CN109311274B - 一种生产可蒸煮包装的包装材料的方法 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种用于设置有装饰性图案的可蒸煮包装的包装材料,该包装材料(30;40)具有经颜料涂覆的纸板材料层(32;42)和外部耐热塑料涂层(33,34;43,44)。为了改善纸板层(32;42)的可印刷性,用于印刷的经涂覆的纸板层的表面(15;25)具有颜料涂层组合物(13;23b),其包含颜料混合物、粘合剂和锆基交联剂,其中颜料混合物包含至少40重量%的碳酸钙和至少10重量%的粘土。

Description

一种生产可蒸煮包装的包装材料的方法
技术领域
本发明涉及一种用于包装的包装材料,该类型的包装在填充和密封之后,为了延长货架期,将在高温下,在相对高的湿度的气氛中进行热处理,该包装材料包括纸层,其一个表面具有颜料和粘合剂可印刷涂层,以及施加在可印刷涂层上的印刷油墨装饰性图案(artwork),以及与所述印刷油墨装饰性图案对准的隐现的(recurring)折痕线图案。
本发明还涉及一种生产这种包装材料的方法,所述包装材料具有用于包装的装饰性图案,该类型的包装在填充和密封之后,为了延长货架期,将在高温下,在相对高的湿度的气氛中进行热处理;该方法包括以下步骤:提供纸卷材,其一个表面具有颜料和粘合剂可印刷涂层,为可印刷涂层提供任选的印刷油墨装饰性图案,并以及在卷材的两侧上都用外部耐热的塑料涂层涂覆设置有装饰性图案的所述卷材。
本发明还涉及一种通过包装材料的折叠成形和热密封生产的包装,该包装的类型是在填充和密封之后,为了延长货架期,将在高温下,在相对高的湿度的气氛中进行热处理。
背景技术
在包装技术中,通常使用一次性包装以包装和运输食品。这些一次性使用的包装中的一个非常大的组由包装材料制成,该包装材料包括一层纸板和外部的液密塑料涂层。为了赋予包装材料相对于气体,特别是氧气的优异的密封性,包装材料补充有至少一个具有这种密封性能的附加材料层,通常是铝箔(Alifoil)。
从现有技术的包装材料中,使用现代的包装和填充机器生产包装,所述包装和填充机器从卷材或包装材料的预制坯料形成、填充和密封成品包装。
例如,从卷材开始生产包装,其中卷材首先通过卷材的两个纵向边缘朝向彼此折叠并以机械强度和液密密封接头(“重叠接头”)彼此结合而重新形成管。该管用可选的食物填充,并通过横向于管的纵向轴线并在管的填充高度下方重复横向密封管而分成垫形包装单元。包装单元通过横向密封区域中的切口彼此分开,并通过额外的折叠成形和热密封操作而给予所需的几何外部构造,通常为平行六面体。
相应地,包装由包装材料的扁平折叠管状坯料制成。将扁平折叠的坯料形成为打开的包装纸盒,其一端(例如底端)通过包装纸盒的连续可折叠底板的折叠成形和热密封来密封。这样设置有底部的包装纸盒填充有食品,然后包装纸盒的开口端(在该示例中为顶端)通过包装纸盒的相应可折叠顶板的折叠成形和热密封来密封。
在今天的市场上,这种一次性使用的包装以用于几乎同样不可逾越的大量食品的几乎不可逾越的大量包装变化形式出现,所述食品从液体食品到固体和半固体食品。
一大类商业一次性使用的包装包括所谓的无菌包装,其中先前灭菌的食品在无菌条件下包装在类似的先前灭菌的包装中。无菌包装的独特之处在于食物可以在环境温度下储存在包装中长达数月甚至更长时间,而食物不会变质或被破坏。对于具有进一步期望的延长的货架期的一些食品,填充和密封的包装需要在填充后保持在升高的高温下持续一段时间,以便将食品和包装一起完全灭菌。这种灭菌方法通常被称为“巴氏灭菌热灌装”,对于某些具有半液体或半固体特性的食品而言可能就足够了,对于这种食品,蒸煮灭菌处理可能是过于苛刻的处理,但另一方面对于这种食品填充前的正常巴氏灭菌是不够的。在低于100℃的温度下的热处理有时被称为巴氏灭菌。
另一类现有技术的一次性使用的包装包括这样的包装,其中食品在包装内的整个储存期间必须保持冷藏(至多约+8℃),以免在“最佳日期”之前变质或完全毁坏。
另一类这种一次性使用的包装包括所谓的可蒸煮包装,其旨在填充食物,并且在密封之后,进行热处理以便在高温下在相对高的湿度的气氛中延长货架期。与无菌包装一样,可蒸煮包装能够在环境温度下储存包装的食品数月甚至更长时间,而食品在“最佳日期”之前不会变质或被破坏。
通过引言描述的类型的包装材料以本身已知的方式生产,其中纸或纸板卷材从储料轴展开。卷材被引导到印刷站,在该印刷站中,卷材的一侧设置有可选的印刷油墨装饰性图案,并且同时设置有与装饰性图案对齐的相应图案的折痕线。
由于纸和纸板通常表现出粗糙且不平整的表面特性,这损害了纸表面的可印刷性,从而使得难以确保装饰性图案的良好和均匀的质量,因此纸表面从一开始就设置有改进可印刷性的光滑的涂层是合适的。这种可印刷性改进涂层的示例是本领域技术人员公知的,并且通常由颜料和粘合剂的组合组成。
带有装饰性图案和折痕线的卷材被进一步引导到层压站,在该层压站中,卷材的两侧通过挤出设置有外部液密的塑料涂层。现有技术的这种挤出涂层的一个典型示例是聚乙烯。
如果包装材料用于特别是对氧气敏感的食品(例如果汁、葡萄酒或食用油)的包装,则卷材还设置有用作氧气阻挡层的层,通常是铝箔,其被层压到卷材上在卷材的纸层和两个外部液密涂层中的一个之间。
将层压卷材进一步引导至一个或多个机械加工站,在该站处将卷材切割成合适的尺寸,并且在卷材最终卷绕成成品的、适应客户的运输卷轴之前,去除卷材上检测到的缺陷。
