DE69807481T2

DE69807481T2 - Behälter für lebensmittel und verpackungen

Info

Publication number: DE69807481T2
Application number: DE69807481T
Authority: DE
Inventors: Yrjoe Aho; Tomi Kimpimaeki; Kari Nurmi; Tapani Penttinen; Kimmo Santamaeki; Kari Yrjoelae
Original assignee: Raisio Chemicals Oy; Stora Enso Oyj
Current assignee: Stora Enso Oyj; Ciba Specialty Chemicals Oy
Priority date: 1997-05-28
Filing date: 1998-05-27
Publication date: 2003-02-27
Anticipated expiration: 2018-05-28
Also published as: WO1998054410A1; EP0991815A1; PT991815E; AU7532698A; FI980086A7; DE69807481D1; FI980086L; ES2180173T3; FI980086A0; EP0991815B1; DK0991815T3; US6531196B1; ATE222973T1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Behälter für Lebensmittel in Form eines Bechers, Fasses oder einer Schale, wobei der Behälter aus einem beschichteten Verpackungskarton hergestellt ist, welcher aus einer Faserkartonbasis und zumindest einer polymerbasierten Beschichtung auf der Innenseite des Behälters besteht und die Beschichtung eine Barriere für den Durchtritt von Flüssigkeiten und Gasen bildet. Des weiteren betrifft die Erfindung Lebensmittelverpackungen, die einen solchen Behälter umfassen.
Der zur Verpackung flüssiger Lebensmittel und anderer gegen Verderben empfindlicher Produkte eingesetzte Karton muß aus Gründen der Haftbarkeit des Produktes gegenüber Flüssigkeit und Gas undurchlässig sein. Solch ein Verpackungskarton hält Luftsauerstoff von einem Eindringen in das Innere der Verpackung und demzufolge das Produkt vom Verderben bzw. die aus dem Produkt austretenden Aromen von einem Verflüchtigen aus der Verpackung ab. Bei für Wegwerfverpackungen verwendetem Karton ist es wichtig, eine flüssigkeitsresistente Beschichtung zu haben, die den Karton vor einem Durchnässen schützt.
Ein bekanntes Verfahren zum Hervorbringen einer Produktverpackung, die gegenüber Flüssigkeit und Gas undurchlässig ist, ist es, den für die Verpackung eingesetzten Karton mit einer Metallfolie auszurüsten. Die Nachteile einer solchen Verpackung beinhalten jedoch die hohen Herstellungskosten, die Nichtbiodegradabilität der Folienschicht, Probleme bei der Regenerierung des Verpackungsmaterials und die Ungeeignetheit der Verpackung für eine Erwärmung in einem Mikrowellenherd.
Aufgrund dieser mit Metallfolie verbundenen Probleme wurde bei der Verpackung von Lebensmitteln ein Umschwenken zu verstärkter Verwendung von Kartons vollzogen, bei denen die Undurchlässigkeit gegenüber Flüssigkeit und Gas mittels einer oder mehrerer polymerer Barriereschichten erzielt wird. Unter den Polymermaterialien weist insbesondere EVOH exzellente Barriereeigenschaften auf, jedoch ist z. B. auch Polyamid für diesen Zweck verwendbar. Durch Kombinieren verschiedener Polymermaterialien wurde eine Undurchlässigkeit erreicht, die im wesentlichen derjenigen einer Aluminiumfolie entspricht, aber infolge der benötigten aufeinanderfolgenden Barriere- und Bindemittelschichten wird der Karton in seiner Struktur kompliziert und der Verbrauch an Polymermaterial ist hoch.
Die speziellen Probleme mit EVOH bei Verpackungskartons beinhalten seine mechanische Schwäche und Empfindlichkeit gegenüber Feuchtigkeit. Während der Heißsiegelung des Kartons neigt die EVOH-Schicht dazu, vom aus dem Karton entweichenden Dampf perforiert zu werden. In dieser Hinsicht ist Polyamid ein haltbareres Material als EVOH, aber dessen Barriereeigenschaften sind nicht die gleichen wie die von EVOH. Es sind Verpackungskartons bekannt, bei denen die Lösung des Problems durch eine geeignete Kombination von EVOH und Polyamid gesucht wurde.
Ein übliches mit dem Online-Beschichten von Karton verbundenes Problem setzt sich in dem Risiko eines Anhaftens während des dem Trocknen der Beschichtung nachfolgenden Aufrollens fort. Das Anhaften beschädigt die Beschichtung, welche insbesondere ungebrochen und kontinuierlich sein sollte, um die gewünschte Undurchlässigkeit gegenüber Sauerstoff und Wasserdampf zu bieten. Der hohe Gehalt an in den Beschichtungsschichten anwesendem polymeren Material beeinträchtigt auch die Zermahlbarkeit des Kartons während seines Recyclings.
Die Druckschrift WO-A-96/15321 beschreibt ein fettdichtes und fettbeständiges Einschlagmaterial, welches ein Papier umfaßt, daß mit einer Schicht enthaltend Pigment, wie etwa Kaolin, Talkum, Calciumcarbonat, Titandioxid oder Aluminiumsilikat und einem Bindemittel beschichtet ist. Ein solches Einschlagpapier unterscheidet sich von den geformten Lebensmittelbehältern und Verpackungen der vorliegenden Erfindung, die auf einem Verpackungskarton mit Flüssigkeits- und Gasbarriereeigenschaften basieren.
