AT526258B1 - Greaseproof paper - Google Patents
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Abstract
Bei einem fettabweisendes Papier umfassend eine Basispapierschicht sowie auf wenigstens einer Seite der Basispapierschicht eine Deckschicht im Wesentlichen bestehend aus einem natürlichen oder synthetischen, fettabweisenden Polymer sowie gegebenenfalls weiteren Inhaltsstoffen wie Lösungsmitteln oder Wachsen, enthält die Deckschicht zusätzlich zu dem Deckschichtmaterial zwischen 15 und 50 Gewichtsteile, insbesondere zwischen 20 und 30 Gewichtsteile Oberflächenstärke sowie gegebenenfalls wenigstens einen weiteren Bestandteil, wie einen mehrwertigen Alkohol, gewählt aus Zuckeralkoholen wie Glycerin, Sorbit, Polyethylenglykol und/oder eine Substanz gewählt aus natürlicher Tonerde, Aluminiumoxid, Kaolin oder Talkum sowie Verfahren zur Herstellung.In a grease-repellent paper comprising a base paper layer and, on at least one side of the base paper layer, a cover layer consisting essentially of a natural or synthetic, grease-repellent polymer and optionally further ingredients such as solvents or waxes, the cover layer contains, in addition to the cover layer material, between 15 and 50 parts by weight, in particular between 20 and 30 parts by weight of surface starch and optionally at least one further component, such as a polyhydric alcohol selected from sugar alcohols such as glycerol, sorbitol, polyethylene glycol and/or a substance selected from natural clay, aluminum oxide, kaolin or talc, and processes for production.
Description
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[0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein fettabweisendes Papier umfassend eine Basispapierschicht sowie auf wenigstens einer Seite der Basispapierschicht eine Deckschicht im Wesentlichen bestehend aus einem natürlichen oder synthetischen, fettabweisenden Polymer, welches absolut frei von jeglichen Fluorgehalten ist, sowie gegebenenfalls weiteren Inhaltsstoffe wie Lösungsmittel oder Wachse sowie auf ein Verfahren zur Herstellung eines fettabweisenden Papiers bei welchem eine Basisschicht einer wenigstens einseitigen Beschichtung mit einer im Wesentlichen aus einem natürlichen oder synthetischen, fettabweisenden Polymer sowie gegebenenfalls weiteren Inhaltsstoffe wie Lösungsmitteln oder Wachsen bestehenden Deckschicht oberflächenbeschichtet wird. [0001] The present invention relates to a grease-repellent paper comprising a base paper layer and, on at least one side of the base paper layer, a cover layer consisting essentially of a natural or synthetic, grease-repellent polymer which is absolutely free of any fluorine content, and optionally further ingredients such as solvents or waxes, as well as to a process for producing a grease-repellent paper in which a base layer of an at least one-sided coating is surface-coated with a cover layer consisting essentially of a natural or synthetic, grease-repellent polymer and optionally further ingredients such as solvents or waxes.
[0002] Fettabweisende Papiere oder auch fettabweisende Kartons werden für die verschiedensten Einsatzzwecke verwendet, wie beispielsweise im Lebensmittelbereich, um fetthaltige Produkte wie Käse zu verpacken oder auch fertig zubereitete Speisen, wie beispielsweise Pommes Frites, usw. In eine Verpackung zu geben, welche in der Lage ist, den hohen Fettgehalt dieser Substanz nicht unmittelbar aufzunehmen sondern abzuweisen, so dass weder auf dem für die Verpackung verwendeten Papier Fettflecken entstehen noch ein die Verpackung anfassender Benutzer mit dem Fett unmittelbar in Kontakt gelangt. Analoges gilt für fettabweisende Kartons, die In gleicher Weise wie die fettabweisenden Papiere oberflächenbehandelt werden, um ihnen eine fettabweisende Ausstattung zu verleihen. Derartige Kartons werden häufig in der Verpackung von beispielsweise mit Schmierfett versehenen Maschinenteilen eingesetzt, sie können jedoch auch im Lebensmittelbereich verwendet werden, um beispielsweise formstabile Verpackungen für fetthaltige bzw. in Fett zubereitete Nahrungsmittel bereitstellen zu können. [0002] Greaseproof papers or greaseproof cardboard are used for a wide variety of purposes, for example in the food sector, to package fatty products such as cheese or ready-prepared meals such as French fries, etc. In packaging that is able to repel the high fat content of this substance rather than directly absorbing it, so that neither grease stains form on the paper used for packaging nor does a user touching the packaging come into direct contact with the grease. The same applies to greaseproof cardboard, which is surface-treated in the same way as greaseproof paper to give it a grease-repellent finish. Such cardboard is often used to package machine parts coated with lubricating grease, for example, but can also be used in the food sector, for example to provide dimensionally stable packaging for foods containing fat or foods prepared in fat.
[0003] Um eine Papier- bzw. Kartonoberfläche fettabweisend zu machen, muss eine Oberflächenbeschichtung auf ein derartiges Papier bzw. einen Karton aufgebracht werden, welche fettabweisende Beschichtung in der Vergangenheit häufig aus fluorhaltigen Chemikalien bzw. diese enthaltende Mischungen gebildet waren. Ein Beispiel für fettabweisende Papiere, die eine Oberflächenbeschichtung mit derartigen fluorhaltigen Chemikalien aufweisen, ist beispielsweise in der EP 3 301 220 A1 beschrieben, gemäß welcher neben einer anionischen fluorhaltigen Chemikalie auch eine Stärkekomponente bzw. Stärkemischung in dem Oberflächenbeschichtungsmaterial enthalten ist. Nachteilig an derartigen fluorhaltigen Oberflächenbeschichtungsmaterialien ist einerseits, dass sie heute für den Lebensmittelkontakt nicht mehr zugelassen sind bzw. Empfehlungen für deren Nicht-Verwendung im Lebensmittelbereich existieren und andererseits das Faktum, dass aus Umweltgründen immer Regelungen existieren, die den Ersatz von fluorhaltigen Chemikalien durch andere geeignete Substanzen fordern. So wurden in letzter Zeit Oberflächenbeschichtungsmaterialien auf dem Markt gebracht, welche keinerlei fluorhaltige Chemikalien enthalten, wie beispielsweise Mischungen aus Polyacrylaten bzw. Polymetacrylaten und Wachsen, aber auch Isocyanaten, organischen Polysiloxanen und Melaminharzen, aus welchen Substanzen fettabweisenden Oberflächenbeschichtungen hergestellt werden können, die jedoch aufgrund ihres hohen Anteils an organischen Chemikalien bei der Aufbringung und insbesondere Lagerung Schwierigkeiten dahingehend mit sich bringen können, dass sie prinzipiell bei relativ hohen Temperaturen aufgebracht werden müssen, lange Trocknungszeiten benötigen und häufig klebrig bleiben, so dass sie nicht nur schwierig bearbeitbar sind sondern oft im getrockneten Zustand entweder eher steife und somit brüchige Oberflächen oder dauerhaft klebrige Oberflächen ausbilden, dass sie weiterhin gegebenenfalls während dem Aufbringen schäumen können und somit dazu tendieren, nicht homogene Beschichtungen auszubilden und derartige Probleme mehr. [0003] In order to make a paper or cardboard surface grease-repellent, a surface coating must be applied to such paper or cardboard. In the past, this grease-repellent coating was often formed from fluorine-containing chemicals or mixtures containing them. An example of grease-repellent papers having a surface coating with such fluorine-containing chemicals is described, for example, in EP 3 301 220 A1, according to which, in addition to an anionic fluorine-containing chemical, a starch component or starch mixture is also contained in the surface coating material. The disadvantages of such fluorine-containing surface coating materials are, on the one hand, that they are no longer approved for food contact or that recommendations for their non-use in the food sector exist, and, on the other hand, the fact that, for environmental reasons, regulations always exist that require the replacement of fluorine-containing chemicals with other suitable substances. Recently, surface coating materials have been brought onto the market which do not contain any fluorine-containing chemicals, such as mixtures of polyacrylates or polymethacrylates and waxes, but also isocyanates, organic polysiloxanes and melamine resins, from which substances grease-repellent surface coatings can be produced, but which, due to their high proportion of organic chemicals, can cause problems during application and in particular during storage in that they must generally be applied at relatively high temperatures, require long drying times and often remain sticky, so that they are not only difficult to process but often form either stiff and therefore brittle surfaces or permanently sticky surfaces when dried, they can also foam during application and thus tend to form inhomogeneous coatings and other problems of this kind.
