Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein beschichtetes Papier, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen beschichteten Papiers, die Verwendung des beschichteten Papiers als Verpackungsmaterial und eine Verpackung, umfassend das beschichtete Papier.

Eine Verpackung bezeichnet im Allgemeinen die Hülle bzw. (die partielle oder vollständige) Umhüllung eines Objektes insbesondere zu dessen Schutz oder zur besseren Handhabung. Folglich umfasst ein Verpackungsmaterial das Material, das eine solche Verpackung bildet.

Verpackungsmaterialien können beispielsweise auf Basis von Papier, Kunststoffen und/oder Metallen aufgebaut sein. Die vorliegende Erfindung befasst sich mit Verpackungsmaterialien auf Basis von Papier.

Hauptansprüche an Verpackungsmaterialien jeglicher Herkunft sind das Schützen des verpackten Gutes vor äußeren Einflüssen, sowie das Verhindern des Austretens von Packgut. Hierfür sollte das Verpackungsmaterial, je nach Packgut und Abpackprozess unterschiedliche Kriterien erfüllen. So sollten geeignete Verpackungsmaterialien neben sogenannten Barriereeigenschaften gegen beispielsweise Wasser, Fett, Sauerstoff oder Mineralöl auch mechanischen und prozessspezifischen Anforderungen genügen. Ein Verpackungsmaterial sollte je nach Packanlage eine ausreichende Reißfestigkeit, einen passenden Reibwert (Reibkoeffizient), und Flexibilität besitzen, es sollte entweder heißsiegelbar oder kompatibel mit einem Kaltsiegelkleber, sowie von außen bedruckbar sein und sollte im gesamten Konvertierungs- und Abpackprozess nicht seine Schutzwirkung verlieren.

Papier kann je nach Zusammensetzung und Flächengewicht vielen mechanischen Anforderungen entsprechen, benötigt aber aufgrund seiner physikalischen Eigenschaften, sowie porösen Struktur eine zusätzliche Beschichtung, die es z.B. mit Heißsiegelbarkeit oder Barrieren ausstattet.

Bekannte papierbasierte, beschichtete Verpackungsmaterialien beinhalten häufig Verbindungen wie Polyvinylidenchlorid (halogenhaltig), oder sind Verbundstoffe aus Papier und Metall- oder Kunststofffolien, weisen eine verbesserungswürdige Reißfestigkeit auf, was zu Laufproblemen auf Verpackungsanlagen führen kann, und/oder sind aufgrund eines zu hohen Beschichtungsanteils, klebender Bestandteile oder Bildung von sogenannten Stickies über den Papierfaserstrom oft nicht recycelbar.

Polyvinylalkohole sind weithin bekannt als lineare wasserlösliche, bioabbaubare Barrierebeschichtungen, auch für Papier. Hierbei weisen solche Beschichtungen gute Barrieren gegen Öl, Fett, Sauerstoff, Lösungsmittel und andere unpolare Gase, Flüssigkeiten oder Feststoffe auf. Polyvinylalkohole weisen aufgrund ihrer Hydrophilie jedoch sehr hohe Durchlässigkeiten für polare Verbindungen, wie z.B. Wasser auf. Dies kann auch die Barrierewirkung gegen unpolare Migranten beeinflussen, da Polyvinylalkohole sehr gut Feuchtigkeit aufnehmen, quellen und somit Wege auf molekularer Ebene durch die Barrierebeschichtung schaffen.

Es gibt viele Versuche, den Barriereabfall bei relativen Luftfeuchtigkeiten oberhalb 50 oder 60% durch etwa den Zusatz von Pigmenten, wie beispielsweise in der WO 2010/129032 offenbart, oder aber eine Vernetzung der Polymerketten, wie beispielsweise in der WO 2020/109401 oder der US 6,444,750 offenbart, zu erreichen. Doch nicht nur diese mikroskopischen Defekte sind nachteilig für den Einsatz von Polyvinylalkoholen als Barrieren, auch und vor allem das Auftreten makroskopischer Defekte durch die mechanische Beanspruchung in Abpack- und Konvertieranlagen beeinträchtigen den Nutzungsbereich von Polyvinylalkoholen.

Unter Polyvinylalkohol wird ein vollständig verseiftes Polyvinylacetat verstanden, wobei es sich um einen (thermoplastischen) Kunststoff der nachfolgenden Formel (I) handelt, der in der Regel mittels radikalischer Polymerisation von Vinylacetat synthetisiert wird.

Die Estergruppen im Polyvinylacetat sind relativ leicht alkalisch verseifbar, wodurch das Polymer in Polyvinylalkohol umgewandelt und dadurch hydrophil und wasserempfindlich wird.

Ein teilverseiftes Polyvinylacetat wird auch als teilverseifter Polyvinylalkohol bezeichnet.

In der vorliegenden Erfindung kann der Begriff teilverseiftes Polyvinylacetat synonym mit dem Begriff teilverseifter Polyvinylalkohol verwendet werden.

Der Verseifungsgrad gibt dabei den Anteil an Estergruppen an, die verseift wurden und nun als -OH Gruppen vorliegen. Beispielsweise handelt es sich bei einem Polyvinylalkohol mit einem Verseifungsgrad von 90% um ein Vinylacetatpolymer, bei dem 90% der ursprünglich vorhandenen Estergruppen verseift wurden. In diesem Polyvinylalkohol liegen daher 90% OH-Gruppen und 10% Estergruppen vor. Bei einem Verseifungsgrad von 100% liegen ausschließlich OH-Gruppen vor, da alle ursprünglich vorhanden Estergruppen verseift wurden.

Neben dem reinen Homopolymer haben auch viele Copolymere des Polyvinylalkohols große technische Bedeutung. Unter Copolymer werden alle Polymere verstanden, die zu einem überwiegenden Anteil (>50%) aus Vinylalkohol- bzw. Vinylacetat-Einheiten bestehen, ungeachtet der Anzahl unterschiedlicher zur Synthese eingesetzter Monomere. Solche Polyvinylalkohol-Copolymere umfassen bevorzugt Polyethylenvinylalkohole.

Unter Verseifung versteht man hier im engeren Sinn die Hydrolyse eines Esters durch die wässrige Lösung eines Hydroxids, wie z. B. durch Natriumhydroxid, oder durch spezielle Enzyme (Esterasen). Sie sind im Gegensatz zur sauren Esterhydrolyse (der Rückreaktion der Veresterung) irreversibel, da an der Carbonsäure das für die Veresterung nötige Proton fehlt. Als Produkte der Reaktion entstehen der Alkohol und das Salz der Säure (Carboxylation) aus denen der Ester bestand. Im erweiterten Sinn kann jede Hydrolyse eines Esters als Verseifung bezeichnet werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile der bekannten Materialien zu beheben und ein Material bereitzustellen, das sich als Verpackungsmaterial, insbesondere für oxidationsempfindliche und fettige Nahrungsmittel eignet, und zur Herstellung von Verpackungen, wie Schlauchbeuteln mittels Heiß- oder Kaltsiegelverfahren verwendet werden kann. Zudem soll das Material keine Barriereschichten auf Basis von halogenhaltigen Verbindungen enthalten. Ferner soll das erfindungsgemäße Material gegenüber bekannten Verpackungsmaterialien einen, oder mehrere der folgenden Eigenschaften aufweisen:

Verbesserte Sauerstoffbarriere, verbesserte Fettbarriere, verbesserte Mineralölbarriere, verbesserte Knickbeständigkeit/ Flexibilität, Wiederverwertbarkeit über den Altpapierkreislauf, verbesserte Heißsiegeleigenschaften, verbesserte Kaltsiegeleigenschaften (kompatibel mit dem Siegelmedium, wie z.B. einem wasserbasierten Kaltsiegelklebstoff), hohe Reißfestigkeit, der Geschmack des Verpackungsinhalts wird nicht verändert, eine Aromadichtigkeit aufweist, die Außenseite soll bedruckbar sein. Auch soll das Material eine verbesserte Wasserdampfbarriere aufweisen und die Siegelnaht sollte möglichst feuchtigkeitsbeständig sein. Das Verpackungsmaterial soll außerdem für Metallisierungen insbesondere im Mikro- und Nanometerbereich geeignet sein, um die Barriereeigenschaften bei Bedarf weiter zu optimieren. Schlussendlich sollte das Material möglichst wirtschaftlich herstellbar sein.

