WO2024256567A1 - Environmentally friendly packaging material - Google Patents
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- D21H27/00—Special paper not otherwise provided for, e.g. made by multi-step processes
- D21H27/10—Packing paper
Definitions
- the present invention relates to an environmentally friendly packaging material comprising a carrier substrate having a first side and a second side facing away from the first side, at least one first coating color layer arranged on the first and/or second side of the carrier substrate, and at least one second coating color layer applied directly or indirectly to the at least one first coating color layer.
- the present invention relates to a method for producing an environmentally friendly packaging material.
- the present invention relates to an environmentally friendly packaging material producible by a method according to the second aspect.
- the present invention relates to a use of an environmentally friendly packaging material according to the first and/or third aspect as packaging, in particular for consumer goods, food, electronic articles and/or tobacco products.
- the present invention relates to a second coating color for the indirect or direct coating of a first coating color layer which is applied to a first carrier substrate.
- a packaging material or packaging paper generally refers to a paper cover, in particular a partial or complete cover, of an object, in particular for its protection or for better handling. Consequently, a packaging material or packaging paper includes the paper material that forms such a packaging.
- Conventional packaging material is used primarily as packaging for consumer goods, food, electronic items and/or tobacco products.
- a packaging material for packaging consumer goods, food, electronic items and/or tobacco products protects the packaged goods from external influences, such as moisture or dirt, on the one hand, and prevents components of the packaged goods from escaping to the outside, on the other.
- packaging materials for packaging consumer goods, food, electronic items and/or tobacco products must meet various criteria. Suitable packaging materials should, among other things, meet mechanical and process-specific requirements and have effective barrier properties against, for example, water, fat, mineral oils, flavorings and/or oxygen.
- a packaging material for packaging consumer goods, food, electronics and/or tobacco products should also have sufficient tear resistance, a friction coefficient adapted to further processing, e.g. in a printing and packaging machine, and sufficient flexibility to be able to package the goods to be packaged effectively.
- a packaging material can be a simple wrapping paper or, if it is partially or fully coated with a heat and cold sealable coating, can be used to make bags, be printable from the outside and not lose its protective effect during the entire conversion and packaging process.
- WO 2022/003472 A1 discloses a barrier coating for paper and cardboard which comprises a polysaccharide and a polycationic polymer.
- WO 2022/269198 A1 discloses a multilayer packaging material which has barrier properties, is biodegradable and recyclable.
- JP 2003-013391 A discloses packaging material having a biodegradable resin coating.
- WO 2008/068779 A2 discloses a packaging material with a water-soluble film.
- packaging materials if they optionally consist of plastic, especially fossil raw materials, are often not or only partially recyclable, and are also often not or only partially biodegradable.
- the corresponding packaging must demonstrate a high level of safety with regard to the goods to be packaged.
- a decisive criterion in assessing the safety of packaging material is that components, in particular water-soluble components, of corresponding conventional packaging materials do not migrate or only migrate to a very small extent from the packaging materials into the respective packaged consumer goods and/or foodstuffs, or into the respective packaged tobacco products, and contaminate them, so that when a user uses consumer goods, food, electronic items and/or tobacco products packaged in packaging materials, possible risks to the user's health can be excluded or minimized.
- packaging materials even if they are made from natural raw materials, often have only a limited barrier effect against oxygen, water vapor, mineral oils, flavorings and/or fat, so that in many cases they are not suitable or only suitable to a limited extent as packaging for consumer goods, food, electronic items and/or tobacco products.
- coating color used in the context of the present invention refers, in accordance with the general understanding in the field of paper technology, to coating materials containing or consisting of binders, additives and/or pigments which are applied or “coated” onto a substrate surface, in particular a paper surface, using special coating devices for surface finishing or modification of a carrier substrate or carrier paper. Papers produced in this way are referred to as “coated papers”.
- a “coated paper” is understood to mean a carrier substrate which comprises one or more layers applied by coating, i.e. coating color layers. Possible layers of such a coated carrier substrate are functional layers and structure-forming layers, such as leveling layers for smoothing the surface.
- coating color is used as a generic term for all spreadable coating materials, preparations and/or solutions in the paper industry for treating, modifying or refining a paper surface.
- coating color layer refers to the coating color applied to the carrier substrate and dried and filmed.
- a "paper” according to the present invention is a flat material that consists essentially of fibers of plant origin and is formed by dewatering a fiber suspension on a sieve. The resulting fiber fleece is compacted and dried.
- the flat materials "cardboard” and “paperboard” produced in the same way are also subsumed under paper.
- the molar mass of a polymer is usually not constant, but is described by a molar mass distribution.
- Various average values for the molar mass distribution can be defined in order to statistically describe the molar mass of a polymer, including the viscosity average, the mass average, and the number average of the molar mass.
- the molar mass Mj of the polymer with a number i of monomers is weighted by the relative number proportion that this polymer has.
- the number average M n of the molar mass describes the average of the molar masses of all polymers in a sample according to the formula shown below. Ni corresponds to the number of monomers in the sample with exactly i repeating units:
- the object of the present invention is to provide a packaging material which is environmentally friendly, i.e. to provide a packaging material which is biodegradable and/or which is advantageously recyclable.
- the present invention aims at a corresponding environmentally friendly packaging material having a reduced migration of components of the packaging material into goods packaged by the packaging material, such as consumer goods, food, electronic articles and/or tobacco products.
- the packaging material of the present invention is intended to prevent or at least slow down the migration of components, in particular fats and oils, of the packaged goods, such as consumer goods, foodstuffs, electronic articles and/or tobacco products, to the outside.
- the present invention aims at ensuring that a corresponding environmentally friendly packaging material has a high kink resistance and/or sealability in order to ensure a high degree of freedom in the design of the packaging made from the packaging material.
- the present invention further aims to enable a corresponding environmentally friendly packaging material to be produced economically on a large industrial scale, so that this environmentally friendly packaging material can be produced, for example, by industrial coating machines with production speeds of more than 1000 meters per minute.
- the present invention further aims at ensuring that corresponding coating colors, which are used to produce the corresponding coating color layers of the environmentally friendly packaging material, have sufficiently high solids concentrations so that these coating colors can be dried with low drying energy during the production of the corresponding coating color layers and multiple layer applications are not necessary in order to apply a sufficiently thick coating color layer.
- an environmentally friendly packaging material comprising a carrier substrate which has a first side and a second side facing away from the first side; at least one first coating color layer which is arranged on the first side and/or second side of the carrier substrate, wherein the at least one first coating color layer comprises at least one inorganic pigment and at least one polymeric Binder, or wherein the at least one first coating layer comprises at least one polymeric binder and no inorganic pigment; and at least one second coating layer which is applied directly or indirectly to the at least one first coating layer, wherein the at least one second coating layer comprises 10% by weight to 95% by weight of at least one polysaccharide based on the total dry mass of the second coating layer, and wherein the at least one second coating layer comprises 1% by weight to 90% by weight of at least one rheology agent, in particular a polyol, based on the total dry mass of the at least one second coating layer.
- the polymeric binder or inorganic pigment used for the first coating layer, as well as the polysaccharide and rheological agent, in particular polyol, used for the second coating layer consist of natural raw materials, so that the packaging material according to the present invention is advantageously environmentally friendly.
- the packaging material according to the present invention is particularly advantageously biodegradable and/or recyclable, so that the packaging material according to the present invention contributes significantly to reducing global pollution with plastic waste.
- the combination of the at least one first coating color layer and the at least one second coating color layer, which are applied to the carrier substrate ensures an effective barrier effect of the environmentally friendly packaging material in that migration of components of the packaging material into goods packaged by the packaging material, such as consumer goods, food, electronic items and/or tobacco products, is effectively reduced, so that the risk of a health hazard to users of the packaging material due to correspondingly contaminated goods can be advantageously reduced.
- the packaging material according to the present invention prevents migration of oxygen, water vapor, fat, mineral oils and/or flavorings through the packaging material, so that the packaging material is suitable for packaging a wide variety of different goods.
- the viscosity of the corresponding second coating color can be adjusted in a specific viscosity range in such an advantageous manner that the second coating color can be used in large-scale industrial coating machines with a production speed of the environmentally friendly packaging material of sometimes more than 1000 meters per minute.
- the environmentally friendly packaging material according to the present invention serves as at least an equivalent replacement for conventional plastic-based packaging materials, such as unprinted, printed or coated plastic.
- At least one first or at least one second coating color layer requires an effective application of the respective at least one first or at least one second coating color to the carrier substrate.
- the at least one first and/or at least one second coating color layer is a first and/or second coating color layer applied by means of an aqueous dispersion or an aqueous solution.
- the at least one first coating layer which is applied directly to the carrier substrate in particular, ensures that the subsequently applied second coating layer on the first coating layer ensures an advantageously homogeneous coating.
- the application weight of the at least one second coating color layer can be advantageously reduced without adverse properties of the packaging material being observed.
- the at least one first coating color layer comprises at least one front-side first coating color layer which is arranged on the first side of the carrier substrate, or the at least one first coating color layer comprises at least one rear-side first coating color layer which is arranged on the second side of the carrier substrate, or the at least one first coating color layer comprises at least one front-side first coating color layer which is arranged on the first side of the carrier substrate and at least one rear-side first coating color layer which is arranged on the second side of the carrier substrate.
- the at least one second coating layer comprises at least one front-side second coating layer which is applied directly to at least one front-side first coating layer, or the at least one second coating layer comprises at least one rear-side second coating layer which is applied directly to the at least one rear-side first coating layer, or the at least one second coating layer comprises at least one front-side second coating layer which is applied directly to the at least one front-side first coating layer, and at least one rear-side second coating layer which is applied directly to the at least one rear-side first coating layer.
- first and second coating layers can be present in the environmentally friendly packaging material.
- the environmentally friendly packaging material is designed as a biodegradable environmentally friendly packaging material.
- packaging material can be removed from the constantly growing amount of packaging waste, since the corresponding biodegradable packaging material can be recycled after disposal via a can be biologically broken down by organisms over a longer period of time and is thus decomposed.
- biodegradable refers to packaging materials that have a biodegradability of at least 40% measured according to OECD 301 F or of at least 20% measured according to OECD 302 C (M ITI-I I test) and thus have inherent or fundamental degradability. This corresponds to the limit value for OECD 302 C according to “Revised Introduction to the OECD Guidelines for testing of Chemicals, section 3, Part 1, dated 23 March 2006”. From a limit value of at least 60% measured according to OECD 301 F, packaging materials are also referred to as rapidly biodegradable.
- the environmentally friendly packaging material is designed as a recyclable environmentally friendly packaging material, wherein the recyclable environmentally friendly packaging material in particular complies with the standard PTS-RH 021:2012- Category II and/or the standard Aticelca UNI 11743:2019 (certification body Aticelca) and/or the standard 501:2019 (Aticelca).
- the removal of printing ink from the packaging material is also relevant.
- the evaluation of recyclability can be carried out, for example, using the INGEDE method 11, whereby the packaging material according to the invention preferably achieves a value of over 50 using the INGEDE method 11, most preferably over 70.
- the at least one first coating color layer comprises a single first coating color layer which is arranged on the first or second side of the carrier substrate.
- the at least one first coating layer comprises a first coating layer which is arranged on the first side or second side of the carrier substrate, and the at least one first coating layer comprises at least one further first coating layer which is applied to the first coating layer, wherein the first coating layer and the at least one further first coating layer comprise at least one inorganic pigment and at least one polymeric binder, or wherein the first coating layer and the at least one further first coating layer comprise at least one polymeric binder and no inorganic pigment.
- the at least one second coating color layer comprises a single second coating color layer which is applied directly or indirectly to the at least one first coating color layer.
- the at least one second coating layer comprises a second coating layer which is applied directly or indirectly to the at least one first coating layer, and the at least one second coating layer comprises at least one further second coating layer which is applied to the second coating layer, wherein the second coating layer and the at least one further second coating layer comprise 10% by weight to 95% by weight of at least one polysaccharide based on the total dry mass of the respective second coating layer, and wherein the second coating layer and the at least one further second coating layer comprise 1% by weight to 90% by weight of at least one rheology agent, in particular a polyol, based on the total dry mass of the respective second coating layer.
- the carrier substrate comprises cellulose, wherein the carrier substrate in particular comprises cellulose fibers.
- the pulp or cellulose fibers consist of natural and environmentally friendly materials, and, on the other hand, the pulp or cellulose fibers ensure sufficient structural stability of the environmentally friendly packaging material so that it can be used effectively as packaging.
- pulp is the exclusive component of the carrier substrate of the environmentally friendly packaging material.
- the at least one pulp, in particular the cellulose fibers comprises a weight proportion of at least 70 wt.%, preferably at least 75 wt.%, more preferably at least 80 wt.% and most preferably at least 85 wt.% based on the total weight of the components of the environmentally friendly packaging material.
- the carrier substrate comprises a long fiber pulp and/or a short fiber pulp.
- a long-fiber pulp is understood here to mean in particular a pulp made from softwoods or in particular a pulp comprising fibers with a fiber length of 0.5 mm to 4.4 mm or 0.7 mm to 3.5 mm or 2.6 mm to 4.4 mm.
- a short-fiber pulp is understood here to mean in particular a pulp made from hardwoods or in particular a pulp comprising fibers with a fiber length of 0.5 to 2.2 mm or 0.7 mm to 2.2 mm or particularly preferably 0.5 to 1.5 mm.
- the long-fiber pulp has a weight proportion of 10 wt.% to 80 wt.%, preferably 20 wt.% to 50 wt.%, based on the fiber mixture of long-fiber pulp and short-fiber pulp.
- the short fiber pulp has a weight proportion of 20 wt.% to 90 wt.%, preferably 50 wt.% to 80 wt.%, based on the fiber mixture of long fiber pulp and short fiber pulp.
- cellulose fibres from a) wood e.g. from deciduous or coniferous trees, b) annual plants and grasses, e.g. silphium, hemp, straw, etc.
- processed paper waste or d) processed waste paper or mixtures thereof e.g. cellulose fibres from a) wood, e.g. from deciduous or coniferous trees, b) annual plants and grasses, e.g. silphium, hemp, straw, etc.
- processed paper waste or d) processed waste paper or mixtures thereof e.g. silphium, hemp, straw, etc.
- the properties of the carrier substrate can be adjusted in a known manner, in particular by the type of pulp fibers, the processing of the pulp fibers, e.g. pulping processes, extraction, and the grinding and mixing of the pulp fibers.
- the carrier substrate comprises fresh fibers, primary fibers, secondary fibers and/or recycled fibers.
- the carrier substrate has a basis weight of 15 g/m 2 to 65 g/m 2 , preferably from 30 g/m 2 to 60 g/m 2 , and most preferably from 35 g/m 2 to 55 g/m 2 .
- the carrier substrate is selected from the group comprising uncoated papers, single-sided coated papers, and double-sided coated papers.
- the polymeric binder comprises at least one natural polymer, wherein the natural polymer is preferably selected from the group comprising at least one polysaccharide, more preferably pullulan, chitosan, starch, cellulose, carboxymethylcellulose, and/or hydroxyethylcellulose, proteins, more preferably casein, butadiene-styrene, styrene-acrylate, acrylic acid esters, polyvinyl alcohol, polyvinyl acetate and mixtures thereof, and wherein the natural polymer most preferably comprises exclusively starch.
- the natural polymer is preferably selected from the group comprising at least one polysaccharide, more preferably pullulan, chitosan, starch, cellulose, carboxymethylcellulose, and/or hydroxyethylcellulose, proteins, more preferably casein, butadiene-styrene, styrene-acrylate, acrylic acid esters, polyvinyl alcohol, polyvinyl acetate and mixtures thereof, and wherein the
- the at least one first coating color layer comprises 1 wt.% to 70 wt.% of the at least one polymeric binder based on the total dry mass of the at least one first coating color layer, preferably from 10 wt.% to 30 wt.%.
- the at least one inorganic pigment of the at least one first coating color layer is selected from the group comprising calcined kaolin, kaolin, kaolinite, magnesium silicate hydrate, silicon oxide, bentonite, calcium carbonate, aluminum hydroxide, aluminum oxide, boehmite, clay, talc, and mixtures thereof, preferably calcined kaolin, kaolin, kaolinite, clay, talc and/or calcium carbonate, in particular ground calcium carbonate and/or precipitated calcium carbonate.
- the at least one first coating color layer comprises 40 wt.% to 95 wt.% of the at least one inorganic pigment based on the total dry mass of the at least one first coating color layer, preferably from 65 wt.% to 85 wt.%.
- the ratio of the polymeric binder to the inorganic pigment in the at least one first coating color layer is from 1 to 5 to 5 to 1, preferably 1 to 4 to 4 to 1, more preferably 1 to 3 to 3 to 1, even more preferably from 1 to 2 to 2 to 1, and most preferably about 1 to 1.
- the at least one inorganic pigment of the at least one first coating color layer has an aspect ratio of 5 to 100, preferably of 15 to 100, more preferably of 20 to 80.
- the at least one inorganic pigment of the at least one first coating color layer has a particle size distribution of 0.5 mm to 3.0 mm.
- the at least one polysaccharide comprises at least one natural polysaccharide, wherein the at least one natural polysaccharide is preferably selected from the group comprising hemicellulose, cellulose, Starch, alginate, chitosan, pullulan, dextran, agarose and mixtures thereof, wherein the at least one natural polymer more preferably comprises pullulan, chitosan and/or alginate, and wherein the at least one natural polymer most preferably comprises exclusively pullulan.
- the second coating layer comprises 40 wt.% to 90 wt.% of the at least one polysaccharide based on the total dry mass of the second coating layer, preferably 50 wt.% to 85 wt.% and most preferably 60 wt.% to 80 wt.%.
- the corresponding weight ranges of the at least one polysaccharide ensure an advantageous compromise between an optimal viscosity of the second coating color for producing the second coating color layer and the drying properties of the correspondingly applied second coating color.
- the at least one polysaccharide of the second coating layer has a number average degree of polymerization X n of at least 110, preferably of at least 120, more preferably of at least 130, even more preferably of at least 140, even more preferably of at least 150, even more preferably of at least 160, even more preferably of at least 170, even more preferably of at least 175, even more preferably of at least 200, even more preferably of at least 250, even more preferably of at least 300, even more preferably of at least 400, even more preferably of at least 500, even more preferably of at least 600, even more preferably of at least 700 and most preferably of at least 800.
- the at least one polysaccharide of the second coating color layer has different number average degrees of polymerization X n .
- the at least one polysaccharide of the at least one second coating color layer has a number average molar mass M n between 1 x 10 5 g/mol and 8 x 10 5 g/mol, preferably between 2 x 10 5 g/mol and 6 x 10 5 g/mol, and most preferably between 3 x 10 5 g/mol and 4 x 10 5 g/mol.
- the at least one rheology agent is selected from the group comprising: a) sugar alcohols selected from the group comprising: diglycerol, triglycerol, glucose, fructose, maltose, lactose, mannose, ribose, xylose, D-mannitol, triacetin, and mixtures thereof; b) polyols selected from the group comprising: pentaerythritol, dipentaerythritol, erythritol, xylitol, sorbitol, glycerol, mannitol, maltitol, lactitol and mixtures thereof; c) diols selected from the group comprising: methylpentanediol, 1,2-propanediol, 1,4-butanediol, 2-hydroxy-1,3-propanediol, 3-methyl-1,3-butanediol, 3,3-
- the second coating layer comprises 1 wt.% to 90 wt.% of the at least one rheology agent, in particular the polyol, based on the total dry mass of the second coating layer, preferably 5 wt.% to 40 wt.%, and most preferably 10 wt.% to 30 wt.%.
- the weight proportions of the at least one rheological agent, in particular the polyol, in the second A favorable viscosity can be set for the coating color used to produce the second coating color layer.
- the rheological agent, in particular polyol serves as a plasticizer.
- the environmentally friendly packaging material contains a maximum of 5 wt.%, more preferably a maximum of 2.5 wt.%, even more preferably a maximum of 1 wt.%, additionally even more preferably a maximum of 0.1 wt.% and most preferably a maximum of 0.01 wt.% of plastic, wherein the plastic is defined as a polymer to which additives and other substances may have been added and which can function as the main structural component of end products, excluding natural polymers that have not been chemically modified.
- the environmentally friendly packaging material comprises a maximum of 60 wt.%, preferably a maximum of 50 wt.%, more preferably a maximum of 40 wt.% and most preferably a maximum of 20 wt.% of the first and second coating color layers based on the total weight of the environmentally friendly packaging material.
- the first and/or second coating layer comprises at least one excipient, wherein the at least one excipient preferably comprises a natural surfactant, most preferably saponins and/or phospholipids.
- the surfactant comprises a water-soluble non-ionic ethoxylated alcohol, in particular with a solids content of between 4 and 15%, wherein the surfactant preferably has the formula RO(CH2CH2O)xH, wherein the substituent R is is selected as iso-Ci3H27 and the substituent x is 8 or more; or wherein the substituent R is selected as iso-Cw and the substituent x is selected from the group comprising 5, 6, 7, 8 or 11.
- the natural surfactant is present in a range from 0.05 wt.% to 3 wt.%, preferably from 0.1 wt.% to 1.0 wt.%, based on the total dry mass of the respective coating color layer.
- This provides the technical advantage of producing an advantageously homogeneous second coating color for the production of the second coating color layer.
- the natural surfactant is required to adjust the dynamic surface tension for large-scale industrial application.
- the at least one first coating layer and/or the at least one second coating layer comprises at least one additive which is selected from the group comprising viscosity-controlling agents, preferably dicyandiamides, polyethylene glycol and/or urea as viscosity-reducing agents, or preferably alginate, carboxymethylcellulose and/or acrylic acid esters as viscosity-increasing agents, dispersants, preferably polyphosphate, sodium tripolyphosphate, sodium pyrophosphate, and/or salts of polycarboxylic acids, defoamers, agents for increasing wet strength, preferably melamine-formaldehyde resins, urea-formaldehyde resins, formalin and/or glyoxal, preservatives, preferably antibacterial additives and/or antifungal additives, lubricants, preferably polyglycol, agents for pH control, preferably sodium hydroxide and/or ammonia, dyes, optical brighteners, conductivity agents
- the at least one additive is present in the first and/or second coating color layer in a range from 0.01 wt.% to 5 wt.%, preferably from 0.1 wt.% to 2 wt.%, based on the total dry mass of the respective coating color layer.
- the at least one second coating color layer comprises an inorganic pigment, which is preferably selected from the group comprising natural calcium carbonates (GCC, ground calcium carbonate), precipitated calcium carbonate (PCC, precipitated calcium carbonate), aluminum oxides, aluminum hydroxides, silicas, in particular precipitated and pyrogenic silicas, diatomaceous earths, magnesium carbonates, titanium oxide, bentonite and clay, preferably clay, talc or kaolin.
- GCC natural calcium carbonates
- PCC precipitated calcium carbonate
- aluminum oxides aluminum hydroxides
- the inorganic pigment of the at least one second coating color layer is platelet-shaped.
- the at least one inorganic pigment of the at least one second coating color layer has an aspect ratio of 5 to 100, preferably of 15 to 100, more preferably of 20 to 80.
- the at least one inorganic pigment of the at least one second coating color layer has a particle size distribution of 0.5 mm to 3.0 mm.
- the at least one second coating color layer has a pigment volume concentration (PVC) which is less than a critical pigment volume concentration (CPVC) in order to obtain a continuous three-dimensional film.
- PVC pigment volume concentration
- CPVC critical pigment volume concentration
- the second coating layer has a relatively low pigment volume concentration (PVC) below the critical pigment volume concentration (CPVC), so that the binder can bind the pigments within can be effectively embedded within the second coating layer, thereby obtaining a continuous second coating layer without any noticeable voids, which nevertheless has advantageous properties.
- PVC pigment volume concentration
- CPVC critical pigment volume concentration
- the inorganic pigment of the at least one second coating color layer is present in a range of 1 wt.% to 85 wt.%, preferably 5 wt.% to 50 wt.%, and most preferably 10 wt.% to 30 wt.%, based on the total dry mass of the second coating color layer.
- the at least one second coating color layer does not comprise any polymer, in particular no casein.
- the environmentally friendly packaging material has a sealability according to the standard DIN 55529 (2012).
- the coated paper was sealed at 3 bar for 0.3 seconds in the temperature range from 100 °C to 200 °C across the paper grain and the seal seam strength was measured.
- packaging material is not only suitable as wrapping paper or wrapper, but can also be used to produce closed packaging (e.g. bags).
- the environmentally friendly packaging material is designed as a heat-sealable or a cold-sealable packaging material.
- a heat-sealable packaging material is understood in particular to mean the connection of two layers of the packaging material by means of local heat and/or pressure.
- a cold-sealable packaging material in particular comprises applying a cold-seal adhesive to the section of the packaging material to be sealed using a printing process.
- the environmentally friendly packaging material is designed as a packaging material that can be sealed using ultrasound.
- the polysaccharide, preferably pullulan, in the second coating layer is crystalline or semi-crystalline in order to provide a barrier layer.
- the environmentally friendly packaging material has a grease-tightness according to the standard DIN 53116.
- the environmentally friendly packaging material has a KIT value according to the Tappi T 559 standard of more than 10, preferably more than 12.
- the KIT value of more than 10, preferably more than 12, determined according to the Tappi T 559 standard characterizes particularly advantageous barrier properties of the environmentally friendly packaging material and thus ensures, especially in the case of packaged fatty foods, that no fatty components of the food penetrate through the packaging material. This makes the packaging material particularly suitable for packaging food, especially fatty foods, and complies with existing legal standards regarding food packaging in Europe and/or in individual European countries.
- the environmentally friendly packaging material has an oxygen permeability at a temperature of 23°C ⁇ 2°C and a humidity of 0% according to the standard DIN ISO 15105-1 of less than 10 cm 3 per m 2 per day, preferably less than 8 cm 3 per m 2 per day, and more preferably less than 5 cm 3 per m 2 per day, and most preferably less than 1 cm 3 per m 2 per day.
- the environmentally friendly packaging material has a crease resistance of an external crease of the environmentally friendly packaging material after folding with a folding roll weighing 3.28 kg and 10 cm wide, and/or the environmentally friendly packaging material has a crease resistance of an internal crease of the environmentally friendly packaging material after folding with a folding roll weighing 3.28 kg and 10 cm wide.
- the environmentally friendly packaging material has an aroma resistance according to a hexane vapor transmission test (HVTR) of 0.001 g per m 2 per day to 0.005 g per m 2 per day.
- HVTR hexane vapor transmission test
- the hexane vapor transmission test (HVTR) is carried out gravimetrically, using cups in accordance with the DIN 53122-1 standard, which are filled with n-hexane and the sample is clamped in the cup with the coated side facing the n-hexane.
- the hexane loss is determined by weighing the cup several times over a period of 24 hours at a temperature of 23°C ⁇ 2°C and a humidity of 50% over a defined area.
- the environmentally friendly packaging material is designed as a food-safe environmentally friendly packaging material, wherein the food-safe environmentally friendly packaging material in particular meets the standard EN 1186 and/or the standard EN 13130.
- the European standard EN 1186 and/or the European standard EN 13130 lays down clear rules regarding the permissible migration of components of packaging material into food.
- the fact that the food-safe packaging material according to the present invention complies with the corresponding standard guarantees sufficient food safety.
- the packaging material is designed as a foldable packaging material.
- the environmentally friendly packaging material has a basis weight of less than 150 g/m 2 , preferably less than 120 g/m 2 , even more preferably less than 100 g/m 2 , wherein most preferably the basis weight of the environmentally friendly packaging material is between 70 and 80 g/m 2 .
- the first and/or second coating color layer each has a basis weight of less than 20 g/m 2 , preferably less than 15 g/m 2 , and wherein the first and/or second coating color layer most preferably each has a basis weight of 3 g/m 2 to 15 g/m 2 .
- a correspondingly low basis weight of the first and/or second coating layer ensures in particular that fewer soluble components are available in relation to the entire packaging material.
- the at least one second coating color layer comprises at least one preservative, and wherein the preservative preferably comprises a diol, most preferably bronopol.
- This provides the technical advantage of achieving a longer durability of at least one second coating layer.
- the at least one second coating layer does not comprise dodine and other guanidine salts as a preservative, wherein in particular unavoidable traces of dodine and other guanidine salts may be present in the at least one second coating layer.
- dodine and other guanidine salts as a preservative, wherein in particular unavoidable traces of dodine and other guanidine salts may be present in the at least one second coating layer.
- particularly strict environmental standards can be met, such as Demeter-compliant packaging.
- the environmentally friendly packaging material has at least one intermediate layer which is arranged between the at least one first coating color layer and the at least one second coating color layer.
- the at least one intermediate layer comprises at least one binder and at least one pigment, in particular at least one inorganic pigment.
- the intermediate layer can advantageously improve the structural stability and the barrier effect of the packaging material.
- the at least one comprises at least one natural polymer
- the natural polymer is preferably selected from the group comprising at least one polysaccharide, more preferably pullulan, chitosan, starch, cellulose, carboxymethylcellulose, and/or hydroxyethylcellulose, proteins, more preferably casein, butadiene-styrene, styrene-acrylate, acrylic acid esters, polyvinyl alcohol, polyvinyl acetate and mixtures thereof, and wherein the natural polymer most preferably comprises exclusively starch.
- the same preferred selections apply as for the inorganic pigment of the first and second coating layers.
- the environmentally friendly packaging material has at least one cover layer which is arranged outside the at least one second coating color layer.
- the cover layer contains at least one of the following components selected from a coating color, an ink, a sealing medium and an adhesive.
- the packaging material according to the invention can also be metallized in the nanometer range, for example with Al2O3 or Al.
- the packaging material according to the invention is further preferably characterized in that the at least one cover layer comprises metals, in particular aluminum, and/or metal oxides, in particular aluminum oxide and/or silicon oxide.
