EP1925732A1 - Verpackungsmaterial mit Barriereschicht - Google Patents

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EP1925732A1
EP1925732A1 EP06020511A EP06020511A EP1925732A1 EP 1925732 A1 EP1925732 A1 EP 1925732A1 EP 06020511 A EP06020511 A EP 06020511A EP 06020511 A EP06020511 A EP 06020511A EP 1925732 A1 EP1925732 A1 EP 1925732A1
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paper
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Mondi Packaging AG
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    • D21H27/30—Multi-ply

Definitions

  • the invention relates to finished paper, paperboard, cardboard, woven or nonwoven fabrics, of wood-like materials, natural cellulose or plastic or their composites, etc., which are used as packaging materials and have a finishing layer.
  • paper essentially composites of paper are used with plastics produced by co-extruding or laminating processes.
  • plastics produced by co-extruding or laminating processes.
  • polyethylene or polyester films are bonded to the paper.
  • a packaging material comprising a corrugated wet strength paper, which is at least partially coated with a rubber adhesive known.
  • the adhesive is affixed to the wet strength paper such that it remains adherent during reslurrying to particles formed from the wet strength paper in the reslurried mixture, which particles are larger than and need to be separated from the recyclable fibers, otherwise in the recycling process problems arise during processing.
  • the invention relates to a packaging material for solid or liquid goods, consisting of paper, paperboard, cardboard, fabrics, nonwovens, of wood-like materials, natural cellulose or plastic or their composites, characterized in that the packaging material is a moisture and / or grease has a durable refining layer of a reslurry polymer with nanoparticles and / or microclay.
  • the finishing layer also has barrier properties.
  • Barrier properties of packaging are desired over a variety of materials, e.g. Water and steam, oxygen, fat and many flavors.
  • base material for the packaging material it is possible to use any paper, paperboard, any tissue and fleece of natural cellulose, wood-like materials or plastic with a basis weight of 15 g / m 3 to 15 kg / m 2 .
  • the coating consisting of the polymer and nanoparticles and / or microclay is applied to this base material by means of a refining process.
  • a coating of the corresponding polymer and of the nanoparticles and / or the microclays is preferably used as the coating.
  • Suitable dispersants are preferably water, but also suitable organic solvents.
  • Suitable polymers include, for example, polymers and copolymers of styrene, butadiene, isoprene, alkyl acrylates, alkyl methacrylates and ethylene.
  • aqueous dispersions or suspensions of modified styrene-butadiene copolymers have excellent barrier properties against water, water vapor and flavorings such as esters, fats and oils, as well as chemicals.
  • Suitable nanoparticles are particles having a size of 0.2 to 200 nm, preferably 10 to 50 nm, based on inorganic or organic compounds.
  • Suitable inorganic compounds are, for example, oxides, oxides and kaolin and the like.
  • Suitable organic compounds are polymers or copolymers, for example styrene copolymers.
  • Precipitated CaCO 3 having a particle size of 5 to 250 nm, preferably 10 to 50 nm, is suitable as the microclay.
  • the polymer dispersion preferably has 0.1-30% by weight of nanoparticles or microclays.
  • the coating after application to the paper has a basis weight of 1 to 30 g / m 2 , preferably 3 to 25 g / m 2 .
  • the amount applied depends on the texture of the base material, the desired barrier properties and the composition of the coating.
  • an adhesion promoter can be applied to the paper before the application of the polymeric coating. This is particularly advantageous when the base material has an open texture or when, for example, coated paper is used as the base material, wherein the coating is not compatible with the finishing layer.
  • Adhesion promoters used are commercial adhesion promoters, for example ionic or nonionic, optionally chemically modified adhesion promoters, for example also isocyanate-crosslinking primers. If appropriate, the adhesion promoter may also contain fillers, for example mineral or non-mineral fillers of natural or artificial origin, for example TiO 2 , Al 2 O 3 and the like.
  • the adhesion promoter is applied at a weight per unit area of 0.1 to 30 g / m 2 .
  • the paper or adhesive coated paper may be printed prior to printing with the aqueous dispersion of the polymer with a conventional ink for application of information.
