CN108472916A - 包装材料以及制造这种包装材料的工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种包装材料，其包括芯材料层，所述芯材料层具有从所述芯材料层中的孔的边缘径向延伸的区域，其中所述区域具有朝向所述孔的所述边缘的线性或非线性递减的芯材料层厚度。本发明还涉及用于生产这种包装材料的方法以及其用途。

Description

包装材料以及制造这种包装材料的工艺
技术领域
本发明涉及包装材料和适用于帽或封闭结合物。
背景技术
带盖或封闭物的产品容器是众所周知的。在生产随后折叠成产品容器的包装材料时，可能出现敏感区域，其中包装材料的不同组分和/或层相互作用。
包装材料可包括不同的层。例如，包装材料可包括纸板，其中在其一侧上施加至少一个装饰层，构成包装的外表面，并且在其另一侧包含聚合物组合物或层，任选地保护膜，例如保护膜是铝，以及与将包含产品容器中的产品接触的内层。如果产品容器适用于盖或封闭物，则需要对包装材料进行调整。已知的是，在将任何附加层施加到纸板之前，纸板适合于通过结合有孔而稍后施加盖，孔用于施加盖的目的。当应用后续层时，例如由于孔位置处和附近在附加层之间的粘附问题而使这种盖和封闭物孔通常显示出弱点或敏感区域。
而且，在包装材料的层合过程中可能产生气穴形式的空气滞留，导致覆盖孔的材料层之间的粘附不太理想。如果在芯材料中形成孔，则在孔的边缘处施加膜材料(例如层合产品)时可能捕获空气，因为层合材料可能不总是完全跟随孔的边缘。通常通过正交推动器以与包装材料表面成直角在芯材料中冲孔。
不良的层粘附性是许多包装缺陷的根本原因，而且限制了生产速度，并且可能强制使用过量的金属箔和聚合物涂层。
期望找到新的方式和产品以使得包装容器的部件之间能更好地相互作用，以减少由它们的相互作用引起的缺陷。
需要能够减少不同包装材料层和部件之间形成的粘附问题的新包装材料和方法。
发明内容
本发明涉及减少与包装材料中制成的孔相关(例如，与包装材料中的预先层合孔有关)的在包装材料的不同层之间的粘附问题。在包装材料中的预先冲压的孔的层合期间可能产生气穴。气穴可能由于预先冲压的孔的边缘处的强烈不连续性而产生。
当待层合的基材具有小孔时，在层合材料的层之间获得良好的粘附性也是重要的。如果基材厚度和孔尺寸都很小并且尺寸相似，则这变得更加重要。
本发明提供了一种在孔的边缘处获得更平缓的厚度变化的方法。在孔处和孔周围，优选在包装材料的至少一侧上有倾斜，这意味着包装材料的厚度在孔周围的区域中连续地减小。孔周围的材料厚度减小会在层合过程中产生积极效果。可以通过切割和/或压缩来执行孔处和孔周围的这种倾斜。切割和/或压缩优选至少在包装的预期将成为容器的内侧的那一侧进行。此外，包装材料的孔可以从包装的预期将成为容器的内侧的那一侧朝向包装的预期将成为容器外侧的那一侧冲压出来。
本发明提供例如改善包装材料的层之间的粘附性、降低泄漏风险和改善可打开性等优点。
本发明提供了整体改进的包装性能。
本发明的一个目的是提供一种包装材料，其包括芯材料层，所述芯材料层具有从所述芯材料层中的孔的边缘径向延伸的区域，其中所述区域具有朝向所述孔的所述边缘的线性或非线性递减的芯材料层厚度。
根据一实施方式，芯材料是塑料、纸、纸板(paperboard)或卡纸板(cardboard)。
根据一实施方式，孔边缘处的芯材料厚度减小至少30％，优选减小至少50％，优选减小介于50％-95％之间。
根据一实施方式，该区域从孔径向延伸至少1μm，优选至少2.5μm，优选至少5μm。
