CN108290405A - 制造层合包装材料的方法，层合包装材料及由其制造的包装容器 - Google Patents

制造层合包装材料的方法，层合包装材料及由其制造的包装容器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种制造层合纤维素基液态或半液态食品包装材料的方法，其中该层合包装材料具有包括低密度纤维素间隔层的主体材料层，其中另一片通过水性粘性组合物层合到所述主体材料层上。本发明还涉及通过该方法获得的层合包装材料和用于液态食品包装的包装容器，其包含层合包装材料或由通过该方法获得的层合包装材料制成。

Description

制造层合包装材料的方法，层合包装材料及由其制造的包装 容器
技术领域
本发明涉及一种用于制造层合包装材料的方法，以及涉及可通过该方法获得的层合包装材料。
此外，本发明整体上涉及包含层合包装材料或者由层合包装材料制造的包装容器。特别地，本发明涉及用于液态食品包装的包装容器，其包含层合包装材料。
背景技术
用于液态食品的一次性使用一次性类型的包装容器通常由基于纸板或厚纸板的包装层合材料生产。一种这样的通常出现的包装容器以Tetra Brik商标出售，主要用于液态食品(例如牛奶、果汁等)的无菌包装，出售用于长期环境储存。这种已知包装容器中的包装材料通常是包括纸或纸板主体层和外部不透液热塑性塑料层的层合材料。为了使包装容器气密，特别是氧气气密，例如用于无菌包装和包装牛奶或果汁的目的，这些包装容器中的层合材料通常包括至少一个附加层，最通常地包括铝箔。
在层合材料的内侧上，即用于面向由层合材料生产的容器的填充的食品内容物的一侧，存在施加到铝箔上的最内层，该最内的内侧层可以由一层或几个部分层构成，包含可热封热塑性聚合物，例如粘性聚合物和/或聚烯烃。同样在主体层的外侧，存在最外可热封聚合物层。
包装容器通常通过现代高速包装机生产，这种类型包装机从包装材料幅材或包装材料预制坯料形成包装、并将其填充和密封。因此，包装容器可以通过以下方式制造：通过将最内和最外可热封热塑性聚合物层焊接在一起将幅材的两个纵向边缘在搭接接头中彼此结合在一起，将所述层合包装材料幅材重整成管。该管用预期的液态食品填充，然后通过管的在管中的内容物水平面下的彼此之间相距预定距离的重复的横向密封件将该管分成单独的包装。通过沿着横向密封件的切口将包装与管分离，并且通过沿着包装材料中制备的折痕线折叠成形而得到期望的几何构型，通常为平行六面体或立方体。
这种连续管形成、填充和密封包装方法构思的主要优点在于，可以在管形成之前连续灭菌幅材，从而提供无菌包装方法的可能性，该方法即这样的一种方法，其中待填充的液态内容物以及包装材料本身的细菌减少，并且填充的包装容器在干净的条件下生产，使得填充的包装物即使在环境温度下也可以长时间储存，而没有微生物在被填充的产品中生长的风险。如上所述，Tetra型包装方法的另一个重要优势是连续高速包装的可能性，这对成本效率具有相当大的影响。
用于敏感液态食品(例如牛奶或果汁)的包装容器也可以由本发明的层合包装材料的片状坯料或预制坯料制成。从折叠成平坦的包装层合材料的管状坯料开始，首先通过将坯料制造成形成开口管状容器封装体来生产包装，其中一个开口端通过折叠和热封整体端面板来封闭。如此封闭的容器封装体通过其开口端填充所讨论的食品(例如，果汁)，该开口端然后通过进一步折叠和热封相应的整体端面板来封闭。由片状和管状坯料制成的包装容器的示例是传统的所谓的山形顶包装。也有这种类型的包装，其具有由塑料制成的模制顶部和/或螺旋帽。
包装层合材料中的铝箔层提供了相当优于大多数聚合物气体阻隔材料的气体阻隔性能。传统的用于液态食品无菌包装的基于铝箔的包装层合材料仍然是目前市场上可用的在其性能水平上最具成本效益的包装材料。
任何其他的与这样的铝箔基材料相竞争的材料必须是具有成本效益的原材料，具有与其相当的食物保存性能，是足够机械稳定的以及在转变成成品包装层合材料方面具有可比较的简便性。
进一步降低当今包装材料的成本可以通过降低聚合物层的厚度或通过试图用一个或多个不同的阻挡层代替铝箔阻挡层来实现，这已被证明是相当大的挑战。在液态纸盒包装领域迄今为止还没有被认为是实际可行的节约成本的进一步的方式将是通过纤维素纤维材料的类型和/或数量减少纤维素基主体层的量。它通常导致机械强度和包装完整性的重要属性以及材料阻隔性能受到损害，并且之前被认为是不太有利的前进方式。纸板是液态纸盒包装材料的主要部分，但也是总包装材料成本的主要部分。
对于用于液态包装容器的未来层合包装材料的进一步要求是，这种包装容器的外观应该可以在更高的程度上区分，即提供吸引消费者和零售商的新的、有趣的和吸引人的装饰或触觉特征。这些特征例如是印刷装饰图案的背景效果，例如金色金属化或其他不同的闪亮颜色，压凸和雕刻特征，例如全息图装饰，触觉或浮雕表面效果，无光泽/光泽表面等。对于这种差异选项的日益增加的需求是一项挑战，因为通常添加功能和材料会自动导致原材料和/或制造工艺的成本更高。此外，具有发光或光泽特征或压花特征的这种特殊材料通常是不能承受高层合压力和温度的敏感材料。
发明内容
现在考虑到上述情况，本发明的目的是实现降低层合纤维素基液态或半液态食品包装材料的成本的新方法。
本发明的总体目的还在于提供一种层合提供足够的机械稳定性以及良好的阻隔性和完整性的纤维素基包装材料的更成本有效的方法，该方法满足液态纸盒层合包装材料的需要。
本发明的另一个目的是提供一种制造低成本的层合包装材料的方法，其具有基于生物材料和可再生材料(即来自未利用化石原料的来源)的增加的材料的相对含量。
又一个目的是提供一种将敏感材料层层合到纤维素基主体材料层或纸基底上而不损坏敏感材料的方法，敏感材料例如其上具有预先制作的敏感装饰特征或者精密的阻隔涂层的基底层。
一个目的是使包装容器外侧的层合包装材料的外侧层(即将吸引消费者并引起消费者关注的层)的成本效益差异化。根据本发明的方法，这种外侧层可以容易地变换，使得根据乳制品和填料客户、消费者和零售商之间的不同需求，可以将不同的装饰和/或触觉特征层压到材料中。这种定制使得生产更短的一系列不同装饰和定制的包装材料成为可能，而不会在主流的材料生产线中造成停工、浪费和后勤问题。
最后，另一个目的是提供一种层合这种材料的节省能量和废料的方法，特别是当在不同的外侧材料和内侧材料之间改变(“差异化”)时。
根据本发明，这些目的中的一些或全部因此可通过如在所附权利要求所定义的制造层合包装材料的方法、由该方法获得的包装材料以及由其制成的包装容器来实现。
就本发明而言，术语“长期储存”意指包装容器应能够在环境条件下保持包装食品的品质(即营养价值)、卫生安全性和味道至少1或2个月，例如至少3个月，优选更长，例如6个月，例如12个月或更长。
术语“包装完整性”通常是指包装耐久性，即对包装容器的泄漏或破损的抵抗力。对这种性质的主要贡献是在包装层合材料内，在层合包装材料的相邻层之间提供良好的内部粘性。另一个贡献来自于材料对材料层内的缺陷(如针孔、破裂等)的抵抗力，另一个贡献来自密封接头的强度，通过密封接头的强度在形成包装容器时将材料密封在一起。关于层合包装材料本身，完整性质因此主要集中在各个层合层与其相邻层的粘性以及单个材料层的质量上。
术语“液态或半液态食物”通常指具有可选地可容纳块状食物的流动含量的食物产品。乳制品和牛奶、大豆、大米、谷物和种子饮料、果汁、花蜜、不起泡饮料、能量饮料、运动饮料、咖啡或茶饮料、椰子水、茶饮料、葡萄酒、汤、墨西哥胡椒、西红柿、酱(如意大利面酱)、豆类和橄榄油是预期食品的一些非限制性示例。
与包装材料和包装容器有关的术语“无菌”是指微生物被去除、失活或被杀死的状态。微生物的示例是细菌和孢子。当产品无菌包装在包装容器中时，通常使用无菌工艺。
术语“热封”是指将热塑性材料的一个表面焊接到另一热塑性表面的工艺。在适当的条件下，例如在充分加热和施加足够压力的条件下，可热封材料在压靠并与另一种合适的热塑性材料接触时将能够产生密封。合适的加热可以通过感应加热或超声波加热或其他常规接触或对流加热手段例如热气来实现。
术语“主体层”通常是指多层层合材料中最厚的层或含有大多数材料的层，即对层合材料和由层合材料折叠成的包装容器的机械性能和尺寸稳定性贡献最多的层。在本发明的上下文中，它也可以意味着在夹层结构中提供较大厚度距离的层，其进一步与在主体层的每一侧上具有较高杨氏模量的稳定面层相互作用，以便实现足够的这种机械性能和尺寸稳定性。
“间隔层”是在显著较薄的材料层之间产生距离或间隔的层，其具有较高的杨氏模量和密度，例如布置在间隔层的至少一侧上的高拉伸硬度的纸层、膜或金属箔，即提供刚度和稳定性的层，即所谓的面层。间隔层具有较低的或降低的固有弯曲刚度，因此本身不会直接对层合包装材料的弯曲刚度产生很多贡献。然而，间接地，它可能通过与两侧上的相邻层或层合层的相互作用对层合包装材料的弯曲刚度产生非常大的影响，相邻层或层合层中的一些与间隔层相比具有较高的杨氏模量但有较低厚度。在夹层结构中，重要的是在间隔层的每一侧上至少有一个这样的面层或硬度增强层。当间隔层具有非常低的密度并且没有通过任何弯曲刚度性质作出贡献时，需要在间隔层每一侧上有一个面层。当纸面层之间的距离增加时，层合夹层结构的弯曲强度和弯曲刚度也会增强。
“主体层”可以包括“间隔层”和主体内的另外的组合层，但也可以与“间隔层”相同。
根据本发明的第一方面，提供了一种制造用于液态食品纸盒包装的层合包装材料的方法，其包括以下步骤：提供包括纸或纸板或其他纤维素基材料的层A的第一卷材，提供包含膜或片B的第二卷材，将包含干含量为1至4g/m2的粘合剂的水性组合物施加到所述第一和第二卷材中的一者的表面上，将所述第一和第二卷材朝向压辊辊隙传送，所述第一和第二卷材中的一者具有施加到其表面上的所述水性粘性组合物，以在通过所述辊隙时经由中间的水性粘性组合物接合和层合在一起，并且同时所述粘性组合物部分被吸收到第一卷材表面A和第二卷材表面B中的至少一者中。
