Verbesserung der Wasserbeständigkeit von Pappe

In der Studie wurde untersucht, wie Art, Partikelgröße und Konzentration der Pigmente in Streichformulierungen die Wasser- und Wasserdampfbarriere von Kartonverpackungen beeinflussen.

Kalziumkarbonat (CaCO₃) und Kaolin in Mikro- und Nanogröße von 1 bzw. 0,05 µm wurden zu 3 % (w/v) verkleisterter Maniokstärke hinzugefügt, um Streichformulierungen mit unterschiedlichen Pigmentkonzentrationen von 5, 15 und 25 % (w/v) herzustellen. Diese wurden auf Kartonoberflächen aufgetragen. Die Ergebnisse zeigten, dass die Wasserbeständigkeit des Kartons, bewertet durch den Kontaktwinkel (CA) und die Wasseraufnahmefähigkeit (Cobb), stark vom Pigmenttyp (Chemie), der Partikelgröße und -form sowie der Pigmentkonzentration (Streichschichtdicke) beeinflusst wurde.

Hydrophobe Oberfläche

Eine hydrophobe Oberfläche (CA > 100) wurde nur für die Nano-CaCO₃-Formulierung mit 25 % (w/v) durch kombinierte Effekte der Nanogröße, der sphärischen Form und der hydrophoben Oberfläche der CaCO₃-Partikel erreicht. Beschichtungen mit Kaolin-Nanopartikeln erzeugten hydrophile Oberflächen (CA ~ 90) mit hoher Wasseraufnahmefähigkeit, während hohe Konzentrationen der Kaolin-Mikropartikel-Beschichtung die Wasser- und Wasserdampfbarrieren durch kompakte Anordnung der abgeflachten Partikel leicht verbesserten.

Die mechanischen Festigkeitseigenschaften des Kartons wurden durch die Beschichtungen nicht signifikant beeinflusst, jedoch wurde bei großer Teilchengröße oder bei hoher Pigmentkonzentration aufgrund des Anstiegs des Pigment/Stärke-Verhältnisses eine Oberflächenrissbildung beobachtet.

Die Studie wurde veröffentlicht in Journal of Coatings Technology and Research, Volume 17, 2020.