CN101827706B

CN101827706B - 柔性包装复合材料

Info

Publication number: CN101827706B
Application number: CN200880111893.XA
Authority: CN
Inventors: C·R·蒂尔顿
Original assignee: SMART PLANET TECHNOLOGIES Inc
Current assignee: SMART PLANET TECHNOLOGIES Inc
Priority date: 2007-08-18
Filing date: 2008-08-18
Publication date: 2014-08-13
Anticipated expiration: 2028-08-18
Also published as: AU2008289017A1; AU2008289092A1; US20170225427A1; CN101821095A; EP2191965A2; US20090045093A1; WO2009025653A1; EP3257672A1; EP3257672B1; WO2009026245A1; JP2010536620A; US20090047499A1; CA2697171A1; WO2009026245A4; US20090047525A1; CA2697202A1; WO2009026256A1; WO2009026256A4; KR20100059876A; CN101827706A

Abstract

柔性包装复合材料包括具有粘结剂的一个或多个含矿物质的层。该复合材料结构用作主要或辅助包装容器或隔离材料。除了含矿物质的层(5)之外，该复合材料还可以包含一个或多个含非矿物质的层(7)，其包括挤出树脂、铸塑膜或吹膜和纤维的各种组合。含矿物质的层(5)基本上并连续地粘结于其他层。该材料设计为以与现有技术方案相等或比现有技术方案低的成本形成柔性的和半刚性的储存用物品，同时提供这样的含矿物质的层(5)，其非常平滑、具有比较高塑性和具有高质量的印刷表面而不需要电晕处理。该复合材料结构的优点包括高度的柔顺性和柔性、在含矿物质的层的表面上最小37的达因水平，含矿物质的层具有84的高度不透明性，并且具有容易接收涂层和油墨的光亮洁白的印刷表面，因此对消费者具有高度吸引力。

Description

柔性包装复合材料

相关申请的交叉引用

本申请要求2007年8月18日提交的美国临时申请60/956,690号的优先权，通过引用将该申请全部并入本文。

技术领域

本发明总体涉及在零售、液体、焙烤货物、混合物、饮料、糖食、冷冻品、干货类、日用品(diary)、肉类、海产品、抗静电的、耗散性的、快餐、运输、袋和袋装货物包装行业中用于主要包装和辅助包装的柔性和半刚性薄膜复合材料。具有基于相当多矿物质的层或含重质碳酸钙的层(一层或多层)以致高度令人注意的复合材料，具有极好的印刷适性，用作隔离材料，是高效的，并且制造不太昂贵，是柔顺的、抗磨损的并且是环境友好的。

背景技术

印刷的和未印刷的主要的和辅助的柔性和半刚性包装材料通常用于将零售品、工业品、食品和商品包装进包、大袋、小袋、包装材料等中。这些材料的关键性能属性包括坚固的隔离保护、产品保护和密封度、保存应用、运输应用、储存应用以及分配用途。现有的实施方式包括预制柔性包装物，除一边外通常封闭所有的边，其形成一个在装填之后可以或可以不密封的开口，通常由任何单层柔性材料、多个独立的层、柔性层和层压结构构造。其他相关的技术包括用于包装消耗品、食品或工业品的内衬或袋。玻璃纸、防油纸、蜡纸或塑料薄膜经常用于这种目的，以便形成需要的接触表面或提供适当的隔离。对于多油脂产品，衬里防止弄脏袋材料。其他应用包括防静电的和耗散性的薄膜结构，其被设计用来保护所包装的内含物免于积聚电势以造成损害性放电。

在开发此类包装和材料中需要考虑的事项包括树脂成本和将树脂挤出、吹制或铸塑成薄膜或薄片的成本。其他的成本包括层压成多层结构。最后，转化、印刷和成形薄膜和其印刷适性是关键的考虑事项。许多树脂和转化成的柔性薄膜可以从市场上得到。结构设计通常由所封装的产品和周围环境之间的隔离要求来推动。在包装中，术语“隔离特性”最通常地用来描述材料阻止或延缓环境气体、填充气体、水蒸气和挥发性气味以及香味成分通过的能力。隔离材料可以用来排除这些要素不在包装内或保留这些元素在包装内。通常充分的隔离质量可以在设计中实现，但是，未印刷的基础薄膜或基础原料是未经处理的薄膜卷料，将对其进行印刷、涂覆、层压和其他加工，其不具有合适的印刷适性或者过于昂贵。

印刷适性是用于零售或销售点行业的包装的关键属性。印刷适性是材料产生高质量的印刷品的能力。印刷适性通过印刷质量和传墨的均匀性、油墨润湿和烘干的速率、吸墨性、可压缩性、平滑度、不透明性(不透明度)、色彩、抗拉毛性以及类似因素进行判断。印刷适性不同于操作能力，操作能力是指基材在印刷机上可以印刷和处理的效率。而且，结构因素和印刷适性因素影响使用具体印刷设备印刷材料的能力。如果材料能够在各种设备上印刷，印刷质量最佳并且制造成本最低，那么这种材料通常是优选的。印刷技术包括苯胺印刷、轮转凹版印刷、热固印刷、热转印、胶印、平版胶印、非接触激光印刷、喷墨印刷、紫外印刷、热烫印刷、丝网印刷、绢印。

另一个关键因素是加工能力，它是用标准技术和设备将材料转变为高质量有用产品的容易程度。例如，不需要预处理、在低温下容易加工的聚乙烯被认为比聚酰胺更容易加工，聚酰胺需要高得多的熔化温度并且在加工之前可能需要干燥。

进一步，在挤出期间或挤出之后不需要用于印刷适性的另外涂层或印刷适性添加剂的柔性材料或层压材料对于质量和减少成本都是非常期望的。这些特征非常令人注意，这是因为聚乙烯在当前是相对不太昂贵的塑料，每吨未转化的树脂约1500美元的量级。

其他重要的印刷适性的量度包括不透明性，不透明性是材料阻止光透过的能力，用光透过量进行定量。材料的不透明性基于以黑色物体为背景的材料的散射光反射率与以白色物体为背景的相同材料的散射反射率之比。不透明性的百分比越高，被认为材料越不透明(ASTMD 589(b))。

另一个关键的质量和印刷适性标准是亮度。亮度是光反射率的量度。两个物体可以被描述为“红的”，但是，反射最大量所接收波长的物体看起来比较明亮。当利用纸规格描述白光(全波长)的反射率时，亮度用0到100的标度表示。诸如新闻纸的纸的亮度通常为大约55。质量最好的印刷纸的亮度为80量级；亮度越高，印刷图表越明亮。亮度标度是任意的，而不是表示为百分比，因此纸可以具有高于100的亮度级。

经常，基于聚合物的薄膜和薄片具有有利的结构和其他特性，但是由于表面特性，不具有充足的印刷适性。进行处理以改变塑料和其他材料的表面使它们更加接受粘合剂或印刷油墨可能是必要的。这称为“电晕处理”。电晕处理包括产生臭氧的放电过程，臭氧又氧化基材表面并且形成有益于强键形成的极性部位。该处理的水平用达因测量。在(现在不推荐的)cgs(厘米-克-秒)制单位中，一达因是以1cm/s²加速1克质量所需要的力(1达因＝1×10^-5牛顿)。因此，在包装中，它用作表面能量或表面极性的量度。达因水平是用液体润湿表面、与粘合剂、涂料或油墨形成化学键的能力的表示。根据粘合剂物质的性质，表面的达因水平通常需要为37或更高(ASTM D 2578)。达到特定的达因水平和所需要的印刷适性的电晕处理对行业内各种柔性、半刚性的塑料、聚合物薄膜和薄片是需要的。这是一种昂贵和费时的工艺。不需要电晕处理的材料根据性能规格通常不提供结构或美观益处的适当结合。