Diese Aufgabe wird durch ein beschichtetes Papier gemäß Anspruch 1 gelöst, d. h. durch ein beschichtetes Papier, umfassend ein Basispapier und eine darauf aufgebrachte Barriereschicht, wobei die Barriereschicht mindestens ein Polymer umfasst und dadurch gekennzeichnet ist, dass das Polymer einen mindestens teilverseiften Polyvinylalkohol und/oder ein mindestens teilverseiftes Polyvinylalkohol-Copolymer jeweils mit einer mittels DSC bestimmten Onset - Temperatur von kleiner als 210°C umfasst.

Die Onset-Temperatur wurde mittels DSC wie folgt bestimmt:

Die (extrapolierte) Onset-Temperatur (nach DIN EN ISO 11357-1:2010-03) ist der Schnittpunkt der extrapolierten Basislinie und der Wendetangente zu Beginn des Schmelz- oder Kristallisationspeaks in einer DSC Messung. Die Grundlinie und die Wendetangente werden aus dem temperaturabhängigen Wärmeflusssignal bestimmt. Bei reinen und homogenen Materialien kann die Anfangstemperatur als Schmelztemperatur angegeben werden. Im Gegensatz zur Peak-Temperatur ist die Onset-Temperatur weniger abhängig von der Heizrate und der Probenmasse. Weiterhin werden Onset -Temperaturen üblicherweise zur Temperaturkalibrierung einer DSC verwendet.

Ein derart beschichtetes Papier zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass es sich besonders gut als Verpackungsmaterial für oxidationsempfindliche und fettige Objekte, insbesondere Nahrungsmittel, eignet und zur Herstellung von Beuteln mittels Heiß- oder Kaltsiegelanwendung verwendet werden kann, wobei für die Kaltsiegelanwendung ein wasserbasierter Kaltsiegelkleber verwendet werden kann. Ferner müssen keine Barriereschichten auf Basis von halogenhaltigen Verbindungen vorhanden sein.

Die teilverseiften Polyvinylalkohole haben gegenüber vollständig verseiften Polyvinylalkoholen (PVOH) oder Polyethylenvinylalkoholen (EVOH), den Vorteil, dass sie eine deutlich niedrigere optimale Siegeltemperatur im Heißsiegelprozess aufweisen. Die Siegelnahtfestigkeit wird dadurch nicht negativ beeinflusst. Ferner weisen teilverseifte Polyvinylalkohole eine leicht niedrigere Viskosität, bei ansonsten gleicher Konzentration, auf. Eine hohe Viskosität ist eher nachteilig zu sehen, da in diesem Fall die PVOH-Lösung stärker verdünnt werden muss, weshalb eine größere Menge an Wasser im Beschichtungsprozess zu trocknen ist. Dies kostet nicht nur Energie und bedarf damit einer Beschichtungsanlage mit höherer Trockenkapazität, sondern kann, je nach gewünschtem Auftragsgewicht anwendungstechnisch schwierig zu realisieren sein. Außerdem wird die Diffusion von Wassermolekülen bei hohen Viskositäten und somit die Trocknung selbst verlangsamt. Ferner kann es somit eher zur Anreicherung von gasförmigem Wasser in der Beschichtung kommen, das zur Bildung von makroskopischen Beschichtungsdefekten führt.

Daher sind teilverseifte Polyvinylalkohole oder teilverseifte Polyvinylalkohol- Copolymere, wie Polyethylenvinylalkohole, gegenüber den vollständig verseiften Varianten bevorzugt.

Das erfindungsgemäße beschichtete Papier zeichnet sich zudem durch eine verbesserte Sauerstoffbarriere, eine verbesserte Fettbarriere, eine verbesserte Mineralölbarriere und eine verbesserte Wasserdampfbarriere aus.

Das erfindungsgemäße beschichtete Papier weist ferner eine verbesserte Knickbeständigkeit, ohne Beeinträchtigung der Barrierewirkung, auf und zeichnet sich zudem durch eine hohe Reißfestigkeit aus.

Das erfindungsgemäße beschichtete Papier ist zudem über den Altpapierkreislauf wiederverwertbar.

Wird das erfindungsgemäße beschichtete Papier als Verpackungsmaterial für Lebensmittel verwendet, so zeichnet es sich insbesondere dadurch aus, dass es den Geschmack des verpackten Lebensmittels nicht beeinflusst und/oder verändert.

Das erfindungsgemäße beschichtete Papier ist zudem heißsiegelbar und zeigt verbesserte Kaltsiegeleigenschaften (kompatibel mit dem Siegelmedium, wie z.B. einem wasserbasierten Kaltsiegelklebstoff), wobei die Siegelnähte jeweils eine ausreichende Feuchtigkeitsbeständigkeit aufweisen.

Das erfindungsgemäße beschichtete Papier ist ferner einfach auf der unbeschichteten Seite (Außenseite) zu bedrucken.

Das erfindungsgemäße beschichtete Papier ist außerdem für Metallisierungen im Mikro- und Nanometerbereich geeignet, um die Barriereeigenschaften bei Bedarf weiter zu optimieren. Das erfindungsgemäße beschichtete Papier lässt sich schließlich relativ einfach und mit geringen Auftragsgewichten herstellen und über den Altpapierkreislauf wiederverwerten.

Im Folgenden kann der Begriff „umfassen" auch „bestehend aus" bedeuten.

Als „hydrophob" werden Substanzen bezeichnet, die sich nicht mit Wasser mischen lassen bzw. sich nur unter Verwendung von Tensiden von Wasser benetzen lassen. Als „hydrophil" werden Substanzen bezeichnet, die sich mit Wasser mischen lassen oder ohne Einsatz von Tensiden von Wasser benetzen lassen. Hydrophobe Polymere werden auch als unpolare Polymere und hydrophile Polymere auch als polare Polymere bezeichnet.

Hydrophobizität bzw. Hydrophilität kann beispielsweise über den logP-Wert definiert werden. Der n-Octanol-Wasser-Verteilungskoeffizient K _ow (auch Schreibweisen wie Octanol/Wasser-Verteilungskoeffizient sind gebräuchlich und korrekt) ist ein dem Fachmann bekannter dimensionsloser Verteilungskoeffizient, der das Verhältnis der Konzentrationen einer Chemikalie in einem Zweiphasensystem aus n-Octanol und Wasser angibt und damit ein Maß für die Hydrophobizität bzw. Hydrophilität eines Stoffes ist. Der logP-Wert ist der dekadische Logarithmus des n-Octanol-Wasser-Verteilungskoeffizienten K _ow . Dabei gilt:

^Si Si

K _ow = P =^ c i und log P = log -^ = log c w ^c w _o ^s ' - c _w ^Sl mit c ₀ ^Si = Konzentration einer Chemikalie in der octanolreichen Phase und c _w ^Si = Konzentration einer Chemikalie in der wasserreichen Phase.