- Additional layers can in particular reduce the permeability of the packaging material according to the invention for other gases and/or form barriers for liquids or viscous substances such as fats, oils, hydrocarbons.
- the at least one cover layer can in particular: a) comprise at least one hydrophobic polymer, e.g. based on a polyacrylate, a styrene/butadiene copolymer and/or a polyolefin; b) comprise at least one hydrophilic polymer, e.g.
- a polyvinyl alcohol based on a polyvinyl alcohol
- c) comprise at least one inorganic pigment and a binder
- d) comprise amorphous and crystalline regions
- e) contain or consist of substances selected from the group comprising lipophilic substances, paraffins, in particular hard paraffins, waxes, in particular microcrystalline waxes, waxes based on vegetable oils or fats, vegetable waxes, animal waxes, low molecular weight polyolefins, polyterpenes, and mixtures thereof
- f) reduce or prevent the transfer of substances, in particular hydrophobic substances, e.g.
- substances according to point e) above for example to prevent or reduce the transfer of substances from underlying layers to a food, in particular a fatty food; g) be at least heat- or cold-sealable; h) comprise at least one adhesive; i) comprise or consist of at least one thermoplastic material, in particular a heat-sealable material.
- the at least one first coating color layer and the at least one second coating color layer are arranged on the first side of the carrier substrate of the environmentally friendly packaging material, wherein in particular a backside coating color layer is arranged on the second side of the carrier substrate.
- the at least one backside coating color layer is designed analogously to the at least one first coating color layer, so that in this case all the selections already mentioned for the at least one first coating color layer also apply analogously to the backside coating color layer.
- the at least one backside coating layer comprises a binder, so that in this case all the previously mentioned selections for binders also apply analogously to the binder of the backside coating layer.
- the at least one backside coating layer comprises an adhesive layer.
- the backside coating layer provides the possibility of labelling or printing on the backside or second side of the carrier substrate of the environmentally friendly packaging material.
- the present invention relates to a method for producing an environmentally friendly packaging material comprising the following Method steps: providing a carrier substrate which has a first side and a second side facing away from the first side; applying at least one first coating color to the first and/or second side of the carrier substrate, wherein the first coating color comprises at least one inorganic pigment and at least one polymeric binder, or wherein the first coating color comprises at least one polymeric binder and no inorganic pigment; drying the at least one first coating color in order to obtain at least one first coating color layer arranged on the carrier substrate; applying at least one second coating color to the at least one first coating color layer, wherein the second coating color comprises 10% by weight to 95% by weight of at least one polysaccharide based on the total dry mass of the second coating color, 1% by weight to 90% by weight of at least one rheological agent, in particular a polyol, based on the total dry mass of the second coating color, and at least one liquid, in particular water; and drying the at least one second coating
- the application of the at least one first coating color and/or the application of the at least one second coating color is carried out by a large-scale industrial coating machine, wherein the large-scale industrial coating machine in particular has a production speed of more than 1000 meters per minute.
- This provides the technical advantage that large quantities of packaging material can be provided within a short period of time.
- the application of the first and/or second coating color is carried out by means of a curtain coating process or by means of a doctor blade coating process. It is preferred that the application of the first and/or second coating color is carried out by means of a double-curtain coating process at an operating speed of the coating system of at least 200 m/min.
- This process is particularly advantageous from an economic point of view and due to the uniform application across the paper web.
- a freely falling curtain of a coating dispersion is formed.
- the coating dispersion which is in the form of a thin film (curtain)
- curtain is "poured" onto a substrate by free fall in order to apply the coating dispersion to the substrate.
- DE 10 196 052 TI discloses the use of the curtain coating process in the production of information recording materials, whereby multilayer recording layers are realized by applying the curtain, consisting of several coating dispersion films, to substrates.
- the drying of the first and/or second coating color is carried out at a temperature between 60°C and 140°C, preferably between 70°C and 120°C.
- the drying of the first and/or second coating color is carried out for a period of 1 to 10 seconds.
- the drying of the first and/or second coating color is carried out at a curing pressure of 0.2 bar to 3 bar, preferably at a curing pressure of 0.9 bar to 1.1 bar.
- the first and/or second coating color is degassed with stirring for a period of 2 minutes to 10 minutes, preferably for a period of 4 minutes, before application.
- the application of the first and/or second coating color is carried out at a temperature between 15 °C and 30 °C. According to one embodiment, after application of the first and/or second coating color, an application weight of at least 6 g/m 2 of the respective first and/or second coating color is achieved.
- the embodiments given for the packaging material according to the first aspect are also embodiments for the method for producing the packaging material according to the second aspect and vice versa.
- Environmentally friendly packaging material can be produced by a process
- the invention is solved by an environmentally friendly packaging material producible by a method according to the second aspect.
- the embodiments given for the packaging material according to the first aspect and for the method for producing the packaging material according to the second aspect are also embodiments for the packaging material according to the third aspect.
- the invention is solved by using an environmentally friendly packaging material according to the first and/or third aspect as packaging, in particular for consumer goods, food, electronic articles and/or tobacco products.
- the packaging includes in particular wrap-around packaging, tubular bags, lids on a cup or bowl, banderoles, and/or general primary and secondary packaging.
- the packaging is designed as an inner packaging, which is used, for example, as a replacement for a metallized inner packaging.
- the embodiments given for the packaging material according to the first aspect and for the method for producing the packaging material according to the second aspect are also embodiments for the use of the packaging material according to the fourth aspect.
- the present invention relates to a second coating color for the indirect or direct coating of a first coating color layer, which is applied to a first carrier substrate, comprising 10% by weight to 95% by weight of at least one polysaccharide based on the total dry mass of the second coating color; 1% by weight to 90% by weight of at least one rheological agent, in particular a polyol, based on the total dry mass of the second coating color; and at least one liquid, in particular water; wherein the second coating color has a viscosity between 50 mPas and 2000 mPas, preferably between 150 mPas and 1300 mPas, and wherein the viscosity of the coating color is adjusted by the weight ratio of the at least one polysaccharide to the at least one rheological agent, in particular the polyol.
- the viscosity of the second coating color between 50 mPas and 2000 mPas, preferably between 150 mPas and 1300 mPas, based on the weight ratio of the at least one polysaccharide to the at least one rheological agent, in particular polyol, a very high production throughput of the packaging materials produced can be ensured, depending on the type of application used, by using large-scale industrial coating machines.
- the second coating colour can be applied using a curtain coating process (“Coating Curtain process), which can only be used with very low viscosities of the applied coating color.
- the viscosity of the second coating color is determined by the weight ratio of the at least one polysaccharide to the at least one rheological agent, in particular polyol, and the viscosity of the coating color is adjusted in that the at least one polysaccharide has different number average degrees of polymerization X n .
- the viscosity of the second coating color is adjusted not only by adding different weight proportions of at least one polysaccharide and at least one rheological agent, in particular polyol, but also by varying the ratio of the degrees of polymerization of the at least one polysaccharide, which also allows an adjustment of the viscosity of the second coating color.
- the viscosity of the second coating color is between 200 mPas and 400 mPas or between 800 mPas and 1300 mPas.
- the second coating color is present as an aqueous solution, as an aqueous dispersion or as an aqueous emulsion.
- the weight proportion of the at least one polysaccharide of the second coating color is set such that a paper coated with the second coating color after drying the second coating color to obtain a second coating color layer: a) has an oxygen permeability at a temperature of 23°C ⁇ 2°C and an air humidity of less than 0% according to the standard DIN ISO 15105-1 of less than 10 cm 3 per m 2 per day, preferably less than 8 cm 3 per m 2 per day, and more preferably less than 5 cm 3 per m 2 per day, and most preferably less than 1 cm 3 per m 2 per day, and/or b) has a greaseproofness according to the standard DIN 53116, and/or c) a KIT value according to the standard Tappi 559 of more than 10, preferably more than 12, and/or d) a bending resistance of an external bend of the environmentally friendly packaging material after folding the environmentally friendly packaging material with a 3.28 kg and 10 cm wide folding roll, and/or has a creasing resistance of an internal crease
- the embodiments given for the packaging material according to the first aspect and for the method for producing the packaging material according to the second aspect and for the use of the packaging material according to The embodiments given in the fourth aspect are also embodiments for the second coating color according to the fifth aspect and vice versa.
- the basis weight, or the application weight of a layer was determined by differential weighing between an uncoated carrier substrate and the carrier substrate coated with the layer.
- the oxygen transmission rate (OTR) of the respective packaging materials was determined according to DIN ISO 15105-1 using a Brügger Gas Transmission Tester (GTT) at room temperature (23°C ⁇ 2°C) and at an air humidity of 0%.
- GTT Brügger Gas Transmission Tester
- the resistance to external folding or internal folding of the respective packaging materials was determined after folding with a 10 cm wide and 3.28 kg folding roll by visual analysis of the external folding or internal folding using a scanning electron microscope, if necessary with a subsequent grease resistance test according to standard 513116.
- the grease-tightness of the respective packaging materials was tested according to standard 513116 using a palm kernel oil grease test.
- the viscosity of each coating color was determined using a Brookfield DV II+Potential viscometer with spindle 34 at a constant temperature between 30°C and 40°C according to DIN 53019.
- the aroma tightness or mineral oil tightness of the respective packaging materials was determined by gravimetric determination of the hexane vapor transmission rate (HVTR) using permeability tests of hexane over a period of 24 hours.
- the hexane vapor transmission test (HVTR) is carried out gravimetrically, using cups in accordance with the DIN 53122-1 standard, which are filled with n-hexane and the sample is clamped in the cup with the coated side facing the n-hexane.
- the hexane loss is determined by weighing the cup several times over a period of 24 hours at a temperature of 23°C ⁇ 2°C and a humidity of 50% over a defined area.
- the sealability of the respective packaging materials was determined according to the standard DIN 55529 (2012), whereby the coated paper was sealed at 3 bar for 0.3 seconds in the temperature range from 100 °C to 200 °C transverse to the paper grain direction and the seal seam strength was measured.
- a corresponding coating color in particular an aqueous coating color, was applied to a first side of a carrier substrate made of cellulose, size DIN A3, in an amount of 5 to 10 ml using a film applicator with doctor bars from Erichsen (RK K303 Multicoater) at room temperature.
- the doctor bars used were selected so that the desired application weight of the respective coating layer was obtained.
- the respective packaging materials were attached to cardboard with a magnet to prevent the paper from rolling up and dried for a period of 3 minutes in a Memmert convection oven (setting: 50% flap; 50% fan) at a temperature of 105 °C in order to obtain the corresponding coating color layer.
- the at least one first coating color applied directly to the carrier substrate comprises either at least one polymeric binder, such as starch, and at least one inorganic pigment, such as clay, or at least one polymeric binder, such as starch, and no inorganic pigment.
- the at least one first coating color applied directly to the carrier substrate forms the at least one first coating color layer after drying.
- the at least one second coating color is applied directly or indirectly to the dried at least one first coating color layer according to the experiments described below, and then dried to obtain the at least one second coating color layer.
- the polysaccharide used in the embodiments for the second coating color comprises exclusively food-grade pullulan, which was purchased from Hayashibara Co. Ltd. and used without pretreatment.
- the pullulan was dissolved in distilled water while stirring and, depending on the specific experiment, at least one polyol, in particular xylitol and/or sorbitol, was added.
- the second coating colour was degassed while stirring with a Hausschild SpeedMixer at a stirring speed of 2000 revolutions per minute for 4 minutes.
- packaging materials not according to the invention were subsequently investigated, which comprise carrier substrates on which only at least one first coating color layer is arranged, but on which no second coating color layer comprising at least one polysaccharide and at least one polyol was applied.
- the carrier substrate was coated with an aqueous first coating color comprising starch to obtain the first coating color layer with a basis weight of 4 g/m 2 (“starch”).
- the carrier substrate was coated with an aqueous first coating color comprising clay and styrene-acrylate latex to obtain the first coating color layer with a basis weight of 4 g/m 2 (“clay”).
- the carrier substrate was coated twice with an aqueous first coating color comprising clay and styrene-acrylate latex to obtain two superimposed first coating layers each with a basis weight of 4 g/m 2 (“double clay”).
- a second aqueous coating color comprising exclusively 20% by weight of pullulan (corresponds to 100% by weight of pullulan based on the total dry mass of the second coating color) was applied to a packaging material obtained according to Experiment 2 with a first coating color layer containing clay ("clay"). The applied second coating color was then dried in order to obtain a second coating color layer not according to the invention.
- the second coating color was applied with a coating weight of 6 g/m 2 .
- the second coating color was applied with a coating weight of 7 g/m 2 .
- the second coating color was applied with a coating weight of 10.5 g/m 2 .
- the second coating color was applied with a coating weight of 13 g/m 2 .
- the oxygen permeability (OTR) the aroma tightness and mineral oil tightness using a hexane vapor transmission test (HVTR) and the grease tightness of the respective packaging materials were investigated and qualitatively evaluated according to Table 2 below.
- an application weight of the second coating color of 7 g/m 2 is sufficient to achieve good oxygen impermeability, or good aroma impermeability, or mineral oil impermeability of the packaging material.
- a application weight of the second coating color of 10.5 g/m 2 or 13 g/m 2 also achieves good oxygen impermeability, or good aroma impermeability, or mineral oil impermeability, or good grease impermeability of the packaging material.
- the second coating color used in experiments 5, 6, 7 and 8, which comprises 20 wt.% pullulan has a very high viscosity of 6000 mPas, which makes the use of the second coating color for large-scale application because with such a high viscosity the second coating colour cannot be applied either by a curtain coating process or by means of a doctor blade coating process.
- the second coating colours used in Experiments 9 to 12 each have a pullulan solids content of 16 wt.% (corresponding to 100 wt.% pullulan based on the total dry mass of the second coating colour) and a viscosity of 2000 mPas, so that these second coating colors are also not suitable for large-scale use in a curtain coating process.
- the second coating colors investigated in experiments 9 to 12 are also not in accordance with the invention.
- the second coating color was applied with a coating weight of 5.3 g/m 2 and 8.1 g/m 2 , respectively, onto a clay-based first coating color layer (see Experiment 2, abbreviation “clay”) and dried.
- the second coating color was applied with a coating weight of 7.1 g/m 2 and 9.1 g/m 2 , respectively, onto a clay-based double first coating color layer (see Experiment 3, abbreviation “clay double”) and dried.
- Second coating layer comprising only pullulan on various carrier substrates
- the second coating colors with a total solids content of 16 wt.% were investigated with regard to their viscosity properties, whereby different weight proportions of polyols and pullulan were added.
- Experiments 16 to 20 and 22 to 26 comprise embodiments according to the invention.
- Experiment 15 does not include any polyol at 22°C, so that a total solids content of 16 wt.% pullulan (corresponds to 100 wt.% pullulan based on the total dry mass of the second coating color) is present (non-inventive experiment).
- Experiment 16 comprises 10 wt.% sorbitol based on the total dry mass of the coating colour, so that a solid content of 14.4 wt.% pullulan and a solid content of 1.6 wt.% sorbitol (corresponds to 90 wt.% pullulan and 10 wt.% sorbitol based on the total dry mass of the second coating colour) are present in the coating colour.
- Experiment 17 comprises 20 wt.% sorbitol based on the total dry mass of the coating color, so that a solids content of 12.8 wt.% pullulan and a solids content of 3.2 wt.% sorbitol (corresponds to 80 wt.% pullulan and 20 wt.% sorbitol based on the total dry mass of the second coating color) is present in the coating color.
- Experiment 18 comprises 30 wt.% sorbitol based on the total dry mass of the coating color, so that a solids content of 11.2 wt.% pullulan and a solids content of 4.8 wt.% sorbitol (corresponds to 70 wt.% pullulan and 30 wt.% sorbitol based on the total dry mass of the second coating color) is present in the coating color.
- Experiment 19 comprises 40 wt.% sorbitol based on the total dry mass of the coating color, so that a solids content of 9.6 wt.% pullulan and a solids content of 6.4 wt.% sorbitol (corresponds to 60 wt.% pullulan and 40 wt.% sorbitol based on the total dry mass of the second coating color) is present in the coating color.
- Experiment 20 comprises 50 wt.% sorbitol based on the total dry mass of the coating color, so that a solids content of 8 wt.% pullulan and a solids content of 8 wt.% sorbitol (corresponds to 50 wt.% pullulan and 50 wt.% sorbitol based on the total dry mass of the second coating color) is present in the coating color.
- Experiment 21 does not include any polyol at 30°C.
- Experiments 22, 23, 24, 25, and 26 include the addition of 10 wt.%, 20 wt.%, 30 wt.%, 40 wt.%, and 50 wt.% xylitol based on the total dry mass at 30°C, with the solids content in the coating color being determined analogously to sorbitol.
- the viscosity of the second coating color comprising 16 wt.% pullulan decreases significantly with increasing weight proportion of the respective polyol, so that by adding polyol, in particular xylitol or sorbitol, the corresponding second coating color can be advantageously used in large-scale application, depending on the viscosity set, either in a curtain coating process with a viscosity between 200 and 400 mPas or in a doctor blade coating with a viscosity of up to 2000 mPas.
- the corresponding second coating color containing pullulan can be advantageously used in large-scale application, depending on the viscosity set, either in a curtain coating process with a viscosity between 200 and 400 mPas or in a doctor blade coating process with a viscosity of up to 2000 mPas.
- experiments 34 to 39 investigated how the addition of a polyol to corresponding second coating colors comprising pullulan affects the resistance to creasing and greaseproofing of the corresponding packaging materials.
- the corresponding second coating color was applied to a carrier substrate with two first coating color layers comprising clay (see experiment 3, abbreviation “double clay”) and dried to obtain the second coating color layer.
- a second coating color containing 14.4 wt.% pullulan and 1.6 wt.% xylitol (corresponds to 90 wt.% pullulan and 10 wt.% xylitol based on the total dry mass of the second coating color) was investigated.
- a second coating color containing 11.2 wt.% pullulan and 4.8 wt.% xylitol (corresponds to 70 wt.% pullulan and 30 wt.% xylitol based on the total dry mass of the second coating color) was investigated.
- a second coating color containing 14.4 wt.% pullulan and 1.6 wt.% sorbitol (corresponds to 90 wt.% pullulan and 10 wt.% sorbitol based on the total dry mass of the second coating color) was investigated.
- a second coating color containing 11.2 wt.% pullulan and 4.8 wt.% sorbitol (corresponds to 70 wt.% pullulan and 30 wt.% sorbitol based on the total dry mass of the second coating color) was investigated.
- Experiments 34 to 39 comprise embodiments of the invention.
- Table 6 Crease resistance and grease resistance of a second coating layer comprising pullulan and polyol (based on the total dry mass of the coating)
- a second coating color containing 16 wt. % pullulan and no polyol was used, and the resulting second coating color layer was examined for sealability.
- a second coating color containing 14.4 wt. % pullulan and 1.6 wt. % xylitol or sorbitol was used (corresponds to 90 wt. % pullulan and 10 wt. % xylitol or sorbitol based on the total dry mass of the second coating color) and the resulting second coating color layer was examined for sealability.
- % xylitol or sorbitol was used (corresponds to 80 wt. % pullulan and 20 wt. % xylitol or sorbitol based on the total dry mass of the second coating color) and the resulting second coating color layer was examined for sealability.
- a second coating color containing 8 wt.% pullulan and 8 wt.% xylitol or sorbitol was used (corresponds to 50 wt.% pullulan and 50 wt.% xylitol or sorbitol based on the total dry mass of the second coating color), and the resulting second coating color layer was investigated for sealability.
- the second coating color comprises 11.2 wt.% pullulan and 4.8 wt.% sorbitol (corresponds to 70 wt.% pullulan and 30 wt.% sorbitol based on the total dry mass of the second coating color).
- the second coating color comprises 12.4 wt.% pullulan and 3.6 wt.% sorbitol (corresponds to 80 wt.% pullulan and 20 wt.% sorbitol based on the total dry mass of the second coating color).
- the second coating color comprises 9.6 wt.% pullulan and 6.4 wt.% sorbitol (corresponds to 60 wt.% pullulan and 40 wt.% sorbitol based on the total dry mass of the second coating color).
- the second coating color comprises 11.2 wt.% pullulan and 4.8 wt.% xylitol (corresponding to 70 wt.% pullulan and 30 wt.% xylitol based on the total dry mass of the second coating color).
- the experiments according to the invention show that by adding at least one polyol, such as sorbitol and/or xylitol, the viscosity of a second coating color based on a polysaccharide, such as pullulan, can be advantageously adjusted such that the corresponding second coating color can be advantageously applied to a carrier substrate on an industrial scale both in a curtain coating process with low viscosity requirements in a range of 200 to 400 mPas and in a doctor blade coating process with viscosities of up to 2000 mPas, which cannot be achieved by a second coating color comprising only pullulan.
- a polysaccharide such as pullulan
- a second coating color according to the invention comprising at least one rheological agent, in particular polyol, and at least one polysaccharide ensures that the second coating color layer obtained after drying of the second coating color has an advantageously low oxygen permeability, an advantageously high grease impermeability and an advantageously high kink resistance, wherein the second coating color layer is also sealable, so that an environmentally friendly packaging for packaging a wide variety of consumer goods, foodstuffs or tobacco products can be obtained, which is made from natural materials and is advantageously biodegradable and recyclable.
- the application weight of the second coating layer can be advantageously reduced, while still ensuring an advantageous barrier effect of the second coating layer.
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Abstract
Description
UMWELTFREUNDLICHES VERPACKUNGSMATERIAL ENVIRONMENTALLY FRIENDLY PACKAGING MATERIAL
TECHNISCHES GEBIET TECHNICAL FIELD
Die vorliegende Erfindung betrifft gemäß einem ersten Aspekt ein umweltfreundliches Verpackungsmaterial, umfassend ein Trägersubstrat, welches eine erste Seite und eine der ersten Seite abgewandte zweite Seite aufweist, mindestens eine erste Streichfarbenschicht, welche an der ersten und/oder zweiten Seite des Trägersubstrats angeordnet ist, und mindestens eine zweite Streichfarbenschicht, welche mittelbar oder unmittelbar auf die mindestens eine erste Streichfarbenschicht aufgebracht ist. According to a first aspect, the present invention relates to an environmentally friendly packaging material comprising a carrier substrate having a first side and a second side facing away from the first side, at least one first coating color layer arranged on the first and/or second side of the carrier substrate, and at least one second coating color layer applied directly or indirectly to the at least one first coating color layer.
Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines umweltfreundlichen Verpackungsmaterials. According to a second aspect, the present invention relates to a method for producing an environmentally friendly packaging material.
Gemäß einem dritten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein umweltfreundliches Verpackungsmaterial herstellbar durch ein Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt. According to a third aspect, the present invention relates to an environmentally friendly packaging material producible by a method according to the second aspect.
Gemäß einem vierten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine Verwendung eines umweltfreundlichen Verpackungsmaterials gemäß dem ersten und/oder dritten Aspekt als Verpackung, insbesondere für Konsumgüter, Lebensmittel, Elektronikartikel und/oder Tabakwaren. According to a fourth aspect, the present invention relates to a use of an environmentally friendly packaging material according to the first and/or third aspect as packaging, in particular for consumer goods, food, electronic articles and/or tobacco products.
Gemäß einem fünften Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine zweite Streichfarbe zur mittelbaren oder unmittelbaren Beschichtung einer ersten Streichfarbenschicht, welche auf einem ersten Trägersubstrat aufgebracht ist. According to a fifth aspect, the present invention relates to a second coating color for the indirect or direct coating of a first coating color layer which is applied to a first carrier substrate.
TECHNISCHER HINTERGRUND Ein Verpackungsmaterial, bzw. Verpackungspapier bezeichnet im Allgemeinen eine aus Papier bestehende Hülle, insbesondere eine partielle oder vollständige Hülle, eines Objektes insbesondere zu dessen Schutz oder zur besseren Handhabung. Folglich umfasst ein Verpackungsmaterial, bzw. ein Verpackungspapier das Papiermaterial, das eine solche Verpackung bildet. TECHNICAL BACKGROUND A packaging material or packaging paper generally refers to a paper cover, in particular a partial or complete cover, of an object, in particular for its protection or for better handling. Consequently, a packaging material or packaging paper includes the paper material that forms such a packaging.
Herkömmliches Verpackungsmaterial wird insbesondere als Verpackung für Konsumgüter, Lebensmittel, Elektronikartikel und/oder Tabakwaren verwendet. Conventional packaging material is used primarily as packaging for consumer goods, food, electronic items and/or tobacco products.
Ein Verpackungsmaterial zum Verpacken von Konsumgütern, Lebensmitteln, Elektronikartikeln und/oder Tabakwaren schützt somit das verpackte Gut einerseits vor äußeren Einflüssen, wie z.B. Feuchtigkeit oder Schmutz, und verhindert andererseits das Austreten von Bestandteilen des verpackten Gutes nach außen. Hierfür müssen Verpackungsmaterialien zum Verpacken von Konsumgütern, Lebensmitteln, Elektronikartikeln und/oder Tabakwaren unterschiedliche Kriterien erfüllen. Geeignete Verpackungsmaterialien sollen unter anderem mechanischen und prozessspezifischen Anforderungen genügen und wirksame Barriereeigenschaften gegen beispielsweise Wasser, Fett, Mineralöle, Aromastoffe, und/oder Sauerstoff aufweisen. A packaging material for packaging consumer goods, food, electronic items and/or tobacco products protects the packaged goods from external influences, such as moisture or dirt, on the one hand, and prevents components of the packaged goods from escaping to the outside, on the other. To achieve this, packaging materials for packaging consumer goods, food, electronic items and/or tobacco products must meet various criteria. Suitable packaging materials should, among other things, meet mechanical and process-specific requirements and have effective barrier properties against, for example, water, fat, mineral oils, flavorings and/or oxygen.
Ein Verpackungsmaterial zum Verpacken von Konsumgütern, Lebensmitteln, Elektronikartikeln und/oder Tabakwaren sollte ferner eine ausreichende Reißfestigkeit, einen an die Weiterverarbeitung, z. B. in einer Druck- und Verpackungsmaschine angepassten Reibkoeffizienten, bzw. eine ausreichende Flexibilität besitzen, um das zu verpackende Gut wirksam verpacken zu können. Je nach Anwendungsfall kann ein Verpackungsmaterial ein einfaches Einschlagpapier sein oder, wenn es partiell oder vollflächig mit einer heiß- und kaltsiegelbaren Beschichtung versehen ist, zur Herstellung von Beuteln verwendet werden, sowie von außen bedruckbar sein und im gesamten Konvertierungsund Abpackprozess nicht seine Schutzwirkung verlieren. A packaging material for packaging consumer goods, food, electronics and/or tobacco products should also have sufficient tear resistance, a friction coefficient adapted to further processing, e.g. in a printing and packaging machine, and sufficient flexibility to be able to package the goods to be packaged effectively. Depending on the application, a packaging material can be a simple wrapping paper or, if it is partially or fully coated with a heat and cold sealable coating, can be used to make bags, be printable from the outside and not lose its protective effect during the entire conversion and packaging process.
Zudem ist es bei Verpackungsmaterialien zum Verpacken von Konsumgütern, Lebensmitteln, Elektronikartikeln und/oder Tabakwaren, insbesondere bei Verpackungsmaterialien zum Verpacken von fetthaltigen Konsumgütern, Lebensmitteln, Elektronikartikeln und/oder Tabakwaren entscheidend, dass fluorfreie Chemikalien eingesetzt werden, um eine Fluor-Kontamination des verpackten Gutes und/oder um eine Freigabe von fluorhaltigen Chemikalien an die Umgebung zu vermeiden. In der WO 2022/003472 A1 ist eine Barrierebeschichtung für Papier und Kartonagen offenbart, welche ein Polysaccharid und ein polykationisches Polymer umfasst. In addition, it is crucial that fluorine-free chemicals are used in packaging materials for packaging consumer goods, food, electronics and/or tobacco products, especially in packaging materials for packaging fatty consumer goods, food, electronics and/or tobacco products, in order to avoid fluorine contamination of the packaged goods and/or to avoid the release of fluorine-containing chemicals into the environment. WO 2022/003472 A1 discloses a barrier coating for paper and cardboard which comprises a polysaccharide and a polycationic polymer.
In der WO 2022/269198 A1 ist ein mehrschichtiges Verpackungsmaterial offenbart, welches Barriereeigenschaften aufweist, biologisch abbaubar und recycelbar ist. WO 2022/269198 A1 discloses a multilayer packaging material which has barrier properties, is biodegradable and recyclable.
In der JP 2003-013391 A ist Verpackungsmaterial offenbart, welches eine biologisch abbaubare Harzbeschichtung aufweist. JP 2003-013391 A discloses packaging material having a biodegradable resin coating.
In der US 3,932,192 ist die Verwendung von Pullulan in einer Papierbeschichtung offenbart. US 3,932,192 discloses the use of pullulan in a paper coating.
In der WO 2008/068779 A2 ist ein Verpackungsmaterial mit einem wasserlöslichen Film offenbart. WO 2008/068779 A2 discloses a packaging material with a water-soluble film.
Herkömmliche Verpackungsmaterialien, wenn diese optional aus Kunststoff, insbesondere aus fossilen Rohrstoffen, bestehen, sind oftmals nicht oder nur eingeschränkt recycelbar, und sind auch oftmals nicht oder nur eingeschränkt biologisch abbaubar. Conventional packaging materials, if they optionally consist of plastic, especially fossil raw materials, are often not or only partially recyclable, and are also often not or only partially biodegradable.
Da herkömmlich verwendete Verpackungen zu einem großen Teil aus Kunststoffen bestehen, welche sich in der Natur nur über einen sehr langen Zeitraum zersetzen, tragen entsprechende herkömmliche Verpackungen in signifikanter Weise zur weltweiten Verschmutzung mit Kunststoffmüll bei. Since conventional packaging consists largely of plastics, which only decompose in nature over a very long period of time, conventional packaging contributes significantly to global plastic waste pollution.