在一个优选的实施方式中，所施加的粘性组合物没有被强制干燥或固化或交联，层合在环境温度下进行。尽管粘性组合物包含相当多的水，但为了将粘性黏结剂聚合物良好且均匀地分布在基底(粘性黏结剂聚合物涂覆在该基底上)的整个表面上，将不需要干燥，因为要被层合的至少一种纤维素基层表面将吸收水至不需要干燥的程度，而纤维素材料不受水的显著影响。这本身就是令人惊讶的，因为根据所吸收的水分预计随后的热层合操作中会出现卷曲问题和起泡效应，但这种效果尚未见到。更令人惊讶的是，粘合水平对于液态纸盒包装材料所要求的标准是足够高的并且在储存和分配过程中保持稳固。尽管施用的粘合剂量非常低，例如1至3g/m2，但迄今为止在所有试验运行中，粘合力均高于100N/m，并且无论如何预计会远高于所需的约60N/m的最小量。
本发明方法的一个显著优点是不需要昂贵的加热或强制干燥设备，也不需要任何辐射设备或辐射适应材料。
粘性组合物可以包含粘性黏结剂聚合物，粘性黏结剂聚合物选自聚乙烯醇(PVOH)，多糖和多糖衍生物，例如淀粉和纤维素及其衍生物，聚乙酸乙烯酯和丙烯酸改性聚烯烃粘性聚合物。
即使其他粘性组合物可用于粘附到纤维素基层和其它层上，上述粘性黏结剂聚合物也是优选的，因为它们是水溶性的/可分散的，并且可从可再生资源获得或可生物降解，并且可安全用于与食品级产品的包装结合。
如由SCAN(斯堪的纳维亚纸浆和纸张规范)P21-67和TAPPI UM535(ISO8791-2)所定义的，所述膜或片B的所述第二卷材可以具有200本特森或更低的表面粗糙度，例如150本特森或更低，例如100本特森或更低的表面粗糙度，并且其中可以将所述水性粘性组合物施加到所述第二卷材上。
当待层合的表面中的一个具有光滑的较少吸收的表面时，有利的是，首先将粘性组合物施加在该表面上，以便在层合操作中当压力被施加到要层合的层上的瞬间提供均匀且均质的粘合剂湿施加的膜。这确保了与更粗糙或多孔(纤维状)纤维素基表面或纸板表面的粘合点的最佳数量。
在B层具有低表面粗糙度值的情况下，粘性黏结剂聚合物可以是丙烯酸改性的聚烯烃粘合剂，例如在水中的乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物分散体，固体含量为30至50重量％。
在水性粘性聚合物组合物的浓度较低和/或涂覆到层合表面上的量低时，可能有利的是，通过一个额外的温热或热辊隙，或者被加热的层合辊隙对层合材料进行加热或后加热。通过这种加热，粘性聚合物被允许漂浮在纤维素基卷材表面上的纤维素纤维之间并且熔融在一起，使得在冷却时获得层合表面之间的一种热密封，这种热密封因此横跨粘附的卷材表面的界面。
合适地或优选地，所施加的粘性黏结剂聚合物的量低于3g/m2的干含量，例如低于2g/m2，例如0.5至1.8g/m2，例如1至1.5g/m2的干含量。使用丙烯酸改性的粘合剂，已经看到，当待层合的表面中的一个具有上述较低的表面粗糙度值时，从0.5至1.8g/m2的非常少量的干含量实际上几乎总是足够的，并且在许多情况下其可能保持在1至1.5g/m2的干含量。
层B的卷材也可以是纸或纸板或其它纤维素基层，其中粘性黏结剂聚合物选自PVOH，聚乙酸乙烯酯，淀粉或淀粉衍生物以及纤维素和纤维素衍生物。
在这种情况下，粘性黏结剂聚合物可以以0.5至4g/m2的量，例如1至3g/m2的量的干含量施加，根据相应的第一和第二卷材的纤维素基表面的吸收能力，例如通常以2至3g/m2的干含量施加。
当最厚且最庞大的纤维素基层(通常为层A)具有5至10％的RH，例如5.5至7.5％的RH的含湿量时，可获得最可靠的粘合结果。这种湿度水平确保了快速和均匀吸收到层A和/或层A和层B的表面的纤维素纤维网络中，而对所述纤维素基层或纤维卷材或所述纤维素基层或纤维卷材中的任何一种的性能没有任何负面影响。
如由SCAN(斯堪的纳维亚纸浆和纸张规范)P21-67和TAPPIUM535(ISO8791-2)所定义的，所述层A可以具有300本特森或更高的表面粗糙度，例如400本特森或更高，例如500本特森或更高的表面粗糙度。这种表面粗糙度通常需要在纤维素基层表面具有足够的吸收性能。
通过上述方法穿过层合辊隙能够实现的卷材速度可以为至少200m/min，诸如300m/min或更高，诸如400m/min或更高，诸如500m/min或更高。
特别地，两个层合层A和B之间的粘合力为至少60N/m，例如至少100N/m。
在该方法的一个实施方式中，膜或片B被层合到层A的外侧，即在由包装材料制成的包装容器的外侧，并且包括印刷基底或包括包括印刷装饰图案的印刷基底以及外部透明保护性聚合物层的预层合结构。
在该方法的另一个实施方式中，膜或片B被层合到层A的内部，即位于由包装材料制成的包装容器的内侧，并且包括至少一个阻隔层或阻隔涂层或包括阻隔层或阻隔涂层和最内的可热密封液密热塑性聚合物的预层合结构。
在特定实施方式中，膜或片B被层合到层A的外侧，即在由包装材料制成的包装容器的外侧上，并且包括金属化聚合物膜，其将成为用于通过柔性版印刷、胶版印刷或其他现代印刷技术中的任何一种形成的进一步的装饰印刷图案。因此提供了包含纸或纸板或其他纤维素基材料层A的第一卷材和金属化聚合物膜的第二卷材B，所述金属化聚合物膜用于包装材料的外侧，例如取向聚丙烯(OPP，BOPP)或取向PET膜，并且包含粘合剂的水性组合物在其传送期间被施加到金属化膜的金属化表面上。两个卷材朝向压力辊隙传送，同时第二卷材具有施加到其表面上的水性粘合剂，并且两个卷材在通过辊隙时经由中间的水性粘性组合物接合和层合在一起，同时粘性组合物被部分吸收到第一卷材A中。不需要强制干燥或热固化含水粘性组合物，并且层合速度可以保持在高位，等同于高于300米/分钟或高于400米/分钟或甚至高于500米/分钟的通常的层合速度。特别地，在该实施方式中，层A的卷材可以是适用于液态纸盒包装的常规类型的粘土涂覆纸板。粘土涂覆的表面部分地与没有这种涂层的纤维素纤维网络同样好地吸收水性粘性组合物。膜卷材B的金属化表面具有高平滑度，使得液态粘合剂的薄膜的施加提供了其均匀的湿涂层，并且确保粘性组合物受控且均匀地(在整个表面上)被吸收进入待在压力辊隙粘附的相对表面(即卷材A的粘土涂覆的纸板)中。粘性黏结剂聚合物是在水中的乙烯丙烯酸共聚物分散体，固体含量为40至50重量％，并且以约2g/m2的干含量的量施加。
然后将层合纸板和外侧金属化膜卷绕到卷轴上并大量生产用于卷轴上的中间存储。当制造具有作为印刷基底的金属化膜的层合包装材料时，纸板金属化膜层合材料从其卷轴展开并被引导至印刷站，以用于在膜侧上进行装饰图案的传统印刷从而获得金属化的有光泽的装饰背景。随后，以通常的方式通过挤出涂覆或膜层合将印刷材料进一步层合到最外和最内的可热封的液密和保护性热塑性聚合物层上。替代地，可以通过热塑性聚合物的水分散体涂覆来施加最外的可热封的液密和保护性热塑性聚合物层，这在仅需要低厚度这种最外层时，或者在这样的工艺因为其他原因而是优选的时进行。这还包括在主体纸板层的内侧(即在纸板层的与印刷装饰外侧相反的一侧)上于纸板层和最内的热塑性层之间的阻隔材料层(例如铝箔)的层合。替代地，纸板与金属化膜的第一水性粘合剂吸收层合步骤作为在线操作连接到随后的印刷和压痕操作，而没有任何在存储卷轴上的中间卷绕。这种选择取决于层合生产线的设置以及不同装饰图案和不同印刷基底的接收订单的大小，并且根据最经济的工作方式来决定。由于第一层合步骤快速且容易实施，并且仅需要一个层合站，所以它很容易并且易于连接到在线操作。
在外侧金属化膜和纸板之间获得的粘合力高于100N/m，并已证明与在整个层合制造，层合材料的中间卷轴存储，进一步的印刷和层合步骤以及整个由层合材料制造折叠成形、填充和密封的液态食品包装容器中所需要的一样好地稳固。其优点很大，并且大大简化了包装层合板制造工艺。迄今为止，金属化膜与纸板的层合必须通过与约10-15g/m2的低密度聚乙烯(LDPE)中间层的熔融挤出层合进行，从原料成本的观点看，其当然是相当昂贵的。此外，在层合期间处理的薄而精致的金属化膜暴露于来自热熔融挤出的LDPE的在约280-320℃下的显著的热负荷，同时膜卷材在张力下移动到冷却压辊辊隙。通过上述方法可以避免由于这种粗暴处理导致的任何缺陷。任何随后的热层合步骤都是在膜已经粘附并固定在纸板上时进行的，因此在制造工艺中稍后对于类似的热负荷不容易受到影响。
根据本发明的第二方面，提供了通过本发明的方法制造的层合包装材料。与目前的常规液态包装材料相比，通过本发明的方法以一个或两个步骤层合(即，通过熔融挤出层合来层合)的所得包装材料将包含显著更低量的热塑性结合聚合物，并且由此含有更高相对含量的纤维素纤维和可再生材料，这从环境和保护气候的观点来看是有利的。
根据本发明的第三方面，提供了一种由本发明的层合包装材料制造的包装容器。因此，包装容器已经被推断同样当通过本发明的层合方法制造时具有良好的包装完整性，并且可以容易地适应客户和市场对装饰特征以及使用敏感的原材料和预制造或者预先层合的半成品的要求。
在又一个实施方式中，本发明的方法可以包括以下步骤：
a)提供包含纤维素间隔层的中心模块主体材料的卷材，所述纤维间隔层没有或具有降低的固有弯曲刚度，密度低于850kg/m3，例如低于750kg/m3，克重为60-250g/m2，
b)提供外侧材料模块的卷材，所述外侧材料模块的卷材至少包括印刷基底层，在印刷基底层上具有或不具有印刷或涂覆在其上的装饰，外侧材料模块用于主体材料的将指向由层合包装材料制成的包装容器的外部的那一侧，
c)使主体材料的卷材的外侧和外侧材料模块的卷材彼此层合，
d)将装饰添加到外侧材料模块，
e)提供内侧材料模块的卷材，该内侧材料模块至少包括阻隔层，内侧材料模块用于主体材料的将指向由层合包装材料制成的包装容器的内部的那一侧，
f)使所述内侧材料模块的所述卷材和所述主体材料的所述卷材的内侧彼此层合，
g)在外侧材料模块的外侧上施加最外的透明且液密的保护层，
h)在内侧材料模块的内侧上施加最外的热塑性液体密封和可热密封层，