其他重要的柔性和半柔性薄膜和薄片特性包括包装材料或包装抗静电场或削弱静电场的能力，以便使静电场的影响达不到或不影响包装的内含物。用于固态电子器件以防止静电放电、静电场和摩擦生电引起的损坏的一种保护性包装形式通常称为抗静电包装，但是更正确地称为耗散性包装。通常，耗散性包装被认为非常昂贵并且认为不具有高级的可印刷特性。而且，由于一个区域中电子的聚集或缺少，在材料上形成静电电荷。所有的绝缘材料都能够形成并保持静电荷。取决于材料，这种趋势可以较大或较小，并且可以偏向于正电荷或负电荷。根据它们形成电荷的趋势以及电荷的性质，将材料排列在一个表中，这称为摩擦电序(turboelectric series)。序列中两种材料分开越远，彼此摩擦时产生和保持电荷的趋势越强。

对于医学和其他专门的应用，在制造过程中消毒经常是一个需要的步骤。因此，必需使用与消毒过程相容的材料。这种性能量度通常称为“消毒性能(sterilizeability)”。这种特征被定义为这样一种能力：在30磅压力下经受与蒸汽(湿热)接触30分钟，或与200摄氏度的干热(循环热空气)接触15分钟，或者在规定温度和压力循环下与环氧乙烷气体接触。这些处理使物件免受活微生物。消毒剂可以是蒸汽、干热伽马射线、气体或化学消毒剂。

经受暴露在阳光或其他光下的能力可以是重要的材料考虑事项。光稳定性是当颜料、染料或其他着色剂包含在塑料、油墨和其他有色膜或表面中时，它们在暴露于光时保持原有颜色或物理性质的能力。此外，塑料或其他材料经受暴露在阳光或其他光下的损害作用的能力被认为是重要的，这种损害导致诸如脆化的材料物理变化。

材料的重量、厚度和密度是本质上影响基材的成本、隔离特性和产量的关键考虑事项。这些考虑事项大大影响薄膜的结构特性和机械性能。通常，密度被认为是给定体积材料的质量。在英寸/磅单位中，密度通常用磅/立方英尺表示。在ISO公制单位中，密度可以用千克/立方米(千克/米³)或克/立方厘米(克/厘米³)给出，但是在包装中，克/立方厘米(克/厘米³)更常用。相对密度是所观察物体的密度与水的密度(水的密度是1克/立方厘米)的比值。作为比值的相对密度是无量纲的。材料重量是影响成本、产量和厚度规格的另一个关键因素。在包装中，材料重量称为“基本质量”，并且通常是指给定面积的材料质量。在纸和薄膜中，基本质量是用磅表示的切成基本尺寸的一令纸的重量。对于大多数包装纸，基本质量报告为3000平方英尺纸的磅重量。对于用于波纹容器的纸板和挂面纸板，基本质量表示为磅/1000平方英尺。在公制单位中，基本质量报告为每平方米给定材料的克重或克数。通常，基本质量越重，性能和隔离特性越强，但是，由于大多数包装材料按照重量(常按吨)销售，因此基本质量越高，每千平方英寸(MSI)的成本越高，并且每花费一美元钱的面积产量越低。因此，当按照重量销售时仍比较便宜的具有高基本质量的材料是非常具有成本吸引力的包装材料。

而且，环境因素是考虑的关键。最小化能量使用、温室气体排放、用水和排放，以及最大化再循环和生物降解性被认为是非常重要的。包含矿物质基材料的包装材料在环境方面被认为优于塑料，特别是优于油基碳材料、合成树脂和聚合物。此外，消除或减少包装的重量是实现生态友好目标的主要考虑因素。在改进包装系统的环境性能的计划中，减少重量是第一优先的。原料减少(source reduction)的一些定义也包括消除在包装中使用的毒性材料。原料减少是在环境方面负责任的包装的四个R之一，其余的是再利用、再循环和回收。

封闭和密封柔性材料薄膜结构的方法是重要的制造考虑事项。生产的效率和速度、封闭的性能直接影响包装的质量和性能。密封表面是对其进行密封的表面或封闭结构在其上形成密封的容器末层的表面。通常，当将材料密封在一起时，“密封剂”材料大多数施加于一个或多个密封的表面上。该涂层被设计来防止或延缓一种物质通过另一种物质。例如，高度多孔的基材可能具有施加的密封剂涂层，以减少对粘合剂、印刷油墨或随后涂料的吸收。

在包装行业内，采用多种类型的密封方法。“L形棒”密封器是这样的热密封装置，其在与折线相对的边上密封一定长度的平坦、折叠的膜，并且同时密封从该边密封以90度横过整个宽度的条。将被包装的物件在密封之前插入折叠膜的两层之间。当希望将密封隔间的连续长度切成单个的包装时，将加热的金属丝或刀插入形成L的底的两个密封棒之间。然后这两个棒制成已装填的袋的顶部密封和待装填的下一个袋的底部密封。介电密封是广泛用于具有足够介电损耗的乙烯树脂薄膜和其他热塑性塑料的密封工艺，其中两层薄膜被介电加热所加热，并且在涂布器(applicator)和平板电极之间压在一起。该薄膜用作如此形成的电容器(condenser)的绝缘介质。该涂布器可以是“电子缝合机”中的针尖电极、轮、移动带或共形刀片。采用的频率在高到200MHz的范围，但是通常为30MHz或更小，以避免干扰问题。

热密封是利用热形成密封的任何方法。这些方法包括通过在界面处熔融在一起或通过激活预施加的热激活的粘合剂物质，使塑料熔合在一起。热金属丝密封是利用热金属丝加热或熔合塑料材料的密封方法。该密封行为同时切割并分开薄膜。脉冲密封是一种热密封技术，其中一阵强热在瞬间施加于将被密封的区域，紧接着被冷却。溶剂密封是粘接包装材料的一种方法，该方法依赖于使用小量的挥发性有机液体，以在材料将被粘附处软化材料的涂层或表面。超声密封是将超声频率(20到40千赫)施加于将被密封在一起的材料。在界面的振动产生足够的局部热，以熔化并熔合热塑性材料。

在本领域已有几种常用的制造柔性和半刚性薄片的方法。一种这样的方法是挤出。该方法通过迫使聚合物熔体通过成形模具或小孔，紧接着冷却，形成热塑性薄膜，或做成型材。型材挤出产生恒定横截面的连续长度。