根据一实施方式，所述芯材料厚度减小的区域设置在所述芯材料层的适于成为成品包装的内侧的一部分的一侧上。
根据一实施方式，芯材料厚度减小的区域设置在芯材料层的两侧上。
根据一实施方式，所述芯材料层在芯材料层的一侧上设置有包含至少一个聚合物层的外层；和/或在芯材料层的另一侧上设置有包含至少一个聚合物层的内层；以及任选地，保护层和/或层合层。
本发明的一个目的是提供一种制备根据本发明的包装材料的方法，其中通过压缩和/或冲压所述芯材料层获得所述芯材料厚度减小的区域。
根据一实施方式，在芯材料层冲加工出孔之前、同时和/或之后执行压缩。
根据一实施方式，压缩在孔的边缘处较大(higher)并且以径向方式从孔的边缘以线性或非线性方式逐渐地减小。
根据一实施方式，使用不相对于芯材料正交定位的倾斜打孔器来执行孔的冲加工。
根据一实施方式，在芯材料层的预期成为成品包装的内侧的一侧进行孔的冲加工。芯材料的孔可以从芯材料的预期将成为包装的内侧的那一侧朝向芯材料的预期将成为包装的外侧的那一侧冲压而提供。
根据一实施方式，使用至少一个冲压工具以与芯材料层的一个表面成90°以下的角度执行孔的冲加工。该角度可以优选地高达85°。
根据一实施方式，使用至少两个冲压工具冲压出芯材料层的孔，并且所述冲压工具具有不同的冲压方向以在芯材料层的两侧获得倾斜。
根据一实施方式，两个冲压工具彼此形成10°-178°的角度。
根据一实施方式，倾斜打孔器包括具有不同冲压方向的冲压系统，以在芯材料的两侧获得倾斜。例如，冲压系统包括两个相对于彼此正交定位的冲压部件。
根据一实施方式，打孔器沿机器方向(MD)定位。
根据一实施方式，所述芯材料层在芯材料的一侧上设置有包含至少一个聚合物层的外层；和/或在芯材料层的另一侧上设置有包含至少一个聚合物层的内层以及任选的属于箔的保护层。
根据一实施方式，芯材料的在上面首先施加附加层并且经过处理以获得芯材厚度减小的那一侧是芯材料的预期成为待生产的包装的内侧的那一侧。
根据一实施方式，当施加第一层或涂层时，芯层在被涂覆的芯层的相对侧上与辊接触，以使得芯材料能拉伸。当施加任何后续层时，具有第一层的芯层在芯层的被施加的相对侧上与辊接触，以使得第一层和任何另外的后续层能拉伸。
本发明的一个目的是提供一种可通过本发明的方法获得的包装材料。
本发明的一个目的是提供包含本发明的包装材料的包装或容器。
本发明的一个目的是将本发明的包装材料或容器/包装用于食品或饮料。
附图说明
图1示出了芯材料层中的孔。
图2-4示出了芯材料层中的孔，其具有朝向孔的层厚度递减的区域。
图5示出了其上具有施加层的芯材料层，该芯材料层抵靠夹辊。
图6示出了其上具有施加层的芯材料层，该芯材料层抵靠夹辊。
图7示出了包装材料，其具有芯材料层和在其两侧上施加的层。
图8示出了一种正交型冲压工具，其在芯材料层中以正交方式形成孔。
图9示出了包装材料，其具有芯材料层和在其两侧上施加的层。
图10示出了倾斜型冲压工具，其以倾斜的方式在芯材料层中形成孔。
图11示出了包装材料，其具有芯材料层和在其两侧上施加的层。
具体实施方式
根据本发明的包装材料包括芯材料层、外层和内层，其中外层和内层施加到芯材料层的相对侧。施加到芯材料层的一侧上的外层适于提供待生产的包装的外表面，该外表面和外层面向包装的周围环境。内层被施加到芯材料层的另一侧，并且适于提供待生产的包装的内表面，该包装的内表面与包装中包含的材料接触。
芯材料可以是片材，优选由塑料、纸、纸板或卡纸板制成。
外层可包括至少一层聚合物材料，其施加到芯材料层上。此外，构成外层的层之一可以是构成待形成的包装的外表面的装饰层。
