EP4382665A1

EP4382665A1 - Ersatz eines folien-/papierverbundes durch ein rein faserbasiertes papier

Info

Publication number: EP4382665A1
Application number: EP22212084.2A
Authority: EP
Inventors: Uwe Hauschild
Original assignee: Coveris Flexibles & CoKg GmbH
Current assignee: Coveris Flexibles & CoKg GmbH
Priority date: 2022-12-07
Filing date: 2022-12-07
Publication date: 2024-06-12
Also published as: WO2024120907A1

Abstract

Papier, insbesondere rein faserbasiertes Papier, dessen Oberfläche einseitig oder zweiseitig einen Strich aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Strich eine wasserlösliche Grundierungsschicht aufgetragen ist.

Description

Technisches Feld

Die Erfindung betrifft ein bedruckbares Papier.

Hintergrund

Beutel bzw. Säcke werden heutzutage oft aus einem Folien-Papier-Verbund hergestellt, wobei der Verbund bei der Beutel- bzw. Sackherstellung gefalzt wird.
In einem solchen Verbund weist das Papier die für den jeweiligen Zweck optimierte Festigkeit auf und trägt auch den für die Vermarktung wesentlichen Aufdruck. Um eine möglichst hohe Qualität des Druckbildes zu erhalten, weist ein solches Papier einen sogenannten "Strich" auf. Dieser Strich ist üblicherweise ein Auftrag einer dickflüssigen, zu einer dünnen Schicht trocknenden Farbe, die vor allem aus einem hohen Anteil an Mineralstoffen (Streichpigmenten) besteht. Der Strich definiert die Farbe des unbedruckten Papiers und bildet die Oberfläche, auf welcher der Aufdruck gedruckt wird.
In diesem Verbund kommt der Kunststoff-Folie, die den Aufdruck abdeckt, eine schützende Funktion für den Aufdruck zu. Die Folie verhindert - z.B. im Rahmen ihrer Fähigkeiten eine Beschädigung des Aufdrucks durch physikalische und/oder chemische Umgebungseinflüsse. Zudem sorgt sie dafür, dass der beim Falzen, also bei der Beutel- bzw. Sackherstellung, des gestrichenen Papiers oft beobachtbare Strichbruch hintangehalten wird. Unter dem Strichbruch wird in Fachkreisen das Brechen des Strichs entlang oder in der Umgebung des Falzes bzw. der Falzkanten verstanden, was an den Bruchstellen zum Sichtbarwerden des typischerweise weißen Papiers im Aufdruck führt. Daher ist der Strichbruch auch unter dem Begriff Weißkantenbruch bekannt. Der Strichbruch ist optisch gut wahrnehmbar und erweckt beim Betrachter des Beutels bzw. des Sacks einen minderen Qualitätseindruck.
Die Erfindung hat sich vor diesem Hintergrund die Aufgabe gestellt, ein verbessertes Papier, insbesondere für die Beutel- bzw. Sackherstellung, zu schaffen.