另一种方法是铸塑挤出法。利用这种方法，通过挤出热塑性熔体的薄幕到高度抛光的冷却鼓上制造薄膜。在薄膜固化之后修整其边缘并将其绕成卷，用于进一步加工。

吹膜是又一种非常有效的制造方法。在这种方法中，通过内部空气压力连续地使挤出的塑料管膨胀来生产热塑性薄膜。已膨胀的薄膜被冷却、收缩并且随后缠绕成卷。该管通常被竖直向上挤出，并且当熔化的管从模具中出来时允许空气通过在模具中心的通道。空气环使空气绕气泡的外面流动，以增加靠近模具的初始冷却。空气包含在由一对夹送辊吹制的气泡内，该夹送辊也用于收缩并压平薄膜。薄膜厚度通过模具边缘开口、通过改变气泡空气压力以及通过挤出和抽出速率来控制。具有相当大的两轴取向的薄膜能够通过这种方法产生。

不同类型、密度和厚度的薄膜和薄片通常通过层压组合，以达到用于包装所需要的性能规格。层压是一种工艺，其使得两个或更多个薄片或薄膜粘结地结合在一起，以便提供一组增强的性能，这种增强的性能是单个薄膜所不能获得的。在层压过程中，鉴定“基本薄膜”。该“基本薄膜”是未经处理的薄膜卷料(web stock)，将对其施以印刷、涂层、层压和其他工艺。一些层压层相对于纹理或张力最强的方向与另一些层以直角取向，这种技术称为“交错层压”。“湿层压”用水基或溶剂基粘合剂结合两个或更多个卷料，在结合后将它们撤出。“干结合”层压只将粘合剂施加于卷料之一。在干燥或固化之后，卷料用热或压力结合。其他常用的层压技术是挤出并且热熔化，其中粘合剂或粘结材料以热液体的形式引进并且当其固化时形成粘结。“蜡层压”是一种这样的层压，其中蜡被用于连接两个基材。蜡是经济的，但是在非室温的情况下，它可能具有差的工作特性。

取决于所用的材料，可以需要另外的制造方法以增强薄膜性能。通常情况是这样的或要求湿气或气体隔离。一种这样的技术是真空金属化。当蒸发的铝分子在真空室中沉积在薄膜或纸基材的表面上时发生金属化。金属化提供有光泽的金属外观，并且当施加于塑料薄膜时改进气体和光隔离性能。金属化的薄膜也用于耗散静电电荷，反射辐射热并且用于可微波的包装。添加腈类树脂是包含高腈浓度的另一种聚合物材料选项，其具有突出的隔离性能。一般来说，组分是大于60％的丙烯腈与共聚单体一起，共聚单体例如丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丁二烯和苯乙烯。

各种薄膜用于多层层压结构，以达到所希望的结果。由于透明性(低密度型)、硬度、热密封性能、低水蒸气透过率、低温性能和低成本的组合，聚乙烯薄膜是目前最大量的透明柔性包装材料。聚乙烯薄膜是非常可透氧气和其他非极性气体的，并且具有高粘弹性流动性质。可以得到各种各样的特定性质以满足个体需求。取决于密度，PE可以是透明或半透明的。它是韧性的、蜡质固体，不受水的影响并且对于很多化学物质是惰性的。聚乙烯以三种总类型在市场上销售：低密度、中密度和高密度。薄膜还可以用聚乳酸(PLA)制造，聚乳酸是用再生资源(主要是从玉米得到的右旋糖(葡萄糖))制造的可生物降解聚合物。只有近来才能以商业所需的数量得到，PLA在包封、薄膜和热成形部件中具有潜在的用途。聚对苯二甲酸乙二酯(PET)薄膜是高强度、坚硬、透明、耐磨损、韧性、抗高温以及中等可渗透性的热塑性薄膜。通常以0.0005英寸或更小的部分使用并且层压于不太昂贵的材料。PET的耐高温性使它成为高温应用的优选材料。PET通常称为聚酯。虽然该术语并非不正确，但是聚酯是一大组聚合物材料的统称。PET具体是指用在包装应用中的聚酯。聚乙烯醇(PVAL)是可水溶的热塑性塑料，通过用甲醇或水部分或完全水解聚乙酸乙烯酯制备。其主要用途是在包装薄膜、粘合剂、涂料和乳化剂中。其包装薄膜是不可渗透油、脂的，且是涂蜡的，并且具有非常低的氧气渗透率，并且最通常与作为隔离涂层或隔离层的其他热塑性塑料一起使用。PVAL涂层和PVAL层必需保护不受水的影响。

聚丙烯(PP)膜是通常用铸塑挤出制造的透明的、韧性的热塑性薄膜。未定向薄膜是柔软的并且在低温下变成脆性的，但是，这种性质以及强度、硬度和透明性能够通过定向改进，例如，双轴定向的聚丙烯(BOPP)。聚苯乙烯薄膜是高可渗透性和中等耐温的透明的刚性薄膜，通常通过挤出或铸塑制造，并且能够定向以提高强度。PVC薄膜是通过挤出或铸塑制造的透明到半透明薄膜(取决于增塑剂和稳定剂)。其具有极好的耐油脂和溶剂性能、低到中等的气体可渗透性、中等温度范围。薄膜还可以用聚酰胺(PA)制造。通常称为尼龙。通过二元酸和胺反应制造聚合物。有许多二元酸和许多胺，给出许多聚酰胺的可能性，其中很少几种用于包装。PA几乎完全用作包装用途的薄膜或薄片。该透明的薄膜提供良好的氧气隔离，是特别韧性的和抗磨损的，并且能够容易拉伸成热成形的盘。但是，它的湿气隔离性差，不热密封并且具有成本劣势。薄膜也可以用聚氯三氟乙烯(PCTFE或CTFE)制成，它是特点为具有优越的湿气隔离特性和良好的氧气隔离特性，以及良好的透明性和容易热成形的塑性材料。它的成本限制它主要用于制药业。薄膜还可以用聚酯制造，聚酯是通过二元酸和许多二醇反应得到的聚合物，给予许多聚酯的可能性，其中一些是热固性的和其中一些是热塑性的。包装使用通过对苯二甲酸和乙二醇反应生成的热塑性聚酯。术语聚酯通常是指聚(对苯二甲酸乙二酯)，通常缩写为PET。塑料识别码上也称为PETE。金属化的聚酯薄膜是少量的铝真空沉积在其上的PET薄膜，以提高隔离性质，改善外观或产生用于微波包装用途的加热结构。牛皮纸和其他纸形成的薄膜是纤维卷材(fiber roll stock)和片状纸材料用在低成本层的柔性薄膜应用中，提供结构、硬度、死褶(dead-fold)、拉伸强度和一定程度的印刷适性。

现有的包装产品和薄膜存在的问题是这些产品不包含环境友好材料和设计，特别是对于层压结构，更特别是以能够买得起的低成本水平。环境友好材料能够具有希望的属性，例如可生物降解性、可堆肥处理性、高度再循环量、再循环性能，并且与以前的材料相比在其制造中还可以使用较少的能量、污染少、产生很少的温室气体。消费者和零售商日益需要这种环境友好材料，并且通过减少材料对环境的不利影响，环境友好材料对制造商是有利的。