Die am 3. Juni 1997 veröffentlichte US-A-5 635 279 zeigt Boxen aus gewelltem Karton zum Versenden von gefrorenem Fleisch, Früchten, Gemüse, Geflügel oder ähnlichen Nahrungsmitteln. Der gewellte Karton ist aus separaten beschichteten inneren und äußeren Futterkartons und einer gewellten Zwischenriffelung zusammengesetzt. Die Beschichtung umfaßt eine Polymermatrix, eine Wachskomponente und Pigmente, wobei die Pigmentauswahl Talkum als eine von mehreren Alternativen beinhaltet. Die Beschichtung wird im Gegensatz zu vollständig wasserblockierenden Eigenschaften als wasserabweisend beschrieben. Somit läßt es die Lehre an dem Erfordernis der Flüssigkeitsbarriere der Behälter und Verpackungen der vorliegenden Erfindung fehlen.
Die US-A-3 790 402 beschreibt ein beschichtetes Papier z. B. zur Verwendung als Umhüllung im Innern von Frühstückscerealienboxen. Das Beschichtungsmaterial ist ein Blend aus Aluminiumsilikat und einem Vinylchlorid-Copolymer. Das Material wird als gute Gas- und Feuchtigkeitsdampfdurchlässigkeit aufweisend beschrieben, welches Eigenschaften entgegengesetzt zu den Zielen der vorliegenden Erfindung sind.
Die WO-A-96/22329 betrifft eine Dampfbarrierebeschichtung einer Papierbasis für eine flexible Verpackung. Die Beschichtung ist aus einem Polymer und einem aus hydratiertem Aluminiumsilikat, Calciumcarbonat und Polyvinylacetathomopolymer ausgewählten Additiv zusammengesetzt mit dem Ziel, die Repulpabilität der Beschichtung zu verbessern. Es ist darin keine Offenbarung von Lebensmittelbehältern in Farm eines Bechers oder Lebensmittelverpackungen umfassend einen solchen Behälter und Lebensmittel in diesem enthalten.
Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, einen Lebensmittelbehälter vorzuschlagen, der aus einem mit einer polymerbasierten und gegenüber Flüssigkeiten und Gasen undurchlässigen Beschichtung versehenen Karton hergestellt ist und weitgehend die genannten mit den bekannten beschichteten Kartons verbundenen Nachteile vermeidet. Der erfindungsgemäße Behälter ist dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung aus einer Polymerdispersion gebildet ist, welche während des Herstellungsprozesses in einer Kartonmaschine auf den Karton aufgebracht wird und Talkumpartikel zu der Polymerdispersion hinzugefügt worden sind, so daß Talkum 30-80% des Gesamtgewichtes der getrockneten Beschichtung bildet.
Weitere Gegenstände der vorliegenden Erfindung sind eine Verpackung für gefrorene Lebensmittel, umfassend einen Behälter wie oben definiert und darin enthaltenes gefrorenes Lebensmittel wie auch eine Lebensmittelverpackung umfassend einen Behälter wie oben definiert, wobei der Behälter geschlossen ist und darin enthaltenes verarbeitetes Lebensmittel aufweist.
Bei einem Lebensmittelbehälter oder einer Verpackung gemäß der Erfindung kann die Undurchlässigkeit des beschichteten Kartons gegenüber Wasser, Wasserdampf, Sauerstoff und Aromen mittels geeigneter Verarbeitung von Talkum erzielt werden, wobei zusätzlich zu diesem die Beschichtung undurchlässig gegenüber Fetten und Ölen ist. Die Barriereeigenschaften der Beschichtung basieren auf der Anwesenheit eines sehr reinen Talkums, welches im wesentlichen aus kleinen, flockigen Partikeln, typischerweise von weniger als 50 um Größe hergestellt wird, während das die Lücken zwischen den Talkumpartikeln verschließende Polymer eine kontinuierliche Phase ausbildet, die letztlich die Undurchlässigkeit der Beschichtung sicherstellt. Es sollte bemerkt werden, daß die Bezeichnung der Beschichtung als polymerbasiert sich auf die Anwesenheit der genannten kontinuierlichen Polymerphase bezieht und nicht auf das Polymer, welches notwendigerweise den größten Inhaltsanteil in der Beschichtung ausbildet, eine Tatsache, die auch an dem Bereich des Gewichtsanteiles an Talkum festgestellt werden kann.
Neben den erreichbaren Barriereeigenschaften besitzt die Talkum enthaltende Beschichtung von Karton auch zahlreiche andere Vorteile gegenüber bekannten Beschichtungsmaterialien. Die Talkum enthaltende Beschichtung ist nicht empfindlich gegenüber Feuchtigkeit; sie schützt den Karton vor Durchnässen, so daß der Karton seine mechanische Festigkeit behält. Die Beschichtung ist somit insbesondere für Wegwerfbehälter und zur Verpackung von flüssigen Lebensmitteln geeignet. Die Talkum enthaltende Beschichtungsmasse ist ohne Probleme auch für Online-Beschichtungsverfahren geeignet, die in Benutzung sind, und die Beschichtung zeigt keine Tendenz zum Anhaften, wenn der fertige Karton auf einer Rolle aufgewickelt wird. Die Beschichtung widersteht einer Erwärmung und ist aus diesem Grund z. B. für Backbehälter geeignet. Die Beschichtung verbessert auch die mechanischen Eigenschaften des Kartons durch Steigerung seiner Steifheit.