[0004] Beispielsweise beschreibt die WO 2016/000830 eine fluorfreie, wasserabweisende Zusammensetzung, welche neben Polyacrylaten auch weitere Substanzen, wie geblockte Isozyanate, Polysiloxane, Melaminharze und dgl. enthält. Ähnliche Zusammensetzungen sind am Markt jedoch auch mit Fluorgehalten erhältlich und dürfen daher im Lebensmittelbereich nicht eingesetzt werden. [0004] For example, WO 2016/000830 describes a fluorine-free, water-repellent composition which, in addition to polyacrylates, also contains other substances such as blocked isocyanates, polysiloxanes, melamine resins, etc. However, similar compositions are also available on the market with fluorine content and therefore may not be used in the food sector.
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[0005] Schließlich hat sich in letzter Zeit herausgestellt, dass insbesondere Zusammensetzungen enthaltend derivatisierte bzw. durch Temperaturbehandlung veränderte Stärken und weitere Substanzen, wie Wachse als Barrierezusammensetzungen geeignet sind, die die Migration von Fetten durch die zellulosischen Substrate verhindern können. [0005] Finally, it has recently been found that compositions containing derivatized or temperature-modified starches and other substances such as waxes are particularly suitable as barrier compositions that can prevent the migration of fats through the cellulosic substrates.
[0006] Der WO 2019/189229 sind Papierbarrierematerialien entnehmbar, bei welchen mehrere Deckschichten auf das Papier aufgebracht werden, u entweder eine Fett- und/oder Gasbarriere auszubilden. Aus diesem Dokument ergibt sich, dass eine Beschichtung enthaltend eine geringe Menge an Stärke von einer Deckschicht aus Polymeren überlagert wird. [0006] WO 2019/189229 discloses paper barrier materials in which multiple cover layers are applied to the paper to form either a grease and/or gas barrier. This document shows that a coating containing a small amount of starch is overlaid by a cover layer of polymers.
[0007] Der WO 2018/200790 A1 ist ein fettabweisendes Papier aus ungebleichtem Kraftpapier entnehmbar, bei welchem auf wenigstens einer Basisschicht eine Deckschicht aufgebracht ist. Die Beschichtungsmaterialien für das Basispapier umfassen im Wesentlichen Polymere. [0007] WO 2018/200790 A1 discloses a grease-resistant paper made of unbleached kraft paper, in which a cover layer is applied to at least one base layer. The coating materials for the base paper essentially comprise polymers.
[0008] Beispielsweise beschreibt die EP 3 825 368 A1 eine Beschichtungszusammensetzung enthaltend Stärke mit einem mittleren Molekulargewicht zwischen 500 kDa und 20.000 kDa sowie ein synthetisches Latexpolymer zur Ausbildung einer Fettbarriereschicht. Latexpolymere leiden jedoch an dem Nachteil meist auch nach ihrer Verarbeitung klebrig zu bleiben, so dass das Aufbringen einer derartigen Fettbarriereschicht sinnvollerweise nur auf einer Seite des Papiers vorgenommen werden kann, wobei auch in diesem Fall das Zusammenkleben von mehreren Papierlagen, insbesondere auf einem Tambour aufgrund des direkten Kontakts von wenigstens zwei Papierlagen nicht vermieden werden kann. [0008] For example, EP 3 825 368 A1 describes a coating composition containing starch with an average molecular weight between 500 kDa and 20,000 kDa and a synthetic latex polymer for forming a grease barrier layer. However, latex polymers suffer from the disadvantage of usually remaining sticky even after processing, so that the application of such a grease barrier layer can only be carried out on one side of the paper. Even in this case, the sticking together of several paper layers, particularly on a drum, cannot be avoided due to the direct contact of at least two paper layers.
[0009] Der CN 103 669 105 A ist ein Verfahren zur Herstellung von fettdichtem Papier zu entnehmen, bei welchem auf einer Basispapierschicht eine Stärke, ein Weichmacher, ein Filmbildungs-Hilfsmittel sowie eine fluorhaltige Komponente enthaltende Schicht aufgebracht ist. [0009] CN 103 669 105 A discloses a process for producing greaseproof paper, in which a layer containing starch, a plasticizer, a film-forming aid and a fluorine-containing component is applied to a base paper layer.
[0010] Die vorliegende Erfindung zielt nun darauf ab, Papier mit fettabweisenden Eigenschaften bereitzustellen, bei welchem die Nachteile des Standes der Technik, insbesondere ein Zusammenkleben der Papierschichten während bzw. nach der Herstellung und während der Lagerung vermieden werden können, sowie weiterhin eine elastische, flexible, insbesondere haltbare Barriereschicht bereitstellen zu können, welche absolut fluorfrei ist und somit im Lebensmittelbereich eingesetzt werden kann. [0010] The present invention now aims to provide paper with grease-repellent properties in which the disadvantages of the prior art, in particular sticking together of the paper layers during or after production and during storage, can be avoided, and furthermore to be able to provide an elastic, flexible, in particular durable barrier layer which is absolutely fluorine-free and can therefore be used in the food sector.