现有的柔性薄膜包装、层压件和复合材料存在的另一个重大问题是需要大量的昂贵的塑料和聚合物，以实现所需的性能规格。另一个问题是需要层压非常昂贵的塑料、箔、涂层、金属化薄膜等的组合，以实现结构、隔离、密封和印刷适性方面；这在本领域内的一个最重要的问题，因为取决于所用的材料和应用，聚合物基材料可以从每吨未转化树脂大约1500美元到4000美元的范围。其他的问题包括在隔离薄膜上获得光亮、洁白、不透明的印刷表面，而不需要进行多层层压、为了油墨粘附的电晕处理、或者为了高质量的平版印刷、苯胺印刷和胶印而处理薄膜表面的涂覆。其他希望的特性包括在转化和印刷期间的消毒性能、抗静电/耗散特性和机械性能。

发明内容

本发明具体解决并且消除本领域中上面提到的缺点。在这方面，本发明涉及环境友好的柔性薄膜复合材料，其适合于至少部分地用这种复合材料制造用于物品储存的包装(例如，零售和/或运输包装)。该复合材料结构包括含独特的高重量百分比矿物质的层，例如重质钙(ground calcium)天然来源，通过层压和交错层压，该含浓矿物质的层覆盖物粘附于其他矿物质层或其他柔性薄膜层，其中沿着薄膜或薄片的表面含矿物质的层基本上并且连续地结合于其他层。该薄膜和含矿物质的层(一层或多层)可以成形为、尺寸做成和制造为使形成的复合材料结构能够被成形以形成储存用物品的至少一部分。该复合材料结构还具有增强的特性，例如光亮洁白、不透明以及吸引人的印刷表面，这些特性和柔韧性一起使它对消费者具有吸引力。复合材料结构的含矿物质层提供该复合材料的可印刷外表面，并且能够用各种印刷技术印刷而不需要预处理，例如包括转轮凹版印刷、热固印刷、热转印、丝网印刷、绢印、激光胶印、苯胺印刷以及紫外印刷。该复合材料结构还具有质量、硬度和拉伸强度以及其他特性，使得它能够容易机械加工成期望的储存用物品形式，例如，储存用盒、小袋、套、袋、装有角撑的袋、侧面装角撑的袋、包、装角撑的立式袋、可再封闭的立式袋、标签、货架包装纸(shelf paper)以及本领域内的许多其他柔性薄膜结构，所有这些都具有高耐用性以及良好的防潮性以及可生物降解性。而且，在与其他层的组合中，该柔性薄膜复合材料含矿物质层能够用与密封含热塑性塑料材料一致的标准密封方法进行密封以封闭。用在复合材料中的含矿物质的层提供非常致密的、高基本质量的基材。这种基材提供密度和重量方面的益处，但是，由于每吨基于泥土的矿物质的低成本，它不具有通常与塑料和聚合物膜相关的每吨高成本，允许有利的每PSI的美元收益(dollar yield)。最后，单独的矿物质基材或矿物质基材与复合材料中其他材料组合能够用作能低成本消毒的以及抗静电的、基本上不导电的隔离薄膜。

通过结合附图阅读时参考下面优选实施方式的详细描述，能够最好地理解本发明。

附图说明

图1A是现有技术层压柔性薄膜材料的示意侧视图，设计用于冷冻蔬菜可再封闭立式包装。

图1B是根据本发明的方面，含矿物质的层压柔性薄膜材料的示意侧视图，设计用于冷冻蔬菜可再封闭立式包装。

图2A是具有高质量图形的现有技术层压柔性薄膜包装的示意侧视图，设计用于形成具有侧面角撑板的竖直充填包装，角撑板用于当展开时直立向上。

图2B是根据本发明的方面，具有高质量图形的含高矿物质含量层层压的柔性薄膜包装的示意侧视图，设计用于形成具有侧面角撑板的竖直充填包装，角撑板用于当展开时直立向上。

图3A是现有技术柔性材料结构的示意侧视图，设计用于包装坚果、干货、食品、烹制小片等。

图3B是根据本发明的方面，在柔性复合材料结构中含有重质碳酸钙层的示意侧视图，设计用于包装坚果、干货、食品、烹制小片等。

图4A是现有技术柔性材料结构的示意侧视图，设计用于干混合物的盒中袋应用。

图4B是根据本发明的方面，在柔性复合材料结构中含有重质碳酸钙层的示意侧视图，设计用于干混合物的盒中袋应用。

图5A是现有技术柔性材料结构的示意侧视图，设计用于干饮料混合产品。

图5B是根据本发明的方面，在柔性复合材料结构中含有重质碳酸钙层的示意侧视图，设计用于干饮料混合产品。

图6A是现有技术柔性材料结构的示意侧视图，设计用于咖啡，或者真空包装或者具有通风阀。

图6B是根据本发明的方面，在柔性复合材料结构中含有重质碳酸钙层的示意侧视图，设计用于咖啡，或者真空包装或者具有通风阀。

图7A是现有技术柔性材料结构的示意侧视图，设计用于液体，立式袋(通常4.4至5.5密耳厚)。

图7B是根据本发明的方面，在柔性复合材料结构中含有重质碳酸钙层的示意侧视图，设计用于液体，立式袋(通常4.4至5.5密耳厚)。

图8A是现有技术柔性材料结构的示意侧视图，设计用于冷谷类产品，具有盒中袋形式。

图8B是根据本发明的方面，在柔性复合材料结构中含有重质碳酸钙层的示意侧视图，设计用于冷谷类产品，具有盒中袋形式。

图9A是现有技术柔性材料结构的示意侧视图，设计用于包括再封闭结构的冷谷类产品印刷袋。

图9B是根据本发明的方面，在柔性复合材料结构中含有重质碳酸钙层的示意侧视图，设计用于包括再封闭结构的冷谷类产品印刷袋。

图10A是现有技术柔性材料结构的示意侧视图，设计作为印刷的包装材料，用于零售食品快餐店。

图10B是根据本发明的方面，在柔性复合材料结构中含有重质碳酸钙层的示意侧视图，设计作为印刷的包装材料，用于零售食品快餐店。

图11A是现有技术柔性材料结构的示意侧视图，设计当需要附加的湿气隔离时用于复合材料中。

图11B是根据本发明的方面，在柔性复合材料结构中含有重质碳酸钙层的示意侧视图，设计当需要附加的湿气隔离时用于复合材料中。

图12A是现有技术柔性材料结构的示意侧视图，设计用在包含一口大小糖果的立式结构中。

图12B是根据本发明的方面，在柔性复合材料结构中含有重质碳酸钙层的示意侧视图，设计用在包含一口大小糖果的立式结构中。

图13A是现有技术柔性材料结构的示意侧视图，设计用在用于许多M&M糖果产品的结构中。

图13B是根据本发明的方面，在柔性复合材料结构中含有重质碳酸钙层的示意侧视图，设计用在用于许多M&M糖果产品的结构中。

图14A是现有技术柔性材料结构的示意侧视图，设计用在用于Nabisco的Chips Ahoy牌甜饼的结构中，并且包括用于再封闭的来自Bedford Industries的锡线。

图14B是根据本发明的方面，在柔性复合材料结构中含有重质碳酸钙层的示意侧视图，设计用在用于Nabisco的Chips Ahoy牌甜饼的结构中，并且包括用于再封闭的来自Bedford Industries的锡线。