在现有技术的方法中,包装材料用于无菌包装和其中包装食品必须在其整个存储寿命期间保持冷藏直至消费时刻(“最佳日期”)的包装。另一方面,通过这种方法尝试生产用于所谓的可蒸煮包装的包装材料经常失败。观察到的与在高温下在相对高湿度的气氛中(例如在蒸汽蒸煮器中)进行热处理的包装材料的包装相关的一个缺点是包装的装饰性图案在这些条件下被破坏并且由此使得包装的外观难看且没有吸引力。在某些情况下,已经注意到与包装材料的颜料涂层中的热和湿度相关的裂缝和裂缝形成,其中颜料涂层承载装饰性图案。在最坏的情况下,包装的机械坚固性和稳定性可能会恶化。在这些情况下,当在延长货架期的热处理期间可蒸煮包装同时在蒸煮器中经受高压时,这些问题可能进一步加剧。
WO 2010/114467和WO 2012/044229解决了提供生产经颜料涂覆的纸板的问题,该纸板用于结合到能够经受蒸汽灭菌的层压包装材料中。该问题的建议解决方案是涂有包含碳酸钙颜料、粘合剂和流变改性剂的组合物的疏水化纸板。
然而,已经注意到,根据WO 2010/114467和WO 2012/044229的印刷和层压纸板的蒸汽灭菌后的印刷外观虽然得到改进,但仍然不能令人满意。
在折叠成形、填充和热处理之后,在视觉检查中,仍然发现认为由墨水层内的裂缝或内聚破坏引起的诸如对比度差异的缺陷。
发明内容
因此,一个目的是满足本技术领域的上述进一步需求。
本发明的另一个目的是实现一种包装材料,该包装材料设置有用于可蒸煮包装的装饰性图案,该包装材料包括纸或纸板层,其一个表面具有改进印刷性的颜料涂层,其上印有任选的印刷油墨装饰性图案,以及外部的、可热密封的塑料耐热涂层,而没有伴随与现有技术包装材料的类型相关的问题和缺点。
因此,本发明的一个目的是在由层压包装材料制成的包装容器的蒸汽和/或热液体灭菌过程中,在这种层压包装材料中保持印刷装饰性图案在经颜料涂覆的纸板上的外观。
此外,已经注意到在由层压包装材料制成的包装容器的蒸汽灭菌过程中,在该层压包装材料中的某个经颜料涂覆和印刷的纸板变黄,其导致不太吸引人的包装。
因此,本发明的一些实施方案的目的还在于在由层压包装材料制成的包装容器的蒸汽灭菌过程中防止经颜料涂覆和印刷的纸板在制成该包装容器的层压包装材料中变黄,并提供所述包装材料。
本发明的另一个目的是实现一种制造上述包装材料的方法,该方法还用于生产用于包装的良好功能的包装材料,该类型的包装在填充和密封之后,为了延长货架期,将在高温下,在相对高的湿度的气氛中进行热处理。
本发明的一个特定目的是实现一种通过引言所描述的类型的方法,该方法还用于生产用于包装的良好功能的包装材料,该类型的包装在填充和密封之后,为了延长货架期,将在高温下,在相对高的湿度的气氛中进行热处理。
本发明的又一个目的是实现一种通过形成和热密封根据本发明的包装材料制成的包装,该包装可以在高温、相对高湿度的气氛中进行热处理,而没有伴随在现有技术中出现的类型的问题。
本发明的又一个目的是实现一种通过形成和热密封根据本发明的包装材料生产的包装,该包装可以在高温和高压下在相对高湿度的气氛中进行热处理,而没有伴随现有技术中出现的类型的问题。
以下罗列的条款呈现了本公开的多种实施方案以及它们的组合。
1.一种用于包装的包装材料,该包装类型通过成形和热密封制成,并且在填充和密封之后,为了延长货架期,将在高温下进行热处理,包装材料(21;31)包括经涂覆的纸板材料层,其进一步层压到最外的塑料层上,其中经涂覆的纸板材料包括基板,该基板的顶侧设置有颜料涂层以形成用于印刷的表面,该颜料涂层包含颜料混合物、至少一种粘合剂和锆基交联剂,其中该颜料混合物包含至少40重量%的碳酸钙和至少10重量%的粘土,例如高岭土,例如分层的粘土。
2.根据条款1所述的包装材料,其中所述经涂覆的纸板材料具有基板,所述基板包括至少两个纸层,并且其中所述基板的顶纸层设置有所述颜料涂层。
3.根据条款2所述的包装材料,其中所述基板的顶纸层是漂白的并且任选地包含二氧化钛。
4.根据条款2或3所述的包装材料,其中所述顶层由牛皮纸浆(Kraft pulp)形成,例如漂白的牛皮纸浆。
5.根据条款2-4中任一条款所述的包装材料,其中所述基板包括由未漂白纸浆形成的底纸层。
6.根据前述任一条款所述的包装材料,其中所述基板的克重(ISO 536)介于70g/m2至290g/m2之间,例如120g/m2至290g/m2之间,例如介于160g/m2至290g/m2之间,例如介于190g/m2至250g/m2之间,例如介于210g/m2至250g/m2之间。
7.根据前述任一条款所述的包装材料,其中所述基板的厚度(ISO 534)介于230μm和390μm之间,例如介于255μm和325μm之间。
8.根据前述任一条款所述的包装材料,其中所述基板的密度(ISO 534)介于600至900kg/m3之间,例如介于650至850kg/m3之间,例如介于680至810kg/m3之间,例如介于700至780kg/m3之间。
9.根据前述任一条款所述的包装材料,其中所述经涂覆的纸板的克重(ISO 536)介于150至300g/m2之间,例如介于200至300g/m2之间,例如介于220至270g/m2之间。
10.根据前述条款中任一条款所述的包装材料,其中所述经涂覆的纸板的厚度(ISO 534)介于230至400μm之间,例如介于255至325μm之间。
11.根据前述任一条款所述的包装材料,其中所述经涂覆的纸板的密度(ISO 534)介于700至950kg/m3之间,例如介于800至920kg/m3之间,例如介于800至880kg/m3之间,例如介于820和890kg/m3之间,例如介于820和860kg/m3之间。
12.根据前述任一条款所述的包装材料,其中顶侧上的颜料涂层的涂层重量为5-30g/m2,例如8-30m2,例如10-30m2,例如17-23g/m2
13.根据前述任一条款所述的包装材料,其中所述基板的反侧设置有颜料涂层,所述颜料涂层任选地缺少所述锆基交联剂。
14.根据条款13所述的包装材料,其中所述基板反侧上的涂层重量具有1-30g/m2的涂层重量,例如1-9g/m2,例如3-8g/m2
