is preferred that has no further layer on the second barrier layer.
  • barrier paper is preferred according to the invention, the barrier paper containing no fluorine-containing compounds, in particular no fluorinated organic compounds.
  • a heat-sealable barrier paper according to the invention is preferred, the barrier paper not containing a layer consisting exclusively of natural rubber or synthetic rubber (e.g. styrene-butadiene rubber, butadiene rubber, ethylene-propylene copolymer, polyether amides, epoxy rubber, urethane rubber, silicone rubber or polysulfide rubber).
  • natural rubber or synthetic rubber e.g. styrene-butadiene rubber, butadiene rubber, ethylene-propylene copolymer, polyether amides, epoxy rubber, urethane rubber, silicone rubber or polysulfide rubber.
  • barrier paper according to the invention relates to the use of a barrier paper according to the invention as packaging material, in particular for food, electronic products, agricultural products (e.g. seeds, fertilizers), animal feed, washing powder, pharmaceutical products, building materials (e.g. cement, gypsum, powdered paste) or cosmetics.
  • a barrier paper according to the invention as an inner bag, inlay or inner lining of a packaging box is particularly preferred.
  • a suitability is also seen in particular for bulk goods, free-flowing, lumpy and/or powdery packaged goods.
  • the goods that are packaged are referred to as packaged goods.
  • barrier paper according to the invention as food packaging material, in particular inlay, inner bag, stand-up pouch, tray cover, wrapping paper, backing paper, cake slice, blister packaging, intermediate and/or separating paper, is particularly preferred.
  • dry, moist and/or frozen foodstuffs such as baked goods, pre-baked rolls, baking ingredients, fruit, vegetables, roasted and/or deep-fried goods, snack goods, sandwiches , bread, burgers, rice, noodles, frozen fries, frozen creamed vegetables, breaded schnitzel, meat products, fish products, ready meals, baking mixes, mashed potatoes, packet soups, instant noodle dishes, sausage products, salad bundles, salad bowls and/or cheese
  • a further aspect of the present invention relates to packaging, in particular food packaging, comprising a barrier paper according to the invention.
  • a further aspect of the present invention relates to a heat-sealable barrier paper produced by a method according to the invention.
  • the coating composition used in a method according to the invention for producing a barrier paper reference is made here to the statements on the composition of the individual layers.
  • the coating compositions are designed in such a way that the layers present in a barrier paper according to the invention result therefrom.
  • the coating compositions are usually in the form of an aqueous dispersion and contain the constituents or compounds (e.g. monomers or crosslinking agents) present in the individual layers, which react to form the constituents.
  • the coating compositions can also contain the additives customarily used in papermaking, such as biocides, dispersants, release agents, defoamers or thickeners, which are added to adjust the properties of the coating composition and which usually remain in the layer produced from the coating composition.
  • additives customarily used in papermaking can be used in the customary amounts.
  • the person skilled in the art knows various techniques which are referred to as brushing, for example: blade coating, coating with a film press, cast coating, curtain coating ("curtain coating "), squeegee painting, air knife painting or spray painting. All of these known, aforementioned painting techniques are suitable for applying the coating composition according to the invention to a backing paper, preferably a backing paper which comprises one or more precoats or intermediate coats or which also does not comprise any precoat or intermediate coat. According to the invention, preference is given to curtain coating ("curtain coating”) or application by means of a roller blade (roller blade coating).
  • a backing paper was used which was made from a 1:1 mixture of short-fiber and long-fiber pulp with a beating of 39° SR on a paper machine, a paper web provided with resin sizing in the mass and having a basis weight of 40 g/m 2 .
  • the paper substrate produced was calendered at a line load of 80 kN/m and a temperature of 80.degree.
  • a first barrier coating which was present as an aqueous dispersion, was applied to the produced base paper using an air brush, and this barrier coating was then dried using IR and air drying, resulting in a first barrier layer with a weight per unit area of 3 g/m 2 .
  • the composition of the first barrier coat (excluding water) is given in Table 1.
  • a second barrier coating which was present as an aqueous dispersion, was applied to the first barrier layer produced using a volumetric doctor blade, and this barrier coating was then dried using IR and air drying, resulting in a second barrier layer with a basis weight of 4 g/m 2 .
  • the composition of the second barrier coat (excluding water) is given in Table 1.
  • the resulting barrier paper which could be heat-sealed at 120° C., had a basis weight of 47 g/m 2 and its properties were measured.
  • Table 1 component trade name component mass fraction

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein heißsiegelfähiges Barrierepapier umfassend oder bestehend aus a) einem Trägerpapier, aufweisend eine Vorderseite und eine der Vorderseite gegenüberliegende Rückseite, b) einer auf der Vorderseite des Trägerpapiers angeordneten ersten Barriereschicht, bestehend aus oder umfassend ein Bindemittel und ein Pigment und c) einer auf der ersten Barriereschicht angeordneten zweiten Barriereschicht, bestehend aus oder umfassend ein Acrylat-Copolymer und ein Wachs. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner die Verwendung eines erfindungsgemäßen Barrierepapiers als Verpackung sowie ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Barrierepapiers. Weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und den Ansprüchen.
  • Lose angebotene Lebensmittel, wie Wurst-, Käse- oder Backwaren, werden aus Hygiene- oder Frischhaltegründen üblicherweise in einer Verpackung an Kunden übergeben. Hohe Anforderungen an die Verpackung werden dabei insbesondere bei fetthaltigen Lebensmitteln gestellt. Bei der Verwendung von herkömmlichen Verpackungen auf Basis von Papier kann bei fetthaltigen Lebensmitteln ein Durchdringen des Verpackungsmaterials mit dem Fett aus dem Lebensmittel erfolgen. Dies kann dazu führen, dass das Verpackungsmaterial aufweicht und reißt oder dass eine Verunreinigung von anderen Gegenständen mit dem Fett erfolgt, wenn Sie in Kontakt mit der Verpackung kommen.
  • Zur Verpackung von fetthaltigen Lebensmitteln wird häufig ein holzfreies, fettdichtes "Butterbrotpapier" verwendet, das aufgrund einer schmierigen Mahlung der Faserstoffe eine gewisse Fettbeständigkeit aufweist. Häufig reicht die Fettbeständigkeit dieser Butterbrotpapiere allerdings nicht aus.
  • Eine schmierige Mahlung wird durch breite, weit auseinandergestellte Messer oder eine Basaltstein-Bemesserung bei einer langen Mahldauer erzielt. Die Fasern werden nicht zerschnitten, sondern gequetscht. Es entsteht ein stark quellender Faserschleim, ein glitschig-schmieriger Stoff, der sich auf der Papiermaschine nur langsam entwässert. Das Papier gewinnt eine hohe Dichte, verliert jedoch an Opazität. Es wird glasigdurchscheinend. Bei geringer Faserkürzung wird von "schmierig-lang" gesprochen. Stärker gekürzte Fasern werden als "schmierig-kurz" bezeichnet. Wird das Substrat überwiegend aus schmierig-kurzen Fasern gefertigt, weist es nur eine geringe Ein- und Weiterreißfestigkeit auf.
  • Als fettbeständigere Alternative zum Butterbrotpapier wird häufig ein Verbundpackstoff verwendet. Ein Verbundpackstoff kann beispielsweise aus einem Verbundstoff, gebildet aus einem Papier und einer Kunststoff- und/oder Aluminiumfolie, bestehen. Wenn keine Polyethylen-Beschichtung (PE) erfolgt, können Fluorocarbone als wasserabweisende Chemikalien verwendet werden. Hierbei wird Papier beispielsweise einseitig mit Polyethylen, häufig in einem energieintensiven Extrusionsverfahren, oder einer Aluminiumfolie beschichtet. Diese Verbundpackstoffe zeichnen sich durch eine hohe Fettbeständigkeit aus. Sofern diese Verbundpackstoffe allerdings dem Papierrecycling zugeführt werden, stören diese Stoffe den Recyclingprozess erheblich. Aufgrund der Folienschicht lassen sich die Verbundpackstoffe während des Recyclingprozesses nicht ausreichend gut zerfasern und es bilden sich sogenannte nassfeste Stippen. Bei Stippen handelt es sich um Reste der Kunststoff- oder Aluminiumfolie, an denen noch Papierfasern haften. Durch die erforderliche Abtrennung der Stippen im Faserstoffaufbereitungsprozess entsteht ein nicht unerheblicher Verlust an Faserstoff, welcher dem Prozess entzogen wird. Diese Stippen müssen während des Recyclingprozesses aufwändig entfernt werden. Auch ist es nicht möglich, diese Verbundstoffe zu kompostieren, da die verwendeten Kunststoff- oder Aluminiumfolien nicht biologisch abgebaut werden.
