CN1070417C - 层压包装材料和其制备方法及其用于制备具有优越氧气阻隔性能的形状稳定包装容器的应用 - Google Patents

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Abstract

此公开涉及一种包含聚乙烯醇层(14)的层压包装材料(10),聚乙烯醇层用作氧气阻隔层,并涂于纸芯层或纸板芯层(11)的一侧。为了减少层压包装材料(10)中所用聚乙烯醇的量,在芯层(11)和聚乙烯醇层(14)之间涂一层用作粘接剂的塑料层(15),此塑料层使纤维层(11)的不同粗糙表面平整化,在此同时形成一有效阻隔层,防止聚乙烯醇渗透入这一层。通过涂布的塑料层(15)及另一涂于聚乙烯醇层上的塑料层(13),使聚乙烯醇层将被密封起来,并很好地保护最终制成的包装材料(10)使其免受潮气和湿气影响。

Description

层压包装材料和其制备方法及其用于制备具有优越氧气阻隔性能的形状稳定包装容器的应用
技术领域
本发明涉及用于制造具有优越氧气阻隔性能的形状稳定液密包装容器用的层压包装材料,此包装材料具有结构坚固但可折叠的纸芯层或纸板芯层,和涂于此芯层一侧并起氧气阻隔作用的聚乙烯醇层。本发明还涉及制造此层压包装材料的方法,及通过此层压包装材料的片或卷材的折叠成型制成的具有优越氧气阻隔性能的形状稳定液密包装容器。
背景技术
现有技术中早已知道在层压包装材料制的形状稳定液密包装容器中包装及运输液态食品。这种所谓包装用层压制品包括多个独立的层,它们合在一起赋予了成品的包装容器以包装产品所需的力学性能和耐化学性能。通常的包装用层压制品具有结构坚固但可折叠的纸芯层或纸板芯层,此芯层两侧用塑料优选聚乙烯外层涂布以保护此湿敏性芯层,而同时使包装层压制品可以进行热密封。
上述仅有纸或纸板层及塑料层的这类包装用层压制品使得能生产形状稳定的液密包装容器,但对于氧气和其他气体的密封性差,因此必须加上一层或多层具有气密性的材料(称作阻隔层),以使此包装用层压制品可用作对氧气敏感产品等的包装容器。
从瑞典专利440519,人们早以知道,为了使上述包装用层压制品对氧气密闭,在它上面添加一层聚乙烯醇,此聚乙烯醇层构成众多具有优越氧气阻隔性能材料中的一种。根据瑞典专利440519,用涂布法或其他覆盖操作将一薄层含水聚乙烯醇乳液直接涂在纸层或纸层板的一个表面,然后将所涂的含水聚乙烯醇层干燥,形成覆盖纸层或纸板层一侧全部表面的连续聚乙烯醇层。
为了防止含水聚乙烯醇层过大渗透入吸液纸层或纸板层内,根据瑞典专利440519,含水聚乙烯醇乳液含增稠剂(如藻酸盐),它有助于提高含水乳液的粘度,大大削弱含水乳液渗透入下方纸层或纸板层的能力。因为聚乙烯醇的氧气气密性很大程度地依赖于聚乙烯醇中的水分,当水分增大时氧气气密性迅速变劣,所以借助于外部的液密塑料涂层来保护已干燥的聚乙烯醇层,此塑料涂层涂于聚乙烯醇层背向纸层或纸板层的一侧。
根据瑞典专利440519的包装材料具有严重的缺点和不足,这些缺点和不足不仅与聚乙烯醇湿敏的氧气气密性密切相关,而且与纸层或纸板层的物理化学表面本质密切相关。
分别因为纸或纸板的纤维结构,所以纸或纸板的表面不是完全平滑的,而是固有粗糙和表面不整的。因此,在根据瑞典专利440519的制法中,有必要使用比在被涂层表面完全平滑情况下应使用的更多数量含水聚乙烯醇,以“充填”粗糙表面的不平整,从而保证所涂的层变成连续和结合很好。此过量但必要的聚乙烯醇涂布量导致了对包装用层压材料来说不想要的但不可避免的材料和生产成本的增加。
假设在所涂含水聚乙烯醇层被干燥的同时伴随着涂敷的纸或板也被干燥,危险性进一步增大,其危险在于,因为在此层中过量难以调节此层厚度使不希望的卷曲(随后的危险是在聚乙烯醇层发生断裂)分别在纸层或纸板层发生了。
因为聚乙烯醇层更多地与在下面的对湿敏感的纸层或纸板层直接接触,在根据瑞典专利440519的现有技术包装用层压制品中的聚乙烯醇层,被危险地暴露于潮气和湿气的渗透中,当潮气和湿气分别从纸层或纸板层背向聚乙烯醇层的另一侧泄漏时,潮气和湿气很容易被吸收,和分别被从纸层或纸板层转移。
