ШПАГАТНАЯ БУМАГА
THREAD PAPER

Настоящее изобретение относится к областям применения оберточной бумаги.
Более конкретно изобретение относится к бумаге, применяемой для упаковки отдельных пищевых продуктов, таких как конфеты.
Такую бумагу обычно называют шпагатной бумагой, и она должна быть способна выдерживать скручивание, вовлеченное в операцию высокоскоростной завертки без разрывов.
Она должна также проявлять стабильное удержание скрученного состояния и сохранять свежесть конфеты, в то же время, не давая возможности прилипания конфеты к внутренней стороне бумаги. Из этих соображений бумагу пропитывают воском.
В патенте США 3865664 описан пример шпагатной бумаги.
В патенте США 4842187 описана непрозрачная биаксиально-ориентированная при протягивании термопластическая пленка.
Непрозрачность является одним из важнейших свойств при таких применениях оберточной бумаги, как кондитерское производство. Непрозрачная обертка обеспечивает маскировку обернутого продукта.
Для достижения высоких уровней непрозрачности оберточной бумаги в бумагу добавляют добавки, придающие непрозрачность.
2
В заявке на патент FR 2685704 А1 описано применение частиц TiO в качестве добавки, придающей непрозрачность.
Однако добавки, придающие непрозрачность, приводят к значительным дополнительным расходам.
Следовательно, существует необходимость в уменьшении количества добавок, придающих непрозрачность, добавляемых в шпагатную бумагу, при этом сохраняя другие требуемые свойства и непрозрачность бумажной обертки, или в получении преимущества более высокой степени непрозрачности при равном содержании добавок, придающих непрозрачность.
В настоящем изобретении предложена шпагатная бумага-основа, на которую наносят воск для получения непрозрачной вощеной оберточной бумаги, где бумага- основа содержит волокнистую основу, по меньшей мере одну добавку, придающую непрозрачность, и по меньшей мере одно связующее вещество, значительно уменьшающее проникновение воска в волокнистую основу в процессе получения вощеной бумаги-основы путем нанесения воска на бумагу-основу, в частности, где разность непрозрачности бумаги-основы до и после теста Кобба в соответствии с методом Кобба с касторовым маслом на одной стороне бумаги-основы, предназначенной для нанесения воска, наиболее предпочтительно меньше или равна 8%.
Эта разность непрозрачности может быть, в частности, меньшей или равной 5%.
Связующее вещество ведет к уменьшению проникновения воска в волокнистую основу в процессе получения вощеной бумаги-основы путем нанесения воска на бумагу-основу. Поэтому требуется меньшее количество воска, что ведет к увеличению непрозрачности вощеной бумаги-основы. Для достижения заданного уровня непрозрачности в бумагу-основу добавляют меньшее количество добавки, придающей непрозрачность, что позволяет снизить затраты. Дополнительное снижение затрат достигается благодаря уменьшению количества воска. Кроме того, уменьшение количества воска может упростить требование к компостируемости бумаги, и вощеную бумагу можно рассматривать как моно-материал, что позволяет уменьшить взносы за получение знака «Зеленая точка». Уменьшение количества воска дополнительно дает возможность для лучшей безотрывной проводки бумажного полотна на восковочных машинах за счет возможность более быстрой проводки при более стабильном процессе обработки.
Другой аспект изобретения относится к вощеной оберточной бумаге, содержащей бумагу-основу согласно изобретению и покрытие из воска по меньшей мере на одной стороне бумаги-основы.
Еще одним объектом настоящего изобретения является способ получения бумаги-основы согласно изобретению, где по меньшей мере одно связующее вещество наносят по меньшей мере на одну сторону, предпочтительно на обе стороны, бумажного полотна, содержащего волокнистую основу, предпочтительно с использованием дозирующего клеильного пресса.
Еще одним объектом настоящего изобретения является способ получения шпагатной бумаги-основы, на которую наносят воск для получения непрозрачной вощеной оберточной бумаги, где бумага-основа содержит волокнистую основу, по меньшей мере одну добавку, придающую непрозрачность, и по меньшей мере одно связующее вещество, уменьшающее проникновение воска в волокнистую основу в процессе получения вощеной бумаги-основы путем нанесения воска на бумагу-основу, где связующее вещество наносят по меньшей мере на одну сторону содержащего волокнистую основу бумажного полотна, предназначенную для нанесения воска.