Zusammenfassung der Erfindung

Diese Aufgabe wird durch ein Papier gemäß Anspruch 1 gelöst. Der Gegenstand der Erfindung ist daher ein Papier, insbesondere rein faserbasiertes Papier, dessen Oberfläche einseitig oder zweiseitig einen Strich aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Strich eine wasserlösliche Grundierungsschicht aufgetragen ist.
Diese Aufgabe wird weiter durch eine Papierverpackung gemäß dem Anspruch 6 gelöst. Die Erfindung betrifft daher eine Papierverpackung, die aus einem erfindungsgemäßen Papier hergestellt ist.
Diese Aufgabe wird weiter durch ein Veredlungsverfahren gemäß dem Anspruch 9 gelöst. Die Erfindung betrifft daher ein Veredlungsverfahren für ein Papier, insbesondere rein faserbasiertes Papier, das die nachfolgend angeführten Verfahrensschritte aufweist, nämlich: ein Bereitstellen eines Papiers, das einseitig oder zweiseitig einen Strich aufweist, und ein Auftragen einer wasserlöslichen Grundierungsschicht auf den Strich.
Diese Aufgabe wird weiter durch eine Verwendung gemäß dem Anspruch 14 gelöst. Die Erfindung betrifft daher eine Verwendung einer wasserlöslichen Grundierungsschicht auf einem Strich eines Papiers, insbesondere eines rein faserbasierten Papiers, einerseits zur Bereitstellung einer wasserbasierten Trennbarkeit des Fasermaterials des Papiers von der Grundierungsschicht und andererseits zur zumindest Reduktion der Strichbruchneigung bei gefalzter Anwendung des Papiers.
Bei einem Veredlungsverfahren für Papier wird einem Papier durch entsprechende Verfahrensschritte eine oder mehrere gewünschte Eigenschaften verliehen. Wobei das Papier mit diesen Eigenschaften somit als veredeltes Papier bezeichnet werden kann. Das Veredlungsverfahren ist somit ein Herstellungsverfahren, bei dem ein Papier von einem Ausgangszustand mit ursprünglichen Eigenschaften in einen Zwischenzustand oder Endzustand mit Zieleigenschaften übergeführt wird.
Mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen geht der Vorteil einher, dass eine möglichst ökologisch verträgliche Recyclingfähigkeit für das Papier sichergestellt ist, weil die Grundierungsschicht als solche wasserlöslich ist und daher möglichst umweltverträglich, also bevorzugt ohne den Einsatz von ökologisch problematischen Chemikalien, besonders bevorzugt ausschließlich mittels Wassereinsatz, von dem Fasermaterial des Papiers entfernbar bzw. trennbar ist. Dies trägt entscheidend dazu bei, dass einerseits dem Papier als solches wie auch einem Endprodukt (z.B. Beutel oder Sack), das aus dem Papier gefertigt wird, ein hoher Grad an Recyclingfähigkeit zuerkannt wird. Die Grundierungsschicht beeinträchtigt also die Faserrückgewinnung nicht.
Zugleich sorgt die Grundierungsschicht, die auch als Vorprimerung (aus dem Englischen ,Primer' abgeleitet) bezeichnet wird, dafür, den Strich abdeckend zu schützen und gleichzeitig Bedingungen für einen weiteren Schichtauftrag zu verbessern. Die Grundierungsschicht hat hier also eine doppelte Wirkung, nämlich einerseits eine den Strichbruch bei der Verarbeitung des Papiers unterbindende oder zumindest soweit anhaltende Wirkung, dass der Strichbruch optisch als nicht störend wahrgenommen wird, und andererseits optimierte Bedingungen für einen weiteren Schichtaufbau auf der Grundierungsschicht zu schaffen. Bezogen auf den weiteren Schichtaufbau bildet die Grundierungsschicht also eine mechanische Interfacelage zwischen dem Strich und einer auf der Grundierungsschicht zu etablierenden weiteren Schicht bzw. Schichtenfolge.
Summarisch betrachtet geht also mit der wasserlöslichen Grundierungsschicht ein kombinierter Effekt einher, der einerseits durch eine einfachere und ökologischere Recyclingfähigkeit und anderseits durch den Erhalt eines optisch erwünschten Aussehens des aus dem Papier gefertigten Endprodukts zusammengesetzt ist.
Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung.
Die wasserlösliche Grundierungsschicht weist bevorzugt die Eigenschaft auf, dass sie nach ihrer Aufbringung die Oberfläche des Strichs abdeckt und bindet und so den Strich, insbesondere seine Oberfläche, bei der weiteren Verarbeitung gegenüber der andernfalls vorliegenden Bruchtendenz stabilisiert. Ganz besonders vorteilhaft ist es daher, dass die wasserlösliche Grundierungsschicht nach ihrer Aufbringung derart plastische Eigenschaften zeigt, sodass die Grundierungsschicht im Rahmen der durch die weitere Verarbeitung des Papiers zu erwartenden Verformung, der die Grundierungsschicht natürlich auch unterworfen ist, selbst bruchfrei standhält. Dies sichert auch den flächigen Zusammenhalt der weiteren auf ihr aufgebrachten Schicht, und zwar derart effektiv, dass mögliche doch auftretende feine Risse und dergleichen durch einen Betrachter nicht weiter als störend wahrnehmbar sind.
Diese Eigenschaften lassen sich durch unterschiedlichste polymerbasierte Beschichtungen erzielen. Als besonders vorteilhaft hat es sich jedoch erwiesen, dass es sich bei der wasserlöslichen Grundierungsschicht um einen wasserlöslichen Polyvinylalkohol-Lack handelt. Polyvinylalkohol wird üblicherweise mit PVAL oder mitunter auch mit PVOH abgekürzt. Analog zur wasserlöslichen Eigenschaft kommt auch hier die positive ökologische Wirkung zum Tragen, dass als Lösungsmittel Wasser und kein organisches Lösungsmittel zum Einsatz kommt, um den wasserlöslichen Polyvinylalkohol-Lack verarbeitungsbereit herzustellen. Zudem lässt sich durch die Verwendung des wasserlöslichen Polyvinylalkohol-Lacks eine erwünschte Sauerstoffbarriere-Wirkung bereits im Papier selbst erzielen, was sich positiv auf die Haltbarkeit von Lebensmitteln (oder anderen mit Sauerstoff reagierenden Waren) auswirkt, die mit Hilfe einer Verpackung, die aus dem Papier gefertigt ist, verpackt sind.