[0011] Zur Lösung dieser Aufgabe ist die vorliegenden Erfindung im Wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht zusätzlich zu dem Deckschichtmaterial zwischen 15 und 50 Gewichtsteile, insbesondere zwischen 20 und 30 Gewichtsteile Oberflächenstärke sowie gegebenenfalls wenigstens einen weiteren Bestandteil, wie einen mehrwertigen Alkohol, gewählt aus Zuckeralkoholen wie Glycerin, Sorbit, Polyethylenglykol und/oder eine Substanz gewählt aus natürlicher Tonerde, Aluminiumoxid, Kaolin oder Talkum enthält. Indem die Deckschicht zusätzlich zu den Deckschichtenmaterial gewählt aus einem natürlichen und synthetischen fettabweisenden Polymer sowie gegebenenfalls weiteren Inhaltsstoffen zwischen 15 und 50 Gewichtsteile, insbesondere zwischen 20 und 30 Gewichtsteile Oberflächenstärke sowie gegebenenfalls einen weiteren Bestandteil, wie einen mehrwertigen Alkohol, gewählt aus Zuckeralkoholen, wie Glycerin, Sorbit und/oder Polyethylenglykol oder einer Substanz gewählt aus einer natürlichen Tonerde, Aluminiumoxid, Kaolin oder Talkum enthält, gelingt es überraschend, die Nachteile des Standes der Technik, insbesondere das Ausbilden einer klebrigen, nur schwer trocknenden Oberflächenbeschichtung, zu beseitigen und eine fettabweisende Oberflächenbeschichtung bereitzustellen, welche einfach aufzubringen ist, rasch trocknet und nicht klebrig ist bzw. klebrig bleibt, d.h. nicht zum Blocken neigt. Durch diese überraschende Verringerung der Neigung zum Kleben bzw. Verblocken der gebildeten fettabweisenden Schicht kann ein derartiges fettabweisendes Papier auf herkömmlichen Beschichtungsanlagen, d.h. entweder auf der Papiermaschine selbst oder auch Offline aufgebracht werden, ohne dass die zwingende Notwendigkeit besteht, die Trocknungsleistung der Papiermaschine oder der Beschichtungseinheit zu erhöhen oder insbesondere die Trocknungsstrecke zu verlängern. Auf diese Weise ist eine wesentliche Energieeinsparung durch Aufbringung eines Beschichtungsmaterials enthaltend, zusätzlich zu käuflich erwerbbaren und gängigen Deckschichtmaterialien, zwischen 15 und 50 Gewichtsteile, vorzugsweise zwischen 20 und 30 Gewichtsteile Oberflächenstärke erreichbar. Überraschenderweise weist eine [0011] To achieve this object, the present invention is essentially characterized in that the cover layer contains, in addition to the cover layer material, between 15 and 50 parts by weight, in particular between 20 and 30 parts by weight of surface starch and optionally at least one further component, such as a polyhydric alcohol selected from sugar alcohols such as glycerol, sorbitol, polyethylene glycol and/or a substance selected from natural clay, aluminum oxide, kaolin or talc. By containing the top layer, in addition to the top layer material selected from a natural and synthetic grease-repellent polymer and optionally further ingredients, between 15 and 50 parts by weight, in particular between 20 and 30 parts by weight of surface starch and optionally a further component, such as a polyhydric alcohol selected from sugar alcohols, such as glycerol, sorbitol and/or polyethylene glycol or a substance selected from a natural clay, aluminum oxide, kaolin or talc, it is surprisingly possible to eliminate the disadvantages of the prior art, in particular the formation of a sticky, difficult-to-dry surface coating, and to provide a grease-repellent surface coating which is easy to apply, dries quickly and is not sticky or remains sticky, i.e. does not tend to block. Due to this surprising reduction in the tendency of the formed grease-repellent layer to stick or block, such a grease-repellent paper can be applied on conventional coating systems, i.e., either on the paper machine itself or offline, without the compelling need to increase the drying capacity of the paper machine or the coating unit or, in particular, to extend the drying distance. In this way, a significant energy saving can be achieved by applying a coating material containing, in addition to commercially available and common cover layer materials, between 15 and 50 parts by weight, preferably between 20 and 30 parts by weight of surface thickness. Surprisingly, a
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derartige fettabweisende Deckschicht einen KIT-Wert nach TAPPI T 559 cm-12 zwischen 3 und 8 am flachen Blatt sowie einen KIT-Wert nach TAPPI T 559 cm-12 an Kanten bzw. Faltungen, wobei die Faltung mit einer Vor- und gleich anschließenden Rückrollbewegung mit der Metallrolle, die für die Prüfung des Cobbs nach ISO 535:2014 verwendet wird, hergestellt worden ist, zwischen 2 und 6 auf, was im Wesentlichen gleich hoch wie ein KIT-Wert nach TAPPI T 559 cm-12 von lediglich mit einem herkömmlichen und käuflich erwerbbaren natürlichen oder synthetischen, fettabweisenden Polymer beschichteten Papieren ist. Such a grease-repellent top layer has a KIT value according to TAPPI T 559 cm-12 of between 3 and 8 on the flat sheet and a KIT value according to TAPPI T 559 cm-12 on edges or folds, where the fold has been produced with a forward and immediately subsequent reverse rolling movement with the metal roller used for the Cobb test according to ISO 535:2014, of between 2 and 6, which is essentially the same as a KIT value according to TAPPI T 559 cm-12 of papers coated only with a conventional and commercially available natural or synthetic, grease-repellent polymer.
[0012] Mit Oberflächenstärke ist eine Stärke ohne jede gesonderte Funktionalität, d.h. ohne jegliche Derivatisierung sowie ohne jegliche Zusätze gemeint. Herkömmliche Oberflächenstärken sind gewählt aus Kartoffelstärke, Maisstärke, Weizenstärke, Reisstärke, Süsskartoffelstärke oder Manniokstärke sowie Mischungen aus zweien davon. Die Oberflächenstärke kann hierbei eine native Stärke sein oder gegebenenfalls auch teilweise vorabgebaut sein. Die Oberflächenstärken besitzen keinerlei fettabweisenden Eigenschaften, d.h. sie haben keine Barrierewirkung gegenüber Fetten und/oder Ölen und sie werden in der Papierindustrie beispielsweise als Trägermedium für Leimungsmittel verwendet. Bei einem derartigen Einsatz von Oberflächenstärke auf einer Papieroberfläche gelingt es durch Verwendung der Oberflächenstärke die Konzentration der Leimungsmittel an der Papieroberfläche zu erhöhen und dadurch das jeweilige Papier hydrophob jedoch keinesfalls fettabweisend zu machen. Als Oberflächenstärke wird daher üblicherweise eine möglichst günstig herzustellende und eine möglichst unbehandelte, d.h. nicht derivatisierte Stärke eingesetzt. [0012] Surface starch refers to a starch without any specific functionality, i.e., without any derivatization and without any additives. Conventional surface starches are selected from potato starch, corn starch, wheat starch, rice starch, sweet potato starch, or cassava starch, as well as mixtures of two of these. The surface starch can be a native starch or, if necessary, partially pre-degraded. Surface starches do not possess any grease-repellent properties, i.e., they have no barrier effect against fats and/or oils, and they are used in the paper industry, for example, as a carrier medium for sizing agents. When surface starch is used in this way on a paper surface, it is possible to increase the concentration of the sizing agent on the paper surface, thereby making the respective paper hydrophobic but by no means grease-repellent. Therefore, the surface starch typically used is a starch that is as inexpensive to produce and as untreated, i.e., non-derivatized, as possible.