15.根据前述任一条款所述的包装材料,其中颜料混合物占颜料涂层干重的75-95%,例如80-88%。
16.根据前述任一条款所述的包装材料,其中所述至少一种粘合剂占颜料涂层干重的10-20%,例如12-18%。
17.根据前述任一条款所述的包装材料,其中锆基交联剂占颜料涂层干重的0.3-3%,例如0.6-1.5%,例如0.75-1.0%。
18.根据前述条款中任一条款所述的包装材料,其中在所述基板的顶侧和形成用于印刷的所述表面的颜料涂层之间提供预涂层。
19.根据前述任一条款所述的包装材料,其中颜料涂层还包含至少一种流变改性剂。
20.根据条款19所述的包装材料,其中所述至少一种流变改性剂占颜料涂层干重的0.05-2.0%,例如0.1-1.0%。
21.根据条款19或20所述的包装材料,其中所述至少一种流变改性剂是CMC或丙烯酸共聚物,例如碱溶胀性丙烯酸酯聚合物。
22.根据前述任一条款所述的包装材料,其中所述基板由施胶剂处理疏水化,例如用烷基烯酮二聚物(AKD)、链烯基琥珀酸酐(ASA)或其组合处理而疏水化。
23.根据前述任一条款所述的包装材料,其中颜料混合物还包含层状硅酸盐矿物、水合硅酸镁、二氧化钛或缎光白。
24.根据前述任一条款所述的包装材料,其中颜料混合物包含至少50重量%的碳酸钙和至少15重量%的粘土。
25.根据前述任一条款所述的包装材料,其中锆基交联剂是碳酸锆,例如碳酸锆铵或碳酸锆钾。
26.根据前述任一条款所述的包装材料,其中所述至少一种粘合剂选自共聚物、丙烯酸树脂、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、蛋白质和多糖,例如淀粉。
27.根据前述任一条款所述的包装材料,其中所述至少一种粘合剂选自合成共聚物,例如丙烯酸共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物和甲基丙烯酸甲酯-丁二烯共聚物。
28.根据前述任一条款所述的包装材料,其中所述至少一种粘合剂是苯乙烯/丙烯酸酯共聚物。
29.根据前述任一条款所述的包装材料,其中所述基板包括2、3或4个纸层。
30.根据前述任一条款所述的包装材料,其中涂有用于印刷的颜料涂层表面的顶侧印有印刷油墨的装饰性图案。
31.根据条款30所述的包装材料,其中经涂覆的纸板材料具有与所述印刷油墨的装饰性图案对齐的折痕线的隐现图案。
32.根据条款30-31中任一条款所述的包装材料,其中,其还包括用作气体阻挡层的至少一个层,例如铝箔。
33.根据条款30-32中任一条款所述的包装材料,其中,其包括两层或更多层这种气体阻挡材料的组合,其中一层是铝箔。
34.根据条款30-33中任一条款所述的包装材料,其中通过中间的塑料粘合层将铝箔层压到经涂覆的纸板材料上。
35.一种适于灭菌热处理的包装,其由条款1-34中任一条款所述的包装材料制成,例如通过形成和热密封包装材料制成。
36.根据条款35所述的包装,其适于对包装及其内容物进行共同灭菌。
37.根据条款35或36中任一条款所述的包装,其适于利用蒸汽作为热介质进行延长货架期的热处理。
38.根据条款35-37中任一条款的可蒸煮包装。
39.一种用于灭菌热处理的包装,其包含根据条款1-34中任一条款所述的包装材料,适于通过例如柔性版印刷、胶版印刷和平版印刷技术进行印刷。
40.一种生产包装材料的方法,所述包装材料包含如条款1-34中任一条款所述的经涂覆的纸板材料,其包括在基板的顶侧上施加颜料涂层组合物,所述顶侧上任选地涂有预涂层,其中颜料涂层组合物包含颜料混合物、至少一种粘合剂和锆基交联剂,该颜料混合物包含至少40重量%的碳酸钙和至少10重量%的粘土,并且该方法还包括施加最外的塑料层。
41.根据条款40所述的方法,其还包括在施加颜料涂层组合物之后,通过印刷技术为经涂覆的纸板材料提供装饰性图案的步骤。
42.根据条款41所述的方法,其中用装饰性图案印刷的经涂覆的纸板材料在另一步骤中设置有与所印刷的装饰性图案对齐的折痕线的隐现图案。
43.根据条款40-42中任一条款所述的方法,其中所述经涂覆的纸板材料在进一步的步骤中层压到用作气体阻挡层的层上。
44.根据条款43所述的方法,其中所述气体阻挡层是铝箔。
45.根据条款40-44中任一条款所述的方法,其中施加最外面的耐热塑料层的步骤通过挤出涂覆到包括经涂覆的纸板材料层的卷材上进行。
46.根据条款42-45中任一条款所述的方法,其中将经涂覆的纸板材料层压到用作气体阻挡层的层的步骤通过与中间的热塑性塑料层熔融挤出层压进行。
根据第一方面,因此将实现一种用于包装的包装材料,其通过形成和热密封制成,并且在填充和密封之后,为了延长货架期,适于在高温下灭菌热处理,例如用蒸汽、水或蒸汽-水混合物作为热介质处理,例如在高压下用热蒸汽和/或水进行蒸煮或高压釜处理。所述包装材料包括经涂覆的纸板材料层,所述经涂覆的纸板材料层包括具有顶侧的基板,所述顶侧设置有形成用于印刷的表面的可印刷颜料涂层,以及施加在所述颜料涂层上的印刷油墨的装饰性图案。可印刷颜料涂层包含颜料混合物、至少一种粘合剂和锆基交联剂,其中颜料混合物包含至少40重量%的碳酸钙和至少10重量%的粘土,例如高岭土,例如分层的粘土。可以在基板的顶侧和颜料涂层之间提供预涂层。
根据本发明,令人惊讶地观察到,由包装材料制成的已经填充有食物并且随后被密封的包装可以很好地进行热处理以延长其货架期,而不需要损坏或毁坏包装。特别地,已经证明,通过折叠成形和热密封根据本发明的包装材料生产的包装在高温下经受这种热处理,而没有因为热和湿度的严重作用破坏包装的装饰性图案或机械坚固性和尺寸稳定性。在对热处理过的包装进行目视检查时,包装材料的可印刷颜料涂层中没有观察到与水分相关的裂纹或裂缝形成也没有观察到与热相关的裂纹或裂缝形成,也没有观察到在其上施加的印刷油墨的装饰性图案中的实质缺陷,但是经过严格热处理后,包装和热处理过的包装中的包装材料几乎不受影响并且是完整的。