i)由此获得层合纤维素基液态或粘性食品包装材料的卷材，以进一步卷绕到卷轴上，
其中间隔层构成层合包装材料内的夹层结构的中心，所述夹层结构具有阻隔层，阻隔层被布置为在间隔层的内侧上的纸面层或聚合物基底面层并且与布置在间隔层的外侧上的另外的面层相互作用，面层中的至少一者是纸面层，并且两个面层都具有比间隔层显著更低的厚度和更高的杨氏模量。
方法步骤可以以任何顺序进行，尽管从层合设置的观点来看，上面列出的顺序被认为是有利的。替代地，内部和外侧材料模块可以预制，即预先层合，使得具有包括间隔层或由间隔层组成的主体层的低密度和相对更敏感的中心模块将仅需要耐受两个层合操作。由于低密度间隔层对压力和应力会更敏感，因此以尽可能少地搬运它直至包装层合材料完成可能是有利的。在一个特定的实施方式中，外侧纸面层应当首先层合到主体层上，以便当在材料的较厚的主体部分中制备预制的孔、开口或缝隙时，能一起预切割，如今天在传统主体纸板上进行的。这样的预切孔或开口或缝隙因此将被封装在其他层合层之间，所述其他层合层在随后的操作中被层合，包括内侧层和内侧阻隔层以及最外的聚合物层，并且一起形成聚合物和阻隔材料层的层合膜。
当层合材料在主体层以及在外侧纸面层中具有预切割孔时，这种包装层合材料在主体层的内侧上具有纸面层是特别有利的，因为在预切割孔区域内的层的层合膜的改进的可打开性可以实现。打开装置通常具有切割或分切特征，使得当扭转/转动打开装置的盖或螺旋塞时，预切割孔上的隔膜被切割开或撕开。如果在层合膜中的切割或切割阻力过高，则具有附接开口装置的包装将变得难以打开，例如当非常强的聚合物膜或层用作膜中的材料层时。而且，如果层合膜层之间的粘合力低，则会出现材料的分层和撕裂边缘，打开后不太好看。当在主内侧阻隔基底层上使用纸面层时，层合膜在机械上是稳定的并且具有高的层合质量，即在打开之前或之后层之间没有任何破裂或分层。
通过本发明的方法获得的层合包装材料因此可以是三模块化夹层材料，其包括纤维素基间隔层和在间隔件的外侧上的取向膜或高密度纸层的机械稳定的面层，所述层合材料进一步包括在内侧的具有至少一些氧气阻隔性能的阻隔纸或膜，以及可热封层和结合层或粘合层。
因此，间隔层可以是在具有较高杨氏模量和密度的显著较薄的材料层之间产生距离或间隔的层，较薄的材料层诸如布置在间隔层的每一侧上的高密度纸层，即提供刚度和稳定性的层，即所谓的面层。另外的层可以布置在间隔层的侧面上，有助于整个夹层结构，但是对于纸面层已经看到了主要的效果。间隔层具有较低的固有弯曲刚度或降低的固有的弯曲刚度，因此不直接影响层合包装材料的弯曲刚度或强度。然而，间接地，它可能通过与两侧上的相邻或层合层的相互作用非常有助于与间隔层相比具有较高的杨氏模量但较低的厚度的一些层。在夹层结构中，重要的是在间隔层的每一侧上至少有一个这样的面层或刚度增强层。当间隔层具有非常低密度并且本身没有贡献任何弯曲刚度性质时，需要在间隔层的每一侧上有一个纸面层。当纸面层之间的距离增加时，层合夹层结构的机械强度和弯曲刚度也将增大。
用于间隔层的合适的基于纤维素的材料可以是例如所谓的发泡纤维素，即泡沫成形纤维状纤维素，其是一种纤维材料，具有可调节的密度，可以通过泡沫成型工艺制造。
包含发泡纤维素的主体层因此具有低于750kg/m3的密度，例如700kg/m3，例如100至600kg/m3，例如100至500kg/m3，例如200至500kg/m3，例如来自200至400kg/m3，例如300至500kg/m3，例如300至400kg/m3的密度。发泡纤维素层的密度越低，所消耗的原材料的成本-效率越高，而在300kg/m3以上获得更好的耐发泡纤维素的减薄性能。根据一个实施方式，用于层合包装材料的发泡纤维素的最佳密度已经推断为300-500kg/m3，特别是300-400kg/m3。
如本文的方面和实施方式中所述的包含发泡纤维素的主体层进一步提供所需的抗分层强度，即其在标准条件下不容易分层。分层强度可以通过例如Huygen InternalBonding Energy测试装置来确定，该测试装置遵循TAPPI T 569并且提供J/m2值，其中在此处的包装材料在60-300J/m2之间，例如60-250J/m2之间时，例如80-200J/m2，例如140-200J/m2。在一些方面和实施方式中，主体层在阻隔层和最外热塑性装饰层之间提供距离，并由此使得定制层合包装材料结构成为可能。在一些实施方式中，包含发泡纤维素的主体层与厚度(ZD)方向上的抗压强度相结合提供了分层强度，并且在阻隔层和装饰层之间提供了足够的距离。
发泡纤维素可以通过混合纤维素纤维和发泡流体来生成，发泡流体如水，或者任选地如表面活性剂，如十二烷基硫酸钠(SDS)。表面活性剂的量应该为0.1重量％至20重量％，例如0.5重量％至10重量％，例如1重量％至5重量％，例如1.5重量％至3重量％。普通泡沫发生器上的转子混合器产生发泡纤维素。通常通过将气体引入混合物来形成泡沫。空气是合适的气体的示例。另一种合适的气体是氧气。通常，气体通过加压气体和搅拌引起的涡流进入混合物。通常，纤维素以包含纤维素纤维的液体分散体提供。液体的一个示例是水。纤维素纤维的一些示例是纤维素基纤维，例如化学纸浆纤维、化学热机械纸浆纤维、热机械纸浆纤维和牛皮纸浆纤维。例如，可以在由流体(包括表面活性剂)产生泡沫之后将纤维分散体添加到发泡流体中。任选地，包含纤维素纤维的液体分散体可以在发泡之前与发泡流体结合。如有必要，可添加用于控制泡沫稠度的添加剂。如本文所述产生的发泡纤维素通过喷嘴装置(“流浆箱”)运行，其中压力和成形工具产生发泡纤维素的幅材，其在至少部分干燥之后卷绕到卷轴上，并且储存以供将来用于制备例如包装材料。任选地，发泡纤维素幅材可以在线使用，即直接施加附加层以将发泡纤维素幅材转变成用于液态或半液态食品包装的层合包装材料。与传统的造纸相比，为了获得所需的干燥度和密度，可以适当地使用额外的或改进的干燥。
在一些实施方式中，发泡纤维素可以与其他材料例如添加剂和/或微原纤纤维素和/或精制纸浆和/或强度化学品或试剂例如淀粉及其衍生物、甘露半乳聚糖(mannogalactans)、羧甲基纤维素、三聚氰胺-甲醛胶体、脲醛树脂、聚酰胺-聚胺-表氯醇树脂。
间隔层的另一个示例由所谓的箱纸板材料制成，其与常规液体包装纸板相比通常具有相当高的密度但较低的固有弯曲刚度以及机械性能的其他差异，即，机械性能仍然不足够，从而由具有这种材料的主体层的层合材料制成的包装的尺寸和机械稳定性以及由此导致的完整性和阻隔性能在通过包装层合材料的常规生产制造时，会劣化。
特别地，与适用于液体包装的层合包装材料相比，其自身具有显著较低的弯曲刚度。弯曲刚度通常不在箱纸板材料上测量，因为它们无论如何都是用于波纹纸箱制造的，但已经测量出在当排除可印刷涂层(粘土-涂层)克重时的相应的克重下这种材料具有比(例如Triplex或Duplex型的)液态纸盒纸板的弯曲刚度低至少30％的弯曲刚度，例如低至少40％，例如至少50％的弯曲刚度。通常，瓦楞纸材料比挂面纸板材料每克重具有更高的弯曲刚度。
然而，其仍然通过以下方式有助于层合包装材料的总弯曲刚度：在具有较高杨氏模量的面层之间的夹层结构中提供间距层并且使得在层的平面(x-y)内比传统的用于液体包装的纸板具有较高的抗压强度性能。
箱纸板也被称为波纹纸箱材料(corrugated case material：CCM)，波纹纸箱材料所需的材料是波纹芯纸(或瓦楞芯纸)，在使用中，该瓦楞芯纸带沟纹(沟槽)，然后通过胶粘在两块平面挂面纸板或挂面芯纸(flat linerboards or liner mediums)之间来布置。这种波纹结构由于带沟纹的中间层而提供了高的夹层结构弯曲刚度，该中间层用作两个相对较薄的挂面纸(liner)层之间的间距层或间隔层。构成箱纸板的两种纸因此是挂面纸板材料，通常也称为牛皮纸板(Kraft liner)或废纸挂面纸板(Test liner)，以及瓦楞纸(或波纹芯纸)材料。
构成箱纸板的两种类型的纸是挂面纸板材料和瓦楞(或波纹芯纸)材料。由于箱纸板主要由天然未漂白纤维素纤维制成，所以其通常为棕色或米色，但它的色调可以根据纤维素的类型而变化。具有低于835kg/m3的密度，为棕色或米色，主要包括软木纤维，例如云杉和松树纤维。
因此，瓦楞纸通常用作波纹箱纸板中的波纹芯纸(corrugating medium)的纸制品，其密度为600-750kg/m3，例如600-700kg/m3，通常约为650kg/m3。瓦楞纸为棕色或米色，主要含有短纤维，刚好与挂面纸板一样，通常是低成本、低质量的纸张，其本身不适用于制造液体纸盒包装。但是，当用作夹层结构中的间隔层时，如果是批准的种类并且以正确的方式与这种包装层合材料中的合适层结合，其可以为了目标并且以相当低的价格而良好地工作。
然而，瓦楞纸材料将通过作为刚性较低，成本较低的纤维材料而形成间隔层，该间隔层是非瓦楞形的，该材料可在用于层合液体纸盒包装材料的夹层结构中提供足够的间距。瓦楞形间隔层，即结构良好的间隔层，不在本发明的范围内。波纹纸盒材料对液体纸盒层合包装材料的技术含义和要求会有很大不同，这里将不再讨论。
通常用于制造箱纸板材料(containerboard materials)的纤维大致可以分为两大类：再生纤维和新型纤维，即原生纤维。纸张的性能取决于组成纸张的各种纤维的结构特性。一般而言，原生纤维含量越高，瓦楞纸板或挂面纸板材料的强度和刚度越高(抗压强度越高)。为了本发明的目的而探索的瓦楞纸材料是由100％由硬木(例如来自Power flute的桦木)制成的原生纤维制成的半化学瓦楞纸。桦木是一种最佳的瓦楞纸原材料。其结构含有高浓度的木质素和半纤维素。制浆过程保留了天然高度疏水的木质素并改变了剩余的半纤维素，从而保护了纤维的柔软和柔性的纤维素芯。这提供了更高的刚度和蠕变性能。当用于液体包装时，为了应对这种新用途和应用的液体和高湿度条件，市场上可用的瓦楞纸材料需要在纤维素卷材制造期间补充一种或多种附加的上浆剂。传统的上浆技术和化学品(AKD、ASA、松香等)可用于瓦楞纸材料，以满足特定产品的必要要求。