Somit besteht ein Bedarf entsprechende herkömmliche Verpackungen auf Kunststoffbasis durch umweltfreundliche Verpackungen zu ersetzen, welche beispielsweise auf natürlichen Rohstoffen basieren. There is therefore a need to replace conventional plastic-based packaging with environmentally friendly packaging, which is based, for example, on natural raw materials.
Zudem müssen entsprechende Verpackungen eine hohe Sicherheit in Bezug auf das zu verpackende Gut aufweisen. Ein entschiedenes Kriterium bei der Beurteilung der Sicherheit von Verpackungsmaterial ist, dass Bestandteile, insbesondere wasserlösliche Bestandteile, entsprechender herkömmlicher Verpackungsmaterialien nicht oder nur in äußerst geringem Maße aus den Verpackungsmaterialien in das jeweilige verpackte Konsumgut und/oder Lebensmittel, bzw. in die jeweilige verpackte Tabakware migrieren und diese kontaminieren, so dass bei einem Gebrauch entsprechend durch Verpackungsmaterialien verpackter Konsumgüter, Lebensmittel, Elektronikartikeln und/oder Tabakwaren durch einen Nutzer mögliche Gesundheitsgefährdungen des Nutzers ausgeschlossen, bzw. minimiert werden können. In addition, the corresponding packaging must demonstrate a high level of safety with regard to the goods to be packaged. A decisive criterion in assessing the safety of packaging material is that components, in particular water-soluble components, of corresponding conventional packaging materials do not migrate or only migrate to a very small extent from the packaging materials into the respective packaged consumer goods and/or foodstuffs, or into the respective packaged tobacco products, and contaminate them, so that when a user uses consumer goods, food, electronic items and/or tobacco products packaged in packaging materials, possible risks to the user's health can be excluded or minimized.
Herkömmliche Verpackungsmaterialien, selbst wenn diese aus natürlichen Rohstoffen bestehen, weisen oftmals nur eine eingeschränkte Barrierewirkung gegenüber Sauerstoff, Wasserdampf, Mineralölen, Aromastoffen und/oder Fett auf, so dass sich diese in vielen Fällen nicht oder nur eingeschränkt als Verpackungen für Konsumgüter, Lebensmittel, Elektronikartikel und/oder Tabakwaren eignen. Conventional packaging materials, even if they are made from natural raw materials, often have only a limited barrier effect against oxygen, water vapor, mineral oils, flavorings and/or fat, so that in many cases they are not suitable or only suitable to a limited extent as packaging for consumer goods, food, electronic items and/or tobacco products.
Ein weiteres Problem herkömmlich verwendeter Streichfarben zur Herstellung von Streichfarbenschichten von Verpackungsmaterialien, selbst wenn diese natürliche Rohstoffe umfassen, ist, dass sich diese oftmals nicht für die industrielle Herstellung von Verpackungsmaterialien in einem großen Maßstab eignen. Entsprechende industrielle Streichmaschinen zum Aufbringen von Streichfarbe auf ein Trägersubstrat weisen oftmals Herstellungsgeschwindigkeiten von mehr als 1000 Meter Material pro Minute auf. Für eine entsprechend erfolgreiche großindustrielle Herstellung von Verpackungsmaterial ist es jedoch notwendig, dass die Viskosität der durch industrielle Streichmaschinen aufgebrachten Streichfarbe in einem eng begrenzten Viskositätsbereich liegt. Herkömmlich verwendete Streichfarben, selbst wenn diese aus natürlichen Rohstoffen bestehen, weisen oftmals sehr hohe Viskositäten auf, welche sich entsprechend für die großindustrielle Herstellung von Verpackungsmaterial nicht eignen. Another problem with conventionally used coating colors for producing coating layers of packaging materials, even if they contain natural raw materials, is that they are often not suitable for the industrial production of packaging materials on a large scale. Corresponding industrial coating machines for applying coating color to a carrier substrate often have production speeds of more than 1000 meters of material per minute. However, for a correspondingly successful large-scale industrial production of packaging material, it is necessary that the viscosity of the coating color applied by industrial coating machines lies within a narrowly limited viscosity range. Conventionally used coating colors, even if they consist of natural raw materials, often have very high viscosities, which are therefore not suitable for the large-scale industrial production of packaging material.
Zudem muss bei herkömmlich verwendeten Streichfarben zur Herstellung von Streichfarbenschichten von Verpackungsmaterialien sichergestellt werden, dass entsprechende Streichfarben, insbesondere wenn diese aus natürlichen Rohstoffen bestehen, nicht zu geringe Feststoffkonzentrationen aufweisen, da diese dann nicht mehr wirtschaftlich eingesetzt werden können. Dies beruht auf dem erhöhten Bedarf an Trocknungsenergie, um entsprechend niedrig konzentrierte Streichfarben wirksam zu trocknen, und darauf, dass durch den geringen Schichtauftrag entsprechend niedrig konzentrierter Streichfarben während des Trocknungsvorgangs eine Vielzahl von Wiederholungen des Beschichtungsprozesses notwendig ist, was die wirtschaftliche Anwendbarkeit entsprechend niedrig konzentrierter Streichfarben einschränkt. BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG In addition, when conventionally used coating colors for producing coating layers on packaging materials, it must be ensured that the corresponding coating colors, especially when they consist of natural raw materials, do not have too low solids concentrations, as they can then no longer be used economically. This is due to the increased need for drying energy in order to effectively dry correspondingly low-concentration coating colors, and to the fact that the small layer application of correspondingly low-concentration coating colors requires a large number of repetitions of the coating process during the drying process, which limits the economic applicability of correspondingly low-concentration coating colors. DESCRIPTION OF THE INVENTION
Definitionen definitions
Der im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendete Begriff „Streichfarbe“ bezeichnet, in Übereinstimmung mit dem allgemeinen Verständnis auf dem Gebiet der Papiertechnologie, Anstrichmittel, enthaltend oder bestehend aus Bindemitteln, Additiven und/oder Pigmenten, die auf eine Substratoberfläche, insbesondere Papieroberfläche, mit speziellen Streichvorrichtungen zur Oberflächenveredelung oder -modifizierung eines Trägersubstrats, bzw. Trägerpapiers aufgetragen, bzw. „gestrichen“ werden. Auf diese Weise hergestellte Papiere werden als „gestrichene Papiere“ bezeichnet. The term "coating color" used in the context of the present invention refers, in accordance with the general understanding in the field of paper technology, to coating materials containing or consisting of binders, additives and/or pigments which are applied or "coated" onto a substrate surface, in particular a paper surface, using special coating devices for surface finishing or modification of a carrier substrate or carrier paper. Papers produced in this way are referred to as "coated papers".
Unter einem „gestrichenen Papier“ wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Trägersubstrat verstanden, welches ein oder mehrere, durch Streichen aufgebrachte Schichten, also Streichfarbenschichten, umfasst. Als Schichten eines solchen gestrichenen Trägersubstrats kommen Funktionsschichten und strukturbildende Schichten, wie beispielsweise Ausgleichsschichten zur Glättung der Oberfläche, in Frage. In the context of the present invention, a "coated paper" is understood to mean a carrier substrate which comprises one or more layers applied by coating, i.e. coating color layers. Possible layers of such a coated carrier substrate are functional layers and structure-forming layers, such as leveling layers for smoothing the surface.
Der Begriff „Streichfarbe“ wird erfindungsgemäß als Oberbegriff für alle streichfähigen Beschichtungsmassen, Zubereitungen und/oder Lösungen in der Papierindustrie zur Behandlung, Modifizierung oder Veredelung einer Papieroberfläche verwendet. Unter „Streichfarbenschicht“ wird die auf das Trägersubstrat aufgetragene und getrocknete und verfilmte Streichfarbe verstanden. According to the invention, the term "coating color" is used as a generic term for all spreadable coating materials, preparations and/or solutions in the paper industry for treating, modifying or refining a paper surface. The term "coating color layer" refers to the coating color applied to the carrier substrate and dried and filmed.
Ein „Papier“ gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein flächiger Werkstoff, der im Wesentlichen aus Fasern pflanzlicher Herkunft besteht und durch Entwässerung einer Fasersuspension auf einem Sieb gebildet wird. Das entstehende Faservlies wird verdichtet und getrocknet. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden die auf gleiche Art hergestellten flächigen Werkstoffe „Karton“ und „Pappe“ ebenfalls unter Papier subsum- miert. Es wird zwischen Papier, Karton und Pappe nur anhand des Flächengewichts unterschieden, wobei Pappe ein Flächengewicht von größer 600 g/m2 aufweist, Karton ein Flächengewicht von größer 150 g/m2 und kleiner gleich 600 g/m2 aufweist und Papier ein Flächengewicht von kleiner oder gleich 150 g/m2 aufweist. Die molare Masse M einer Verbindung beschreibt das Verhältnis der Masse m der Verbindung zur Stoffmenge n der Verbindung gemäß der Formel M = m / n, wobei die Einheit als g/mol festgelegt ist. A "paper" according to the present invention is a flat material that consists essentially of fibers of plant origin and is formed by dewatering a fiber suspension on a sieve. The resulting fiber fleece is compacted and dried. In the context of the present invention, the flat materials "cardboard" and "paperboard" produced in the same way are also subsumed under paper. A distinction is made between paper, cardboard and paperboard only on the basis of the basis weight, with paperboard having a basis weight of more than 600 g/m 2 , cardboard having a basis weight of more than 150 g/m 2 and less than or equal to 600 g/m 2 and paper having a basis weight of less than or equal to 150 g/m 2 . The molar mass M of a compound describes the ratio of the mass m of the compound to the amount of substance n of the compound according to the formula M = m / n, where the unit is defined as g/mol.
Die molare Masse eines Polymers ist üblicherweise nicht konstant, sondern wird durch eine Molmassenverteilung beschrieben. Es können hierbei verschiedene Mittelwerte für die Molmassenverteilung definiert werden, um die molare Masse eines Polymers statistisch zu beschreiben, umfassend das Viskositätsmittel, das Massenmittel, und das Zahlenmittel der molaren Masse. Die molare Masse Mj des Polymers mit einer Anzahl i von Monomeren wird mit dem relativen Zahlenanteil, den dieses Polymer hat, gewichtet. Das Zahlenmittel Mn der molaren Masse beschreibt den Durchschnitt der molaren Massen aller Polymere in einer Probe gemäß der nachfolgend abgebildeten Formel. Dabei entspricht Ni der Zahl an Monomeren in der Probe mit genau i sich wiederholenden Einheiten: The molar mass of a polymer is usually not constant, but is described by a molar mass distribution. Various average values for the molar mass distribution can be defined in order to statistically describe the molar mass of a polymer, including the viscosity average, the mass average, and the number average of the molar mass. The molar mass Mj of the polymer with a number i of monomers is weighted by the relative number proportion that this polymer has. The number average M n of the molar mass describes the average of the molar masses of all polymers in a sample according to the formula shown below. Ni corresponds to the number of monomers in the sample with exactly i repeating units:
Aufgabenstellung task
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verpackungsmaterial bereitzustellen, welches umweltfreundlich ist, d.h. ein Verpackungsmaterial bereitzustellen, das biologisch abbaubar und/oder das vorteilhaft recycelbar ist. The object of the present invention is to provide a packaging material which is environmentally friendly, i.e. to provide a packaging material which is biodegradable and/or which is advantageously recyclable.
Zudem zielt die vorliegende Erfindung darauf ab, dass ein entsprechendes umweltfreundliches Verpackungsmaterial eine reduzierte Migration von Bestandteilen des Verpackungsmaterials in durch das Verpackungsmaterial verpackte Gut, wie beispielsweise Konsumgüter, Lebensmittel, Elektronikartikel und/oder Tabakwaren, aufweist. Gleichzeitig soll das Verpackungsmaterial der vorliegenden Erfindung die Migration von Bestandteilen, insbesondere von Fetten und Ölen, des verpackten Guts, wie beispielsweise Konsumgüter, Lebensmittel, Elektronikartikel und/oder Tabakwaren, nach außen verhindern oder mindestens verlangsamen. In addition, the present invention aims at a corresponding environmentally friendly packaging material having a reduced migration of components of the packaging material into goods packaged by the packaging material, such as consumer goods, food, electronic articles and/or tobacco products. At the same time, the packaging material of the present invention is intended to prevent or at least slow down the migration of components, in particular fats and oils, of the packaged goods, such as consumer goods, foodstuffs, electronic articles and/or tobacco products, to the outside.
Zudem zielt die vorliegende Erfindung darauf ab, dass ein entsprechendes umweltfreundliches Verpackungsmaterial eine hohe Knickbeständigkeit und/oder Siegelfähigkeit aufweist, um einen hohen Freiheitsgrad bei der Gestaltung der aus dem Verpackungsmaterial gefertigten Verpackung sicherzustellen. In addition, the present invention aims at ensuring that a corresponding environmentally friendly packaging material has a high kink resistance and/or sealability in order to ensure a high degree of freedom in the design of the packaging made from the packaging material.
Die vorliegende Erfindung zielt ferner darauf ab, dass ein entsprechendes umweltfreundliches Verpackungsmaterial im großindustriellen Maßstab wirtschaftlich hergestellt werden kann, so dass dieses umweltfreundliche Verpackungsmaterial beispielsweise durch industrielle Streichmaschinen mit Herstellungsgeschwindigkeiten von mehr als 1000 Meter pro Minute hergestellt werden kann. The present invention further aims to enable a corresponding environmentally friendly packaging material to be produced economically on a large industrial scale, so that this environmentally friendly packaging material can be produced, for example, by industrial coating machines with production speeds of more than 1000 meters per minute.
Zudem zielt die vorliegende Erfindung ferner darauf ab, dass entsprechende Streichfarben, welcher zur Herstellung der entsprechenden Streichfarbenschichten des umweltfreundlichen Verpackungsmaterials eingesetzt werden, ausreichend hohe Feststoffkonzentrationen aufweisen, so dass diese Streichfarben bei der Herstellung der entsprechenden Streichfarbenschichten mit einer geringen Trocknungsenergie getrocknet werden können und ein mehrmaliger Schichtauftrag nicht notwendig ist, um eine ausreichend dicke Streichfarbenschicht aufzutragen. In addition, the present invention further aims at ensuring that corresponding coating colors, which are used to produce the corresponding coating color layers of the environmentally friendly packaging material, have sufficiently high solids concentrations so that these coating colors can be dried with low drying energy during the production of the corresponding coating color layers and multiple layer applications are not necessary in order to apply a sufficiently thick coating color layer.
Umweltfreundliches Verpackungsmaterial Environmentally friendly packaging material
Die vorstehend genannte Aufgabenstellung wird gemäß dem ersten Aspekt gelöst durch ein umweltfreundliches Verpackungsmaterial, umfassend ein Trägersubstrat, welches eine erste Seite und eine der ersten Seite abgewandte zweite Seite aufweist; mindestens eine erste Streichfarbenschicht, welche an der ersten Seite und/oder zweiten Seite des Trägersubstrats angeordnet ist, wobei die mindestens eine erste Streichfarbenschicht mindestens ein anorganisches Pigment und mindestens ein polymeres Bindemittel umfasst, oder wobei die mindestens eine erste Streichfarbenschicht mindestens ein polymeres Bindemittel und kein anorganisches Pigment umfasst; und mindestens eine zweite Streichfarbenschicht, welche mittelbar oder unmittelbar auf die mindestens eine erste Streichfarbenschicht aufgebracht ist, wobei die mindestens eine zweite Streichfarbenschicht 10 Gew.-% bis 95 Gew.-% mindestens eines Polysaccharids bezogen auf die gesamte Trockenmasse der zweiten Streichfarbenschicht umfasst, und wobei die mindestens eine zweite Streichfarbenschicht 1 Gew.-% bis 90 Gew.-% mindestens eines Rheologiemittels, insbesondere eines Polyols, bezogen auf die gesamte Trockenmasse der mindestens einen zweiten Streichfarbenschicht umfasst. The above-mentioned object is achieved according to the first aspect by an environmentally friendly packaging material comprising a carrier substrate which has a first side and a second side facing away from the first side; at least one first coating color layer which is arranged on the first side and/or second side of the carrier substrate, wherein the at least one first coating color layer comprises at least one inorganic pigment and at least one polymeric Binder, or wherein the at least one first coating layer comprises at least one polymeric binder and no inorganic pigment; and at least one second coating layer which is applied directly or indirectly to the at least one first coating layer, wherein the at least one second coating layer comprises 10% by weight to 95% by weight of at least one polysaccharide based on the total dry mass of the second coating layer, and wherein the at least one second coating layer comprises 1% by weight to 90% by weight of at least one rheology agent, in particular a polyol, based on the total dry mass of the at least one second coating layer.
Das für die erste Streichfarbenschicht verwendete polymere Bindemittel, bzw. anorganische Pigment, sowie das für die zweite Streichfarbenschicht verwendete Polysaccharid und Rheologiemittel, insbesondere Polyol, bestehen hierbei aus natürlichen Rohstoffen, so dass eine vorteilhafte Umweltverträglichkeit des Verpackungsmaterials gemäß der vorliegenden Erfindung gegeben ist. Hierbei ist das Verpackungsmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung insbesondere vorteilhaft biologisch abbaubar und/oder recycelbar, so dass das Verpackungsmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung wesentlich zu einer Reduzierung der weltweiten Verschmutzung mit Plastikmüll beiträgt. The polymeric binder or inorganic pigment used for the first coating layer, as well as the polysaccharide and rheological agent, in particular polyol, used for the second coating layer consist of natural raw materials, so that the packaging material according to the present invention is advantageously environmentally friendly. The packaging material according to the present invention is particularly advantageously biodegradable and/or recyclable, so that the packaging material according to the present invention contributes significantly to reducing global pollution with plastic waste.
Zudem stellt die Kombination der mindestens einen ersten Streichfarbenschicht und der mindestens einen zweiten Streichfarbenschicht, welche auf dem Trägersubstrat aufgebacht sind, eine wirksame Barrierewirkung des umweltfreundlichen Verpackungsmaterials dahingehend sicher, dass eine Migration von Bestandteilen des Verpackungsmaterials in durch das Verpackungsmaterial verpackte Güter, wie beispielsweise Konsumgüter, Lebensmittel, Elektronikartikel und/oder Tabakwaren wirksam reduziert wird, so dass Risiko einer Gesundheitsgefährdung der Nutzer des Verpackungsmaterials durch entsprechend kontaminierte Güter vorteilhaft reduziert werden kann. In addition, the combination of the at least one first coating color layer and the at least one second coating color layer, which are applied to the carrier substrate, ensures an effective barrier effect of the environmentally friendly packaging material in that migration of components of the packaging material into goods packaged by the packaging material, such as consumer goods, food, electronic items and/or tobacco products, is effectively reduced, so that the risk of a health hazard to users of the packaging material due to correspondingly contaminated goods can be advantageously reduced.
Insbesondere verhindert das Verpackungsmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung eine Migration von Sauerstoff, Wasserdampf, Fett, Mineralölen und/oder Aromastoffen durch das Verpackungsmaterial, so dass sich das Verpackungsmaterial zum Verpacken von einer Vielzahl von unterschiedlichen Gütern eignet. In particular, the packaging material according to the present invention prevents migration of oxygen, water vapor, fat, mineral oils and/or flavorings through the packaging material, so that the packaging material is suitable for packaging a wide variety of different goods.
Somit kann durch die erfindungsgemäß gemäß dem ersten Aspekt beanspruchte Verwendung des Polysaccharids und des Rheologiemittels, insbesondere des Polyols, in der zweiten Streichfarbenschicht während der Herstellung des umweltfreundlichen Verpackungsmaterials die Viskosität der entsprechenden zweiten Streichfarbe derart vorteilhaft in einem spezifischen Viskositätsbereich eingestellt werden, dass die zweite Streichfarbe in großindustriellen Streichmaschinen mit einer Herstellungsgeschwindigkeit des umweltfreundlichen Verpackungsmaterials von teilweise mehr als 1000 Meter pro Minute eingesetzt werden kann. Thus, by the use of the polysaccharide and the rheology agent, in particular the polyol, in the second coating layer during the production of the environmentally friendly packaging material, as claimed in the first aspect of the invention, the viscosity of the corresponding second coating color can be adjusted in a specific viscosity range in such an advantageous manner that the second coating color can be used in large-scale industrial coating machines with a production speed of the environmentally friendly packaging material of sometimes more than 1000 meters per minute.
Somit dient das umweltfreundliche Verpackungsmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung als ein mindestens gleichwertiger Ersatz von herkömmlichen kunststoffbasierten Verpackungsmaterialien, wie beispielsweise unbedrucktes, bedrucktes oder beschichtetes Plastik. Thus, the environmentally friendly packaging material according to the present invention serves as at least an equivalent replacement for conventional plastic-based packaging materials, such as unprinted, printed or coated plastic.
Eine mindestens eine erste, bzw. mindestens eine zweite Streichfarbenschicht bedingt hierbei ein wirksames Aufträgen der jeweiligen mindestens einen ersten, bzw. mindestens einen zweiten Streichfarbe auf das Trägersubstrat. Insbesondere ist die mindestens eine erste und/oder mindestens eine zweite Streichfarbenschicht eine durch eine wässrige Dispersion oder eine wässrige Lösung aufgetragene erste und/oder zweite Streichfarbenschicht. At least one first or at least one second coating color layer requires an effective application of the respective at least one first or at least one second coating color to the carrier substrate. In particular, the at least one first and/or at least one second coating color layer is a first and/or second coating color layer applied by means of an aqueous dispersion or an aqueous solution.
Hierbei stellt die auf das Trägersubstrat insbesondere direkt aufgetragene mindestens eine erste Streichfarbenschicht insbesondere sicher, dass die nachfolgend aufgetragene zweite Streichfarbenschicht auf der ersten Streichfarbenschicht eine vorteilhaft homogene Beschichtung gewährleistet. In this case, the at least one first coating layer, which is applied directly to the carrier substrate in particular, ensures that the subsequently applied second coating layer on the first coating layer ensures an advantageously homogeneous coating.
Zudem kann durch das Aufträgen der mindestens einen ersten Streichfarbenschicht auf das Trägersubstrat das Auftragsgewicht der mindestens einen zweiten Streichfarbenschicht vorteilhaft reduziert werden, ohne dass nachteilige Eigenschaften des Verpackungsmaterials beobachtet werden können. Insbesondere umfasst die mindestens eine erste Streichfarbenschicht mindestens eine vorderseitige erste Streichfarbenschicht, welche an der ersten Seite des Trägersubstrats angeordnet ist, oder umfasst die mindestens eine erste Streichfarbenschicht mindestens eine rückseitige erste Streichfarbenschicht, welche an der zweiten Seite des Trägersubstrats angeordnet ist, oder umfasst die mindestens eine erste Streichfarbenschicht mindestens eine vorderseitige erste Streichfarbenschicht, welche an der ersten Seite des Trägersubstrats angeordnet ist, und mindestens eine rückseitige erste Streichfarbenschicht, welche an der zweiten Seite des Trägersubstrats angeordnet ist. In addition, by applying the at least one first coating color layer to the carrier substrate, the application weight of the at least one second coating color layer can be advantageously reduced without adverse properties of the packaging material being observed. In particular, the at least one first coating color layer comprises at least one front-side first coating color layer which is arranged on the first side of the carrier substrate, or the at least one first coating color layer comprises at least one rear-side first coating color layer which is arranged on the second side of the carrier substrate, or the at least one first coating color layer comprises at least one front-side first coating color layer which is arranged on the first side of the carrier substrate and at least one rear-side first coating color layer which is arranged on the second side of the carrier substrate.
Insbesondere umfasst die mindestens eine zweite Streichfarbenschicht mindestens eine vorderseitige zweite Streichfarbenschicht, welche unmittelbar auf mindestens eine die vorderseitige erste Streichfarbenschicht aufgebracht ist, oder umfasst die mindestens eine zweite Streichfarbenschicht mindestens eine rückseitige zweite Streichfarbenschicht, welche unmittelbar auf die mindestens eine rückseitige erste Streichfarbenschicht aufgebracht ist, oder umfasst die mindestens eine zweite Streichfarbenschicht mindestens eine vorderseitige zweite Streichfarbenschicht, welche unmittelbar auf die mindestens eine vorderseitige erste Streichfarbenschicht aufgebracht ist, und mindestens eine rückseitige zweite Streichfarbenschicht, welche unmittelbar auf die mindestens eine rückseitige erste Streichfarbenschicht aufgebracht ist. In particular, the at least one second coating layer comprises at least one front-side second coating layer which is applied directly to at least one front-side first coating layer, or the at least one second coating layer comprises at least one rear-side second coating layer which is applied directly to the at least one rear-side first coating layer, or the at least one second coating layer comprises at least one front-side second coating layer which is applied directly to the at least one front-side first coating layer, and at least one rear-side second coating layer which is applied directly to the at least one rear-side first coating layer.
Somit können je nach Anordnung der ersten und zweiten Streichfarbenschicht auf einer einzigen Seite, bzw. auf beiden Seiten des Trägersubstrats entweder mindestens zwei Schichten, bzw. mindestens vier Schichten in dem umweltverträglichen Verpackungsmaterial vorhanden sein. Thus, depending on the arrangement of the first and second coating layers on a single side or on both sides of the carrier substrate, either at least two layers or at least four layers can be present in the environmentally friendly packaging material.
Gemäß einer Ausführungsform ist das umweltfreundliche Verpackungsmaterial als ein biologisch abbaubares umweltfreundliches Verpackungsmaterial ausgebildet. According to one embodiment, the environmentally friendly packaging material is designed as a biodegradable environmentally friendly packaging material.
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass das Verpackungsmaterial der ständig wachsenden Menge an Verpackungsmüll entzogen werden kann, da das entsprechend biologisch abbaubare Verpackungsmaterial nach der Entsorgung über einen längeren Zeitraum von Organismen biologisch abgebaut werden kann, und dadurch zersetzt wird. This provides the technical advantage that the packaging material can be removed from the constantly growing amount of packaging waste, since the corresponding biodegradable packaging material can be recycled after disposal via a can be biologically broken down by organisms over a longer period of time and is thus decomposed.
Insbesondere wird eine rasche biologische Abbaubarkeit von Verpackungsmaterialien unter aeroben Bedingungen durch die Tests der OECD-Testserie 301 (A-F) nachgewiesen. Als „biologisch abbaubar“ im Sinne der vorliegenden Erfindung werden Verpackungsmaterialien bezeichnet, die eine biologische Abbaubarkeit gemessen nach OECD 301 F von mindestens 40 % aufweisen oder gemessen nach OECD 302 C (M ITI-I I-Test) von mindestens 20 % aufweisen und somit eine inhärente oder grundsätzliche Abbaubarkeit aufweisen. Dies entspricht dem Grenzwert für die OECD 302 C gemäß „Revised Introduction to the OECD Guidelines for testing of Chemicals, section 3, Part 1, dated 23 March 2006“. Ab einem Grenzwert von mindestens 60 % gemessen nach OECD 301 F werden Verpackungsmaterialien vorliegend auch als rasch bioabbaubar bezeichnet. In particular, rapid biodegradability of packaging materials under aerobic conditions is demonstrated by tests in the OECD test series 301 (A-F). In the context of the present invention, “biodegradable” refers to packaging materials that have a biodegradability of at least 40% measured according to OECD 301 F or of at least 20% measured according to OECD 302 C (M ITI-I I test) and thus have inherent or fundamental degradability. This corresponds to the limit value for OECD 302 C according to “Revised Introduction to the OECD Guidelines for testing of Chemicals, section 3, Part 1, dated 23 March 2006”. From a limit value of at least 60% measured according to OECD 301 F, packaging materials are also referred to as rapidly biodegradable.
Gemäß einer Ausführungsform ist das umweltfreundliche Verpackungsmaterial als ein recycelbares umweltfreundliches Verpackungsmaterial ausgebildet, wobei das recycelbare umweltfreundliche Verpackungsmaterial insbesondere die Norm PTS-RH 021 :2012- Kategorie II und/oder die Norm Aticelca UNI 11743:2019 (Zertifizierungsstelle Aticelca) und/oder die Norm 501 :2019 (Aticelca) erfüllt. According to one embodiment, the environmentally friendly packaging material is designed as a recyclable environmentally friendly packaging material, wherein the recyclable environmentally friendly packaging material in particular complies with the standard PTS-RH 021:2012- Category II and/or the standard Aticelca UNI 11743:2019 (certification body Aticelca) and/or the standard 501:2019 (Aticelca).
Beim Recycling von Verpackungsmaterialien ist hierbei unter anderem auch die Druckfarbenentfernung aus dem Verpackungsmaterial relevant. Die Bewertung der Recyc- lierbarkeit kann beispielsweise mit der INGEDE-Methode 11 vorgenommen werden, wobei hierbei das erfindungsgemäße Verpackungsmaterial mit der INGEDE-Methode 11 bevorzugt einen Wert von über 50 erreicht, am meisten bevorzugt von über 70. When recycling packaging materials, the removal of printing ink from the packaging material is also relevant. The evaluation of recyclability can be carried out, for example, using the INGEDE method 11, whereby the packaging material according to the invention preferably achieves a value of over 50 using the INGEDE method 11, most preferably over 70.
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass ein entsprechend recycelbares umweltfreundliches Verpackungsmaterial nach der Benutzung vorteilhaft wiederverwendet werden kann, wodurch sich die Nachhaltigkeit des Verpackungsmaterials verbessert. Insbesondere kann das recycelbare Verpackungsmaterial in einen Verpackungskreislauf integriert sein. Gemäß einer Ausführungsform umfasst die mindestens eine erste Streichfarbenschicht eine einzige erste Streichfarbenschicht, welche auf der ersten oder zweiten Seite des Trägersubstrats angeordnet ist. This achieves the technical advantage that a suitably recyclable, environmentally friendly packaging material can be advantageously reused after use, thereby improving the sustainability of the packaging material. In particular, the recyclable packaging material can be integrated into a packaging cycle. According to one embodiment, the at least one first coating color layer comprises a single first coating color layer which is arranged on the first or second side of the carrier substrate.