Darüber hinaus weist die Talkum enthaltende Beschichtung gute Druckeigenschaften aufgrund der Tatsache auf, daß ihre Oberfläche nicht hydrophob ist. Es ist möglich, daß Bedrucken ohne eine Koronabehandlung durchzuführen, die bei vielen anderen als Beschichtung verwendeten Polymeren, wie etwa Polyethylen benötigt wird.
Da die Anwesenheit von Talkum in der Beschichtungsmasse die Menge an polymerem Beschichtungsmaterial reduziert, ist der für Lebensmittelbehälter verwendete erfindungsgemäße beschichtete Karton besser zerkleinerbar und von daher einfacher zu recyceln als bekannte Kartons mit entsprechenden Barriereeigenschaften. Aus dem gleichen Grund ist die Verwendung von Talkum im Hinblick auf die Kompostierbarkeit und Biodegradabilität des Kartons bevorzugt.
Eine Talkum enthaltende Beschichtung ist von sich aus transparent, was bei einigen Anwendungen des Kartons ein Vorteil sein kann. Andererseits kann die Talkum enthaltende Beschichtungsmasse auf einfache Weise durch Hinzufügung von Pigmenten zu der die Beschichtung bildenden Polymerdispersion koloriert und auf den Karton aufgebracht werden.
Die Sauerstoff- und Wasserdampfbarriereeigenschaften einer Talkum enthaltenden Beschichtung hängen vom Basisgewicht der Beschichtung und der Menge an Talkum darin ab. Allgemein ausgedrückt kann das Trockengewicht der jeweiligen Talkum enthaltenden Beschichtung auf jeder Seite des Kartons innerhalb eines Bereichs von 2-46 g/m² variieren. Das bevorzugte Gewicht der Beschichtung ist 5-40 g/m², wodurch es möglich wird, eine Undurchlässigkeit der Beschichtung gegenüber Wasserdampf zu erreichen und liegt am bevorzugtesten innerhalb eines Bereichs von 8-20 g/m², wobei in diesem Fall die Beschichtung gegenüber Sauerstoff undurchlässig gemacht werden kann, eine sogenannte Hochbarrierebeschichtung mit einer Sauerstoffdurchlässigkeit unterhalb 100 cm³O&sub2;/m²·d. Der Anteil an Talkum am Gewicht der getrockneten Beschichtung ist 30-80%, vorzugsweise 40-75%.
Geeignete Polymere für die Polymerbasis der Beschichtung beinhalten Styrolbutadien, Styrolacrylat, Acrylat oder Vinylacetatpolymere und Copolymere oder Blends aus diesen. Das Polymer kann durch Verwendung eines Monomerblends zubereitet werden, welches als grundlegende Komponenten Vinylacetat und einen (Methyl, Ethyl, Propyl oder Butyl) Ester einer Acrylsäure und/oder Methacrylsäure und/oder geringwertigen Alkoholen enthält oder durch Verwendung eines Monomerblends, welches als grundlegende Komponenten Styrol und einen (Methyl, Ethyl, Propyl oder Butyl) Ester von Acrylsäure und/oder Methacrylsäure und/oder geringwertigen Alkoholen enthält oder durch Verwendung eines Monomerblends, welches als grundlegende Komponenten einen (Methyl, Ethyl, Propyl oder Butyl) Ester von Acrylsäure und/oder Methacrylsäure und/oder geringwertigen Alkoholen und/oder einem Copolymer aus diesen enthält. Die genannten Polymere bilden Polymerlatex, d. h. Polymerdispersionen, die mit Talkumpartikeln kombiniert und als Beschichtung auf Karton aufgebracht werden können, in welcher dispergierte Polymerpartikel als Polymerphase aneinander angrenzen, die die Talkumpartikel miteinander verbinden. Darüber hinaus können Polylactide, Polyhydroxibutyrate/Polyhydroxivalerate, modifizierte Stärken und andere Biopolymere, die kompostierbar oder vollständig biodegradabel sind, als verwendbare Polymere erwähnt werden, die speziell vorteilhaft sind.
Die bereits oben ausgeführte Kolorierbarkeit einer Talkum enthaltenden Beschichtung ist eine besonders vorteilhafte Eigenschaft, insbesondere bei der Verpackung von Lebensmitteln, die vor den schädlichen Auswirkungen ultravioletten Lichts geschützt werden müssen. Die Beschichtung für einen für den Lebensmittelbehälter oder die Verpackung vorgesehenen Karton kann dann vorteilhaft zusätzlich zu Talkum auch einige Kolorierungspigmente in einer Menge von maximal 5% der gesamten Beschichtungsschicht enthalten. Es können z. B. Ruß, Metallpigmente, Mineralpigmente und organische Pigmente verwendet werden.
Zusätzlich zu Talkum kann die Beschichtung einige andere Mineralkomponenten enthalten, die als Füllstoff dienen. Beispiele solcher Komponenten, deren Gewichtsanteil am bevorzugten maximal 30% beträgt, beinhalten Titandioxid, Calciumcarbonat, Kaolin und Gips.
Bei einem Karton, der für die Lebensmittelverpackungen und Behälter verwendet wird, kann es bevorzugt sein, in die Beschichtungsmasse ein Hydrophobiermittel, z. B. eine Wachsdispersion wie Paraffinwachs, PE-Wachs oder eine AKD-Wachsdispersion in einer Menge von maximal 20% des Gesamtgewichts der Beschichtung zu inkorporieren. Eine hydrophobe Beschichtung verringert die Tendenz des Lebensmittels, an dem Karton anzuhaften. Zusätzlich reduzieren Wachs und ein gemeinsam mit diesem verwendetes Mineralpigment das Aneinanderhaften der getrockneten Beschichtungen während des Aufrollens. Ein hoher Wachsgehalt kann andererseits die Bedruckungseigenschaften der Oberfläche schwächen.