图15A是现有技术柔性材料结构的示意侧视图，设计用在用于一些Snack Wells产品的结构中，该产品包装于在内侧具有挤出密封的未印刷层压聚丙烯中。

图15B是根据本发明的方面，在柔性复合材料结构中含有重质碳酸钙层的示意侧视图，设计用在用于一些Snack Wells产品的结构中，该产品包装于在内侧具有挤出密封的未印刷层压聚丙烯中。

图16A是现有技术柔性材料结构的示意侧视图，设计用作用于纸盒内干调味品或干汤料混合物的许多变型的结构中，通常具有一种或两种彩色线印刷，并且还用于Lipton Tea立式袋以及来自Mccormick和许多其他公司的各种干混合物。

图16B是根据本发明的方面，在柔性复合材料结构中含有重质碳酸钙层的示意侧视图，设计用作用于纸盒内干调味品或干汤料混合物的许多变型的结构中，通常具有一种或两种彩色线印刷，并且还用于Lipton Tea立式袋以及来自Mccormick和许多其他公司的各种干混合物。

图17A是现有技术柔性材料结构的示意侧视图，设计用在用于销售点的较高质量印刷效果的结构中，因此利用在隔离湿气方面具有一些改进的金属化结构。

图17B是根据本发明的方面，在柔性复合材料结构中含有重质碳酸钙层的示意侧视图，设计用在用于销售点的较高质量印刷效果的结构中，因此利用在隔离湿气方面具有一些改进的金属化结构。

图18A是现有技术柔性材料结构的示意侧视图，设计用在用于包装海产品的结构中，并且代表具有近来针对食品市场开发的变型的几种结构。

图18B是根据本发明的方面，在柔性复合材料结构中含有重质碳酸钙层的示意侧视图，设计用在用于包装海产品的结构中，并且代表具有近来针对食品市场开发的变型的几种结构。

图19A是现有技术柔性材料结构的示意侧视图，设计用在用于包装肉类快餐产品的结构中，这种结构需要良好的氧气和湿气隔离和较大尺寸包装中的再封闭结构。

图19B是根据本发明的方面，在柔性复合材料结构中含有重质碳酸钙层的示意侧视图，设计用在用于包装肉类快餐产品的结构中，这种结构需要良好的氧气和湿气隔离和较大尺寸包装中的再封闭结构。

图20A是现有技术柔性材料结构的示意侧视图，设计用在用于一些年糕产品的结构中。

图20B是根据本发明的方面，在柔性复合材料结构中含有重质碳酸钙层的示意侧视图，设计用在用于一些年糕产品的结构中。

图21A是现有技术柔性材料结构的示意侧视图，设计用在用作立式袋材料的结构中，该立式袋材料用于诸如Quaker Minis的一些较小的快餐产品。

图21B是根据本发明的方面，在柔性复合材料结构中含有重质碳酸钙层的示意侧视图，设计用在用作立式袋材料的结构中，该立式袋材料用于诸如Quaker Minis的一些较小的快餐产品。

图22A是现有技术柔性材料结构的示意侧视图，设计用作用于产品包装的结构中，该产品包括所有系列含盐快餐。

图22B是根据本发明的方面，在柔性复合材料结构中含有重质碳酸钙层的示意侧视图，设计用作用于产品包装的结构中，该产品包括所有系列含盐快餐。

图23A是现有技术柔性材料结构的示意侧视图，设计用在用于在玻璃纤维罐中的一些坚果的结构中，但更适合用于是具有典型金属化结构的柔性层压制品的结构。

图23B是根据本发明的方面，在柔性复合材料结构中含有重质碳酸钙层的示意侧视图，设计用在用于在玻璃纤维罐中的一些坚果的结构中，但更适合用于是具有典型金属化结构的柔性层压制品的结构。

具体实施方式

下面提出的详细描述旨在描述本发明当前优选的实施方式，并不想要代表可以构造或利用本发明的唯一形式。该描述提出了用于构造和操作本发明的步骤的功能和顺序。但是，应当理解，相同或等同的功能和顺序可以通过不同的实施方式达到，并且它们也意欲包含在本发明的范围内。

在层压柔性薄膜应用中当前未知的环境友好矿物质材料的例子是重质碳酸钙(GCC)和其他矿物质，该其他矿物质是能够与粘结剂结合并且挤出形成卷材、薄膜和薄片的材料层的材料。因为，按重量，粘结剂只占最终材料的较小百分比(约15％-30％)，因此它是非常成本有效的，还保持通常与更昂贵的塑料、聚合物以及层压的和交错层压的柔性薄膜相关的性质。而且，它用高速吹膜工艺生产，进一步减少了制造成本并增加了保持制造规格和质量的精确性。由于GCC特别地是天然洁白、光亮和不透明的，因此它具有突出的印刷适性品质并且不需要电晕处理或其他表面涂覆，进一步减少了成本。由于材料包含作为粘结剂的热塑性成分(即使是减少的含量)，因此它与前面所述的各种密封方法是相容的，在包装工艺期间允许高效地充填和密封。GCC或诸如泥土基材料的其他矿物质成分材料，例如，滑石、硅藻土、含矿物质的层、云母、硅石、玻璃、粘土、沸石、页岩，它们是这样的材料——能够与粘结剂结合以形成扁平卷和薄片、产生非常致密和重的基本质量薄膜，其以比聚合物低的成本提供用于本发明的柔性复合材料的可印刷外表面，用甚至更低的成本来补偿更低的产量，使它成为非常独特的、成本有效的并且有吸引力的柔性薄膜包装材料。而且，矿物质成分不需要处理或涂覆，以比较低的成本提供一些同样的气体和湿气隔离品质。

这种主要为矿物质基材料的关键特征是可塑性特性，这在层压制品和复合材料结构中有很大价值，使其当以足够力作用其上以引起流动时它连续变形而不裂开，并且在施加的力被去掉之后使它保持其形状。如稠度一样，可塑性是品质术语，表示复合材料的物理性质。可塑性可以不定量确定，因为它是由屈服值和移动性或其等同物构成的复杂性质。

矿物质基材料可以从诸如石灰石等的天然来源制造，并且可以是可生物降解的、可光降解的以及可堆肥处理的，与纤维相比以及因此当在各种柔性和半刚性薄膜包装应用中与聚合物和塑料结合时以及大量替代聚合物和塑料时，利用较少的能量、无水、产生很少的化学物质。在这种构造中粘结剂包括但不限于高密度聚乙烯(HDPE)，其是烃聚合物，具有直链，允许致密包装，得到0.94和0.96之间或更高的密度。HDPE是经济的，用最常用的方法能够容易处理，具有良好防潮性质，和良好的耐化学性质。它具有较低的熔点，在大多数形式中是半透明的，比较软，具有极好的机械性能，它还具有高拉伸性。通常通过典型地在挤出期间引进诸如对能够使聚合物分离的UV光敏感的酮类的一种或多种添加剂，或对聚合物能产生光氧化、也导致聚合物分离的其他光敏添加剂，诸如HDPE的聚合物能够制成可光降解的。另一种粘结剂是高分子量的高密度聚乙烯(HMWHDPE)。这种聚乙烯类材料通常被定义为具有在200,000到500,000范围内的平均分子量的线型共聚物或均聚物。根据ASTM D 1238条件F，熔体流动指数是定义它们的另一种方式，因为熔体指数与分子量成反比。其高负荷熔体指数在每10分钟15克的范围内。大多数HMW聚合物级别是密度范围为每立方厘米0.944到0.954克的共聚物。