  • Suitable printing methods for applying the adhesion promoter or the polymer dispersion are all customary coating and printing processes, such as gravure printing, flexographic printing, screen printing, offset printing, digital printing, curtain coating, spraying, roller application methods and the like.
  • the base material provided with the polymer coating according to the invention can also be pretreated before printing to improve the adhesion and stability of the printing by means of a suitable process, for example a corona or flame treatment.
  • the application of the finishing layer can be done in-line, for example, after production of the base material in a paper machine or after production of a composite, for example in an extrusion machine, or in a separate operation.
  • the paper printed in this way has excellent resistance to water, water vapor, fats, oils and chemicals.
  • the packaging material according to the invention is Wegaufschlämmbar and can therefore be fed directly to the waste paper recycling circuit.
  • the finishing layer of the invention is soluble in the slurry and presents no problems in a subsequent recycling process and therefore does not need to be skimmed off. A separation of the components of the packaging material is therefore not required.
  • the packaging material can be used as packaging of solid or liquid bulk materials, for sheet-like, lumpy, powdery, pasty, gelatinous or liquid consumer goods packaging.
  • the packaging material can be used, for example, for packaging foods, animal feed, cosmetics, pharmaceuticals, agricultural products, agrochemicals, fertilizers and the like, even if there is direct contact with the product.
  • packaging material may be used for the manufacture of films, bags, bags, pouches, folding cartons, paper packages, spiral wrapping, sleeves, tubes, corrugated packages, flexible, rigid or semi-rigid.
  • the packaging material according to the invention is particularly suitable for the production of ream packaging (Ream packaging), for the production of industrial sacks with inner and / or outer barrier layer, for the packaging of free-flowing goods, such as sugar.
  • the packaging of free-flowing goods can contain 2,000 g of free-flowing material.
  • packaging material can be used for technical composites.
  • the water vapor permeability was determined at 23 ° C and 75% relative humidity.
  • material Basis weight [g / m 2 ] Basis weight of the coating, dry [g / m 2 ] WVTR [g / m 2 d] PC + TC 107.8 9.7 11,50 base 100 - - control - - 6.41 WVTR ... water vapor permeability at 23 ° C, 75% relative humidity.
  • control Polyethylene coated paper, 12 g / m 2 PE PC ... adhesion promoter TC ... polymer coating: aqueous dispersion of a modified styrene-butadiene copolymer

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
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  • Paper (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verpackungsmaterial für feste oder flüssige Güter, bestehend aus Papier, Pappe, Karton, Geweben, Vliesen, aus holzartigen Materialien, natürlicher Cellulose oder Kunststoff oder deren Verbunde, wobei das Verpackungsmaterial eine feuchtigkeits- und/oder fett-beständige Veredelungsschicht aus einem wiederaufschlämmbaren Polymeren mit Nanopartikeln und/oder Microelay aufweist.

Description

  • Die Erfindung betrifft veredeltes Papier, Pappe, Karton, Gewebe oder Vliese, aus holzartigen Materialien, natürlicher Cellulose oder Kunststoff oder deren Verbunde etc., die als Verpackungsmaterialien verwendet werden und eine Veredelungsschicht aufweisen.
  • Zur Verpackung, beispielsweise von Papier werden im Wesentlichen Verbunde von Papier mit Kunststoffen, die durch Co-extrudieren oder Laminierverfahren hergestellt werden, verwendet.
    Dabei werden beispielsweise Polyethylen- oder Polyesterfolien mit dem Papier verbunden.
  • Aus der EP 656 442 B1 ist ein Verpackungsmaterial umfassend ein gewelltes nassfestes Papier, das zumindest teilweise mit einem Kautschuk-Klebestoff beschichtet ist, bekannt. Der Klebstoff ist so an dem nassfesten Papier befestigt, dass er beim Wiederaufschlämmen an Partikeln haften bleibt, die sich aus dem nassfesten Papier in dem wiederaufgeschlämmtem Gemisch gebildet haben, wobei diese Partikel größer sind als die recyclierbaren Fasern und von diesen getrennt werden müssen, da ansonsten im Recyclingprozess Probleme bei der Verarbeitung entstehen.