本发明的目的
因此本发明的一个目的是避开这些与上述现有技术中包装用层压制品紧密联系的缺点或不足之处。
本发明的另一目的是不使用过量聚乙烯醇而制出本发明所公开的那类包装用层压制品,以获得具有所需优越氧气气密性能的结合很好的包装用层压制品。
本发明的又一目的是制出包含聚乙烯醇氧气阻隔层的包装用层压制品,在其中聚乙烯醇层良好地防止潮气和湿气的渗透。
解决办法
根据本发现,通过采用用于具有优越氧气阻隔性能的形状稳定液密包装容器的层压包装材料达到了这些目的,该包装材料具有结构坚固但可折叠的纸芯层或纸板芯层(11),及涂于该芯层一侧作为氧气阻隔层的聚乙烯醇层(14),其特征在于该聚乙烯醇层(14)通过涂于该聚乙烯醇层与该芯层之间的塑料层(15)与芯层(11)粘结。
根据本发明的包装用层压制品的有利而优选实施方案,优选介于该芯层(11)与该聚乙烯醇层(14)之间的该塑料层(15)由热塑性塑料组成。
更优选介于该芯层(11)与该聚乙烯醇层(14)之间的该塑料层(15)由聚乙烯组成。
优选该聚乙烯醇层(14)背向该芯层(11)的另一侧,被涂布在该聚乙烯醇层上的塑料层(13)所覆盖。
更优选在该聚乙烯醇层(14)的所说的另一侧的该塑料层(13)由热塑性塑料组成。
还更优选在该聚乙烯醇层(14)的所说的另一侧的该塑料层(13)由聚乙烯组成。
借助于涂在根据本发明包装用层压制品的芯层与聚乙烯醇层之间的液密塑料层,将创造出一个潮气阻隔层,此层有效地防止了来自吸液芯层的潮气和湿气的任何可能的渗透。处在中间的塑料层对“充填”芯层粗糙表面结构中的不平整也有贡献,因此聚乙烯醇层将获得平滑的连接在下层的表面,从而使聚乙烯醇能用比前面讨论的现有技术包装用层压制品更少但恰好有效量进行涂布,以便在制得的包装用层压制品中获得所需的而均一氧气阻隔性能。
根据本发明处在中间的塑料层的选择并不严格,即使已证明,可挤出热塑性塑料是目前在这一层中最优选的塑料。优选的是,此塑料由聚乙烯组成,而聚乙烯与聚乙烯醇很好地相容,并形成良好的潮气阻隔层,在此同时,它有效地粘结到芯层及前面考虑的聚乙烯醇层上。
为了防止所涂敷的聚乙烯醇层还受背向芯层的另一侧的潮气和湿气的渗透,根据本发明,也用一层塑料覆盖聚乙烯醇这一侧是可取的,由此在制成的包装用层压制品中的聚乙烯醇层被封装和隐藏在两个包围的塑料层中,有效地防止因来自聚乙烯醇层两侧的潮气和湿气所导致的氧气气密性降低的渗透。
根据本发明,对在覆盖聚乙烯醇层另一侧塑料层中的塑料的选择也不严格。根据本发明,合适的塑料可以是热塑性塑料例如聚乙烯,它满足阻隔潮气的要求,它以良好的粘接强度粘接到聚乙烯醇上。
根据本发明的另一方面,提供了简单而有效地生产根据本发明的层压包装材料的方法,其特征在于,在纸或纸板卷材(11)的一侧用塑料层(15)涂布;此卷材的已涂布一侧用含水聚乙烯醇层(14)涂布,然后,为了调节湿含量,该层被干燥以把水除去或蒸发掉;然后用塑料外层(13)涂布该卷材的已调节湿含量或已干燥的聚乙烯醇层(14)。
根据本发明制法的有利而实用的实施方案,优选通过涂布操作把一层薄的含水聚乙烯醇层(14)涂在塑料膜上。
优选涂在塑料膜上的含水聚乙烯醇薄层(14)的涂布量约为10克/米2。
优选此塑料膜(15)在涂布含水聚乙烯醇薄层(14)前先进行氧化表面处理。
更优选所述氧化表面处理是电晕处理。
优选所述塑料层(15)用挤出法进行涂布。
与例如公开在上述瑞典专利440519所述现有制法相比,根据本发明制法的主要优点是,通过中间塑料层涂布的含水聚乙烯醇层的干燥(调节湿含量)的进行没有产生不希望的所谓卷曲的危险(随之带来的危险是产生断裂和密闭性丧失)。
此外,在根据本发明的制法中,如上所述,可使用比瑞典专利440519公开的制法所用聚乙烯醇量少很多(约少50%),而制成具有所希望的优越氧气气密性的那种类型的结合很好的包装用层压制品。