Zur Herstellung des wasserlöslichen Polyvinylalkohol-Lacks wird ein PVOH-Granulat mit Wasser als Lösungsmittel verarbeitet, wobei sich in der folgenden Erörterung der Anteil von PVOH-Granulat und der Anteil des Wassers immer zu 100 Teilen aufsummieren. Bei Versuchen des Anmelders hat sich ein Verhältnis von 11 Teilen (%) PVOH-Granulat und 89 Teilen (%) Wasser als optimal für die Verarbeitbarkeit und die Verhinderung des Strichbruchs herausgestellt. Bei diesen Versuchen stellte sich auch heraus, dass die angestrebte Wirkung, nämlich das Vermeiden des Strichbruchs, auch für einem Bereich von 9 bis 11 Teilen (%) PVOH-Granulat erzielbar ist.
In Bezug auf die Untergrenze des Bereichs wurde beobachtet, dass ein zu geringer Anteil an PVOH-Granulat, also unter 9 Teile, eine zu geringe strichbruchverhindernde Wirkung mit sich bringt. Dies ist damit zu begründen, dass die Grundierungsschicht in sich zu instabil wird, um den Belastungen beim Falzen standzuhalten.
In Bezug auf die Obergrenze des Bereichs wurde beobachtet, dass ein zu hoher Anteil an PVOH-Granulat, also ein Anteil über 11 Teile, keine Verbesserung der strichbruchverhindernden Wirkung zulässt, weil sich der Lack wegen seiner verminderten Viskosität nicht mehr effizient und zuverlässig verarbeiten lässt.
Bei der Herstellung des wasserlöslichen Polyvinylalkohol-Lacks wird so vorgegangen, dass in einen Heizkessel, in den ein Rührer eingesetzt ist, die erforderliche Menge des Wassers (also wie angeführt z.B. optimalerweise 89 Teile) eingefüllt wird, der Rührer aktiviert wird, eine Heiz-Vorrichtung (ein Heiz-Stab oder ähnliches) aktiviert wird und das Wasser auf 90° Celsius aufgeheizt wird. Sobald die Temperatur des Wassers 90° Celsius beträgt, wird die erforderliche Menge des PVOH-Granulats (also wie angeführt z.B. optimalerweise 11 Teile) in das Wasser zugegeben. Sobald die Gesamtmenge des PVOH-Granulats zugegeben wurde, wird ein Kesseldeckel geschlossen und eine Zeitschalt-Vorrichtung (Timer), die den Betrieb der Heiz-Vorrichtung steuert, auf 90 Minuten Heiz-Zeitdauer eingestellt. Nach Ablauf dieser Heiz-Zeitdauer wird die Heiz-Vorrichtung durch die Steuerung der Zeitschalt-Vorrichtung deaktiviert. In der darauffolgenden Abkühlphase sollte bei weiterhin geschlossenem Kesseldeckel der Rührer weiterlaufen, damit eine Hautbildung an der Oberfläche des flüssigen wasserlöslichen Polyvinylalkohol-Lacks vermieden wird.
Der wie oben erörtert hergestellte Lack ist nur begrenzt haltbar. Je nach Lagertemperatur sollte er innerhalb von 14-20 Tagen verarbeitet werden. Daher sollte die benötigte Menge erst kurz vor der geplanten Produktion hergestellt werden. Sollte für eine kurze Zeit eine Lackmenge zwischengelagert werden, müssen die entsprechenden Behälter ebenfalls einen Deckelverschluss erhalten. Hierfür dürfen keine Blechkannen verwendet werden, da diese rostanfällig sind.
Die Entsorgung der Restmengen bzw. des Spülwassers kann über die normale Kanalisation erfolgen, da der Polyvinylalkohol-Lack weder giftig noch wassergefährdend ist und biologisch abgebaut wird.
Bei der weiteren Verarbeitung des wie oben erörtert hergestellten wasserlöslichen Polyvinylalkohol-Lacks ist zunächst auf die Auftragsmenge zu achten, bzw. diese festzulegen. Bei Versuchen des Anmelders wurde ein Bereich von 1,5 +/- 0,5 g/m² als ideal ermittelt. Die Verarbeitungsviskosität des wie oben erörtert hergestellten wasserlöslichen Polyvinylalkohol-Lacks liegt im Bereich von 20-25 Sekunden ermittelt gemäß DIN 53211, wobei ein standardisierter Auslaufbecher mit einer 4 mm Düse zum Einsatz kommt und die Zeitdauer bis zur Entleerung des ursprünglich gefüllten Auslaufbechers gemessen wird.
Dies begünstigt auch die Herstellung des Papiers, weil sich der Polyvinylalkohol-Lack unkompliziert in seiner flüssigen oder zähflüssigen Konsistenz großtechnisch auf dem gestrichenen Papier auftragen lässt.
Besonders vorteilhaft erfolgt dieses Auftragen der wasserlöslichen Grundierungsschicht "inline" im Veredlungsverfahren. Dieses Auftragen erfolgt also auf besonders vorteilhafter Weise "inline" im Herstellungsverfahren des veredelten Papiers. Der Prozessschritt des Auftragens ist also möglichst effizient in den Gesamtprozess der Papierherstellung integriert.
Zum Auftragen der Grundierungsschicht können unterschiedliche Techniken zur Anwendung kommen, die sich "inline" in das Herstellungsverfahren integrieren lassen. Bevorzugt lässt sich das Auftragen der wasserlöslichen Grundierungsschicht mit einer ersten Auftrags-Vorrichtung bewerkstelligen, insbesondere erfolgt das Auftragen der wasserlöslichen Grundierungsschicht mittels einer zum Tiefdrucken ausgebildeten Auftrags-Vorrichtung. Es sind also im Produktionsprozess für diesen Prozessschritt keine grundsätzlich neuen Werkzeuge erforderlich. Vielmehr wird auf eine an sich verfügbare Prozesstechnologie zurückgegriffen, die im vorliegenden Fall nicht wie bisher zur Herstellung eines Aufdrucks, sondern zur Aufbringung der wasserlöslichen Grundierungsschicht zum Einsatz kommt.
Um die Oberflächenbeschaffenheit der aufgetragenen wasserlöslichen Grundierungsschicht weiter zu verbessern, hat sich der weitere Verfahrensschritt der Glättung als vorteilhaft erwiesen. Dies kann z.B. nach der Trocknung durch Polieren oder dergleichen erfolgen. Als besonders vorteilhaft hat es sich jedoch erwiesen, dass anschließend an das Tiefdruckverfahren die aufgebrachte wasserlösliche Grundierungsschicht, insbesondere vor ihrer Trocknung, mit Hilfe einer Glättungsvorrichtung, insbesondere mittels einer zum Rollradglätten ausgebildeten Glättungsvorrichtung, geglättet wird. Mit dieser Maßnahme wird sichergestellt, dass möglicherweise in der Oberfläche der Grundierungsschicht vorhandene und durch den beim Tiefdruckverfahren eingesetzten Druckzylinder verursachte Oberflächen-Effekte geglättet werden, also die Oberfläche der Grundierung für die spätere Aufbringung des eigentlichen Aufdrucks optimiert wird.