  • In der DE 10 2014 119 572 A1 wird ein Verpackungspapier für Lebensmittel beschrieben mit einem Flächengewicht zwischen 20 g/m2 und 40 g/m2, und mit einem Massenanteil an Füllstoff, der weniger als 20 % bezogen auf die Masse des unbeschichteten Papiers aufweist. Das Verpackungspapier weist zumindest auf einer Seite eine Beschichtung auf, die ein in ein Polymer verkapseltes pflanzliches Öl, Talkum und ein Bindemittel umfasst.
  • In der US 2007/000971 A1 wird ein siegelfähiges Papier beschrieben, das aus einem Trägerpapier besteht, das auf seiner Vorderseite bedruckt sein kann und eine Wasserdampfsperrschicht umfasst, die aus einem Gemisch von Acrylpolymeren und zu weniger als 5 Gew.-% aus Wachs besteht. Auf der Rückseite des Trägerpapiers kann das Papier eine siegelfähige Schicht aufweisen, die aus einem natürlichen oder künstlichem Latex hergestellt wird.
  • WO 2010/042162 A1 beschreibt ein beschichtetes Papier oder Karton mit einer mehrschichtigen Beschichtung, wobei die mehrschichtige Beschichtung eine erste Wasserdampfsperrschicht, eine Biopolymersperrschicht und eine zweite Wasserdampfsperrschicht umfasst.
  • WO 2019/121733 A1 beschreibt ein Barrierepapier umfassend a) ein Papiersubstrat und b) eine vorderseitig des Papiersubstrats angeordnete Barriereschicht, wobei die Barriereschicht ein polymeres Bindemittel und ein Wachs auf Basis eines pflanzlichen Öls umfasst oder daraus besteht.
  • WO 00/24967 A1 beschreibt ein Barrierepapier mit einer polymerhaltigen Barriereschicht und einer auf der Barriereschicht aufgetragenen Metallschicht.
  • WO 94/26513 A1 beschreibt ein wiederverwertbares Papiermaterial, das auf der Oberfläche mit einer Emulsionsbeschichtung auf Wasserbasis beschichtet ist.
  • Eine Verpackung besteht immer aus unterschiedlichen Komponenten, und zwar aus dem Packmittel und dem Packhilfsmittel. Die Ware, die verpackt wird als Packgut bezeichnet. Packhilfsmittel sind Materialien, die die Festigkeit der Packmittel erhöhen oder erst möglich machen, wie beispielsweise Nägel, Klebebänder, Klammern und Umreifungen, die den Zusammenhalt von Kisten und Schachteln gewährleisten. Ebenfalls zu den Packhilfsmitteln gehören Label wie beispielsweise Etiketten auf Getränkeflaschen, die Banderolen auf Dosen und Verschlüsse von Flaschen und Gläsern, Kennzeichnungsmittel (z. B. Warnzettel), Trockenmittel, Sicherungsmittel (z. B. Plombe, Siegel) oder Polstermittel (Eckpolster, Luftkissen usw.). Packmittel ist die Bezeichnung für das Behältnis, in dem das Packgut (die Ware) verpackt wird. Es werden beispielsweise folgende Packmittel unterschieden: Schachtel, Kiste, Verschlag, Sack, Dose, Tonne, Glas, Flasche, Kanister, Beutel, Schrumpfhaube etc. Als Packstoffe werden Materialien bezeichnet, aus denen die Verpackung gebildet wird. Zu solchen typischen Verpackungsmaterialien gehören beispielsweise Holz, Glas, Metall, Papier und Kunststoff. Kartonage ist eine Bezeichnung für Verpackungen aus Wellpappe.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verpackungsmaterial bereit zu stellen, das dem Papierrecycling zugeführt werden kann, ohne dass der Recyclingprozess durch die Bildung von Stippen oder anderen Spuckstoffen, wie Folien, beeinträchtigt wird. Zudem soll das Verpackungsmaterial so ausgestaltet sein, dass es für den Kontakt mit Lebensmitteln geeignet ist und hierbei eine geringe Wasser- und Wasserdampfdurchlässigkeit sowie eine hohe Fettbeständigkeit aufweist.
  • Eine zusätzliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das Barrierepapier so zu gestalten, dass es heißsiegelfähig ausgestaltet ist. Zusätzlich ist es wünschenswert, dass es biologisch abgebaut, d. h. kompostiert, werden kann.
  • Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß gelöst durch ein heißsiegelfähiges Barrierepapier umfassend oder bestehend aus
    1. a) einem Trägerpapier, aufweisend eine Vorderseite und eine der Vorderseite gegenüberliegende Rückseite,
    2. b) einer auf der Vorderseite oder Rückseite des Trägerpapiers angeordneten ersten Barriereschicht, bestehend aus oder umfassend ein Bindemittel und ein Pigment, und
    3. c) einer auf der ersten Barriereschicht angeordneten zweiten Barriereschicht, bestehend aus oder umfassend ein Acrylat-Copolymer und ein Wachs,
    • wobei das Wachs in der zweiten Barriereschicht ein, zwei, drei oder mehr als drei Alkane enthält oder daraus besteht ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Heneicosan, Docosan, Tricosan, Tetracosan, Pentacosan, Hexacosan, Heptacosan, Octacosan, Nonacosan, Triacontan, Hentriacontan, Dotriacontan, Tritriacontan, Tetratriacontan, Pentatriacontan, Hexatriacontan, Heptatriacontan, Octatriacontan und Nonatriacontan,
    • wobei das Acrylat-Copolymer in der zweiten Barriereschicht ein Copolymer ist, hergestellt unter Verwendung von zwei, drei, vier, fünf, sechs oder sämtlichen Monomeren ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Acrylsäuremethylester, Methacrylsäuremethylester, Acrylsäurebutylester, Methacrylsäurebutylester, Acrylsäure-2-ethylhexylester, Methacrylsäure-2-ethylhexylester und Styrol
      und
    • wobei das Bindemittel in der ersten Barriereschicht ein (Meth)Acrylatpolymer oder (Meth)Acrylat-Copolmyer ist.
  • Überraschenderweise hat es sich in eigenen Untersuchungen gezeigt, dass die Kombination aus einer ersten Barriereschicht, bestehend aus oder umfassend ein Bindemittel und ein Pigment, und einer zweiten Barriereschicht, bestehend aus oder umfassend ein Acrylat-Copolymer und ein Wachs, zu äußerst geringen Wasserdampfdurchlässigkeiten sowie zu besonders hohen Wasser- und Fettbeständigkeiten führt. Gleichzeitig ist das Barrierepapier recycelbar, da keine Folien eingesetzt werden, insbesondere werden keine Kunststoff- oder Aluminiumfolien eingesetzt. Während des Zerfaserns beim Recyclingprozess bildet ein erfindungsgemäßes Barrierepapier eine Pulpe ohne dass Stippen oder anderen Spuckstoffen gebildet werden. Das erfindungsgemäße Barrierepapier kann somit vollständig dem Papierrecycling zugeführt werden. Durch die Kombination aus Acrylat-Copolymer und Wachs in der zweiten Barrierschicht ist das Barrierepapier zudem heißsiegelfähig.
  • In erfindungsgemäßen Barrierepapieren wird auf die Verwendung von extrudierten, aufgeklebten Folien oder auf aufgedampfte oder aufgeklebte Metallfolien vollständig verzichten, da die einzelnen Schichten des erfindungsgemäßen Barrierepapiers durch den Auftrag von Dispersionen hergestellt werden. Die einzelnen Schichten des erfindungsgemäßen Barrierepapiers sind nicht extrudiert.