相信,在印刷的装饰性图案中被视为视觉对比度差异的缺陷是由于油墨层中的内聚破裂引起的,而内聚破裂又是由热处理期间和冷却/干燥后纸板的纤维素纤维结构的膨胀和收缩引起的,这也引起了纸板和聚丙烯外层之间的界面中的力,以及蒸煮处理循环的变化以及包装材料中的热和高湿度条件的有关变化,其中印刷的装饰被定位在聚丙烯外层。视觉对比度差异,即印刷的装饰缺陷,通常出现在聚合物已经在成形和折叠过程中受到应力作用的应力位置。
热处理是指在高温下进行灭菌目的的任何处理。在用内容物填充包装之后,热处理可以例如对包装和包装内容物(例如食品)进行共同灭菌。
因此,本发明提供了一种包装材料,其包括经涂覆的纸板材料,所述经涂覆的纸板材料用于包装,所述包装适于在升高的温度下进行延长货架期的热处理
Figure BDA0001915378470000111
。这种延长货架期的热处理的示例是热填充,随后进行巴氏灭菌或蒸煮和蒸汽高压釜处理。因此,处理通常在高于80℃的温度下进行。热处理可以例如对包装和包装内容物(例如食品)进行共同灭菌。
根据一些实施方案,热处理在超压和高于100℃的温度(例如高于110或121℃,例如121-140℃)下进行。适于用蒸汽和/或水作为热介质进行延长货架期的热处理的包装的示例是以品名Tetra
Figure BDA0001915378470000112
销售的那些。
用于这种灭菌的替代热处理方法(对于蒸煮或高压灭菌处理)是所谓的“巴氏灭菌热填充”处理,其除了预热和因此部分灭菌的食品的无菌填充之外还将被填充并密封的包装保持在高温下(例如在80℃至100℃的温度下)以进行长时间热处理。这种用巴氏灭菌处理的热填充适用于精细和敏感的食品,对于这些食品,蒸煮处理将构成过于苛刻的条件。在升高的温度下保持包装是通过将包装送过加热灭菌隧道来完成的,该隧道被分成几个处理区域,包括预热区域、热处理区域和冷却区域。预热和热处理区域可以用干热处理包装,即用热空气,不用蒸汽,或用蒸汽和/或用水喷洒或冲洗包装。通常通过用冷却水冲洗包装来进行冷却。最常见的是,用水调节热灌装巴氏灭菌温度(预热和冷却)。处理温度和保持时间根据具体需要确定,具体取决于包装食品。
包含在第一方面的包装材料中的经涂覆的纸板包括基板。基板是纸板。基板的顶侧设置有颜料涂层。因此,顶侧适于印刷,例如通过柔性版印刷、胶版印刷和光刻印刷进行印刷。因此,在第一方面的一个实施方案中,可以印刷涂有颜料涂层的顶侧。此外,印刷面可以由耐热的液体阻挡层或涂层覆盖,例如由塑料涂层覆盖。这种塑料涂层可以例如包括聚乙烯均聚物或共聚物,聚丙烯均聚物或共聚物或聚酯,例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET),或这些聚合物中的任何聚合物的混合物。
包装材料中包括的基板可以例如包括至少两个纸层,例如两层、三层、四层或五层。在这种情况下,基板的顶纸层设置有颜料涂层。在一个实施方案中,基板的顶纸层被漂白。其还可以包含二氧化钛以进一步增白。漂白板优选由漂白的牛皮纸浆形成,例如由漂白的硬木硫酸盐纸浆和漂白的软木硫酸盐纸浆的混合物形成。然而,在另一个实施方案中,顶层可以是未漂白的并且可以从例如未漂白的牛皮纸浆中获得。
在一替代实施方案中,基板是实心的,这意味着它只由一个纸层组成。
由于经涂覆的纸板的反侧通常不印刷,因此底层可由未漂白的纸浆形成。但是,底层也可以漂白。在包装中,反侧通常面向包装的内部。
基板可以由施胶剂处理疏水化,例如用烷基烯酮二聚物(AKD)、链烯基琥珀酸酐(ASA)或其组合处理而疏水化。疏水性施胶剂的另一示例是松香胶。如果基板包含多于一层,则每层可以由施胶剂处理疏水化。
基板可以例如具有以下特征:克重(ISO 536)在120g/m2至290g/m2之间,190至250g/m2之间,例如210至250g/m2之间;厚度(ISO 534)在230和390μm之间,例如在255和325μm之间;和/或密度(ISO 534)在600和900kg/m3之间,例如在650和850kg/m3之间,例如在680和810kg/m3之间,例如在700和780kg/m3之间。
第一方面包装材料的涂覆在纸板材料上的颜料涂层包括:
颜料混合物;
至少一种粘合剂;和
锆基交联剂。
颜料混合物可以例如占颜料涂层干重的75-95%,例如80-88%。所述至少一种粘合剂可以例如占颜料涂层干重的10-20%,例如12-18%。锆基交联剂可以例如占颜料涂层干重的0.3-3%,例如0.6-1.5%,例如0.75-1.0%。
颜料混合物可仅由碳酸钙和粘土组成。然而,除了碳酸钙和粘土之外,颜料混合物还可以包含层状硅酸盐矿物、水合硅酸镁、二氧化钛或缎光白。粘土可以是高岭土,例如分层的高岭土。在混合物的一个实施方案中,碳酸钙占颜料混合物干重的至少50%,例如至少60%。在替代或补充的实施方案中,粘土占颜料混合物重量干重的至少10%,例如至少15%。粘土和碳酸钙一起优选地占颜料混合物干重的至少80%,例如至少90%。
涂层中锆的存在和量可以例如通过ESCA或XPS检测。在本文所述的实验中,使用X射线光电子能谱(XPS)检测锆,XPS是用于元素分析的表面灵敏方法。分析深度在表面的最外2-10nm处,因此不是总的主体(bulk)分析。锆的量接近检测极限,0.1原子%,即0.4-0.6重量%。
当颜料涂层将被印刷并且所得的经涂覆和印刷的纸板用于用蒸汽作为热介质进行热处理的包装中时,特别是当蒸汽在热处理过程中冷凝在包装上时,在颜料涂层中存在锆基交联剂是特别重要的。