Im Zusammenhang mit der zusätzlichen Oberflächenglättung wurde weiters der überraschende Effekt festgestellt, dass sich das Aufdruck-Verhalten der Druckfarbe besonders in den Halbtönen oder Farbverläufen signifikant verbessert.
In einer bevorzugten Ausbildungsform dient die wasserlösliche Grundierungsschicht als Druckträger, der einen Aufdruck trägt, wie z.B. ein Motiv oder geschriebene Information. Der Aufdruck erfolgt dabei meist vollflächig, wobei Motiv und geschriebene Information zusammen mit einem ggf. farbigen Hintergrund aufgedruckt werden. Die durch die vorangehenden Maßnahmen geschaffenen Bedingungen lassen so ein Druckbild mit hoher Qualität entstehen, wobei dieses Druckbild auch nach dem Falzen mit im Wesentlichen unbeeinträchtigter Qualität erhalten ist.
Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, dass auf den Druckträger eine Schutzschicht aufgebracht ist. Diese Schutzschicht trägt grundsätzlich auch zur Vermeidung des Strichbruchs bei, weil sie den Schichtaufbau auf dem Papier zusätzlich mechanisch stabilisiert. Bevorzugt kann die Schutzschicht daraufhin sogar rezeptiert sein.
Bei der Schutzschicht kann es sich um eine nicht wasserlösliche (wasserunlösliche) Schutzschicht, bevorzugt um einen lösungsmittelbasierten Zwei-Komponenten-Lack, handeln. Diese Maßnahme trägt dazu bei, dass das aus dem Papier gefertigte Endprodukt, bei dem die Außenseite durch die nicht wasserlösliche Schutzschicht gebildet ist, auch in feuchter Umgebung degradationsfrei einsatzbar ist.
Bei der Schutzschicht kann es sich jedoch auch um eine wasserbasierte Schutzschicht, bevorzugt um einen wasserbasierten Lack, handeln, soweit die Wasserlöslichkeit bei der weiteren Verwendung des Papiers unproblematisch oder vernachlässigbar ist. Dies erhöht den Grad an Recyclingfähigkeit im ökologischen Sinne.
Die Schutzschicht ist bevorzugt derart transparent bzw. durchsichtig, dass der Aufdruck im Wesentlichen ungehindert mit all seinen Details gut sichtbar ist. Die optische Eigenschaft der Schutzschicht kann jedoch auch matt realisiert sein, wofür ein Mattlack verwendet wird, um eine andernfalls vorzusehende Mattkaschierung mit einer Mattfolie zu ersetzen..
Der die Schutzschicht bildende Lack wird mit Hilfe eines Druckverfahrens, bevorzugt dem bereits erwähnten Tiefdruckverfahren, insbesondere inline, aufgebracht.
Ganz allgemein haben sich die eingangs erörterten Maßnahmen für die Verwendung des Papiers in Anwendungen mit Falz als besonders geeignet erwiesen. Daher handelt es sich gemäß einer bevorzugten Ausbildungsform bei dem Papier um Kraftpapier, bevorzugt für die Herstellung einer gefalzten Papierverpackung. Kraftpapier ist die Papiersorte mit der höchsten Festigkeit, die z.B. für die Herstellung von Papiersäcken benötigt wird.
Das erfindungsgemäße Papier findet seine Anwendung bei der Herstellung von verschiedensten Papierverpackungen, die kunststofffolienfrei sind. Beispielhaft und nicht abschließend aufgezählt kann es sich bei einer solchen Papierverpackung um einen Papiersack bzw. Papierbeutel, besonders bevorzugt um einen Blockbodenbeutel, handeln. Gleichfalls kann es ich bei einer solchen Papierverpackung um einen Papier-Außenwickler, insbesondere um einen Papier-Außenwickler für Kaffee, handeln.
Da für die Beurteilung der Strichbruchbeständigkeit kein standardisiertes Messverfahren existiert, wurde vom Anmelder ein für die Feststellung der Strichbruchbeständigkeit bei Falzbeanspruchung geeignetes Verfahren definiert, welches sowohl manuell wie auch maschinell durchführbar ist und reproduzierbare Ergebnisse liefert. Bei diesem Verfahren wird ein 15 mm breiter Probestreifen des wie vorangehend erörtert hergestellten Papiers an drei gleichmäßig über die Länge verteilten Prüfstellen einer Falz-Reibe-Beanspruchung unterzogen.
Bei der manuellen Umsetzung des Verfahrens werden Zeigefinger und Daumen leicht angefeuchtet. Anschließend wird der Probestreifen mit der bedruckten Seite nach innen geknickt und die nun aufeinander liegenden bedruckten Papierabschnitte an der Prüfstelle zwischen dem Daumen und dem Zeigefinger mit Druck beaufschlagt und der Daumen und der Zeigefinger hin und her bewegt, sodass die aneinander liegenden Papierabschnitte an der Prüfstelle relativ zueinander bewegt werden. Hierbei ist zu beachten, dass sich ausschließlich Papier gegen Papier bewegt und keine Relativbewegung zwischen Papier und Finger stattfindet. Die dabei auftretende Beanspruchung der Papieroberfläche entspricht dabei in etwa jener, wie sie bei dem Herstellungsprozess gefalzter Verpackung unter Verwendung des Papiers auftritt.
Diese Beanspruchung der Papieroberfläche wird in weiterer Folge an dem Probestreifen an zwei weiteren Prüfstellen wiederholt.
Die Anzahl der Hin- und Her-Bewegung kann je nach Beanspruchungsgrad variiert werden. Bei vergleichender Prüfung muss diese Anzahl der Hin- und Her-Bewegung an den verschiedenen Prüfstellen natürlich gleich sein.
Da bei dem Verfahren pro Probestreifen drei Prüfstellen vorgesehen sind, stehen insgesamt neun beanspruchte Prüfstellen zur Bewertung zur Verfügung.
Bei der Bewertung der beanspruchten Prüfstellen wird wie folgt vorgegangen. Es wird grundsätzlich jeder der drei Prüfstreifen bewertet. Zeigen die drei Prüfstellen eines Prüfstreifens unterschiedliches Aussehen, so wird ausschließlich die Prüfstelle bewertet, deren Aussehen "in der Mitte" liegt. Zeigt also eine erste Prüfstelle einen maximalen Strichbruch und eine zweite Prüfstelle einen minimalen Strichbruch, wird nur die dritte Prüfstelle bewertet, die einen Strichbruch zwischen den genannten Extremen zeigt.
Das bei der Bewertung zur Anwendung kommende Bewertungsschema umfasst fünf Kategorien, die mit den ganzen Zahlen 0 bis 4 gekennzeichnet sind, wobei jede Kategorie durch visuell wahrnehmbare Kriterien definiert ist:

0 = 100% Farbdeckung im Bereich der Prüfstelle;
1 = die Prüfstelle erscheint farbig mit sehr vereinzelt weißen Stellen oder Streifen;
2 = die Prüfstelle erscheint farbig mit vereinzelt weißen Streifen;
3 = die weißen und farbigen Streifen sind im Bereich der Prüfstelle ungefähr gleich verteilt;
4 = die Prüfstelle erscheint weiß mit sehr vereinzelt farbigen Stellen oder Streifen.

Dieses Bewertungsschema basiert darauf, dass der Prüfer seinen visuellen Eindruck von der jeweiligen Prüfstelle unter den genannten Kriterien festlegt und die dazu passende Kategorie auswählt, sie also klassifiziert oder in anderen Worten die jeweilige Prüfstelle in eine der fünf Kategorien einordnet. Die Tätigkeit des Prüfers kann in diesem Zusammenhang auch durch eine Vorlage unterstützt werden, um die Anwendung des Prüfschemas weiter zu erleichtern und den Einfluss von Subjektivität weiter zu reduzieren. Diese Vorlage kann typische Bilder der fünf Kategorien zeigen. Auch kann mit Hilfe einer Schablone ein definierter Betrachtungsstreifen festgelegt werden, der sich zur linken, wie auch zur rechten Seite entlang des wieder entlang der Knicklinie aufgefalteten Papiers erstreckt und die Betrachtungsweite normal auf die Knickline beschränkt. Auch kann mit Hilfe einer Schablone ein definiertes Betrachtungsfenster festgelegt werden, was zusätzlich zur beschränkten Betrachtungsweite normal zur Knicklinie auch die Betrachtungsweite entlang der Knicklinie beschränkt. Diese Maßnahmen dienen dazu, die Betrachtungsweite bei der visuellen Begutachtung definiert zu begrenzen, insbesondere auf jenen Bereich zu begrenzen, der tatsächlich der Beanspruchung unterzogen wurde. Auch kann eine definierte Beleuchtungsart für die visuelle Begutachtung der Prüfstellen eingesetzt werden. Dabei kommt es dem Grunde nach gar nicht auf die genaue Spezifikation der Beleuchtung an. Vielmehr soll die Begutachtung der verschiedenen Prüfstellen durch den Prüfer unter identischen Beleuchtungsbedingungen erfolgen.
Die visuelle Begutachtung kann im Übrigen ohne optische Hilfsmittel (z.B. eine Lupe oder ein Mikroskop) erfolgen, weil auch der im gewöhnlichen Geschäftsverkehr wahrgenommene optische Eindruck, den eine Verpackung z.B. in einem Regal oder in einem Geschäftslokal hinterlässt, üblicherweise vom Konsumenten ohne solche optischen Hilfsmittel festgestellt wird. Für die Zwecke einer präziseren Klassifizierung kann zusätzlich zur visuellen Klassifizierung ohne optische Hilfsmittel eine visuelle Klassifizierung mit einem optischen Hilfsmittel erfolgen. Optional kann die Klassifizierung auch vollständig mit einem optischen Hilfsmittel erfolgen.
Bei der Einordnung der Prüfstellen kommen grundsätzlich die genannten ganzen Zahlen (0, 1, 2, 3, 4) zur Anwendung. Bei nicht eindeutig zu klassifizierenden Prüfstellen können gegebenenfalls auch halbe Zahlen als Einzelwerte vergeben werden.
Die finale Feststellung der Strichbruchbeständigkeit bei Falzbeanspruchung für das betroffene Papier erfolgt durch Angabe des Medians der gemäß dem vorangehend angeführten Bewertungsschema ermittelten Einzel-Bewertungsergebnisse der maximal neun Prüfstellen. Der ermittelte Median gibt an, wo entlang der Skale zwischen einer minimalen Strichbruchbeständigkeit (Kategorie 4) und einer maximalen Strichbruchbeständigkeit (Kategorie 0) das betreffende Papier eingeordnet ist.
Dieses Verfahren zur Feststellung der Strichbruchbeständigkeit bei Falzbeanspruchung kann jedoch auch maschinell bzw. automatisiert ablaufen. In diesem Fall erfolgt das Falzen und das Beanspruchen maschinell, wonach das Papier wieder flach aufgefaltet wird und danach einer computerunterstützen optoelektronischen Begutachtung unterzogen wird, wie z.B. mit Hilfe einer bilderfassenden Vorrichtung, insbesondere einer Standbildkamera, mit computerisierter Klassifizierung der von den einzelnen Prüfstellen generierten Digitalbildern und automatisierte Berechnung des Medians für das betroffene Papier.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel stellen die erfindungsgemäßen Maßnahmen ein Papier bereit, das aus einem mit dem Strich beschichteten Rohpapier, der den Strich abdeckenden wasserlöslichen Grundierungsschicht, dem auf die Grundierungsschicht aufgebrachten Aufdruck und der den Aufdruck schützend abdeckenden Schutzschicht besteht. Bei der Herstellung dieses Papiers wird vorteilhafterweise vollständig auf die Integration einer Folie verzichtet. Dies verbessert die Recyclingfähigkeit gegenüber bekannten Folie-Papier-Verbund-Materialien erheblich.
Im Recyclingprozess kommt ein grundsätzlich unter dem Begriff "De-Inking" bekanntes Verfahren zur Anwendung, mit dessen Hilfe sich der Aufdruck, ggf. samt der Schutzschicht, entfernen lässt. Zum Abtrennen der Fasermasse aus dem verbleibenden Verbund, der aus dem Rohpapier, dem Strich und der wasserlöslichen Grundierung besteht, kommt ökologisch vorteilhaft Wasser zur Anwendung.
Zusammenfassend stellt die Erfindung also ein Papier für gefaltete Verpackungen mit scharfen Knickkanten bereit, dessen Aussehen durch das Falzen nicht oder nur vernachlässigbar beeinträchtigt ist und das trotzdem entscheidend zur Erreichung einer guten Recyclingfähigkeit und der damit verbundenen Entsorgung im Papier-Recycling-Strom beiträgt.
Diese und weitere Aspekte der Erfindung ergeben sich durch die nachfolgend erörterten Figuren.