[0013] Unter einem natürlichen Polymer wird in diesem Zusammenhang insbesondere eine modifizierte Stärke und zwar entweder eine derivatisierte Stärke verstanden oder eine Stärke, der weitere ihre Eigenschaften verändernde Substanzen zugesetzt wurden, verstanden. Hierbei werden die für die jeweilige gewünschte Anwendung relevanten Eigenschaften der Stärkederivate entweder durch die Wahl der Substituenten oder andererseits durch die molekulare Zusammensetzung der Stärkederivate bestimmt. Dies gelingt in an sich bekannter Weise dadurch, dass bei der Stärkederivatisierung oft ein molekularer Abbau der Makromoleküle erfolgt, so dass je nach gewünschtem Anwendungszweck ein stärkerer oder geringerer Abbau der Makromoleküle angestrebt wird, um ein Stärkederivat mit spezifischen Eigenschaften zu erhalten. Die im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung gemeinsam mit Oberflächenstärke eingesetzten, käuflich erwerbbaren fettabweisenden natürlichen Polymere sind hierbei häufig derartige derivatisierte Stärken, die durch eine spezielle Behandlung oder einen entsprechenden Zusatz fettabweisend gemacht wurden. Sie sind, trotz der Tatsache, dass ihr Ausgangsmaterial ebenfalls eine der Oberflächenstärke entsprechende Stärke war, mit dieser weder in Bezug auf ihre Eigenschaften, ihr Molekulargewicht, ihre Zusammensetzung und auch ihre Herstellungskosten vergleichbar. Bekannte am Markt befindliche fettabweisend ausgestattete Stärkeprodukte sind beispielsweise Perfectafilm B3085 (Perfectafilm ist eine Marke der Coöperative AVEBE U.A.) das eine modifizierte Stärke darstellt, Stabilys EVO 280 (Stabilys ist eine Marke der Roquette Freres, Societe Anonyme), das eine thermisch behandelte Stärke darstellt sowie Amyloseal Amyloseal ist ein Handelsname der Cargill Deutschland GmbH) einem Copolymer aus Stärke und einem Vinylacetat/Ethylen-Copolymer. [0013] In this context, a natural polymer is understood to mean, in particular, a modified starch, namely either a derivatized starch or a starch to which further substances have been added that modify its properties. The properties of the starch derivatives relevant for the respective desired application are determined either by the choice of substituents or, on the other hand, by the molecular composition of the starch derivatives. This is achieved in a manner known per se by the fact that starch derivatization often involves molecular degradation of the macromolecules, so that, depending on the desired application, a greater or lesser degradation of the macromolecules is sought in order to obtain a starch derivative with specific properties. The commercially available fat-repellent natural polymers used together with surface starch in connection with the present invention are often such derivatized starches that have been made fat-repellent through a special treatment or a corresponding additive. Despite the fact that their starting material was also a starch corresponding to the surface starch, they are not comparable with it in terms of their properties, molecular weight, composition, or even production costs. Well-known fat-repellent starch products available on the market include Perfectafilm B3085 (Perfectafilm is a trademark of the Coöperative AVEBE U.A.), which is a modified starch, Stabilys EVO 280 (Stabilys is a trademark of Roquette Freres, Societe Anonyme), which is a thermally treated starch, and Amyloseal (Amyloseal is a trade name of Cargill Deutschland GmbH), a copolymer of starch and a vinyl acetate/ethylene copolymer.
[0014] Unter synthetischen Polymeren, die auf Papier oder auch Karton eine fettabweisende Oberfläche ausbilden, werden hier ausschließlich fluor-freie Chemikalien bzw. Polymere verstanden. Vorzugsweise sind dies Polymere auf Acryl-Basis, wie z.B. Cartaseal SCR liqg M1000, Cartaseal VWF und Cartaseal VWAF (Cartaseal ist eine Marke der Archroma IP GmbH, Deutschland), Acryl/Styrol-Copolymer, wie z.B. Joneryl HPB 1701 (Joneryl ist eine Marke der BASF Corporation), CHT Coat 2293 oder CHT Coat 250 (CHT ist eine Marke der CHT Germany GmbH). [0014] Synthetic polymers that form a grease-repellent surface on paper or cardboard are understood here exclusively to mean fluorine-free chemicals or polymers. These are preferably acrylic-based polymers, such as Cartaseal SCR liqg M1000, Cartaseal VWF, and Cartaseal VWAF (Cartaseal is a trademark of Archroma IP GmbH, Germany), acrylic/styrene copolymers, such as Joneryl HPB 1701 (Joneryl is a trademark of BASF Corporation), CHT Coat 2293, or CHT Coat 250 (CHT is a trademark of CHT Germany GmbH).
[0015] Indem, wie dies einer Weiterbildung der Erfindung entspricht, das fettabweisende Papier dadurch gekennzeichnet ist, dass als Basispapier ein Papier gewählt aus Kraftpapier oder NSSCPapier umfassend sowohl Weichholz- als auch Hartholz-Zellstoffasern eingesetzt ist, wobei insbesondere zwischen 5 und 80 % des Gesamtgewichts der Zellstoffasern, bevorzugter zwischen 5 und 50 % des Gesamtgewichts der Zellstoffasern, noch bevorzugter zwischen 5 und 30 % des Gesamtgewichts der Zellstoffasern Hartholzzeilstofffasern sind, gelingt es, ein fettabweisendes [0015] As a further development of the invention, the grease-repellent paper is characterized in that as base paper a paper selected from kraft paper or NSSC paper comprising both softwood and hardwood pulp fibers is used, wherein in particular between 5 and 80% of the total weight of the pulp fibers, more preferably between 5 and 50% of the total weight of the pulp fibers, even more preferably between 5 and 30% of the total weight of the pulp fibers are hardwood pulp fibers, it is possible to produce a grease-repellent
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Papier bereitzustellen, das ein besonders reißfestes und stabiles Basispapier aufweist, So dass eine daraus hergestellte Verpackung nicht nur fettabweisend ausgestattet werden kann, sondern insbesondere ausreichend stabil und reißfest ist, um auch schwerere Gegenstände, beispielsweise Scharniere, Maschinenteile oder dgl., welche gefettet sein müssen, verpacken zu können, ohne das ein Reißen des Basispapiers bzw. des fettabweisenden Papiers zu befürchten ist. Gleichzeitig können aus einem derartigen Basispapier aufgrund der Abwesenheit von für einen Einsatz im Lebensmittelbereich bedenklichen Zusätzen, für die Verpackung von Lebensmitteln geeignete fettabweisende Papiere bzw. auch Kartons hergestellt werden. To provide paper with a particularly tear-resistant and stable base paper, so that packaging made from it can not only be made grease-resistant, but is also sufficiently stable and tear-resistant to be able to package heavier objects, such as hinges, machine parts, or the like, which require grease, without the risk of the base paper or grease-resistant paper tearing. At the same time, such a base paper can be used to produce grease-resistant papers or even cardboard suitable for food packaging due to the absence of additives that are questionable for use in the food sector.
[0016] Wenn, wie dies einer Weiterbildung der Erfindung entspricht, als Basispapier ein ungebleichtes Kraftpapier eingesetzt wird, gelingt es, ein Basispapier bereitzustellen, welches frei von schädlichen, insbesondere für den Einsatz im Nahrungsmittelbereich bedenklichen Chemikalien ist und somit ebenso wie die fettabweisende Oberflächenbeschichtung bedingungslos im Lebensmittelbereich einsetzbar ist. Vorzugsweise haben derartige ungebleichte Basispapiere einen Kappa-Wert nach ISO 302:2015 zwischen 38 und 60. Weiterhin ist ein derartiges ungebleichtes Kraftpapier als Basispapier vorzugsweise zu mehr als 90 % aus Primärzellstofffasern hergestellt, um jeglichen Eintrag von im Lebensmittelbereich nicht zugelassenen bzw. störenden Verunreinigungen mit Sicherheit hintanhalten zu können. [0016] If, as is the case with a further development of the invention, an unbleached kraft paper is used as the base paper, it is possible to provide a base paper that is free of harmful chemicals, particularly those that are of concern for use in the food industry, and thus, like the grease-repellent surface coating, is unconditionally suitable for use in the food industry. Such unbleached base papers preferably have a kappa value according to ISO 302:2015 between 38 and 60. Furthermore, such unbleached kraft paper as the base paper is preferably made of more than 90% primary pulp fibers to reliably prevent any ingress of contaminants that are not permitted or harmful in the food industry.