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass die Verwendung lediglich einer einzigen ersten Streichfarbenschicht den Herstellungsaufwand des Verpackungsmaterials reduziert. This achieves the technical advantage that the use of only a single first coating layer reduces the manufacturing effort of the packaging material.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform umfasst die mindestens eine erste Streichfarbenschicht eine erste Streichfarbenschicht, welche auf der ersten Seite oder zweiten Seite des Trägersubstrats angeordnet ist, und umfasst die mindestens eine erste Streichfarbenschicht mindestens eine weitere erste Streichfarbenschicht, welche auf der ersten Streichfarbenschicht aufgebracht ist, wobei die erste Streichfarbenschicht und die mindestens eine weitere erste Streichfarbenschicht mindestens ein anorganisches Pigment und mindestens ein polymeres Bindemittel umfassen, oder wobei die erste Streichfarbenschicht und die mindestens eine weitere erste Streichfarbenschicht mindestens ein polymeres Bindemittel und kein anorganisches Pigment umfassen. According to an alternative embodiment, the at least one first coating layer comprises a first coating layer which is arranged on the first side or second side of the carrier substrate, and the at least one first coating layer comprises at least one further first coating layer which is applied to the first coating layer, wherein the first coating layer and the at least one further first coating layer comprise at least one inorganic pigment and at least one polymeric binder, or wherein the first coating layer and the at least one further first coating layer comprise at least one polymeric binder and no inorganic pigment.
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass die Verwendung von mehreren ersten Streichfarbenschichten zwischen dem Trägersubstrat und der mindestens einen zweiten Streichfarbenschicht je nach Anwendungsfall die Barrierewirkung des Verpackungsmaterials erhöht, und gegebenenfalls dazu führt, dass das Auftragsgewicht der auf die Mehrzahl von ersten Streichfarbenschichten aufgetragenen zweiten Streichfarbenschicht reduziert werden kann. This achieves the technical advantage that the use of a plurality of first coating color layers between the carrier substrate and the at least one second coating color layer increases the barrier effect of the packaging material depending on the application and, if appropriate, leads to the application weight of the second coating color layer applied to the plurality of first coating color layers being able to be reduced.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die mindestens eine zweite Streichfarbenschicht eine einzige zweite Streichfarbenschicht, welche mittelbar oder unmittelbar auf die mindestens eine erste Streichfarbenschicht aufgebracht ist. According to one embodiment, the at least one second coating color layer comprises a single second coating color layer which is applied directly or indirectly to the at least one first coating color layer.
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass die Verwendung lediglich einer einzigen zweiten Streichfarbenschicht den Herstellungsaufwand des Verpackungsmaterials reduziert. Gemäß einer alternativen Ausführungsform umfasst die mindestens eine zweite Streichfarbenschicht eine zweite Streichfarbenschicht, welche auf der mindestens einen ersten Streichfarbenschicht mittelbar oder unmittelbar aufgebracht ist, und umfasst die mindestens eine zweite Streichfarbenschicht mindestens eine weitere zweite Streichfarbenschicht, welche auf der zweiten Streichfarbenschicht aufgebracht ist, wobei die zweite Streichfarbenschicht und die mindestens eine weitere zweite Streichfarbenschicht 10 Gew.-% bis 95 Gew.-% mindestens eines Polysaccharids bezogen auf die gesamte Trockenmasse der jeweiligen zweiten Streichfarbenschicht umfasst, und wobei die zweite Streichfarbenschicht und die mindestens eine weitere zweite Streichfarbenschicht 1 Gew.-% bis 90 Gew.-% mindestens eines Rheologiemittels, insbesondere eines Polyols, bezogen auf die gesamte Trockenmasse der jeweiligen zweiten Streichfarbenschicht umfasst. This achieves the technical advantage that the use of only a single second coating layer reduces the manufacturing effort of the packaging material. According to an alternative embodiment, the at least one second coating layer comprises a second coating layer which is applied directly or indirectly to the at least one first coating layer, and the at least one second coating layer comprises at least one further second coating layer which is applied to the second coating layer, wherein the second coating layer and the at least one further second coating layer comprise 10% by weight to 95% by weight of at least one polysaccharide based on the total dry mass of the respective second coating layer, and wherein the second coating layer and the at least one further second coating layer comprise 1% by weight to 90% by weight of at least one rheology agent, in particular a polyol, based on the total dry mass of the respective second coating layer.
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass die Verwendung von mehreren außenseitig auf den ersten Streichfarbenschichten mittelbar oder unmittelbar aufgebrachten zweiten Streichfarbenschichten je nach Anwendungsfall die Barrierewirkung des Verpackungsmaterials erhöht, bzw. besonders vorteilhafte Eigenschaften des Verpackungsmaterials erreicht werden können. This achieves the technical advantage that the use of several second coating layers applied directly or indirectly to the outside of the first coating layers increases the barrier effect of the packaging material, or particularly advantageous properties of the packaging material can be achieved, depending on the application.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Trägersubstrat Zellstoff, wobei das Trägersubstrat insbesondere Cellulosefasern umfasst. According to one embodiment, the carrier substrate comprises cellulose, wherein the carrier substrate in particular comprises cellulose fibers.
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass zum einen der Zellstoff, bzw. die Cellulosefasern aus natürlichen und umweltverträglichen Materialien bestehen, und zum anderen der Zellstoff, bzw. die Cellulosefasern eine ausreichende strukturelle Stabilität des umweltfreundlichen Verpackungsmaterials sicherstellen, damit dieses als Verpackung wirksam eingesetzt werden kann. This achieves the technical advantage that, on the one hand, the pulp or cellulose fibers consist of natural and environmentally friendly materials, and, on the other hand, the pulp or cellulose fibers ensure sufficient structural stability of the environmentally friendly packaging material so that it can be used effectively as packaging.
Insbesondere ist der Zellstoff, insbesondere die Cellulosefasern, der ausschließliche Bestandteil des Trägersubstrats des umweltfreundlichen Verpackungsmaterials. Gemäß einer Ausführungsform umfasst der mindestens eine Zellstoff, insbesondere die Cellulosefasern, einen Gewichtsanteil von mindestens 70 Gew.-%, bevorzugt mindestens 75 Gew.-%, weiter bevorzugt mindestens 80 Gew.-% und am meisten bevorzugt mindestens 85 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Bestandteile des umweltfreundlichen Verpackungsmaterials. In particular, pulp, especially cellulose fibres, is the exclusive component of the carrier substrate of the environmentally friendly packaging material. According to one embodiment, the at least one pulp, in particular the cellulose fibers, comprises a weight proportion of at least 70 wt.%, preferably at least 75 wt.%, more preferably at least 80 wt.% and most preferably at least 85 wt.% based on the total weight of the components of the environmentally friendly packaging material.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Trägersubstrat einen Langfaserzellstoff und/oder einen Kurzfaserzellstoff. According to one embodiment, the carrier substrate comprises a long fiber pulp and/or a short fiber pulp.
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass die Verwendung eines Langfaserzellstoffes und/oder eines Kurzfaserzellstoffes besonders vorteilhafte strukturelle Eigenschaften des Verpackungsmaterials sicherstellt. Unter einem Langfaserzellstoff wird hierbei insbesondere ein Zellstoff aus Nadelhölzern oder insbesondere ein Zellstoff umfassend Fasern mit einer Faserlänge 0,5 mm bis 4,4 mm oder 0,7 mm bis 3,5 mm oder 2,6 mm bis 4,4 mm verstanden. Unter einem Kurzfaserzellstoff wird hierbei insbesondere ein Zellstoff aus Laubhölzern oder insbesondere Zellstoff umfassend Fasern mit einer Faserlänge von 0,5 bis 2,2 mm oder 0,7 mm bis 2,2 mm oder besonders bevorzugt 0,5 bis 1 ,5 mm verstanden. This achieves the technical advantage that the use of a long-fiber pulp and/or a short-fiber pulp ensures particularly advantageous structural properties of the packaging material. A long-fiber pulp is understood here to mean in particular a pulp made from softwoods or in particular a pulp comprising fibers with a fiber length of 0.5 mm to 4.4 mm or 0.7 mm to 3.5 mm or 2.6 mm to 4.4 mm. A short-fiber pulp is understood here to mean in particular a pulp made from hardwoods or in particular a pulp comprising fibers with a fiber length of 0.5 to 2.2 mm or 0.7 mm to 2.2 mm or particularly preferably 0.5 to 1.5 mm.
Gemäß einer Ausführungsform weist der Langfaserzellstoff einen Gewichtsanteil von 10 Gew.-% bis 80 Gew.-%, bevorzugt von 20 Gew.-% bis 50 Gew.-% bezogen auf die Fasermischung aus Langfaserzellstoff und Kurzfaserzellstoff auf. According to one embodiment, the long-fiber pulp has a weight proportion of 10 wt.% to 80 wt.%, preferably 20 wt.% to 50 wt.%, based on the fiber mixture of long-fiber pulp and short-fiber pulp.
Gemäß einer Ausführungsform weist der Kurzfaserzellstoff einen Gewichtsanteil von 20 Gew.-% bis 90 Gew.-%, bevorzugt von 50 Gew.-% bis 80 Gew.-% bezogen auf die Fasermischung aus Langfaserzellstoff und Kurzfaserzellstoff auf. According to one embodiment, the short fiber pulp has a weight proportion of 20 wt.% to 90 wt.%, preferably 50 wt.% to 80 wt.%, based on the fiber mixture of long fiber pulp and short fiber pulp.
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass die entsprechenden Gewichtsanteile des Langfaserzellstoffes, bzw. des Kurzfaserzellstoffes vorteilhafte Eigenschaften des Verpackungsmaterials sicherstellen. This achieves the technical advantage that the corresponding weight proportions of the long-fibre pulp or the short-fibre pulp ensure advantageous properties of the packaging material.
Bevorzugt werden zur Herstellung des Trägersubstrats Zellstofffasern aus a) Holz, z.B. aus Laub- oder Nadelbäumen, b) Einjahrespflanzen und Gräsern, z.B. Silphie, Hanf, Stroh, etc. c) aufbereitetem Papierausschuss oder d) aufbereitetem Altpapier oder aus Mischungen daraus verwendet. Insbesondere über die Art der Zellstofffasern, die Aufbereitung der Zellstofffasern, z.B. Aufschlussverfahren, Extraktion, und die Mahlung und Abmischung der Zellstofffasern, sind die Eigenschaften des Trägersubstrats in bekannter Weise einstellbar. For the production of the carrier substrate, cellulose fibres from a) wood, e.g. from deciduous or coniferous trees, b) annual plants and grasses, e.g. silphium, hemp, straw, etc. c) processed paper waste or d) processed waste paper or mixtures thereof. The properties of the carrier substrate can be adjusted in a known manner, in particular by the type of pulp fibers, the processing of the pulp fibers, e.g. pulping processes, extraction, and the grinding and mixing of the pulp fibers.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Trägersubstrat Frischfasern, Primärfasern, Sekundärfasern und/oder recycelte Fasern auf. According to one embodiment, the carrier substrate comprises fresh fibers, primary fibers, secondary fibers and/or recycled fibers.
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass durch die Verwendung von recycelten Fasern eine vorteilhafte Umweltbilanz des Trägersubstrats sichergestellt werden kann, da hierfür keine neuen Pflanzen verarbeitet werden müssen, sondern bereits verwendete Trägersubstrate in einem Kreislaufprozess aufgearbeitet werden können. Die Frischfasern, welche aus neuen Pflanzen hergestellt sind, können hierbei insbesondere einen geringeren Anteil als die recycelten Fasern in dem Trägersubstrat aufweisen. This achieves the technical advantage that the use of recycled fibers ensures a favorable environmental balance of the carrier substrate, since no new plants have to be processed for this purpose, but already used carrier substrates can be reprocessed in a circular process. The fresh fibers, which are made from new plants, can in particular have a lower proportion than the recycled fibers in the carrier substrate.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Trägersubstrat ein Flächengewicht von 15 g/m2 bis 65 g/m2, bevorzugt von 30 g/m2 bis 60 g/m2, und am meisten bevorzugt von 35 g/m2 bis 55 g/m2 auf. According to one embodiment, the carrier substrate has a basis weight of 15 g/m 2 to 65 g/m 2 , preferably from 30 g/m 2 to 60 g/m 2 , and most preferably from 35 g/m 2 to 55 g/m 2 .
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass die genannten Flächengewichte des Trägersubstrats vorteilhafte Eigenschaften des Verpackungsmaterials sicherstellen. This achieves the technical advantage that the mentioned basis weights of the carrier substrate ensure advantageous properties of the packaging material.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Trägersubstrat ausgewählt aus der Gruppe umfassend unbeschichtete Papiere, einseitig beschichtete Papiere, und zweiseitig beschichtete Papiere. According to one embodiment, the carrier substrate is selected from the group comprising uncoated papers, single-sided coated papers, and double-sided coated papers.
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass je nach Anwendungsfall des gewünschten umweltfreundlichen Verpackungsmaterials das Trägersubstrat vorteilhaft gewählt werden kann. Gemäß einer Ausführungsform umfasst das polymere Bindemittel mindestens ein natürliches Polymer, wobei das natürliche Polymer bevorzugt ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend mindestens ein Polysaccharid, weiter bevorzugt Pullulan, Chitosan, Stärke, Cellulose, Carboxymethylcellulose, und/oder Hydroxyethylcellulose, Proteine, weiter bevorzugt Casein, Butadien-Styrol, Styrol-Acrylat, Acrylsäureester, Polyvinylalkohol, Polyvinylacetat und Mischungen davon, und wobei das natürliche Polymer am meisten bevorzugt ausschließlich Stärke umfasst. This provides the technical advantage that the carrier substrate can be advantageously selected depending on the application of the desired environmentally friendly packaging material. According to one embodiment, the polymeric binder comprises at least one natural polymer, wherein the natural polymer is preferably selected from the group comprising at least one polysaccharide, more preferably pullulan, chitosan, starch, cellulose, carboxymethylcellulose, and/or hydroxyethylcellulose, proteins, more preferably casein, butadiene-styrene, styrene-acrylate, acrylic acid esters, polyvinyl alcohol, polyvinyl acetate and mixtures thereof, and wherein the natural polymer most preferably comprises exclusively starch.
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass durch die entsprechenden polymeren Bindemittel eine vorteilhafte Herstellung der mindestens einen ersten Streichfarbenschicht erreicht wird, und zudem durch die entsprechenden polymeren Bindemittel vorteilhafte Barriereeigenschaften der mindestens einen ersten Streichfarbenschicht gewährleistet werden. This achieves the technical advantage that an advantageous production of the at least one first coating color layer is achieved by the corresponding polymeric binders, and in addition advantageous barrier properties of the at least one first coating color layer are ensured by the corresponding polymeric binders.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die mindestens eine erste Streichfarbenschicht 1 Gew.-% bis 70 Gew.-% des mindestens einen polymeren Bindemittels bezogen auf die gesamte Trockenmasse der mindestens einen ersten Streichfarbenschicht, bevorzugt von 10 Gew.-% bis 30 Gew.-%. According to one embodiment, the at least one first coating color layer comprises 1 wt.% to 70 wt.% of the at least one polymeric binder based on the total dry mass of the at least one first coating color layer, preferably from 10 wt.% to 30 wt.%.
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass durch die entsprechenden Gewichtsanteile des polymeren Bindemittels mindestens eine vorteilhafte erste Streichfarbenschicht erhalten werden kann. This achieves the technical advantage that at least one advantageous first coating layer can be obtained by using the corresponding weight proportions of the polymeric binder.
Gemäß einer Ausführungsform ist das mindestens eine anorganische Pigment der mindestens einen ersten Streichfarbenschicht ausgewählt aus der Gruppe umfassend kalziniertes Kaolin, Kaolin, Kaolinit, Magnesiumsilikathydrat, Siliziumoxid, Bentonit, Calciumcarbonat, Aluminiumhydroxid, Aluminiumoxid, Boehmit, Ton, Talk, und Mischungen davon, bevorzugt kalziniertes Kaolin, Kaolin, Kaolinit, Ton, Talk und/oder Calciumcarbonat, insbesondere gemahlenes Calciumcarbonat und/oder gefälltes Calciumcarbonat. Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass durch die entsprechenden anorganischen Pigmente vorteilhafte Eigenschaften der ersten Streichfarbenschicht erreicht werden können. According to one embodiment, the at least one inorganic pigment of the at least one first coating color layer is selected from the group comprising calcined kaolin, kaolin, kaolinite, magnesium silicate hydrate, silicon oxide, bentonite, calcium carbonate, aluminum hydroxide, aluminum oxide, boehmite, clay, talc, and mixtures thereof, preferably calcined kaolin, kaolin, kaolinite, clay, talc and/or calcium carbonate, in particular ground calcium carbonate and/or precipitated calcium carbonate. This provides the technical advantage that advantageous properties of the first coating layer can be achieved by using the corresponding inorganic pigments.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die mindestens eine erste Streichfarbenschicht 40 Gew.-% bis 95 Gew.-% des mindestens einen anorganischen Pigments bezogen auf die gesamte Trockenmasse der mindestens einen ersten Streichfarbenschicht, bevorzugt von 65 Gew.-% bis 85 Gew.-%. According to one embodiment, the at least one first coating color layer comprises 40 wt.% to 95 wt.% of the at least one inorganic pigment based on the total dry mass of the at least one first coating color layer, preferably from 65 wt.% to 85 wt.%.
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass durch die entsprechenden Gewichtsanteile der anorganischen Pigmente vorteilhafte Eigenschaften der ersten Streichfarbenschicht gewährleistet werden können. This achieves the technical advantage that advantageous properties of the first coating layer can be ensured by the corresponding weight proportions of the inorganic pigments.
Gemäß einer Ausführungsform beträgt das Verhältnis des polymeren Bindemittels zu dem anorganischen Pigment in der mindestens einen ersten Streichfarbenschicht von 1 zu 5 bis 5 zu 1 , bevorzugt 1 zu 4 bis 4 zu 1 , weiter bevorzugt 1 zu 3 bis 3 zu 1 , noch weiter bevorzugt von 1 zu 2 bis 2 zu 1 , und am meisten bevorzugt etwa 1 zu 1. According to one embodiment, the ratio of the polymeric binder to the inorganic pigment in the at least one first coating color layer is from 1 to 5 to 5 to 1, preferably 1 to 4 to 4 to 1, more preferably 1 to 3 to 3 to 1, even more preferably from 1 to 2 to 2 to 1, and most preferably about 1 to 1.
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass das entsprechende Verhältnis des polymeren Bindemittels zu dem anorganischen Pigment vorteilhafte Eigenschaften der ersten Streichfarbenschicht ermöglicht. This achieves the technical advantage that the appropriate ratio of the polymeric binder to the inorganic pigment enables advantageous properties of the first coating layer.
Gemäß einer Ausführungsform weist das mindestens eine anorganische Pigment der mindestens einen ersten Streichfarbenschicht ein Aspektverhältnis von 5 bis 100, bevorzugt von 15 bis 100, weiter bevorzugt von 20 bis 80 auf. According to one embodiment, the at least one inorganic pigment of the at least one first coating color layer has an aspect ratio of 5 to 100, preferably of 15 to 100, more preferably of 20 to 80.
Gemäß einer Ausführungsform weist das mindestens eine anorganische Pigment der mindestens einen ersten Streichfarbenschicht eine Teilchengrößenverteilung von 0,5 mm bis 3,0 mm auf. According to one embodiment, the at least one inorganic pigment of the at least one first coating color layer has a particle size distribution of 0.5 mm to 3.0 mm.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das mindestens eine Polysaccharid mindestens ein natürliches Polysaccharid, wobei das mindestens eine natürliche Polysaccharid bevorzugt ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend Hemicellulose, Cellulose, Stärke, Alginat, Chitosan, Pullulan, Dextran, Agarose und Mischungen davon, wobei das mindestens eine natürliche Polymer weiter bevorzugt Pullulan, Chitosan und/oder Alginat umfasst, und wobei das mindestens eine natürliche Polymer am meisten bevorzugt ausschließlich Pullulan umfasst. According to one embodiment, the at least one polysaccharide comprises at least one natural polysaccharide, wherein the at least one natural polysaccharide is preferably selected from the group comprising hemicellulose, cellulose, Starch, alginate, chitosan, pullulan, dextran, agarose and mixtures thereof, wherein the at least one natural polymer more preferably comprises pullulan, chitosan and/or alginate, and wherein the at least one natural polymer most preferably comprises exclusively pullulan.
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass die entsprechenden natürlichen Polysaccharide die Umweltverträglichkeit des Verpackungsmaterials sicherstellen, sich vorteilhaft im Rahmen der zweiten Streichfarbe verarbeiten lassen, und zudem vorteilhafte Eigenschaften der zweiten Streichfarbenschicht des umweltfreundlichen Verpackungsmaterials gewährleisten. This achieves the technical advantage that the corresponding natural polysaccharides ensure the environmental compatibility of the packaging material, can be advantageously processed as part of the second coating color, and also ensure advantageous properties of the second coating color layer of the environmentally friendly packaging material.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die zweite Streichfarbenschicht 40 Gew.-% bis 90 Gew.-% des mindestens einen Polysaccharids bezogen auf die gesamte Trockenmasse der zweiten Streichfarbenschicht, bevorzugt 50 Gew.% bis 85 Gew.-% und am meisten bevorzugt 60 Gew.-% bis 80 Gew.-%. According to one embodiment, the second coating layer comprises 40 wt.% to 90 wt.% of the at least one polysaccharide based on the total dry mass of the second coating layer, preferably 50 wt.% to 85 wt.% and most preferably 60 wt.% to 80 wt.%.
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass durch die entsprechenden Gewichtsbereiche des mindestens einen Polysaccharids ein vorteilhafter Kompromiss zwischen einer optimalen Viskosität der zweiten Streichfarbe zur Herstellung der zweiten Streichfarbenschicht und den Trocknungseigenschaften der entsprechend aufgetragenen zweiten Streichfarbe gewährleistet wird. This achieves the technical advantage that the corresponding weight ranges of the at least one polysaccharide ensure an advantageous compromise between an optimal viscosity of the second coating color for producing the second coating color layer and the drying properties of the correspondingly applied second coating color.
Gemäß einer Ausführungsform weist das mindestens eine Polysaccharid der zweiten Streichfarbenschicht ein Zahlenmittel des Polymerisationsgrads Xn von mindestens 100 auf, wobei das Zahlenmittel des Polymerisationsgrads Xn gemäß der folgenden Formel bestimmt ist: Xn = Mn / Mm, wobei Mn dem Zahlenmittel der molaren Masse des mindestens einen Polysaccharids entspricht, und wobei Mm der molaren Masse einer Monomer-Einheit des mindestens einen Polysaccharids entspricht. According to one embodiment, the at least one polysaccharide of the second coating color layer has a number average degree of polymerization X n of at least 100, wherein the number average degree of polymerization X n is determined according to the following formula: X n = M n / M m , wherein M n corresponds to the number average molar mass of the at least one polysaccharide, and wherein M m corresponds to the molar mass of a monomer unit of the at least one polysaccharide.
Gemäß einer Ausführungsform weist das mindestens eine Polysaccharid der zweiten Streichfarbenschicht ein Zahlenmittel des Polymerisationsgrads Xn von mindestens 110, bevorzugt von mindestens 120, weiter bevorzugt von mindestens 130, noch weiter bevorzugt von mindestens 140, noch weiter bevorzugt von mindestens 150, noch weiter bevorzugt von mindestens 160, noch weiter bevorzugt von mindestens 170, noch weiter bevorzugt von mindestens 175 auf, noch weiter bevorzugt von mindestens 200, noch weiter bevorzugt von mindestens 250, noch weiter bevorzugt von mindestens 300, ferner noch weiter bevorzugt von mindestens 400, ferner noch weiter bevorzugt von mindestens 500, ferner noch weiter bevorzugt von mindestens 600, ferner noch weiter bevorzugt von mindestens 700 und am meisten bevorzugt von mindestens 800. According to one embodiment, the at least one polysaccharide of the second coating layer has a number average degree of polymerization X n of at least 110, preferably of at least 120, more preferably of at least 130, even more preferably of at least 140, even more preferably of at least 150, even more preferably of at least 160, even more preferably of at least 170, even more preferably of at least 175, even more preferably of at least 200, even more preferably of at least 250, even more preferably of at least 300, even more preferably of at least 400, even more preferably of at least 500, even more preferably of at least 600, even more preferably of at least 700 and most preferably of at least 800.
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass durch ein vorteilhaftes Zahlenmittel des Polymerisationsgrads Xn des mindestens einen Polysaccharids eine vorteilhafte Herstellbarkeit der zweiten Streichfarbenschicht gewährleistet wird, da die entsprechende zweite Streichfarbe aus welcher die zweite Streichfarbenschicht hergestellt wird, eine vorteilhafte Viskosität aufweist. Zudem ergibt sich ein vorteilhafter Effekt in Bezug auf die Gasbarriereeigenschaften der zweiten Streichfarbenschicht. This achieves the technical advantage that an advantageous number average degree of polymerization X n of the at least one polysaccharide ensures advantageous producibility of the second coating layer, since the corresponding second coating from which the second coating layer is produced has an advantageous viscosity. In addition, an advantageous effect results in relation to the gas barrier properties of the second coating layer.
Gemäß einer Ausführungsform weist das mindestens eine Polysaccharid der zweiten Streichfarbenschicht unterschiedliche Zahlenmittel der Polymerisationsgrade Xn auf. According to one embodiment, the at least one polysaccharide of the second coating color layer has different number average degrees of polymerization X n .
Gemäß einer Ausführungsform weist das mindestens eine Polysaccharid der mindestens einen zweiten Streichfarbenschicht ein Zahlenmittel der molaren Masse Mn zwischen 1 x 105 g/mol und 8 x 105 g/mol auf, bevorzugt zwischen 2 x 105 g/mol und 6 x 105 g/mol, und am meisten bevorzugt zwischen 3 x 105 g/mol und 4 x 105 g/mol. According to one embodiment, the at least one polysaccharide of the at least one second coating color layer has a number average molar mass M n between 1 x 10 5 g/mol and 8 x 10 5 g/mol, preferably between 2 x 10 5 g/mol and 6 x 10 5 g/mol, and most preferably between 3 x 10 5 g/mol and 4 x 10 5 g/mol.
Gemäß einer Ausführungsform ist das mindestens eine Rheologiemittel ausgewählt aus der Gruppe umfassend: a) Zuckeralkohole ausgewählt aus der Gruppe umfassend: Diglycerol, Triglycerol, Glucose, Fruktose, Maltose, Lactose, Mannose, Ribose, Xylose, D-Mannitol, Triacetin, und Mischungen davon; b) Polyole ausgewählt aus der Gruppe umfassend: Pentaerythritol, Dipentaerythri- tol, Erythritol, Xylitol, Sorbitol, Glycerol, Mannitol, Maltitol, Lactitol und Mischungen davon; c) Diole ausgewählt aus der Gruppe umfassend: Methyl-Pentandiol, 1 ,2-Propan- diol, 1 ,4-Butandiol, 2-Hydroxy-1 ,3-Propandiol, 3-Methyl-1 ,3-Butandiol, 3,3-Dimethyl- 1 ,2-Butandiol und Mischungen davon; d) Glykole ausgewählt aus der Gruppe umfassend: Polyethylenglykol 300, Polyethylenglykol 400, Polyethylenglykol 2000, alkoxyliertes Polyethylenglykol und Mischungen davon; e) Caprolactam, zyklisches Trimethylolpropan, Harzester und Mischungen davon, f) Fettsäuren, insbesondere Stearinsäure, und/oder Fettsäureamide, insbesondere Erucamid, Stearinsäureamid und/oder Palmitinsäureamid, und Mischungen davon; wobei Mischungen der Untergruppen a) bis f) umfasst sind. wobei die Polyole bevorzugt Xylitol und/oder Sorbitol umfassen, wobei die Polyole am meisten bevorzugt ausschließlich Xylitol umfassen. According to one embodiment, the at least one rheology agent is selected from the group comprising: a) sugar alcohols selected from the group comprising: diglycerol, triglycerol, glucose, fructose, maltose, lactose, mannose, ribose, xylose, D-mannitol, triacetin, and mixtures thereof; b) polyols selected from the group comprising: pentaerythritol, dipentaerythritol, erythritol, xylitol, sorbitol, glycerol, mannitol, maltitol, lactitol and mixtures thereof; c) diols selected from the group comprising: methylpentanediol, 1,2-propanediol, 1,4-butanediol, 2-hydroxy-1,3-propanediol, 3-methyl-1,3-butanediol, 3,3-dimethyl-1,2-butanediol and mixtures thereof; d) glycols selected from the group comprising: polyethylene glycol 300, polyethylene glycol 400, polyethylene glycol 2000, alkoxylated polyethylene glycol and mixtures thereof; e) caprolactam, cyclic trimethylolpropane, resin esters and mixtures thereof, f) fatty acids, in particular stearic acid, and/or fatty acid amides, in particular erucamide, stearic acid amide and/or palmitic acid amide, and mixtures thereof; mixtures of subgroups a) to f) are included. wherein the polyols preferably comprise xylitol and/or sorbitol, wherein the polyols most preferably comprise exclusively xylitol.