所述至少一种粘合剂例如选自共聚物,丙烯酸树脂,聚乙酸乙烯酯,聚乙烯醇,蛋白质和多糖,例如淀粉。优选地,所述至少一种粘合剂选自合成共聚物,例如丙烯酸共聚物,苯乙烯-丁二烯共聚物和甲基丙烯酸甲酯-丁二烯共聚物。最优选地,所述至少一种粘合剂是苯乙烯/丙烯酸酯共聚物。当制备颜料涂层组合物时,这种粘合剂以苯乙烯/丙烯酸酯胶乳的形式加入。
锆基交联剂可以是例如碳酸锆,例如碳酸锆铵或碳酸锆钾。
在第一方面的实施方案中,颜料涂层还可包含至少一种流变改性剂。这种添加的目的将是调节颜料涂层组合物的粘度。如果添加,至少一种流变改性剂可以例如占颜料涂层干重的0.05-2.0%,例如0.1-1.0%。
所述至少一种流变改性剂可以是例如CMC和/或丙烯酸类聚合物,例如碱溶胀性丙烯酸酯聚合物或疏水改性的碱溶胀性丙烯酸酯聚合物。如果流变改性剂是CMC,则其通常占颜料组合物干重的0.5-2%。如果流变改性剂是丙烯酸类聚合物,则其通常占颜料组合物干重的0.05-0.5%。流变改性剂的其他示例是淀粉和聚乙烯醇。
为了避免不必要的误解,应该观察到表述“流变改性剂”用于表示一种物质,该物质能够改变可印刷涂层的流变性质,使得具有装饰性图案的包装材料对热和湿度具有足够的耐受性,以免在热处理过程中被破坏。因此,添加这种流变改性剂具有提供第一方面的包装材料的优点,其具有改进的抗颜料涂层本身的裂缝和缺陷的性能。
可以在基板的顶侧和形成印刷表面的颜料涂层之间提供一个或多个预涂层。这种预涂层包含锆基交联剂和上述颜料混合物不是必需的。
预涂层优选包括:
a)颜料或颜料混合物,例如40-90重量%的碳酸钙和10-60重量%的粘土的混合物;
b)至少一种粘合剂,例如上面讨论的任何一种粘合剂,优选苯乙烯/丙烯酸酯共聚物;
c)任选的锆基交联剂;以及
d)任选地至少一种流变改性剂,例如上面讨论的任何一种流变改性剂,优选丙烯酸类聚合物。
颜料或颜料混合物可以例如占预涂层干重的75-95%,例如80-88%。所述至少一种粘合剂可以例如占预涂层干重的10-20%,例如12-18%。当包括锆基交联剂时,锆基交联剂可以例如占预涂层干重的0.3-3%,例如0.6-1.5%,例如0.75-1.0%。当包括所述至少一种流变改性剂时,所述至少一种流变改性剂可以例如占预涂层干重的0.05-2.0%,例如0.1-1.0%。
形成印刷表面的颜料涂层的涂层重量可以是例如5-30g/m2,例如8-30m2,例如10-30m2,例如17-23g/m2
如果提供预涂层,则形成印刷表面的颜料涂层的涂层重量优选为5-15g/m2。在这种情况下,预涂层的涂层重量优选为5-15g/m2
基板的反侧也可以设置有涂层。反侧涂层可具有与上述颜料涂层相同的组成,其包含颜料混合物、粘合剂、锆基交联剂和任选的流变改性剂。然而,由于反侧通常不印刷,因此其也可以是缺少锆基交联剂的涂层。因此,在一实施方案中,反侧涂层可包含颜料混合物,粘合剂和任选的流变改性剂,但不包含锆基交联剂。在一实施方式中,反侧涂层具有与预涂层相同的组成。反侧涂层上的涂层重量可以是例如1-30g/m2,例如1-9g/m2,例如3-8g/m2。在反侧也具有颜料涂层的基板将使该面在与相邻聚合物层的粘附性和相容性方面具有相同的性质,并且当将印刷但尚未层压的纸板卷绕到存储卷轴上以进行中间存储时,降低来自基板的纤维素纤维粉尘干扰印刷的装饰性图案的风险。
当涂覆基板时,克重增加。因此,第一方面的经涂覆的纸板可以例如具有150-200g/m2的克重(ISO 536),例如200-320g/m2,例如200-300g/m2,例如220-270g/m2的克重(ISO 536)。此外,经涂覆的纸板可具有200-400μm的厚度(ISO 534),例如230-400μm,例如255-325μm的厚度(ISO 534)和/或700-950kg/m3的密度(ISO 534),例如800-920kg/m3,例如800-880kg/m3,例如820-890kg/m3,例如820-860kg/m3的密度(ISO 534)。
为了避免任何误解,应该观察到“纸”或“基板”,“硬纸板”或“纸板材料”这两个词在广义上是指涵盖各种基于纤维素主体提供材料,其包括薄的、柔性的包装纸以及纸板类纸质。
一种生产如结合本发明第一方面的包装材料所述的经涂覆的纸板的方法包括在基板的顶侧上涂覆颜料涂层组合物。颜料涂层组合物优选是水基的并且包含颜料混合物、至少一种粘合剂、锆基交联剂和任选的流变改性剂。以上讨论和举例说明了涂层组合物的组分。颜料涂层组合物的粘度优选在23℃下用流变仪测量为200-2000m Pa*s,例如270-1800mPa*s,所述用流变仪测量例如以在杯形C25几何构件中以25s-1恒定乳木果(constantshea)下的Paar Physica UDS 200测量。颜料涂层组合物可以直接涂覆在基板的顶侧上。替代地,将颜料涂层组合物涂覆在先前施加的涂层之上,该涂层可能缺少锆基交联剂,如上所述。制造经涂覆的纸板的方法还可包括在基板的反侧上施加涂层的步骤。如上所述,这种反侧涂层也可能缺少锆基交联剂。
根据一实施方案,包装材料在纸板材料的涂覆有颜料涂层的顶侧上进一步印刷有印刷油墨的装饰性图案。所用的印刷油墨是在柔性版印刷、胶版印刷和平版印刷方法中使用的常规油墨,并且根据优选的实施方案是水基柔性版印刷油墨。
根据一实施方案,纸板材料具有隐现的折痕线图案,其与印刷油墨的装饰性图案对齐排列。这种折痕线确保包装材料沿着明确限定的折叠处折叠,因此最终将由包装材料限定折叠成形包装的形状和外观。当然,当折叠的边缘和角落与要显示在包装外部的印刷装饰性图案不一致,使得折叠处和印刷表面未对准时,包装容器的组合外观将是不好的,即装饰会扭曲并对消费者造成混淆。