В настоящем изобретении также предложен способ получения вощеной оберточной бумаги согласно изобретению, включающий получение бумаги-основы согласно изобретению и нанесение воска на бумагу-основу.
В настоящем изобретении также предложен способ упаковки пищевого продукта, включающий завертывание пищевого продукта в вощеную оберточную бумагу согласно изобретению.
Другой аспект изобретения относится к упакованному пищевому продукту, содержащему пищевой продукт и вощеную оберточную бумагу согласно изобретению, в которую завернут пищевой продукт.
Непрозрачность
Непрозрачность согласно изобретению представляет собой непрозрачность, как определено в нормативе NF Q03-006, выраженную в процентах.
Характеристика барьерного свойства одной стороны бумаги-основы, предназначенной для нанесения воска
Чтобы охарактеризовать барьерное свойство одной стороны бумаги-основы, предназначенной для нанесения воска, можно выполнять тест Кобба в соответствии с методом Кобба с касторовым маслом, и непрозрачность на этой стороне до и после теста Кобба в соответствии с методом Кобба с касторовым маслом можно измерять, как подробно описано ниже.
Тест Кобба в соответствии с методом Кобба с касторовым маслом
Данный тест адаптирован на основе стандарта SCAN-P 37:77, где описана процедура определения поглощаемости масла бумагой или картоном.
Касторовое масло наносят при температуре окружающей среды (20°С) на одну сторону бумажной основы, предназначенную для нанесения воска, согласно методу Кобба с касторовым маслом, который состоит в следующем:
3
3
Резервуар устройства для испытания поглощаемости модели SFT 03t от Компании IGT Testing Systems заполняют касторовым маслом. Касторовое масло характеризуется плотностью от 0,95 г/см до 0,97 г/см, коэффициентом омыления от 170 до 190, и йодным числом от 80,0 до 95,0.
Бумагу-основу помещают в резервуар касторового масла, при этом тестируемая сторона бумаги-основы ориентирована вниз, иными словами, в направлении масла. Резервуар закрывают и держат под крышкой.
Резервуар с бумагой-основой вручную переворачивают сверху вниз так, чтобы касторовое масло контактировало с бумагой-основой.
Через две минуты бумагу-основу и резервуар с касторовым маслом возвращают в их первоначальное положение: бумага-основа находится в резервуаре с касторовым маслом. Крышку разблокируют, но удерживают на месте, чтобы бумага-основа оставалась в резервуаре. Избыток касторового масла на бумаге-основе удаляют путем протягивания бумаги по краю резервуара.
Разность непрозрачности до и после теста Кобба в соответствии с методом Кобба с касторовым маслом
Непрозрачность измеряют на бумаге-основе до и после теста Кобба в соответствии с методом Кобба с касторовым маслом на одной стороне, предназначенной для нанесения воска.
Разность непрозрачности бумаги-основы до и после теста Кобба в соответствии с методом Кобба с касторовым маслом вычисляют следующим образом:
Разность непрозрачности (%) = Непрозрачность до теста Кобба (%) - непрозрачность после теста Кобба (%)
Разность непрозрачности бумаги-основы до и после теста Кобба в соответствии с методом Кобба с касторовым маслом на одной стороне бумаги-основы, предназначенной для нанесения воска, связана с барьерным свойством этой стороны бумаги-основы: чем меньше эта разность непрозрачности, тем сильнее барьерные свойства по отношению к воску на этой стороне бумаги-основы.
Разность непрозрачности бумаги-основы до и после теста Кобба в соответствии с методом Кобба с касторовым маслом на одной стороне, предназначенной для нанесения воска, меньшая или равная 8%, можно выполнять независимо от стороны бумаги-основы, выбранной для нанесения касторового масла.
Бумага-основа
2
2
2
Бумага-основа может иметь основную массу, меньшую или равную 60 г/м, предпочтительно меньшую или равную 45 г/м, в частности, меньшую или равную 40 г/м, в соответствии со стандартом NF EN ISO 536.