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass die genannten natürlichen Polyole umweltfreundliche Additive sind, welche zudem ein vorteilhaftes Einstellen der Viskosität der zweiten Streichfarbe dahingehend sicherstellen, dass diese im großtechnischen Maßstab aufgetragen werden kann. This achieves the technical advantage that the natural polyols mentioned are environmentally friendly additives, which also ensure an advantageous adjustment of the viscosity of the second coating color so that it can be applied on a large scale.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die zweite Streichfarbenschicht 1 Gew.-% bis 90 Gew.-% des mindestens einen Rheologiemittels, insbesondere des Polyols, bezogen auf die gesamte Trockenmasse der zweiten Streichfarbenschicht, bevorzugt 5 Gew.-% bis 40 Gew.-%, und am meisten bevorzugt 10 Gew.-% bis 30 Gew.-%. According to one embodiment, the second coating layer comprises 1 wt.% to 90 wt.% of the at least one rheology agent, in particular the polyol, based on the total dry mass of the second coating layer, preferably 5 wt.% to 40 wt.%, and most preferably 10 wt.% to 30 wt.%.
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass durch die genannten Gewichtsanteile des mindestens einen Rheologiemittels, insbesondere des Polyols, in der zweiten Streichfarbe zur Herstellung der zweiten Streichfarbenschicht eine vorteilhafte Viskosität eingestellt werden kann. Zudem dient das Rheologiemittel, insbesondere Polyol, als Weichmacher. This achieves the technical advantage that the weight proportions of the at least one rheological agent, in particular the polyol, in the second A favorable viscosity can be set for the coating color used to produce the second coating color layer. In addition, the rheological agent, in particular polyol, serves as a plasticizer.
Gemäß einer Ausführungsform enthält das umweltfreundliche Verpackungsmaterial maximal 5 Gew.-%, weiter bevorzugt maximal 2,5 Gew.-%, noch weiter bevorzugt maximal 1 Gew.-%, zusätzlich noch weiter bevorzugt maximal 0,1 Gew.-% und am meisten bevorzugt maximal 0,01 Gew.-% Kunststoff, wobei der Kunststoff als ein Polymer definiert ist, dem möglicherweise Zusatzstoffe und andere Stoffe zugesetzt wurden und der als Hauptstrukturbestandteil von Endprodukten fungieren kann, ausgenommen natürliche Polymere, die nicht chemisch modifiziert wurden. According to one embodiment, the environmentally friendly packaging material contains a maximum of 5 wt.%, more preferably a maximum of 2.5 wt.%, even more preferably a maximum of 1 wt.%, additionally even more preferably a maximum of 0.1 wt.% and most preferably a maximum of 0.01 wt.% of plastic, wherein the plastic is defined as a polymer to which additives and other substances may have been added and which can function as the main structural component of end products, excluding natural polymers that have not been chemically modified.
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass durch den sehr geringen Kunststoffanteil das umweltfreundliche Verpackungsmaterial vorteilhaft recycelt werden kann. This provides the technical advantage that the environmentally friendly packaging material can be advantageously recycled due to the very low plastic content.
Gemäß einer Ausführungsform weist das umweltfreundliche Verpackungsmaterial maximal 60 Gew.-%, bevorzugt maximal 50 Gew.-%, weiter bevorzugt maximal 40 Gew.- % und am meisten bevorzugt maximal 20 Gew.- % der ersten und zweiten Streichfarbenschicht bezogen auf das Gesamtgewicht des umweltfreundlichen Verpackungsmaterials auf. According to one embodiment, the environmentally friendly packaging material comprises a maximum of 60 wt.%, preferably a maximum of 50 wt.%, more preferably a maximum of 40 wt.% and most preferably a maximum of 20 wt.% of the first and second coating color layers based on the total weight of the environmentally friendly packaging material.
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass die Verwendung von ersten und zweiten Streichfarbenschichten mit geringen Gewichtsanteilen die Herstellungskosten des umweltfreundlichen Verpackungsmaterials vorteilhaft reduziert. This achieves the technical advantage that the use of first and second coating layers with low weight proportions advantageously reduces the production costs of the environmentally friendly packaging material.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die erste und/oder zweite Streichfarbenschicht mindestens einen Hilfsstoff, wobei der mindestens eine Hilfsstoff bevorzugt ein natürliches Tensid, am meisten bevorzugt Saponine und/oder Phospholipide, umfasst. According to one embodiment, the first and/or second coating layer comprises at least one excipient, wherein the at least one excipient preferably comprises a natural surfactant, most preferably saponins and/or phospholipids.
Insbesondere umfasst das Tensid einen wasserlöslichen nichtionischen ethoxylierten Alkohol, insbesondere mit einem Feststoffanteil zwischen 4 und 15%, wobei das Tensid bevorzugt die Formel RO(CH2CH2O)xH aufweist, wobei der Substituent R ausge- wählt ist als iso-Ci3H27 und der Substituent x 8 oder mehr ist; oder wobei der Substituent R ausgewählt ist als iso-Cw und der Substituent x ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend 5, 6, 7, 8 oder 11. In particular, the surfactant comprises a water-soluble non-ionic ethoxylated alcohol, in particular with a solids content of between 4 and 15%, wherein the surfactant preferably has the formula RO(CH2CH2O)xH, wherein the substituent R is is selected as iso-Ci3H27 and the substituent x is 8 or more; or wherein the substituent R is selected as iso-Cw and the substituent x is selected from the group comprising 5, 6, 7, 8 or 11.
Gemäß einer Ausführungsform liegt das natürliche Tensid in einem Bereich von 0,05 Gew.-% bis 3 Gew.-%, bevorzugt von 0,1 Gew.-% bis 1 ,0 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Trockenmasse der jeweiligen Streichfarbenschicht vor. According to one embodiment, the natural surfactant is present in a range from 0.05 wt.% to 3 wt.%, preferably from 0.1 wt.% to 1.0 wt.%, based on the total dry mass of the respective coating color layer.
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass eine vorteilhaft homogene zweite Streichfarbe zur Herstellung der zweiten Streichfarbenschicht erhalten wird. Das natürliche Tensid wird zur Einstellung der dynamischen Oberflächenspannung für den großindustriellen Auftrag benötigt. This provides the technical advantage of producing an advantageously homogeneous second coating color for the production of the second coating color layer. The natural surfactant is required to adjust the dynamic surface tension for large-scale industrial application.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die mindestens eine erste Streichfarbenschicht und/oder die mindestens eine zweite Streichfarbenschicht mindestens ein Additiv, welches ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend viskositätssteuernde Mittel, bevorzugt Dicyandiamide, Polyethylenglykol und/oder Harnstoff als viskositätssenkende Mittel, oder bevorzugt Alginat, Carboxymethylcellulose und/oder Acryl säureester als viskositätssteigernde Mittel, Dispergiermittel, bevorzugt Polyphosphat, Natriumtripolyphosphat, Natriumpyrophosphat, und/oder Salze von Polycarbonsäuren, Entschäumer, Mittel zur Erhöhung der Nassfestigkeit, bevorzugt Melaminformaldehydharze, Harnstoffformaldehydharze, Formalin und/oder Glyoxal, Konservierungsmittel, bevorzugt antibakterielle Additive und/oder antifungizide Additive, Gleitmittel, bevorzugt Polyglykol, Mittel zur pH-Steuerung, bevorzugt Natriumhydroxid und/oder Ammoniak, Farbstoffe, optische Aufheller, Leitfähigkeitsmittel und Mischungen davon. According to one embodiment, the at least one first coating layer and/or the at least one second coating layer comprises at least one additive which is selected from the group comprising viscosity-controlling agents, preferably dicyandiamides, polyethylene glycol and/or urea as viscosity-reducing agents, or preferably alginate, carboxymethylcellulose and/or acrylic acid esters as viscosity-increasing agents, dispersants, preferably polyphosphate, sodium tripolyphosphate, sodium pyrophosphate, and/or salts of polycarboxylic acids, defoamers, agents for increasing wet strength, preferably melamine-formaldehyde resins, urea-formaldehyde resins, formalin and/or glyoxal, preservatives, preferably antibacterial additives and/or antifungal additives, lubricants, preferably polyglycol, agents for pH control, preferably sodium hydroxide and/or ammonia, dyes, optical brighteners, conductivity agents and mixtures thereof.
Gemäß einer Ausführungsform ist das mindestens eine Additiv in der ersten und/oder zweiten Streichfarbenschicht in einem Bereich von 0,01 Gew.-% bis 5 Gew.-%, bevorzugt von 0,1 Gew.-% bis 2 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Trockenmasse der jeweiligen Streichfarbenschicht vorhanden. Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass eine vorteilhafte Optimierung der Auftragbarkeit und/oder der Eigenschaften der mindestens einen ersten und/oder zweiten Streichfarbenschicht erreicht werden kann. According to one embodiment, the at least one additive is present in the first and/or second coating color layer in a range from 0.01 wt.% to 5 wt.%, preferably from 0.1 wt.% to 2 wt.%, based on the total dry mass of the respective coating color layer. This achieves the technical advantage that an advantageous optimization of the applicability and/or the properties of the at least one first and/or second coating color layer can be achieved.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die mindestens eine zweite Streichfarbenschicht ein anorganisches Pigment, welches bevorzugt ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend natürliche Calciumcarbonate (GCC, ground calcium carbonate), gefälltes Calcium Carbonat (PCC, precipitated calcium carbonate), Aluminiumoxide, Aluminiumhydroxide, Kieselsäuren, insbesondere gefällte und pyrogene Kieselsäuren, Dia- thomeenerden, Magnesiumcarbonaten, Titanoxid, Bentonit und Ton, bevorzugt Ton, Talk oder Kaolin. According to one embodiment, the at least one second coating color layer comprises an inorganic pigment, which is preferably selected from the group comprising natural calcium carbonates (GCC, ground calcium carbonate), precipitated calcium carbonate (PCC, precipitated calcium carbonate), aluminum oxides, aluminum hydroxides, silicas, in particular precipitated and pyrogenic silicas, diatomaceous earths, magnesium carbonates, titanium oxide, bentonite and clay, preferably clay, talc or kaolin.
Bevorzugt ist das anorganische Pigment der mindestens einen zweiten Streichfarbenschicht plättchenförmig ausgebildet. Preferably, the inorganic pigment of the at least one second coating color layer is platelet-shaped.
Gemäß einer Ausführungsform weist das mindestens eine anorganische Pigment der mindestens einen zweiten Streichfarbenschicht ein Aspektverhältnis von 5 bis 100, bevorzugt von 15 bis 100, weiter bevorzugt von 20 bis 80 auf. According to one embodiment, the at least one inorganic pigment of the at least one second coating color layer has an aspect ratio of 5 to 100, preferably of 15 to 100, more preferably of 20 to 80.
Gemäß einer Ausführungsform weist das mindestens eine anorganische Pigment der mindestens einen zweiten Streichfarbenschicht eine Teilchengrößenverteilung von 0,5 mm bis 3,0 mm auf. According to one embodiment, the at least one inorganic pigment of the at least one second coating color layer has a particle size distribution of 0.5 mm to 3.0 mm.
Gemäß einer Ausführungsform weist die mindestens eine zweite Streichfarbenschicht eine Pigmentvolumenkonzentration (PVC) auf, welche geringer als eine kritische Pigmentvolumenkonzentration (CPVC) ist, um einen kontinuierlichen dreidimensionalen Film zu erhalten. According to one embodiment, the at least one second coating color layer has a pigment volume concentration (PVC) which is less than a critical pigment volume concentration (CPVC) in order to obtain a continuous three-dimensional film.
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass die zweite Streichfarbenschicht eine relativ geringe Pigmentvolumenkonzentration (PVC) unterhalb der kritischen Pigmentvolumenkonzentration (CPVC) aufweist, so dass das Bindemittel die Pigmente inner- halb der zweiten Streichfarbenschicht wirksam einbetten kann, und dadurch eine kontinuierliche zweite Streichfarbenschicht ohne erkennbare Hohlräume erhalten werden kann, welche dennoch vorteilhafte Eigenschaften aufweist. This provides the technical advantage that the second coating layer has a relatively low pigment volume concentration (PVC) below the critical pigment volume concentration (CPVC), so that the binder can bind the pigments within can be effectively embedded within the second coating layer, thereby obtaining a continuous second coating layer without any noticeable voids, which nevertheless has advantageous properties.
Gemäß einer Ausführungsform liegt das anorganische Pigment der mindestens einen zweiten Streichfarbenschicht in einem Bereich von 1 Gew.-% bis 85 Gew.-%, bevorzugt 5 Gew.-% bis 50 Gew.-%, und am meisten bevorzugt 10 Gew.-% bis 30 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Trockenmasse der zweiten Streichfarbenschicht vor. According to one embodiment, the inorganic pigment of the at least one second coating color layer is present in a range of 1 wt.% to 85 wt.%, preferably 5 wt.% to 50 wt.%, and most preferably 10 wt.% to 30 wt.%, based on the total dry mass of the second coating color layer.
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass sich durch die Zugabe von anorganischem Pigment eine besonders vorteilhafte Viskosität der zweiten Streichfarbe einstellen lässt, wodurch sich die Verarbeitbarkeit der zweiten Streichfarbe beim Herstellen der zweiten Streichfarbenschicht verbessert. This achieves the technical advantage that a particularly advantageous viscosity of the second coating color can be set by the addition of inorganic pigment, which improves the processability of the second coating color when producing the second coating color layer.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die mindestens eine zweite Streichfarbenschicht kein Polymer, insbesondere kein Casein. According to one embodiment, the at least one second coating color layer does not comprise any polymer, in particular no casein.
Gemäß einer Ausführungsform weist das umweltfreundliche Verpackungsmaterial eine Siegelfähigkeit nach der Norm DIN 55529 (2012) auf. According to one embodiment, the environmentally friendly packaging material has a sealability according to the standard DIN 55529 (2012).
Insbesondere wurde das beschichtete Papier mit 3 bar für 0,3 Sekunden im Temperaturbereich von 100°C bis 200 °C quer zur Papierlaufrichtung gesiegelt und die Siegelnahtfestigkeit wurde gemessen. In particular, the coated paper was sealed at 3 bar for 0.3 seconds in the temperature range from 100 °C to 200 °C across the paper grain and the seal seam strength was measured.
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass sich das Verpackungsmaterial nicht nur als Einschlagpapier oder Wickler eignet, sondern zur Herstellung einer geschlossenen Verpackung (z. B. Beutel) verwendet werden kann. This provides the technical advantage that the packaging material is not only suitable as wrapping paper or wrapper, but can also be used to produce closed packaging (e.g. bags).
Insbesondere ist das umweltfreundliche Verpackungsmaterial als ein heißsiegelbares oder als ein kaltsiegelbares Verpackungsmaterial ausgebildet. Ein heißsiegelbares Verpackungsmaterial wird hierbei insbesondere durch das Verbindung zweier Lagen des Verpackungsmaterials mittels lokaler Wärmeeinwirkung und/oder Druck verstan- den. Ein kaltsiegelbares Verpackungsmaterial umfasst hierbei insbesondere ein Aufbringen eines Kaltsiegelklebers mittels Druckverfahren auf den zu versiegelnden Abschnitt des Verpackungsmaterials. Insbesondere ist das umweltfreundliche Verpackungsmaterial als ein durch Ultraschall versiegelbares Verpackungsmaterial ausgebildet. In particular, the environmentally friendly packaging material is designed as a heat-sealable or a cold-sealable packaging material. A heat-sealable packaging material is understood in particular to mean the connection of two layers of the packaging material by means of local heat and/or pressure. A cold-sealable packaging material in particular comprises applying a cold-seal adhesive to the section of the packaging material to be sealed using a printing process. In particular, the environmentally friendly packaging material is designed as a packaging material that can be sealed using ultrasound.
Gemäß einer Ausführungsform liegt das Polysaccharid, bevorzugt Pullulan, in der zweiten Streichfarbenschicht kristallin oder teilkristallin vor, um eine Barriereschicht bereitzustellen. According to one embodiment, the polysaccharide, preferably pullulan, in the second coating layer is crystalline or semi-crystalline in order to provide a barrier layer.
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass durch die kristalline, bzw. teilkristalline Struktur des Polysaccharids, bzw. des Pullulans, innerhalb der zweiten Streichfarbenschicht eine vorteilhafte Barriere bereitgestellt werden kann. This achieves the technical advantage that the crystalline or semi-crystalline structure of the polysaccharide or pullulan can provide an advantageous barrier within the second coating layer.
Gemäß einer Ausführungsform weist das umweltfreundliche Verpackungsmaterial eine Fettdichtigkeit gemäß der Norm DIN 53116 auf. According to one embodiment, the environmentally friendly packaging material has a grease-tightness according to the standard DIN 53116.
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass sich das umweltfreundliche Verpackungsmaterial vorteilhaft zum Verpacken von fetthaltigen Lebensmitteln eignet. This provides the technical advantage that the environmentally friendly packaging material is ideal for packaging fatty foods.
Gemäß einer Ausführungsform weist das umweltfreundliche Verpackungsmaterial einen KIT-Wert gemäß der Norm Tappi T 559 von mehr als 10, bevorzugt von mehr als 12, auf. According to one embodiment, the environmentally friendly packaging material has a KIT value according to the Tappi T 559 standard of more than 10, preferably more than 12.
Hierbei charakterisiert der gemäß der Norm Tappi T 559 ermittelte KIT-Wert von mehr als 10, bevorzugt von mehr als 12, besonders vorteilhafte Barriereeigenschaften des umweltfreundlichen Verpackungsmaterials, und stellt dadurch, insbesondere bei verpackten fetthaltigen Lebensmitteln, sicher, dass keine fetthaltigen Bestandteile der Lebensmittel durch das Verpackungsmaterial nach außen dringen. Dadurch eignet sich das Verpackungsmaterial besonders vorteilhaft zum Verpacken von Lebensmitteln, insbesondere fetthaltigen Lebensmitteln, und erfüllt hierbei in Europa und/oder in einzelnen europäischen Ländern vorhandenen gesetzlichen Normen hinsichtlich Lebensmittelverpackungen. The KIT value of more than 10, preferably more than 12, determined according to the Tappi T 559 standard characterizes particularly advantageous barrier properties of the environmentally friendly packaging material and thus ensures, especially in the case of packaged fatty foods, that no fatty components of the food penetrate through the packaging material. This makes the packaging material particularly suitable for packaging food, especially fatty foods, and complies with existing legal standards regarding food packaging in Europe and/or in individual European countries.
Gemäß einer Ausführungsform weist das umweltfreundliche Verpackungsmaterial eine Sauersauerstoffdurchlässigkeit bei einer Temperatur von 23°C ± 2°C und einer Luftfeuchtigkeit von 0% gemäß der Norm DIN ISO 15105-1 von weniger als 10 cm3 pro m2 pro Tag auf, bevorzugt von weniger als 8 cm3 pro m2 pro Tag, und weiter bevorzugt von weniger als 5 cm3 pro m2 pro Tag, und am meisten bevorzugt von weniger als 1 cm3 pro m2 pro Tag. According to one embodiment, the environmentally friendly packaging material has an oxygen permeability at a temperature of 23°C ± 2°C and a humidity of 0% according to the standard DIN ISO 15105-1 of less than 10 cm 3 per m 2 per day, preferably less than 8 cm 3 per m 2 per day, and more preferably less than 5 cm 3 per m 2 per day, and most preferably less than 1 cm 3 per m 2 per day.
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass durch die vorteilhaften Sauerstoffbarriereeigenschaften verderbliche Güter, wie beispielsweise Lebensmittel durch das umweltfreundliche Verpackungsmaterial vorteilhaft über einen längeren Zeitraum aufbewahrt werden können. This achieves the technical advantage that, due to the advantageous oxygen barrier properties, perishable goods such as food can be stored for a longer period of time using the environmentally friendly packaging material.
Gemäß einer Ausführungsform weist das umweltfreundliche Verpackungsmaterial eine Knickbeständigkeit eines Außenknicks des umweltfreundlichen Verpackungsmaterials nach Falzung mit einer 3,28 kg schweren und 10 cm breiten Falzrolle auf, und/oder weist das umweltfreundliche Verpackungsmaterial eine Knickbeständigkeit eines Innenknicks des umweltfreundlichen Verpackungsmaterials nach Falzung mit einer 3,28 kg schweren und 10 cm breiten Falzrolle auf. According to one embodiment, the environmentally friendly packaging material has a crease resistance of an external crease of the environmentally friendly packaging material after folding with a folding roll weighing 3.28 kg and 10 cm wide, and/or the environmentally friendly packaging material has a crease resistance of an internal crease of the environmentally friendly packaging material after folding with a folding roll weighing 3.28 kg and 10 cm wide.
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass eine entsprechende Knickbeständigkeit den Einsatz des Verpackungsmaterials in einer Einschlagverpackung ermöglicht. Insbesondere wird die Knickbeständigkeit des Außenknicks und/oder des Innenknicks nach der Falzung durch visuelle Analyse und Bewertung des Knicks unter einem Rasterelektronenmikroskop ermittelt, gegebenenfalls mit einem sich anschließenden Fetttest gemäß der Norm DIN 53116. Gemäß einer Ausführungsform weist das umweltfreundliche Verpackungsmaterial eine Aromabeständigkeit gemäß einem Hexandampf-Transmissionstest (HVTR) von 0,001 g pro m2 pro Tag bis 0,005 g pro m2 pro Tag auf. This achieves the technical advantage that a corresponding resistance to creasing enables the packaging material to be used in wrapping packaging. In particular, the resistance to creasing of the outer crease and/or the inner crease after folding is determined by visual analysis and evaluation of the crease under a scanning electron microscope, if necessary with a subsequent grease test in accordance with the DIN 53116 standard. According to one embodiment, the environmentally friendly packaging material has an aroma resistance according to a hexane vapor transmission test (HVTR) of 0.001 g per m 2 per day to 0.005 g per m 2 per day.
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass eine wirksame Aromabeständigkeit des umweltfreundlichen Verpackungsmaterials erreicht werden kann. This provides the technical advantage that effective aroma retention of the environmentally friendly packaging material can be achieved.
Insbesondere wird der Hexandampf-Transmissionstest (HVTR) gravimetrisch durchgeführt, wobei hierbei Becher gemäß der Norm DIN 53122-1 verwendet werden, welche mit n-Hexan gefüllt werden und die Probe mit der beschichteten Seite dem n-Hexan in dem Becher zugewandt eingespannt wird. Durch ein mehrfaches Wiegen des Bechers über einen Zeitraum von 24 Stunden bei einer Temperatur von 23°C ± 2°C und einer Luftfeuchtigkeit von 50% über eine definierte Fläche wird der Hexan-Verlust bestimmt. In particular, the hexane vapor transmission test (HVTR) is carried out gravimetrically, using cups in accordance with the DIN 53122-1 standard, which are filled with n-hexane and the sample is clamped in the cup with the coated side facing the n-hexane. The hexane loss is determined by weighing the cup several times over a period of 24 hours at a temperature of 23°C ± 2°C and a humidity of 50% over a defined area.
Gemäß einer Ausführungsform ist das umweltfreundliche Verpackungsmaterial als ein lebensmittelechtes umweltfreundliches Verpackungsmaterial ausgebildet, wobei das lebensmittelechte umweltfreundliche Verpackungsmaterial insbesondere die Norm EN 1186 und/oder die Norm EN 13130 erfüllt. According to one embodiment, the environmentally friendly packaging material is designed as a food-safe environmentally friendly packaging material, wherein the food-safe environmentally friendly packaging material in particular meets the standard EN 1186 and/or the standard EN 13130.
Die europäische Norm EN 1186 und/oder die europäische Norm EN 13130 legt hierbei eindeutige Regeln in Bezug auf die zulässige Migration von Bestandteilen von Verpackungsmaterial in Lebensmitteln fest. Dadurch, dass das lebensmittelechte Verpackungsmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung die entsprechende Norm erfüllt, wird eine ausreichende Lebensmittelsicherheit garantiert. The European standard EN 1186 and/or the European standard EN 13130 lays down clear rules regarding the permissible migration of components of packaging material into food. The fact that the food-safe packaging material according to the present invention complies with the corresponding standard guarantees sufficient food safety.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Verpackungsmaterial als ein faltbares Verpackungsmaterial ausgebildet. According to one embodiment, the packaging material is designed as a foldable packaging material.
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass ein faltbares Verpackungsmaterial während eines Verpackungsvorgangs einfach und vorteilhaft um das zu verpackende Gut herum gefaltet werden kann, und dass das entsprechend gefaltete Verpackungsmaterial nach dem Verpackungsvorgang die gefaltete Form beibehält, um eine wirksame Verpackung des zu verpackenden Guts sicherzustellen. Gemäß einer Ausführungsform weist das umweltfreundliche Verpackungsmaterial ein Flächengewicht von weniger als 150 g/m2 auf, bevorzugt von weniger als 120 g/m2, noch weiter bevorzugt von weniger als 100 g/m2, wobei am meisten bevorzugt das Flächengewicht des umweltfreundlichen Verpackungsmaterials zwischen 70 und 80 g/m2 beträgt. This achieves the technical advantage that a foldable packaging material can be easily and advantageously folded around the goods to be packaged during a packaging process and that the correspondingly folded packaging material retains the folded shape after the packaging process in order to ensure effective packaging of the goods to be packaged. According to one embodiment, the environmentally friendly packaging material has a basis weight of less than 150 g/m 2 , preferably less than 120 g/m 2 , even more preferably less than 100 g/m 2 , wherein most preferably the basis weight of the environmentally friendly packaging material is between 70 and 80 g/m 2 .
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass ein vorteilhaftes als Verpackungspapier ausgebildetes Verpackungsmaterial erhalten werden kann. This achieves the technical advantage that an advantageous packaging material designed as packaging paper can be obtained.
Gemäß einer Ausführungsform weist die erste und/oder zweite Streichfarbenschicht jeweils ein Flächengewicht von weniger als 20 g/m2 auf, bevorzugt von weniger als 15 g/m2, auf, und wobei die erste und/oder zweite Streichfarbenschicht am meisten bevorzugt jeweils ein Flächengewicht von 3 g/m2 bis 15 g/m2 aufweist. According to one embodiment, the first and/or second coating color layer each has a basis weight of less than 20 g/m 2 , preferably less than 15 g/m 2 , and wherein the first and/or second coating color layer most preferably each has a basis weight of 3 g/m 2 to 15 g/m 2 .
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass eine wirksame erste und/oder zweite Streichfarbenschicht bereitgestellt werden kann. Ein entsprechend niedriges Flächengewicht der ersten und/oder zweiten Streichfarbenschicht stellt hierbei insbesondere sicher, dass bezogen auf das gesamte Verpackungsmaterial weniger lösliche Bestandteile verfügbar sind. This achieves the technical advantage that an effective first and/or second coating layer can be provided. A correspondingly low basis weight of the first and/or second coating layer ensures in particular that fewer soluble components are available in relation to the entire packaging material.
Gemäß einer Ausführungsform weist die mindestens eine zweite Streichfarbenschicht mindestens einen Konservierungsstoff auf, und wobei der Konservierungsstoff bevorzugt ein Diol umfasst, am meisten bevorzugt Bronopol. According to one embodiment, the at least one second coating color layer comprises at least one preservative, and wherein the preservative preferably comprises a diol, most preferably bronopol.
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass eine längere Haltbarkeit der mindestens einen zweiten Streichfarbenschicht erreicht wird. This provides the technical advantage of achieving a longer durability of at least one second coating layer.
Bevorzugt umfasst die mindestens eine zweite Streichfarbenschicht kein Dodin, und keine anderen Guanidin-Salze als Konservierungsstoff, wobei insbesondere unvermeidliche Spuren von Dodin, und anderen Guanidin-Salzen in der mindestens einen zweiten Streichfarbenschicht vorhanden sein können. Dadurch können besonders strenge Umweltnormen erfüllt werden, wie z.B. Demeter- konforme Verpackungen. Preferably, the at least one second coating layer does not comprise dodine and other guanidine salts as a preservative, wherein in particular unavoidable traces of dodine and other guanidine salts may be present in the at least one second coating layer. This means that particularly strict environmental standards can be met, such as Demeter-compliant packaging.
Gemäß einer Ausführungsform weist das umweltfreundliche Verpackungsmaterial mindestens eine Zwischenschicht auf, welche zwischen der mindestens einen ersten Streichfarbenschicht und der mindestens einen zweiten Streichfarbenschicht angeordnet ist. According to one embodiment, the environmentally friendly packaging material has at least one intermediate layer which is arranged between the at least one first coating color layer and the at least one second coating color layer.
Insbesondere umfasst die mindestens eine Zwischenschicht mindestens ein Bindemittel und mindestens ein Pigment, insbesondere mindestens ein anorganisches Pigment. In particular, the at least one intermediate layer comprises at least one binder and at least one pigment, in particular at least one inorganic pigment.
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass durch die Zwischenschicht je nach Auswahl des Materials die strukturelle Stabilität, sowie die Barrierewirkung des Verpackungsmaterials vorteilhaft verbessert werden kann. This provides the technical advantage that, depending on the choice of material, the intermediate layer can advantageously improve the structural stability and the barrier effect of the packaging material.
Insbesondere umfasst das mindestens eine mindestens ein natürliches Polymer, wobei das natürliche Polymer bevorzugt ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend mindestens ein Polysaccharid, weiter bevorzugt Pullulan, Chitosan, Stärke, Cellulose, Carboxymethylcellulose, und/oder Hydroxyethylcellulose, Proteine, weiter bevorzugt Casein, Butadien-Styrol, Styrol-Acrylat, Acrylsäureester, Polyvinylalkohol, Polyvinylacetat und Mischungen davon, und wobei das natürliche Polymer am meisten bevorzugt ausschließlich Stärke umfasst. In particular, the at least one comprises at least one natural polymer, wherein the natural polymer is preferably selected from the group comprising at least one polysaccharide, more preferably pullulan, chitosan, starch, cellulose, carboxymethylcellulose, and/or hydroxyethylcellulose, proteins, more preferably casein, butadiene-styrene, styrene-acrylate, acrylic acid esters, polyvinyl alcohol, polyvinyl acetate and mixtures thereof, and wherein the natural polymer most preferably comprises exclusively starch.