根据又一有利实施方案,包装材料还包括至少一个用作气体阻挡层的层,例如铝箔。这种铝箔的厚度可以为5至12μm,例如5至10μm。如果根据本发明的包装材料用于特别是对氧气敏感的食品的可加热灭菌或可蒸煮的包装,则包装材料因此可以设置有至少一个用作气体阻挡层并且具有相对于氧气的所需的密封性能的层。具有这种紧密性的材料的示例可以是所谓的气体阻挡聚合物,例如乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)和聚酰胺(PA)。根据进一步的实施方案,这些层可以是气相沉积涂层,例如SiOx涂层或其他金属(氧化物)涂层,或分散体或溶液涂覆的聚合物层,例如聚乙烯醇(PVOH),水分散性乙烯乙烯醇(EVOH),淀粉和淀粉衍生物,纤维素或纤维素衍生物或其他多糖或其衍生物。然而,优选地,该层由铝箔构成,铝箔在纸层和两个外部耐热塑料涂层之一之间层压到包装材料上。铝箔还提供了有利的性质,即其通过感应密封使包装材料可热密封,感应密封是一种快速、可靠和有效的密封技术。根据一实施方案,包装材料包括两层或更多层这种气体阻挡材料的组合,即铝箔,另外还包括聚合物层或具有固有气体阻挡性的涂层。
根据一实施方案,本发明的包装材料具有最外的耐热塑料涂层,其在包装材料两侧还具有对液体(对于液体或湿的食品,以及对湿储存和搬运条件)的阻挡性。可用于根据本发明的包装材料中的外部耐热涂层的塑料的实际示例可以是热塑性塑料,例如高密度聚乙烯(HDPE),线性低密度聚乙烯(LLDPE),中密度聚乙烯(MDPE),聚丙烯(PP)均聚物或共聚物和聚酯,例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。这种最外层的厚度可以为20至45g/m2,例如20至40g/m2。当热处理温度较低时,例如80至100℃,根据包装材料的实施方案,也可以想到低密度聚乙烯(LDPE)的外层或茂金属催化的线性低密度聚乙烯(mLLDPE)与LDPE的共混物。这种最外层的厚度可以为10至60μm,例如20至40μm。
根据另一实施方案,优选通过中间的塑料粘合层将铝箔层压到经涂覆的纸板材料上。这种中间粘合层可以是热塑性聚合物,例如聚乙烯的均聚物或共聚物或聚丙烯的均聚物或共聚物,或者当阻挡性需求高且成本限制低时,还可以是具有气体阻挡性的热塑性聚合物。中间粘合层可以将纸板和铝箔彼此直接粘合,例如通常是使用聚烯烃的情况。这种聚烯烃的中间粘合层的厚度为15至35g/m2,例如20至35g/m2。替代地,中间粘合层可以通过另外的中间薄的粘结或粘合剂聚合物层将纸板和铝箔彼此粘合,所述聚合物例如具有有羧酸官能团的单体的聚烯烃共聚物,所述单体例如具有(甲基)丙烯酸或马来酸酐官能团的单体。
根据本发明的第二方面,将实现一种适于灭菌热处理的包装,其通过形成和热密封如上所述的第一方面的包装材料而制成。更具体地,提供了一种适用于灭菌热处理的包装,其包括如第一方面的包装材料中所限定的经涂覆的纸板材料。
根据一实施方案,所述包装适于在高于80℃,例如高于90℃,例如高于100℃的高温下进行一段确定的时间的热处理,具体取决于待包装的食品。
在一特定的实施方案中,提供了一种包装,其适于包装及其内容物的共同灭菌。
在第二方面的包装的另一实施方案中,提供这样的包装,其适于使用蒸汽、水或蒸汽/水混合物作为加热介质进行延长保质期的热处理。
根据优选的实施方案,通过形成和热密封第一方面的包装材料来提供可蒸煮的包装。在另一实施方案中,提供了这种可蒸煮的包装,其包括适于通过柔性版印刷、胶版印刷或平版印刷技术印刷的涂有颜料的纸板材料。
根据本发明的第三方面,将实现一种生产包括经涂覆的纸板材料的包装材料的方法,其包括在基板的顶侧上施加颜料涂层组合物,其中颜料涂层组合物包含颜料混合物、至少一种粘合剂和锆基交联剂。在进一步的步骤中,将经涂覆的纸板材料层压到最外的塑料层上。在进一步的实施方案中,该方法包括提供经涂覆的纸板材料,包括颜料涂层组合物组分,如结合上述第一方面所定义的。
在另一实施方案中,该方法包括在施加颜料涂层组合物之后,通过印刷技术为经涂覆的纸板材料提供装饰性图案的后续步骤。在另一实施方案中,该方法还包括为经涂覆的纸板材料提供与印刷的装饰性图案对齐的隐现的折痕线图案的步骤。
在另一实施方案中,将经涂覆的纸板材料层压到用作气体阻挡层的层上,例如优选层压到铝箔上。优选地,使用中间的热塑性塑料层通过熔融挤出将纸板材料层压到气体阻挡层上,从而将这些层彼此层压。
在又一实施方案中,制备包装材料的方法包括通过熔融挤出涂覆将最外面的耐热塑料层施加到包含经涂覆的纸板材料的卷材上的步骤。
因此,广义上的方法包括提供纸卷材的步骤,纸卷材的一个表面具有可印刷颜料涂层、粘合剂和锆基交联剂,为可印刷涂层提供任选的印刷油墨装饰性图案,并进一步在带有装饰性图案的卷材的两侧涂覆外部的耐热的塑料涂层。
在根据本发明的方法的一个实际实施方案中,具有装饰性图案的卷材设置有与装饰性图案对齐的折痕线图案,以便在包装材料被重新形成时促进包装的折叠成形。
在根据本发明的方法的另一实际实施方案中,具有装饰性图案和折痕线的卷材补充有至少一个附加的材料层,该材料层具有相对于气体,特别是氧气的优异的紧密性。这种氧气密封材料的示例可以是乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)和聚酰胺(PA),但优选使用铝箔(Alifoil),其被层压到卷材上在纸或纸板层和两个塑料外涂层中的一个塑料外涂层之间。铝箔提供的优点是它使包装材料通过感应加热而可热密封,这是一种快速、可靠和有效的密封技术,用于将包装材料重整成成品包装。
附图说明
现在将参考附图在下文中更详细地描述本发明。在附图中:
图1a和1b各自示意性地示出了根据第一和第二实施方案的包装材料的横截面,其包括涂有颜料的纸板材料层;