Kow ist größer als eins, wenn eine Substanz besser in fettähnlichen Lösungsmitteln wie n-Octanol löslich ist, kleiner als eins, wenn sie besser in Wasser löslich ist. Entsprechend ist log P positiv für hydrophobe/lipophile und negativ für hydrophile/lipophobe Substanzen.

Die niedrige Durchlässigkeit von Polyvinylalkoholen gegenüber Sauerstoff, Mineralöl, Fett und andern unpolaren Migranten ist auf ihre relativ hohe Hydrophilie zurückzuführen. Zudem weisen ethylenhaltige Polymere, wie (verseifte) Polyethylenvinylalkohole, eine niedrigere Wasserdampfdurchlässigkeit auf, was auf den Ethylenanteil und die damit einhergehende geringere Hydrophilie zurückzuführen ist.

Das in dem erfindungsgemäßen beschichteten Papier verwendete Basispapier ist prinzipiell nicht beschränkt.

Es ist aber bevorzugt, dass das Basispapier ein Flächengewicht von 20 bis 120 g/m ² , vorzugsweise von 40 bis 100 g/m ² , aufweist.

Ferner ist es bevorzugt, dass das Papier eine Zusammensetzung mit einem Langfaseranteil von 10 bis 80%, bevorzugt von 20 bis 50%, und einem Kurzfaseranteil von 20 bis 90 Gew.-%, bevorzugt von 50 bis 80 Gew.-%, aufweist.

Unter Langfaser wird eine Faser mit einer Faserlänge von 2,6 bis 4,4 mm und unter Kurzfaser eine Faser mit einer Faserlänge von 0,7 bis 2,2 mm verstanden.

Zudem können 0% bis 20%, vorzugsweise 0% bis 5% an Füllstoffen, wobei vorzugsweise der Wert 0% ausgeschlossen ist, wie GCC (gemahlenes Calciumcarbonat), das beispielsweise unter dem Handelsnamen Hydrocarb 60 oder Hydroplex 60 bekannt ist, PCC (gefälltes Calciumcarbonat), das beispielsweise unter dem Handelsnamen Precarb 105 bekannt ist, natürliches Kaolin und/oder Talkum, sowie übliche Hilfsstoffe, wie Retentionsmittel und/oder Leimungsmittel, enthalten sein.

Der Vorteil eines solchen Basispapiers ist zum einen seine hohe Flexibilität und zum anderen seine gute Verarbeitbarkeit auf bestehenden Verpackungsanlagen für flexible Materialien, wie Kunststofffolien, die Aufrechterhaltung der hohen Maschinenverfügbarkeit und die Erzielung der notwendigen Durchstoßfestigkeit.

Gängige Verpackungsanlagen sind beispielsweise vertikale und horizontale Schlauchbeutelmaschinen (Form-Fill-Seal) zur Herstellung von Standbeuteln, Flowpacks, Pillowpacks u. a., Maschinen, die zwei Bahnen gleicher oder verschiedener Materialien zusammenführen und durch Heißsiegelung verbinden, z. B. auch Traysealer, Kammerbandmaschinen (auch mit Vakuum), Beutelfüll- und verschließmaschinen, Tiefziehverpackungsmaschinen, Linearfüllmaschinen, die zum Verschließen Lids durch Heißsiegelung anbringen, Einschlagmaschinen mit finalem Heißsiegelschritt, Blisterverpackungsmaschinen und X-Fold- Verpackungsmaschinen.

Das erfindungsgemäße beschichtete Papier ist ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Basispapier und der Barriereschicht ein Vorstrich, umfassend mindestens ein anorganisches Pigment und ein polymeres Bindemittel, vorhanden ist.

Das anorganische Pigment ist bevorzugt plättchenförmig und umfasst insbesondere ein Talkum, präzipitiertes Calciumcarbonat oder Silikate, vorzugsweise Schichtsilikate und ganz besonders bevorzugt ein Kaolin.

Als geeignete polymere Bindemittel sind insbesondere Acrylat-basierte oder Styrol-/Butadien-basierte Bindemittel zu nennen. Prinzipiell sind alle Polymere, die als Bindemittel für Pigmentstriche in der Papierindustrie verwendet werden können, geeignet. Auch Bindemittel auf Stärkebasis (Lösungen modifizierter Stärken, Dispersionen vernetzter Stärken, sog. Biolatices) und Polymer-Stärke- Hybrid-Latices sind möglich.

Das polymere Bindemittel umfasst vorzugsweise ein polymeres Bindemittel auf Basis eines Polyacrylats.

Der Vorstrich kann insgesamt ein hydrophober Vorstrich sein.

In einer anderen Ausführungsform ist der Vorstrich insgesamt hydrophil.

Der Vorstrich enthält vorzugsweise 1 bis 70 Gew.-%, bevorzugt 5 bis 50 Gew.-%, polymeres Bindemittel. Die Menge bezieht sich auf den getrockneten Vorstrich in dem finalen Produkt.

Der Vorstrich enthält ferner vorzugsweise 50 bis 95 Gew.-%, bevorzugt 80 bis 90 Gew.-%, anorganisches Pigment. Die Menge bezieht sich auf den getrockneten Vorstrich in dem finalen Produkt.

Zudem kann der Vorstrich Additive, wie Verdicker, z.B. Acrylat-basierte Verdicker, Tenside und/oder Rheologiemodifikatoren enthalten. Auch der Einsatz von Vernetzern ist denkbar. Bevorzugt enthält der Vorstrich einen Zirkoniumbasierten Vernetzer und ist selbst mit Formaldehyd vernetzt.

Diese Additive sind vorzugsweise jeweils in einer Menge von 0 bis 2 Gew.-%, vorzugsweise von größer 0 bis 2 Gew.-%, enthalten, wobei der Wert 0% vorzugsweise ausgeschlossen ist. Die Menge bezieht sich auf den getrockneten Vorstrich in dem finalen Produkt.

Die Auftragsmenge des Vorstrichs beträgt vorzugsweise 1 bis 10 g/m ² und besonders bevorzugt 2 bis 6 g/m ² . Die Menge bezieht sich auf den getrockneten Vorstrich in dem finalen Produkt.

Wird ein solcher Vorstrich (auch Primer genannt) aufgetragen, so hat dies den Vorteil, dass die Papieroberfläche verschlossen wird und die weitere darauf gestrichene Barriereschicht nur geringfügig in das Papier migriert und so eine ausreichende Lagenhaftung erzeugt. Des Weiteren verringert dieser Vorstrich die mittlere Rautiefe des Basispapiers und bietet einen vorteilhaften „holdout", der sich durch einen flächendeckenden Auftrag und eine definierte Oberflächenenergie auszeichnet, so dass sich eine aufgestrichene Barriereschicht optimal ausbilden kann. Außerdem vermittelt der Vorstrich die Lagenhaftung zwischen Basispapier und der Barriereschicht, was für spätere Siegelanwendungen von Bedeutung sein kann.