Für die weiteren Auswahlen des Bindemittels und/oder für das anorganische Pigment der Zwischenschicht gelten dieselben bevorzugten Auswahlen wie für das anorganische Pigment der ersten und zweiten Streichfarbenschicht. For the further selections of the binder and/or for the inorganic pigment of the intermediate layer, the same preferred selections apply as for the inorganic pigment of the first and second coating layers.
Gemäß einer Ausführungsform weist das umweltfreundliche Verpackungsmaterial mindestens eine Deckschicht auf, welche außerhalb der mindestens einen zweiten Streichfarbenschicht angeordnet ist. Gemäß einer Ausführungsform enthält die Deckschicht zumindest einen der folgenden Bestandteile ausgewählt aus einer Streichfarbe, einer Tinte, einem Siegelmedium und einem Kleber. According to one embodiment, the environmentally friendly packaging material has at least one cover layer which is arranged outside the at least one second coating color layer. According to one embodiment, the cover layer contains at least one of the following components selected from a coating color, an ink, a sealing medium and an adhesive.
Das erfindungsgemäße Verpackungsmaterial lässt sich zudem im Nanometerbereich metallisieren, beispielsweise mit AI2O3 oder AI. Das erfindungsgemäße Verpackungsmaterial ist ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Deckschicht Metalle, insbesondere Aluminium, und/oder Metalloxide, insbesondere Aluminiumoxid und/oder Siliziumoxid umfasst. The packaging material according to the invention can also be metallized in the nanometer range, for example with Al2O3 or Al. The packaging material according to the invention is further preferably characterized in that the at least one cover layer comprises metals, in particular aluminum, and/or metal oxides, in particular aluminum oxide and/or silicon oxide.
Weitere Schichten können insbesondere die Permeabilität des erfindungsgemäßen Verpackungsmaterials für weitere Gase reduzieren und/oder Barrieren für Flüssigkeiten oder viskose Stoffe wie Fette, Öle, Kohlenwasserstoffe bilden. Additional layers can in particular reduce the permeability of the packaging material according to the invention for other gases and/or form barriers for liquids or viscous substances such as fats, oils, hydrocarbons.
Die zumindest eine Deckschicht kann insbesondere: a) mindestens ein hydrophobes Polymer umfassen, z.B. auf Basis eines Polyacrylats, eines Styrol-/Butadien-Copolymers und/oder eines Polyolefins; b) mindestens ein hydrophiles Polymer umfassen, z.B. auf Basis eines Polyvinylalkohols; c) mindestens ein anorganisches Pigment und ein Bindemittel umfassen; d) amorphe und kristalline Bereiche umfassen; e) Stoffe enthalten oder daraus bestehen, die ausgewählt sind aus der Gruppe umfassend lipophile Stoffe, Paraffine, insbesondere Hartparaffine, Wachse, insbesondere mikrokristalline Wachse, Wachse auf Basis von pflanzlichen Ölen oder Fetten, pflanzliche Wachse, tierische Wachse, niedermolekulare Polyolefine, Polyterpene, und deren Mischungen; f) den Übergang von Stoffen, insbesondere von hydrophoben Stoffen, verringern oder verhindern, z.B. von Stoffen gemäß vorstehend Punkt e) um beispielsweise den Übergang von Stoffen aus darunterliegenden Schichten auf ein Lebensmittel, insbesondere ein fetthaltiges Lebensmittel, zu verhindern oder zu verringern; g) mindestens heiß- oder kaltsiegelbar sein; h) mindestens einen Klebstoff umfassen; i) mindestens ein thermoplastisches Material, insbesondere ein heißsiegelbares Material, umfassen oder daraus bestehen. The at least one cover layer can in particular: a) comprise at least one hydrophobic polymer, e.g. based on a polyacrylate, a styrene/butadiene copolymer and/or a polyolefin; b) comprise at least one hydrophilic polymer, e.g. based on a polyvinyl alcohol; c) comprise at least one inorganic pigment and a binder; d) comprise amorphous and crystalline regions; e) contain or consist of substances selected from the group comprising lipophilic substances, paraffins, in particular hard paraffins, waxes, in particular microcrystalline waxes, waxes based on vegetable oils or fats, vegetable waxes, animal waxes, low molecular weight polyolefins, polyterpenes, and mixtures thereof; f) reduce or prevent the transfer of substances, in particular hydrophobic substances, e.g. substances according to point e) above, for example to prevent or reduce the transfer of substances from underlying layers to a food, in particular a fatty food; g) be at least heat- or cold-sealable; h) comprise at least one adhesive; i) comprise or consist of at least one thermoplastic material, in particular a heat-sealable material.
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass durch die Deckschicht ein wirksamer Schutz der zweiten Streichfarbenschicht vor äußeren Einflüssen sichergestellt wird. This provides the technical advantage that the top layer ensures effective protection of the second coating layer against external influences.
Gemäß einer Ausführungsform ist die mindestens eine erste Streichfarbenschicht und die mindestens eine zweite Streichfarbenschicht an der ersten Seite des Trägersubstrats des umweltfreundlichen Verpackungsmaterials angeordnet, wobei insbesondere an der zweiten Seite des Trägersubstrats eine Rückseitenstreichfarbenschicht angeordnet ist. According to one embodiment, the at least one first coating color layer and the at least one second coating color layer are arranged on the first side of the carrier substrate of the environmentally friendly packaging material, wherein in particular a backside coating color layer is arranged on the second side of the carrier substrate.
Insbesondere ist die mindestens eine Rückseitenstreichfarbenschicht analog zur mindestens einen ersten Streichfarbenschicht ausgebildet, so dass in diesem Fall alle bereits angeführten Auswahlen für die mindestens eine erste Streichfarbenschicht analog auch für die Rückseitenstreichfarbenschicht gelten. In particular, the at least one backside coating color layer is designed analogously to the at least one first coating color layer, so that in this case all the selections already mentioned for the at least one first coating color layer also apply analogously to the backside coating color layer.
Insbesondere umfasst die mindestens eine Rückseitenstreichfarbenschicht ein Bindemittel, so dass in diesem Fall alle bereits angeführten Auswahlen für Bindemittel analog auch für das Bindemittel der Rückseitenstreichfarbenschicht gelten. In particular, the at least one backside coating layer comprises a binder, so that in this case all the previously mentioned selections for binders also apply analogously to the binder of the backside coating layer.
Insbesondere umfasst die mindestens eine Rückseitenstreichfarbenschicht eine Klebeschicht. In particular, the at least one backside coating layer comprises an adhesive layer.
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass durch die Rückseitenstreichfarbenschicht eine Möglichkeit der Beschriftung, bzw. des Bedruckens an der Rückseite, bzw. zweiten Seite des Trägersubstrats des umweltfreundlichen Verpackungsmaterials erreicht werden kann. This provides the technical advantage that the backside coating layer provides the possibility of labelling or printing on the backside or second side of the carrier substrate of the environmentally friendly packaging material.
Verfahren zum Herstellen eines umweltfreundlichen Verpackungsmaterials Process for producing an environmentally friendly packaging material
Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines umweltfreundlichen Verpackungsmaterials umfassend die folgenden Verfahrensschritte: Bereitstellen eines Trägersubstrats, welches eine erste Seite und eine der ersten Seite abgewandte zweite Seite aufweist; Aufträgen mindestens einer ersten Streichfarbe auf die erste und/oder zweite Seite des Trägersubstrats, wobei die erste Streichfarbe mindestens ein anorganisches Pigment und mindestens ein polymeres Bindemittel umfasst, oder wobei die erste Streichfarbe mindestens ein polymeres Bindemittel und kein anorganisches Pigment umfasst; Trocknen der mindestens einen ersten Streichfarbe, um mindestens eine auf dem Trägersubstrat angeordnete erste Streichfarbenschicht zu erhalten; Aufträgen mindestens einer zweiten Streichfarbe auf die mindestens eine erste Streichfarbenschicht, wobei die zweite Streichfarbe 10 Gew.- % bis 95 Gew.-% mindestens eines Polysaccharids bezogen auf die gesamte Trockenmasse der zweiten Streichfarbe, 1 Gew.-% bis 90 Gew.-% mindestens eines Rheologiemittels, insbesondere eines Polyols, bezogen auf die gesamte Trockenmasse der zweiten Streichfarbe, und mindestens eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser umfasst; und Trocknen der mindestens einen zweiten Streichfarbe, um mindestens eine auf der mindestens einen ersten Streichfarbenschicht angeordnete zweite Streichfarbenschicht zu erhalten. According to a second aspect, the present invention relates to a method for producing an environmentally friendly packaging material comprising the following Method steps: providing a carrier substrate which has a first side and a second side facing away from the first side; applying at least one first coating color to the first and/or second side of the carrier substrate, wherein the first coating color comprises at least one inorganic pigment and at least one polymeric binder, or wherein the first coating color comprises at least one polymeric binder and no inorganic pigment; drying the at least one first coating color in order to obtain at least one first coating color layer arranged on the carrier substrate; applying at least one second coating color to the at least one first coating color layer, wherein the second coating color comprises 10% by weight to 95% by weight of at least one polysaccharide based on the total dry mass of the second coating color, 1% by weight to 90% by weight of at least one rheological agent, in particular a polyol, based on the total dry mass of the second coating color, and at least one liquid, in particular water; and drying the at least one second coating color in order to obtain at least one second coating color layer arranged on the at least one first coating color layer.
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass eine vorteilhafte Herstellung eines umweltfreundlichen Verpackungsmaterials bereitgestellt wird. This achieves the technical advantage of providing an advantageous production of an environmentally friendly packaging material.
Gemäß einer Ausführungsform wird das Aufträgen der mindestens einen ersten Streichfarbe und/oder das Aufträgen der mindestens einen zweiten Streichfarbe durch eine großindustrielle Streichmaschine durchgeführt, wobei die großindustrielle Streichmaschine insbesondere eine Herstellungsgeschwindigkeit von mehr als 1000 Meter pro Minute aufweist. According to one embodiment, the application of the at least one first coating color and/or the application of the at least one second coating color is carried out by a large-scale industrial coating machine, wherein the large-scale industrial coating machine in particular has a production speed of more than 1000 meters per minute.
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass große Mengen des Verpackungsmaterials innerhalb kurzer Zeit bereitgestellt werden können. This provides the technical advantage that large quantities of packaging material can be provided within a short period of time.
Gemäß einer Ausführungsform wird das Aufträgen der ersten und/oder zweiten Streichfarbe mittels eines Vorhangverfahrens („Curtain Coating Verfahren“) oder mittels eines Rakelbeschichtungsverfahrens durchgeführt. Es ist bevorzugt, dass das Aufträgen der ersten und/oder zweiten Streichfarbe mittels Doppelvorhangbeschichtungsverfahren (Double-Curtain-Coating) bei einer Betriebsgeschwindigkeit der Streichanlage von mindestens 200 m/min durchgeführt wird. According to one embodiment, the application of the first and/or second coating color is carried out by means of a curtain coating process or by means of a doctor blade coating process. It is preferred that the application of the first and/or second coating color is carried out by means of a double-curtain coating process at an operating speed of the coating system of at least 200 m/min.
Dieses Verfahren ist insbesondere unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten vorteilhaft und aufgrund des gleichmäßigen Auftrags über die Papierbahn. This process is particularly advantageous from an economic point of view and due to the uniform application across the paper web.
Beim Curtain-Coating-Beschichtungsverfahren (Vorhangbeschichtungsverfahren) wird ein frei fallender Vorhang einer Beschichtungsdispersion gebildet. Durch freien Fall wird die in Form eines dünnen Filmes (Vorhangs) vorliegende Beschichtungsdispersion auf ein Substrat „gegossen", um die Beschichtungsdispersion auf das Substrat aufzubringen. Die DE 10 196 052 TI offenbart den Einsatz des Curtain-Coating-Beschich- tungsverfahrens bei der Herstellung von Informationsaufzeichnungsmaterialien, wobei mehrschichtige Aufzeichnungsschichten durch Aufbringen des, aus mehreren Beschichtungsdispersionsfilmen bestehenden, Vorhangs auf Substrate realisiert werden. In the curtain coating process, a freely falling curtain of a coating dispersion is formed. The coating dispersion, which is in the form of a thin film (curtain), is "poured" onto a substrate by free fall in order to apply the coating dispersion to the substrate. DE 10 196 052 TI discloses the use of the curtain coating process in the production of information recording materials, whereby multilayer recording layers are realized by applying the curtain, consisting of several coating dispersion films, to substrates.
Gemäß einer Ausführungsform wird das Trocknen der ersten und/oder zweiten Streichfarbe bei einer Temperatur zwischen 60°C und 140°C durchgeführt, bevorzugt zwischen 70°C und 120°C. According to one embodiment, the drying of the first and/or second coating color is carried out at a temperature between 60°C and 140°C, preferably between 70°C and 120°C.
Gemäß einer Ausführungsform wird das Trocknen der ersten und/oder zweiten Streichfarbe für einen Zeitraum von 1 bis 10 Sekunden durchgeführt. According to one embodiment, the drying of the first and/or second coating color is carried out for a period of 1 to 10 seconds.
Gemäß einer Ausführungsform wird das Trocknen der ersten und/oder zweiten Streichfarbe bei einem Aushärtungsdruck von 0,2 bar bis 3 bar durchgeführt, bevorzugt bei einem Aushärtungsdruck von 0,9 bar bis 1 ,1 bar. According to one embodiment, the drying of the first and/or second coating color is carried out at a curing pressure of 0.2 bar to 3 bar, preferably at a curing pressure of 0.9 bar to 1.1 bar.
Gemäß einer Ausführungsform wird die erste und/oder zweite Streichfarbe vor dem Aufträgen für einen Zeitraum von 2 Minuten bis 10 Minuten, bevorzugt für einen Zeitraum von 4 Minuten, unter Rühren entgast. According to one embodiment, the first and/or second coating color is degassed with stirring for a period of 2 minutes to 10 minutes, preferably for a period of 4 minutes, before application.
Gemäß einer Ausführungsform wird das Aufträgen der ersten und/oder zweiten Streichfarbe bei einer Temperatur zwischen 15 °C und 30 °C durchgeführt. Gemäß einer Ausführungsform wird nach dem Aufträgen der ersten und/oder zweiten Streichfarbe ein Auftragsgewicht von mindestens 6 g/m2 der jeweiligen ersten und/oder zweiten Streichfarbe erreicht. According to one embodiment, the application of the first and/or second coating color is carried out at a temperature between 15 °C and 30 °C. According to one embodiment, after application of the first and/or second coating color, an application weight of at least 6 g/m 2 of the respective first and/or second coating color is achieved.
Die für das Verpackungsmaterial gemäß dem ersten Aspekt angeführten Ausführungsformen sind ebenfalls Ausführungsformen für das Verfahren zum Herstellen des Verpackungsmaterials gemäß dem zweiten Aspekt und umgekehrt. The embodiments given for the packaging material according to the first aspect are also embodiments for the method for producing the packaging material according to the second aspect and vice versa.
Umweltfreundliches Verpackungsmaterial herstellbar durch ein Verfahren Environmentally friendly packaging material can be produced by a process
Gemäß einem dritten Aspekt wird die Erfindung gelöst durch ein umweltfreundliches Verpackungsmaterial herstellbar durch ein Verfahren nach dem zweiten Aspekt. According to a third aspect, the invention is solved by an environmentally friendly packaging material producible by a method according to the second aspect.
Die für das Verpackungsmaterial gemäß dem ersten Aspekt und die für das Verfahren zum Herstellen des Verpackungsmaterials gemäß dem zweiten Aspekt angeführten Ausführungsformen sind ebenfalls Ausführungsformen für das Verpackungsmaterial gemäß dem dritten Aspekt. The embodiments given for the packaging material according to the first aspect and for the method for producing the packaging material according to the second aspect are also embodiments for the packaging material according to the third aspect.
Verwendung eines umweltfreundlichen Verpackungsmaterials use of environmentally friendly packaging material
Gemäß einem vierten Aspekt wird die Erfindung gelöst durch eine Verwendung eines umweltfreundlichen Verpackungsmaterials gemäß dem ersten und/oder dritten Aspekt als Verpackung, insbesondere für Konsumgüter, Lebensmittel, Elektronikartikel und/oder Tabakwaren. According to a fourth aspect, the invention is solved by using an environmentally friendly packaging material according to the first and/or third aspect as packaging, in particular for consumer goods, food, electronic articles and/or tobacco products.
Die Verpackung umfasst hierbei insbesondere Einschlagverpackungen, Schlauchbeutel, Deckel auf einem Becher oder einer Schale, Banderolen, und/oder allgemeine Primär- und Sekundärverpackungen. The packaging includes in particular wrap-around packaging, tubular bags, lids on a cup or bowl, banderoles, and/or general primary and secondary packaging.
Insbesondere ist die Verpackung als eine Innenverpackung ausgebildet, welche beispielsweise als ein Ersatz für eine metallisierte Innenverpackung verwendet wird. Die für das Verpackungsmaterial gemäß dem ersten Aspekt und die für das Verfahren zum Herstellen des Verpackungsmaterials gemäß dem zweiten Aspekt angeführten Ausführungsformen sind ebenfalls Ausführungsformen für die Verwendung des Verpackungsmaterials gemäß dem vierten Aspekt. In particular, the packaging is designed as an inner packaging, which is used, for example, as a replacement for a metallized inner packaging. The embodiments given for the packaging material according to the first aspect and for the method for producing the packaging material according to the second aspect are also embodiments for the use of the packaging material according to the fourth aspect.
Zweite Streichfarbe Second coat of paint
Gemäß einem fünften Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung gelöst durch eine zweite Streichfarbe zur mittelbaren oder unmittelbaren Beschichtung einer ersten Streichfarbenschicht, welche auf einem ersten Trägersubstrat aufgebracht ist, umfassend 10 Gew.-% bis 95 Gew.-% mindestens eines Polysaccharids bezogen auf die gesamte Trockenmasse der zweiten Streichfarbe; 1 Gew.-% bis 90 Gew.-% mindestens eines Rheologiemittels, insbesondere eines Polyols, bezogen auf die gesamte Trockenmasse der zweiten Streichfarbe; und mindestens eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser; wobei die zweite Streichfarbe eine Viskosität zwischen 50 mPas und 2000 mPas, bevorzugt zwischen 150 mPas und 1300 mPas, aufweist, und wobei die Viskosität der Streichfarbe durch das Gewichtsverhältnis des mindestens einen Polysaccharids zu dem mindestens einen Rheologiemittel, insbesondere dem Polyols, eingestellt ist. According to a fifth aspect, the present invention relates to a second coating color for the indirect or direct coating of a first coating color layer, which is applied to a first carrier substrate, comprising 10% by weight to 95% by weight of at least one polysaccharide based on the total dry mass of the second coating color; 1% by weight to 90% by weight of at least one rheological agent, in particular a polyol, based on the total dry mass of the second coating color; and at least one liquid, in particular water; wherein the second coating color has a viscosity between 50 mPas and 2000 mPas, preferably between 150 mPas and 1300 mPas, and wherein the viscosity of the coating color is adjusted by the weight ratio of the at least one polysaccharide to the at least one rheological agent, in particular the polyol.
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass sich eine entsprechende zweite Streichfarbe zur Herstellung eines besonders umweltfreundlichen Verpackungsmaterials eignet, welches vorteilhafte Barriereeigenschaften aufweist. This achieves the technical advantage that a corresponding second coating color is suitable for producing a particularly environmentally friendly packaging material which has advantageous barrier properties.
Durch die Einstellung der Viskosität zwischen 50 mPas und 2000 mPas, bevorzugt zwischen 150 mPas und 1300 mPas, der zweiten Streichfarbe anhand des Gewichtsverhältnisses des mindestens einen Polysaccharids zu dem mindestens einen Rheologiemittel, insbesondere Polyol, kann je nach verwendeter Auftragsart durch den Einsatz von großindustriellen Streichmaschinen ein sehr hoher Herstellungsdurchsatz der hergestellten Verpackungsmaterialien sichergestellt werden. By adjusting the viscosity of the second coating color between 50 mPas and 2000 mPas, preferably between 150 mPas and 1300 mPas, based on the weight ratio of the at least one polysaccharide to the at least one rheological agent, in particular polyol, a very high production throughput of the packaging materials produced can be ensured, depending on the type of application used, by using large-scale industrial coating machines.
Zudem kann die zweite Streichfarbe aufgrund der vorteilhaft eingestellten Viskositätseigenschaften im Rahmen eines Vorhangbeschichtungsverfahrens („Coating Curtain Verfahren) eingesetzt werden, welches nur bei sehr geringen Viskositäten der aufgetragenen Streichfarbe eingesetzt werden kann. In addition, the second coating colour can be applied using a curtain coating process (“Coating Curtain process), which can only be used with very low viscosities of the applied coating color.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Viskosität der zweiten Streichfarbe durch das Gewichtsverhältnis des mindestens einen Polysaccharids zu dem mindestens einen Rheologiemittel, insbesondere Polyol, und ist die Viskosität der Streichfarbe dadurch eingestellt, dass das mindestens eine Polysaccharid unterschiedliche Zahlenmittel der Polymerisationsgrade Xn aufweist. According to one embodiment, the viscosity of the second coating color is determined by the weight ratio of the at least one polysaccharide to the at least one rheological agent, in particular polyol, and the viscosity of the coating color is adjusted in that the at least one polysaccharide has different number average degrees of polymerization X n .
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass die Viskosität der zweiten Streichfarbe nicht nur durch die Zugabe von unterschiedlichen Gewichtsanteilen von mindestens einem Polysaccharid und mindestens einem Rheologiemittel, insbesondere Polyol, eingestellt wird, sondern auch dadurch, dass durch eine Variation des Verhältnisses der Polymerisationsgrade des mindestens einen Polysaccharids ebenfalls eine Anpassung der Viskosität der zweiten Streichfarbe erreicht wird. This achieves the technical advantage that the viscosity of the second coating color is adjusted not only by adding different weight proportions of at least one polysaccharide and at least one rheological agent, in particular polyol, but also by varying the ratio of the degrees of polymerization of the at least one polysaccharide, which also allows an adjustment of the viscosity of the second coating color.
Gemäß einer Ausführungsform beträgt die Viskosität der zweiten Streichfarbe zwischen 200 mPas und 400 mPas oder zwischen 800 mPas und 1300 mPas. According to one embodiment, the viscosity of the second coating color is between 200 mPas and 400 mPas or between 800 mPas and 1300 mPas.
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass eine Viskosität der zweiten Streichfarbe zwischen 200 mPas und 400 mPas den Einsatz der zweiten Streichfarbe in einem Curtain Coating Auftragsverfahren ermöglicht, und dass eine Viskosität der zweiten Streichfarbe zwischen 800 mPas und 1300 mPas den Einsatz der zweiten Streichfarbe in einem Rakelbeschichtungsverfahren ermöglicht. This achieves the technical advantage that a viscosity of the second coating color between 200 mPas and 400 mPas enables the use of the second coating color in a curtain coating application process, and that a viscosity of the second coating color between 800 mPas and 1300 mPas enables the use of the second coating color in a doctor blade coating process.
Gemäß einer Ausführungsform weist das mindestens eine Polysaccharid der Streichfarbe ein Zahlenmittel des Polymerisationsgrads Xn von mindestens 100, insbesondere von mindestens 150 auf, wobei das Zahlenmittel des Polymerisationsgrads Xn mit der folgenden Formel bestimmt wird: Xn = Mn / Mm, wobei Mn dem Zahlenmittel der molaren Masse des mindestens einen Polysaccharids entspricht, und wobei Mm der molaren Masse einer Monomer-Einheit des mindestens einen Polysaccharids entspricht. Gemäß einer Ausführungsform liegt die zweite Streichfarbe als eine wässrige Lösung, als eine wässrige Dispersion oder als eine wässrige Emulsion vor. According to one embodiment, the at least one polysaccharide of the coating color has a number average degree of polymerization X n of at least 100, in particular of at least 150, wherein the number average degree of polymerization X n is determined using the following formula: X n = M n / M m , wherein M n corresponds to the number average molar mass of the at least one polysaccharide, and wherein M m corresponds to the molar mass of a monomer unit of the at least one polysaccharide. According to one embodiment, the second coating color is present as an aqueous solution, as an aqueous dispersion or as an aqueous emulsion.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Gewichtsanteil des mindestens einen Polysaccharids der zweiten Streichfarbe derart eingestellt, dass ein mit der zweiten Streichfarbe bestrichenes Papier nach dem Trocknen der zweiten Streichfarbe unter Erhalt einer zweiten Streichfarbenschicht: a) eine Sauersauerstoffdurchlässigkeit bei einer Temperatur von 23°C ± 2°C und einer Luftfeuchtigkeit von weniger als 0% gemäß der Norm DIN ISO 15105-1 von weniger als 10 cm3 pro m2 pro Tag aufweist, bevorzugt von weniger als 8 cm3 pro m2 pro Tag, und weiter bevorzugt von weniger als 5 cm3 pro m2 pro Tag, und am meisten bevorzugt von weniger als 1 cm3 pro m2 pro Tag, und/oder b) eine Fettdichtigkeit gemäß der Norm DIN 53116 aufweist, und/oder c) einen KIT-Wert gemäß der Norm Tappi 559 von mehr als 10, bevorzugt von mehr als 12 auf, und/oder d) eine Knickbeständigkeit eines Außenknicks des umweltfreundlichen Verpackungsmaterials nach Falzung des umweltfreundlichen Verpackungsmaterials mit einer 3,28 kg schweren und 10 cm breiten Falzrolle aufweist, und/oder eine Knickbeständigkeit eines Innenknicks des umweltfreundlichen Verpackungsmaterials nach Falzung mit einer 3,28 kg schweren und 10 cm breiten Falzrolle aufweist, und/oder e) eine Siegelfähigkeit nach der Norm DIN 55529 (2012) aufweist, und/oder f) eine Aromabeständigkeit gemäß einem Hexandampf-Transmissionstest (HVTR) von 0,001 g pro m2 pro Tag bis 0,005 g pro m2 pro Tag aufweist. According to one embodiment, the weight proportion of the at least one polysaccharide of the second coating color is set such that a paper coated with the second coating color after drying the second coating color to obtain a second coating color layer: a) has an oxygen permeability at a temperature of 23°C ± 2°C and an air humidity of less than 0% according to the standard DIN ISO 15105-1 of less than 10 cm 3 per m 2 per day, preferably less than 8 cm 3 per m 2 per day, and more preferably less than 5 cm 3 per m 2 per day, and most preferably less than 1 cm 3 per m 2 per day, and/or b) has a greaseproofness according to the standard DIN 53116, and/or c) a KIT value according to the standard Tappi 559 of more than 10, preferably more than 12, and/or d) a bending resistance of an external bend of the environmentally friendly packaging material after folding the environmentally friendly packaging material with a 3.28 kg and 10 cm wide folding roll, and/or has a creasing resistance of an internal crease of the environmentally friendly packaging material after folding with a 3.28 kg and 10 cm wide folding roll, and/or e) has a sealability in accordance with the standard DIN 55529 (2012), and/or f) has an aroma resistance according to a hexane vapor transmission test (HVTR) of 0.001 g per m 2 per day to 0.005 g per m 2 per day.
Die für das Verpackungsmaterial gemäß dem ersten Aspekt und die für das Verfahren zum Herstellen des Verpackungsmaterials gemäß dem zweiten Aspekt angeführten Ausführungsformen und die für die Verwendung des Verpackungsmaterials gemäß dem vierten Aspekt angeführten Ausführungsformen sind ebenfalls Ausführungsformen für die zweite Streichfarbe gemäß dem fünften Aspekt und umgekehrt. The embodiments given for the packaging material according to the first aspect and for the method for producing the packaging material according to the second aspect and for the use of the packaging material according to The embodiments given in the fourth aspect are also embodiments for the second coating color according to the fifth aspect and vice versa.
BEISPIELE EXAMPLES
Im Rahmen der nachfolgend im Detail beschriebenen Experimente wurden unterschiedliche Verpackungsmaterialien durch das Aufträgen von wässrigen Lösungen der jeweiligen Streichfarben auf einem Trägersubstrat zur Ausbildung eines Verbundgebildes mit entsprechenden Streichfarbenschichten hergestellt, wobei ein entsprechendes Verpackungsmaterial, bzw. Verbundgebilde nachfolgend auch als ein „gestrichenes Papier“ bezeichnet wird. Zudem wurden in den nachfolgend im Detail beschriebenen Experimenten auch Parameter der Verpackungsmaterialien und der Streichfarben untersucht und bewertet. In the experiments described in detail below, different packaging materials were produced by applying aqueous solutions of the respective coating colors to a carrier substrate to form a composite structure with corresponding coating color layers, whereby a corresponding packaging material or composite structure is also referred to below as a "coated paper". In addition, parameters of the packaging materials and the coating colors were also investigated and evaluated in the experiments described in detail below.
Messmethoden measurement methods
Im Rahmen der nachfolgend im Detail beschriebenen Experimente wurden die folgenden Messmethoden verwendet. The following measurement methods were used in the experiments described in detail below.
Das Flächengewicht, bzw. das Auftragsgewicht einer Schicht wurde durch Differenzwiegung zwischen einem unbeschichteten Trägersubstrat und dem mit der Schicht beschichteten Trägersubstrat bestimmt. The basis weight, or the application weight of a layer, was determined by differential weighing between an uncoated carrier substrate and the carrier substrate coated with the layer.
Die Sauerstofftransmissionsrate (OTR) der jeweiligen Verpackungsmaterialien wurde gemäß der Norm DIN ISO 15105-1 mit einem Brügger Gas-Transmissions-Tester (GTT) bei Raumtemperatur (23°C ± 2°C) und bei einer Luftfeuchtigkeit von 0% bestimmt. The oxygen transmission rate (OTR) of the respective packaging materials was determined according to DIN ISO 15105-1 using a Brügger Gas Transmission Tester (GTT) at room temperature (23°C ± 2°C) and at an air humidity of 0%.