图2a和2b各自示意性地示出了经颜料涂覆的纸板材料层的第一和第二实施方案的横截面,该纸板材料层将结合到图1和图2的任何一个包装材料实施方案中;
图3a和3c各自示意性地示出了由图1a或1b的包装材料制造的包装容器的实施方案;
图3b示意性地描述了如图3a所示的类型的一般包装的成形、填充和密封的原理,以及
图4A-4C示意性地示出了本身已知的制造包装材料的方法,图4A示出了用于各种引导处理操作的方法的第一部分;图4B示出了用于层压操作的方法的第二部分,而图4C示出了用于进一步机械加工操作的方法的第三或完成部分。
优选实施方式的描述和附图的详细描述
因此,图1a是根据本发明第一实施方案的可蒸煮包装材料的非限制性示例的示意性横截面。已经给出通用附图标记110的包装材料具有刚性但可折叠的纸芯层111,以及分别位于芯层两侧的外部耐热层或涂层112和113。
为了使包装材料可印刷,使得它可以使用现有技术和现有技术设备以简单的方式印刷有可选的印刷油墨装饰性图案,在根据本发明的包装材料中的芯层111的用于印刷的侧面带有可印刷涂层114。颜料涂层114包括颜料混合物、至少一种粘合剂和锆基交联剂。颜料混合物包含至少40重量%的碳酸钙和至少10重量%的高岭土,例如分层的高岭土,并且以干颜料涂层的75-95重量%添加。粘合剂是苯乙烯/丙烯酸酯共聚物,以干涂层的10-20重量%添加。锆基交联剂是碳酸锆铵或碳酸锆钾,其加入量为干涂层的0.3-3重量%。为了获得颜料涂层的最佳粘度性质,可以以干颜料涂层的0.02至2.0重量%的低量添加丙烯酸共聚物流变改性剂,例如碱溶胀性丙烯酸酯聚合物(ASE)或CMC(羧甲基纤维素)。
为了不隐藏印刷在芯层111的可印刷层114上的印刷油墨的装饰性图案115,包装材料的外部耐热层或涂层113应该是透明的,以便下面的装饰性图案115从包装材料110的装饰侧目视检查将是清楚可见和明显的。
用于外部耐热透明涂层113的可用材料可选自基本上包括高密度聚乙烯(HDPE),线性低密度聚乙烯(LLDPE),中密度聚乙烯(MDPE),聚丙烯(PP)均聚物和共聚物,以及聚酯,如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的群组。外涂层113优选为厚度为20至45g/m2,例如25至35g/m2的聚丙烯。
相应地,用于包装材料110另一侧上的耐热外涂层112的可用材料也可选自主要包括高密度聚乙烯(HDPE),线性低密度聚乙烯(LLDPE),中密度聚乙烯(MDPE),聚丙烯(PP)均聚物和共聚物,以及聚酯,如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的群组。这种外部耐热层112和113的良好工作示例是(PP)聚丙烯层,其通过熔融挤出涂覆施加到包括印刷和层压芯(纸板材料)层111的卷材基底上。然后,外涂层112的厚度为20至40g/m2,例如25至35g/m2
在一具体实施方案中,可印刷涂层可含有量为10-20%的苯乙烯丙烯酸共聚物的粘合剂;含有量为80-90%的粘土和碳酸钙的颜料混合物;以及量为0.1-1%的流变改性剂,所有百分比重量比基于组合物的总重量。此外,碳酸锆交联剂的加入量为干涂层的0.6-1.5重量%。为了获得颜料涂层的最佳粘度性质,丙烯酸共聚物流变改性剂,例如碱溶胀性丙烯酸酯聚合物,以占干颜料涂层的0.1-1.0重量%少量加入。
图1b是根据本发明的第二实施方案的可蒸煮包装材料的非限制性示例的示意性横截面图。已经被提供通用附图标记120的包装材料具有刚性但可折叠的纸或纸板芯层121,以及分别位于芯层121两侧的外部耐热层或涂层122和123。
为了使包装材料120可印刷,使得使用现有技术和现有技术设备以简单的方式,其可以用印刷油墨的可选装饰性图案印刷,在根据本发明的包装材料120中的芯层121的用于印刷的侧面具有可印刷颜料涂层124。可印刷颜料涂层124包含颜料混合物、至少一种粘合剂和锆基交联剂。颜料可以是包含至少40重量%碳酸钙和至少10重量%高岭土(例如分层的高岭土)的混合物,并且以干颜料涂层的80-90重量%添加。粘合剂是苯乙烯/丙烯酸酯共聚物,其以干涂层的12-18重量%加入。锆基交联剂是碳酸锆铵或碳酸锆钾,其加入量为干涂层的0.6-1.5重量%。为了获得颜料涂层的最佳粘度性质,丙烯酸共聚物流变改性剂,例如碱溶胀性丙烯酸酯聚合物,可以以干颜料涂层的0.1-1.0重量%少量添加。
为了不隐藏印刷在芯层121的可印刷涂层124上的印刷油墨的装饰性图案125,包装材料120的外部耐热层或涂层123应该是透明的,以便下面的装饰性图案125从包装材料120的装饰性图案侧目视检查将是清楚可见和明显的。
用于耐热透明涂层123的可用材料可选自基本上包括高密度聚乙烯(HDPE),线性低密度聚乙烯(LLDPE),中密度聚乙烯(MDPE),聚丙烯(PP)均聚物和共聚物,以及聚酯,如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的群组。外涂层123优选为厚度为20至45g/m2,例如25至35g/m2的聚丙烯。
相应地,用于包装材料120另一侧的耐热外涂层122的可用材料也可选自主要包括高密度聚乙烯(HDPE),线性低密度聚乙烯(LLDPE),中密度聚乙烯(MDPE),聚丙烯(PP)均聚物和共聚物,以及聚酯,如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的群组。这种外部耐热层112和113的良好工作示例是(PP)聚丙烯层,其通过熔融挤出涂覆施加到包括印刷和层压芯(纸板材料)层111的卷材基底上。然后,外涂层122的厚度为20至40g/m2,例如25至35g/m2