  • Gegenstand der Erfindung ist ein Verpackungsmaterial für feste oder flüssige Güter, bestehend aus Papier, Pappe, Karton, Geweben, Vliesen, aus holzartigen Materialien, natürlicher Cellulose oder Kunststoff oder deren Verbunde, dadurch gekennzeichnet, dass das Verpackungsmaterial eine feuchtigkeits- und/oder fett-beständige Veredelungsschicht aus einem wiederaufschlämmbaren Polymeren mit Nanopartikeln und/oder Microclay aufweist.
  • Die Veredelungsschicht weist außerdem Barriereeigenschaften auf.
  • Barriereeigenschaften von Verpackungen werden gegenüber verschiedensten Stoffen erwünscht, z.B. Wasser und Wasserdampf, Sauerstoff, Fett und auch gegen viele Aromastoffe.
  • Als Basismaterial für das erfindungsgemäße Verpackungsmaterial kann beliebiges Papier, Pappe, beliebige Gewebe und Vliese aus natürlicher Cellulose, holzartigen Materialien oder Kunststoff mit einem Flächengewicht von 15 g/m3 bis 15 kg/m2 verwendet werden.
  • Auf dieses Basismaterial wird mittels eines Veredelungsverfahrens die Beschichtung bestehend aus dem Polymer und Nanopartikeln und/oder Microclay aufgebracht.
    Als Beschichtung wird dabei vorzugsweise eine Dispersion des entsprechenden Polymers und der Nanopartikel und/oder des Microclays verwendet. Als Dispersionsmittel kommen vorzugsweise Wasser, aber auch geeignete organische Lösungsmittel in Frage.
  • Als Polymere kommen beispielsweise Polymere und Copolymere von Styrol, Butadien, Isopren, Alkylacrylaten, Alkylmethacrylaten und Ethylen in Frage.
  • Besonders bevorzugt werden wässrige Dispersionen oder Suspensionen von modifizierten Styrol-Butadien-Copolymeren eingesetzt.
    Diese Polymere weisen ausgezeichnete Barriereeigenschaften gegen Wasser, Wasserdampf und Aromastoffe, wie beispielsweise Ester, Fette und Öle, sowie Chemikalien auf.
  • Als Nanopartikel kommen Partikel einer Größe von 0,2 bis 200 nm, vorzugsweise 10 - 50 nm auf Basis von anorganischen oder organischen Verbindungen in Frage. Als anorgansiche Verbindungen kommen beispielsweise Al- oxide, Ti- oxide und Kaolin und dergleichen in Frage. Als organische Verbindungen kommen Poylmere oder Copolymere, beispielsweise Styrolcopolymere in Frage.
  • Als Microclay kommt gefälltes CaCO3 mit einer Teilchengröße von 5 - 250 nm, vorzugsweise 10 - 50 nm in Frage.
    Die Polymerdispersion weist vorzugsweise 0,1 - 30 Gew% Nanopartikel bzw. Microclay auf.
  • Üblicherweise weist die Beschichtung nach dem Aufbringen auf das Papier ein Flächengewicht von 1 bis 30 g/m2 auf, vorzugsweise 3 bis 25 g/m2.
  • Die Auftragsmenge ist abhängig von der Textur des Basismaterials, den gewünschten Barriereeigenschaften und der Zusammensetzung der Beschichtung.
  • Gegebenenfalls kann vor der Aufbringung der polymeren Beschichtung ein Haftvermittler auf das Papier aufgebracht werden. Die ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Basismaterial eine offene Textur aufweist oder wenn als Basismaterial beispielsweise gestrichenes Papier verwendet wird, wobei der Strich nicht kompatibel mit der Veredelungsschicht ist.
  • Als Haftvermittler kommen handelsübliche Haftvermittler, beispielsweise ionogene oder nicht ionogene, gegebenenfalls chemisch modifzierte Haftvermittler, beispielsweise auch isocyanatvernetzende Primer in Frage.
    Der Haftvermittler kann gegebenenfalls auch Füllstoffe, beispielsweise mineralische oder nicht mineralische Füllstoffe, natürlichen oder künstlichen Ursprungs, beispielsweise TiO2, Al2O3 und dergleichen enthalten.
  • Üblicherweise wird der Haftvermittler mit einem Flächengewicht von 0,1 - 30 g/m2 aufgebracht.