  • Das Wachs in der zweiten Barriereschicht ist ein Wachs aus gesättigten Kohlenwasserstoffen.
  • Eigene Untersuchungen haben gezeigt, dass bei der Verwendung von Wachsen aus gesättigten Kohlenwasserstoffen Barrierepapiere mit einer besonders hohen Fettbeständigkeit und Wasserbeständigkeit erhalten werden können. Zudem hat es sich gezeigt, dass Acrylat-Copolymere besonders kompatibel mit Wachsen aus gesättigten Kohlenwasserstoffen sind und daher eine gleichmäßige und stabile zweite Barriereschicht ausgebildet werden kann. Insbesondere beim Heißsiegeln, wenn die Barriereschicht auf Temperaturen von über 90 °C erwärmt wird, findet bei einem Gemisch aus Acrylat-Copolymer und Wachs aus gesättigten Kohlenwasserstoffen keine unerwünschte Entmischung oder Clusterbildung statt.
  • Erfindungsgemäß bevorzugt sind Barrierepapiere, wobei das Wachs einen Schmelzpunkt über 40 °C, vorzugsweise über 50 °C, besonders bevorzugt über 60 °C aufweist.
  • Eigene Untersuchungen haben gezeigt, dass bei der Verwendung von Wachsen mit einem Schmelzpunkt von über 30 °C bereits sehr gute Ergebnisse erhalten werden können. Allerdings konnte überraschenderweise gezeigt werden, dass bei der Verwendung von Wachsen mit einem Schmelzpunkt von über 40 °C die Beständigkeit der Barrierepapiere gegenüber mechanischer Belastung gesteigert werden kann. Diese Beständigkeit wird bei noch höheren Schmelzpunkten der Wachse noch weiter gesteigert. Eigene Untersuchungen haben zudem gezeigt, dass der optimale Schmelzpunkt der Wachse im Bereich von 60 bis 80 °C liegt, sofern die Barrierepapiere auch bei Temperaturen zwischen 6 °C und 30 °C verwendet werden sollen. Sofern die Barrierepapiere auch bei höheren Temperaturen angewendet werden sollen, kann es sinnvoll sei, ein Wachs mit höherem Schmelzpunkt zu verwenden.
  • Erfindungsgemäß bevorzugt sind Barrierepapiere, wobei das Wachs einen Schmelzpunkt von weniger als 100 °C, vorzugsweise weniger als 90 °C, besonders bevorzugt weniger als 80 °C aufweist.
  • Erfindungsgemäß bevorzugt sind Barrierepapiere, wobei das Wachs einen Schmelzpunkt im Bereich von 40 °C bis 100 °C aufweist, vorzugsweise im Bereich von 50 °C bis 90 °C aufweist, besonders bevorzugt im Bereich von 60 °C bis 80 °C aufweist.
  • Erfindungsgemäß bevorzugt sind Barrierepapiere, wobei der Massenanteil des Wachses in der zweiten Barriereschicht 5 bis 60 % beträgt, vorzugsweise 15 bis 50% beträgt, besonders bevorzugt 20 bis 40 % beträgt, bezogen auf die Gesamtmasse der zweiten Barriereschicht.
  • In einer alternativen Ausgestaltung sind Barrierepapiere bevorzugt, wobei der Massenanteil des Wachses in der zweiten Barriereschicht 5 bis 60 % beträgt, vorzugsweise 10 bis 60 % beträgt, besonders bevorzugt 15 bis 60 % beträgt, bezogen auf die Gesamtmasse der zweiten Barriereschicht.
  • Eigene Untersuchungen haben überraschenderweise gezeigt, dass bei einem Wachsmassenanteil von unter 5 % die Barriereeigenschaften gegenüber Fett, Öl und Feuchtigkeit überproportional stark abnehmen während bei einem Wachsmassenanteil von über 60 % zwar ausgezeichnete Barriereeigenschaften erhalten werden können, allerdings die mechanische Beständigkeit der Barriereschicht überproportional stark abnimmt. Dabei haben eigene Untersuchungen ergeben, dass besonders gute Barrierepapiere mit optimalen Barriere- und mechanischen Eigenschaften erhalten werden können, wenn der Wachsmassenanteil 20 bis 40 % beträgt. Eigene Untersuchungen haben zudem gezeigt, dass bei einem Wachsmassenanteil von unter 5 % die Heißsiegelfähigkeit des Barrierpapiers stark abnimmt.
  • Erfindungsgemäß bevorzugt sind somit Barrierepapiere, wobei der Massenanteil des Wachses
    1. a) mindestens 5 %, 6 %, 7 %, 8 %, 9 %, 10 %, 11 %, 12 %, 13 %, 14 %, 15 %, 16 %, 17 %, 18 %, 19 % oder 20 % beträgt, bezogen auf die Gesamtmasse der zweiten Barriereschicht, wobei die Anteile mit steigenden Werten weiter bevorzugt sind,
      und/oder
    2. b) maximal 60 %, 59 %, 58 %, 57 %, 56 %, 55 %, 54 %, 53 %, 52 %, 51 %, 50 %, 49 %, 48 %, 47 %, 46 %, 45 %, 44 %, 43 %, 42 %, 41 % oder 40 %, beträgt, bezogen auf die Gesamtmasse der zweiten Barriereschicht, wobei die Anteile mit sinkenden Werten weiter bevorzugt sind. Sämtliche Kombinationen der oben unter a) aufgeführten Mindestwerte mit den oben unter b) aufgeführten Maximalwerte sind dabei möglich.
  • Erfindungsgemäß bevorzugt sind Barrierepapiere, wobei das Wachs auf Basis gesättigter Kohlenwasserstoffe ein, zwei, drei oder mehr als drei Alkane enthält oder daraus besteht ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Hexacosan, Heptacosan, Octacosan, Nonacosan und Triacontan. Erfindungsgemäß besonders bevorzugt sind Barrierepapiere, wobei das Wachs auf Basis gesättigter Kohlenwasserstoffe ein Wachs auf Basis von Octacosan ist.
  • Erfindungsgemäß besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Acrylat-Copolymer in der zweiten Barriereschicht um ein Copolymer mit einer mittleren molaren Masse im Bereich von 50.000 bis 150.000 g/mol, vorzugsweise im Bereich von 80.000 bis 130.000 g/mol, besonders bevorzugt im Bereich von 90.000 bis 100.000 g/mol. Die mittlere molare Masse wird dabei unter Zuhilfenahme einer Gelpermeationschromatographie (GPC) mit Tetrahydrofuran (THF; Tetramethylenoxid; 1,4-Epoxybutan; Oxacyclopentan) als Lösungsmittel, Polystyrol als Standard und Detektion anhand RI-Detektor (Brechungsindex-Detektor) bestimmt.
  • Eigene Untersuchungen haben gezeigt, dass Acrylat-Copolymere mit einer mittleren molaren Masse von über 50.000 g/mol bzw. über 80.000 g/mol eine besonders stabile zweite Barriereschicht ausbilden, insbesondere, wenn Sie mit Wachsen vermischt werden.
  • Erfindungsgemäß handelt es sich bei dem Acrylat-Copolymer in der zweiten Barriereschicht um ein Copolymer hergestellt unter Verwendung von zwei, drei, vier, fünf, sechs oder sämtlichen Monomeren ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Acrylsäuremethylester, Methacrylsäuremethylester, Acrylsäurebutylester, Methacrylsäurebutylester, Acrylsäure-2-ethylhexylester, Methacrylsäure-2-ethylhexylester und Styrol.