Die Ausbildung einer Beschichtung auf einem Karton wird bevorzugt durch Aufbringen einer Talkum enthaltenden Dispersion auf den Karton in zwei oder mehr aufeinanderfolgenden Schritten durchgeführt, wobei die im vorhergehenden Schritt aufgebrachte Dispersion vor dem nachfolgenden Aufbringungsschritt getrocknet wird. Durch eine solche schrittweise Beschichtungsprozedur wird eine Beschichtung besserer Qualität erhalten als durch einmaliges Aufbringen der gesamten Menge der Dispersion für die Beschichtung auf den Karton.
Ein für Heißsiegelverpackung vorgesehener Karton kann zusätzlich zu einer erfindungsgemäßen Talkum enthaltenden Beschichtung mit einer oder mehreren polymeren, an der Beschichtung anhaftenden Heißsiegelschichten ausgerüstet werden. Es kann von daher eine Talkum enthaltende Beschichtung auf einer Seite des Kartons und eine Heißsiegelschicht, die mit der Beschichtung auf der anderen Seite des Kartons versiegelbar ist, vorhanden sein. Alternativ können beide Seiten des Kartons mit einer Heißsiegelschicht ausgerüstet sein, wobei in diesem Fall mindestens auf einer Seite des Kartons die Heißsiegelschicht auf die Oberseite einer Talkum enthaltenden Beschichtung aufgebracht ist. Geeignete Materialien für die Heißsiegelschicht beinhalten LD-Polyethylen und Heißsiegellacke.
Da im Gegensatz zu der Talkum enthaltenden Beschichtung die heißsiegelbare Schicht zwecks Bedruckbarkeit eine Koronabehandlung benötigen kann, kann es vorteilhaft sein, das heißsiegelbare Polymer lediglich in schmalen Streifen in den Bereichen der herzustellenden Heißsiegelungen auf den Karton aufzubringen. Dieses Polymer wird von daher die Bedruckung der Bereiche zwischen den Siegelungen nicht erschweren. Gleichzeitig werden Materialeinsparungen erreicht und die Struktur des Kartons und der aus diesem hergestellten Behältern und Verpackungen wird leichter gehalten.
Ein für die erfindungsgemäßen Lebensmittelbehälter und Verpackungen verwendeter und mit einer Talkum enthaltenden Polymerbeschichtung versehener Karton ist bevorzugt ein mehrschichtiger Karton, der zwei oder mehr faserbasierte Schichten umfaßt; sein Gewicht ohne die Beschichtungen kann innerhalb eines Bereichs von 130-500 g/²m, vorzugsweise 170-350 g/m² liegen. Ein Beispiel ist ein dreilagiger Karton, der eine dickere Mittelschicht umfaßt, welche teilweise oder vollständig aus einer mechanischen Pulpe, wie CTMP gebildet ist; auf beiden Seiten der mittleren Schicht befinden sich dünnere äußere Schichten, die aus einer Sulfatpulpe gebildet sind. Auf die äußeren Schichten auf beiden Seiten des Kartons sind Polymerbeschichtungen aufgebracht, die erfindungsgemäß zumindest eine Talkum enthaltende Barriereschicht enthalten. Der genannte Karton als solcher weist eine steife und nicht knickende Struktur auf und die Talkum enthaltende Beschichtung auf einer oder beiden Seiten des Kartons verleiht dem Karton zusätzliche Steifheit. Die Talkum enthaltende Barriere bringt den weiteren Vorteil mit sich, daß die Inhaltsstoffe von Holz, die originär in der mechanischen Pulpe anwesend sind, dem verpackten Produkt keinen schädlichen Geruch oder Geschmack verleihen. Falls recycelte Papierpulpe zur Herstellung des Kartons verwendet wird, isolieren demgemäß die Barriereschichten das Produkt von jeglichen im Karton enthaltenen Verunreinigungen.
Von den erfindungsgemäßen Lebensmittelverpackungen müssen vor allem Lebensmittelverpackungen erwähnt werden, bei denen die Talkum enthaltenden Barriereschichten auf dem Karton die Haltbarkeit des Produkts sicherstellen. Erfindungsgemäß verpackte Produkte werden gegenüber Luftsauerstoff und äußerer Feuchtigkeit geschützt, während die Wasser-, Fett- und Aromabarriereeigenschaften der Beschichtung die Qualität des Produkts erhalten und verpackte Produkte vor einer gegenseitigen Beschädigung während der Lagerung bewahren. Beispiele solcher zu verpackender Produkte beinhalten feuchte oder flüssige Lebensmittel wie Säfte, Wasser, Milch und andere Milchprodukte wie Sahne, Buttermilch, Joghurt und Eiscreme.
Die Lebensmittelbehälter können nicht nur zur industriellen Produktverpackung verwendet werden, sondern können auch Wegwerfgeschirr ausbilden.
Ein besonders vorteilhafter Anwendungsbereich für erfindungsgemäße Produkte besteht in Behältern für gefrorene Lebensmittel, bei denen eine innenseitige Talkum enthaltende Beschichtung das Produkt vor einem Anhaften an dem Behälter bewahrt. Beispiele von zu verpackenden gefrorenen Produkten beinhalten fertig zubereitete Lebensmittel wie Kasserollen und Eiscreme.