Бумага-основа предпочтительно представляет собой пригодную для печати бумагу-основу.
2
2
Бумага-основа может обладать поверхностной энергией, большей или равной 25 Дж/м, и предпочтительно большей или равной 30 Дж/м. Бумага-основа может быть каландрированной.
Показатель гладкости по Бекку в соответствии с ISO 5627:1995 на одной стороне бумаги-основы может находиться в диапазоне от 1300 с до 2500 с или даже ниже 1300 с при условии надлежащей пригодности для печати.
Волокнистая основа
Бумага-основа содержит волокнистую основу.
Волокнистая основа может иметь происхождение из древесной целлюлозы, недревесных волокон, натуральной целлюлозы, синтетических волокон, полусинтетических волокон или смеси любых из них.
Бумага может содержать волокна твердой древесины и волокна мягкой древесины, например, от 60 до 70% волокон мягкой древесины и от 30 до 40% волокон твердой древесины.
Добавка, придающая непрозрачность
Бумага-основа содержит по меньшей мере одну добавку, придающую непрозрачность.
По меньшей мере одна добарка, придающая непрозрачность, может содержать пигмент, который предпочтительно имеет высокий показатель преломления, в частности, больше или равный 2,30.
2
2
По меньшей мере одна добавка, придающая непрозрачность, предпочтительно содержит TiO или сульфид цинка, наиболее предпочтительно TiO.
2
TiO может представлять собой анатазную двуокись титана или рутильную двуокись титана, предпочтительно рутильную двуокись титана. Связующее вещество
Бумага-основа содержит по меньшей мере одно связующее вещество, например, только одно или смесь связующих веществ.
По меньшей мере одно связующее вещество предпочтительно расположено вблизи поверхности бумаги-основы.
Согласно первому воплощению изобретения по меньшей мере одно связующее вещество представляет собой водорастворимое связующее вещество.
По меньшей мере одно водорастворимое связующее вещество может быть выбрано из поливинилового спирта (PVOH) или крахмала, предпочтительно PVOH.
Бумага-основа может содержать PVOH и крахмал.
Согласно второму воплощению изобретения по меньшей мере одно связующее вещество представляет собой нерастворимое в воде связующее вещество.
По меньшей мере одно нерастворимое в воде связующее вещество может быть выбрано из латекса, выполненного из полимеров и сополимеров из нескольких мономеров, в частности, стирола, бутадиена, акриловых сложных эфиров, винилацетата и акрилонитрила.
Бумага-основа может содержать латекс, выполненный из полимеров и сополимеров из нескольких мономеров, в частности, стирола, бутадиена, акриловых сложных эфиров, винилацетата и акрилонитрила.
В другом воплощении изобретения бумага-основа может содержать смесь водорастворимых и нерастворимых в воде связующих веществ.
Связующее вещество(-а) может входить в состав композиции для покрытия поверхности, которую наносят по меньшей мере на одну сторону, предназначенную для нанесения воска, предпочтительно на обе стороны, предназначенные для нанесения воска, бумажного полотна, содержащего волокнистую основу, в процессе получения бумаги-основы.
2
2
Композицию для покрытия поверхности можно наносить на одну сторону, предназначенную для нанесения воска, бумажного полотна в количестве, меньшем или равном 5 г/м, предпочтительно меньшем или равном 3 г/м, по массе сухого вещества.
Не имеет значения, какую выбрать сторону, предназначенную для нанесения воска, на которую наносят композицию для покрытия поверхности.
2
2
Композицию для покрытия поверхности можно наносить на обе стороны, предназначенные для нанесения воска, бумажного полотна в количестве, меньшем или равном 5 г/м на одну сторону, предпочтительно меньшем или равном 3 г/м на одну сторону, по массе сухого вещества.
Бумага-основа может содержать связующее вещество (-а) от 1 до 20%, предпочтительно от 1 до 10%, по массе сухого вещества относительно массы сухого вещества бумаги-основы. Она может составлять от 40 до 90% массы сухого вещества связующего вещества (веществ) в композиции для покрытия поверхности, содержащих указанное связующее вещество (-а).