Die auf den Vorstrich aufgebrachte Barriereschicht umfasst einen mindestens teilverseiften Polyvinylakohol und/oder ein mindestens teilverseiftes Polyvinylakohol-Copolymer. Die für den Verarbeitungsprozess genutzte Formulierung weist vorzugsweise eine Menge von 10 bis 100 Gew.-%, besonders bevorzugt von 50 bis 99,8 Gew.-% Polymer auf.

Die Barriereschicht kann ferner Additive, wie Verdicker, z.B. acrylatbasierte Verdicker, Tenside, z.B. Sulfosuccinate, Dehnrheologiehilfsmittel, z.B. Polyacrylamide, Carboxymethylcellulose, Polyvinylalkohole, und/oder Vernetzungsmittel, wie Aldehyde und mehrwertige Aldehyde, Zirconate, mehrwertige Epoxide, Epichlorhydrinharze und/oder Hydrazide enthalten.

Diese Additive sind vorzugsweise jeweils in einer Menge von 0,1 bis 1 Gew. -%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Barriereschicht, enthalten. In einer Ausführungsform ist das erfindungsgemäße beschichtete Papier ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens teilverseifte Polyvinylalkohol und/oder das mindestens teilverseifte Polyvinylalkohol -Copolymer ein mittleres Molekulargewicht von kleiner als 100.000 g/mol aufweist.

In einer anderen Ausführungsform ist das erfindungsgemäße beschichtete Papier ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens teilverseifte Polyvinylalkohol und/oder das mindestens teilverseifte Polyvinylalkohol -Copolymer ein mittleres Molekulargewicht von größer als 30.000 g/mol oder von größer als 40.000 g/mol oder von größer als 50.000 g/mol oder von größer als 60.000 g/mol oder von größer als 70.000 g/mol aufweist.

In einer Ausführungsform ist das erfindungsgemäße beschichtete Papier ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens teilverseifte Polyvinylalkohol und/oder das mindestens teilverseifte Polyvinylalkohol -Copolymer einen Verseifungsgrad von 30% bis 100%, aufweist.

In einer anderen Ausführungsform ist das erfindungsgemäße beschichtete Papier ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens teilverseifte Polyvinylalkohol und/oder das mindestens teilverseifte Polyvinylalkohol -Copolymer einen Verseifungsgrad von 30% bis weniger als 100%, aufweist.

In einer anderen Ausführungsform ist das erfindungsgemäße beschichtete Papier ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens teilverseifte Polyvinylalkohol und/oder das mindestens teilverseifte Polyvinylalkohol -Copolymer einen Verseifungsgrad von kleiner als 95% oder von 30% bis 95%, aufweist.

In einer anderen Ausführungsform ist das erfindungsgemäße beschichtete Papier ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens teilverseifte Polyvinylalkohol und/oder das mindestens teilverseifte Polyvinylalkohol-Copolymer einen Verseifungsgrad von 95% bis 100%, aufweist.

In einer anderen Ausführungsform ist das erfindungsgemäße beschichtete Papier ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens teilverseifte Polyvinylalkohol und/oder das mindestens teilverseifte Polyvinylalkohol-Copolymer einen Verseifungsgrad von 95% bis weniger als 100%, aufweist. In einer anderen Ausführungsform ist das erfindungsgemäße beschichtete Papier ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens teilverseifte Polyvinylalkohol und/oder das mindestens teilverseifte Polyvinylalkohol -Copolymer eine mittels DSC bestimmten Onset -Temperatur von kleiner als 200°C aufweist

Das erfindungsgemäße beschichtete Papier ist ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Polymer einen teilverseiften Polyvinylalkohol mit einem Verseifungsgrad von kleiner 95% oder von 30% bis 95%, einem mittleren Molekulargewicht von größer 0 und kleiner 100.000 g/mol und eine mittels DSC bestimmten Onset-Temperatur von kleiner als 200°C, umfasst.

In einer anderen Ausführungsform ist das erfindungsgemäße beschichtete Papier ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Polymer einen teilverseiften Polyvinylalkohol mit einem Verseifungsgrad von 95% bis 100%, einem mittleren Molekulargewicht von größer 70.000 g/mol und eine mittels DSC bestimmten Onset-Temperatur von kleiner als 200°C, umfasst.

In einer anderen Ausführungsform ist das erfindungsgemäße beschichtete Papier ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Polymer ein teilverseiftes Polyvinylalkohol-Copolymer, vorzugsweise einen teilverseiften Polyethylenvinylalkohol, mit einem Verseifungsgrad von 95% bis 100%, einem mittleren Molekulargewicht von größer 60.000 g/mol und eine mittels DSC bestimmten Onset-Temperatur von kleiner als 210°C, umfasst.

Es hat sich gezeigt, dass ein teilverseiftes Polyvinylalkohol-Copolymer wie Polyethylenvinylalkohol in der Regel flexibler als ein Polyvinylalkohol ist.

In einer anderen Ausführungsform ist das erfindungsgemäße beschichtete Papier vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Polymer eine Mischung aus einem teilverseiften Polyvinylalkohol mit einem Verseifungsgrad von 1% bis 95%, einem mittleren Molekulargewicht von größer 0 und kleiner 100.000 g/mol und eine mittels DSC bestimmten Onset-Temperatur von kleiner als 200°C, einem teilverseiften Polyvinylalkohol mit einem Verseifungsgrad von 95% bis 100%, einem mittleren Molekulargewicht von größer 70.000 g/mol und eine mittels DSC bestimmten Onset-Temperatur von kleiner als 200°C und/oder ein teilverseiftes Polyvinylalkohol-Copolymer, vorzugsweise einen teilverseiften Polyethylenvinylalkohol, mit einem Verseifungsgrad von 95% bis 100%, einem mittleren Molekulargewicht von größer 60.000 g/mol und eine mittels DSC bestimmten Onset -Temperatur von kleiner als 210°C, umfasst.

Der Verseifungsgrad wurde in Anlehnung an DIN EN ISO 3681 wie folgt bestimmt:

PVOH (1 g) wird mit dest. Wasser (70 mL) und neutralisiertem Ethanol (30 mL) versetzt und unter Rückfluss bis zum vollständigen Auflösen erhitzt. Nach dem Abkühlen wird die Lösung mit Kalilauge (0,1 M) neutral gestellt. Im Falle teilverseifter PVOH-Typen wird weitere Kalilauge (50 mL, 0,1 M) hinzugegeben und unter Rückfluss (60 Min.) erhitzt. Im Falle vollverseifter PVOH-Typen wird zur Vermeidung der Absorption von Kohlenstoffdioxid im Laugenüberschuss eine reduzierte Menge an weiterer Kalilauge (25 mL, 0,1 M) bei ebenfalls reduzierter Rückflusszeit (30 Min.) eingesetzt. Im Anschluss wird der Laugenüberschuss mit Salzsäure (0,1 M) gegenüber Phenolphthalein als Indikator zurücktitriert. Parallel wird ein Blindversuch durchgeführt.