  • Durch eine Auswahl der zur Herstellung des Acrylat-Copolymers verwendeten Monomere lassen sich die Eigenschaften des resultierenden Acrylat-Copolymers optimieren. Eigene Untersuchungen haben dabei überraschenderweise gezeigt, dass ein Acrylat-Copolymer, das aus Acrylsäuremethylester, Methacrylsäuremethylester, Acrylsäurebutylester, Methacrylsäurebutylester, Acrylsäure-2-ethylhexylester, Methacrylsäure-2-ethylhexylester und/oder Styrol hergestellt wurde, besonders gute Barriereeigenschaften aufweist und mit dem Wachs bzw. insbesondere mit dem Wachs auf Basis gesättigter Kohlenwasserstoffe kompatibel ist. Ohne sich auf eine Theorie festlegen zu wollen, wird derzeit davon ausgegangen, dass die Kompatibilität aus Wachs und Acrylat-Copolymer ein Resultat der optimal zueinander passenden Polaritäten beider Stoffe ist. Bei zu großen Unterschieden zwischen den Polaritäten von Bindemittel und Wachs nimmt die Kompatibilität ab und es kann sogar zu einer Entmischung kommen. Eigene Untersuchungen haben gezeigt, dass Acrylat-Copolymere und Wachs, und insbesondere Acrylat-Copolymere, die aus den oben beschriebenen Monomeren hergestellt werden, mit Wachs auf Basis gesättigter Kohlenwasserstoffe ein optimales Verhältnis der Polaritäten beider Stoffe aufweisen.
  • Neben Acrylsäuremethylester, Methacrylsäuremethylester, Acrylsäurebutylester, Methacrylsäurebutylester, Acrylsäure-2-ethylhexylester, Methacrylsäure-2-ethylhexylester und Styrol können dabei weitere Monomere zur Herstellung des Acrylat-Coplymers verwendet worden sein oder das Copolymer wurde hergestellt aus zwei, drei, vier, fünf, sechs oder sämtlichen Monomeren ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Acrylsäuremethylester, Methacrylsäuremethylester, Acrylsäurebutylester, Methacrylsäurebutylester, Acrylsäure-2-ethylhexylester, Methacrylsäure-2-ethylhexylester und Styrol.
  • Erfindungsgemäß besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Acrylat-Copolymer um ein statistisches Copolymer. Acrylat-Copolymere können beispielsweise auch als BlockCopolymere hergestellt werden. Es hat sich allerdings gezeigt, dass bei der Verwendung von Block-Acrylat-Copolymeren Phasen ausgebildet werden, in denen Blöcke aus gleichen Monomereinheiten agglomerieren. Diese Phasenbildung bei Block-Copolymeren kann erfindungsgemäß nachteilig sein.
  • Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, wenn der Massenanteil des Acrylat-Copolymers, das neben dem Wachs in der zweiten Barriereschicht vorliegt, in der zweiten Barriereschicht 40 bis 95 % beträgt, vorzugsweise 50 bis 85 % beträgt, besonders bevorzugt 60 bis 80 % beträgt, bezogen auf die Gesamtmasse der zweite Barriereschicht.
  • Eigene Untersuchungen haben gezeigt, dass ein Gehalt an Acrylat-Copolymer, das neben dem Wachs in der zweiten Barriereschicht vorliegt, unterhalb eines Massenanteils von 40 % zu Barrierepapieren führt, bei denen die mechanische Beständigkeit der zweiten Barriereschicht überproportional stark abnimmt. Bei einem Gehalt an Acrylat-Copolymer oberhalb eines Massenanteils von 95 % ist die mechanische Beständigkeit der zweiten Barriereschicht zwar ausreichend hoch, allerdings hat es sich gezeigt, dass die Barriereeigenschaften gegenüber Fett, Öl und Feuchtigkeit überproportional stark abnehmen. Dabei haben eigene Untersuchungen ergeben, dass besonders gute Barrierepapiere mit optimalen Barriere- und mechanischen Eigenschaften erhalten werden können, wenn der Gehalt an Acrylat-Copolymer einen Massenanteil 20 bis 40 % beträgt.
  • Dabei ist es erfindungsgemäß besonders bevorzugt wenn der Massenanteil des Acrylat-Copolymers in der zweiten Barriereschicht 40 bis 95 % beträgt und der Massenanteil des Wachses in der zweiten Barriereschicht 5 bis 60 % beträgt und es ist noch weiter bevorzugt, wenn der Massenanteil des Acrylat-Copolymers in der zweiten Barriereschicht 50 bis 85 % beträgt und der Massenanteil des Wachses in der zweiten Barriereschicht 15 bis 50 % beträgt und es ist noch weiter bevorzugt, wenn der Massenanteil des Acrylat-Copolymers in der zweiten Barriereschicht 60 bis 80 % beträgt und der Massenanteil des Wachses in der zweiten Barriereschicht 20 bis 40 % beträgt.
  • Neben dem Acrylat-Copolymer können in der zweiten Barriereschicht auch andere Polymere oder Additive enthalten sein. Erfindungsgemäß bevorzugt ist es, wenn die zweite Barriereschicht aus Acrylat-Copolymer, Wachs und einem Massenanteil von maximal 10 %, vorzugsweise maximal 5 % weiterer Stoffe besteht, bei denen es sich nicht um Acrylat-Copolymer oder Wachs handelt, bezogen auf die Gesamtmasse der zweiten Barriereschicht.
  • Ein erfindungsgemäßes heißsiegelfähiges Barrierepapier ist bevorzugt, wobei die flächenbezogene Masse der zweiten Barriereschicht im Bereich von 2,5 bis 7,4 g/m2 liegt, vorzugsweise im Bereich von 2,8 bis 6,5 g/m2 liegt, besonders bevorzugt im Bereich von 2,9 bis 5,2 g/m2 liegt.
  • Ein erfindungsgemäßes heißsiegelfähiges Barrierepapier ist bevorzugt, wobei die zweite Barriereschicht eine Dispersionsschicht ist.
  • Unter einer Dispersionsschicht wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Schicht verstanden, die aus einer Dispersion, üblicherweise einer wässrigen Dispersion, hergestellt wurde. Erfindungsgemäß bevorzugt ist es somit, wenn die zweite Barriereschicht aus einer Dispersion hergestellt wurde. In einer Dispersionsschicht sind die einzelnen Polymermoleküle nicht homogen verteilt, sondern können teilweise in separaten Phasen vorliegen, wobei einzelne Phasen voneinander getrennt vorliegen können. Es wird von einer quasi Nahordnung gesprochen. Das Vorliegen von Phasen ist ein Resultat des Herstellungsprozesses, bei dem die Schichten aus einer Dispersion hergestellte werden, in denen die Polymere bereits in dispersen Phasen vorliegen. Nach Entfernen des Dispersionsmediums, meist Wasser, bildet sich keine Folie aus.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter einer Folie ein sehr dünnes (<1 mm) Metall- oder Kunststoffblatt verstanden, das entlang seiner gesamten Dimension eine konstante Festigkeit aufweist und eine Fernordnung des Molekülaufbaus beinhaltet. Bei Kunststofffolien ist die konstante Festigkeit ein Resultat der in der Folie homogen verteilten Polymermoleküle. Hauptmerkmal von Kunststofffolien ist ihre Fähigkeit, an oder um Gegenstände gewickelt werden zu können und sich deren Form anzupassen. Ein erfindungsgemäßes heißsiegelfähiges Barrierepapier ist bevorzugt, wobei die erste Barriereschicht und/oder die zweite Barriereschicht nicht als Folie ausgebildet sind.
  • Der Hauptunterschied zwischen einer Folie und einer Dispersionsschicht gemäß der vorliegenden Erfindung ist, dass eine Folie auch als eigenständige Schicht, d.h. ohne ein Trägerpapier, beständig ist, während eine Dispersionsschicht nicht als eigenständige Schicht, d.h. nicht ohne Trägermedium, beständig ist.
  • Ein erfindungsgemäßes heißsiegelfähiges Barrierepapier ist bevorzugt, wobei das Pigment in der ersten Barriereschicht ein organisches Pigment, ein anorganisches Pigment oder eine Mischung aus organischem Pigment und anorganischem Pigment ist.