[0017] Indem, wie dies einer Weiterbildung der Erfindung entspricht, in der Deckschicht des fettabweisenden Papiers als natürliches oder synthetisches Polymer, wie ein Polyacrylat, ein Acryl/Styrol-Copolymer oder eine modifizierte und/oder derivatisierte Stärke enthalten ist, gelingt es einerseits, die Fettbarriere der Beschichtung im Bereich von einer mittleren Fettresistenz, d.h. im Bereich eines KIT-Werts gemäß TAPPI T 559 zwischen und 3 und 8 zu halten und andererseits durch den Zusatz von Oberflächenstärke in einer Menge zwischen 15 und 50 Gew.-% sowohl günstig herzustellende fettabweisende Oberflächenbeschichtungen bereitzustellen, als auch Probleme, die mit den fettabweisenden Oberflächenbeschichtungen gemäß dem Stand der Technik basierend im Wesentlichen ausschließlich auf natürlichen oder synthetischen Polymeren, wie Polyacrylaten, Acryl/Styprol-Copolymeren sowie gegebenenfalls Wachsen verbunden sind, zu vermeiden, d.h. insbesondere eine lange Trocknungszeit der fettabweisenden Oberflächenbeschichtung hintanzuhalten und somit eine deutliche Energieeinsparung bei der Ausbildung der Oberflächenbeschichtung gewährleisten zu können. [0017] By containing, as corresponds to a further development of the invention, a natural or synthetic polymer, such as a polyacrylate, an acrylic/styrene copolymer or a modified and/or derivatized starch in the cover layer of the grease-repellent paper, it is possible, on the one hand, to keep the grease barrier of the coating in the range of medium grease resistance, i.e. in the range of a KIT value according to TAPPI T 559 between 3 and 8, and, on the other hand, by adding surface starch in an amount between 15 and 50 wt.%, to provide both inexpensive grease-repellent surface coatings and to avoid problems associated with grease-repellent surface coatings according to the prior art based essentially exclusively on natural or synthetic polymers, such as polyacrylates, acrylic/styrene copolymers and optionally waxes, i.e., in particular, to prevent a long drying time of the grease-repellent surface coating and thus to ensure significant energy savings in the formation of the surface coating.
[0018] Der Ausdruck „Oberflächenbeschichtung“ bzw. „fettabweisende Oberflächenbeschichtung“ gemäß der vorliegenden Erfindung bedeutet immer eine Oberflächenbeschichtung bzw. fettabweisende Oberflächenbeschichtung, welche absolut frei von jeglichen Fluorgehalten ist. [0018] The term "surface coating" or "grease-repellent surface coating" according to the present invention always means a surface coating or grease-repellent surface coating which is absolutely free from any fluorine content.
[0019] Schließlich kann der herzustellenden fettabweisenden Oberflächenbeschichtung eine quervernetzende Verbindung, wie beispielsweise PAE (Polyaminoamid-Epichlorhydrin-Harze) zugesetzt werden, um einerseits die fettabweisenden Eigenschaften des Papiers hoch zu halten und andererseits auch die Nassfestigkeit desselben weiter zu verbessern. Quervernetzende Verbindungen reagieren über eine Veresterungsreaktion mit der Oberflächenstärke, indem sie in einer Menge von etwa 5 Gew.-% der Stärkemenge eingesetzt werden, wodurch nicht nur das aufzubringende Gewicht der fettabweisenden Beschichtung verringert werden kann, sondern vor allem die Viskosität der Beschichtungslösung erhöht werden kann, was das Curling (Rollneigung) des Papieres zwischen seiner Produktion und seiner tatsächlichen Verwendung begünstigt und dadurch das Aufrollen des hergestellten fettabweisenden Papiers auf Mutterrollen oder auch kleinere Rollen begünstigt. [0019] Finally, a cross-linking compound, such as PAE (polyaminoamide-epichlorohydrin resins), can be added to the grease-repellent surface coating to be produced, both to maintain the high grease-repellent properties of the paper and to further improve its wet strength. Cross-linking compounds react with the surface starch via an esterification reaction when used in an amount of approximately 5% by weight of the starch. This not only reduces the weight of grease-repellent coating to be applied, but also increases the viscosity of the coating solution, which promotes curling of the paper between its production and its actual use, thus facilitating the winding of the grease-repellent paper produced onto parent rolls or even smaller rolls.
[0020] Indem, wie dies einer Weiterbildung der Erfindung entspricht, das fettabweisende Papier so ausgebildet ist, dass in der Deckschicht bis zu 15 Gewichtsteile, insbesondere bis zu 10 Gewichtsteile des Gesamtgewichts der Deckschicht an Glycerin enthalten sind, wobei die Gewichtsteile Glycerin sich hierbei auf das Gesamtgewicht der Oberflächenbeschichtung beziehen, gelingt es, ein Austrocknen der fettresistenten Oberflächenbeschichtung hintanzuhalten und somit Zu vermeiden, dass eine brüchige bzw. spröde Beschichtung ausgebildet wird, deren fettabweisende Eigenschaften beispielsweise im Bereich von Knicken, Sprüngen oder abgeriebenen bzw. abgeplatzten Bereichen nicht mehr gewährleistet wäre. Insbesondere gelingt es durch den Zusatz [0020] By forming the grease-repellent paper in such a way that the cover layer contains up to 15 parts by weight, in particular up to 10 parts by weight of the total weight of the cover layer, of glycerol, wherein the parts by weight of glycerol relate to the total weight of the surface coating, it is possible to prevent the grease-resistant surface coating from drying out and thus to avoid the formation of a brittle or fragile coating, the grease-repellent properties of which would no longer be guaranteed, for example, in the area of creases, cracks or abraded or chipped areas. In particular, the addition of
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von Glycerin eine bessere Verarbeitbarkeit sowie eine bessere Faltbarkeit eines fettabweisenden Papiers gemäß der vorliegenden Erfindung bereitstellen zu können. Die Fettbarriereeigenschaften des Papiers werden durch den Zusatz von Glycerin, Zuckeralkoholen oder Polyethylenglykolen per se nicht beeinflusst sondern lediglich gewährleistet, dass die Beschichtung nicht zu stark austrocknet und somit spröde wird. The aim of the present invention is to provide improved processability and foldability of a grease-resistant paper by adding glycerin, sugar alcohols, or polyethylene glycols. The grease barrier properties of the paper are not affected per se by the addition of glycerin, sugar alcohols, or polyethylene glycols, but merely ensure that the coating does not dry out too much and thus become brittle.