印刷层可以包括在芯材料层上，与外层相邻。
内层可包括至少一层聚合物材料。
在芯材料层和内层之间可以存在保护层。保护层可以是箔，例如金属箔，优选铝箔。保护层防止氧气和光照，以在环境温度下保持包装中食物的营养价值和风味。
另外，层合层可以存在于保护层和芯材料层之间。层合层可以是至少一层聚合物材料。
根据一实施方式，包装材料的预期用于成品包装的内侧的与包含在包装材料中的材料接触的层从芯材料层开始包括：层合层、保护层和密封层。层合层使得芯材料能够粘附到所施加的任何保护层上。密封层使包装能密封。
包装材料的聚合物层可以是任何类型的聚合物材料，优选塑性材料，例如聚乙烯。
为了设置帽或封闭物，芯材料层设置有孔，其中优选处理芯材料层上的孔及其周围，使得围绕孔的芯材料层的横截面呈现倾斜的结构。随着芯材料厚度从孔边缘朝向周围环境逐渐增加直至达到芯材料的全厚度，从而获得倾斜。在芯材料的一侧或两侧上，芯材料厚度会受到影响，即，相对于芯材料的全厚度减小。芯材料的全厚度可以朝向冲孔逐渐地减小，例如，以线性或非线性方式减小。厚度的非线性减小可以是按指数规律减小。在图1中，示出了芯材料层中的传统正交冲孔。芯层厚度被公开为x。在图2-4中，公开了具有芯层厚度以线性和非线性方式减小的区域的芯材料。芯层全厚度在图1中用x表示。递减的芯层厚度显示为距孔边缘的径向距离y。孔边缘处的正交方式的任何剩余芯层厚度显示为z。
根据一实施方式，倾斜区域处的芯材料厚度的变化可以是芯材料厚度的30-95％。此外，与芯材料的全厚度相比，孔边缘处的芯材料厚度可减小至少30％，优选至少50％。在被定义为与芯层表面所在的平面正交的z轴上观察，在孔处的芯材厚度减小至少30％。
根据一实施方式，由于芯材料厚度减小，从孔的边缘沿孔的径向方向倾斜的程度为离孔至少1μm，至少2.5μm，至少5μm，至少10μm，至少50μm，至少100μm或至少200μm。延伸区域可以高达约2mm，例如高达约1mm，高达约800μm，高达600μm，高达400μm，高达200μm或高达100μm。上限值和下限值可以组合到合理的范围。从沿x轴和y轴形成的平面观察，在孔周围存在至少1μm的成角度区域，在该区域处存在芯材料厚度减小。在图2-4和11中，具有倾斜结构的区域显示为y。
根据一实施方式，具有芯材料厚度减小的径向延伸区域定位在芯材料层的至少一侧上，优选地定位在芯材料层的预期成为包装的内侧的一侧上。替代地，具有芯材料厚度减小的径向延伸区域可以存在于芯材料层的两侧上，例如图3中所示。
可以通过压缩和/或切割芯材料层来获得倾斜或减小的芯材料厚度。
如果通过压缩获得倾斜或芯材料厚度减小，则这可以在制造孔同时、之前和/或之后进行。如果孔是由例如在正交型冲压工具制备，则可以在所述孔冲加工之前、之中和/或之后施加压缩步骤。图8公开了在芯材料层中冲孔的正交冲压工具。在孔冲加工时，孔的边缘和壁相对于彼此正交。通过向孔边缘及其周围施加压力，芯材料层被压缩。优选地，所施加的压缩在孔的直接边缘处较大并且例如，以线性或非线性方式沿远离孔边缘的径向方向逐渐减小。在横截面中看芯层，这种压缩导致在经受压缩的芯材料层侧面上的孔周围形成锥形。在图7所示的一实施方式中，压缩被施加到芯材料层的预期面向成品包装的内侧的一侧上。
作为压缩的替代或补充方案，孔可以通过倾斜型冲压工具制成，导致芯层具有从孔径向向外延伸的倾斜横截面。这在图10中示出。
在一实施方式中，从芯材料层的预期面向成品包装内侧的一侧面进行孔冲加工。