  • Ein erfindungsgemäßes heißsiegelfähiges Barrierepapier ist besonders bevorzugt, wobei das Pigment in der ersten Barriereschicht ein anorganisches Pigment ist, ausgewählt aus der Liste bestehend aus kalziniertem Kaolin, Kaolin, Kaolinit, Magnesiumsilikathydrat, Siliziumoxid, Bentonit, Calziumcarbonat, Aluminiumhydroxid, Aluminiumoxid und Böhmit.
  • Ein erfindungsgemäßes heißsiegelfähiges Barrierepapier ist besonders bevorzugt, wobei das Pigment in der ersten Barriereschicht plättchenförmig ausgeformt ist.
  • Eigene Untersuchungen, in denen nicht plättchenförmige Pigmente mit plättchenförmigen Pigmenten verglichen wurden, haben überraschenderweise gezeigt, dass die Verwendung von plättchenförmigen Pigmenten zu besonders guten Eigenschaften der ersten Barriereschicht bzw. des entsprechenden Barrierepapiers führt. Bei der Verwendung von plättchenförmigen Pigmenten in der ersten Barriereschicht lagern sich die einzelnen Plättchen des Pigments versetzt übereinander an, sodass eine sehr dichte Schichtstruktur resultiert, die eine hohe Barrierewirkung aufweist. Pigmente, die nicht plättchenförmig ausgebildet sind, bilden diese Schichtstrukturen nicht aus. Unter plättchenförmig (auch als flake-förmig oder flake-artig bezeichnet) werden Partikel verstanden die einen wesentlich größeren Durchmesser als Dicke aufweisen.
  • Dabei ist es erfindungsgemäß besonders bevorzugt, wenn das plättchenförmige Pigment ein (vorzugsweise durchschnittliches) Aspektverhältnis von 5 bis 100 aufweist, bevorzugt von 15 bis 100, weiter bevorzugt von 20 bis 80. Bei dem Aspektverhältnis (auch "Aspect ratio" oder "Shape-Faktor" genannt) handelt es sich um den Quotienten zwischen dem Durchmesser und der Dicke des Plättchens des anorganischen Pigments vor dem Vermischen mit den weiteren Komponenten. Ein Aspektverhältnis von 15 bedeutet, dass der Durchmesser des Plättchens 15 mal größer ist, als die Dicke des Plättchens.
  • Ein erfindungsgemäßes heißsiegelfähiges Barrierepapier ist bevorzugt, wobei der Massenanteil des Pigments in der ersten Barriereschicht 5 bis 60 % beträgt, vorzugsweise 15 bis 40 % beträgt, besonders bevorzugt 20 bis 40 % beträgt, bezogen auf die Gesamtmasse der ersten Barriereschicht.
  • Ein erfindungsgemäßes heißsiegelfähiges Barrierepapier ist bevorzugt, wobei das Bindemittel in der ersten Barriereschicht ein Acrylatpolymer oder Acrylat-Copolmyer ist.
  • Im erfindungsgemäßen heißsiegelfähigen Barrierepapier ist das Bindemittel in der ersten Barriereschicht ein (Meth)Acrylatpolymer oder (Meth)Acrylat-Copolmyer.
  • Ein erfindungsgemäßes heißsiegelfähiges Barrierepapier ist bevorzugt, wobei das Bindemittel in der ersten Barriereschicht kein Ethylen-Vinylalkhohol Copolymer (EVOH) oder Polyvinylalkohol (PVOH) ist.
  • Ein erfindungsgemäßes heißsiegelfähiges Barrierepapier ist bevorzugt, wobei das Bindemittel in der ersten Barriereschicht ein anionisches Acrylatpolymer oder ein anionisches Acrylat-Copolmyer ist.
  • Ein erfindungsgemäßes heißsiegelfähiges Barrierepapier ist bevorzugt, wobei das Bindemittel in der ersten Barriereschicht ein anionisches (Meth)Acrylatpolymer oder ein anionisches (Meth)Acrylat-Copolmyer ist.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter einem (Meth)Acralytpolymer ein Polymer verstanden, dass aus Methacrylsäure, Acrylsäure oder eine Mischung aus Methacrylsäure und Acrylsäure als Monomere herstellbar ist.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter einem (Meth)Acralyt-Copolymer ein Copolymer verstanden, dass aus Methacrylsäure oder Acrylsäure und zumindest einem anderen Monomer herstellbar ist oder aus einer Mischung aus Methacrylsäure und Acrylsäure und zumindest einem anderen Monomer herstellbar ist.
  • Ein erfindungsgemäßes heißsiegelfähiges Barrierepapier ist bevorzugt, wobei das Bindemittel in der ersten Barriereschicht ein Copolymer ist, hergestellt unter Verwendung von einem, zwei, drei oder sämtlichen Monomeren ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Methacrylsäurebutylester, Acrylsäurebutylester, Methacrylnitril, Acrylnitril, α-Methylstyrol und Styrol.
  • Ein erfindungsgemäßes heißsiegelfähiges Barrierepapier ist bevorzugt, wobei das Bindemittel in der ersten Barriereschicht ein Copolymer ist, hergestellt unter Verwendung von Acrylsäurebutylester, Acrylnitril und Styrol.
  • Ein erfindungsgemäßes heißsiegelfähiges Barrierepapier ist bevorzugt, wobei die flächenbezogene Masse der ersten Barriereschicht im Bereich von 1,5 bis 6,4 g/m2 liegt, vorzugsweise im Bereich von 1,8 bis 5,5 g/m2 liegt, besonders bevorzugt im Bereich von 1,9 bis 4,2 g/m2 liegt.
  • Neben dem Bindemittel und dem Pigment können in der zweiten Barriereschicht auch andere Polymere oder Additive enthalten sein. Erfindungsgemäß bevorzugt ist es, wenn die erste Barriereschicht aus einem Acrylatpolymer oder Acrylat-Copolmyer, einem Pigment und einem Massenanteil von maximal 5 %, vorzugsweise maximal 2,5 % weiterer Stoffe (z.B. Additive) besteht, bei denen es sich nicht um Acrylatpolymere oder Acrylat-Copolmyere oder Pigmente handelt, bezogen auf die Gesamtmasse der zweiten Barriereschicht.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird der Begriff Trägerpapier als Oberbegriff verwendet, der auch Trägerkarton und Trägerpappe umfasst. Bei einem Trägerpapier handelt es sich um einen flächigen Werkstoff, der im Wesentlichen aus Fasern meist pflanzlicher Herkunft besteht und durch Entwässerung einer Fasersuspension gebildet wird. Eine Einschränkung des Flächengewichtes durch den Begriff Trägerpapier soll nicht erfolgen.
  • Ein erfindungsgemäßes heißsiegelfähiges Barrierepapier ist bevorzugt, wobei das Trägerpapier ein Papier, ein Karton oder eine Pappe ist. Sofern es sich bei dem Trägerpapier um eine Pappe handelt, kann diese beispielsweise als Vollpappe und Wellpappe (z. B. Einfachwelle oder Doppelwelle) ausgebildet sein. Es ist auch möglich, dass das erfindungsgemäße heißsiegelfähige Barrierepapier als Außendecke, Innendecke oder Zwischendecke einer Wellpappe ausgebildet ist.
  • Ein erfindungsgemäßes heißsiegelfähiges Barrierepapier ist besonders bevorzugt, wobei das Trägerpapier ein Papier mit einer flächenbezogenen Masse im Bereich von 30 bis 150 g/m2, ein Karton mit einer flächenbezogenen Masse von über 150 g/m2 und weniger als 225 g/m2 ist oder eine Pappe mit einer flächenbezogenen Masse von über 225 g/m2 ist.
  • Ein erfindungsgemäßes heißsiegelfähiges Barrierepapier ist ganz besonders bevorzugt, wobei das Trägerpapier ein Papier mit einer flächenbezogenen Masse im Bereich von 25 bis 80 g/m2 ist, vorzugsweise mit einer flächenbezogenen Masse im Bereich von 30 bis 60 g/m2 ist, besonders bevorzugt mit einer flächenbezogenen Masse im Bereich von 35 bis 50 g/m2 ist.