Der Verseifungsgrad (%) lässt sich nach Gl. 1 berechnen:

(100 — 0,1535) x Esterzahl

Verseifungsgrad (%) = - - - - x 100 (Gl. 1)

(100 — 0,0749) x Esterzahl wobei die Esterzahl nach Gl. 2 ermittelt wird:

(Verbrauch K0H _PV0H (mg) — Verbrauch K0H _Blindwert (mg)) X 5,61

Esterzahl (mg KOH/g) = x 100 (Gl. 2)

Einwaage otro (g)

Die mittleren Molekulargewichte wurden per Größenausschluss-Chromatographie (GPC) unter folgenden Bedingungen ermittelt:

Eluent: DMSO/+ 0,1 M LiCI; Vorsäule: 10 pm, Guard, ID 8,00 mm x 50,00 mm; Säulen: 10 pm, 30 Ä, ID 8,00 mm x 300,00 mm; 10 pm, 3000 Ä, ID 8,00 mm x 300,00 mm; 10 pm, 3000 Ä, ID 8,00 mm x 300,00 mm; Pumpe: 1260 HPLC- pump; Flussrate: 1,0 mL/min; Injektor: 1260 autosampler; Injektionsvolumen: 200 pL; Probenkonzentration: 5,0 g/L; Temperatur: 80 °C; Detektoren: SECcurity ² refractive index detector (RI) - WEG eta 1001 HT-Viskosimeter; Berechnung: WinGPC UniChrom Version 8.33 Die Proben wurden im Lösungsmittel (5 mg/mL) bei einer Temperatur von 80 °C für drei Stunden gelöst und per Autosampler injiziert.

Zur Ermittlung der Kalibrierkurve wurden einige PMMA-Standards mit verschiedenen Molekulargewichten vermessen. Durch Messung der intrinsischen Viskosität wurde die Kalibrierkurve in eine universelle Kalibrierkurve umgerechnet.

Das erfindungsgemäße beschichtete Papier ist ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass der Polyvinylalkohol bei einem Trockengehalt von 4% eine Viskosität von kleiner als 30 mPa*s oder kleiner als 20 mPa*s besonders bevorzugt von kleiner als 15 mPa*s aufweist.

Die Viskosität wird bei 23°C mit einem Brookfield Viskosimeter bei 100 U/min bestimmt.

Eine Viskosität in diesem Bereich hat den Vorteil, dass im Anwendungsfall höhere Feststoffgehalte genutzt werden können und daher weniger Energie zur Trocknung genutzt werden muss, außerdem können höhere Prozessgeschwindigkeiten erreicht werden. Dies schlägt sich neben einem finanziellen Vorteil auch in der Nutzung eines größeren Trocknungsfensters auf Streichanlagen nieder.

Das erfindungsgemäße beschichtete Papier weist vorzugsweise eine Bruchkraft von > 80 N/15 mm, bevorzugt > 90 N/15 mm in Laufrichtung, sowie > 40 N/15 mm, bevorzugt > 50 N/15 mm quer zu Papierlaufrichtung auf.

Das erfindungsgemäße beschichtete Papier weist weiterhin vorzugsweise einen dynamischen Reibkoeffizienten von < 0,7, bevorzugt < 0,6, besonders bevorzugt < 0,5 auf. Dieser bezieht sich auf die Reibung der beschichteten Seite auf der beschichteten Seite (Coating gegen Coating).

Das erfindungsgemäße beschichtete Papier ist ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass das Flächenauftragsgewicht der Barriereschicht 5 bis 20 g/m ² , vorzugsweise von 8 bis 12 g/m ² , bezogen auf das getrocknete Endprodukt (Lutro), beträgt. Das erfindungsgemäße beschichtete Papier ist ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass die Barriereschicht sich mit gängigen wasserbasierten Kaltsiegelklebern benetzen lässt. Hierfür liegt die Oberflächenenergie der Barrierebeschichtung >40 mN/m, bevorzugt >50 mN/m, besonders bevorzugt > 55 mN/m.

Eine solche Benetzbarkeit der Barriereschicht hat den Vorteil, dass sich im Laufe des Auftrags- und Trocknungsprozesses von Kaltsiegelklebern keine Strichfreien Stellen bilden und auch eine ausreichende Haftung für den Anwendungsfall gegeben ist.

Das erfindungsgemäße beschichtete Papier ist ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass das beschichtete Papier eine Sauerstoffdurchlässigkeit cm ³ /m ² /d (23°C, 0% relative Luftfeuchte) von kleiner als 10, vorzugsweise von kleiner als 5, aufweist.

Das erfindungsgemäße beschichtete Papier ist ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass das beschichtete Papier eine Sauerstoffdurchlässigkeit cm ³ /m ² /d (23°C, 50% relative Luftfeuchte) von kleiner als 10, vorzugsweise von kleiner als 5, aufweist.

Das erfindungsgemäße beschichtete Papier ist ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass das beschichtete Papier eine Sauerstoffdurchlässigkeit g/m ² /d (23°C, 70% relative Luftfeuchte) von kleiner als 20, vorzugsweise von kleiner als 10, aufweist.

Das erfindungsgemäße beschichtete Papier ist ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass das beschichtete Papier eine Sauerstoffdurchlässigkeit g/m ² /d (23°C, 80% relative Luftfeuchte) von kleiner als 25, vorzugsweise von kleiner als 15, aufweist.

Die Sauerstoffdurchlässigkeit (oder auch oxygen transmission rate - OTR) wird nach ISO 15105-2 bestimmt.

Das erfindungsgemäße beschichtete Papier ist ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass das beschichtete Papier eine Fettbarriere entsprechend Prüfbedingung I gemäß DIN 53116 aufweist. Das erfindungsgemäße beschichtete Papier verliert diese Fettbarriere vorzugsweise auch nicht durch die mechanische Beanspruchung von 180° Knicken mit einer Walze die auf den entstehenden Knick eine Belastung von 330 g/cm ausübt und bei denen sich die Beschichtung innen (Innenknick) oder außen (Außenknick) befinden kann.

Das erfindungsgemäße beschichtete Papier ist ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass das beschichtete Papier eine Mineralölbarriere (Hexan) von < 10 g/m ² /d aufweist.

Die Mineralölbarriere wird dadurch bestimmt, dass Hexan in einen Becher (lösemittelbeständig) gefüllt, mit dem beschichteten Papier dicht verschlossen und die Gewichtsabnahme über die Zeit verfolgt wird.

Das erfindungsgemäße beschichtete Papier ist ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass das beschichtete Papier eine Wasserdampfbarriere aufweist. Diese bleibt auch bestehen, wenn die Beschichtung mit Fett in Kontakt kommt, was nicht für alle Wasserdampfbarrieren zutrifft.

Das erfindungsgemäße beschichtete Papier ist ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass es sowohl ungeknickt, im Innenknick als auch im Außenknick knickbeständig ist.

Das erfindungsgemäße beschichtete Papier zeichnet sich durch Wiederverwertbarkeit über den Altpapierkreislauf aus.

Das erfindungsgemäße beschichtete Papier ist heißsiegelbar und ergibt bei der optimalen Siegeltemperatur vorzugsweise eine Siegelnahtfestigkeit von > 3,5 N/15mm, besonders bevorzugt von > 5,0 N/15mm, wobei die Siegelnahtfestigkeit für das beschichtete Papier wie folgt bestimmt wurde:

Das beschichtete Papier wurde mit 3,3 bar für 0,3 Sek. im Temperaturbereich von 100°C bis 230°C quer zur Papierlaufrichtung gesiegelt und die Siegelnahtfestigkeit nach DIN 55529 (2012) bestimmt. Unter „Heißsiegeln" wird vorzugsweise das Verbinden zweier Lagen des beschichteten Papiers mittels lokaler Wärmeeinwirkung und/oder Druck verstanden. In weiteren Ausführungsformen kann auch die beschichtete Seite des Papiers mit einer von sich aus nicht heißsiegelbaren Gegenseite des Papiers oder mit einem anderen Papier durch Heißsiegelung verbunden werden.