这种矿物质基材料能够形成极好的薄膜(0.003英寸以下)和薄片(0.003英寸以上)。环境友好的重质碳酸钙材料包括类似于TaiwanLung Meng Corporation，XTERRANE(台湾台北)制造的商品名称为Via-Stone^TM的产品，以及包括在合成商业印刷纸中的其他各制造商的产品。重质碳酸钙或其他矿物质成分材料可以从诸如石灰石的天然来源制造，并且可以是可生物降解的和可堆肥处理的，利用较少的能量、无水以及很少的化学物质，因此与其他不能生物降解的和不太环境友好的材料相比具有优点。

已经发现，节省大量成本、环境特性和改进的图表可以通过利用吹膜GCC层或其他矿物质基薄膜实现，所述其他矿物质基薄膜包含高达85％显著重量的矿物质，与诸如HDPE或其他材料的粘结剂结合。比起现有技术图1A，获得一种这样的优点。图1A是用作Ore-Ida蔬菜包装的柔性薄膜结构。这种薄膜结构包括层1(PET)、层2(油墨)、层3(共挤出尼龙)、层4(密封剂)。图1B是一种改进，利用在复合材料中的独特的含矿物质的层，形成新结构，其由层6(油墨)、层5(具有粘结剂的矿物质膜)、层7(共挤出尼龙)和层8(密封剂)组成。通过用成本有效的矿物质薄膜层5替代PET层1，因此使得它能够重新设置油墨层2，如图1B所示，与以前所用的PET层相比，得到改进的印刷适性和包括印刷表面不透明度和亮度的更令人满意的和令人注意的外观、更高油墨润湿性、耐拉毛、传墨性，以及拉伸强度和适合用于包装生产的其他与加工相关的特性。而且，这些特性的实现不需要增加成本的电晕处理步骤。成本效率包括与现有技术的含PET层相比，含矿物质的层每吨成本减少50％。

图2B是比现有技术图2A具有明显优点的实施方式。图2A是具有由PET组成的顶层9、由油墨构成的第二层10、第三层11金属化OPP薄膜以及第四层12热密封涂层的层压结构。这种材料的目的是用于Stouffers Oven Sensations包装。图2B由以下构成：粘附于含矿物质的层13的施加油墨的表面14，层13由GCC与粘结剂构成，层13然后粘附于非金属化OPP层16，以及最后的密封剂层15。由于含矿物质层固有的极好的表面印刷记录、平滑性、光泽、亮度和不透明性，施加油墨的表面14的印刷质量是优异的(见下面表1)，使得OPP层16不需要昂贵的印刷质量处理。而且，在含矿物质层13中粘结剂具有足够的防潮性，用于合适的包装性能。

表1-表面印刷适性和质量级别

厚度(密耳) 3.2 4.0 4.8 5.6 8.0 12 16

白度％ 90+ 90+ 90+ 90+ 90+ 90+ 90+ TAPPIT-525

光泽值％ 6 6 6 6 6 6 6 TAPPIT-480

不透明度％ 83 86 88 88 90 90 90 TAPPIT-425

R粗糙度-UM 3 3 3 3 3 3 3 TAPPIT-555

表面抗性-S 10¹¹ 10¹¹ 10¹¹ 10¹¹ 10¹¹ 10¹¹ 10¹¹ TAPPIT-527

*除了增加油墨覆盖之外，印刷表面的质量极好并且具有优异的Sheffield平滑性。

由于不再需要用在现有技术图2A上的金属化OPP层11，而且，图2B的层14不再需要金属化OPP，因此成本明显减少。还有，矿物质层13比现有技术的PET层9便宜50％，PET层不是图2B结构所需要的成分。

现有技术图3A示出用作包装坚果、干果、烹制小片等的包装材料的3层层压柔性薄膜复合材料。图3B被设计为高质量印刷并且利用由OPP层17和20、中间的油墨层18和密封层19提供的结构刚性、拉伸强度和硬度。图3B示出通过仅仅利用含矿物质的层22和油墨表面21能够得到的改进。图3B的柔性包装复合材料通过利用单一的重质碳酸钙(GCC)层22代替两个OPP层17和20，大大减少了材料成本。与组合的OPP层17和20相比，具有HDPE粘结剂层22的GCC每吨减少50％的成本。而且，层22的表面印刷质量和印刷适性方面也比层17和20提高。此外，图3B的矿物质基的层和复合材料是可堆肥处理的、可生物降解的、可光降解的、再循环的、可持续的并且在制造期间没有排放含水的或含气的化学物质到环境中，并且利用较少的能量，不排放温室气体(CO₂)。见下面的表2。

表2：能量消耗

对于能量消耗比，请参见下表：

RMP 聚合物层

比 12

能量消耗 1764×10³Kcal/TP 3594×10³Kcal/TP

能量消耗计算示于下面：

注：申转换为能量＝2450Kcal/KWH

蒸汽转换为能量＝655Kcal/kg

矿物质层+粘结剂：

生产期间，电消耗为720KWH/TP。RMP没有任何蒸汽处理。

电能消耗＝720×2450＝1764×10³Kcal/TP

现有技术图4A是典型的厚度改变的柔性薄膜复合材料，用于干混合物的盒中袋应用。层23是共挤出的HDPE，而层24是密封剂。由于共挤出的HDPE按重量比由70％(按重量计)矿物质和按重量计30％或更少的HDPE构成的矿物质层25贵得多，由于HDPE明显减少，图4B的结构对于制造来说更加成本有效得多。图4B的结构的改进还保持包装所需要的足够的隔离特性。此外，图4B所示的以矿物质为基础的层和整个复合材料结构是可堆肥处理的、可生物降解的、可光降解的、再循环的、可持续的，并且在制造期间没有含水的或含气的化学物质排放到环境中，并且利用较少的能量，不排放温室气体(CO₂)。

图5A示出用于干饮料混合产品的现有技术柔性包装复合材料。它由纸层27、聚乙烯层28、箔层29和密封剂层30构成。在这种应用中，纸层27提供一些结构硬度，聚乙烯层提供一些柔韧性，而箔层结构提供防潮性。图5B示出利用含矿物质层31的改进结构。它也包含箔层32和密封剂层33。图5B的柔性薄膜结构提供成本优点，该成本优点来自将前面的4层复合材料减少为3层复合材料。而且，柔韧性和印刷适性通过含矿物质的层31提供。由于在矿物质层31中的HDPE粘结要素具有固有的防潮特性和结构特性，薄层32可以在厚度上减小，这进一步减少成本。此外，以矿物质为基础的层32是可堆肥处理的、可生物降解的、可光降解的、再循环的、可持续的，并且在制造期间没有含水的或含气的化学物质排放到环境中，并且利用较少的能量，不排放温室气体(CO₂)。