[0021] Im Wesentlichen keine Veränderung der KIT-Werte gemäß TAPPI T 559 gegenüber fettabweisenden Oberflächenbeschichtungen von Papieren, die aus herkömmlichen, käuflich erwerbbaren auch fluorfreien Oberflächenbeschichtungsmaterialien basierend auf natürlichen oder synthetischen fettabweisenden Polymeren hergestellt werden, können gemäß der Erfindung dadurch bereitgestellt werden, indem die Deckschicht eines derartigen fettabweisenden Papiers aus 50 bis 80 Gewichtsteilen des natürlichen oder synthetischen Polymers oder einer modifizierten und/oder derivatisierten Stärke, 15 bis 50 Gewichtsteilen Oberflächenstärke, insbesondere 20 bis 30 Gewichtsteilen und bis zu 15 Gewichtsteilen Glycerin gebildet ist. Durch den Zusatz von 15 bis 50 Gewichtsteile, insbesondere 20 bis 30 Gewichtseile Oberflächenstärke gelingt es, den KIT-Wert im Wesentlichen unverändert zu halten, wobei sich herausgestellt hat, dass bei Zusätzen von Oberflächenstärke in der Menge von bis zu 25 Gewichtsteilen eine Änderung des KIT-Werts, vor allem eine Verringerung des KIT-Wertes gegenüber einer fettabweisenden Oberflächenbeschichtung eines Papiers aus herkömmlichen, käuflich erwerbbaren, natürlichen bzw. synthetischen, fluorfreien Polymeren nicht beobachtbar ist. Bei Mengen an Oberflächenstärke in dem Oberflächenbeschichtungsmaterial, die über 25 Gew.-% liegen, ist ein geringes Absinken des KIT-Werts nach TAPPI T 559 zu beobachten. Überraschenderweise gelingt es jedoch mit einer derartigen Oberflächenbeschichtung, nicht nur ein fettabweisendes Papier mit guten fettabweisenden Eigenschaften bereitzustellen, sondern insbesondere die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden, nämlich eine Oberflächenbeschichtung bereitzustellen, die nicht zu einem Verblocken neigt und die nicht klebrig ist, so dass Papier auf Rollen bzw. Tambure ohne ein Verkleben der Schichten untereinander aufgewickelt werden kann und insbesondere gelingt es damit, ein Papier bereitzustellen, welches rasch trockenbar ist und somit entweder unmittelbar auf der Papiermaschine oder extern hergestellt werden kann, ohne dass eine Verlängerung der Trocknungsstrecke gegenüber einer herkömmlichen Oberflächenbeschichtungsanlage erforderlich wäre. [0021] Substantially no change in the KIT values according to TAPPI T 559 compared to grease-repellent surface coatings of papers made from conventional, commercially available, even fluorine-free, surface coating materials based on natural or synthetic grease-repellent polymers can be provided according to the invention by forming the top layer of such a grease-repellent paper from 50 to 80 parts by weight of the natural or synthetic polymer or a modified and/or derivatized starch, 15 to 50 parts by weight of surface starch, in particular 20 to 30 parts by weight and up to 15 parts by weight of glycerol. By adding 15 to 50 parts by weight, particularly 20 to 30 parts by weight, of surface starch, it is possible to keep the KIT value essentially unchanged. It has been found that with the addition of surface starch in quantities of up to 25 parts by weight, no change in the KIT value, especially no reduction in the KIT value, is observable compared to a grease-repellent surface coating of a paper made of conventional, commercially available, natural or synthetic, fluorine-free polymers. At quantities of surface starch in the surface coating material exceeding 25 wt.%, a slight decrease in the KIT value according to TAPPI T 559 is observed. Surprisingly, however, with such a surface coating it is not only possible to provide a grease-repellent paper with good grease-repellent properties, but in particular to avoid the disadvantages of the prior art, namely to provide a surface coating which does not tend to block and which is not sticky, so that paper can be wound onto rolls or spools without the layers sticking together, and in particular it is possible to provide a paper which can be dried quickly and can therefore be produced either directly on the paper machine or externally, without the need for an extension of the drying section compared to a conventional surface coating system.
[0022] Fettabweisende Papiere gemäß der Erfindung können hierbei in einem sehr weiteren Grammaturbereich, nämlich zwischen 25 g/m? und 250 g/m? hergestellt werden, wobei Beschichtungen in Mengen von 2 bis 6 g/m? und Seite des Papiers, vorzugsweise zwischen 3 und 5 g/m? aufgebracht werden. Die Beschichtung kann sowohl einseitig als auch zweiseitig aufgebracht werden, was im Gegensatz zu den Beschichtungen gemäß dem Stand der Technik ist, da diese aufgrund der schlechten Trocknungseigenschaft und ihrer Tendenz zum klebrig sein, üblicherweise nur einseitig aufgebracht werden können. [0022] Grease-resistant papers according to the invention can be produced in a very broad grammage range, namely between 25 g/m² and 250 g/m², with coatings being applied in amounts of 2 to 6 g/m² per side of the paper, preferably between 3 and 5 g/m². The coating can be applied to one or both sides, which is in contrast to the coatings according to the prior art, since these can usually only be applied to one side due to their poor drying properties and their tendency to be sticky.
[0023] Der Gurley-Wert nach ISO 5636-5:2013 des Basispapiers kann hierbei in einem weiten Bereich liegen, wie beispielsweise zwischen 9 s und 150 s, vorzugsweise etwa 20 s bis 50 s und der Cobb Wert 60s gemäß ISO 535:2014 der Beschichtung kann üblicherweise zwischen 15 und 30 g/m?, vorzugsweise 20 bis 28 g/m? liegen. [0023] The Gurley value according to ISO 5636-5:2013 of the base paper can be in a wide range, for example between 9 s and 150 s, preferably about 20 s to 50 s, and the Cobb value 60s according to ISO 535:2014 of the coating can usually be between 15 and 30 g/m², preferably 20 to 28 g/m².
[0024] Überraschend ist, dass die ansonsten die Papiereigenschaften maßgeblich beeinflussenden physikalischen Größen, wie Gurley (Luftdurchlässigkeit) und Leimungsgrad, Glätte (ausgedrückt als Bendtsen Rauigkeit) einen weitaus geringeren Einfluss auf das Beschichtungsergebnis haben, wenn die erfindungsgemäße Beschichtung verwendet wird, weshalb bei Einsatz der erfindungsgemäßen Beschichtung eine deutlich größere Vielzahl an Basispapieren mit unterschiedlichen Leimungsgraden und Luftdurchlässigkeiten zum Einsatz gelangen kann. [0024] It is surprising that the physical variables which otherwise significantly influence the paper properties, such as Gurley (air permeability) and degree of sizing, smoothness (expressed as Bendtsen roughness), have a much smaller influence on the coating result when the coating according to the invention is used, which is why a significantly larger variety of base papers with different degrees of sizing and air permeabilities can be used when using the coating according to the invention.
[0025] Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines fettabweisenden Papiers bereitzustellen, bei welchem eine herkömmliche Papiermaschine bzw. herkömmliche Beschichtungseinrichtung eingesetzt werden kann, ohne dass ein übermäßiger Energieaufwand für die Trocknung bzw. eine übermäßige Trocknungsdauer erforderlich sind. [0025] Another object of the invention is to provide a process for producing a grease-repellent paper in which a conventional paper machine or conventional coating device can be used without requiring excessive energy expenditure for drying or an excessive drying time.
[0026] Zur Lösung dieser Aufgabe ist das erfindungsgemäße Verfahren im Wesentlichen da-[0026] To achieve this object, the method according to the invention is essentially
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durch gekennzeichnet, dass die zusätzlich zu dem Deckschichtmaterial zwischen 15 und 50 Gewichtsteile, insbesondere zwischen 20 und 30 Gewichtsteile Oberflächenstärke sowie gegebenenfalls wenigstens einen weiteren Bestandteil, wie einen mehrwertigen Alkohol oder eine Tonerde enthaltende Deckschicht mittels eines Beschichtungsverfahrens gewählt aus einem einseitigen Beschichtungsverfahren, wie einem Rakelbeschichtungsverfahren, Florstreichverfahren bzw. Curtain-Coating, Gravurwalzen-Beschichtungsverfahren, einem ein- oder zweiseitig einsetzbaren Beschichtungsverfahren, wie einem Filmpressen-Beschichtungsverfahren oder einem zweiseitigen Beschichtungsverfahren, wie einem Film- oder Leimpressen-Beschichtungsverfahren aufgebracht wird und anschließend einem wenigstens einstufigen Trocknen mittels IR-, Walzen- oder Heißluft-Trocknen bei Temperaturen zwischen 65 und 95 °C, insbesondere 70 bis 90 °C, bei einer Trocknungsleistung pro Meter Papierbahnbreite von 500 bis 650 kW/m, vorzugsweise 530 bis 620 kW/m, besonders bevorzugt 500 bis 600 kW/m unterworfen wird. characterized in that the cover layer containing, in addition to the cover layer material, between 15 and 50 parts by weight, in particular between 20 and 30 parts by weight of surface starch and optionally at least one further component, such as a polyhydric alcohol or alumina, is applied by means of a coating process selected from a one-sided coating process, such as a doctor blade coating process, curtain coating process, gravure roll coating process, a one- or two-sided coating process, such as a film press coating process or a two-sided coating process, such as a film or size press coating process, and then subjected to at least one-stage drying by means of IR, roller or hot air drying at temperatures between 65 and 95 °C, in particular 70 to 90 °C, at a drying power per meter of paper web width of 500 to 650 kW/m, preferably 530 to 620 kW/m, particularly preferably 500 to 600 kW/m.