Figurenkurzbeschreibung

Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand von Ausführungsbeispielen noch einmal näher erläutert, auf welche die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist. Dabei sind in den verschiedenen Figuren gleiche Komponenten mit identischen Bezugszeichen versehen. Es zeigen auf schematische Weise:

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Papier,
Fig. 2 ein erfindungsgemäßes Verfahren,
Fig. 3 eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens,
Fig. 4 einen Vergleich zwischen einem aus dem erfindungsgemäßen Papier gefertigten Beutel und einem aus einem konventionellen Papier gefertigten Beutel,
Fig. 5 eine mikroskopische Betrachtung einer Falzlinie des mit konventionellem Papier gefertigten Beutels,
Fig. 6 eine mikroskopische Betrachtung einer Falzlinie des mit dem erfindungsgemäßen Papier gefertigten Beutels.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die Figur 1 zeigt einen Querschnitt durch einen Abschnitt eines erfindungsgemäßen Papiers 1, das aus einem Rohpapier 2, einem einseitig auf der ersten Oberfläche des Rohpapiers 2 aufgebrachten Strich 3, einer auf den Strich 3 aufgebrachten wasserlöslichen Grundierungsschicht 4, die aus einem wasserlöslichen Polyvinylalkohol-Lack besteht, einem auf die Grundierungsschicht 4 aufgebrachten Aufdruck 5 und einer den Aufdruck 5 abdeckenden nicht wasserlösliche Lack-Schutzschicht 6 besteht. In der Figur 1 ist das Rohpapier 2 mit dem darauf aufgebrachten Strich 3 als gestrichenes Rohpapier 7 gekennzeichnet.
Dieses Papier 1 wurde gemäß dem in der Figur 2 visualisierten Herstellungs- bzw. Veredlungsverfahren 8 hergestellt.
Gemäß diesem Verfahren 7 kann der erste Block I alle Prozessschritte zur Herstellung des Rohpapier 2 inklusive der Aufbringung des Strichs 3 aufweisen, also ein Bereitstellen eines Rohpapiers 2, das einseitig den Strich 3 aufweist. Im einfachsten Fall betrifft der Block I die Bereitstellung des gestrichenen Rohpapiers 7 auf einer ersten Speicherrolle, von der es für die weitere Veredlung abgewickelt wird.
Bei einem Block II erfolgt das Aufbringen der wasserlöslichen Grundierungsschicht 4 auf den Strich 3, wobei dies mit Hilfe eines Tiefdruck-Prozesses erfolgt.
Nach dem Aufbringen der Grundierungsschicht 4 ist diese im noch flüssigen oder zähflüssigen Zustand. Vor ihrer vollständigen Trocknung erfolgt bei einem Block III eine Oberflächenglättung, bevorzugt mittels Rollradglättung.
Anschließend an die Trocknung der Grundierungsschicht 4, die bevorzugt mittels eines Heißlufttrockners durchgeführt wird, wird bei einem Block IV mittels eines Druckverfahrens der Aufdruck 5 auf die Grundierungsschicht 4 aufgebracht. Anschließend an die Trocknung des Aufdrucks 5, die wiederum bevorzugt mittels eines Heißlufttrockners durchgeführt wird, wird bei einem Block V der Aufdruck mit der Lack-Schutzschicht 6 überzogen und danach auch diese Lack-Schutzschicht 6 getrocknet, wofür wiederum bevorzugt ein Heißlufttrockner zum Einsatz kommt.
Ein weiterer Block VI fasst alle daran anschließenden Maßnahmen der weiteren Verarbeitung des fertiggestellten Papiers 1 zusammen, wie etwa das Speichern des Papiers 1 auf einer zweiten Speicherrolle für den weiteren Transport, das Vereinzeln in Verarbeitungseinheiten oder das "inline" Weiterverarbeiten des Papiers 1 zu einem Beutel oder einem Sack, ggf. bis hin zur Befüllung mit einem Füllgut und dem Verschließen des Beutels oder Sacks.
Das beschriebene Verfahren 7 wird mittels einer in der Figur 3 visualisierten Vorrichtung 9, die eine Papier-Veredlungs-Anlage ist, durchgeführt, auf die nachfolgend im Detail eingegangen ist.
Die Figur 3 zeigt eine erste Speicherrolle 10 auf der das gestrichene Rohpapier 7 aufgewickelt ist und von wo es für die weitere Veredlung abgewickelt wird. Das gestrichene Rohpapier 7 durchläuft die Vorrichtung 9 bahnförmig und wird dabei von einer Anzahl von Führungs- bzw. Umlenkrollen 11 geführt und beim Durchlauf durch drei Bearbeitungssektionen 13, 14 und 15 bearbeitet, bis dass es veredelt als das Papier 1 auf einer zweiten Speicherrolle 12 (Aufwickelrolle) aufgewickelt und für die weiterer Verarbeitung bereitgestellt wird.
Die drei Bearbeitungssektionen 13 - 15 sind in den wesentlichen Zügen identisch aufgebaut. Sie weisen ein Druckwerk 16 auf, mit dessen Hilfe ein flüssiges bzw. zähflüssiges Auftrags-Medium, das in einem Behälter 17 gelagert ist, auf das gestrichene Rohpapier 7 aufgetragen wird. Hierbei dreht sich eine Auftragswalze 18, die das Auftrags-Medium aufnimmt und auf die an ihr synchron vorbeilaufende Bahn des gestrichenen Rohpapiers 7 aufträgt, wobei das gestrichene Rohpapier 7 mit einer Andruckwalze 19 gegen die Auftragswalze 18 gedrückt wird. Ein Rakel 20 beseitigt überschüssiges Auftrags-Medium.
In der ersten Bearbeitungssektion 13 kommt als das Auftrags-Medium der flüssige Polyvinylalkohol-Lack 21 zur Anwendung, der gemäß der allgemeinen Beschreibung zubereitet wurde und ausgehärtet die wasserlösliche Grundierungsschicht 4 des Papiers 1 bildet.