  • Ein erfindungsgemäßes heißsiegelfähiges Barrierepapier ist bevorzugt, wobei das Trägerpapier keine organischen oder anorganischen Pigmente enthält. In einer Ausgestaltung handelt es sich bei dem Trägerpapier um ein Rohpapier.
  • Ein erfindungsgemäßes Barrierepapier ist bevorzugt, wobei das Trägerpapier einen Zellstoff mit einem Schopper-Riegler-Grad im Bereich von 24 bis 54°SR enthält, vorzugsweise im Bereich von 29 bis 49°SR, besonders bevorzugt im Bereich von 34 bis 44°SR.
  • Ein erfindungsgemäßes heißsiegelfähiges Barrierepapier ist bevorzugt, wobei das Trägerpapier einen Kurzfaser-Zellstoff mit einem Schopper-Riegler-Grad von mindestens 30°SR und/oder einen Langfaser-Zellstoff mit einem Schopper-Riegler-Grad von mindestens 24°SR aufweist.
  • Ein erfindungsgemäßes Barrierepapier ist bevorzugt, wobei das Trägerpapier einen Zellstoff umfasst oder daraus besteht, der einen Kurzfaser-Zellstoff und einen Langfaser-Zellstoff umfasst. Dabei ist ein Massenverhältnis zwischen Kurzfaser-Zellstoff und Langfaser-Zellstoff im Bereich von 2:1 bis 1:2, vorzugsweise im Bereich von 1,5:1 bis 1:1,5, besonders bevorzugt von ca. 1:1 bevorzugt.
  • Es hat sich in eigenen Untersuchungen gezeigt, dass die Kombination eines Kurzfaser-Zellstoffs und eines Langfaser-Zellstoffs mit den erfindungsgemäß eingesetzten Schopper-Riegler-Graden zu einem besonders dichten Papier führt, das eine sehr hohe Barrierewirkung gegenüber Fett aufweist. Diese Barrierewirkung kann noch weiter verbessert werden, wenn der Schopper-Riegler-Grad in den als bevorzugt oder besonders bevorzugt gekennzeichneten Bereichen liegt bzw. die als bevorzugt oder besonders bevorzugt gekennzeichneten Werte aufweist.
  • Eigene Untersuchungen haben gezeigt, dass besonders gute Eigenschaften des resultierenden Barrierepapiers erhalten werden, wenn das Trägerpapier aus einer Mischung aus einem Kurzfaser-Zellstoff und einem Langfaser-Zellstoff hergestellt wird und diese Mischung vor dem Herstellen des Trägersubstrats noch einmal egalisiert wird, um den gewünschten Schopper-Riegler-Grad im Bereich von 24 bis 54°SR zu erhalten, vorzugsweise im Bereich von 29 bis 49°SR, besonders bevorzugt im Bereich von 34 bis 44°SR. Die vor dem Vermahlen eingesetzten Kurzfaser- und Langfaser-Zellstoffe können dabei einen Schopper-Riegler-Grad aufweisen, der außerhalb des bevorzugten Bereichs liegt. Der Schopper-Riegler-Grad der eingesetzten Kurzfaser-Zellstoffe und Langfaser-Zellstoffe sind vorzugsweise vor dem Vermahlen kleiner, als nach dem Mahlen.
  • In einer Ausgestaltung handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Barrierepapier um ein Barrierepapier, wobei der Kurzfaser-Zellstoff ganz oder teilweise, vorzugsweise zumindest zu einem Massenanteil von mehr als 50 %, bezogen auf die Gesamtmasse des Kurzfaser-Zellstoffs, aus Fasern von Laubhölzern besteht, vorzugsweise aus Birken-Fasern, Buchen-Fasern oder Eukalyptus-Fasern und der Langfaser-Zellstoff ganz oder teilweise, vorzugsweise zumindest zu mehr als 50 %, bezogen auf die Gesamtmasse des Langfaser-Zellstoffs, aus Fasern von Nadelhölzern besteht, vorzugsweise aus Kiefern-Fasern, Fichten-Fasern oder Tannen-Fasern besteht.
  • Ein erfindungsgemäßes heißsiegelfähiges Barrierepapier ist bevorzugt, wobei das Trägerpapier einen Massenanteil von mindestens 70 % Kurzfaser-Zellstoff umfasst, vorzugsweise zwischen 70 und 75 % Kurzfaser-Zellstoff umfasst, bezogen auf die Gesamtmasse aus Kurzfaser-Zellstoff und Langfaser-Zellstoff.
  • Ein erfindungsgemäßes heißsiegelfähiges Barrierepapier ist bevorzugt, wobei das Trägerpapier aus Frischfasern besteht oder einen Massenanteil von größer gleich 50 %, vorzugsweise größer gleich 80 %, besonders bevorzugt größer als 95 % Frischfasern besteht, bezogen auf die Gesamtmasse der Fasern im Trägerpapier.
  • Unter Frischfasern wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Zellstoff verstanden, der direkt aus dem pflanzlichen Ausgangsmaterial (meistens Holz oder Gras) gewonnen wird. Von Frischfasern sind Recycling-Fasern zu unterscheiden, die zuvor mindestens einmal in anderen Papier- oder Kartonprodukten eingesetzt wurden, die also aus Altpapier, Altpappe und/oder Altkarton bestehen.
  • Das Trägerpapier, die erste Barriereschicht und die zweite Barriereschicht können zusätzlich auch die in der Papierherstellung üblicherweise verwendeten Additive enthalten, wie beispielsweise Leimungsmittel, Pigmente (neben den weiter oben bereits beschriebenen Pigmenten), optische Aufheller, Biozide, Dispergiermittel, Trennmittel, Entschäumer, Retentionsmittel, Fixiermittel, Flockungsmittel, Stoffentlüfter, Netzmittel, Verlaufmittel, Schleimbekämpfungsmittel oder Verdicker. Die Additive werden üblicherweise eingesetzt, um die Eigenschaften der zur Herstellung der jeweiligen Schicht verwendeten Beschichtungszusammensetzungen einzustellen (z. B. Entschäumer oder Retentionsmittel) oder zum Einstellen der Eigenschaften der resultierenden Schicht (z. B. optische Aufheller).
  • Ein erfindungsgemäßes Barrierepapier ist bevorzugt, wobei das Trägerpapier auf der Rückseite weitere Schichten aufweist. Beispielsweise kann die Rückseite mit einer Stärkeschicht, vorzugsweise modifizierter Stärke, insbesondere bevorzugt modifizierter Maisstärke, beschichtet sein. Durch eine Rückseitige Beschichtung lassen sich die Eigenschaften des Barrierepapiers verbessern. Beispielsweise ist es somit möglich, eine rückseitige Bedruckbarkeit des Barrierepapiers sicherzustellen.
  • Ein erfindungsgemäßes Barrierepapier ist bevorzugt, wobei das Barrierepapier einen Migrationswert von MOSH (mineral oil saturated hydrocarbons) und MOAH (mineral oil aromatic hydrocarbons) von zumindest kleiner als 2 mg/kg, vorzugsweise kleiner gleich 0,6 mg/kg, weiter bevorzugt kleiner gleich 0,4 mg/kg aufweist. Vorzugsweise wird die Migration durch Anwendung von modifizierten Polyphenylenoxiden (MPPO) (Tenax®) nach DIN EN 14338:2004-03 bestimmt. Hierbei wird das modifizierte Polyphenylenoxid (MPPO; Tenax®) als Ersatzprüflebensmittel angesehen. Hierbei wird die zweiten Barriereschicht des erfindungsgemäßen Verpackungssystems mit modifiziertem Polyphenylenoxid (MPPO; Tenax®) bedeckt und bei 40 °C für 10 Tage in einem konventionellen Ofen gelagert. Nach der Lagerung wird das Polyphenylenoxid (MPPO; Tenax®) mit Hexan für die Chromatographie extrahiert. In diesem Extrakt wird der Migrationswert von MOSH und MOAH mittels GC-FID bestimmt.
  • Ein Barrierepapier ist erfindungsgemäß bevorzugt, wobei das Barrierepapier auf der zweiten Barriereschicht eine Fettdurchlässigkeit mit Terpentinöl nach Tappi 454 om - 10 von mindestens 1300 s, vorzugsweise von mindestens 1500 s, besonders bevorzugt von mindestens 1800 s aufweist.