由原生纤维制成的挂面纸板被称为牛皮纸板，而来自回收纤维的挂面纸板被称为废纸挂面纸板(testliner)。还可以混合原生纤维和再生纤维。牛皮纸挂面纸板应具有至少80重量％，优选100重量％的原生纤维。用于废纸挂面纸板的纤维比在瓦楞纸板上使用的纤维长，并且由于挂面纸板最初用于纸盒材料的外部面纸层，所以它们也用上浆剂定型以便经受不同程度的湿度和潮湿条件。
因此，箱纸板材料具有比用于液体包装的相应纸板更低的弯曲刚度，但另一方面，具有比正常液体纸板材料或者在此情况下适合的其他纸或纤维素材料更高的SCT指数，即在机器方向(MD)上每克单位有更高的SCT值。SCT值是由国际标准ISO 9895测量的性能，并且依靠它来比较不同的箱纸板材料。SCT或短压缩测试测量CD和MD中纸纤维的内部抗压强度，即纸的平面内抗压强度。此属性因测量的特定纸张的克重而变化。纸制品的克重根据ISO 536测量。
由具有更高SCT指数的材料制成的包装具有更好的可堆叠性，并且因此是纸盒材料的平面内(x-y平面)的每克的抗压强度的测量值。箱纸板材料通常在MD中具有超过30Nm/g的SCT指数，因此将提供i.a.液体纸板层合材料所需的抗压强度和可堆叠性。这些材料不需要针对弯曲刚度特性进行优化，因为它们将仅用作用于液体纸箱包装的层合材料中的(无槽)间隔层。因此，虽然这种挂面纸板材料最初是用于波纹纸箱夹层结构中的面层，但是为了本发明的目的，它们将用作层合结构中的间隔层，在其每一侧上具有层合的其他面层，以便提供用于液体纸盒层合材料所需的弯曲刚度。
为了比较，今天的液体纸板材料具有约25Nm/g的SCT指数，但是随后也针对所有其他性质进行了优化，因为它们作为液态纸盒层合包装材料中的尺寸稳定性的主要提供者被依赖。当用层合材料中的夹层结构中的低成本间隔层替换当今优化的液体纸板时，这种间隔层需要具有高于30Nm/g的更高的SCT指数，以便补偿当去除现有技术的纸板时失去的特性。
由于新的间隔层将层合到在层合结构中的夹层结构中的其他面层上，因此不需要在间隔层本身上提供白色或光滑(例如粘土涂覆的)印刷表面。同样在这方面，箱纸板材料因此是用于这种间隔层的合适材料。
关于耐湿性，箱纸板材料可具有低于35g/m2的Cobb水吸附值，以便在液体纸盒包装层合材料中更好地发挥作用。Cobb值是根据ISO 535测量的，并且已经被大多数挂面纸板材料实现，而一些瓦楞纸材料可能需要额外的上浆剂以用作液体纸盒包装层合材料中的无槽间隔层。因此，主体层中的箱纸板材料包含至少一种上浆添加剂。
在另一个实施方式中，间隔层可以包含不同纤维素或纸类型的组合。如果间隔层包含发泡纤维素，则发泡纤维素部分为主体层厚度的至少20％，例如至少25％，例如至少30％，例如至少40％。百分比可以通过在显微镜中检查包装材料的横截面来确定。
当从常规的液体纸板降低到用于主体层的这种替代的纤维素材料时，已经看到层合到主体层内侧的铝箔阻隔层会出现细小的裂缝并且不再对气体渗透致密。当节约在纸板材料方面的成本时，因此认为有必要花费更多在阻隔材料上，以补偿氧气阻隔的损失。另一个想法当然是以某种方式用不同的、更好的阻隔层代替铝箔，但是这直到现在被认为是昂贵的希望和/或昂贵的相当厚的且彼此层合在一起为了提供所需的阻隔性能的并置的几个不同的阻隔层。
在另一个实施方式中，主体层主要包含间隔材料层，但另外可以包含一个或两个集成纸层，集成纸层具有与间隔层相比的相对较高的杨氏模量但较低的厚度，以便为最终生产的层合材料提供一定的机械强度和弯曲刚度。
根据一实施方式，最终层合材料产生布置在间隔层的每一侧上的至少一个这种相对较薄和较硬的纸。采用这种结构，具有高杨氏模量的较薄的纸的作用类似于工字梁结构的凸缘或夹层结构的面层，从而使夹层机械地(例如，关于弯曲刚度和材料内各个方向的抗压强度方面)稳定。
在薄牛皮纸、防油纸或羊皮纸中可以找到合适的这种稳定的纸面层。它们应具有20-100g/m2的克重，例如30-70g/m2的克重，例如30-60g/m2的克重和600-1500kg/m3的密度。
典型地，纸面层应当具有1至10GPa，例如5至10GPa的杨氏模量。
纸面层可以以不同的方式包括在层合材料结构中。例如，当间隔层本身具有较高的密度和固有刚度时，例如瓦楞纸材料间隔层，该主体材料层可以包括瓦楞纸材料层，和在间隔层的仅仅一侧上的这样的更薄、并且更高密度的纸面层。然后，对于最终的层合材料而言，在内侧上仅具有致密表面阻隔层并且在间隔层的外侧上具有不太稳定的不同材料(例如取向塑料膜)的面层可能就足够了。替代地，也可以在待层合至瓦楞材料层上的外侧材料模块中包括纸面层。
包装材料层合材料的弯曲刚度可以从各层的厚度和杨氏模量导出。为了平衡夹层层合材料结构的机械性能，夹层的面层应布置在间隔层的各个相应的侧面上，使得它们具有基本相等的拉伸刚度。拉伸刚度由杨氏模量和厚度的乘积给出。这可以通过改变纸张的厚度和杨氏模量来调节，并且在间隔层的一侧上存在多于一个这种纸面层的情况下，存在用于计算面层的特定组合的总弯曲刚度。
在主体层包含发泡纤维素的实施方式中，最终层合材料包括布置在间隔层的每一侧上的一个纸面层，以便为最终层合包装材料提供足够的稳定性。
在一实施方式中，主体材料因此包括间隔层和在间隔层的第一侧(内侧)上的作为面层的阻隔层涂覆的纸，而外侧材料模块还包括作为印刷基底的纸面层，以层合到主体和间隔层的侧面的第二侧(外侧)上。在另一实施方式中，主体材料层包括间隔层和在间隔层的第二侧上的集成纸面层，而内侧材料模块包括阻隔纸面层，其因此层合到主体和间隔层的第一侧上。
在另一实施方式中，主体材料可以包括间隔层和在间隔层的每一侧上的一个集成的纸面层。
在特定的实施方式中，间隔层可以是通过泡沫形成工艺制成的纤维层，并且具有150g/m2的克重和600μm的厚度，并且具有布置在其每一侧上的克重为60-80g/m2(例如70g/m2)的高密度纸。
合适的印刷基底可以是稳定拉伸和预制造的聚合物膜，其可以是聚合物膜，该聚合物膜选自由基于聚酯，如取向或非取向的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，取向或非取向2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯(PEF)，取向或非取向聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)，聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)，聚酰胺，例如，非取向或取向聚酰胺(PA，OPA，BOPA)，乙烯乙烯醇共聚物(EVOH)，聚烯烃，如聚丙烯，单或双轴取向聚丙烯(PP，OPP，BOPP)，聚乙烯，如取向或非取向高密度聚乙烯(HDPE)，线性低密度聚乙烯(LLDPE)和环烯烃共聚物(COC)、以及任何所述聚合物的共混物中的任何一种的膜，或具有包含任何所述聚合物或其共混物的表面层的多层膜组成的组。
印刷基底可以具有可印刷的表面，该表面是粘土涂覆的白纸表面，或棕色的天然纸张表面或金属化膜或金属化纸表面。
外侧材料模块因此可以通过将1至4g/m2，例如1至3g/m2的量的水性粘性组合物施加至表面中的一个以彼此粘附并且随后将它们挤压在一起而层合至主体材料层。
内侧材料模块可以通过将1至4g/m2(例如1至3g/m2)的量的水性粘性组合物施加至表面中的一个以彼此粘附并且随后将它们挤压在一起而层合至主体材料上。
在将内侧材料模块卷材和外侧材料模块两个卷材层合到主体层卷材上时，层合步骤中的一个可以通过具有中间熔融热塑性结合聚合物的熔融挤出层合来执行，其是将两个卷材彼此层合的常用方式。在本发明的其中要彼此层合的表面全部是纸或纤维素基表面的实施方式中，层合表面之间将具有良好的粘附性产生。某些类型的表面可能需要对表面进行氧化预处理，然后才粘附到另一个表面，或者替代地，或者附加地，待熔融挤出的结合聚合物可以至少部分地包含粘性热塑性聚合物，即具有对各种表面有亲和性的功能基团的聚合物，功能基团通常是羧酸或马来酸酐基团。
适用于层合材料内部(即在外部可热封层和阻隔或底涂料涂覆基底层之间)的熔融挤出结合层或者适用于以单或多层这样的结合层合材料层将阻隔膜结合到主体层的粘性聚合物也可以是所谓的粘合热塑性聚合物，例如改性的聚烯烃，其主要基于LDPE或LLDPE共聚物或具有含有单体单元(例如(甲基)丙烯酸单体或马来酸酐(MAH)单体)的官能团(如羧酸或缩水甘油基官能团)的接枝共聚物，(即乙烯丙烯酸共聚物(EAA)或乙烯甲基丙烯酸共聚物(EMAA))，乙烯-(甲基)丙烯酸缩水甘油酯共聚物(EG(M)A)或MAH接枝聚乙烯(MAH-g-PE)。这种改性聚合物或粘性聚合物的另一个示例是所谓的离聚物或离聚物聚合物。优选地，改性聚烯烃是乙烯丙烯酸共聚物(EAA)或乙烯甲基丙烯酸共聚物(EMAA)。
相应的改性聚丙烯基热塑性粘合剂或结合层也可以是有用的，具体取决于成品包装容器的要求。
这种粘性聚合物层或连接层通常与共挤出涂覆操作中的相应外层或另外的主体层与阻隔层的结合层(bulk-to-barrier bonding layers)一起施加。
水性粘合剂组合物因此可以被施加到待彼此层合的一个表面上，然后在层合站中与另一个表面接合，所述层合站包括一个或多个层合压力辊隙。
优选地，并且通常地，为了向较弱的低密度间隔层施加尽可能小的压力，在层合站中应该仅存在一个层合辊隙。然而，在一些实施方式中，可能的是，为了增强粘合性，通过施加较低的辊隙压力，但是在几个连续的辊隙或在一个延长的辊隙布置中进行，几个连续的辊隙会是有利的。