  • Gegebenenfalls kann das Papier bzw. das mit dem Haftvermittler beschichtete Papier vor der Bedruckung mit der wässrigen Dispersion des Polymers mit einer konventionellen Druckfarbe zur Aufbringung von Informationen bedruckt werden.
  • Als Druckverfahren zur Aufbringung des Haftvermittlers bzw. der Polymerdispersion kommen alle üblichen Beschichtungs- und Druckverfahren, wie Tiefdruck, Flexodruck, Siebdruck, Offsetdruck, Digitaldruck, Curtain-Coating, Besprühungen, Walzenauftragsverfahren und dergleichen in Frage.
  • Gegebenenfalls kann das mit der erfindungsgemäßen Polymerbeschichtung versehene Basismaterial vor der Bedruckung auch zu Verbesserung der Haftung und Stabilität der Bedruckung mittels eines geeigneten Verfahrens, beispielsweise einer Corona- oder Flammbehandlung vorbehandelt werden.
  • Es können auch Vorder- und Rückseite des zumindest einseitig mit der Veredlungsschicht versehenen Basismaterials über Wendestation bedruckt werden. Es können in üblicher Weise auch mehrere Druck- und/oder Farbschichten aufgebracht werden.
    Ferner ist es möglich auch Lacke, beispielsweise strahlungshärtbare Lacke, z.B. UV-härtbare Lacksysteme in einem Druck- oder Beschichtungsverfahren aufzubringen.
    Dabei können in den strahlungshärtbaren Lack in einem weiteren Verfahrensschritt auch Strukturen eingebracht werden, beispielsweise durch Prägen und dergleichen.
    Als Druck- bzw. Beschichtungsverfahren kommen dabei alle üblichen bekannten, bereits oben erwähnten Verfahren in Frage.
  • Die Aufbringung der Veredelungsschicht kann in-line, beispielsweise nach Herstellung des Basismaterials in einer Papiermaschine oder nach Herstellung eines Verbundes, beispielsweise in einer Extrusionsmaschine, oder in einem getrennten Arbeitsgang erfolgen.
  • Das auf diese Weise bedruckte Papier weist eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen Wasser, Wasserdampf, Fette, Öle und Chemikalien auf.
  • Ferner ist das erfindungsgemäße Verpackungsmaterial wiederaufschlämmbar und kann daher direkt dem Altpapierwiederverwertungskreislauf zugeführt werden. Die erfindungsgemäße Veredelungsschicht ist bei der Aufschlämmung löslich und bereitet in einem nachfolgenden Recyclingprozeß keine Probleme und muss daher nicht abgeschöpft werden.
    Eine Trennung der Bestandteile des Verpackungsmaterials ist daher nicht erforderlich.
  • Das Verpackungsmaterial kann als Verpackung von festen oder flüssigen Schüttgütern, für blattförmige, stückige, pulverförmige, pastöse, gelartige oder flüssige Konsumgüterverpackungen verwendet werden.
  • Das Verpackungsmaterial kann beispielsweise zur Verpackung von Lebensmitteln, Tierfutter, Kosmetika, Pharmazeutika, Agrarprodukten, Agrarchemikalien, Düngemitteln und dergleichen verwendet werden, auch wenn ein direkter Kontakt zum Füllgut besteht.
  • Ferner kann das Verpackungsmaterial für die Herstellung von Folien, Säcken, Taschen, Beuteln, Faltschachtein, Papierverpackungen, Spiralwickelverpackungen, Hülsen, Schläuchen, Wellpappeverpackungen, flexibel, starr oder halbstarr sein können verwendet werden.
  • Besonders geeignet ist das erfindungsgemäße Verpackungsmaterial zur Herstellung von Ries-Verpackungen (Ream - Verpackungen), zur Herstellung von Industriesäcken mit innen- und/oder außenliegender Barriereschicht, zur Verpackung rieselfähiger Güter, wie beispielsweise Zucker.
    Dabei können die Verpackungen rieselfähiger Güter 2- 2000 g rieselfähiges Gut enthalten.
  • Ferner kann das Verpackungsmaterial für technische Verbunde verwendet werden.