Die Knickbeständigkeit eines Außenknicks, bzw. eines Innenknicks der jeweiligen Verpackungsmaterialien wurde nach Falzung mit einer 10 cm breiten und 3,28 kg schweren Falzrolle durch visuelle Analyse des Außenknicks, bzw. des Innenknicks mittels eines Rasterelektronenmikroskops ermittelt, gegebenenfalls mit einem sich anschließenden Fettdichtigkeitstest nach der Norm 513116. Die Fettdichtigkeit der jeweiligen Verpackungsmaterialien wurde gemäß der Norm 513116 mittels eines Palmkernölfetttests geprüft. The resistance to external folding or internal folding of the respective packaging materials was determined after folding with a 10 cm wide and 3.28 kg folding roll by visual analysis of the external folding or internal folding using a scanning electron microscope, if necessary with a subsequent grease resistance test according to standard 513116. The grease-tightness of the respective packaging materials was tested according to standard 513116 using a palm kernel oil grease test.
Die Viskosität der jeweiligen Streichfarbe wurde mittels eines Brookfield DV Il+Poten- tial Viskosimeters mit der Spindel 34 bei einer konstanten Temperatur zwischen 30°C und 40°C gemäß der Norm DIN 53019 bestimmt. The viscosity of each coating color was determined using a Brookfield DV II+Potential viscometer with spindle 34 at a constant temperature between 30°C and 40°C according to DIN 53019.
Die Aromadichtigkeit, bzw. Mineralöldichtigkeit der jeweiligen Verpackungsmaterialien wurde durch gravimetrische Bestimmung der Hexandampf-Transmissionsrate (HVTR) anhand Permeabilitätstests von Hexan über einen Zeitraum von 24 Stunden bestimmt. Hierbei wird der Hexandampf-Transmissionstest (HVTR) gravimetrisch durchgeführt, wobei hierbei Becher gemäß der Norm DIN 53122-1 verwendet werden, welche mit n- Hexan gefüllt werden und die Probe mit der beschichteten Seite dem n-Hexan in dem Becher zugewandt eingespannt wird. Durch ein mehrfaches Wiegen des Bechers über einen Zeitraum von 24 Stunden bei einer Temperatur von 23°C ± 2°C und einer Luftfeuchtigkeit von 50% über eine definierte Fläche wird der Hexan-Verlust bestimmt. The aroma tightness or mineral oil tightness of the respective packaging materials was determined by gravimetric determination of the hexane vapor transmission rate (HVTR) using permeability tests of hexane over a period of 24 hours. The hexane vapor transmission test (HVTR) is carried out gravimetrically, using cups in accordance with the DIN 53122-1 standard, which are filled with n-hexane and the sample is clamped in the cup with the coated side facing the n-hexane. The hexane loss is determined by weighing the cup several times over a period of 24 hours at a temperature of 23°C ± 2°C and a humidity of 50% over a defined area.
Die Siegelfähigkeit der jeweiligen Verpackungsmaterialien wurde nach der Norm DIN 55529 (2012) ermittelt, wobei hierbei das beschichtete Papier mit 3 bar für 0,3 Sekunden im Temperaturbereich von 100°C bis 200 °C quer zur Papierlaufrichtung gesiegelt und die Siegelnahtfestigkeit gemessen wurde. The sealability of the respective packaging materials was determined according to the standard DIN 55529 (2012), whereby the coated paper was sealed at 3 bar for 0.3 seconds in the temperature range from 100 °C to 200 °C transverse to the paper grain direction and the seal seam strength was measured.
Sofern eine qualitative Bewertung von im Rahmen der entsprechenden Messmethoden ermittelten Parametern durchgeführt wird, erfolgt eine Bewertung anhand der Kategorien „schlecht (-)“, „mittel (0)“, „gut (+)“, bzw. „sehr gut (++)“. If a qualitative assessment of parameters determined within the framework of the corresponding measurement methods is carried out, an assessment is made based on the categories “poor (-)”, “average (0)”, “good (+)” or “very good (++)”.
Herstellungsverfahren manufacturing process
Zum Herstellen der jeweiligen Verpackungsmaterialien wurde auf eine erste Seite eines aus Zellstoff bestehenden Trägersubstrats der Größe DIN A3 eine entsprechende Streichfarbe, insbesondere wässrige Streichfarbe, in einer Menge von 5 bis 10 ml mittels eines Filmziehgeräts mit Rakelstäben der Firma Erichsen (RK K303 Multicoater) bei Raumtemperatur aufgetragen. Dabei erfolgte die Auswahl der verwendeten Rakelstäbe so, dass das gewünschte Auftragsgewicht der jeweiligen Streichfarbenschicht erhalten wurde. To produce the respective packaging materials, a corresponding coating color, in particular an aqueous coating color, was applied to a first side of a carrier substrate made of cellulose, size DIN A3, in an amount of 5 to 10 ml using a film applicator with doctor bars from Erichsen (RK K303 Multicoater) at room temperature. The doctor bars used were selected so that the desired application weight of the respective coating layer was obtained.
Nach dem Auftrag der jeweiligen Streichfarbe wurden die jeweiligen Verpackungsmaterialien mit einem Magneten auf Pappe geheftet, um ein Zusammenrollen der Papiere zu vermeiden, und für einen Zeitraum von 3 Minuten in einem Umluftofen der Firma Mem- mert (Einstellung: 50 % Klappe; 50 % Lüfter) bei einer Temperatur von 105 °C getrocknet, um die entsprechende Streichfarbenschicht zu erhalten. After application of the respective coating color, the respective packaging materials were attached to cardboard with a magnet to prevent the paper from rolling up and dried for a period of 3 minutes in a Memmert convection oven (setting: 50% flap; 50% fan) at a temperature of 105 °C in order to obtain the corresponding coating color layer.
Falls mehrere Streichfarbenschichten auf das Trägersubstrat aufgetragen wurden, wurde der entsprechende Auftrags- und Trocknungsvorgang wiederholt, um die einzelnen Streichfarbenschichten nacheinander auf das Trägersubstrat, bzw. auf die vormals aufgetragene getrocknete Streichfarbenschicht aufzutragen. If several coating layers were applied to the carrier substrate, the corresponding application and drying process was repeated in order to apply the individual coating layers one after the other to the carrier substrate or to the previously applied dried coating layer.
Die auf das Trägersubstrat direkt aufgetragene mindestens eine erste Streichfarbe umfasst hierbei entweder mindestens ein polymeres Bindemittel, wie beispielsweise Stärke, und mindestens ein anorganisches Pigment, wie beispielsweise Ton, oder mindestens ein polymeres Bindemittel, wie beispielsweise Stärke, und kein anorganisches Pigment. Die auf das Trägersubstrat direkt aufgetragene mindestens erste Streichfarbe bildet nach dem Trocknen die mindestens eine erste Streichfarbenschicht. The at least one first coating color applied directly to the carrier substrate comprises either at least one polymeric binder, such as starch, and at least one inorganic pigment, such as clay, or at least one polymeric binder, such as starch, and no inorganic pigment. The at least one first coating color applied directly to the carrier substrate forms the at least one first coating color layer after drying.
Die mindestens eine zweite Streichfarbe wird gemäß den nachfolgend beschriebenen Experimenten mittelbar oder unmittelbar auf die getrocknete mindestens eine erste Streichfarbenschicht aufgetragen, und anschließend getrocknet, um die mindestens eine zweite Streichfarbenschicht zu erhalten. The at least one second coating color is applied directly or indirectly to the dried at least one first coating color layer according to the experiments described below, and then dried to obtain the at least one second coating color layer.
Das im Rahmen der Ausführungsbeispiele für die zweite Streichfarbe verwendete Polysaccharid umfasst ausschließlich „food-grade“ Pullulan, welches durch die Firma Hayashibara Co. Ltd. bezogen wurde und ohne Vorbehandlung verwendet wurde. The polysaccharide used in the embodiments for the second coating color comprises exclusively food-grade pullulan, which was purchased from Hayashibara Co. Ltd. and used without pretreatment.
Zur Herstellung der zweiten Streichfarbe wurde das Pullulan in destilliertem Wasser unter Rühren gelöst und je nach spezifischem Experiment zusätzlich noch mindestens ein Polyol, insbesondere Xylitol und/oder Sorbitol zugegeben. Anschließend wurde die zweite Streichfarbe unter Rühren mit einem Hausschild SpeedMixer bei einer Rührgeschwindigkeit von 2000 Umdrehungen pro Minute für 4 Minuten entgast. To prepare the second coating color, the pullulan was dissolved in distilled water while stirring and, depending on the specific experiment, at least one polyol, in particular xylitol and/or sorbitol, was added. The The second coating colour was degassed while stirring with a Hausschild SpeedMixer at a stirring speed of 2000 revolutions per minute for 4 minutes.
Experimente 1 bis 3 - Erste Streichfarbenschicht Experiments 1 to 3 - First coating layer
In den Experimenten 1 bis 3 wurden nachfolgend nicht erfindungsgemäße Verpackungsmaterialien untersucht, welche Trägersubstrate umfassen, auf welchen lediglich mindestens eine erste Streichfarbenschicht angeordnet ist, auf welchen jedoch keine zweite Streichfarbenschicht umfassend mindestens ein Polysaccharid und mindestens ein Polyol aufgebracht wurde. In Experiments 1 to 3, packaging materials not according to the invention were subsequently investigated, which comprise carrier substrates on which only at least one first coating color layer is arranged, but on which no second coating color layer comprising at least one polysaccharide and at least one polyol was applied.
Für das Experiment 1 wurde das Trägersubstrat mit einer Stärke umfassenden wässrigen ersten Streichfarbe beschichtet, um die erste Streichfarbenschicht mit einem Flächengewicht von 4 g/m2 zu erhalten („Stärke“). Für das Experiment 2 wurde das Trägersubstrat mit einer Ton und Styrol-Acrylat-Latex umfassenden wässrigen ersten Streichfarbe beschichtet, um die erste Streichfarbenschicht mit einem Flächengewicht von 4 g/m2 zu erhalten („Ton“). For Experiment 1, the carrier substrate was coated with an aqueous first coating color comprising starch to obtain the first coating color layer with a basis weight of 4 g/m 2 (“starch”). For Experiment 2, the carrier substrate was coated with an aqueous first coating color comprising clay and styrene-acrylate latex to obtain the first coating color layer with a basis weight of 4 g/m 2 (“clay”).
Für das Experiment 3 wurde das Trägersubstrat zweimal mit einer Ton und Styrol-Ac- rylat-Latex umfassenden wässrigen ersten Streichfarbe beschichtet, um zwei übereinander angeordnete erste Streichfarbenschichten mit jeweils einem Flächengewicht von 4 g/m2 zu erhalten („Ton doppelt“). For Experiment 3, the carrier substrate was coated twice with an aqueous first coating color comprising clay and styrene-acrylate latex to obtain two superimposed first coating layers each with a basis weight of 4 g/m 2 (“double clay”).
Für die Verpackungsmaterialien gemäß den Experimenten 1 bis 3 wurde die Sauerstoffdurchlässigkeit (OTR), die Fettdichtigkeit und die Knickbeständigkeit eines Innen- und Außenknicks gemäß den vorangehend zusammengefassten Messmethoden untersucht und qualitativ bewertet, wobei die entsprechenden Ergebnisse nachfolgend in der Tabelle 1 zusammengefasst sind. For the packaging materials according to Experiments 1 to 3, the oxygen permeability (OTR), the grease tightness and the kink resistance of an inner and outer kink were investigated and qualitatively evaluated according to the measurement methods summarized above, with the corresponding results summarized below in Table 1.
Tabelle 1, Erste Streichfarbenschicht Table 1, First coating layer
Aus den nicht erfindungsgemäßen Experimenten 1 bis 3 der Tabelle 1 geht hervor, dass die Verwendung mindestens einer ersten Streichfarbenschicht alleine nicht ausreicht, um ausreichend vorteilhafte Barriereeigenschaften der jeweiligen Verpackungsmaterialien sicherzustellen. From the non-inventive experiments 1 to 3 of Table 1 it is clear that the use of at least a first coating color layer alone is not sufficient to ensure sufficiently advantageous barrier properties of the respective packaging materials.
Experimente 5 bis 8 - Ausschließlich Pullulan umfassende zweite Streichfarbenschicht Experiments 5 to 8 - Second coating layer containing only pullulan
Auf ein gemäß dem Experiment 2 erhaltenes Verpackungsmaterial mit einer Ton enthaltenen ersten Streichfarbenschicht („Ton“) wurde gemäß den Experimenten 5 bis 8 eine zweite wässrige Streichfarbe aufgetragen, welche ausschließlich 20 Gew.-% Pullulan (entspricht 100 Gew.-% Pullulan bezogen auf die gesamte Trockenmasse der zweiten Streichfarbe) umfasst. Die aufgetragene zweite Streichfarbe wurde anschließend getrocknet, um eine nicht erfindungsgemäße zweite Streichfarbenschicht zu erhalten. According to Experiments 5 to 8, a second aqueous coating color comprising exclusively 20% by weight of pullulan (corresponds to 100% by weight of pullulan based on the total dry mass of the second coating color) was applied to a packaging material obtained according to Experiment 2 with a first coating color layer containing clay ("clay"). The applied second coating color was then dried in order to obtain a second coating color layer not according to the invention.
In den Experimenten 5 bis 8 wurde das Auftragsgewicht der zweiten Streichfarbe, sowie die Trocknungszeit der zweiten Streichfarbe zwischen 3 Minuten, bzw. 2 Minuten und 30 Sekunden variiert. In experiments 5 to 8, the application weight of the second coating color and the drying time of the second coating color were varied between 3 minutes and 2 minutes and 30 seconds, respectively.
Gemäß dem Experiment 5 wurde die zweite Streichfarbe mit einem Auftragsgewicht von 6 g/m2 aufgetragen. Gemäß dem Experiment 6 wurde die zweite Streichfarbe mit einem Auftragsgewicht von 7 g/m2 aufgetragen. Gemäß dem Experiment 7 wurde die zweite Streichfarbe mit einem Auftragsgewicht von 10,5 g/m2 aufgetragen. Gemäß dem Experiment 8 wurde die zweite Streichfarbe mit einem Auftragsgewicht von 13 g/m2 aufgetragen. Gemäß den Experimenten 5, 6, 7 und 8 wurden die Sauerstoffdurchlässigkeit (OTR), die Aromadichtigkeit, bzw. Mineralöldichtigkeit mittels eines Hexan-Dampftransmissions- tests (HVTR) und die Fettdichtigkeit der jeweiligen Verpackungsmaterialien untersucht und gemäß der nachfolgenden Tabelle 2 qualitativ bewertet. According to experiment 5, the second coating color was applied with a coating weight of 6 g/m 2 . According to experiment 6, the second coating color was applied with a coating weight of 7 g/m 2 . According to experiment 7, the second coating color was applied with a coating weight of 10.5 g/m 2 . According to experiment 8, the second coating color was applied with a coating weight of 13 g/m 2 . According to experiments 5, 6, 7 and 8, the oxygen permeability (OTR), the aroma tightness and mineral oil tightness using a hexane vapor transmission test (HVTR) and the grease tightness of the respective packaging materials were investigated and qualitatively evaluated according to Table 2 below.
Tabelle 2, Zweite Streichfarbenschicht umfassend ausschließlich Pullulan Table 2, Second coating layer containing only pullulan
Aus dem Experiment 5 kann abgeleitet werden, dass ein Auftragsgewicht von 6 g/m2 für die auf Pullulan basierende zweite Streichfarbe bereits ausreichend ist, um eine gute Barrieredichtigkeit des die zweite Streichfarbenschicht umfassenden Verpackungsmaterials zu erreichen. From Experiment 5, it can be concluded that an application weight of 6 g/m 2 for the pullulan-based second coating color is already sufficient to achieve a good barrier tightness of the packaging material comprising the second coating color layer.
Gemäß dem Experiment 6 konnte ferner belegt werden, dass auch ein Auftragsgewicht der zweiten Streichfarbe von 7 g/m2 ausreichend ist, um eine gute Sauerstoffdichtigkeit, bzw. eine gute Aromadichtigkeit, bzw. Mineralöldichtigkeit des Verpackungsmaterials zu erreichen. Wie aus den Experimenten 7 und 8 hervorgeht, wird durch ein Auftragsgewicht der zweiten Streichfarbe von 10,5 g/m2, bzw. von 13 g/m2 ebenfalls eine gute Sauerstoffdichtigkeit, bzw. gute Aromadichtigkeit, bzw. Mineralöldichtigkeit, bzw. gute Fettdichtigkeit des Verpackungsmaterials erreicht. According to experiment 6, it was also possible to prove that an application weight of the second coating color of 7 g/m 2 is sufficient to achieve good oxygen impermeability, or good aroma impermeability, or mineral oil impermeability of the packaging material. As can be seen from experiments 7 and 8, a application weight of the second coating color of 10.5 g/m 2 or 13 g/m 2 also achieves good oxygen impermeability, or good aroma impermeability, or mineral oil impermeability, or good grease impermeability of the packaging material.
Allerdings weist die gemäß den Experimenten 5, 6, 7, und 8 verwendete zweite Streichfarbe, welche 20 Gew.-% Pullulan umfasst, eine sehr hohe Viskosität von 6000 mPas auf, welche die Verwendung der zweiten Streichfarbe für einen großtechnischen Auftrag ausschließt, da bei einer derart hohen Viskosität die zweite Streichfarbe weder in einem Curtain Coating Verfahren noch mittels eines Rakelbeschichtungsverfahrens aufgetragen werden kann. However, the second coating color used in experiments 5, 6, 7 and 8, which comprises 20 wt.% pullulan, has a very high viscosity of 6000 mPas, which makes the use of the second coating color for large-scale application because with such a high viscosity the second coating colour cannot be applied either by a curtain coating process or by means of a doctor blade coating process.
Es wurde dementsprechend nachfolgend untersucht, inwiefern eine Abhängigkeit der Viskosität einer entsprechenden ausschließlich Pullulan umfassenden zweiten Streichfarbe von dem Gewichtsanteil des Pullulans in der zweiten Streichfarbe besteht. Accordingly, it was subsequently investigated to what extent the viscosity of a corresponding second coating color comprising only pullulan depends on the weight proportion of pullulan in the second coating color.
Hierbei hat sich gezeigt, dass bei einer Reduktion des Feststoffanteils des Pullulans in der zweiten Streichfarbe von 20 Gew.-% auf 15 Gew.-% Pullulan eine Reduktion der Viskosität auf ca. 1250 mPas erreicht werden kann, und dass bei einem Feststoffanteil von weniger als 15 Gew.-% Pullulan in der zweiten Streichfarbe Viskositäten von deutlich unter 1000 mPas erreicht werden können. It has been shown that by reducing the solid content of pullulan in the second coating color from 20 wt.% to 15 wt.% pullulan, a reduction in viscosity to approximately 1250 mPas can be achieved, and that with a solid content of less than 15 wt.% pullulan in the second coating color, viscosities of significantly less than 1000 mPas can be achieved.
Allerdings hat sich gezeigt, dass ein Feststoffanteil von weniger als 15 Gew.-% Pullulan in der zweiten Streichfarbe nicht vorteilhaft ist, da in diesem Fall ein signifikant höherer Energieaufwand zum Trocknen der zweiten Streichfarbe aufgebracht werden muss, welcher die großtechnische Anwendung einer solch niedrig konzentrierten Pullulan-Lösung wirtschaftlich ausschließt. However, it has been shown that a solids content of less than 15 wt.% pullulan in the second coating color is not advantageous, since in this case a significantly higher energy expenditure must be applied to dry the second coating color, which economically excludes the large-scale application of such a low-concentration pullulan solution.
Zusammengefasst ermöglicht eine ausschließlich Pullulan umfassende zweite Streichfarbe zwar die Herstellung einer zweiten Streichfarbenschicht mit einer akzeptablen Barrierewirkung, jedoch schließt die hohe Viskosität entsprechender ausschließlich Pullulan umfassender zweiter Streichfarben die großtechnische Anwendung zur Herstellung von Verpackungsmaterialien aus, so dass die entsprechenden zweiten Streichfarben gemäß den Experimenten 5 bis 8 nicht erfindungsgemäß sind. In summary, although a second coating color comprising only pullulan enables the production of a second coating color layer with an acceptable barrier effect, the high viscosity of corresponding second coating colors comprising only pullulan excludes large-scale application for the production of packaging materials, so that the corresponding second coating colors according to Experiments 5 to 8 are not according to the invention.
Experimente 9 bis 12 - Ausschließlich Pullulan umfassende zweite Streichfarbenschicht auf verschiedenen Trägersubstraten Experiments 9 to 12 - Second coating layer comprising only pullulan on various carrier substrates
Die gemäß den Experimenten 9 bis 12 verwendeten zweiten Streichfarben weisen jeweils einen Pullulan-Feststoffanteil von 16 Gew.-% (entspricht 100 Gew.-% Pullulan bezogen auf die gesamte Trockenmasse der zweiten Streichfarbe) und eine Viskosität von 2000 mPas auf, so dass sich auch diese zweiten Streichfarben nicht für den großtechnischen Einsatz in einem Curtain Coating Verfahren eignen. Somit sind auch die gemäß den Experimenten 9 bis 12 untersuchten zweiten Streichfarben nicht erfindungsgemäß. The second coating colours used in Experiments 9 to 12 each have a pullulan solids content of 16 wt.% (corresponding to 100 wt.% pullulan based on the total dry mass of the second coating colour) and a viscosity of 2000 mPas, so that these second coating colors are also not suitable for large-scale use in a curtain coating process. Thus, the second coating colors investigated in experiments 9 to 12 are also not in accordance with the invention.
Gemäß dem Experiment 9, bzw. 10 wurde die zweite Streichfarbe mit einem Auftragsgewicht von 5,3 g/m2, bzw. von 8,1 g/m2 auf eine auf Ton basierende erste Streichfarbenschicht (siehe Experiment 2, Abkürzung „Ton“) aufgetragen und getrocknet. According to Experiment 9 and 10, the second coating color was applied with a coating weight of 5.3 g/m 2 and 8.1 g/m 2 , respectively, onto a clay-based first coating color layer (see Experiment 2, abbreviation “clay”) and dried.
Gemäß dem Experiment 11 , bzw. 12 wurde die zweite Streichfarbe mit einem Auftragsgewicht von 7,1 g/m2, bzw. von 9,1 g/m2 auf eine auf Ton basierende doppelte erste Streichfarbenschicht (siehe Experiment 3, Abkürzung „Ton doppelt“) aufgetragen und getrocknet. According to Experiment 11 and 12, the second coating color was applied with a coating weight of 7.1 g/m 2 and 9.1 g/m 2 , respectively, onto a clay-based double first coating color layer (see Experiment 3, abbreviation “clay double”) and dried.
Gemäß den Experimenten 9 bis 12 wurden die Sauerstoffdurchlässigkeit (OTR), die Knickbeständigkeit und die Fettdichtigkeit der Verpackungsmaterialien untersucht und gemäß der nachfolgenden Tabelle 3 qualitativ bewertet. According to Experiments 9 to 12, the oxygen permeability (OTR), kink resistance and grease resistance of the packaging materials were investigated and qualitatively evaluated according to Table 3 below.
Tabelle 3, Zweite Streichfarbenschicht umfassend ausschließlich Pullulan auf verschiedenen Trägersubstraten Table 3, Second coating layer comprising only pullulan on various carrier substrates
Das in der Tabelle 3 gezeigte Experiment 9 verdeutlicht, dass ein Auftragsgewicht von 5,3 g/m2 für die entsprechende zweite Streichfarbenschicht zu gering ist, um ein Verpackungsmaterial mit einer wirksamen Barrieredichtigkeit zu erhalten. Aus den Experimenten 10, 11 , und 12 der Tabelle 3 kann abgeleitet werden, dass auch bei Flächengewichten der zweiten Streichfarbenschicht von etwas weniger als 10 g/m2 gute Sauerstoffbarriereeigenschaften und gute Fettdichtigkeiten der entsprechenden Verpackungsmaterialien erhalten werden können, wenn zwischen dem Trägersubstrat und der zweiten Streichfarbenschicht mindestens eine erste Streichfarbenschicht angeordnet ist. Experiment 9 shown in Table 3 shows that a coating weight of 5.3 g/m 2 for the corresponding second coating layer is too low to obtain a packaging material with effective barrier tightness. From experiments 10, 11 and 12 of Table 3, it can be deduced that even with basis weights of the second coating layer of slightly less than 10 g/m 2 , good oxygen barrier properties and good greaseproof properties of the corresponding packaging materials can be obtained if at least one first coating layer is arranged between the carrier substrate and the second coating layer.
Allerdings ist die Knickbeständigkeit bei den untersuchten Experimenten 10 und 12 der Tabelle 3 nachteilig (die Experimente 9 und 11 wurden nicht in Bezug auf Fettdichtigkeit und Knickbeständigkeit untersucht), so dass die Experimente 9 bis 12 nicht erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele umfassen. However, the kink resistance is disadvantageous in the experiments 10 and 12 of Table 3 (experiments 9 and 11 were not investigated with respect to greaseproofness and kink resistance), so that experiments 9 to 12 do not include embodiments according to the invention.
Experimente 15 bis 33 - Viskosität einer zweiten Streichfarbe umfassend Pullulan und ein Polyol Experiments 15 to 33 - Viscosity of a second coating color comprising pullulan and a polyol
Um den Einfluss der Zugabe eines Polyols zu einer Pullulan umfassenden zweiten Streichfarbe zu untersuchen, wurden die zweiten Streichfarben mit einem Gesamtfeststoffanteil von 16 Gew.-% hinsichtlich deren Viskositätseigenschaften untersucht, wobei hierbei unterschiedliche Gewichtsanteile von Polyolen und Pullulan zugegeben wurden. To investigate the influence of the addition of a polyol to a second coating color containing pullulan, the second coating colors with a total solids content of 16 wt.% were investigated with regard to their viscosity properties, whereby different weight proportions of polyols and pullulan were added.
Die Experimente 16 bis 20 und 22 bis 26 umfassen erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele. Experiments 16 to 20 and 22 to 26 comprise embodiments according to the invention.
Experiment 15 umfasst als Referenz kein Polyol bei 22°C, so dass ein Gesamtfeststoffanteil von 16 Gew.-% Pullulan (entspricht 100 Gew.-% Pullulan bezogen auf die gesamte Trockenmasse der zweiten Streichfarbe) vorliegt (nicht erfindungsgemäßes Experiment). Experiment 15, as a reference, does not include any polyol at 22°C, so that a total solids content of 16 wt.% pullulan (corresponds to 100 wt.% pullulan based on the total dry mass of the second coating color) is present (non-inventive experiment).
Experiment 16 umfasst 10 Gew.-% Sorbitol bezogen auf die gesamte Trockenmasse der Streichfarbe, so dass ein Feststoffanteil von 14,4 Gew.-% Pullulan und ein Feststoffanteil von 1 ,6 Gew.-% Sorbitol (entspricht 90 Gew.-% Pullulan und 10 Gew.-% Sorbitol bezogen auf die gesamte Trockenmasse der zweiten Streichfarbe) in der Streichfarbe vor- liegt. Experiment 17 umfasst 20 Gew.-% Sorbitol bezogen auf die gesamte Trockenmasse der Streichfarbe, so dass ein Feststoffanteil von 12,8 Gew.-% Pullulan und ein Feststoffanteil von 3,2 Gew.-% Sorbitol (entspricht 80 Gew.-% Pullulan und 20 Gew.-% Sorbitol bezogen auf die gesamte Trockenmasse der zweiten Streichfarbe) in der Streichfarbe vorliegt. Experiment 18 umfasst 30 Gew.-% Sorbitol bezogen auf die gesamte Trockenmasse der Streichfarbe, so dass ein Feststoffanteil von 11 ,2 Gew.-% Pullulan und ein Feststoffanteil von 4,8 Gew.-% Sorbitol (entspricht 70 Gew.-% Pullulan und 30 Gew.-% Sorbitol bezogen auf die gesamte Trockenmasse der zweiten Streichfarbe) in der Streichfarbe vorliegt. Experiment 19 umfasst 40 Gew.-% Sorbitol bezogen auf die gesamte Trockenmasse der Streichfarbe, so dass ein Feststoffanteil von 9,6 Gew.-% Pullulan und ein Feststoffanteil von 6,4 Gew.-% Sorbitol (entspricht 60 Gew.-% Pullulan und 40 Gew.-% Sorbitol bezogen auf die gesamte Trockenmasse der zweiten Streichfarbe) in der Streichfarbe vorliegt. Experiment 20 umfasst 50 Gew.-% Sorbitol bezogen auf die gesamte Trockenmasse der Streichfarbe, so dass ein Feststoffanteil von 8 Gew.- % Pullulan und ein Feststoffanteil von 8 Gew.-% Sorbitol (entspricht 50 Gew.-% Pullulan und 50 Gew.-% Sorbitol bezogen auf die gesamte Trockenmasse der zweiten Streichfarbe) in der Streichfarbe vorliegt. Experiment 16 comprises 10 wt.% sorbitol based on the total dry mass of the coating colour, so that a solid content of 14.4 wt.% pullulan and a solid content of 1.6 wt.% sorbitol (corresponds to 90 wt.% pullulan and 10 wt.% sorbitol based on the total dry mass of the second coating colour) are present in the coating colour. Experiment 17 comprises 20 wt.% sorbitol based on the total dry mass of the coating color, so that a solids content of 12.8 wt.% pullulan and a solids content of 3.2 wt.% sorbitol (corresponds to 80 wt.% pullulan and 20 wt.% sorbitol based on the total dry mass of the second coating color) is present in the coating color. Experiment 18 comprises 30 wt.% sorbitol based on the total dry mass of the coating color, so that a solids content of 11.2 wt.% pullulan and a solids content of 4.8 wt.% sorbitol (corresponds to 70 wt.% pullulan and 30 wt.% sorbitol based on the total dry mass of the second coating color) is present in the coating color. Experiment 19 comprises 40 wt.% sorbitol based on the total dry mass of the coating color, so that a solids content of 9.6 wt.% pullulan and a solids content of 6.4 wt.% sorbitol (corresponds to 60 wt.% pullulan and 40 wt.% sorbitol based on the total dry mass of the second coating color) is present in the coating color. Experiment 20 comprises 50 wt.% sorbitol based on the total dry mass of the coating color, so that a solids content of 8 wt.% pullulan and a solids content of 8 wt.% sorbitol (corresponds to 50 wt.% pullulan and 50 wt.% sorbitol based on the total dry mass of the second coating color) is present in the coating color.