In der zweiten Bearbeitungssektion 14 kommt als das Auftrags-Medium eine flüssige Farbe 22 zur Anwendung, die ausgehärtet den Aufdruck 5 des Papiers 1 bildet. Erwähnt sei hier, dass natürlich auch mehrere Farben aufgebracht werden können, wofür die zweite Bearbeitungssektion 14 dann entsprechend der Anzahl der Farben eine Anzahl an Sub-Sektionen (nicht dargestellt) aufweisen kann.
In der dritten Bearbeitungssektion 15 kommt als das Auftrags-Medium ein flüssiger lösungsmittelbasierter Zwei-Komponenten-Lack 23 zur Anwendung, der ausgehärtet die Schutzschicht 6 des Papiers 1 bildet.
Die erste Bearbeitungssektion 13 weist zudem eine rotierende Rakelrolle zur Glättung des auf dem gestrichenen Rohpapier 7 aufgebrachten, noch feuchten Polyvinylalkohol-Lacks 21 auf, um eine optimale Oberfläche für die nachfolgende Aufbringung des Aufdrucks 5 zu schaffen.
Die Vorrichtung 9 weist zudem pro Bearbeitungssektion 13 - 15 zumindest einen Heißlufttrockner 25 zum Trocknen des jeweiligen Auftrags-Mediums 21, 22 und 23 auf, während sich das gestrichene Rohpapier 7 mit dem jeweiligen Auftrags-Medium 21, 22 oder 23 als oberste Schicht an dem jeweiligen Heißlufttrockner 25 vorbeibewegt.
In weiterer Folge zeigt die Figur 4 vergleichend die Seitenfalte mit ihren Falz-Zonen eines aus einem konventionellen Papier gefertigten Beutels 26 und eines aus dem erfindungsgemäßen Papier 1 gefertigten Beutels 27.
Deutlich ist an dem linken Beutel 26 bereits mit freiem Auge der Strichbruch entlang der Falzlinien 28 zu sehen. Die Falzlinie 28 erscheint hier als weißer Streifen, der durch seine Ränder 29 und 30 begrenzt ist und der die sonst homogen durchgefärbt erscheinenden Bereiche der Seitenfalte voneinander trennt.
Deutlich ist am dem rechten Beutel 27 mit freiem Auge überhaupt kein Strichbruch entlang der Falzlinien 28 zu sehen. Es sind in dieser Ansicht also auch keine Ränder 29 und 30 sichtbar. Die Falzlinie 28 erscheint hier als scharfe Faltkante, die homogen durchgefärbte Bereiche der Seitenfalte voneinander trennt.
Die Figur 5 zeigt eine vergrößerte (mikroskopische) Aufnahme eines ersten Abschnittsbereichs 31 der Falzlinie 28 und ihrer unmittelbaren Umgebung für den in der Figur 4 links dargestellten Beutel 26. Deutlich zeigt sich hier der Strichbruch entlang der Falzlinie 28 durch massive weiße Zonen zwischen den Rändern 29 und 30. Benachbart daran sind zur linken Seite des Rands 29 und zur rechten Seite des Rands 30 massive Störungen in der ursprünglich homogenen Farbgebung des konventionellen Papiers zu sehen.
Wird das in der allgemeinen Beschreibung erörterte Bewertungsschema zur Bewertung des Abschnittsbereichs 31 zur Anwendung gebracht, also als Prüfstelle der Abschnittsbereich 31 festgelegt, so kann die Prüfstelle bestenfalls mit der Zahl 4 bewertet werden. Die Strichbruchbeständigkeit ist bei diesem konventionellen Papier also als mangelhaft einzustufen.
Im Vergleich zu der Figur 5 zeigt die Figur 6 eine vergrößerte (mikroskopische) Aufnahme eines zweiten Abschnittsbereichs 32 der Falzlinie 28 und ihrer Umgebung für den in der Figur 4 rechts dargestellten Beutel 27. In dieser Ansicht ist nun ein relativ geringer, allerdings trotzdem noch sichtbarerer Strichbruch festzustellen, der sich zwischen den nun wahrnehmbaren, jedoch relativ nahe beieinander liegenden Rändern 29 und 30 deutlich sichtbar entlang der Faltkante erstreckt. Benachbart daran sind zur linken Seite des Rands 29 und zur rechten Seite des Rands 30 kaum Störungen in der ursprünglich homogenen Farbgebung des erfindungsgemäßen Papiers 1 zu sehen. Diese Bereiche des Papieres 1 erscheinen daher sogar in der vergrößerten Ansicht durchwegs homogen durchgefärbt mit kleineren Aufhellungszonen, die jedoch in der normalen Betrachtung (der Figur 4) nicht auffällig sind.
Wird nun auch für den Beutel 27 das in der allgemeinen Beschreibung erörterte Bewertungsschema zur Bewertung des Abschnittsbereichs 32 zur Anwendung gebracht, also als Prüfstelle der Abschnittsbereich 32 festgelegt, so kann diese Prüfstelle mit der Zahl 1 bewertet werden. Die Strichbruchbeständigkeit ist hier also ausreichend, um mit Hilfe des erfindungsgemäßen Papiers 1 einen Beutel 27 für Premiumansprüche zu produzieren.
Zur Vollständigkeit sei erwähnt, dass zwecks Vergleichbarkeit der Bewertung die Abschnittsbereiche 31 und 32 gleich groß und an derselben Stelle des jeweiligen Beutels 26 und 27 gewählt wurden. Auch wurden die Beutel 26 und 27 auf ein und derselben Maschine unter identischen Bearbeitungsparametern gefalzt.
Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei den vorangehend detailliert beschriebenen Figuren nur um Ausführungsbeispiele handelt, welche vom Fachmann in verschiedenster Weise modifiziert werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Es wird der Vollständigkeit halber auch darauf hingewiesen, dass die Verwendung der unbestimmten Artikel "ein" bzw. "eine" nicht ausschließt, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können.