[0027] Überraschenderweise gelingt es mit einer derartigen Verfahrensführung die fettabweisende Deckschicht auf das Basispapier mit einem herkömmlichen Beschichtungsverfahren gewählt aus einseitigen Beschichtungsverfahren, Rakelbeschichtungsverfahren, Florstreichbeschichtungsverfahren, Gravurwalzen-Beschichtungsverfahren oder auch einem zweiseitigen Beschichtungsverfahren, wie einem Film- oder Leimpressen-Beschichtungsverfahren derart aufzubringen, dass ein Zusammenkleben der ausgebildeten fettabweisenden Beschichtung mit einer nicht beschichteten Papierseite oder einer weiteren vermieden werden kann. Indem anschließend an das Aufbringen das Beschichtungsmaterial einem wenigstens einstufigen Trocknungsverfahren mittels Infrarotwalzen- oder Heißluft-Trocknen bei Temperaturen zwischen 65 und 95 °C, insbesondere 70 bis 90 °C, bei einer Trocknungsleistung pro Meter Papierbahnbreite von 500 bis 650 kW/m, vorzugsweise 530 bis 620 kW/m, besonders bevorzugt 500 bis 600 kW/m bzw. bei einer mit einer Geschwindigkeit zwischen 500 und 1000 m/min laufenden Papiermaschine eine Trocknungsleistung von 0,5 bis 1,3 kW.min/m?, vorzugsweise 0,53 bis 1,24 kW.min/m?, insbesondere 0,55 bis 1,2 kW.min/m? unterworfen wird, gelingt es, die fettabweisende Beschichtung rasch und vollständig durchzutrocknen, ohne dass diese klebrig bleibt, so dass diese fettabweisende Oberflächenbeschichtung überraschenderweise mit einem herkömmlichen Beschichtungsverfahren mit extrem verringertem Energieaufwand von bis zu 60 % weniger gegenüber der Ausbildung von fettabweisenden Beschichtungen gemäß dem Stand der Technik bereitgestellt werden kann. Darüber hinaus können jegliche beliebige Trocknungsverfahren eingesetzt werden, ohne dass ein weiteres Polymerisieren bzw. Derivatisieren des Oberflächenbeschichtungsmaterial zu befürchten wäre. [0027] Surprisingly, with such a process, it is possible to apply the grease-repellent top layer to the base paper using a conventional coating process selected from single-sided coating processes, doctor blade coating processes, curtain coating processes, gravure roll coating processes or even a two-sided coating process, such as a film or size press coating process, in such a way that sticking of the formed grease-repellent coating to a non-coated paper side or to another side can be avoided. By subjecting the coating material, following application, to an at least one-stage drying process by means of infrared roller or hot air drying at temperatures between 65 and 95 °C, in particular 70 to 90 °C, at a drying output per meter of paper web width of 500 to 650 kW/m, preferably 530 to 620 kW/m, particularly preferably 500 to 600 kW/m or, in a paper machine running at a speed between 500 and 1000 m/min, a drying output of 0.5 to 1.3 kW.min/m?, preferably 0.53 to 1.24 kW.min/m?, in particular 0.55 to 1.2 kW.min/m? When subjected to this process, the grease-repellent coating dries quickly and completely without remaining sticky, so that this grease-repellent surface coating can surprisingly be produced using a conventional coating process with extremely reduced energy consumption of up to 60% less than the formation of grease-repellent coatings according to the state of the art. Furthermore, any drying process can be used without fear of further polymerization or derivatization of the surface coating material.
[0028] Gemäß einer Weiterbildung wird das erfindungsgemäße Verfahren so geführt, dass die fettabweisende Oberflächenbeschichtung neben einem natürlichen oder synthetischen, fettabweisenden Polymer, wie einem Polyacrylat, einem Acryl/Styrol-Copolymer oder einer modifizierten und/oder derivatisierten Stärke und der Oberflächenstärke zusätzlich bis zu 15 Gewichtsteile, insbesondere bis zu 10 Gewichtsteile des Gesamtgewichtes der Deckschicht an Glycerin mittels Barrierebeschichtung aufgebracht wird und einem Trocknen in einem Walzentrockner unterworfen wird. Durch Vorhandensein von bis zu 15 Gewichtsteilen, insbesondere bis zu 10 Gewichtsteilen des Gesamtgewichts der Deckschicht an Glycerin gelingt es in einem Trocknungsverfahren, wie beispielsweise in einem Walzentrockner, eine fettabweisende Barriereschicht bzw. Oberflächenschicht bereitzustellen, die überraschenderweise nicht vollständig austrocknet, jedoch auch nicht klebrig bleibt und somit weder zur Ausbildung von Sprüngen oder Rissen noch zu einem Verkleben der Schichten untereinander neigt. Derartige mit einer fettabweisenden Oberflächenbeschichtung versehene Papiere weisen hierbei trotz des Zusatzes von Glycerin zu der Oberflächenbeschichtung KIT-Werte gemäß TAPPI T 559 am ebenen Blatt in einem mittleren Bereich zwischen 3 und 8 auf, ohne dass es zu einer Verringerung gegenüber fettabweisenden Beschichtungen, die kein Glycerin enthalten, kommen würde. Anstelle von Glycerin können beispielsweise andere Zuckeralkohole oder Polyethylenglykole eingesetzt werden. Gleichzeitig können, um die Oberflächenglätte des fettabweisenden Papiers zu verbessern und insbesondere dessen Gleiteigenschaften zu verbessern, weitere Substanzen wie Kaolin, Talkum, natürliche Tonerden oder synthetische Tonerden dem Oberflächenbeschichtungsmaterial in Mengen von bis zu 3 Gewichtsteile des Gesamtgewichts des Oberflächenbeschichtungsmaterials zugesetzt [0028] According to a further development, the process according to the invention is carried out such that, in addition to a natural or synthetic, grease-repellent polymer, such as a polyacrylate, an acrylic/styrene copolymer, or a modified and/or derivatized starch, and the surface starch, the grease-repellent surface coating is additionally applied by means of a barrier coating, in addition to up to 15 parts by weight, in particular up to 10 parts by weight of the total weight of the top layer, of glycerin, and is subjected to drying in a drum dryer. The presence of up to 15 parts by weight, in particular up to 10 parts by weight of the total weight of the top layer, of glycerin, makes it possible to provide a grease-repellent barrier layer or surface layer in a drying process, such as in a drum dryer, which, surprisingly, does not dry out completely, but also does not remain sticky and thus tends neither to form cracks or fissures nor to stick the layers together. Such papers with a grease-repellent surface coating, despite the addition of glycerin to the surface coating, exhibit KIT values according to TAPPI T 559 on a flat sheet in the average range between 3 and 8, without any reduction compared to grease-repellent coatings that do not contain glycerin. Instead of glycerin, other sugar alcohols or polyethylene glycols can be used. At the same time, to improve the surface smoothness of the grease-repellent paper and, in particular, to improve its sliding properties, other substances such as kaolin, talc, natural clays, or synthetic clays can be added to the surface coating material in quantities of up to 3 parts by weight of the total weight of the surface coating material.