根据本发明的又一方面,还提供一类具有优越氧气阻隔性能的形状稳定包装容器,它由根据本发明的片状或卷材状包装用层压制品,其优选具有装饰性艺术加工和折痕线,用通常方法经折叠成型而制成。
附图的简要描述
下面将借助层压包装材料及其生产方法的优选实施方案,并参考附图,对本发明作更详细的描述,附图中:
图1是根据本发明层压包装材料横截面示意图;
图2是根据本发明层压包装材料生产方法示意图;
图3是通常的形状稳定包装容器上部分示意图,此容器是用根据本发明的卷材状层压包装材料经折叠成型而制得的。对优选实施方案的描述
图1图解说明根据本发明的层压包装材料(包装用层压制品)的横截面,此层压包装材料以10作为标号。包装用层压制品10具有纸或纸板制的结构坚固但可折叠的芯层11,以及液密塑料外层12和13,它们之中,外层12(图1的最上层)置于包装用层压制品10的一侧,在用此包装用层压制品制的包装容器中,预计将此侧转为朝外的面,而外层13(图1中的最下层)相应地置于包装用层压制品的另一侧,在用此包装用层压制品制的包装容器中,预计将此侧转为朝内的面。
塑料外层12(最上面)优选由聚乙烯例如低密度聚乙烯(LDPE)组成,它一方面防止水分和湿气由包装用层压制品的“外部”渗透包装用层压制品10,它另一方面通过用通常所称的热封法使包装用层压制品成为可密封的,根据热封法即通过施加热和压力,经表面熔融,彼此相对的塑料层会被有效地连在一起,以便当包装用材料10转变为包装容器时,形成强有力的液密密封连接。尽管与本发明不密切相关(因此未在附图中标出),但应指出,外部的塑料层12还应可以与装饰性的和/或信息性的合适印刷油墨图案(所谓装饰性艺术加工)一起提供,例如以便区分包装产品。
另一塑料外层13(最低)优选由聚乙烯例如低密度聚乙烯(LDPE)组成,以相应的方式,它防止水分及湿气由包装用层压制品的“内部”渗透入包装用层压制品10,而且在此同时利用通常所称热封法使得此包装用层压制品变成可密封的,基于这种方式,当包装用层压制品10转变为包装容器时,包装用层压制品的内侧可以以强有力液密密封连接的形式,与包装用层压制品的外侧结合在一起。
在芯层11与第二个(最低)塑料外层13之间,包装用层压制品10具有一聚乙烯醇层14,此层起氧气阻隔层的作用,而且此层通过涂在芯层11与聚乙烯醇层14之间的密封层15而被粘接到芯层11上去。密封层15优选由可挤出热塑性塑料例如聚乙烯组成,它以良好粘接强度与芯层11及聚乙烯醇层14粘接,而在此同时,密封层15很好地防止了来自包装用层压制品10外侧的潮气和湿气对潮敏、湿敏聚乙烯醇层14的渗透。直接与芯层11接触的密封层15还充填在芯层的粗糙表面结构中固有的不平整,为聚乙烯醇层14形成平整的接在下面的表面。
根据本发明的包装用层压制品中的本质特征如图1所示,是聚乙烯醇潮敏和湿敏氧气阻隔层14在包围的液密塑料层15和13之间被很好地密封和隐藏起来,并因此不存在因为潮气和湿气从包装用层压制品的外部和内部渗透入而引起丧失其氧气不透性能的危险。
图2示意说明根据本发明的制造上述包装用层压制品10的方法。为了清楚起见,采用了与图1中相同的标号,以说明图2中的相同或相应细部。
如图2左边圆圈A放大图所示的用塑料层12涂布其一侧的纸卷材或纸板卷材11,被导过旋转双辊16、16之间的间隙,在此同时,此卷材的另一侧(未涂布侧)用一层塑料15涂布,此塑料层15是用挤出机17挤出到此卷材上的。现在将已双侧涂布的纸卷材或纸板卷材(见圆圈部份B中的放大横截面)送至表面处理段18,在那里将已涂布的塑料层15用合适的表面处理装置19例如电晕装置,进行改进表面粘附性的表面处理例如电晕处理。
把经过表面处理的卷材再送去涂布段或覆盖段20,在那里用合适的涂布设备或涂敷设备21,使聚乙烯醇的水乳液以含水薄层的形式被涂到卷材经表面处理的塑料层15上,以形成如圆圈部份C中放大图所示的横截面结构。
涂在塑料膜上的含水聚乙烯醇薄层(14)的涂布量约为10克/米2
将聚乙烯醇涂布的卷材进一步送至干燥段21,在那里通过用合适的干燥设备22把水除去或蒸发掉,以调节含水聚乙烯醇层14中的湿含量。