Die Erfindung wird nachfolgend in genaueren Einzelheiten unter Zuhilfenahme der Beispiele, anfänglich unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben, bei denen
Fig. 1 einen Behälter für gefrorene Lebensmittel gemäß der Erfindung darstellt, der aus einem beschichteten Karton gebildet ist,
Fig. 2 einen Querschnitt durch den Rand des Behälters in einer Vergrößerung der Fig. 1 darstellt,
Fig. 3 schematisch die geschichtete Struktur des bei dem Behälter gemäß den Fig. 1 und 2 eingesetzten Kartons darstellt,
Fig. 4 schematisch einen für eine andere Ausführungsform der Erfindung verwendeten schichtstrukturierten Karton darstellt,
Fig. 5 einen aus einem beschichteten Karton gebildeten erfindungsgemäßen Wegwerfbecher darstellt,
Fig. 6 die bei dem Becher gemäß Fig. 5 verwendete geschichtete Struktur des Kartons darstellt, und
Fig. 7 die Struktur eines weiteren für die Erfindung verwendbaren Kartons darstellt.
Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte erfindungsgemäße Behälter 1 für gefrorene Lebensmittel, welcher z. B. für die Verpackung von verarbeiteten Lebensmitteln geeignet ist, wird aus einem Karton 2 hergestellt, der auf der Innenseite des Behälters mit einer polymerbasierten Beschichtung 3 beschichtet ist, welche dispergierte Talkumpartikel enthält. Die Beschichtung 3 dient als Sauerstoff- und Aromabarriere für das Produkt im geschlossenen Behälter und schützt gleichzeitig den Karton 1 vor von dem Produkt herrührender Feuchtigkeit.
Die Struktur des für den Behälter 1 für gefrorene Lebensmittel gemäß Fig. 1 und 2 verwendeten beschichteten Kartons ist in größeren Einzelheiten in der Fig. 3 dargestellt. Die Beschichtung 3 ist aus einer Primerbeschichtung 4 aus einer Talkum enthaltenden Polymerdispersion aufgebaut, welche auf den Karton 2 aufgebracht ist, sowie einer oberseitigen Beschichtung 5 aus der gleichen Dispersion auf der Oberseite derselben. Diese Beschichtungen dienen als Wasser-, Fett- und Sauerstoffbarriere, die den Karton 2 schützen. Gemäß dem Beispiel beträgt das Gewicht einer jeden Beschichtung 4, 5 10 g/m². Der dreilagige Karton 2 unterhalb der Beschichtung ist gemäß Fig. 3 aus einer dickeren Mittelschicht 6, welche ein Blend von Sulfatpulpe und CTMP ist, und aus dünneren äußeren Schichten 7 auf beiden Seiten der mittleren Schicht aufgebaut, wobei die äußeren Schichten aus Sulfatpulpe bestehen. Der Anteil der mittleren Schicht 6 beträgt annähernd 60% und das jeder äußeren Schicht 7 angenähert 20% des Gewichts des Kartons 2. Das Gesamtgewicht des Kartons 2 ohne die Beschichtungen beträgt z. B. angenähert 225 g/m².
Die Fig. 4 zeigt einen beschichteten Karton, der von dem in der Fig. 3 dargestellten lediglich darin abweicht, daß der Karton 2 auf jeder Seite mit einer polymerbasierten Beschichtung 3 versehen ist, welche Talkumpartikel enthalten und als Barriere dienen. Jede Beschichtung 3 wird durch einen zweistufigen Beschichtungsprozeß gebildet, bei dem zunächst eine Primerbeschichtung 4 und danach eine obere Beschichtung 5 ausgebildet wird.
Die Fig. 5 zeigt einen Wegwerftrinkbecher 8 gemäß der Erfindung und die Fig. 6 zeigt den zur Herstellung desselben verwendeten schichtenstrukturierten Karton. Diese Ausführungsform des Kartons weicht von der in der Fig. 4 dargestellten dadurch ab, daß auf einer Seite des Kartons außenseitig eine Heißsiegelschicht 9 aus LDPE vorhanden ist. Die Heißsiegelschicht 9 wird auf die Talkum enthaltende Beschichtung 3 ohne eine Bindemittelschicht zwischen diesen aufgebracht. Die Talkum enthaltenden Beschichtungen 3 können aus Primer- und oberseitigen Beschichtungen 4, 5 in einer den Fig. 3 und 4 entsprechenden Waise aufgebaut werden. Im Falle des Bechers 8 wird der Karton so orientiert, daß die innere Oberfläche 10 des Bechers von der LDPE-Schicht 9 gebildet wird und die äußere Oberfläche 11 von der Talkum enthaltenden Beschichtung 3 gebildet wird, die eine Barriere bildet. An der Naht 12 sind die Schichten 3, 9 der entgegengesetzten Seiten des Kartons miteinander heißversiegelt.
Der schichtstrukturierte Karton gemäß Fig. 7 weicht von dem in der Fig. 6 dargestellten dadurch ab, daß das Heißsiegelpolymer auf einer Seite des Kartons nur als Streifen 14 im Heißsiegelpunkt aufgebracht ist. Außerhalb der Heißsiegelpunkte 14 ist die Kartonoberfläche aus einer Talkum enthaltenden Barriere 3 aufgebaut. Diese Option spart Heißsiegelpolymer und verbessert die Bedruckbarkeit der Oberfläche.
Anstelle von LDPE ist es möglich, für das Heißsiegeln einen Lack zu verwenden, der auf die Verpackungsbögen in Verbindung mit der Bedruckung in der Druckpresse aufgebracht wird.
Die Erfindung wird durch die nachfolgenden Ausführungsbeispiele weiter erläutert.