  • Ein Barrierepapier ist erfindungsgemäß bevorzugt, wobei das Barrierepapier auf der zweiten Barriereschicht eine in Anlehnung an Tappi 454 om - 10 bestimmte Wasserbeständigkeit von größer als 240 s aufweist, vorzugsweise größer als 400 s, besonders bevorzugt von größer als 600 s.
  • Ein Barrierepapier ist erfindungsgemäß bevorzugt, wobei das Barrierepapier eine Wasserdampfdurchlässigkeit nach DIN 53122-1 bei einem Klima von 23°C und 85% Luftfeuchte von kleiner gleich 300 g/(m2d) aufweist, vorzugsweise kleiner gleich 250 g/(m2d), besonders bevorzugt von kleiner gleich 125 g/(m2d).
  • Überraschenderweise hat es sich gezeigt, dass das erfindungsgemäße Barrierepapier nicht nur eine sehr hohe Beständigkeit gegenüber Fett, sondern auch eine geringe Wasserdampfdurchlässigkeit aufweist. Eine geringe Wasserdampfdurchlässigkeit bei Verpackungen ist bei Lebensmitteln erwünscht, da die eingepackten Lebensmittel nicht vorzeitig austrocknen und länger frisch bleiben.
  • Ein Barrierepapier ist erfindungsgemäß bevorzugt, wobei das Barrierepapier eine Fettdurchlässigkeit von mindestens Level 5, vorzugsweise von mindestens Level 3, besonders bevorzugt von mindestens Level 1 aufweist; gemessen nach Methode DIN 53116.
  • Eigene Untersuchungen haben gezeigt, dass erfindungsgemäße Barrierepapiere einen KIT-Wert von über 12 aufweisen können und somit eine ausgezeichnete Bettbeständigkeit zeigen, die im selben Bereich liegt, wie die Fettbeständigkeit von Barrierepapieren, die mit Kunststoff- oder Aluminiumfolie beschichtet sind.
  • Ein Barrierepapier ist erfindungsgemäß bevorzugt, wobei das Barrierepapier eine Siegelstärke bei 500 kPa, 150°C und 1 s von größer gleich 3,0 N/15mm aufweist, vorzugsweise eine Siegelstärke von größer gleich 3,5 N/15mm aufweist, besonders bevorzugt von größer gleich 4,2 N/15mm aufweist.
  • Ein Barrierepapier ist erfindungsgemäß bevorzugt, wobei die flächenbezogene Masse des Barrierepapiers im Bereich von 30 bis 800 g/m2 liegt, vorzugsweise im Bereich von 35 bis 600 g/m2 liegt, besonders bevorzugt im Bereich von 40 bis 250 g/m2 liegt.
  • Ein Barrierepapier ist erfindungsgemäß bevorzugt, wobei das Barrierepapier ein Papier mit einer flächenbezogenen Masse im Bereich von 30 bis 150 g/m2, ein Karton mit einer flächenbezogenen Masse von über 150 g/m2 und weniger als 225 g/m2 ist oder eine Pappe mit einer flächenbezogenen Masse von über 225 g/m2 ist.
  • Ein Barrierepapier ist erfindungsgemäß bevorzugt, wobei das Barrierepapier auf der zweiten Barriereschicht eine nach ISO 5627 bestimmte Bekk-Glätte im Bereich von 100 bis 1200 s aufweist, vorzugsweise im Bereich von 125 bis 1000 s, weiter bevorzugt im Bereich von 125 bis 800 s. Die Bekk-Glätte wird in hierbei nicht beidseitig auf dem Barrierepapier bestimmt, sondern nur auf der zweiten Barriereschicht des Barrierepapiers.
  • Eigene Untersuchungen haben gezeigt, dass Barrierepapiere mit den oben beschriebenen Bekk-Glätten besonders gute Eigenschaften aufweisen. Bei einer Bekk-Glätte von unter 100 s weist das Papier häufig eine zu grobe Struktur auf, sodass häufig eine Abnahme der Wasser- und/oder Fettbeständigkeiten oder eine Zunahme der Wasserdampfdurchlässigkeit zu beobachten ist. Die geringe Glätte des Papiers weist nämlich eine Erhöhung der Oberfläche auf, sodass Diffusionsvorgänge bevorzugt werden. Eigenen Untersuchungen haben zudem gezeigt, dass bei Bekk-Glätten von größer als 1200 s keine signifikante Verbesserung der Eigenschaften mehr erhalten werden kann.
  • Erfindungsgemäß bevorzugt ist ein Barrierepapier, dass auf der zweiten Barriereschicht keine weitere Schicht aufweist.
  • Ein Barrierepapier ist erfindungsgemäß bevorzugt, wobei das Barrierepapier eine Reißlänge nach Hoyer
    1. a) von weniger als 30 km quer zur Faserrichtung aufweist
      und/oder
    2. b) von weniger als 20 km längs zur Faserrichtung aufweist.
  • Ein Barrierepapier ist erfindungsgemäß bevorzugt, wobei das Barrierepapier keine fluorhaltigen Verbindungen, insbesondere keine fluorierten organischen Verbindungen enthält.
  • Ein erfindungsgemäßes heißsiegelfähiges Barrierepapier ist bevorzugt, wobei das Barrierepapier keine Schicht enthält, die ausschließlich aus Naturkautschuk oder Synthesekautschuk (z. B. Styrol-Butadien-Kautschuk, Butadien-Kautschuk, Ethylen-Propylen-Copolymer, Polyether-Amide, Epoxid-Kautschuk, Urethan-Kautschuk, Silikon-Kautschuk oder Polysulfid-Kautschuk) enthält.
  • Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Verwendung eines erfindungsgemäßen Barrierepapiers als Verpackungsmaterial, insbesondere für Lebensmittel, Elektronikprodukte, Agrarprodukte (z.B. Saatgut, Düngemittel), Tierfutter, Waschpulver, Pharmazieprodukte, Baustoffe (z.B. Zement, Gips, Kleisterpulver) oder Kosmetika.
  • Erfindungsgemäß besonders bevorzugt erfolgt die Verwendung eines erfindungsgemäßen Barrierepapiers als Innenbeutel, Inlay oder Innenverkleidung eines Verpackungskartons. Eine Eignung wird auch insbesondere für Schüttgüter, fließfähige, stückige und/oder pulverförmige Packgüter gesehen. Die Ware, die verpackt wird, wird als Packgut bezeichnet.
  • Erfindungsgemäß besonders bevorzugt erfolgt die Verwendung eines erfindungsgemäßen Barrierepapiers als Lebensmittelverpackungsmaterial, insbesondere Inlay, Innenbeutel, Standbodenbeutel, Schalenabdeckung, Einschlagpapier, Unterlegpapier, Tortenscheibe, Blisterverpackung, Zwischen- und/oder Trennpapier.
  • Erfindungsgemäß besonders bevorzugt erfolgt dabei die Verwendung zum Einwickeln, Unterlegen, Zwischenlegen, Abdecken und/oder Trennen von trockenen, feuchten und/oder gefrorenen Lebensmitteln, wie Backwaren, Aufbackbrötchen, Backzutaten, Obst, Gemüse, gebratener und/oder frittierter Waren, Snackwaren, Sandwiches, Brot, Burgern, Reis, Nudeln, Tiefkühl-Pommes, Tiefkühl-Rahmgemüse, paniertes Schnitzel, Fleischwaren, Fischwaren, Fertiggerichten, Backmischungen, Kartoffelpüreepulvern, Tütensuppen, Instant-Nudelgerichten, Wurstwaren, Salatgebinden, Salatschale und/oder Käse.
  • Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Verpackung, insbesondere Lebensmittelverpackung, umfassend ein erfindungsgemäßes Barrierepapier.
  • Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Verwendung eines erfindungsgemäßen heißsiegelfähigen Barrierepapiers in Verpackungen, vorzugsweise in Lebensmittelverpackungen, zur
    1. a) Reduzierung der Wasserdampfdurchlässigkeit nach DIN 53122-1 auf einen Wert von kleiner gleich 300 g/(m2d)
      und/oder
    2. b) Reduzierung der Fettdurchlässigkeit mit Terpetinöl nach Tappi 454 auf einen Wert von mindestens 1300 s.
  • Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Barrierepapiers (10), vorzugsweise eines erfindungsgemäßen Barrierepapiers, umfassend die folgenden Schritte
    1. (i) Herstellen oder Bereitstellen eines Trägerpapiers
    2. (ii) Herstellen oder Bereitstellen eines ersten Barrierestrichs umfassend ein Bindemittel und ein Pigment
    3. (iii) Auftragen des hergestellten oder bereitgestellten ersten Barrierestrichs auf eine Seite des Papiersubstrats und anschließendes Trocknen des Barrierestrichs, sodass eine erste Barriereschicht resultiert
    4. (iv) Herstellen oder Bereitstellen eines zweiten Barrierestrichs umfassend ein Acrylat-Copolymer und ein Wachs
      und
    5. (v) Auftragen des hergestellten oder bereitgestellten zweiten Barrierestrichs auf die in Schritt iii hergestellte erste Barriereschicht und anschließendes Trocknen des zweiten Barrierestrichs, sodass eine zweite Barriereschicht resultiert.
  • Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein heißsiegelfähiges Barrierepapier hergestellt nach einem erfindungsgemäßen Verfahren.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden vorzugsweise mehrere der vorstehend als bevorzugt bezeichneten Aspekte gleichzeitig verwirklicht; insbesondere bevorzugt sind die sich aus den beigefügten Ansprüchen ergebenden Kombinationen solcher Aspekte und der entsprechenden Merkmale.
  • Bezüglich der in einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Barrierepapiers verwendeten Beschichtungszusammensetzung sei hierbei auf die Ausführungen zur Zusammensetzung der einzelnen Schichten verwiesen. Die Beschichtungszusammensetzungen sind dabei so ausgebildet, dass hieraus die in einem erfindungsgemäßen Barrierepapier vorliegenden Schichten resultieren. Üblicherweise liegen die Beschichtungszusammensetzungen dabei als wässrige Dispersion vor und enthalten die in den einzelnen Schichten vorliegenden Bestandteile oder Verbindungen (z.B. Monomere oder Vernetzungsmittel), die zu den Bestandteilen reagieren.
  • Zusätzlich können die Beschichtungszusammensetzungen auch die in der Papierherstellung üblicherweise verwendeten Additive enthalten, wie beispielsweise Biozide, Dispergiermittel, Trennmittel, Entschäumer oder Verdicker, die zur Einstellung der Eigenschaften der Beschichtungszusammensetzung hinzugegeben werden und die in der aus der Beschichtungszusammensetzung hergestellten Schicht üblicherweise verbleiben. Hierbei können in der Papierherstellung üblicherweise verwendete Additive in den üblichen Mengen eingesetzt werden.
  • Zum Auftragen der Beschichtungszusammensetzung auf das Trägerpapier oder eine bereits auf dem Trägerpapier vorhandene Schicht (z. B. erste Barriereschicht) kennt der Fachmann verschiedene Techniken, welche als Streichen bezeichnet werden, beispielsweise: Bladestreichen, Streichen mit Filmpresse, Gussstreichen, Vorhangstreichen ("Curtain Coating"), Rakelstreichen, Luftbürstenstreichen oder Sprühstreichen. Alle diese bekannten vorgenannten Techniken des Streichens sind geeignet, um die erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung auf ein Trägerpapier, vorzugsweise ein Trägerpapier, welches ein oder mehrere Vorstriche bzw. Zwischenstriche umfasst oder welches auch keinen Vorstrich bzw. Zwischenstrich umfasst, aufzutragen. Erfindungsgemäß bevorzugt ist da Vorhangstreichen ("Curtain Coating") oder der Auftrag mittel Rollrakel (Rollrakelstreichen).
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Beispiels weiter erläutert.
    • Beispiel:
  • Es wurde ein Trägerpapier verwendet, das aus einer 1:1 Mischung aus Kurzfaser- und Langfaserzellstoff mit einer Mahlung von 39°SR auf einer Papiermaschine eine in der Masse mit Harz-Leimung versehene Papierbahn mit einer flächenbezogenen Masse von 40 g/m2 hergestellt wurde. Das hergestellte Papiersubstrat wurde bei einer Linienlast von 80 kN/m und einer Temperatur von 80 °C kalandriert.
  • Unter Verwendung einer Luftbürste wurde auf das hergestellte Trägerpapier ein erster Barrierestrich, der als wässrige Dispersion vorlag, aufgetragen und dieser Barrierestrich wurde anschließend mithilfe von IR und Lufttrocknung getrocknet, sodass eine erste Barriereschicht mit einem Flächengewicht von 3 g/m2 resultierte. Die Zusammensetzung des ersten Barrierestrichs (ohne Berücksichtigung von Wasser) ist in Tabelle 1 angegeben.
  • Unter Verwendung eines volumetrischen Rakels wurde auf die hergestellte erste Barriereschicht ein zweiter Barrierestrich, der als wässrige Dispersion vorlag, aufgetragen und dieser Barrierestrich wurde anschließend mithilfe von IR und Lufttrocknung getrocknet, sodass eine zweite Barriereschicht mit einem Flächengewicht von 4 g/m2 resultierte. Die Zusammensetzung des zweiten Barrierestrichs (ohne Berücksichtigung von Wasser) ist in Tabelle 1 angegeben.
  • Das resultierende Barrierepapier, das sich bei 120 °C heißversiegeln ließ, wies ein Flächengewicht von 47 g/m2 auf und wurde auf seine Eigenschaften vermessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengefasst. Tabelle 1:
    Bestandteil Handelsname Komponente Massenanteil
    Erster Barrierestrich (zzgl. Wasser):
    Polyacrylamid, anionisch modifiziert Sterocoll BL Bindemittel 0,01 bis 0,10
    wässrige Polymerdispersion auf Basis von Acrylsäureester, Carbonsäuren Sterocoll FS Bindemittel 1,0 bis 2,5
    anionisches Copolymer auf Basis von n-Butylacrylat, Acronal S505 Bindemittel 65 bis 75
    Acrylnitril und Styrol
    Kaolin Capim NP Pigment 25 bis 35
    Zweiter Barrierestrich (zzgl. Wasser):
    Statistisches Acrylat-Copolymer hergestellt aus Acrylsäuremethylester, Acrylsäurebutylester, Acrylsäure-2-ethylhexylester und Styrol als Monomeren in gleichen Massenanteilen. Acrylat-Copolymer Barrieremittel 70 %
    Octacosan Octacosan Wachs 30 %
    Tabelle 2:
    Eigenschaft Wert Einheit Bestimmungsmethode
    Flächengewicht 47 ± 2 g/m2 DIN ISO 536
    Dicke 63 ± 5 µm DIN EN 20534
    Bruchlast längs 55 ± 5 N/15 mm EN ISO 1924-2
    Bruchlast quer 20 ± 4 N/15 mm EN ISO 1924-2
    Reißlänge längs 10 ± 2 km nach Hoyer
    Reißlänge quer 3,5 ± 1 km nach Hoyer
    Berstfestigkeit 170 ± 20 kPa EN ISO 2758
    Fettbeständigkeit Palmkernfett Oberseite 1 level DIN 53116
    Fettbeständigkeit Terpentin Oberseite + 1800 s Tappi 454
    Wasserbeständigkeit Oberseite > 600 s Tappi 454
    Wasseraufnahme Cobb300 Oberseite < 1 g/m2 EN ISO 535
    KIT-Test 12 Tappi 559
    Siegelstärke 4,5-5 N/15 mm 500 kPa, 150 °C und 1 s
    Wasserdampfdurchlässigkeit < 100 g/(m2*d) DIN 53122-1 (23 °C / 85 % r. H.)
    Glätte nach Bekk: 150 Sekunden ISO 5627

Claims (11)

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