本发明的包装层合材料可以具有来自可再生资源的更高含量的纤维和材料，这从环境角度来看是有利的。此外，通过增加材料中纤维素纤维的比例，在再循环工艺中会变得更容易处理，特别是同时可以减少热塑性聚合物层和铝箔的量的比例时。这例如在下述情况下是一个有利的效果：纤维素基模块的层合可以通过水性粘合剂吸收层合完成，该水性粘合剂吸收层合即一种层合方法，其中仅施加非常少量的聚合物粘合剂并将两个待层合的表面结合在一起，而含水介质或溶剂被吸收到层合层的纤维素网络中，不需要进一步的干燥或加热。因此，虽然例如在熔体挤出层合中需要较少的热塑性结合材料，但在包装材料中的纸或纤维素基材料层的相对比例增大，并且此外，由于包括在层合包装材料中的各种材料层的性能的有效的组合，因此阻隔层可以量减少(down-gauged)。
用于本发明的层合包装材料中的最外和最内可热封不透液层的合适热塑性聚合物的示例是聚烯烃，例如聚乙烯和聚丙烯均聚物或共聚物，优选聚乙烯，更优选选自低密度聚乙烯(LDPE)、线型LDPE(LLDPE)、单-位点催化剂茂金属聚乙烯(m-LLDPE)及其共混物或共聚物的聚乙烯。根据一个优选的实施方式，最外的可热封且不透液层是LDPE，而最内的可热封不透液层是用于最佳层合和热封性能的m-LLDPE和LDPE的共混组合物。可以通过(共)挤出涂覆熔融聚合物至所需厚度来施加最外和最内的热塑性聚合物层。根据另一实施方式，可以以预制的、取向的或非取向的膜的形式施加最外和/或最内的液密和可热封层。
如上列出的关于最外层和最内层的相同的热塑性聚烯烃基材料，特别是聚乙烯，也适用于层合材料内部的结合层，即在主体层或芯层(如纸或纸板)和预层合材料(包括阻隔膜或另一膜层)之间的结合层。
可能的其他的阻隔层可以包括具有阻隔涂层(例如分散体涂覆的或液态膜涂覆的阻隔涂层，或气相沉积的阻隔涂层)的膜或薄纸基底。
用于这种阻隔膜的合适的膜基底是聚合物膜，所述聚合物膜选自由基于聚酯，如取向或非取向聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，取向或非取向2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯(PEF)，取向或非取向聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)，聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)，聚酰胺，例如，非取向或取向聚酰胺(PA，OPA，BOPA)，乙烯乙烯醇共聚物(EVOH)，聚烯烃，如聚丙烯，单或双轴取向聚丙烯(PP，OPP，BOPP)，聚乙烯，如取向或非取向高密度聚乙烯(HDPE)，线性低密度聚乙烯(LLDPE)和环烯烃共聚物(COC)、以及任何所述聚合物的共混物中的任何一种的膜，或具有包含任何所述聚合物或其共混物的表面层的多层膜组成的组。
根据一些实施方式，阻隔性能可由聚合物层或多层或一个或多个阻隔聚合物膜提供，而在其他实施方式中，膜的聚合物仅用于为随后施加的阻隔涂层提供基底的目的。
可以通过薄液态膜涂层(例如阻隔聚合物)来进一步提供氧气阻隔性能，所述薄液态膜涂层(例如阻隔聚合物)以在液态介质或溶剂中的分散体或溶液形式涂覆到基底(例如纸或者聚合物膜基底)上，并且随后干燥成薄阻隔涂层。重要的是，分散体或溶液是均匀和稳定的，以形成具有均匀的阻隔性能的均匀的涂层。用于含水组合物的合适聚合物的示例是聚乙烯醇(PVOH)，水分散性乙烯乙烯醇(EVOH)或多糖基水分散性或可溶性聚合物。如果分散体或溶液是均匀和稳定的，即良好制备和混合的，则这种分散体涂覆层或所谓的液态膜涂覆(LFC)层可以制成非常薄，低至十分之一克每平方米，并且可以提供高质量的均质层。PVOH在干燥条件下具有优异的氧气阻隔性能，并且还提供非常好的气味阻隔性能，即防止有气味物质从(例如，在冰箱或储藏室内的)周围环境进入包装容器的能力，这种能力在长期储存包装时变得重要。此外，来自水分散性或可水解聚合物的这种液态膜涂覆的聚合物层通常对相邻层提供良好的内部粘合，这有助于最终包装容器的良好完整性。
合适地，这样的阻隔聚合物因此选自乙烯醇基聚合物(例如PVOH或水分散性EVOH)，多糖(例如淀粉或淀粉衍生物)，纤维素纳米纤丝(CNF)，纳米晶体纤维素(NCC)，半纤维素，壳聚糖或其他纤维素衍生物，水分散性聚偏二氯乙烯(PVDC)或水分散性聚酯或其两种或更多种的组合。
更优选地，聚合物黏结剂选自PVOH，水分散性EVOH，多糖例如淀粉或淀粉衍生物，壳聚糖或其他纤维素衍生物，或其两种或更多种的组合。
这样的阻隔聚合物因此适合借助于液态膜涂覆工艺来施加，即以水性或溶剂基分散体或溶液的形式施加，其在施加时在基底上分散成薄而均匀层，然后在层合或者涂覆另外的层之前干燥。
含水组合物通常具有某些环境优势。优选地，液体气体阻隔组合物是水基的，因为这种组合物也通常比溶剂基体系具有更好的工作环境友好性。
最优选地，气体阻隔聚合物是PVOH，因为它具有上述所有的良好性能，即成膜性能、气体阻隔性能、成本效率、食品相容性和气味阻隔性能。
当PVOH具有至少98％，优选至少99％的皂化度时，基于PVOH的气体阻隔性组合物表现最佳，但具有较低皂化度的PVOH也会提供氧气阻隔性能。
根据另一实施方式，液态组合物另外包含无机颗粒以进一步改善氧气阻隔性能。
聚合物黏结剂材料可以例如与层状形状或者薄片状的无机化合物混合。通过薄片状无机颗粒的分层排布，氧气分子必须经由曲折路径经过氧气阻隔层而比通过阻隔层的正常直线路径迁移更长的路径。
无机层状化合物是分散成剥离状态的所谓的纳米颗粒化合物，即层状无机化合物的薄片通过液态介质相互分离。因此，层状化合物优选可以被聚合物分散体或溶液溶胀或裂解，其以分散体已经渗透无机材料的层状结构。在加入聚合物溶液或聚合物分散体之前，它也可能被溶剂溶胀。因此，无机层状化合物在液体气体阻隔组合物中和干燥的阻隔层中分散成分层状态。存在许多化学合适的粘土矿物质，但是优选的纳米颗粒是蒙脱石的纳米颗粒，例如纯蒙脱土或钠交换的蒙脱土(Na-MMT)。纳米尺寸的无机层状化合物或粘土矿物在剥离状态下优选具有50-5000的纵横比和至多约5μm的颗粒尺寸。
合适的无机颗粒主要由纵横比为50至5000的层状膨润土颗粒组成。
优选地，基于干涂层重量，阻隔层包括约1至约40重量％，更优选约1至约30重量％，最优选约5至约20重量％的无机层状化合物。如果用量太低，则与不使用无机层状化合物时相比，涂覆和干燥的阻隔层的气体阻隔性不会显著改善。如果量太高，则液态组合物将变得更难以用作涂层施加并且更难以在储存罐和涂抹器系统的导管中处理。优选地，基于干涂层重量，阻隔层包括约99至约60重量％，更优选约99至约70重量％，最优选约95至约80重量％的聚合物。阻气性组合物中可以包含添加剂，例如分散稳定剂等，优选其量基于干涂层不超过约1重量％。组合物的总干含量优选为5至15重量％，更优选7至12重量％。
根据不同的优选实施方式，无机颗粒主要由纵横比为10-500的层状滑石颗粒组成。优选地，组合物包含10-50重量％，更优选20-40重量％的基于干重的滑石粉颗粒的量。低于20重量％时，气体阻隔性不显著增加，而高于50重量％时，涂层可能更脆且易碎，因为层中颗粒之间的内部内聚力较低。聚合物黏结剂的量似乎太低而不能包围和分散颗粒并将它们彼此层合在层内。来自PVOH和滑石颗粒的这种液体阻隔组合物的总干含量可以在5和25重量％之间。
也在使用无机颗粒来提供氧气阻隔性能时，优选的聚合物粘合剂是PVOH，这部分归因于上文提到的其有利的性质。另外，从混合的角度来看，PVOH是有利的，即通常在PVOH水溶液中容易分散或剥落无机颗粒以形成PVOH和颗粒的稳定混合物，从而使得具有均匀组成和形态的良好涂覆膜成为可能。
优选地，根据本发明，所述氧气阻隔层可以以0.1至5g/m2，优选0.5至3.5g/m2，更优选0.5至2g/m2的干重总量施加。低于0.1g/m2时，将完全不会实现气体阻隔性能，而高于5g/m2时，涂覆层不会给包装层合材料带来成本效益，这是由于通常阻隔聚合物的高成本和由于蒸发掉液体的高能量成本。PVOH在0.5g/m2及以上达到可识别的氧气阻隔水平，且在0.5至3.5g/m2之间时实现阻隔性能和成本之间的良好平衡。
根据本发明的优选实施方式，作为两个部分层，氧气阻隔层可以在具有中间干燥的两个连续的步骤中施加。当作为两个部分层施加时，每层适合以0.1至2.5g/m2，优选0.5至1g/m2的量施加，并且允许较低量的液体气体阻隔组合物形成较高质量的总层。更优选地，两个部分层各自以0.5-2g/m2，优选0.5-1g/m2的量施加。
根据本发明的不同实施方式，阻隔涂层可以借助于物理气相沉积(PVD)或化学气相沉积(CVD)施加到膜材料的基底表面上。基底材料本身也可以具有一些性能，但是首先应该具有合适的表面性能，以能适合于接收气相沉积涂层，并且应当在气相沉积工艺中有效地工作。
薄的气相沉积层通常仅为纳米厚度，即具有纳米数量级的厚度，例如从1至500nm(50至)，优选从1至200nm，更优选从1至100nm，最优选1至50nm。
通常具有一些阻隔性能，特别是水蒸气阻隔性能的一种常见类型的气相沉积涂层是所谓的金属化层，例如铝金属物理气相沉积(PVD)涂层。
这种基本上由铝金属组成的气相沉积层可具有5至50nm的厚度，这对应于不到1％的存在于用于包装的常规厚度(例如即6.3微米)的铝箔中的铝金属材料。尽管气相沉积金属涂层需要明显更少的金属材料，但它们最多只能提供低水平的氧气阻隔性能，并且需要与另外的气体阻隔材料结合以提供具有足够阻隔性能的最终层合材料。另一方面，它可以补充进一步的气体阻隔层，其不具有水蒸气阻隔性，但对湿气相当敏感。
气相沉积涂层的其他示例是氧化铝(AlOx)和氧化硅(SiOx)涂层。通常，这种PVD涂层更脆，并且较不适合通过层合结合到包装材料中。作为例外的金属化层，尽管通过PVD制成，但对于层合材料具有合适的机械性能，然而对于氧气通常提供较低的阻隔性。