Beispiel 1

Talkum, entweder als Pulver oder granuliert, wurde gemäß der folgenden Formulierung in Wasser aufgeschlämmt: 1585.6 g Wasser, 4.1 g Natriumpolyacrylat und 16.2 g Natriumcarboxylmethylcellulose wurden in einem Dispersionsbehälter abgewogen. Hohe Rotationsgeschwindigkeiten wurden in der Dispersion eingesetzt, um Talkumagglomerate aufzubrechen. Talkum wurde der Mischung graduell hinzugefügt, insgesamt 2700.0 g. Nach der Hälfte der Hinzufügung des Talkums wurden weitere 4.1 g Natriumpolyacrylat und 2.4 g Natriumhydroxid hinzugefügt. Der Dispersionsbehälter war mit einem Kühlmantel ausgerüstet und die Kühlung des Schlammes wurde 20 min nach der Beendigung des Talkumhinzufügungsschrittes begonnen. Danach wurde das Dispergieren für weitere 20 min fortgesetzt. Das erhaltene Produkt war ein Talkumschlamm mit einem Feststoffgehalt von 63% und einer Viskosität von 200 mPas, was unter Verwendung eines Brookfield LVT Viskometers mit Meßkopf Nr. 3 bei einer Rotationsgeschwindigkeit von 100 U/min gemessen wurde. Die letztendliche Beschichtungsmasse wurde durch Mischung des Talkumschlammes mit einem Polymerlatex erhalten.

Beispiel 2

Talkum, entweder als Pulver oder granuliert, wurde in einem Polymerlatex gemäß der folgenden Formulierung aufgeschlämmt: 181.1 g Wasser, 1700.0 g Polymerlatex auf Basis von Styrolbutadien (Feststoffgehalt 50%, sekundäre Übergangstemperatur +20ºC), 3.4 g Natriumhydroxid und 1.7 g organmodifiziertes Siloxan wurden in einem IDispersionsgefäß abgewogen. Hohe Rotationsgeschwindigkeiten wurden in dler Dispersion eingesetzt, um jegliche Talkumagglomerate aufzubrechen. Talkum wurde der Mischung graduell hinzugefügt, insgesamt 1700.0 g. Das Dispersionsgefäß war mit einem Kühlmantel ausgerüstet und das Kühlen des Schlammes wurde 20 min nach der Beendigung des Talkumhinzufügungsschrittes begonnen. Danach wurde das Dispergieren für weitere 20 min fortgesetzt. Das erhaltene Produkt war eine Beschichtungsmasse mit einem Feststoffgehalt von 68% und einer Viskosität von 1150 mPas, was durch Verwendung eines Brookfield LVT Viskometers mit Meßkopf Nr. 4 bei einer Rotationsgeschwindigkeit von 100 U/min gemessen wurde.
Die nachfolgenden Beispiele beschreiben die Auswirkungen von auf Karton aufgebrachten und nach den Techniken gemäß den Beispielen 1 und 2 vorbereiteten fertiggestellten Beschichtungsverbunden auf die Eigenschaften des Kartons. Soweit nicht anderslautend dargestellt, wurden die Durchlässigkeitsmessungen in den Beispielen unter den folgenden Bedingungen durchgeführt: Lufttemperatur 23ºC und relative Feuchtigkeit 50%. Die Einheit für Wasserdurchlässigkeit war g/m², für die Wasserdampfdurchlässigkeit g/m²·d und für die Sauerstoffdurchlässigkeit cm³/m²·d.

Beispiel 3

Ein auf Styrolbutadien basierender Beschichtungsverbund, welcher unterschiedliche Mengen an Talkum enthielt, wurde mittels einer Laborbeschichtungsmaschine auf einen Karton aufgebracht, von dem Wasserdampftransmissionsraten (WVTR) gemessen wurden. Die Transmissionsraten der Beschichtungen sind in der Tabelle 1 dargestellt. Tabelle 1

Beispiel 4

Der Wert PA in der Tabelle 2 zeigt die Zermahlungseigenschaften von mit einer Beschichtungsmasse behandeltem Karton, welche einen Talkum enthaltenden Polymerlatex auf Basis von Styrolbutadien enthielt. Der Wert wurde wie folgt ermittelt: der behandelte Karton wurde gemäß dem Verfahren SCAN-C 18 : 65 aufgelöst. Laborblätter wurden aus dem Stapel vorbereitet. Die Qualität des Blattes wurde auf einer Skala von 0-5 eingeordnet, wobei 0 für eine gute Zermahlung (keine Akkumulationen aufgrund der Beschichtungsmasse wurden beobachtet) und 5 für eine schlechte Qualität (ein großer Anteil an Akkumulationen der Beschichtungsmasse oder Unebenheit aufgrund schlechter Auflösung der Pulpe) steht. Tabelle 2

Beispiel 5

Dieses Beispiel verdeutlicht Unterschiede in den Durchlässigkeitseigenschaften der Beschichtung, wenn die gleiche Beschichtungsmasse, welche ein Polymerlatex auf Basis von Styrolbutadien enthält und einen Talkumgehalt von etwa 50% aufweist, auf einem Karton entweder einfach oder zweifach aufgebracht wird, so daß die letztendliche Dicke der getrockneten Schicht in jedem Fall der gleiche ist, angenähert 14 um. Tabelle 3 zeigt den Effekt der zwei unterschiedlichen Aufbringungskonzepte sowohl hinsichtlich der Wassertransmission als auch der Wasserdampftransmission der Beschichtung. Tabelle 3

Beispiel 6

Auf einen Karton von 285 g/m² wurde zunächst eine Beschichtungsmasse mit einer Zusammensetzung aus einem Talkum enthaltenden Polymerlatex auf Basis von Styrolbutadien zu 50% und einem Polymerlatex auf Basis von Polyvinylacetat/acrylat zu 50% aufgebracht. Auf die Oberseite der ersten Beschichtung wurde eine zweite Beschichtung aufgebracht, die einen Talkum enthaltenden Polymerlatex auf Basis von Styrolbutadien, Calciumcarbonat und Wachs enthielt. Die Mengen der Beschichtungsverbunde in beiden Beschichtungen waren angenähert 10 g/m² Feststoffe. Tabelle 4 zeigt die Wassertransmissions- und Wasserdampftransmissionseigenschaften, die der Beschichtung durch die Kombination der genannten Beschichtungsverbunde verliehen wurden. Tabelle 4