可以提供具有至少两个冲压工具的冲压系统。如果使用至少两个冲压工具来冲加工孔，则冲压工具可以具有不同的冲压方向以在芯材料层的两侧获得倾斜。冲压工具可以适于相对于芯材料层所在的平面以倾斜角度(小于直角)冲孔。两个冲压工具可以在芯材料层以及它形成的平面上的相同侧或相对侧彼此相对地定位。优选地，每个冲压工具与芯材料层所在的平面之间的最小角度对于两个冲压工具大致相同。图10公开了在芯材料层中冲加工孔的倾斜冲压工具。两个冲压工具可以相对于彼此正交定位。一个或多个冲压工具可以相对于机器定位在任何方向上，但是机器方向上的位置优选地横向于机器方向的位置，即横向于机器的运输方向。冲压工具的机器方向上的位置意味着工具沿与芯材料通过包装材料生产机器的运输方向相同的方向延伸和缩回，即沿着包装材料生产机器中的芯材料的运输轴线延伸和缩回。机器方向上的位置提供了芯材料层的平缓厚度变化。这意味着以不同的角度制备孔。已经发现，在芯材料层中提供90°以下的角度的孔改善了在随后的层合过程中的层粘附性。在这种情况下，冲压工具是倾斜的并且不与芯材料层的表面正交。孔可以被冲压出来，使得芯材料层的围绕孔的边缘的区域在芯材料层的两侧倾斜。在一实施方式中，孔优选地通过相对于芯材料层的表面以90°以下的角度冲孔两次来制造，其中两个冲压工具部件以10-178°的角度彼此相关，例如以20-170°、40-160°或50-150°的角度彼此相关。如果使用两个倾斜型冲压工具，则它们可以相对于彼此以至少90°的角度定位。因此，在芯层中切割出的孔将影响芯层的两侧，使得其横截面将从两侧显示出倾斜。孔可以相对于芯层表面以1-85°的角度切割，例如以5-80°、10-70°或15-65°的角度切割。根据一实施方式，由于芯材料厚度减小，来自孔边缘的倾斜被设置为从孔边缘径向延伸至少1μm，优选至少2.5μm，优选至少5μm。在这种类型的孔切割中，受倾斜影响的区域，即减小的芯材料厚度，可以优选地距离孔至少100μm，例如至少200μm。延伸区域可以高达约1mm，例如高达约800μm。
在一实施方式中，芯层的具有围绕孔的倾斜厚度轮廓的那一侧可以是首先施加后续层的那一侧。使用朝向预制孔的倾斜的芯材料层厚度轮廓有助于任何后续层(例如，层合层和保护层)平缓地附接到孔边缘。改进的附接在成品包装材料的孔和孔边缘处提供更大的层粘附力。在施加层合层和/或保护层期间和/或之后，芯材料层的相对侧可以与夹辊接触。图5公开了夹辊和具有施加层的芯层之间的接触。夹辊可以具有较大的尺寸，即具有较大的直径。倾斜和与夹辊的弯曲表面的接触的组合将具有这样的效果：施加到芯层的所述侧上的层将能够在芯材料层的具有倾斜的厚度轮廓区域的区域处更好地粘附到芯层。结果，获得了较平缓的层组合，并且改善了在孔区域周围的这些层之间的粘附性。
可以进行施加到芯材料层上的层的拉伸，以在层之间提供平缓的附接。
在包装材料的进一步生产期间，包括层合层和保护层的芯材料可以设置有密封层。优选的是，芯材料层的相对侧与小尺寸的夹辊接触，即直径小于先前使用的用以施加层合层和保护层的辊的直径。这里，小直径夹辊拉伸层合层和保护层，特别是保护层。在施加密封层期间和/或之后，芯材料层的相对侧可以与所述夹辊接触。图6公开了夹辊和具有施加层的芯层之间的接触。结果，获得了更平缓的层组合，并且孔的区域周围的这些层之间的粘附力将最大化。
芯层的预期用于待生产的包装的外部部分的另一侧可以在包装材料内侧上的层施加之前或之后涂覆。在图7中，示出了具有芯层的包装材料，所述芯层在两侧上都具有施加的层。
图9公开了一种传统的包装材料，其具有用打孔器正交于芯层的表面制成的孔。这种包装材料可能在层之间显示出粘附问题，例如在孔边缘、外层和芯层相对侧的第一层之间的交叉点处的粘附问题，这是不希望有的。