现有技术图6A示出或者真空包装或者用阀通风的用于咖啡的柔性包装结构。层34是聚酯，层36是聚乙烯，层37是箔，而层38是密封剂。图6B示出对图6A的现有技术结构的改进。它少一层，由具有粘结剂的重质碳酸钙层39、箔层40、密封剂层41构成。层34和36提供基本的柔韧性和可成形性以及印刷适性。层37提供完全的防潮特性、结构和拉伸强度。但是，柔韧性、印刷适性和可成形性可以由单层39提供，大大减少了每吨材料成本。而且，具有光泽涂层的层39的印刷质量超过层34的印刷质量。图6B的结构利用比图6A的4层较少的层并且提供了更高效的生产效率。

图7A的现有技术柔性包装结构用于充填液体的立式袋，该结构通常制造成厚度为4.4至5.5密耳。它包含聚酯层42、尼龙层43、箔层44和密封剂层45。图7B是由以下构成的结构：具有粘结剂的重质碳酸钙层——层46、箔层47和密封剂层48。聚酯层42是高度防刮擦的，但是非常昂贵，并且为了可接受的印刷适性通常需要电晕处理。尼龙层43也提供高拉伸强度，但是也非常昂贵。图7B的结构是一种改进，使得它便宜得多，但是提供极好的印刷适性而不需要高成本的电晕处理。而且，作为单个材料，层46在这种应用中具有尼龙和聚酯两者的功能。

图8A的现有技术柔性包装结构是共挤出的100％HDPE薄膜材料层49，用于盒中袋形式包装的冷谷类产品。这种材料的厚度在1.75密耳到近2.75密耳的范围，预挤出树脂的成本超过每吨2000美元。图8B显示了一个显著的改进，示出具有HDPE粘结剂的重质碳酸钙——层51，和密封剂层52。与层49相比，层52维持足够的隔离特性，其成本每吨减少约50％。而且，如果希望的话，层51可以提供以前不能得到的高质量印刷适性。此外，矿物质基的层51是可堆肥处理的、可生物降解的、可光降解的、再循环的、可持续的，并且在制造期间没有含水的或含气的化学物质排放到环境中，并且利用较少的能量，不排放温室气体(CO₂)。

图9A的现有技术柔性薄膜包装结构是用于具有再封闭结构的冷谷类印刷袋的代表性材料。层53是聚丙烯(PP)，层54是油墨，层55是粘合剂，而层56是PP。图9B示出改进的结构，包括油墨层57、具有HDPE粘结剂的重质碳酸钙层58、粘合剂层59和PP层60。由于PP比层58——85％矿物质薄膜——昂贵得多，因此通过用矿物质层58代替PP层53将得到明显的成本节省。而且，不需要电晕处理来获得高质量图表和印刷适性。

图10A所示的现有技术柔性薄膜包装复合材料是用来包装早餐块(bar)的代表性薄膜。它包含PP层61、油墨层62、粘合剂层63和金属化的薄膜层64。一种改进的复合材料结构示于图10B。它包含油墨层65、粘合剂层66、具有粘结剂的重质碳酸钙材料层66a、和非金属化薄膜层67。由于不需要PP薄膜层61，因此图10B的改进结构提供成本低得多的优点。而且，由于PET薄膜层67不需要金属化处理，因此实现了另外的成本减少。

图11A所示的现有技术膜结构是经常用于制造家庭用货架包装纸的柔性薄膜结构。层68是剥离和粘贴标签的背衬，层68a是通常有的标签粘合剂，层69由PVC或类似的塑料或聚合物材料类型构成。用于这种应用的改进结构示于图11B。这种改进结构包括为剥离和粘贴标签背衬的层70，为通常有的标签粘合剂的层70a，以及具有粘结剂的重质碳酸钙层71。这是显著的改进，因为矿物质层71每吨成本比PVC层69低得多。而且，层71的印刷适性远远超过PVC层69，极大地改进了销售点产品的外观。而且，层71不需要用于高质量和高效率印刷的电晕处理。

现有技术图12A示出用于包含一口大小糖果的立式袋的结构。它包含PET层72、50规格金属化的OPP层73、聚乙烯层74、聚乙烯层75和密封剂层76。图12B示出改进的柔性薄膜复合材料结构。它包含具有粘结剂的GCC层77、金属化的OPP层78、聚乙烯层79以及密封剂层80。由于不再需要PET层72并且用GCC层77代替，因此成本明显减少。而且，由于GCC层77的拉伸强度和柔顺性，金属化层73可以减少50％的厚度，得到成本较低的金属化OPP层78。

现有技术图13A示出包含M&M Mars糖果产品的常用包装结构。它包括可逆印刷膜的层81和纸层82。一种改进的结构示于图13B，其包括具有粘结剂的GCC层83。由于GCC层83包含该应用所需要的所有的隔离性、印刷适性和结构属性，由此该结构可以从两层减少为一层，大大提高了加工性能和生产速度。而且，图13B所示的单层结构按重量的成本明显少于两层结构13。此外，图13B的矿物质基的层和复合材料是可堆肥处理的、可生物降解的、可光降解的、再循环的、可持续的，并且在制造期间没有含水的或含气的化学物质排放到环境中，并且利用较少的能量，不排放温室气体(CO₂)。

图14A所示的现有技术柔性薄膜结构是相对硬的结构，用于Nabisco的Chips Ahoy，并且包括用于再封闭的来自Bedford Industries的锡线。它包括纸层84、聚乙烯层85、箔层86、聚乙烯层87以及密封剂层88。图14B示出一种改进的结构，该结构包括具有粘结剂的GCC层89、箔层90和密封剂层91。这种改进的结构包含3层而不是5层，因此，大大减少了成本并且提高了制造效率。由于包含GCC的层89的隔离特性和结构，因此不再需要纸层84和聚乙烯层85，或者如果使用，也可以大大降低基本质量和厚度。

图15A所示的现有技术柔性薄膜结构用于许多Snack Wells产品，该产品包装于具有挤出施加的密封剂层93的未印刷层压PP层92中。图15B示出一种改进的结构，包含具有粘结剂的GCC层94和热密封涂覆层95。由于GCC和矿物质材料远比PP便宜，因此能够节省相当多的成本。而且，在这种没有增加成本的应用中PP不是适于印刷的。如果希望的话，GCC层94可以被印刷而不需要预先处理、涂覆或电晕处理。

图16A所示的现有技术柔性薄膜结构用于在纸盒中包装干调味品的许多变型，或用于干汤料混合物。一种改进的柔性薄膜材料结构示于图16B。它包含具有粘结剂的GCC层100、箔层101和密封剂层102。该改进的结构利用较少的层并且不需要层96或97而提供很大的成本益处。另外的好处包括在层100上比纸层96上更光亮、更洁白、更不透明的印刷表面。

图17A所示的现有技术柔性薄膜结构是可热密封的聚丙烯材料，用于包装不用盒子包装的糊状物。它也可以用于袋型结构。它包含OPP层103和任选的密封剂层104。一种改进的结构示于图17B，包含具有粘结剂的GCC层105和任选的密封剂层106。通过利用主要含矿物质的层105替代含聚合物的层104，可以明显节省材料成本。而且，改进了印刷适性而不需要预先处理、涂覆或电晕处理。此外，矿物质基的层105是可堆肥处理的、可生物降解的、可光降解的、再循环的、可持续的，并且在制造期间没有含水的或含气的化学物质排放到环境中，并且利用较少的能量，不排放温室气体(CO₂)。