Das erfindungsgemäße beschichtete Papier ist ferner durch seine Kompatibilität mit gängigen Kaltsiegelmedien, auch kaltsiegelbar. Unter Kaltsiegeln versteht man in der Regel, dass durch Druckverfahren ein Kaltsiegelkleber auf den zu versiegelnden Abschnitt eines flächigen Verpackungsmaterials aufgebracht wird. Ein Kaltsiegelkleber hat die Eigenschaft, dass er nur unter und nach erhöhtem Druck zwischen Siegelbacken einer Verpackungsmaschine eine Klebewirkung entfaltet und ansonsten nicht oder nur begrenzt klebrig ist.

Sowohl das heißgesiegelte Papier als auch das kaltgesiegelte Papier zeichnet sich durch eine hohe Feuchtigkeitsbeständigkeit der Siegelnaht aus.

Das erfindungsgemäße beschichtete Papier ist ferner reißfest.

Das erfindungsgemäße beschichtete Papier zeichnet sich ferner dadurch aus, dass der Geschmack von darin verpackten Lebensmitteln nicht beeinflusst wird.

Das erfindungsgemäße beschichtete Papier lässt sich zudem im Nanometerbereich metallisieren, beispielsweise mit AI2O3 oder AI.

Das erfindungsgemäße beschichtete Papier ist ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass auf die Barriereschicht eine weitere Schicht aufgebracht ist, die Metalle, insbesondere Aluminium, und/oder Metalloxide, insbesondere Aluminiumoxid und/oder Siliziumoxid umfasst.

Das erfindungsgemäße beschichtete Papier lässt sich wirtschaftlich mit bekannten Herstellungsverfahren gewinnen.

Es ist jedoch bevorzugt, das erfindungsgemäße beschichtete Papier mit einem Verfahren zu gewinnen, bei dem auf das Basispapier eine wässrige Suspension, umfassend die Ausgangsmaterialien der Barriereschicht aufgetragen wird, wobei die wässrige Auftragssuspension einen Feststoffgehalt von 5 bis 50 Gew.-%, bevorzugt von 10 bis 30 Gew.%, aufweist, und mit einem Vorhangbeschichtungsverfahren (Curtain-Coating), vorzugsweise mit einem Doppelvorhangbeschichtungsverfahren (Double-Curtain-Coating) bei einer Betriebsgeschwindigkeit der Streichanlage von mindestens 200 m/min aufgetragen werden.

Dieses Verfahren ist insbesondere unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten vorteilhaft und aufgrund des gleichmäßigen Auftrags über die Papierbahn.

Wird der Wert des Feststoffgehaltes von etwa 10 Gew.-% unterschritten, dann verschlechtert sich die Wirtschaftlichkeit, da eine große Menge an Wasser durch schonende Trocknung in kurzer Zeit entfernt werden muss, was sich nachteilig auf die Streichgeschwindigkeit auswirkt. Wird auf der anderen Seite der Wert von 50 Gew.-% überschritten, dann führt dies lediglich zu einem erhöhten technischen Aufwand, um die Stabilität des Streichfarben-Vorhangs während des Beschichtungsprozesses und die Trocknung des aufgetragenen Filmes, da die Maschine in diesem Fall wieder sehr schnell laufen muss, zu gewährleisten.

Beim Curtain-Coating-Beschichtungsverfahren (Vorhangbeschichtungsverfahren) wird ein frei fallender Vorhang einer Beschichtungsdispersion gebildet. Durch freien Fall wird die in Form eines dünnen Filmes (Vorhangs) vorliegende Beschichtungsdispersion auf ein Substrat „gegossen", um die Beschichtungsdispersion auf das Substrat aufzubringen. Die DE 10 196 052 TI offenbart den Einsatz des Curtain-Coating-Beschichtungsverfahrens bei der Herstellung von Informationsaufzeichnungsmaterialien, wobei mehrschichtige Aufzeichnungsschichten durch Aufbringen des, aus mehreren Beschichtungsdispersionsfilmen bestehenden, Vorhangs auf Substrate realisiert werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weist die wässrige entlüftete Auftragssuspension eine Viskosität von etwa 100 bis etwa 800 mPa*s (Brookfield, 100 U/min, 20 °C) auf. Wird der Wert von etwa 100 mPa*s unterschritten bzw. der Wert von etwa 800 mPa*s überschritten, dann führt dies zu einer mangelhaften Lauffähigkeit der Streichmasse am Streichaggregat. Besonders bevorzugt beträgt die Viskosität der wässrigen entlüfteten Auftragssuspension etwa 200 bis etwa 500 mPa*s. In einer bevorzugten Ausführungsform kann zur Optimierung des Verfahrens die Oberflächenspannung der wässrigen Auftragssuspension auf etwa 25 bis etwa 70 mN/m, bevorzugt auf etwa 35 bis etwa 60 mN/m (gemessen in Anlehnung an die Norm zur Blasendrucktensiometrie (ASTM D 3825-90), wie nachstehend beschrieben), eingestellt werden. Eine bessere Kontrolle über das Streichverfahren erhält man, wenn man die dynamische Oberflächenspannung der Streichfarbe bestimmt und gezielt durch Auswahl des geeigneten Tensids und durch Ermittlung der erforderlichen Tensidmenge einstellt.

Es hat sich gezeigt, dass Polyvinylalkohol-Lösungen im Vergleich zu Dispersionen, speziell solchen mit geringer Partikelgröße und somit hoher Partikeloberfläche, deutlich weniger Tensid benötigen, um eine identische Oberflächenspannung zu erzeugen.

Die dynamische Oberflächenspannung wird mittels eines Biasendruck- Tensiometers gemessen. Gemessen wird der maximale Innendruck einer Gasblase, die über eine Kapillare in einer Flüssigkeit gebildet wird. Der Innendruck p einer kugelförmigen Gasblase (Laplace-Druck) hängt nach der Young-Laplace-Gleichung vom Krümmungsradius r und von der Oberflächenspannung o ab:

Wird eine Gasblase an der Spitze einer Kapillare in einer Flüssigkeit erzeugt, nimmt die Krümmung zunächst zu und dann wieder ab, wodurch ein Druckmaximum auftritt. Die größte Krümmung und damit der größte Druck treten auf, wenn der Krümmungsradius dem Kapillarradius entspricht.

Druckverlauf bei der Blasendruckmessung, Lage des Druckmaximums:

Der Radius der Kapillare wird mit einer Referenzmessung bestimmt, die mit einer Flüssigkeit mit bekannter Oberflächenspannung, meist Wasser, durchgefü hrt wird. Ist der Radius dann bekannt, kann aus dem Druckmaximum pmax die Oberflächenspannung berechnet werden. Da die Kapillare in die Flüssigkeit eintaucht, muss vom gemessenen Druck der hydrostatische Druck pO subtrahiert werden, der aus der Eintauchtiefe und der Dichte der Flüssigkeit resultiert (erfolgt bei modernen Messinstrumenten automatisch). Daraus ergibt sich folgende Formel für die Blasendruck-Methode:

Der Messwert entspricht der Oberflächenspannung bei einem bestimmten Oberflächenalter, der Zeit vom Beginn der Blasenbildung bis zum Auftreten des Druckmaximums. Durch Variation der Erzeugungsgeschwindigkeit der Blasen, kann die Abhängigkeit der Oberflächenspannung vom Oberflächenalter erfasst werden, woraus eine Kurve resultiert, bei der die Oberflächenspannung über die Zeit aufgetragen wird.