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werden. Überraschenderweise hat sich hierbei gezeigt, dass jedoch ausschließlich natürliche Tonerden, synthetische Tonerden, Aluminiumoxid, Kaolin oder Talkum, die bevorzugt eine plättchenförmige Struktur enthalten, eingesetzt werden können. Substanzen mit einer kugeligen Struktur, wie Kalziumkarbonat sind als Mittel zum Aufrechterhalten der Oberflächenglätte im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung nicht geeignet. Surprisingly, it has been found that only natural clays, synthetic clays, aluminum oxide, kaolin, or talc, which preferably contain a platelet-shaped structure, can be used. Substances with a spherical structure, such as calcium carbonate, are not suitable as agents for maintaining surface smoothness in the context of the present invention.
[0029] Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. [0029] The invention is explained in more detail below using exemplary embodiments.
[0030] Für diese Beispiele wurden drei verschiedene, wie nachfolgend in Tabelle 1 definierte, Rohpapiere als Basismaterial hergestellt und in Laborbeschichtungsversuchen eingesetzt. [0030] For these examples, three different base papers, as defined below in Table 1, were prepared as base material and used in laboratory coating tests.
[0031] Die nachfolgenden Rohpapierqualitäten S11, S12 und $13 wurden für Beschichtungsversuche mit einer Sumet® Laborbeschichtungsmaschine (Sumet® ist eine Marke der Fa. Frohnweiser Consulting GmbH, Deutschland) herangezogen. [0031] The following raw paper qualities S11, S12 and S13 were used for coating tests with a Sumet® laboratory coating machine (Sumet® is a trademark of Frohnweiser Consulting GmbH, Germany).
Tabelle 1: Rohpapiere Table 1: Raw papers
Papiereigenschaft Norm Einheit | Richtung |S11 Ss12 Ss13 Papierzusammensetzung Kraft‘, Kraft NSSC? ungebleicht |gebleicht Zellstoffsorten (HW-Hard- Gew.% 80% SW 40% SW |80% wood; SW-Softwood) 20% HW 60% HW|HW, 20% SW Paper property Standard Unit | Direction |S11 Ss12 Ss13 Paper composition Kraft, Kraft NSSC? unbleached |bleached Pulp types (HW-Hardwood; SW-Softwood) 80% SW 40% SW 20% HW 60% HW |HW, 20% SW
Grammatur ISO g/m? 39,1 39,6 28,7 536:2019 Grammage ISO g/m? 39.1 39.6 28.7 536:2019
Luftdurchlässigkeit Gurley |ISO 5636- |s 29,2 86,5 19,4 5:2013 Air permeability Gurley |ISO 5636- |s 29.2 86.5 19.4 5:2013
Cobb Wert 60s ISO g/m? glatte 21 19 25 535:2014 Seite Cobb value 60s ISO g/m? smooth 21 19 25 535:2014 Page
Cobb Wert 60s ISO g/m? raue 23 21 29 535:2014 Seite Cobb value 60s ISO g/m? rough 23 21 29 535:2014 Page
Bendtsen Rauigkeit ISO 8791- |ml/min (glatte 71 36 52 2:2013 Seite Bendtsen roughness ISO 8791- |ml/min (smooth 71 36 52 2:2013 Page
Bendtsen Rauigkeit ISO 8791- |ml/min |raue 512 164 301 2:2013 Seite Bendtsen roughness ISO 8791- |ml/min |rough 512 164 301 2:2013 Page
Bekk Rauigkeit ISO Ss glatte 247 654 507 5627:1995 Seite Bekk roughness ISO Ss smooth 247 654 507 5627:1995 Page
Bekk Rauigkeit ISO Ss raue 14 41,5 23,6 5627:1995 Seite Bekk roughness ISO Ss rough 14 41.5 23.6 5627:1995 Page
(' Kraft ist ein mit dem Kraft-Verfahren hergestelltes Basispapier; ? NSSC ist ein mit dem Neutral Sulfit-Semi-Chemischen- Verfahren hergestelltes Basispapier) ('Kraft is a base paper produced using the Kraft process; ? NSSC is a base paper produced using the Neutral Sulfite Semi-Chemical process)
[0032] Nach der Beschichtung, die wie in der nachfolgenden Tabelle 2 angegeben durchgeführt wurde, wurden die KIT-Werte der verschiedenen beschichteten Papiere gemäß den in TAPPI T 559 beschriebenen Methoden bestimmt. Es konnten die in der Tabelle 2 gezeigten KIT-Werte nach TAPPI T 559 in den Beschichtungsversuchen erzielt werden: [0032] After coating, which was carried out as indicated in Table 2 below, the KIT values of the various coated papers were determined according to the methods described in TAPPI T 559. The KIT values shown in Table 2 according to TAPPI T 559 were achieved in the coating tests:
ES SS ES SS
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© Sl N © St) | Ss | | < > cool RD Ooln| ©| ololeol| | Al SI x So | Sl 6 6) ol 6] ©] — _ < ©| < EB > BElul> |> |> |> © Oo © Oz = _= _ == _= 5-2 © .Q © 9 | ES 8C8E|E33E3E3EIE5 N C|O N 0 | OO nn E10 E10 510 SC 0 © Sl N © St) | Ss | | < > cool RD Ooln| ©| ololeol| | Al SI x So | Sl 6 6) ol 6] ©] — _ < ©| < EB > BElul> |> |> |> © Oo © Oz = _= _ == _= 5-2 © .Q © 9 | ES 8C8E|E33E3E3EIE5 N C|O N 0 | OO nn E10 E10 510 SC 0
A ‚hes AT 526 258 B1 2025-10-15 A 'hes AT 526 258 B1 2025-10-15
8 N 8 8 N 8
[0035] Aus den in Tabelle 2 gezeigten KIT-Werten gemäß TAPPI T 559 ist ersichtlich, dass eine Beimengung von bis zu 35 Gewichtsteilen Oberflächenstärke zu einem handelsüblichen eine fettabweisende Beschichtung ausbildenden Material nahezu keine Verschlechterung der fettabweisenden Eigenschaften des beschichteten Papiers mit sich bringt, wobei gleichzeitig überraschgenderweise ein Produkt erhalten werden konnte, dessen Oberflächenbeschichtung weder klebrig ist noch schwer zu trocknen war. Weiterhin gelingt es mit der erfindungsgemäßen Oberflächenbeschichtung die Trocknungszeit für die ausgebildete fettabweisende Oberflächenbeschichtung nicht wesentlich zu erhöhen bzw. sogar gegebenenfalls herabzusetzen und somit eine ebenso deutliche Energieeinsparung bei der Ausbildung der Oberflächenbeschichtung zu erreichen. [0035] From the KIT values according to TAPPI T 559 shown in Table 2, it is evident that the addition of up to 35 parts by weight of surface starch to a commercially available material forming a grease-repellent coating results in virtually no deterioration in the grease-repellent properties of the coated paper. At the same time, surprisingly, a product was obtained whose surface coating was neither sticky nor difficult to dry. Furthermore, the surface coating according to the invention makes it possible not to significantly increase, or even to reduce, the drying time for the resulting grease-repellent surface coating, thus achieving equally significant energy savings in the formation of the surface coating.
10 / 12 10 / 12
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