现有技术图18A示出柔性薄膜复合材料结构，其是用于包装新鲜且冷冻海产品的材料的代表。它包含PET层107、尼龙层108、箔层109和铸塑的PP层110。一种改进的结构示于图18B，包括具有粘结剂的GCC层111、金属化的箔层112和具有粘结剂的GCC层113。虽然改进的结构包括增加对层112的金属化，但是通过用相等性能的GCC层111和113替代PET层107、尼龙层108和铸塑的PP层110，得到很大的成本减少。而且，比PET层107得到高得多的印刷适性，而不增加昂贵的预处理、涂覆或电晕处理。

现有技术图19A示出用于肉类快餐产品的代表性结构。它包含PET层114、油墨层115、粘合剂层116、EVOH层117和密封剂层118。示于图19B的一种改进的结构包含油墨层119、具有粘结剂的GCC层120和具有密封剂的EVOH层121。成本减少由于不再需要PET层114得到。而且，在GCC层120的外面上能够得到高质量的非可逆印刷。

现有技术图20A所示结构是多壁袋结构的代表，通常用作小的和大的宠物食品袋。它包含聚乙烯或PET防潮涂覆层122、纸层123、和热密封或粘合密封层124。根据需要或具体应用，本领域常用的其他结构可能包含更多的纸或聚合物层。虽然不需要氧气隔离和气体隔离性质，但是宠物食品包和袋包装通常必须防止湿气和脂肪酸的结合从包装的里面向外方向透过或渗出和从外面向里方向透过或渗出。在这些情况下，多层可以包括聚酯或其他类似的隔离薄膜，例如聚氯三氟乙烯。在优质包和袋(premium bag and sack)上，还可能使用箔或金属化薄膜。这些薄膜通常与纤维层结合，纤维层提供硬度、结构和封闭，其促进死褶特性。在这些应用中，具有诸如HDEP的粘结剂的GCC或其他矿物质成分材料能够提供非常成本有效的材料，达到这些包装要求。图20B示出一种改进的柔性薄膜复合材料，由具有粘结剂的GCC层125和纸层126构成。通过用GCC层125替代PET或聚乙烯涂覆层126，显著减少成本。而且，比起PET、聚乙烯、或纸层122或123，在GCC层125的外表面上达到好得多的印刷质量或印刷适性。此外，矿物质基的层125是可堆肥处理的、可生物降解的、可光降解的、再循环的、可持续的，并且在制造期间没有含水的或含气的化学物质排放到环境中，并且利用较少的能量，不排放温室气体(CO₂)，因此产生图20B中示出的环境上进步的复合材料结构。

图21A示出现有技术柔性薄膜结构，其用在用于诸如QuakerCrispy Minis的一些较小快餐产品的立式袋材料中。它包含PET层127、聚乙烯层128、金属化的OPP层129以及密封剂层130。图21B示出一种改进的柔性薄膜结构，其包含具有粘结剂的GCC层131、金属化的OPP层132和密封剂层133。在生产中的明显成本优点通过将层数从4(图21A)减少到图21B结构中的3层而得到。而且，由于矿物质层131每吨远比聚乙烯或PET树脂便宜，不需要PET层127和聚乙烯层128减少了总体材料成本。还有，由于GCC层31的优异印刷适性，在销售点的包装外观非常令人注意。

图22A是现有技术的柔性薄膜结构，通常用于包装零售产品的所有系列。它包括OPP层134、PE层135和OPP层136。图22B示出一种改进的结构，包括具有粘结剂的GCC层137和OPP层138。

图23A示出现有技术的柔性薄膜结构，通常用于包装坚果。它包括PET层139和金属化的箔层140。一种改进的柔性薄膜结构示于图23B，包括具有粘结剂的GCC层141和金属化的箔层142。通过用GCC层141替代PET层139显著地减少了成本。而且，由于GCC层141的密度和结构，在金属化的箔层140中所含的材料量能够被最少化，这进一步减少了材料成本。

在本发明的前面的实施方式中，应当理解，当柔性薄膜复合材料包括含非矿物质的层时，含矿物质的层直接粘结于该含非矿物质的层，并且含矿物质的层完全暴露或基本暴露于环境中，而没有设置在该含矿物质的层上的密封剂层或其他覆盖材料。

Claims

1.一种多层柔性薄膜复合材料，所述柔性薄膜复合材料适合用作主要或辅助包装材料，用于储存物品，所述多层柔性薄膜复合材料包含多个层，所述多个层包括：

至少一个含矿物质的层，其包含按重量计15-30％的量的热塑性粘结剂，和通过所述热塑性粘结剂粘结在一起的矿物质材料，所述至少一个含矿物质的层为所述柔性薄膜复合材料的热可密封的层，所述至少一个含矿物质的层的外表面提供所述柔性薄膜复合材料的可印刷的外表面，所述矿物质材料选自重质碳酸钙、硅藻土、云母、硅石、玻璃、沸石、页岩及其组合，所述至少一个含矿物质的层具有值为3的TAPPI T-555粗糙度；和

与所述至少一个含矿物质的层粘附的至少一个其他层；

其中所述至少一个含矿物质的层具有从15到175磅/1000平方英尺和从30到350克/米²的基重，从0.5密耳到36密耳的厚度，和从40到450MD和从30到400CD的拉伸强度。

2.根据权利要求1的柔性薄膜复合材料，其中所述至少一个其他层包括含非矿物质的层，选自油墨、尼龙、密封剂、箔、聚丙烯、对苯二甲酸乙二酯、剥离和粘帖标签的背衬、聚乙烯、乙烯-乙烯醇、纸以及含纤维的层。

3.根据权利要求1或2的柔性薄膜复合材料，其中所述粘结剂选自高密度聚乙烯、生物聚合物、聚乳酸及其组合。

4.根据权利要求1或2的柔性薄膜复合材料，其中在所述至少一个含矿物质的层中的所述粘结剂包括可热成形的粘结剂。

5.根据权利要求1或2的柔性薄膜复合材料，其中所述至少一个含矿物质的层和所述至少一个其他的层中至少一种包括可生物降解的聚合物，从而所述柔性薄膜复合材料是可生物降解的。

6.根据权利要求1或2的柔性薄膜复合材料，其中所述柔性薄膜复合材料的至少一个外表面用热密封涂料涂覆。

7.根据权利要求1或2的柔性薄膜复合材料，其中所述至少一个其他的层包括由纸材料形成的含纤维的层，该纸材料选自漂白的未用过牛皮纸、未漂白的未用过牛皮纸、再生纸板及其组合。

8.根据权利要求1或2的柔性薄膜复合材料，其中所述柔性薄膜复合材料适合于用作货架包装衬袋。

9.根据权利要求1或2的柔性薄膜复合材料，其中足够量的可热成形粘结剂被包括在所述至少一个含矿物质的层中，使得所述柔性薄膜复合材料通过热成形、压力成形或真空成形能够形成为储存用物品形状。

10.根据权利要求1或2的柔性薄膜复合材料，其中所述复合材料结构包括一个或多个用水基或溶剂基热密封涂料涂覆的外表面。

11.根据权利要求2所述的柔性薄膜复合材料，其中所述聚丙烯包括定向聚丙烯。

12.根据权利要求2所述的柔性薄膜复合材料，其中所述聚丙烯包括金属化的定向聚丙烯。