Diese Abhängigkeit spielt für den Einsatz von Tensiden eine wichtige Rolle, da der Gleichgewichtswert der Grenzflächenspannung bei vielen Prozessen aufgrund der zum Teil geringen Diffusions- und Adsorptionsgeschwindigkeit von Tensiden gar nicht erreicht wird.

Die Ausbildung der einzelnen Beschichtungen kann on-line auf einer Papiermaschine mit Streichwerk oder in einem separaten Streichvorgang off-line auf einer Streichmaschine erfolgen.

In weiteren Ausführungsformen können die einzelnen Schichten auch mittels der folgenden Verfahren auf das Basispapier aufgebracht werden:

Die Barriereschicht kann mittels Druckverfahren auf das Basispapier und/oder auf bereits vorliegende Vorstriche aufgebracht werden.

Die Barriereschicht kann mittels Extrusion auf das Basispapier und/oder auf bereits vorliegende Vorstriche aufgebracht werden.

Diese Technik hat den Vorteil, dass damit deutlich mehr Material aufgetragen werden kann, was aber nur dann von Interesse ist, wenn das Gesamtprodukt nicht als Papier recycelbar zu sein braucht. Nachteile sind dagegen niedrigere Auftragsgeschwindigkeiten, höherer Energieverbrauch und ein höheres minimales Auftragsgewicht. Die Barriereschicht kann mittels Laminierung bzw. Kaschieren von Papier, z.B. in Form von Kunststofffolien auf das Basispapier und/oder auf bereits vorliegende Vorstriche, aufgebracht werden.

Die Barriereschicht und der Vorstrich können auch nacheinander über mehrere Applikationsschritte aufgebracht werden.

Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein beschichtetes Papier, welches mit den vorstehend geschilderten Verfahren erhältlich ist.

Die Barriereschicht eignet sich auf Grund ihrer vergleichsweise hohen Polarität auch zum Aufbringen weiterer Barrieren in Form von wässrigen Polymerlösungen oder Dispersionen, durch Schmelzextrusion oder Laminierung mit Folien.

Die Barriereschicht kann hinsichtlich aller Barrieren bei Bedarf dadurch verbessert werden, dass eine ultradünne Metallschicht, Metalloxidschicht, oder andere anorganische Verbindung durch Dampfphasenabscheidung oder im speziellen Vakuumdampfphasenabscheidung aufgebracht wird. Derartig dünne Barriereschichten sind nur dann wirksam, wenn sie auf einem sehr glatten, flexiblen Untergrund haften, der keine Partikel (z. B. anorganische Pigmente) enthält, und darauf eine geschlossene Schicht bilden können. Die vergleichsweise hohe Oberflächenenergie der Barriereschicht, insbesondere die der umfassenden Polymere, begünstigt die Lagenhaftung von polaren Materialien wie Metalloxiden und anderen anorganischen Oxiden sowie polarisierbaren elektrisch leitfähigen Materialien, wie Metallen. Die so erhaltenen Papiere können ihrerseits wieder durch das Aufbringen einer Heißsiegelschicht oder eine Kaltsiegelklebers siegelfähig ausgestattet werden.

Die vorliegende Erfindung betrifft auch die Verwendung eines beschichteten Papiers wie vorstehend beschrieben oder eines beschichteten Papiers erhältlich durch das vorstehend beschriebene Verfahren als Verpackungsmaterial.

Die vorliegende Erfindung betrifft schließlich auch die Verwendung eines beschichteten Papiers wie vorstehend beschrieben oder eines beschichteten Papiers erhältlich durch das vorstehend beschriebene Verfahren als Verpackungsmaterial für Lebensmittel, insbesondere für fettige und oxidationsempfindliche Lebensmittel.

Die vorliegende Erfindung betrifft ferner bevorzugt die Verwendung eines beschichteten Papiers wie vorstehend beschrieben oder eines beschichteten Papiers erhältlich durch das vorstehend beschriebene Verfahren als Verpackungsmaterial für z.B. Müsliriegel, Schokolade, schokoladehaltige Produkte oder Chips.

In einer weiteren, bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das erfindungsgemäße beschichtete Papier auf Karton oder Pappe aufgebracht, insbesondere durch Kaschieren, Laminieren oder Verkleben.

Die vorliegende Erfindung betrifft schließlich auch die Verwendung eines Verbundes, bei dem ein erfindungsgemäßes beschichtetes Papier auf Karton oder Pappe aufgebracht ist, insbesondere durch Kaschieren, Laminieren oder Verkleben, als Verpackungsmaterial für Lebensmittel, insbesondere für fettige und oxidationsempfindliche Lebensmittel.

So lassen sich auf einfache und wirtschaftliche Art und Weise Verpackungsmaterialien herstellen, die die Vorteile beider Materialkomponenten aufweisen, wie die gegenüber einem beschichteten Papier erhöhte Festigkeit und Steifigkeit von Karton oder Pappe und die beschriebenen Vorteile der beschichten Papiere. Das Aufbringen kann beispielweise unter Verwendung von Stärke oder wässrigen Dispersionsklebstoffen erfolgen.

Vorzugweise kann das beschichtete Papier also ein Bestandteil von Verpackungsmaterialien auf Basis von Karton oder Pappe sein.

Mit diesen erfindungsgemäßen Verpackungsmaterialien lassen sich insbesondere schwerere Nahrungsmittel sicher verpacken und im Handel dem Kunden ansprechend in Form von stehenden Verpackungen präsentieren.

Diese Verpackungsmaterialien weisen bevorzugt einen Massenanteil von größer 95 Gew.-% der einheitlichen Materialart Papier, Karton oder Pappe auf. Hier ergibt sich ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung, dass diese erfindungsgemäßen Verpackungsmaterialien keine Verbundverpackungen gemäß §3 (5) Verpackungsgesetz sind und somit diese Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wesentlich dazu beiträgt, Auswirkungen von Verpackungsabfällen auf die Umwelt zu verringern.

Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Verpackung, umfassend ein beschichtetes Papier wie vorstehend beschrieben oder in einem Verbund mit Karton oder Pappe, wie vorstehend beschrieben.

Die Merkmale der erfindungsgemäßen Verwendung gelten dabei analog für die erfindungsgemäße Verpackung.

Bei der Verpackung kann es sich um eine kaltgesiegelte Verpackung handeln. Eine kaltgesiegelte Verpackung ist bevorzugt dazu geeignet Lebensmittel wie Schokolade, schokoladenhaltige Produkte, Riegel, beispielsweise Müsliriegel, und/oder andere Süßwaren zu verpacken. Dies ist zum einen auf die Hitzeempfindlichkeit der Schokolade, als auch auf eine mögliche höhere Maschinengeschwindigkeit zurückzuführen. Verpackungsmaschinen auf Basis von Kaltsiegelungen können schneller betrieben werden, da die Erhitzung eines Heißsiegelmediums vergleichsweise viel Zeit in Anspruch nimmt.

Bei der Verpackung kann es sich auch um eine heißgesiegelte Verpackung handeln. Eine heißgesiegelte Verpackung ist bevorzugt dazu geeignet als Sekundärverpackung oder Verpackung von Gebinden über Dosier- und Abfüllwaagen zu dienen.