Claims

Papier (1), insbesondere rein faserbasiertes Papier,
dessen Oberfläche einseitig oder zweiseitig einen Strich (3) aufweist,

dadurch gekennzeichnet,

dass auf dem Strich eine wasserlösliche Grundierungsschicht (4) aufgetragen ist.
Papier (1) nach Anspruch 1, wobei es sich bei der wasserlöslichen Grundierungsschicht (4) um einen wasserlöslichen Polyvinylalkohol-Lack handelt.
Papier (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die wasserlösliche Grundierungsschicht (4) als Druckträger dient, der einen Aufdruck (5) trägt.
Papier (1) nach Anspruch 3, wobei auf den Druckträger, der den Aufdruck trägt, eine Schutzschicht (6) aufgebracht ist.
Papier (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei es sich bei dem Papier (1) um Kraftpapier handelt, bevorzugt für die Herstellung einer gefalzten Papierverpackung.
Papierverpackung, die aus einem Papier gemäß einem der vorangehenden Ansprüche hergestellt ist.
Papierverpackung nach Anspruch 6, wobei es sich um einen Papiersack bzw. Papierbeutel, besonders bevorzugt um einen Blockbodenbeutel, handelt.
Papierverpackung nach Anspruch 6, wobei es sich um einen Papier-Außenwickler, insbesondere um einen Papier-Außenwickler für Kaffee handelt.
Veredlungsverfahren (7) für ein Papier (1), insbesondere rein faserbasiertes Papier, das die nachfolgend angeführten Verfahrensschritte aufweist, nämlich:
- ein Bereitstellen eines Rohpapiers (7), das einseitig oder zweiseitig einen Strich (3) aufweist, und

- ein Auftragen einer wasserlöslichen Grundierungsschicht (4) auf den Strich (3).
Veredlungsverfahren (7) nach Anspruch 9, wobei als die wasserlöslichen Grundierungsschicht (4) ein wasserbasierter Barriere-Lack auf Polyvinylalkohol-Basis aufgetragen wird.
Veredlungsverfahren (7) nach Anspruch 10, wobei das Auftragen der wasserlöslichen Grundierungsschicht (4) "inline" im Veredlungsverfahren (7) erfolgt.
Veredlungsverfahren (7) nach einem der vorangehenden Ansprüche 9 - 11, wobei das Auftragen der wasserlöslichen Grundierungsschicht (4) mit einer ersten Auftrags-Vorrichtung, insbesondre mittels einer zum Tiefdrucken ausgebildeten Auftrags-Vorrichtung, erfolgt.
Veredlungsverfahren (7) nach Anspruch 12, wobei anschließend an das Tiefdruckverfahren die aufgebrachte wasserlösliche Grundierungsschicht (4), insbesondere vor ihrer Trocknung, mit Hilfe einer Glättungsvorrichtung, insbesondere mittels einer zum Rollradglätten ausgebildeten Glättungsvorrichtung, geglättet wird.
Verwendung einer wasserlöslichen Grundierungsschicht auf einem Strich (3) eines Papiers (1), insbesondere eines rein faserbasierten Papiers, einerseits zur Bereitstellung einer wasserbasierten Trennbarkeit des Fasermaterials des Papiers (1) von der Grundierungsschicht (4) und andererseits zur zumindest Reduktion der Strichbruchneigung bei gefalzter Anwendung des Papiers (1).