可以借助于等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)来施加已经研究用于层合包装材料的其他涂层，其中在或多或少的氧化环境下将气相化合物沉积到衬底上。氧化硅涂层(SiOx)也可以例如通过PECVD工艺来施加，并且然后可以在某些涂覆条件和气体配方下获得非常好的阻隔性能。不幸的是，SiOx涂层在通过熔融挤出层合被层合到聚烯烃和其他相邻聚合物层上并且层合材料暴露于湿的或高度潮湿的包装条件下时，表现出不良粘合性能。需要特别昂贵的粘合剂或粘性聚合物以达到且维持用于液体纸盒包装的包装层合材料类型的足够粘附性。
根据本发明，气相沉积涂层可以是通过等离子体增强化学气相沉积工艺(PECVD)施加的非晶态的氢化碳(所谓的类金刚石碳(DLC))阻隔层。DLC定义了一类非晶态的碳材料，其显示了金刚石的一些典型特性。优选地，烃气体(例如，乙炔或甲烷)在用于生产涂层的等离子体中用作工艺气体。如上所指出的，现在已经看到，这种DLC涂层在湿测试条件下对层合包装材料中的相邻聚合物或粘合剂层提供了良好和足够的粘附性。用聚烯烃，特别是聚乙烯和基于聚乙烯的共聚物，已经看到与相邻层合聚合物层(即附着或涂覆在DLC阻隔涂层上的聚合物层)的特别良好的粘附相容性。
因此，DLC阻隔涂层为由包含具有阻隔涂层的阻隔膜的包装层合材料制成的填充液体的包装容器，通过贡献良好的机械性能，对相对于经填充的包装沿向内或向外方向上迁移穿过此类层合材料的各种物质的良好阻隔性能，以及通过导致层合材料中相邻聚合物层的优异粘合性，而提供良好的阻隔性和完整性。因此，来自聚酯或者聚酰胺的基底层的具有DLC阻隔涂层的阻隔膜可以为包装层合材料和包装容器提供氧气阻隔性质和水蒸气阻隔性质，以用于长期环境储存，例如储存长达2-6个月，如长达12个月。此外，DLC阻隔涂层为所包装的食品中存在的各种香气和风味物质，为可能出现在相邻材料层中的低分子物质以及为气味和除氧之外的其他气体提供良好的阻隔性能。此外，DLC阻隔涂层在涂覆在聚合物膜基底上时具有良好的机械性能，当层合到基于纸板的包装层合材料中时，耐受层合和包装层合材料随后的折叠成型以及将其密封成填充的包装。
DLC涂层还具有可容易再循环的优点，而不会在再循环内容物中留下包含在自然界以及我们的周围环境中天然不存在的元素或材料的残留物。
使用上述粘性聚合物对于充分结合到本发明的特别是金属化的层或者DLC阻隔涂层上不应是必需的。与聚乙烯层的金属化粘合性是良好的，并且也关于DLC，已经得出与作为相邻层的聚烯烃层的足够和充分的粘附性，其水平至少为200N/m，例如至少为300N/m。在LDPE层合之后24小时，用180°度剥离力测试设备(Telemetric Instrument AB)在室温下进行粘附性测量。在DLC/LDPE界面处进行剥离，剥离臂(arm)是阻隔膜。当需要时，在剥离过程中将蒸馏水滴加入到剥离的界面中，以便评估在潮湿条件下，即层合包装材料已经被穿过材料层的来自储存在由层合材料制成的包装容器中的液体的迁移水分浸透时和/或通过储存在潮湿或高度潮湿的环境中而被浸透时的条件下的粘合性。给定的粘附性值以N/m给出，并且是6次测量的平均值。
大于200N/m的干燥粘附性因此确保了这些层在正常包装制造条件下(例如，当弯曲和折叠形成层合材料时)不分层。这种相同水平的湿粘合确保了包装层合材料的层在填充和包装形成后在运输、分配以及储存期间不分层。内部结合聚合物层可以通过使用常用技术和机器直接涂覆到上面涂覆有DLC阻隔层的聚合物膜基底上，常用技术和机器例如是用于层合铝箔的那些，特别是用于热层合(挤出)来自熔融聚合物的聚合物层到DLC阻隔层的那些。而且，使用预制的聚合物膜并通过局部熔化它(例如，通过用热缸或加热辊施加热量)而将其直接结合到阻隔物涂覆的载体膜上是可行的。从以上可以看出，DLC阻隔膜可以以类似于铝箔阻隔层的方式在层合和转换成层合包装材料的方法中(即通过挤出层合和挤出涂覆)被处理。层合设备和方法不需要任何改性，例如不需要通过添加特定的粘性聚合物或粘合剂/连接层进行改性，这可能是其他等离子体涂覆材料所需要的。另外，包括涂覆在其上的DLC阻隔层的新阻隔膜可以制成与铝箔一样薄，而不会不利地影响最终食品包装中的阻隔性能。
当制造本发明的层合包装材料时，已经看到具有在间隔层的两侧有不等延伸刚度性质的层结构的不对称层合材料中，出现称为水分引起的卷曲的问题，即，平坦的材料当放置在平坦表面上时不能保持平坦，而是卷起来使得边缘在包装材料的平坦部分的平面上方抬高和彼此相向弯曲。包装容器中的平坦层合侧板的另一个优点是抓握刚度将得到改善。这是由于直板没有最初的“缺陷”，例如弯曲。当然，通过灌装机运行扁平包装材料的问题要少于运行卷曲和弯曲包装材料的问题。
已经看到，卷曲主要通过匹配间隔层的每一侧上的纸面层来防止，以具有相等的总拉伸刚度。通过这样做，已经令人惊讶地看到，由于层合材料面板的平坦度，层合材料在x-y方向上的抗压强度也将增大。这意味着例如由层合包装材料制成的折叠包装容器可以在分配和存储期间以比当今销售的液态食品包装更高的负荷彼此上下堆叠。
由此，由这种在夹层结构中的间隔层的每个侧面上具有纸面层的对称尺寸的层合包装材料制成的包装可以获得改进的包装完整性，即包装完整性得到改进，并且层合材料是仅通过处理和运输不易受到损坏并且不易在间隔层中出现裂缝。
如果夹层材料的机械性能以这种方式平衡，则包括阻隔层(所述阻隔层保护包装食品以防止氧气和其他气体和蒸气缓慢迁移)在内的各种层合层可以更好地抵抗损坏和分层，因此从这个角度来看，经填充和密封的包装的完整性也得到改进。
因此，提高包装完整性的另一方面是改善各层之间的粘合性。在具有亲水官能度(例如羟基和羧基)的分散体或溶液涂覆的阻隔涂层和相邻层(例如聚烯烃和聚乙烯)之间获得特别良好的初始粘合性。事实证明，气相沉积的金属化涂层和DLC PECVD涂层已经证明对邻近的有机聚合物层和膜提供了非常好的粘合性能，使得在层合包装材料中这些层与它们相邻的层之间不必使用额外的底涂料或粘合剂。
尽管如此，已经表明，至少关于金属化的阻隔涂覆层，通过层合到相邻的连接聚合物或粘性聚合物层而进一步增强的粘合性还令人惊讶地将层合材料的氧气阻隔性进一步提高并且到达更高的程度。
额外的氧气阻隔性能可以通过进一步包括作为针对迁移游离脂肪酸的间隔层的聚合物层来提供，所述聚合物例如将被层合到主体层的第一预层合材料中的聚酰胺。特别是当在金属阻隔层的内侧添加聚酰胺时，能够防止包装食品的游离脂肪酸从食品迁移至金属阻隔层，因此阻隔层的阻隔性保持完整，并且内侧聚合物层(热封)与金属阻隔层的粘合性可以保持较长的货架期限。
在主体层外侧的纸面层在一个实施方式中可以是经涂覆或未经涂覆的与层合在主体层内侧的纸面层相同或不同的致密表面阻隔纸。当然，这种纸面层将进一步有助于最终包装层合材料的氧气阻隔。
根据又一个实施方式，可以获得尽可能基于生物可再生材料的包装。例如，可以生产包装材料，其具有基于纤维素的间隔层和主体层，具有阻隔性能的纸面层，并且还包括非常薄的纳米薄阻隔涂层。而且，热塑性聚合物可以由植物或有机材料制成，例如所谓的绿色聚乙烯。
此外，在层合操作中用于最终层合包装材料的粘合剂或粘性聚合物可以完全是生物来源的并且仅以非常少的量使用，这甚至进一步增加了可再生(并且也是纤维素纤维)内含物的相对比例。
层合材料的最外的可热封层可以替代地作为一个或两个预制膜提供。因此，可以将这种膜预层合到在待层合到主体层的第一侧的第一预层合材料中的阻隔层上，和/或预层合到待层合到主体层的第二侧的印刷和装饰的外表面层上。当膜预先层合到阻隔层或印刷的装饰层时，特别是如果预涂覆或整合的粘性聚合物(如EAA或EMAA)层存在于其中一个层合表面上，其可以是仅仅通过将膜热压层合到其他层上来进行。替代地，其可以通过熔融挤出层合来进行，这由于中间熔融挤出聚合物的较高消耗而更昂贵，或者可以通过用少量水性粘合剂预涂覆来施加，而不需要任何干燥步骤，所述水性粘合剂可渗入待层合的至少一个纸或纤维素基表面中。
在降低层合包装材料成本的总体追求中，高度期望组合各种层的性能，从而需要尽可能少的附加层。
当今天的包装层合材料的传统液体包装纸板被较弱的主体层所替代时，能够显著节约成本，因此可以替代地将一些附加成本花费在各种定制的装饰基底上以印刷和装饰层合包装材料。由于本发明的主体层将不再构成印刷表面，即待印刷的表面，所以可以在主体层中省略昂贵的粘土涂层，并且可以通过其他方式在待层合到主体层的外侧的外侧印刷基底面纸上获得平滑的白色印刷表面。这种印刷基底可以例如是彩色膜或白色可印刷纸面层。替代地，用于提供白色印刷背景表面的白纸可以预层合到透明膜(即反面印刷的膜)上，该透明膜在其背面层合之前印刷，使得印刷的装饰朝向白色纸张表面并且受到透明膜基底保护。因此，为了向层合包装材料的第二侧(外侧)提供第二预层合材料，在预先层合操作中可以进行对外侧白色的纸面层的印刷和层合以及对最外的可热密封层的可能的其他层合。
为了进一步提供光阻隔性和白度，这种膜或纸可以包含白色填充材料，或者在纸的情况下包含粘土涂层，也可以包含金属化层，或替代地为金属化层。对于包装容器的一些产品和外观，金属化印刷表面是优选的，并且在其他情况下是彩色印刷表面或棕色天然纤维素印刷表面。通过从主体层上分离印刷表面层，可能的外观的多功能性成为可能，并且这是本发明的三部分模块化层合模型的另一个优点。为了提高最终层合材料的总阻隔性能，甚至可以在第二预层合材料中包括另外的氧阻隔层。
优选实施方式的实施例和描述
在下文中，将参考附图来描述本发明的优选的实施方式，其中：
图1a示出了具有根据本发明的致密表面阻隔纸层的层合包装材料的具体示例的示意性横截面图，
图1b示出了另一个这样的具有致密表面阻隔纸层的层合包装材料的特定实施方式的示意性横截面图，
图2a示意性地示出了本发明的方法的层合操作，
图2b示意性地示出了可以与本发明的方法组合的不同层合操作的示例，
图3a，3b，3c和3d示出了由根据本发明的层合包装材料生产的包装容器的典型示例，并且
图4示出了如何从包装层合材料以连续的卷筒进给、成形、填充和密封工艺制造包装容器的原理，