Bei der Verpackung kann es sich auch um eine kaltgesiegelte Verpackung handeln

Bei der Verpackung kann es sich ferner um eine Schlauchbeutelverpackung handeln, insbesondere um eine kaltgesiegelte oder kaltgesiegelte Schlauchbeutelverpackung .

Die Erfindung wird nachfolgend anhand nicht beschränkender Beispiele im Detail erläutert. Beispiele

Es wurden die folgenden Beschichtungen auf ein 60 g/m ² Basispapier mit 40% Langfaser- und 60% Kurzfaseranteil aufgebracht.

Vorstrich/ Primer:

Der Vorstrich enthält 75,9% Pigment (Schichtsilikat), 22,8% Latex (Styrol- Butadien-Latex) und 1,3 % Rheologiemodifikatoren (0,2% acrylatbasierter Verdicker, 1,1% zirkoniumbasierter Vernetzer).

Barriereschicht:

In den Beispielen 1 bis 5 sowie im Vergleichsbeispiel 1 wurden Polyvinylalkohole eingesetzt. In den Beispielen 6 bis 7 wurden Polyethylenvinylalkohole eingesetzt.

Die Barriereschicht der Beispiele 1 bis 7 und des Vergleichsbeispiels 1 umfasst einen reinen Polymerstrich. Das Beispiel 1' umfasst einen Polymerstrich mit 99,8% Polyvinylalkohol (Beispiel 1; Verseifungsgrad: 87%; M _w : 50900) und 0,2% Rheologiemodifikatoren (Na-Dokusat).

Dazu wurde der Vorstrich mittels Blade appliziert. Die Barriereschicht der Beispiele 1 bis 7 und des Vergleichsbeispiels 1 wurde mit einem Rakel aufgetragen, die Barriereschicht des Beispiels 1' wurde im Unterschied zu Beispiel 1 mit einem Curtain-Coater appliziert.

Es wurden die folgenden Eigenschaften untersucht:

Strichgewicht: Auftragsgewicht der Barrierebeschichtung in g/m ² .

Dieses wird durch Differenzwägung zwischen gestrichenen und ungestrichenen Papieren bestimmt.

Viskosität: Die Viskosität wurde mit einem Brookfield Viskosimeter bei 23°C und einer Geschwindigkeit von 100 U/min, bei einem Trockengehalt von 4% bestimmt.

WVTR: Water vapor transmission rate, bestimmt nach ISO

15106-2. OTR: Oxygen transmission rate, bestimmt nach DIN 15105-2

HVTR: Hexane vapor transmission rate. Hierbei wird n-Hexan in einen Becher (lösemittelbeständig) gefüllt, mit dem Prüfling dicht verschlossen und die Gewichtsabnahme über die Zeit verfolgt. Bei geknickten Proben wird ein Knick von 180° mit einer Walze erzeugt die auf den entstehenden Knick eine Belastung von 330 g/cm ausübt und bei denen sich die Beschichtung innen (Innenknick) oder außen (Außenknick) befinden kann.

Palmkernfettest: Analog zu DIN 53116. Bei geknickten Proben wird ein Knick von 180° mit einer Walze erzeugt die auf den entstehenden Knick eine Belastung von 330 g/cm ausübt und bei denen sich die Beschichtung innen (Innenknick) oder außen (Außenknick) befinden kann.

Anzeigepapier: Auswertung des in der DIN 53116 erwähnten Anzeigepapiers. Es werden hierbei Fettdurchtrittspunkte mit einem Durchmesser (d) >/< 1 mm abgezählt.

Probenpapier: Auswertung der Rückseite des in DIN 53116 erwähnten Probenpapieres. Dies ist nicht Bestandteil der Norm, wurde aber zur besseren Differenzierung durchgeführt.

Siegelnahtfestigkeit: Die Proben werden mit 3,3 bar für 0,3 Sek. im Temperaturbereich von 100°C bis 220°C quer zur Papierlaufrichtung gesiegelt und die Siegelnahtfestigkeit nach DIN 55529 (2012) bestimmt. Angegeben werden die optimale Siegeltemperatur und zum Vergleich die Siegelkraft bei 150°C (optimale Siegeltemperatur des Beispiels 1). DSC-Schmelztemperatur/

-Onset: Die DSC-Kurven wurden mit einem Mettler DSC 20 S in kaltverschweißten Aluminiumtiegeln und gelochten Deckeln aufgenommen. Die Heizraten betrugen 10 K/min im Bereich zwischen 30°C und 280°C. Die Schmelztemperaturen wurden über die Peakminima des Schmelzprozesses bestimmt.

Oberflächenspannung bzw. -energie: Kontaktwinkelmessgerät OCA 20 (DataPhysics) mit

Software SCA 20 Messprinzip: OWRK -Methode (Owens, Wendt, Rabel, Kaelble) Verwendete Messflüssigkeiten und Herkunft der eingegeben Materialkonstanten:

Wasser und Diiodmethan (nach Buscher) sowie 1,5- Pentandiol (nach Gebhardt)

Die erhaltenen beschichteten Papiere wurden untersucht. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle dargestellt.

Die eingesetzten teilverseiften Polyvinylalkohole weisen sehr niedrige Hexan- und Sauerstofftransmissionsraten auf. Dies ist vermutlich auf ihre relativ hohe Hydrophilie zurückzuführen.

Die Polyvinylalkohole mit höherem Verseifungsgrad zeichnen sich in der Streichfarbe durch eine höhere Viskosität bei gleichem Trockengehalt aus. Dies macht aus chemischer Sicht nur Sinn, da aufgrund der höheren Polarität jedes Molekül eine stärkere Wechselwirkung mit dem umgebenden Solvens (Wasser) eingeht.

Dies ist eher nachteilig zu sehen, da bei geringen Trockengehalten eine große Menge an Wasser im Beschichtungsprozess zu trocknen ist. Dies kostet nicht nur Energie, sondern kann, je nach gewünschtem Auftragsgewicht anwendungstechnisch schwierig zu realisieren sein. Außerdem wird die Diffusion von Wassermolekülen und somit die Trocknung selbst verlangsamt. Ferner kann es somit eher zur Anreicherung von gasförmigem Wasser in der Beschichtung kommen, das zur Bildung von makroskopischen Beschichtungsdefekten führt.

Die Wasserdampfdurchlässigkeit der untersuchten Polyethylenvinylalkohole ist niedriger als die der Polyvinylalkohole, was vermutlich auf den Ethylenanteil und die damit einhergehende geringere Hydrophilie zurückzuführen ist.

Generell sollten vollverseifte PVOHs aufgrund der größeren Anzahl an Wasserstoffbrückenbindungen, die diese ausbilden können, spröder sein als teilverseifte PVOHs. Das trifft auch auf das Vergleichsbeispiel 1 zu (siehe Palmkernfetttest).

Bei dem Beispiel 2 konnte das bis dato nicht nachgewiesen werden. Als Grund hierfür wird das höhere Molekulargewicht vermutet. Es wurde bereits für Polyvinylalkoholfasern (z.B. Gotoh et al., Polymer Journal, Vol. 32, No. 12 (2000), pp. 1049-1051: „Molecular Weight Dependence of Tensile Properties in Poly(vinyl alcohol) Fibers") gezeigt werden, dass unterschiedliche Molekulargewichte unter sonst identischen Polyvinylalkoholen einen immensen Einfluss auf deren physikalische Eigenschaften haben. So ist die Bruchdehnung höhergewichtiger Polyvinylalkohole zwar geringer, jedoch die dafür nötige Kraft um ein Vielfaches höher.