Barriercoating for paper for PE replacement for sensitive and industrial applications

Das Ziel der empirischen Bachelorarbeit ist es, eine Alternative zu herkömmlichen Papiersäcken mit Barriereeigenschaften zu finden. Die Anwendung soll sowohl für sensitive als auch für industrielle Endanwendungen geeignet sein. Die Alternative fand sich in Form eines wasserbasierenden und druckbaren Lackes, aufzubringen mithilfe herkömmlicher Druckmaschinen oder eines Curtain Coaters. Die Basis der Bachelorarbeit bilden zuerst theoretische Informationen, welche eine Verwendung von Barrierebeschichtungen begründen. Besonders eingegangen wird auf die Wasserdampf- sowie Sauerstoffpermeabilität, da diese, basierend der Angaben von Kunden, von primärer Wichtigkeit sind. Anschließend wurden theoretische und ausgemessen Benchmarks ausgearbeitet, in dem zum einen die Angaben der Kunden als auch Säcke mit einer Polyethylenmittelschicht ausgemessen wurden. Zu Beginn der praktischen Arbeit wurde eine intensive Recherche zur Findung geeigneter Bindemitteltypen gestartet. Nach Auswahl potenziell geeigneter Polymere wurde ersten Testreihen durchgeführt, um eine Vorsortierung durchzuführen. Die vier besten Bindemitteltypen wurde in weitere Tests miteinbezogen, die anderen Typen wurden beiseitegelegt. Nebenbei wurden verschiedenste Papierqualitäten (braune, ungestrichene und gestrichene Papier) auf deren Porosität und Oberflächenglätte überprüft, um später eventuelle Zusammenhänge zwischen Barriereeigenschaften und Papierqualität zu erkennen. Während der Austestung haben sich vorallem zwei Bindemittel mit guten Eigenschaften herauskristallisiert – Texicryl 13-818 sowie 31041TH007. Durch die richtige Additivzugabe konnten gute Ergebnisse auf den Substraten verglichen mit den Benchmarks erreicht werden. Von Priorität ist zudem die Menge des Auftragsgewichtes sowie ein geschlossener Farbauftrag. Zudem konnten Zusammenhänge zwischen Porosität des Substrates und Barriereeigenschaften erkannt werden. Je poröser und unebener das Substrat, desto geringer sind die gemessenen Barriereeigenschaften The aim of the empirical bachelor thesis is to find an alternative to conventional paper bags with barrier properties. The application should be suitable for sensitive as well as for industrial end uses. The alternative was found in the form of a water-based and printable varnish, applied with conventional printing machines or a curtain coater. The basis of the bachelor thesis is first of all theoretical information, which justifies the use of barrier coatings. Particular attention is paid to water vapor and oxygen permeability, as these are of primary importance based on customer information. Subsequently, theoretical and measured benchmarks were worked out, in which on the one hand the information provided by customers and on the other paper bags with a polyethylene middle layer were measured. At the beginning of the practical work an intensive research to find suitable binder types was started. After selecting potential polymers, the first series of tests were started in order to carry out pre-sorting. The four best binder types were included in further tests, the other types were set aside. In addition, various paper grades (brown, uncoated and coated paper) were tested for their porosity and surface smoothness in order to later identify possible correlations between barrier properties and paper quality. During the test two binders with good properties crystallized out - Texicryl 13-818 and 31041TH007. By adding the right additives, good results were achieved on the substrates compared to the benchmarks. The amount of the coating weight and a closed ink application are also of priority. Furthermore, correlations between substrate porosity and barrier properties could be identified. The more porous and uneven the substrate, the lower the measured barrier properties.