最后,把带有已调节湿含量的聚乙烯醇层14的卷材,通过旋转双辊23之间的间隙而送过,在此同时,借助挤出机24把一层(或可能是多层)熔融塑料13涂到聚乙烯醇层14上去,以形成具有在圆圈部分D放大图的横截面结构的最终的包装用层压制品10。
从根据本发明的片状或卷材状包装用层压制品10,用众所周知的折叠成型法,可以制成具有优越氧气阻隔性能的形状稳定液密包装容器25。这种常用包装容器的一个例子在图3中作了示意说明。
图3表示的是Tetra Brik型已知包装容器25的上部份,这种包装容器用现代旋转包装机制造,该包装机把卷材状优选带折痕和装饰的包装用层压制品成型、填充和封口,因为这类包装容器及其制法对本技术领域熟练人员是熟知的,因而对它们作详细描述是多余的。然而,其原理是:首先将卷材状包装用层压制品改造成管子,此管子装上所希望的内含物,在这种情况下是对氧气敏感产物,然后通过在低于管中内含物当前水平面下重复横向密封的方法,将它分成密封的软垫形包装物。在横向密封区切开而把此包装物彼此分开,并通过最后的折叠成型和密封操作,产生所需最终几何形状,通常如图3所示为平行六面体。
因此从上述将会明白,本发明有效地避开了现有技术中固有的上面讨论过的缺点和不足之处,而且以简单方式和采用通常工艺和设备,即可以生产用于制造具有优越氧气气密性能的形状稳定液密包装容器所用的层压包装材料。尽管参考适当的包装用层压制品及其制法的某些优选实施方案已对本发明作了描述,但应该注意到本发明不仅仅限于这些,已具体介绍和描述以说明本发明的实施方案。对本领域技术熟练人员来说应该明白,如在所附权利要求中所限定的那样,在不背离本发明的精神和范围的情况下,人们能作出各种改变和改进。

Claims (13)

1.一种用于具有优越氧气阻隔性能的形状稳定液密包装容器的层压包装材料,该包装材料具有结构坚固但可折叠的纸芯层或纸板芯层(11),及涂于该芯层一侧作为氧气阻隔层的聚乙烯醇层(14),其特征在于该聚乙烯醇层(14)通过涂于该聚乙烯醇层与该芯层之间的塑料层(15)与芯层(11)粘结。
2.如权利要求1所要求的层压包装材料,其特征在于,介于该芯层(11)与该聚乙烯醇层(14)之间的该塑料层(15)由热塑性塑料组成。
3.如权利要求1或2所要求的层压包装材料,其特征在于,介于该芯层(11)与该聚乙烯醇层(14)之间的该塑料层(15)由聚乙烯组成。
4.如权利要求1或2所要求的层压包装材料,其特征在于,该聚乙烯醇层(14)背向该芯层(11)的另一侧,被涂布在该聚乙烯醇层上的塑料层(13)所覆盖。
5.如权利要求4所要求的层压包装材料,其特征在于,在该聚乙烯醇层(14)的所说的另一侧的该塑料层(13)由热塑性塑料组成。
6.如权利要求5所要求的层压包装材料,其特征在于,在该聚乙烯醇层(14)的所说的另一侧的该塑料层(13)由聚乙烯组成。
7.制造如权利要求1所要求的层压包装材料的制法,其特征在于,在纸或纸板卷材(11)的一侧用塑料层(15)涂布;此卷材的已涂布一侧用含水聚乙烯醇层(14)涂布,然后,为了调节湿含量,该层被干燥以把水除去或蒸发掉;然后用塑料外层(13)涂布该卷材的已调节湿含量或已干燥的聚乙烯醇层(14)。
8.如权利要求7所要求的制法,其特征在于,通过涂布操作把一层薄的含水聚乙烯醇层(14)涂在塑料膜上。
9.如权利要求7或8所要求的制法,其特征在于,涂在塑料膜上的含水聚乙烯醇薄层(14)的涂布量约为10克/米2
10.如权利要求7或8所要求的制法,其特征在于,此塑料膜(15)在涂布含水聚乙烯醇薄层(14)前先进行氧化表面处理。
11.如权利要求10所要求的制法,其特征在于,此氧化表面处理是电晕处理。
12.如权利要求7或8中的任一项所要求的制法,其特征在于,此塑料层(15)用挤出法进行涂布。
13.根据权利要求1至6任一项的层压包装材料用于制备具有优越氧气阻隔性能的形状稳定包装容器(25)的应用。
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