Beispiel 7

Auf einen Karton von 285 g/m² wurde eine Beschichtungsmasse bestehend aus einer Zusammensetzung von 50% Talkum und einem Polymerlatex auf Basis von Styrolbutadien und einem Polymerlatex (sekundäre Übergangstemperatur +60ºC) auf Basis von Butylacrylat in variierenden Anteilen aufgebracht. Die Menge der Beschichtungsmasse war angenähert 12 g/m² Feststoffe. Tabelle 5 zeigt die Wasserdurchlässigkeitseigenschaften, die der Beschichtung durch die genannte Kombination von Beschichtungsmassen verliehen wurde. Tabelle 5

Beispiel 8

Ein Beschichtungsverbund, der angenähert 65% Talkum und angenähert 35% Polymer enthielt, wurde zur Beschichtung von Karton bei einer Geschwindigkeit von 450 m/min in einer Kartonmaschine eingesetzt. Die Beschichtung wurde sowohl als Einzelbeschichtung als auch als Doppelbeschichtung durchgeführt. Die Transmissionen von Wasser, Wasserdampf, Fett und Sauerstoff wurden an den erhaltenen Mustern gemessen. Der Fettwiderstandstest wurde gemäß der ASTM-Norm durchgeführt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 6 zusammengestellt. Tabelle 6

Beispiel 9

Ein Beschichtungsverbund, der angenähert 65% Talkum und angenähert 35% eines Polymers enthielt, wurde für Pilotbeschichtungen verwendet, deren Transmissionsraten gemessen wurden. Karton wurde sowohl auf einer Seite als auch auf beiden Seiten beschichtet. Die Ergebnisse stehen in Tabelle 7. Die Wasserdampfmeßbedingungen waren: Temperatur 28ºC und relative Feuchtigkeit RH 50%. Tabelle 7

Beispiel 10

Die Zermahlbarkeit und Klebrigkeit einer Beschichtungsverbunddispersion, die angenähert 65% Talkum und angenähert 35% eines Polymers enthielt, wurden in einem Pilotpapiermaschinenpulper und mit nassem Endrecycling analysiert. Die Beschichtungsmengen lagen innerhalb eines Bereiches von 20-40 g/m² und die verwendeten Kartons waren Kartons gemäß Beispiel 9. Die Mahltemperatur war 40-60ºC und die Mahlzeit 1-3 Stunden. Die solchermaßen erhaltene Pulpe wurde durch die Pilotpapiermaschine für insgesamt 15 Stunden während drei Tagen durchgeführt, während der Wasserverbrauch der Papiermaschine minimiert wurde. Gemäß den Ergebnissen war das Mahlen sehr erfolgreich und keine klebrigen Substanzen akkumulierten an dem Draht während der gesamten Zeit. Die Analyse des Restwassers brachte Ergebnisse entsprechend normaler Abfallpulpe hervor.

Beispiel 11

Eine Beschichtungsmasse enthaltend angenähert 12 g/m² Talkum, wobei der Anteil an Talkum angenähert 35% und der Anteil an Polymer angenähert 65% betrug, wurde auf die Oberfläche von Karton mittels einer Pilotbeschichtungsmaschine aufgebracht. Diese Beschichtung wurde gegen sich selbst, gegen ein Fasermaterial und gegen PE heißversiegelt. Tabelle 8 zeigt die Siegelergebnisse, wobei 0 für eine schlechte Siegelung und 5 für eine perfekte Siegelung steht. Tabelle 8

Beispiel 12

Eine Beschichtung, welche angenähert 65% Talkum und angenähert 35% eines Polymers enthielt, wurde zur Beschichtung eines dreilagigen Kartons (Enso Natura L 240 g/m²) sowohl auf einer Seite als auch auf beiden Seiten des Kartons verwendet. In der Mittelschicht des Kartons wurde CTMP zusätzlich zu chemischer Pulpe eingesetzt. Die Referenzproben waren ein unbeschichteter Karton und Kartons, die auf einer Seite und auf beiden Seiten pigmentbeschichtet waren. Die geschätzte Menge an Beschichtungsmasse in jeder Beschichtung war angenähert 10 g/m².
Der Karton wurde einem Cobb-Test (5 min) unterzogen, wonach die Steifheit der im Cobb-Test durchfeuchteten Proben gemessen wurde. Gemäß den Ergebnissen war die Steifheit eines mit einem Beschichtungsverbund des Typs von Beispiel 2 beschichteten Kartons angenähert 90% der ursprünglichen Steifheit, wohingegen die Steifheit des pigmentbeschichteten Kartons und des unbeschichteten Kartons nur 25% der ursprünglichen Steifheit betrug.
Die Ergebnisse der Messungen sind in Tabelle 9 dargestellt. Tabelle 9

