Fachartikel Papiertechnik

Beschichtete Papiere … Teil 2

… weisen besondere Merkmale im Verhalten gegenüber anderen Materialien auf. Diese speziellen Papiere sorgen mit einer zusätzlichen Schicht aus funktionellen Hilfsmitteln auf dem Papier für eine Barriere gegen Fremdstoffe.

Dipl.-Ing. Holger BurkertBildungsakademie Papier (BIP)

Der Begriff Barriere wird entsprechend dem Duden als Absperrung, die jemanden oder etwas von etwas fernhält, beschrieben. Also einfach ausgedrückt: Ein Überwinden, Durchdringen oder Durchlassen zu verhindern. Von der anderen Seite einer Verpackung betrachtet, etwas vor etwas zu schützen.

Bei Verpackungen und Papierqualitäten, bei denen ein direkter Kontakt mit dem Nahrungsmittel erfolgt, ist die Notwendigkeit einer Barriere sehr nachvollziehbar. Auf Grund der Verbrauchersicherheit somit umso erforderlicher dort, wo diese Papier- oder Kartonqualitäten zum Einsatz kommen.

Die Barrieren gewährleisten daher den unbedenklichen Genuss mit dem bekannten Geschmack sowie die Haltbarkeit der Lebensmittel. Denn eine Barriereschicht sorgt einerseits für das Erhalten von Aromen oder eine Fett- sowie Öldichtigkeit. Andererseits vermeidet sie, dass Feuchtigkeit, Wasserdampf, Öl sowie Sauerstoff und weitere Stoffe aus der Umwelt oder sogar Reststoffe aus der Umverpackung für das anspruchsvolle Produkt durchtreten können. Dadurch können zum Beispiel die nun optimal verpackten Lebens- und Nahrungsmittelprodukte im Regal so platziert werden, dass sie keine Aromen oder Duftstoffe von benachbarten Produkten oder aus der Umgebung aufnehmen können.

Empfindliche Produkte geschützt

So soll auch der Tee weiterhin nach der ausgewählten Teesorte schmecken, ohne dass sich zum Beispiel ein Kaffeearoma einschleicht, weil im Regal nebenan die Kaffeeprodukte aufgereiht sind. Ebenso dürfen flüchtige Bestandteile aus der Verpackung, bedingt zum Beispiel durch die Druckfarbe, nicht ins Innere durchschlagen. Die Herausforderung für die Barrierebeschichtung geht zu Hause dann erst richtig weiter. Der Tee wird zum Beispiel im Küchenregal aufbewahrt und ist somit jeden Tag bis zum Verbrauch allen Inhaltsstoffen einer „Küchenluft“ ausgesetzt.

Beschichtung so dünn wie möglich

Zum Einsatz kommen deshalb Papier- und Kartonqualitäten mit einer hohen Barrierewirkung auf der Basis von Primärfaserstoff und einer minimalen Beschichtung auf Kunststoffbasis. Durch die gezielte Zugabe von Additiven oder Füllstoffen in die Masse kann eine Barrierewirkung verstärkt oder die erforderliche Beschichtungsmenge minimiert werden. Insgesamt versucht man die aufgetragene Schicht so gering wie möglich zu halten, um eine möglichst vollständige Recyclingfähigkeit der Papiere sicherzustellen. In der nebenstehenden Darstellung erkennt man sehr deutlich die im Verhältnis zur Papierdicke relativ dünne Barriereschicht und wie gut sie das Fasermaterial im Papier abdeckt.

Solch eine Barrierebeschichtung kann man sich modellhaft wie ein sehr engmaschiges Netz vorstellen, das sich über die Faserstruktur an der Oberfläche legt. Dieses Netz verhindert das Durchlassen von unerwünschten Bestandteilen.

Flexibel bei Beanspruchung

Die Beschichtungslösungen müssen auch eine weitere Herausforderung in der Anwendung bestehen. Sie sollen neben der vorgegebenen Schutzfunktion gleichzeitig auch so flexibel sein, dass beim Aufrichten oder beim Falten der Verpackung keine Bruchstellen entstehen. Dabei werden das Papier oder der Karton meistens um 90 Grad und mehr gefaltet. Durch die mechanische Beanspruchung darf die Beschichtung nicht beschädigt werden, denn schon kleinste angebrochene oder eingerissene Stellen lassen die Schutzschicht undicht werden.

Materialien ständig optimiert

Die Fabriken, welche solche beschichteten Papier- oder Kartonqualitäten produzieren, müssen den steigenden Anforderungen der Gesundheits- und Sicherheitserwartungen der Verbraucher sowie Gesetzgebung gerecht werden. Auch die Zielsetzungen der Nachhaltigkeit sowie der Wiederverwertbarkeit der eingesetzten Stoffe wollen sie konsequent und erfolgreich erfüllen. So werden die Beschichtungsmaterialien ständig optimiert und weiterentwickelt. Aktuell sind deutliche Tendenzen zum Auftragen einer wasserbasierten Dispersion als Barriereschicht festzustellen. In der Dispersion befinden sich mindestens zwei oder mehrere Stoffe in einer Wasserlösung sehr fein verteilt, die sich nicht oder kaum ineinander lösen oder chemisch miteinander verbinden. Die aufgetragenen Produkte auf der Papier- oder Kartonoberfläche sind zusammen mit dem Fasermaterial relativ gut zu recyceln. Somit gelten sie als eine wettbewerbsfähige Alternative speziell zu den PE-beschichteten Papier- und Kartonqualitäten, welche verstärkt in Verpackungsprodukten im Fast Food sowie Tiefkühlbereich zum Einsatz kommen. PE steht bekanntlich für Polyethylen, welches als unbedenklicher Rohstoff in vielen Kunststoffprodukten wie zum Beispiel Plastikflaschen verwendet wird.

Vorhangstreichen hat sich bewährt

Nun stellt sich noch die Frage, wie kommt diese Barriereschicht auf das Papier beziehungsweise auf den Karton. Hier hat sich mehr und mehr das Prinzip des Vorhangstreichens als Prozess der Veredelung bewährt. Die verbreitete Curtain-Coater-Technologie sorgt für einen gleichmäßigen Auftrag mit seinem konstanten Strahl über die gesamte Arbeitsbreite.

Das Ergebnis ist – gegenüber den konservativen Walzenauftragssystemen – eine gleichmäßig geschlossene Oberfläche der Papierbahn. Das ist der Garant für eine hoch effektive Beschichtung und somit für eine sehr wirksame Schutzfunktion.

Die besondere Behandlung erfolgt direkt in der Papiermaschine online, aber meistens offline mit einer separaten Streichanlage. Das Curtain-Coater-Verfahren (Vorhangstreichen) wurde bereits im Artikel der Ausgabe 4/2019 von Papier und Technik einfach erklärt.