Пластификатор
Бумага-основа может содержать по меньшей мере один пластификатор.
Один или более пластификаторов полезны для поддержания высокого содержания влаги, связанного с гибкостью, для усиления завертки без разломов или разрывов в процессе упаковки после нанесения воска.
По меньшей мере один пластификатор предпочтительно проникает внутрь бумаги-основы.
По меньшей мере один пластификатор может быть выбран без ограничений из мочевины, нитрата, в частности, нитрата натрия, смеси мочевины и нитрата натрия или органического пластификатора, такого как сорбит, сорбитовый эфир, полиэтиленгликоль или глицерин, где по меньшей мере один пластификатор предпочтительно представляет собой смесь мочевины и нитрата натрия.
Бумага-основа может содержать два или более пластификаторов, предпочтительно выбранных из мочевины, нитрата, в частности, нитрата натрия, смеси мочевины и нитрата натрия или органического пластификатора, такого как сорбит, сорбитовый эфир, полиэтиленгликоль или глицерин.
Композиция для покрытия поверхности, содержащая связующее вещество (-а), может также содержать пластификатор (-ы).
Бумага-основа может содержать пластификатор (-ы) в количестве от 0,2 до 15%, предпочтительно от 0,5 до 5%, по массе сухого вещества относительно массы сухого вещества бумаги-основы. Она может составлять от 10 до 50% массы сухого вещества пластификатора (-ов) в композиции для покрытия поверхности, содержащих указанный пластификатор (-ы).
Другие добавки
Бумага-основа содержит по меньшей мере одну дополнительную добавку.
По меньшей мере одна дополнительная добавка может представлять собой модификатор реологических свойств, предпочтительно карбоксиметилцеллюлозу.
По меньшей мере одна дополнительная добавка может представлять собой агент для перевода в нерастворимую форму.
Бумага-основа может содержать как модификатор реологических свойств, так и агент для перевода в нерастворимую форму.
Композиция для покрытия поверхности, содержащая связующее вещество (-а), может также содержать другую добавку (-и).
Добавки к волокнистой основе
По меньшей мере одно связующее вещество можно наносить по меньшей мере на одну сторону, предназначенную для нанесения воска, предпочтительно на обе стороны, предназначенные для нанесения воска, бумажного полотна, содержащего волокнистую основу, предпочтительно с использованием дозирующего клеильного пресса.
По меньшей мере одно связующее вещество можно наносить по меньшей мере на одну сторону, предназначенную для нанесения воска, предпочтительно на обе стороны, предназначенные для нанесения воска, бумажного полотна, содержащего волокнистую основу, с использованием клеильного пресса.
По меньшей мере одну добавку, придающую непрозрачность, можно смешивать с волокнистой основой перед формированием бумажного полотна.
По меньшей мере один пластификатор можно наносить по меньшей мере на одну сторону, предназначенную для нанесения воска, предпочтительно на обе стороны, предназначенные для нанесения воска, бумажного полотна, предпочтительно с использованием дозирующего клеильного пресса.
По меньшей мере один пластификатор можно наносить по меньшей мере на одну сторону, предназначенную для нанесения воска, предпочтительно на обе стороны, предназначенные для нанесения воска, бумажного полотна, с использованием клеильного пресса.
По меньшей мере один пластификатор и по меньшей мере одно связующее вещество можно наносить по меньшей мере на одну сторону, предназначенную для нанесения воска, предпочтительно на обе стороны, предназначенные для нанесения воска, бумажного полотна на одной и той же стадии или на различных стадиях, предпочтительно на одной и той же стадии.
Хотя по меньшей мере один пластификатор и по меньшей мере одно связующее вещество могут обладать разными свойствами, при этом пластификатор проникает внутрь бумаги-основы, а связующее вещество остается вблизи поверхности бумаги-основы, неожиданно обнаружено, что их возможно наносить по меньшей мере на одну сторону, предназначенную для нанесения воска, предпочтительно на обе стороны, предназначенные для нанесения воска, бумажного полотна на одной и той же стадии.