图7公开了一实施方式，其中孔的边缘和周围区域具有递减的芯层厚度轮廓，这导致与图9中的实施方式相比，在孔处和孔周围的层粘附性得到改善。
图11公开了另一实施方式，其中孔的边缘和周围区域在芯层的两侧都具有递减的芯层厚度轮廓，这导致在孔处和孔周围的层之间的进一步改善的粘附性。
在根据本发明的图11的实施方式中，示出了芯材料层(例如，纸板)可以涂有外层，这里显示为纸板顶部的上层。在芯材料层的另一侧，从芯材料层计数示出了：层合层、保护层和密封层。
可通过本发明的工艺获得包装材料。可以从根据本发明所述的包装材料获得不同类型的容器。根据本发明的包装材料或容器可以用于食品，其优选地可以是液态的。

Claims (15)

1.一种包装材料，其包括芯材料层，所述芯材料层具有从所述芯材料层中的孔的边缘径向延伸的区域，其中所述区域具有朝向所述孔的所述边缘的线性或非线性递减的芯材料层厚度轮廓，其中所述芯材料层由纸、纸板或卡纸板制成。
2.根据权利要求1所述的包装材料，其中所述孔的所述边缘处的所述芯材料层的厚度相对于所述芯材料层的标称厚度减小至少30％，优选减小至少50％，优选减小介于50％-95％之间。
3.根据权利要求1或2所述的包装材料，所述区域从所述孔径向延伸至少1μm，优选至少2.5μm，优选至少5μm。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的包装材料，其中所述芯材料厚度减小的区域设置在所述芯材料层的适于成为成品包装的内侧的一部分的一侧上。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的包装材料，其中所述芯材料厚度减小的区域设置在所述芯材料层的两侧上。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的包装材料，其中所述芯材料层在一侧上设置有包含至少一个聚合物层的外层；和/或在另一侧上设置有包含至少一个聚合物层的内层；以及任选地保护层和/或密封层。
7.一种制备根据权利要求1-6中任一项所述的包装材料的方法，其中通过压缩和/或冲压所述芯材料层获得所述芯材料厚度减小的区域。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，在所述芯材料层中冲加工出所述孔之前、同时和/或之后执行所述压缩。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其中，所述压缩在所述孔的边缘处较大，并且从所述孔的所述边缘以径向方式线性地或非线性地减小。
10.根据权利要求7-9中任一项所述的方法，其中所述孔的冲加工在所述芯材料层的预期成为成品包装的内侧的一侧进行。
11.根据权利要求7-10中任一项所述的方法，其中使用至少一个冲压工具以与所述芯材料层的一个表面成90°以下，优选至多85°的角度进行所述孔的冲加工。
12.根据权利要求7-11中任一项所述的方法，其中使用至少两个冲压工具冲加工所述芯材料层的孔，并且所述冲压工具具有不同的冲压方向以在所述芯材料层的两侧获得倾斜。
13.根据权利要求7-12中任一项所述的方法，其中，所述两个冲压工具以10°-178°的角度彼此相关。
14.一种能通过根据权利要求7-13中任一项所述的方法获得的包装材料。
15.一种容器，其包括根据权利要求1-6或14中任一项所述的包装材料。
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