    • Beispiel 1:
  • Auf einer Flexodruckmaschine wurde auf das Basispapier mit einem Flächengewicht von 100 g/m2 folgende Schichten aufgebracht:
    • Haftvermittler
      1. 1. Farbdruck
      2. 2. Farbdruck
    • Trocknen bei 120°C
    • Polymerdispersion mit 5% Microclay
    • Trocknen bei 120 °C
    • Die Produktionsgeschwindigkeit betrug 110m/min
  • Die Wasserdampfdurchlässigkeit wurde bei 23°C und 75% relativer Feuchtigkeit ermittelt.
    Material Flächengewicht [g/m2] Flächengewicht der Beschichtung, trocken [g/m2] WVTR [g/m2d]
    PC+TC 107,8 9,7 11,50
    base 100 - -
    control - - 6,41
    WVTR ... Wasserdampfdurchlässigkeit bei 23 °C, 75 % relativer Feuchtigkeit.
    control ... Polyethylenbeschichtetes Papier, 12 g/m2 PE
    PC ... Haftvermittler
    TC ... Polymerbeschichtung: wässrige Dispersion eines modifizierten Styrolbutadiencopolymeren

Claims (17)

  1. Verpackungsmaterial für feste oder flüssige Güter, bestehend aus Papier, Pappe, Karton, Geweben, Vliesen, aus holzartigen Materialien, natürlicher Cellulose oder Kunststoff oder deren Verbunde, dadurch gekennzeichnet, dass das Verpackungsmaterial eine feuchtigkeits-und/oder fett-beständige Veredelungsschicht aus einem wiederaufschlämmbaren Polymeren mit Nanopartikeln und/oder Microclay aufweist.
  2. Verpackungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wiederaufschlämmbare Polymer ausgewählt ist aus der Gruppe der Polymere und Copolymere von Styrol, Butadien, Isopren, Alkylacrylaten, Alkylmethacrylaten und Ethylen.
  3. Verpackungsmaterial nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das wiederaufschlämmbare Polymer ein modifziertes Styrol-Butadien-Copolymer ist.
  4. Verpackungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis, 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Veredelungsschicht 0,1- 30 Gew% an Nanopartikeln und/oder Microclay enthält.
  5. Verpackungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Nanopartikel anorganische Partikel sind.
  6. Verpackungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Nanopartikel eine Größe von 0,2 bis 200 nm aufweisen.
  7. Verpackungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Microclay eine Größe von 10- 50 nm aufweist.
  8. Verpackungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Papier und Polymerbeschichtung ein Haftvermittler aufgebracht ist.
  9. Verpackungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass gegebenenfalls beispielsweise auch mineralische oder nicht mineralische Füllstoffe, natürlichen oder künstlichen Ursprungs enthalten sind.
  10. Verpackungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Papier bzw. die Haftvermittlerschicht mit einer oder mehreren Farben bedruckt ist.
  11. Verpackungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das die Beschichtung aus dem wiederaufschlämmbaren Polymeren mit Nanopartikeln und/oder Microclay ein Flächengewicht von 1 bis 30 g/m2 aufweist.
  12. Verpackungsmaterial nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftvermittlerschicht ein Flächengewicht von 0,1 bis 30 g/m2 aufweist.
  13. Verfahren zur Herstellung eines Verpackungsmaterials, dadurch gekennzeichnet, dass die polymere Beschichtung inline nach Herstellung des Basismaterial oder in einem getrennten Verfahrensschritt erfolgt.
  14. Verwendung des Verpackungsmaterials für feste oder flüssige Schüttgüter, blattförmige, stückige, pulverförmige, pastöse, gelartige oder flüssige Konsumgüter.
  15. Verwendung des Verpackungsmaterials zur Herstellung von Folien, Säcken, Taschen, Beuteln, Faltschachteln, Papierverpackungen, Spiralwickelverpackungen, Hülsen, Schläuchen, Wellpappeverpackungen, flexibel, starr oder halbstan- sein können.
  16. Verwendung des Verpackungsmaterials als technischer Verbunde.
  17. Verwendung des Verpackungsmaterials zur Herstellung von Riesverpackungen, zur Herstellung von Industriesäcken mit innen-und/oder außen-liegender Barriereschicht, oder zur Verpackung rieselfähiger Güter.
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