Клеильный пресс или дозирующий клеильный пресс обеспечивает, в частности, нанесение по меньшей мере одного связующего вещества и/или по меньшей мере одного пластификатора на одну или обе стороны, предназначенные для нанесения воска, бумажного полотна на высокой скорости.
Шпагатная бумага-основа
Бумага-основа представляет собой шпагатную бумагу-основу.
Шпагатная бумага-основа согласно изобретению представляет собой бумагу-основу, имеющую относительное удлинение в поперечном направлении (ПН) согласно ISO 1924, большее или равное 7,5%, сопротивление разрыву в машинном направлении (МН) согласно ISO 1974, большее или равное 200 мН, сопротивление разрыву в ПН, большее или равное 220 мН, и жесткость согласно ISO 2493 (15° 5 мм), не большую или равную 40 мН в МН и не большую или равную 20 мН в ПН.
Шпагатная бумага-основа согласно изобретению имеет подходящую способность к деформации и сопротивлению для поглощения торсионной энергии в процессе упаковки без разрыва. Это можно описать как скручиваемость бумаги.
Шпагатные бумаги-основы согласно изобретению способны соответствовать компромиссу между барьерными свойствами и скручиваемостью. Барьерные свойства по отношению к воску, в частности, обусловлены по меньшей мере одним связующим веществом, и скручиваемость, в частности, обусловлена по меньшей мере одним пластификатором.
Известные шпагатные бумаги могут обеспечить надлежащую скручиваемость за счет высокой гибкости и специальных видов обработки поверхности, но проникновение воска не подлежит контролю из-за широко открытой поверхности.
Применение
Бумагу-основу можно использовать в областях применения для кондитерского производства, в частности, применения в качестве оберток для конфет.
Воск
Воск может представлять собой углеводородный воск. Его можно экстрагировать или очистить из углеводородного сырья с получением в результате, например, парафина, или получить в результате газового синтеза с образованием синтетического воска.
Воск может представлять собой растительный воск. Он может представлять собой воск жирового происхождения, полученный из пальмового масла, соевого масла и рапсового масла.
Вощеная оберточная бумага
Получение вощеной оберточной бумаги включает получение бумаги-основы согласно изобретению и нанесение воска по меньшей мере на одну сторону, предпочтительно на обе стороны бумаги-основы.
Таким образом, вощеная оберточная бумага содержит бумагу-основу согласно изобретению и покрытие из воска по меньшей мере на одной стороне бумаги-основы, предпочтительно на обеих сторонах.
Вощеная оберточная бумага состоит из бумаги-основы согласно изобретению и покрытия из воска на одной стороне или на обеих сторонах бумаги-основы.
Перед нанесением воска бумагу-основу можно повторно смачивать, в частности, смесью, содержащей воду, глицерин и сорбит.
Воск может присутствовать по меньшей мере на одной стороне бумаги-основы, образуя один слой на стороне нанесения бумаги-основы и по меньшей мере частично проникая в волокнистую основу.
Воск может присутствовать на обеих сторонах бумаги-основы, образуя один слой на каждой стороне бумаги-основы и по меньшей мере частично проникая в волокнистую основу.
По меньшей мене на одну сторону бумаги-основы перед нанесением воска можно нанести печать. Таким образом, вощеная оберточная бумага может содержать по меньшей мере один печатный объект на бумаге-основе и под слоем воска.
Вощеная оберточная бумага может состоять из бумаги-основы согласно изобретению, покрытия из воска на одной стороне или на обеих сторонах бумаги-основы и одного или более печатных объектов на бумаге-основе и под покрытием из воска.
Предпочтительно вощеная оберточная бумага не содержит на бумаге-основе какого-либо дополнительного слоя, обладающего свойством усиления барьера против воска.
Перед нанесением воскового покрытия на одну сторону или на обе стороны бумаги-основы независимо от потенциальной стадии нанесения печати можно выполнять дополнительную обработку для улучшения свойства, отличающегося от барьерного свойства по отношению к воску, такого как, например, скручиваемость.