因此，在图1a中以横截面示出了本发明的层合包装材料10a的第一实施方式。其包括纸板或其他纤维素基材料主体材料层11a。
在主体层11a的内侧，层合材料包括薄且高密度的纸层12a，其上施加有阻隔涂层13a，在该特定示例中为金属化涂层。纸层12a是表面粗糙度低于300本特森ml/min，例如低于250ml/min的薄的高密度致密表面阻隔纸层。特别地，这里使用来自Nordic Paper的具有克重为32g/m2且表面粗糙度为约200ml/min的Super Perga WS羊皮纸类型的防油纸。
包装材料还包括最内的可热封热塑性层14a，其是在最终包装容器中将与填充的食品直接接触的包装层合材料的层。通过熔融挤出涂覆或多层聚合物结构的熔融共挤出涂覆将最内的可热封聚合物层14a施加到主体材料层的内侧上。
在主体材料层的内侧上的阻隔纸12a，13a可以首先涂覆有一个或多个另外的阻隔涂层。在一替代实施方式中，它可以首先用PVOH阻隔聚合物预先涂覆，PVOH阻隔聚合物在先前的涂覆和干燥操作中借助于水分散体施加到纸表面层12a上。随后，可以将金属化涂层13a施加在预涂覆表面的顶部上。阻隔涂覆的阻隔纸12a在层合材料中被引导，使得阻隔涂层在包装层合材料中朝外(即，朝向外部，是来自层合包装材料的包装的内侧)。在一替代实施方式中，纸12a本身在层合在聚合物层之间时提供了一些阻隔性能，使得其可以是未经涂覆的，并且仍然提供一些阻隔性能并且因此在没有任何进一步的阻隔涂层的情况下是阻隔层。在另一替代实施方式中，金属化的阻隔涂覆纸可以在层合材料中转到另一方向，使得金属化面朝向层合材料的内部，即朝向主体材料层。
最内层14a的(共)挤出涂覆可以在将阻隔纸12a层合到间隔层11a之前或之后完成。替代地，最内的可热封层或多层14a可以以预制膜的形式施加，通过以比在挤出涂覆操作中可获得的程度更高程度的取向膜来增加进一步的稳定性和耐久性。此外，在将内层材料层层合到间隔层11c之前，内层材料层可以作为内部的单独模块进行预层合。然而，在这个特定的实施方式中，阻隔涂覆的纸面层12a-13a首先层合到主体材料层11a或层合材料的其余部分上。随后，主体材料层在内侧上与可热封聚合物的层或多层14a熔融挤出涂覆，该可热封聚合物是聚烯烃，是包含茂金属催化的线性低密度聚乙烯(m-LLDPE)和低密度聚乙烯(LDPE)的共混物的低密度聚乙烯组合物。
在另一侧，即在金属化阻隔纸层12a，13a的外侧上，包装材料包括最外的液密塑料透明层15a，优选为可热封的热塑性材料层，例如聚烯烃层，例如聚乙烯材料层。印刷基底和金属化阻隔纸12a，13a可以在涂覆之前或之后印刷，最外面的塑料层15a在层合到主体材料层11a之前或之后以单独的操作施加到印刷的阻隔纸基底层12a，13a上。
印刷基底和阻隔纸层12a，13a到主体材料层11a的层合通过施加少量的部分吸收到相应纤维素层中的粘合剂的水性组合物并且有效地将两个纸-纤维素层粘合在一起来执行，所述粘性黏结剂聚合物是易于与纤维素分子结合的淀粉或纳米/微纤维状纤维素或聚乙烯醇/聚乙酸乙烯酯或类似的亲水性物质。当然当粘性材料具有固有的阻隔性时，这种粘性黏结剂聚合物尽管以非常低的量施加，但也可以甚至进一步促进层合包装材料的所得氧气阻隔性。
在图1b中，示出了层合包装材料10b的第二实施方式的横截面。原则上层合材料是由有助于夹层结构的三个材料层初始模块组成，夹层结构基本上为层合材料提供其机械强度性能并提供具有尺寸稳定性的最终包装容器。模块1A是来自低密度或低级的纤维素材料的间隔层11b的主体材料的中心层，例如泡沫形成的纤维性纤维素层或瓦楞纸材料层。
外侧材料模块1B包括具有印刷表面的薄的高密度纸12b印刷基底层。纸12b还构成夹层结构外侧上的与间隔层11b相互作用的面层。在最终的层合材料中，基底12b被印刷并用来自各种颜色、图像和文本的印刷图案进行装饰。外侧材料模块1B还包括最外的液密且透明的塑料(优选可热封的热塑性材料，例如聚烯烃，例如聚乙烯)材料层14b。印刷基底和纸面层12b可以在层合到中心间隔层之前或之后印刷，并且最外的塑料层16a在层合到间隔层11b之前或之后以分开的操作施加到印刷基底层上。如果用塑料层14b进行装饰印刷涂覆在层合到中心模块间隔层之前发生，则整个外侧材料模块因此被制备为一个模块，即作为预层合的外侧，然后在中心间隔层的外侧上层合到中心模块或层合到层合材料的其余部分上。
印刷基底纸面层12b到中心模块间隔层11b的层合操作通过施加少量的粘性黏结剂聚合物的水性组合物来实现，所述粘性黏结剂聚合物被部分吸收到相应的纤维素层中并且有效地粘合两个纸-纤维素层粘合在一起，粘合剂是淀粉或纳米/微纤维状纤维素或聚乙烯醇/聚乙酸乙烯酯或类似的可再生/可生物降解物质，其能够很好地与纤维素分子结合。
中心模块2A的另一侧(内侧)上的内侧材料模块2C包括阻隔膜16b，阻隔膜16b是在侧面上涂覆有阻隔涂层的聚合物基底膜。内侧材料模块还包括最内的可热封热塑性层15b，其也是在最终包装容器中将与填充的食品直接接触的包装层合材料的层。最内的可热封聚合物层15b可通过熔融挤出涂覆或熔融共挤出涂覆多层聚合物结构到阻隔膜16b的内侧上而施加到阻隔膜上。在该实施方式中，阻隔涂层设置有气相沉积阻隔涂层，其在先前的气相沉积操作中借助气相沉积涂层施加到聚合物膜基底上。在该实施方式中，阻隔涂层是通过物理气相沉积施加的金属化涂层，然而其在附图中未示出。替代地，阻隔涂覆膜可以在层合材料中被引导，使得阻隔涂层在包装层合材料中向外朝向中心模块和纸面层12b，但是在该特定实施方式中，其向内朝向最内密封层。最内层15b的(共)挤压涂覆可以在将内侧材料模块2C层合到中心模块2A之前或之后完成。可替代地，最内的可热封层或多层15b可以以预制薄膜的形式施加，通过以比在挤出涂覆操作中获得的程度更高的程度的单轴或者双轴取向膜来增加某些进一步的稳定性和耐久性。此外，在将内侧材料模块2C层合到中心模块2A之前，可以将内侧材料模块2C作为内侧的单独的模块预先层合。然而，在该特定实施方式中，首先将阻隔涂覆膜16b层合到主体材料或层合材料的其余部分，即层合到与外部模块2B层合的模块2A上，并且随后在阻隔涂覆膜的内侧上与可热封聚合物层或多层15b进行熔融挤出涂覆，可热封聚合物层或多层15b为聚烯烃，是包含茂金属催化的线性低密度聚乙烯(m-LLDPE)和低密度聚乙烯(LDPE)的共混物的低密度聚乙烯组合物。
将阻隔基底膜16b层合到主体材料层11b的层合操作可以通过以下方式来执行：首先施加干含量约45重量％的1-2g/m2(即约1.5g/m2)的乙烯丙烯酸共聚物水分散体到阻隔膜16b的自由侧的表面上，并且随后将该主体材料层的内侧压靠在粘合剂涂覆的阻隔膜的表面上，并且因此将这些层彼此与所述水性粘性组合物涂层层合，从而提供这些层之间的中间结合。
然而，印刷基底12b通常在表面上具有印刷的装饰图案，但是该图案在图1b中未示出。替代地，印刷基底可以是彩色或金属化聚合物膜。
替代地，阻隔基底16b可以是阻隔涂覆的纸，例如金属化纸。
在图1c中示出了层合包装材料10c的第三实施方式的横截面。
因此提供了包含液态纸盒板层11c的第一卷材A和金属化聚合物膜12c的第二卷材，所述金属化聚合物膜用于包装材料的外侧，例如取向聚丙烯(OPP，BOPP)或取向PET膜。包含粘合剂的水性组合物在金属化膜的传送期间被施加21到金属化膜的金属化表面13c上。两个卷材11c；A,12c；B朝向压力辊隙22传送，同时第二卷材具有施加到其表面上的水性粘合剂18c，并且两个卷材在通过辊隙时经由中间的水性粘性组合物接合和层合在一起，同时粘性组合物被部分吸收到第一卷材11c中。不需要强制干燥或热固化含水粘性组合物，并且层合速度可以保持在高位，等同于高于300m/min或高于400m/min或甚至高于500m/min的通常的层合速度。特别地，在该实施方式中，层11c的卷材可以是适用于液态纸盒包装的常规类型的粘土涂覆纸板。粘土涂覆的表面部分地与没有这种涂层的纤维素纤维网络同样好地吸收水性粘性组合物。膜卷材12c；B的金属化表面具有高平滑度，使得液态粘合剂的薄膜的施加提供了其均匀的湿涂层，并且确保粘性组合物受控且均匀地(在整个表面上)被吸收进入待在压力辊隙22粘附的相对表面(即进入卷材A的粘土涂覆的纸板)中。粘性黏结剂聚合物是在水中的乙烯丙烯酸共聚物分散体，固体含量为40至50重量％，并且以约2g/m2的干含量的量施加。
然后将层合纸板和外侧金属化膜11c,12c-13c；A+B卷绕到卷轴上并大量生产用于卷轴上的中间存储。当制造具有作为印刷基底的金属化薄膜12c-13c的层合包装材料时，纸板金属化膜层合材料从其卷轴展开并被引导至印刷站，以用于在膜侧上进行装饰图案的传统印刷从而获得金属化的有光泽的装饰背景。随后，以通常的方式通过挤出涂覆或膜层合将印刷材料进一步层合到最外14c和最内15c的可热封的液密和保护性热塑性聚合物层上，包括在主体纸板层11c的内侧(即在纸板层的与印刷装饰外侧相反的一侧)上于纸板和最内的热塑性层15c之间的阻隔材料层(例如铝箔)的层合。阻隔层16c通过热塑性聚合物(例如聚烯烃，例如聚乙烯)的结合层17c结合到纸板层11c。最内的可热封层通过粘性聚合物(例如EAA)粘合到阻隔层(铝箔)，粘性聚合物(例如EAA)与最内的可热封聚合物一起共挤出涂覆，即作为可热封烯烃基聚合物两层构造15c。
在外侧金属化膜12c-13c和纸板11c之间获得的粘合力高于100N/m，并已证明与在整个层合制造，层合材料的中间卷轴存储，进一步的印刷和层合步骤以及整个由层合材料制造折叠成形、填充和密封的液态食品包装容器中所需要的一样好地稳固。其优点很大，并且大大简化了包装层合板制造工艺。迄今为止，金属化薄膜与纸板的层合必须通过与约15g/m2的低密度聚乙烯(LDPE)中间层的熔融挤出层合进行，从原料成本的观点看，其当然是相当昂贵的。此外，在层合期间处理的薄而精致的金属化薄膜暴露于来自热熔融挤出的LDPE的在约280-320℃下的显著的热负荷，同时膜卷材在张力下移动到冷却压辊辊隙。通过上述方法可以避免由于这种粗暴处理导致的任何缺陷。任何随后的热层合步骤都是在膜已经粘附并固定在纸板上时进行的，因此在制造工艺中稍后对于类似的热负荷不容易受到影响。