Beispiel 13

35 g oxidierte Stärke Raisamyl 302P wurden in 150 g Wasser aufgeschlämmt und dann in ein druckfestes Reaktorgefäß übertragen. Die Temperatur der Mischung wurde auf 100ºC angehoben und auf dieser für 20 min gehalten, um die Stärkekörner aufzulösen. Danach wurde die Mischung auf 70ºC abgekühlt und eine Lösung zu dieser hinzugefügt, die 2.5 g Natriumlaurylsulfat in 50 ml Wasser enthielt. Zu dieser Mischung wurde im Verlauf von zwei Stunden graduell aus einer Druckbürette ein Monomerblend, welches 117 g Styrol und 74 g eines mit einer Ätznatronlösung gewaschenen Butadiens sowie 3 g Acrylsäure hinzugefügt. Aus einer anderen Druckbürette wurde eine Initiatorlösung hinzugefügt, die 3 g Ammoniumpersulfat in 70 g Wasser enthielt. Die Fortsetzung der Polymerreaktion wurde für 12 Stunden gestattet. Das erhaltene Produkt war eine weiße Dispersion, welche einen Feststoffgehalt von 46% und eine Viskosität von annähernd 900 mPas aufwies, welche unter Verwendung eines Brookfield LVT Viskometers mit Meßkopf Nr. 2 bei einer Rotationsgeschwindigkeit von 100 U/min gemessen wurde. Die Messungen wurden durchgeführt, nachdem das Produkt mit NaOH auf einen pH-Wert von 7 neutralisiert worden war. Der berechnete Stärkegehalt des Produktes war annähernd 13%.
95.2 g eines Talkumschlammes gemäß Beispiel 1 wurde mit 304.3 g einer Polymerdispersion gemäß des obigen Verfahrens gemischt. Der Talkumschlamm wurde der Polymerdispersion graduell während 10 min unter Einsatz von relativ hohen Rotationsgeschwindigkeiten zugefügt. 4 g eines organmodifizierten Polysiloxans wurden den erhaltenen 399.5 g der Beschichtungsmasse hinzugefügt. Der Feststoffgehalt der endgültigen Beschichtungsmasse war annähernd 50%. Die erhaltene polymerdispersionsbasierte Beschichtungsmasse wurde mittels einer Laborbeschichtungsmaschine einmalig auf einen Karton von 265 g/m² aufgebracht und unter Verwendung eines IR-Trockners auf einen endgültigen Feuchtigkeitsgehalt von 6% getrocknet. Das Trockengewicht der Beschichtung war annähernd 12 g/m². Die Wasserdampftransmissionsrate (WVTR) des dispersionsbeschichteten Kartons wurde bei einer Temperatur von 23ºC und einer relativen Feuchtigkeit von 50% gemessen. Die Wasserdampftransmissionsrate, die mit einem gravimetrischen Verfahren erhalten wurde, betrug annähernd 32 g/m², 24 Stunden.

Claims

1. Behälter für Lebensmittel in Form eines Bechers, eines Fasses oder einer Schale, wobei der Behälter aus einem beschichteten Verpackungskarton hergestellt ist, welcher aus einer Faserkartonbasis und zumindest einer polymerbasierten Beschichtung auf der Innenseite des Behälters besteht und die Beschichtung eine Barriere für den Durchtritt von Flüssigkeiten und Gasen bildet, wobei die Beschichtung aus einer Polymerdispersion gebildet ist, welche während des Herstellungsprozesses in einer Kartonmaschine auf den Karton aufgebracht wird und Talkumpartikel zu der Polymerdispersion hinzugefügt worden sind, so daß Talkum 30-80% des Gesamtgewichtes der getrockneten Beschichtung bildet.

2. Behälter für Lebensmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserkartonbasis ein Gewicht von 170-500 g/m² aufweist.

3. Behälter für Lebensmittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewicht der Talkum enthaltenden Beschichtung auf dem Karton 2-40 g/m², vorzugsweise 5-40 g/m² und am bevorzugtesten 8-20 g/m² beträgt.

4. Behälter für Lebensmittel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das in der Beschichtung enthaltene Polymer ein Styrolbutadien, Styrolacrylat, Acrylat oder Vinylacetatpolymer oder Copolymer ist.

5. Behälter für Lebensmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das in der Beschichtung enthaltene Polymer biodegradabel ist.

6. Behälter für Lebensmittel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung zusätzlich zu Talkum zumindest ein anderes Mineral oder Pigment in einer Menge von maximal 30% des Gesamtgewichtes der Beschichtung enthält.

7. Behälter für Lebensmittel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung durch Aufbringen einer Talkum enthaltenden Dispersion in zwei oder mehr aufeinanderfolgenden Schritten auf die gleiche Seite des Kartons hergestellt worden ist, wobei die in einem vorhergehenden Schritt aufgebrachte Dispersion vor dem nachfolgenden Aufbringungsschritt getrocknet wurde.

8. Behälter für Lebensmittel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Karton auf beiden Seiten mit einer Talkum enthaltenden Beschichtung versehen ist.

9. Behälter für Lebensmittel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Karton ein mehrschichtiger Karton enthaltend zwei oder mehr faserbasierte Schichten ist.

10. Behälter für Lebensmittel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserschichten des Kartons eine dickere mittlere Schicht, die teilweise oder vollständig aus mechanischer Pulpe wie CTMP oder recycelter Pulpe gebildet ist, und dünnere äußere Schichten, gebildet aus Sulfatpulpe auf beiden Seiten der mittleren Schicht, umfassen.

11. Behälter für Lebensmittel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter ein heißgesiegelter Behälter, hergestellt aus einem Karton mit einer Talkum enthaltenden Beschichtung auf einer Seite und einem Polymer auf der gegenüberliegenden Seite ist und das Polymer mit der Beschichtung an der Heißsiegelung verbunden ist.

12. Behälter für Lebensmittel nach Anspruch '11, dadurch gekennzeichnet, daß er ein Wegwerftrinkbecher ist.

13. Lebensmittelpackung, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Packung für gefrorene Lebensmittel enthaltend einen Behälter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 und darin enthaltenes gefrorenes Lebensmittel ist.

14. Lebensmittelpackung, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Behälter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 enthält und der Behälter geschlossen ist und darin enthaltenes verarbeitetes Lebensmittel aufweist.