2
2
2
При нанесении воска на обе стороны бумаги-основы количество воска в волокнистой основе может быть меньшим или равным 7 г/м, предпочтительно меньшим или равным 5 г/м, предпочтительно меньшим или равным 4 г/м.
2
2
2
2
2
При нанесении воска на одну сторону бумаги-основы количество воска в волокнистой основе может быть меньшим или равным 4 г/м, предпочтительно меньшим или равным 3 г/м, лучше 2,5 г/м, еще лучше 2,0 г/м и еще лучше 1,5 г/м.
Такое малое количество воска обеспечивает получение релевантных преимуществ в отношении стоимости, преимуществ для окружающей среды в связи с облегченной компостируемостью и более стабильных процессов.
Разность непрозрачности между бумагой-основой до нанесения воска и вощеной оберточной бумагой может быть меньшей или равной 10%, предпочтительно меньшей или равной 5%, в частности, меньшей или равной 3%.
Непрозрачность измеряют на области вощеной оберточной бумаги, свободной от печати.
Упакованный пищевой продукт
Упакованный пищевой продукт содержит пищевой продукт и вощеную оберточную бумагу согласно изобретению, в которую завернут пищевой продукт.
Вощеную оберточную бумагу можно обертывать по меньшей мере в один оборот вокруг пищевого продукта.
Предпочтительно пищевой продукт полностью заворачивают в вощеную оберточную бумагу.
Пищевой продукт может представлять собой кондитерский пищевой продукт, такой как конфета.
Примеры
Бумаги-основы
Волокнистая основа представляет собой стандартную волокнистую основу, используемую в области кондитерского производства, и ее основные характеристики представлены в таблице 1.
Проведено испытание двух видов обработки поверхности, где каждый раз на обе стороны бумаги-основы наносили:
- Состав поверхностного покрытия по изобретению, SP-1.
- Состав поверхностного покрытия, соответствующий стандартному составу, SP-2.
В таблице 2 подробно приведены оба состава.
Для нанесения поверхностных покрытий на волокнистые основы использовали клеильный пресс. Условия были следующими: 2 пресса при твердости 25 ПДж и давлении между валками 4 атм. Скорость составляла 40 м/мин при установке нагревательного аппарата на 140°С.
2
Масса покрытия составляет около 2 г/м общей массы сухого вещества на обеих сторонах каждой волокнистой основы.
Таким образом, получили две бумаги-основы, каждая из которых содержит волокнистую основу и поверхностное покрытие (SP-1 или SP-2).
Характеристика бумаг-основ
В таблице 3 представлены основные характеристики этих двух видов бумаги-основы.
Оба вида бумаги-основы представляют собой шпагатную бумагу-основу согласно изобретению (см. значения разрыва, удлинения и жесткости в таблице 3).
Покрытие SP согласно изобретению (SP-1) может обеспечить высокое барьерное свойство бумаги, тогда как SP-2 не обеспечивает ожидаемый барьерный уровень (см. разность дельта непрозрачности после значений теста Кобба с касторовым маслом в таблице 3).
Виды вощеной оберточной бумаги
Бумаги-основы повторно смачивали смесью воды, глицерина и сорбита и наносили воск на обе стороны парафиновым воском, нагретым до 105-110°С.
2
Наносимое количество воска находится в диапазоне от 7 до 8,5 г/м на основе сухой массы.
В таблице 4 представлены массы покрытий, измеренные внутри бумаги. Для SP-1 показано сохранение воска на 33% по сравнению с SP-2.
2
Количество TiO, присутствующего в бумаге-основе, было одинаковым в обоих случаях и равным 3,5% массы бумаги-основы, но разность непрозрачности до и после нанесения воска значительно меньше для покрытия SP-1, что является другим доказательством низкого проникновения воска благодаря барьеру для воска, обеспечиваемому покрытием SP-1.
Таким образом, покрытие SP-1 способно обеспечить подходящий барьер для сохранения количества воска, нанесенного на шпагатные бумаги-основы согласно изобретению.
В связи с этим сохранением воска, в бумагу необходимо добавлять меньшее количество добавки, придающей непрозрачность, чтобы достичь заданного уровня непрозрачности вощеной оберточной бумаги, что снижает затраты.