在图2a中示意性地示出了如何通过冷水性粘合剂吸收层合将一个层或多层的模块层合到另一个层/模块，使得将非常少量的水性粘合剂溶液施加到待彼此层合的表面中的一个上，然后将水性粘合剂溶液吸收到两个表面中的一个或两个中，同时在施加压力下将它们粘合在一起。因此，在用于制造图1a-1b中的层合包装材料的实施方式中，将水性粘合剂溶液施加到外侧层/材料模块1B；2B(表示主体或者间隔层外侧上的层)的待层合表面上，即，在粘合剂施加操作21中，在印刷基底层16a；16b的非印刷表面上。在两个轧辊之间的层合辊隙处，将中心模块材料卷材1A；2A(表示包含间隔层的主体层)在以下条件下在层合站层合22到外侧模块材料卷材1B；2B上：在足够高以将两个表面粘合在一起，但没有高到使得夹层结构的低密度间隔层塌陷的压力下，将两种卷材同时传送穿过辊隙。所获得的两个层/模块1A+1B；2A+2B的中间预层合材料卷材被转送到另一个层合站以层合到第三模块或其部分，如将要在下文中在图2b中描述的，或者替代地卷绕到卷轴上以用于中间存储或运输到不同的时间或地点，其中将发生最终的层合和整理步骤。当将内侧材料模块1C；2C层合到中心层/模块材料或预层合的中心和外侧模块时，还可以或可替代地应用冷水性粘合剂吸收层合的方法。
在图2b中示意性地示出可以如何通过熔融挤出层合将一个层/模块层合到另一个层/模块，使得待层合的两个表面通过中间热塑性结合层彼此结合。根据该示例，在图2a的示例中层合的两个模块的预层合的卷材与内侧材料模块1C；2C的卷材同时被传送到层合辊隙。同时，将热塑性结合聚合物23；19a；19b的熔融帘向下挤出到层合辊隙中，并且在将两个卷材压在一起的同时冷却，使得在纤维素基中心模块，即间隔层11a；11的表面或内侧材料模块的阻隔纸13a；13b的表面之间获得充分的粘附性。
图3a示出了由根据本发明的包装层合材料10a；10b；10c；10d生产的包装容器30a的实施方式。包装容器特别适用于饮料、调味酱、汤等。通常，这样的包装具有约100至1000ml的体积。它可以是任何结构，但是最好是砖形的，分别具有纵向和横向密封件31a和32a，并且可选地具有开启装置33。在另一个未示出的实施方式中，包装容器可以成形为楔形。为了获得这样的“楔形”，只有包装的底部部分被折叠成形，使得底部的横向热封件被隐藏在三角形折翼下面，其被折叠并密封在包装的底部。顶部横向密封保持展开状态。以这种方式，当被放置在食品商店的搁架或桌子等上时，半折叠的包装容器仍然容易搬运并且尺寸稳定。
图3b示出了由根据本发明的替代包装层合材料生产的包装容器30b的可选的优选示例。替代的包装层合材料通过具有较薄的纤维素主体层11而较薄，所以它在尺寸上没有稳定到足以形成立方体、平行六面体或楔形包装容器，并且不在横向密封32b之后折叠成形。因此，它将保持枕形袋状容器，并以这种形式分配和销售。
图3c示出了由预切片材或坯料、由包括纸板主体层和本发明的耐用阻隔膜的层合包装材料折叠形成的山顶形包装30c。平顶包装也可以由类似的坯料制成。
图3d示出了瓶状包装30d，其是由本发明的层合包装材料的预切坯料形成的套筒34和顶部35的组合，所述顶部35通过将注塑塑料与开启装置(如螺旋塞等)结合形成。该类型的包装例如以商品名Tetra和Tetra销售。这些特定的包装通过将具有处于关闭位置的开启装置的模制顶部35连接到层合包装材料的管状套筒34上形成，对由此形成的瓶顶瓶盖(capsule)进行消毒，将其用食品填充并最终折叠-形成包装的底部并密封。
图4示出了在本申请的介绍中描述的原理，即，通过在搭接接头43中彼此结合的幅材的纵向边缘42将包装材料的幅材形成为管41。用预期的液态食品填充管44，并且通过管的重复的横向密封件45在管内的填充内容物的水平面之下彼此相距预定的距离处将管分成单独的包装。包装46通过横向密封件中的切口分开，并且通过沿着材料中预先准备好的折痕线折叠形成而被赋予期望的几何构造。
我们已经相应地看到，本发明的新的方法也能够在潮湿条件下提供具有良好完整性的包装容器，即能用于包装液态或潮湿食品，使其货架期长。
通常，在上面和下面的描述中提到的克重由SCAN P 6:75测量。按照ISO 534:1988测量材料密度和层厚度。
本发明不受上面所示和所述的实施方式的限制，而是可以在权利要求的范围内变化。作为一般性评论，层的相对比例，层之间的距离以及其他特征的尺寸和它们相互比较的相对尺寸不应该被认为是确切地如附图所示的，其仅仅示出了彼此相关的顺序和层的类型，所有其他特征应按它们在说明书被描述的那样理解。

Claims (17)

1.一种用于液态食品纸盒包装的层合包装材料(10a；10b)的制造方法，其包括以下步骤：
a.提供包含纸或纸板或其他纤维素基材料层A(11a；11b)的第一卷材，
b.提供包含膜或片B(12a；12b)的第二卷材，
c.将包含干含量为1至4g/m2的量的粘合剂的水性组合物施加到所述第一和第二卷材中的一者的表面上(21)，
d.将所述第一和第二卷材朝向压辊辊隙(22)传送，所述第一和第二卷材中的一者具有施加到其表面上的所述水性粘性组合物，以便所述第一和第二卷材在通过辊隙时由所述中间的水性粘性组合物接合和层合在一起，并且同时所述粘性组合物被部分地吸收到所述第一卷材表面A和所述第二卷材表面B中的至少一者中。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所施加的所述粘性组合物没有被强制干燥或固化或交联，并且其中所述层合在环境温度下进行。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述层A是所述层合的包装材料中的主体层(11a；11c)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述粘性组合物包含粘性黏结剂聚合物，该粘性黏结剂聚合物选自聚乙烯醇(PVOH)，多糖和多糖衍生物，如淀粉和纤维素及其衍生物，聚乙酸乙烯酯和丙烯酸改性的聚烯烃粘性聚合物。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，如由SCAN(斯堪的纳维亚纸浆和纸张规范)P21-67和TAPPI UM535(ISO 8791-2)定义的，所述膜或片B(12b)的所述第二卷材具有200本特森或更低的表面粗糙度，例如150本特森或更低，例如100本特森或更低的表面粗糙度，并且其中将所述水性粘性组合物施加到所述第二卷材上。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述粘性黏结剂聚合物是丙烯酸改性的聚烯烃粘合剂，例如水中的乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物分散体，其中固体含量为30至50重量％。
7.根据权利要求5或6中任一项所述的方法，其中所施加的粘性黏结剂聚合物的量为0.5至2g/m2的干含量，例如0.5至1.8g/m2的干含量，例如从1至1.5g/m2的干含量。
8.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中所述层B的卷材是纸或纸板或纤维素基的层，并且所述粘性黏结剂聚合物选自PVOH，聚乙酸乙烯酯，淀粉或淀粉衍生物以及纤维素和纤维素衍生物。
9.根据权利要求5所述的方法，其中所述粘性黏结剂聚合物以1-3g/m2的干含量，例如2至3g/m2的干含量的量施加。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述层A具有5-10％RH的水分含量，例如5.5-7.5％RH的水分含量。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中如由SCAN(斯堪的纳维亚纸浆和纸张规范)P21-67和TAPPI UM535(ISO 8791-2)所定义的，所述层A具有300本特森或更高的表面粗糙度，例如400本特森或更高，例如500本特森或更高的表面粗糙度。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中通过辊隙的层合的卷材速度为至少200米/分钟，例如300米/分钟或更高，例如400米/分钟或更高，例如500米/分钟或更高。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中层A和层B之间的粘合力为至少60N/m，例如至少100N/m。
14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述膜或片B(12a；12b)被层合到层A(11a；11b)的外侧，即，在由所述包装材料制造的包装容器的外侧上，并且包括印刷基底或包括包括印刷装饰图案的印刷基底和外部透明保护性聚合物层(14a；14b)的预层合结构。
15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述膜或片B(16b)被层合到所述层A(11b)的内侧，即位于由所述包装材料制成的包装容器的内侧，并且包括至少一个阻隔层或阻隔涂层(17b)或包括阻隔层或阻隔涂层和最内的可热密封液密热塑性聚合物(15b)的预层合结构。
16.通过权利要求1-15中任一项所述的方法制造的层合包装材料。
17.由根据权利要求16所述的层合包装材料制造的包装容器。
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