Experiment 21 umfasst als Referenz kein Polyol bei 30°C. Experiment 22 bzw. 23 bzw. 24 bzw. 25 bzw. 26 umfasst den Zusatz von 10 Gew.-% bzw. 20 Gew.-% bzw. 30 Gew.- % bzw. 40 Gew.-% bzw. 50 Gew.-% Xylitol bezogen auf die gesamte Trockenmasse bei 30 °C, wobei sich die Feststoffanteile in der Streichfarbe analog zum Sorbitol bestimmen. Experiment 21, as a reference, does not include any polyol at 30°C. Experiments 22, 23, 24, 25, and 26 include the addition of 10 wt.%, 20 wt.%, 30 wt.%, 40 wt.%, and 50 wt.% xylitol based on the total dry mass at 30°C, with the solids content in the coating color being determined analogously to sorbitol.
Wie aus der nachfolgenden Tabelle 4 hervorgeht, sinkt die Viskosität der 16 Gew.-% Pullulan umfassenden zweiten Streichfarbe mit zunehmenden Gewichtsanteil des jeweiligen Polyols signifikant ab, so dass durch die Zugabe von Polyol, insbesondere von Xylitol, bzw. Sorbitol, sich die entsprechende zweite Streichfarbe vorteilhaft im großtechnischen Auftrag einsetzen lässt, und zwar je nach eingestellter Viskosität entweder in einem Curtain Coating Verfahren bei einer Viskosität zwischen 200 und 400 mPas oder im Rahmen einer Rakelbeschichtung bei einer Viskosität von bis zu 2000 mPas. As can be seen from Table 4 below, the viscosity of the second coating color comprising 16 wt.% pullulan decreases significantly with increasing weight proportion of the respective polyol, so that by adding polyol, in particular xylitol or sorbitol, the corresponding second coating color can be advantageously used in large-scale application, depending on the viscosity set, either in a curtain coating process with a viscosity between 200 and 400 mPas or in a doctor blade coating with a viscosity of up to 2000 mPas.
Tabelle 4, Viskositäten einer zweiten Streichfarbe umfassend Pullulan und Polyol (bezogen auf die gesamte Trockenmasse der Streichfarbe) Table 4, Viscosities of a second coating color comprising pullulan and polyol (based on the total dry mass of the coating color)
Nachfolgend wurde im Rahmen der weiteren erfindungsgemäßen Experimente 27 bis 33 untersucht, wie sich die Viskositäten der entsprechenden zweiten Streichfarben bei variierenden Gesamtfeststoffanteilen verändern, wobei hierbei in den Experimenten 27 bis 33 immer ein festes Gewichtsverhältnis von Pullulan zu Polyol von 70 zu 30 bezogen auf die gesamte Trockenmasse der Streichfarbe verwendet wurde. Subsequently, in the context of the further experiments 27 to 33 according to the invention, it was investigated how the viscosities of the corresponding second coating colors change with varying total solids contents, whereby in experiments 27 to 33 a fixed weight ratio of pullulan to polyol of 70 to 30 based on the total dry mass of the coating color was always used.
Im Experiment 27 wurde eine Lösung mit 11 ,2 Gew.-% Pullulan und 4,8 Gew.-% Sorbitol (entspricht 70 Gew.-% Pullulan und 30 Gew.-% Sorbitol bezogen auf die gesamte Trockenmasse der zweiten Streichfarbe) bei 22 °C untersucht. Im Experiment 28 wurde eine Lösung mit 12,6 Gew.-% Pullulan und 5,4 Gew.-% Sorbitol (entspricht 70 Gew.-% Pullulan und 30 Gew.-% Sorbitol bezogen auf die gesamte Trockenmasse der zweiten Streichfarbe) bei 22 °C untersucht. Im Experiment 29 wurde eine Lösung mit 14 Gew.- % Pullulan und 6 Gew.-% Sorbitol (entspricht 70 Gew.-% Pullulan und 30 Gew.-% Sorbitol bezogen auf die gesamte Trockenmasse der zweiten Streichfarbe) bei 22 °C untersucht. In experiment 27, a solution containing 11.2 wt.% pullulan and 4.8 wt.% sorbitol (corresponding to 70 wt.% pullulan and 30 wt.% sorbitol based on the total dry mass of the second coating color) was investigated at 22 °C. In experiment 28, a solution containing 12.6 wt.% pullulan and 5.4 wt.% sorbitol (corresponding to 70 wt.% pullulan and 30 wt.% sorbitol based on the total dry mass of the second coating color) was investigated at 22 °C. In experiment 29, a solution containing 14 wt.% % pullulan and 6 wt.% sorbitol (corresponds to 70 wt.% pullulan and 30 wt.% sorbitol based on the total dry mass of the second coating color) at 22 °C.
Im Experiment 30 wurde eine Lösung mit 11 ,2 Gew.-% Pullulan und 4,8 Gew.-% Xylitol (entspricht 70 Gew.-% Pullulan und 30 Gew.-% Xylitol bezogen auf die gesamte Trockenmasse der zweiten Streichfarbe) bei 30 °C untersucht. Im Experiment 31 wurde eine Lösung mit 12,6 Gew.-% Pullulan und 5,4 Gew.-% Xylitol (entspricht 70 Gew.-% Pullulan und 30 Gew.-% Xylitol bezogen auf die gesamte Trockenmasse der zweiten Streichfarbe) bei 30 °C untersucht. Im Experiment 32 wurde eine Lösung mit 14 Gew.-% Pullulan und 6 Gew.-% Xylitol (entspricht 70 Gew.-% Pullulan und 30 Gew.-% Xylitol bezogen auf die gesamte Trockenmasse der zweiten Streichfarbe) bei 30 °C untersucht. Im Experiment 33 wurde eine Lösung mit 15,4 Gew.-% Pullulan und 6,6 Gew.-% Xylitol (entspricht 70 Gew.-% Pullulan und 30 Gew.-% Xylitol bezogen auf die gesamte Trockenmasse der zweiten Streichfarbe) bei 30 °C untersucht. In experiment 30, a solution containing 11.2 wt.% pullulan and 4.8 wt.% xylitol (corresponding to 70 wt.% pullulan and 30 wt.% xylitol based on the total dry mass of the second coating color) was investigated at 30 °C. In experiment 31, a solution containing 12.6 wt.% pullulan and 5.4 wt.% xylitol (corresponding to 70 wt.% pullulan and 30 wt.% xylitol based on the total dry mass of the second coating color) was investigated at 30 °C. In experiment 32, a solution containing 14 wt.% pullulan and 6 wt.% xylitol (corresponding to 70 wt.% pullulan and 30 wt.% xylitol based on the total dry mass of the second coating color) was investigated at 30 °C. In Experiment 33, a solution containing 15.4 wt.% pullulan and 6.6 wt.% xylitol (corresponding to 70 wt.% pullulan and 30 wt.% xylitol based on the total dry mass of the second coating color) was investigated at 30 °C.
Wie aus der nachfolgenden Tabelle 5 gemäß den Experimenten 27 bis 33 hervorgeht, kann bei der Zugabe eines Polyols ein höherer Gesamtfeststoffanteil in der jeweiligen zweiten Streichfarbe bei gleichzeitig akzeptabler Viskosität der jeweiligen zweiten Streichfarbe erreicht werden. Die Experimente 27 bis 33 zeigen somit erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele. Tabelle 5, Viskositäten einer zweiten Streichfarbe umfassend Pullulan und Polyol As can be seen from Table 5 below according to Experiments 27 to 33, when a polyol is added, a higher total solids content in the respective second coating color can be achieved while at the same time the viscosity of the respective second coating color is acceptable. Experiments 27 to 33 thus show embodiments according to the invention. Table 5, Viscosities of a second coating color comprising pullulan and polyol
Somit kann gezeigt werden, dass durch die Zugabe von einem Polyol, insbesondere von Xylitol, bzw. Sorbitol, die entsprechende Pullulan umfassende zweite Streichfarbe vorteilhaft im großtechnischen Auftrag eingesetzt werden kann, und zwar je nach eingestellter Viskosität entweder in einem Curtain Coating Verfahren bei einer Viskosität zwischen 200 und 400 mPas oder im Rahmen einer Rakelbeschichtung bei einer Viskosität von bis zu 2000 mPas. It can thus be shown that by adding a polyol, in particular xylitol or sorbitol, the corresponding second coating color containing pullulan can be advantageously used in large-scale application, depending on the viscosity set, either in a curtain coating process with a viscosity between 200 and 400 mPas or in a doctor blade coating process with a viscosity of up to 2000 mPas.
Experimente 34 bis 39 - Knickbeständigkeit und Fettdichtigkeit einer zweiten Streichfarbenschicht umfassend Pullulan und ein Polyol Experiments 34 to 39 - Crease resistance and grease resistance of a second coating layer comprising pullulan and a polyol
Nachfolgend wurde im Rahmen der Experimente 34 bis 39 untersucht, wie sich die Zugabe von einem Polyol zu entsprechenden zweiten Streichfarben umfassend Pullulan auf die Knickbeständigkeit und Fettdichtigkeit der entsprechenden Verpackungsmaterialien auswirkt. Hierbei wurde die entsprechende zweite Streichfarbe auf ein Trägersubstrat mit zwei Ton umfassenden ersten Streichfarbenschichten (siehe Experiment 3, Abkürzung “Ton doppelt“) aufgetragen und getrocknet, um die zweite Streichfarbenschicht zu erhalten. Subsequently, experiments 34 to 39 investigated how the addition of a polyol to corresponding second coating colors comprising pullulan affects the resistance to creasing and greaseproofing of the corresponding packaging materials. The corresponding second coating color was applied to a carrier substrate with two first coating color layers comprising clay (see experiment 3, abbreviation “double clay”) and dried to obtain the second coating color layer.
Die nachfolgenden Experimente 34 bis 54 wurden durchgängig mit einem Auftragsgewicht der zweiten Streichfarbe von 10 g/m2 (plus/minus 0,2 g/m2) durchgeführt. Dennoch werden auch vorteilhafte Ergebnisse mit einem niedrigen Auftragsgewicht von 8 g/m2, bzw. 6 g/m2 erreicht. The following experiments 34 to 54 were carried out with a coating weight of the second coating color of 10 g/m 2 (plus/minus 0.2 g/m 2 ). Nevertheless, advantageous results are also achieved with a low coating weight of 8 g/m 2 or 6 g/m 2 .
Gemäß dem Experiment 34 wurde eine 14,4 Gew.-% Pullulan und 1 ,6 Gew.-% Xylitol enthaltende zweite Streichfarbe (entspricht 90 Gew.-% Pullulan und 10 Gew.-% Xylitol bezogen auf die gesamte Trockenmasse der zweiten Streichfarbe) untersucht. Gemäß dem Experiment 35 wurde eine 11 ,2 Gew.-% Pullulan und 4,8 Gew.-% Xylitol enthaltende zweite Streichfarbe (entspricht 70 Gew.-% Pullulan und 30 Gew.-% Xylitol bezogen auf die gesamte Trockenmasse der zweiten Streichfarbe) untersucht. Gemäß dem Experiment 36 wurde eine 9 Gew.-% Pullulan und 9 Gew.-% Xylitol enthaltende zweite Streichfarbe (entspricht 50 Gew.-% Pullulan und 50 Gew.-% Xylitol bezogen auf die gesamte Trockenmasse der zweiten Streichfarbe) untersucht. According to experiment 34, a second coating color containing 14.4 wt.% pullulan and 1.6 wt.% xylitol (corresponds to 90 wt.% pullulan and 10 wt.% xylitol based on the total dry mass of the second coating color) was investigated. According to experiment 35, a second coating color containing 11.2 wt.% pullulan and 4.8 wt.% xylitol (corresponds to 70 wt.% pullulan and 30 wt.% xylitol based on the total dry mass of the second coating color) was investigated. According to experiment 36, a second coating color containing 9 wt.% pullulan and 9 wt.% xylitol was investigated. coating color (corresponding to 50 wt.% pullulan and 50 wt.% xylitol based on the total dry mass of the second coating color) was investigated.
Gemäß dem Experiment 37 wurde eine 14,4 Gew.-% Pullulan und 1 ,6 Gew.-% Sorbitol enthaltende zweite Streichfarbe (entspricht 90 Gew.-% Pullulan und 10 Gew.-% Sorbitol bezogen auf die gesamte Trockenmasse der zweiten Streichfarbe) untersucht. Gemäß dem Experiment 38 wurde eine 11 ,2 Gew.-% Pullulan und 4,8 Gew.-% Sorbitol enthaltende zweite Streichfarbe (entspricht 70 Gew.-% Pullulan und 30 Gew.-% Sorbitol bezogen auf die gesamte Trockenmasse der zweiten Streichfarbe) untersucht. Gemäß dem Experiment 39 wurde eine 9 Gew.-% Pullulan und 9 Gew.-% Sorbitol enthaltende zweite Streichfarbe (entspricht 50 Gew.-% Pullulan und 50 Gew.-% Sorbitol bezogen auf die gesamte Trockenmasse der zweiten Streichfarbe) untersucht. According to experiment 37, a second coating color containing 14.4 wt.% pullulan and 1.6 wt.% sorbitol (corresponds to 90 wt.% pullulan and 10 wt.% sorbitol based on the total dry mass of the second coating color) was investigated. According to experiment 38, a second coating color containing 11.2 wt.% pullulan and 4.8 wt.% sorbitol (corresponds to 70 wt.% pullulan and 30 wt.% sorbitol based on the total dry mass of the second coating color) was investigated. According to experiment 39, a second coating color containing 9 wt.% pullulan and 9 wt.% sorbitol (corresponds to 50 wt.% pullulan and 50 wt.% sorbitol based on the total dry mass of the second coating color) was investigated.
Wie aus der nachfolgenden Tabelle 6 entnommen werden kann, wird bei der Verwendung von Xylitol (siehe Experimente 34, 35 und 36) durchweg eine gute Knickbeständigkeit der Verpackungsmaterialien erreicht, und wird bei der Verwendung von Xylitol und Sorbitol (siehe alle Experimente 34 bis 39) durchweg eine gute Fettdichtigkeit der Verpackungsmaterialien erreicht. As can be seen from Table 6 below, when using xylitol (see experiments 34, 35 and 36) a good resistance to creasing of the packaging materials is consistently achieved, and when using xylitol and sorbitol (see all experiments 34 to 39) a good resistance to grease of the packaging materials is consistently achieved.
Somit umfassen die Experimente 34 bis 39 erfindungsgemäße Ausführungsformen. Tabelle 6, Knickbeständigkeit und Fettdichtigkeit einer zweiten Streichfarbenschicht umfassend Pullulan und Polyol (bezogen auf die gesamte Trockenmasse der Streichfarbe) Thus, Experiments 34 to 39 comprise embodiments of the invention. Table 6, Crease resistance and grease resistance of a second coating layer comprising pullulan and polyol (based on the total dry mass of the coating)
Experimente 40 bis 50 - Sieqelbarkeit einer zweiten Streichfarbenschicht umfassend Pullulan und ein Polyol Experiments 40 to 50 - Sealability of a second coating layer comprising pullulan and a polyol
Nachfolgend wurde im Rahmen der Experimente 40 bis 50 untersucht, wie sich die Zugabe von Polyol zu entsprechenden zweiten Streichfarben umfassend Pullulan auf die Siegelbarkeit der entsprechend erhaltenen Verpackungsmaterialien auswirkt, wobei auch im Rahmen der Experimente 40 bis 50 die jeweiligen zweiten Streichfarben einen Gesamtfeststoffanteil von 16 Gew.-% aufweisen, und lediglich das Verhältnis von Pullulan zu Polyol verändert wird. Hierbei wurde die entsprechende zweite Streichfarbe auf ein Basispapier mit zwei ersten Streichfarbenschichten gemäß dem Experiment 2 („Ton doppelt“) aufgetragen und getrocknet, um die entsprechende zweite Streichfarbenschicht zu erhalten. Subsequently, within the framework of experiments 40 to 50, it was investigated how the addition of polyol to corresponding second coating colors comprising pullulan affects the sealability of the corresponding packaging materials obtained, whereby in the framework of experiments 40 to 50, the respective second coating colors also have a total solids content of 16 wt.% and only the ratio of pullulan to polyol is changed. Here, the corresponding second coating color was applied to a base paper with two first coating color layers according to experiment 2 ("double tone") and dried in order to obtain the corresponding second coating color layer.
Gemäß dem Experiment 40 wurde eine 16 Gew.-% Pullulan und kein Polyol enthaltende zweite Streichfarbe verwendet und die erhaltene zweite Streichfarbenschicht hinsichtlich der Siegelbarkeit untersucht. Gemäß dem Experiment 41 , bzw. 42 wurde eine 14,4 Gew.-% Pullulan und 1 ,6 Gew.-% Xylitol, bzw. Sorbitol enthaltende zweite Streichfarbe verwendet (entspricht 90 Gew.-% Pullulan und 10 Gew.-% Xylitol, bzw. Sorbitol bezogen auf die gesamte Trockenmasse der zweiten Streichfarbe) und die erhaltene zweite Streichfarbenschicht hinsichtlich der Siegelbarkeit untersucht. Gemäß dem Experiment 43, bzw. 44 wurde eine 12,8 Gew.-% Pullulan und 3,2 Gew.-% Xylitol, bzw. Sorbitol enthaltende zweite Streichfarbe verwendet (entspricht 80 Gew.-% Pullulan und 20 Gew.-% Xylitol, bzw. Sorbitol bezogen auf die gesamte Trockenmasse der zweiten Streichfarbe) und die erhaltene zweite Streichfarbenschicht hinsichtlich der Siegelbarkeit untersucht. According to experiment 40, a second coating color containing 16 wt. % pullulan and no polyol was used, and the resulting second coating color layer was examined for sealability. According to experiments 41 and 42, a second coating color containing 14.4 wt. % pullulan and 1.6 wt. % xylitol or sorbitol was used (corresponds to 90 wt. % pullulan and 10 wt. % xylitol or sorbitol based on the total dry mass of the second coating color) and the resulting second coating color layer was examined for sealability. According to experiments 43 and 44, a second coating color containing 12.8 wt. % pullulan and 3.2 wt. % xylitol or sorbitol was used (corresponds to 80 wt. % pullulan and 20 wt. % xylitol or sorbitol based on the total dry mass of the second coating color) and the resulting second coating color layer was examined for sealability.
Gemäß dem Experiment 45, bzw. 46 wurde eine 11 ,2 Gew.-% Pullulan und 4,8 Gew.-% Xylitol, bzw. Sorbitol enthaltende zweite Streichfarbe verwendet (entspricht 70 Gew.-% Pullulan und 30 Gew.-% Xylitol, bzw. Sorbitol bezogen auf die gesamte Trockenmasse der zweiten Streichfarbe) und die erhaltene zweite Streichfarbenschicht hinsichtlich der Siegelbarkeit untersucht. Gemäß dem Experiment 47, bzw. 48 wurde eine 9,6 Gew.-% Pullulan und 6,4 Gew.-% Xylitol, bzw. Sorbitol enthaltende zweite Streichfarbe verwendet (entspricht 60 Gew.-% Pullulan und 40 Gew.-% Xylitol, bzw. Sorbitol bezogen auf die gesamte Trockenmasse der zweiten Streichfarbe) und die erhaltene zweite Streichfarbenschicht hinsichtlich der Siegelbarkeit untersucht. Gemäß dem Experiment 49, bzw. 50 wurde eine 8 Gew.-% Pullulan und 8 Gew.-% Xylitol, bzw. Sorbitol enthaltende zweite Streichfarbe verwendet (entspricht 50 Gew.-% Pullulan und 50 Gew.-% Xylitol, bzw. Sorbitol bezogen auf die gesamte Trockenmasse der zweiten Streichfarbe) und die erhaltene zweite Streichfarbenschicht hinsichtlich der Siegelbarkeit untersucht. According to experiment 45 or 46, a second coating containing 11.2 wt.% pullulan and 4.8 wt.% xylitol or sorbitol was used (corresponding to 70 wt.% pullulan and 30 wt.% xylitol or sorbitol based on the total dry mass of the second coating) and the resulting second coating layer was tested with regard to Sealability was investigated. According to experiment 47 or 48, a second coating color containing 9.6 wt.% pullulan and 6.4 wt.% xylitol or sorbitol was used (corresponds to 60 wt.% pullulan and 40 wt.% xylitol or sorbitol based on the total dry mass of the second coating color), and the resulting second coating color layer was investigated for sealability. According to experiment 49 or 50, a second coating color containing 8 wt.% pullulan and 8 wt.% xylitol or sorbitol was used (corresponds to 50 wt.% pullulan and 50 wt.% xylitol or sorbitol based on the total dry mass of the second coating color), and the resulting second coating color layer was investigated for sealability.
Aus den nachfolgenden Experimenten 40 bis 50 gemäß der Tabelle 7 kann vorteilhaft entnommen werden, dass bei einem steigenden Anteil von Polyol in der zweiten Streichfarbenschicht die Siegelbarkeit zunimmt, so dass eine vorteilhafte und erfindungsgemäße Verwendung von Verpackungsmaterialien gewährleistet ist. Zudem zeigt der Vergleich von Xylitol mit Sorbitol, dass bei der Verwendung von Xylitol eine etwas bessere Siegelbarkeit erreicht wird. Somit umfassen die Experimente 40 bis 50 erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele. Tabelle 7, Heißsiegelbarkeit einer zweiten Streichfarbenschicht umfassend Pullulan und Polyol (bezogen auf die gesamte Trockenmasse der Streichfarbe) From the following experiments 40 to 50 according to Table 7, it can be advantageously seen that with an increasing proportion of polyol in the second coating layer, the sealability increases, so that an advantageous and inventive use of packaging materials is ensured. In addition, the comparison of xylitol with sorbitol shows that slightly better sealability is achieved when xylitol is used. Experiments 40 to 50 thus comprise embodiments according to the invention. Table 7, Heat sealability of a second coating layer comprising pullulan and polyol (based on the total dry mass of the coating)
Experimente 51 bis 54 - Sauerstoffbarriereeiqenschaften einer zweiten Streichfarbenschicht umfassend Pullulan und ein Polyol Experiments 51 to 54 - Oxygen barrier properties of a second coating layer comprising pullulan and a polyol
Gemäß den weiteren Experimenten 51 , 52, 53 und 54 wurden die Sauerstoffbarriereeigenschaften einer zweiten Streichfarbenschicht umfassend Pullulan und ein Polyol untersucht, wobei die jeweilige zweite Streichfarbe zur Herstellung der zweiten Streichfarbenschicht einen Gesamtfeststoffanteil von 16 Gew.-% aufweist. According to further experiments 51, 52, 53 and 54, the oxygen barrier properties of a second coating layer comprising pullulan and a polyol were investigated, wherein the respective second coating color for producing the second coating layer has a total solids content of 16 wt.%.
Gemäß dem Experiment 51 umfasst die zweite Streichfarbe 11 ,2 Gew.-% Pullulan und 4,8 Gew.-% Sorbitol (entspricht 70 Gew.-% Pullulan und 30 Gew.-% Sorbitol bezogen auf die gesamte Trockenmasse der zweiten Streichfarbe). Gemäß dem Experiment 52 umfasst die zweite Streichfarbe 12,4 Gew.-% Pullulan und 3,6 Gew.-% Sorbitol (entspricht 80 Gew.-% Pullulan und 20 Gew.-% Sorbitol bezogen auf die gesamte Trockenmasse der zweiten Streichfarbe). Gemäß dem Experiment 53 umfasst die zweite Streichfarbe 9,6 Gew.-% Pullulan und 6,4 Gew.-% Sorbitol (entspricht 60 Gew.-% Pullulan und 40 Gew.-% Sorbitol bezogen auf die gesamte Trockenmasse der zweiten Streichfarbe). Gemäß dem Experiment 54 umfasst die zweite Streichfarbe 11 ,2 Gew.-% Pullulan und 4,8 Gew.-% Xylitol (entspricht 70 Gew.-% Pullulan und 30 Gew.-% Xylitol bezogen auf die gesamte Trockenmasse der zweiten Streichfarbe). According to experiment 51, the second coating color comprises 11.2 wt.% pullulan and 4.8 wt.% sorbitol (corresponds to 70 wt.% pullulan and 30 wt.% sorbitol based on the total dry mass of the second coating color). According to experiment 52, the second coating color comprises 12.4 wt.% pullulan and 3.6 wt.% sorbitol (corresponds to 80 wt.% pullulan and 20 wt.% sorbitol based on the total dry mass of the second coating color). According to experiment 53, the second coating color comprises 9.6 wt.% pullulan and 6.4 wt.% sorbitol (corresponds to 60 wt.% pullulan and 40 wt.% sorbitol based on the total dry mass of the second coating color). According to Experiment 54, the second coating color comprises 11.2 wt.% pullulan and 4.8 wt.% xylitol (corresponding to 70 wt.% pullulan and 30 wt.% xylitol based on the total dry mass of the second coating color).
Aus den nachfolgenden Experimenten 51 , 52, 53 und 54 gemäß der Tabelle 8 kann vorteilhaft entnommen werden, dass bei einer Kombination von Polyol und Pullulan in der zweiten Streichfarbenschicht eine vorteilhafte Sauerstoffbarriere durch das entsprechende Verpackungsmaterial erreicht werden kann, so dass die Experimente 51 bis 54 erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele darstellen. From the following experiments 51, 52, 53 and 54 according to Table 8, it can be advantageously seen that with a combination of polyol and pullulan in the second coating layer, an advantageous oxygen barrier can be achieved by the corresponding packaging material, so that the experiments 51 to 54 represent embodiments according to the invention.
Tabelle 8: Sauerstoffbarriereeigenschaften einer zweiten Streichfarbenschicht umfassend Pullulan und Polyol (bezogen auf die gesamte Trockenmasse der Streichfarbe) Table 8: Oxygen barrier properties of a second coating layer comprising pullulan and polyol (based on the total dry mass of the coating)
Zusammenfassend kann durch die erfindungsgemäße Experimente gezeigt werden, dass durch die Zugabe mindestens eines Polyols, wie beispielsweise Sorbitol und/oder Xylitol, die Viskosität einer auf einem Polysaccharid, wie beispielsweise Pullulan, basierenden zweiten Streichfarbe derart vorteilhaft eingestellt werden kann, dass die entsprechende zweite Streichfarbe im großtechnischen Maßstab sowohl im Rahmen eines Cur- tain-Coating Verfahrens mit niedrigen Viskositätsanforderungen in einem Bereich von 200 bis 400 mPas als auch im Rahmen eines Rakelbeschichtungsverfahrens mit Viskositäten von bis zu 2000 mPas vorteilhaft auf ein Trägersubstrat aufgebracht werden kann, was durch eine ausschließlich Pullulan umfassende zweite Streichfarbe nicht erreicht werden kann. In summary, the experiments according to the invention show that by adding at least one polyol, such as sorbitol and/or xylitol, the viscosity of a second coating color based on a polysaccharide, such as pullulan, can be advantageously adjusted such that the corresponding second coating color can be advantageously applied to a carrier substrate on an industrial scale both in a curtain coating process with low viscosity requirements in a range of 200 to 400 mPas and in a doctor blade coating process with viscosities of up to 2000 mPas, which cannot be achieved by a second coating color comprising only pullulan.
Zudem stellt eine erfindungsgemäße zweite Streichfarbe umfassend mindestens ein Rheologiemittel, insbesondere Polyol, und mindestens ein Polysaccharid sicher, dass die nach dem Trocknen der zweiten Streichfarbe erhaltene zweite Streichfarbenschicht eine vorteilhaft geringe Sauerstoffdurchlässigkeit, eine vorteilhaft hohe Fettdichtigkeit und eine vorteilhaft hohe Knickbeständigkeit aufweist, wobei die zweite Streichfarbenschicht zudem siegelfähig ist, so dass eine umweltfreundliche Verpackung zum Verpacken unterschiedlichster Konsumgüter, Lebensmittel, bzw. Tabakwaren erhalten werden kann, welche aus natürlichen Materialien hergestellt ist, und vorteilhaft biologisch abbaubar und recycelbar ist. Ferner konnte gezeigt werden, dass durch die Verwendung zumindest einer ersten Streichfarbenschicht zwischen dem Trägersubstrat und der zweiten Streichfarbenschicht das Auftragsgewicht der zweiten Streichfarbenschicht vorteilhat reduziert werden kann, und trotzdem eine vorteilhafte Barrierewirkung der zweiten Streichfarbenschicht sicher- gestellt werden kann. In addition, a second coating color according to the invention comprising at least one rheological agent, in particular polyol, and at least one polysaccharide ensures that the second coating color layer obtained after drying of the second coating color has an advantageously low oxygen permeability, an advantageously high grease impermeability and an advantageously high kink resistance, wherein the second coating color layer is also sealable, so that an environmentally friendly packaging for packaging a wide variety of consumer goods, foodstuffs or tobacco products can be obtained, which is made from natural materials and is advantageously biodegradable and recyclable. Furthermore, it was shown that by using at least a first coating layer between the carrier substrate and the second coating layer, the application weight of the second coating layer can be advantageously reduced, while still ensuring an advantageous barrier effect of the second coating layer.
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