根据图1b中的第二实施方案的包装材料120与根据图1a中的第一实施方案的包装材料的不同之处在于,其具有用作气体阻挡层的层126,层126在芯层121的被转向与芯层121的可印刷涂层124背离的侧面上。在一侧面上,气体阻挡层126通过中介的中间热塑性粘合聚合物层127粘合到芯层121,另一侧通过中介的类似中间热塑性粘合聚合物层128粘合到外部耐热涂层122上,热塑性粘合聚合物例如具有羧酸官能键合基团或位点的粘合聚烯烃基聚合物。中间粘合层优选是聚烯烃层,例如聚丙烯层,然后具有15至35g/m2的厚度,例如20至35g/m2的厚度。另一中间官能化粘合剂聚合物层128可以以约3至8g/m2的厚度使用。
用作气体阻挡层的层126可以是本身已知类型的阻挡聚合物,例如乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)或聚酰胺(PA)。然而,优选地,层126由铝箔(Alifoil)组成,其还提供了有利的性质:其使包装材料通过感应密封而可热密封,感应密封是一种快速、可靠和有效的密封技术,用于通过折叠成形和热密封将包装材料重整为可蒸煮包装。
图2a显示了根据本公开的经涂覆的纸板1的非限制性实施方案。经涂覆的纸板1包括由顶层11和底层12组成的基板10。顶层11由漂白的牛皮纸浆制成。底层12由未漂白的纸浆制成。基板10的顶侧设置有顶部颜料涂层13,其包含CaCO3和粘土、用作粘合剂的苯乙烯/丙烯酸酯共聚物、丙烯酸流变改性剂(增稠剂)和用作交联剂的碳酸锆铵的颜料混合物。基板10的底侧设置有底部颜料涂层14,其也包含颜料混合物、粘合剂和增稠剂,但是缺少交联剂。顶部颜料涂层13适于在高温下的灭菌热处理,特别是蒸煮灭菌期间保持其顶表面15上的印刷品的质量。
图2b显示了根据本发明的经涂覆的纸板2的另一非限制性实施方案。经涂覆的纸板2包括由顶层21和底层22组成的基板20。顶层21由漂白的牛皮纸浆制成。底层22由未漂白的纸浆制成。基板20的顶侧设置有顶部颜料涂层23,其包括两个子层;基层23a和顶层23b。顶层23b包含CaCO3和粘土、用作粘合剂的苯乙烯/丙烯酸酯共聚物、丙烯酸流变改性剂(增稠剂)和用作交联剂的碳酸锆铵的颜料混合物。基层23a包含颜料混合物、粘合剂和增稠剂,但缺少交联剂。基板20的底侧设置有底部颜料涂层24,其包括与基层23a相同的组分。顶层23b适于在蒸煮杀菌期间保持其顶表面25上的印刷品的质量。
图3a示出了由本公开的包装材料制成的包装容器的一个实施方案,即通过连续地形成、用液体或半液体食品填充并密封由包装材料卷材形成的管产生的包装,例如Tetra
Figure BDA0001915378470000241
Aseptic包装容器。可以将这种容器填充、成形并密封,以进一步在高压釜或蒸煮器中进行灭菌处理,以便将食品内容物与包装一起进行灭菌。替代地,这样的包装容器可以填充有热的、已经部分地经热处理的食品,其在填充后也在升高的温度下保持一段确定的时间,直到填充和密封的包装及其内容物可以被认为是完全无菌的。这种所谓的“巴氏灭菌热填充”处理通常通过在80至100℃的温度下对填充和密封的包装进行热处理来进行。
图3b示出了如结合图3a描述的并且也在本申请的介绍中描述的形成、填充和密封包装的原理,即包装材料卷材通过将卷材的纵向边缘32在重叠接缝33中彼此结合在一起,并且通过将塑料层112;122和113;123的相互面对的表面熔化在一起而形成管31。管用预期的液体或半液体食品填充34,并通过在管中的内容物的填充高度以下在彼此预定距离处管的重复横向密封部35而分成邻接的枕形的单个包装。因此,横向密封部35通过相对于管的纵向方向横向地通过填充的液体或食物内容物反复压合和热密封管而形成。包装36通过横向密封部中的切口分开,并且通常通过沿着材料中的预制折痕线折叠形成所需的几何构造,通过至少一个进一步的折叠成形和加热密封步骤形成长方体或平行六面体形状。这种一次性包装的一个众所周知的示例是以品名
Figure BDA0001915378470000251
出售的商品包装。包装容器特别适用于饮料、调味汁、汤等。通常,这种包装具有约100至1000ml的体积。它可以是任何构造,但优选是平行六面体,分别具有纵向和横向密封部33和35,并且可选地具有开口装置。
在另一未示出的实施方案中,包装容器可以成形为楔形。为了获得这种“楔形”,只有包装的底部折叠成形,使得底部的横向热密封隐藏在三角形角片下面,三角形角片折叠并抵靠包装的底部密封。顶部横向密封部保持展开状态。以这种方式,半折叠的包装容器仍然易于搬运并且在放在食品商店的货架上或桌子等上时尺寸稳定。
如上面图3a中所述并结合图3b所述的这种包装容器也可以设置有合适的开口装置,例如螺旋盖,该螺旋盖当打开时,穿透并移除包装材料并允许排空被包装的产品。为此目的,层压包装层压材料可在纸板层中具有穿孔,该穿孔已层压在层压材料的聚合物和阻挡层之间。替代地,在层压包装材料中冲孔,然后立即进行填充过程,之后在包装材料的两侧上为孔设置带或拉片。在填充和密封包装容器之后,可以在被覆盖的孔的顶部上施加铰链或螺帽形式的开口装置。替代地,施加开口装置,其在填充过程中直接浇铸到冲孔上。没有必要为包装容器提供开口装置,也可以通过撕裂穿孔或通过切割将其撕开。
根据另一实施方案,包装容器可以如上制造,但是保持枕头形状作为它们的最终形状,该枕头形状是在包装单元彼此分离之后直接获得的,因此不通过折叠进一步成形。此外,这种包装可以在填充后与填充的食品一起进行加热灭菌,因此需要具有本公开的特征。这种包装通常使用薄纸板或纸材料生产,因此导致对包装材料的关于层压层的粘合性和完整性以及聚合物层的机械强度特性,特别是弹性特性提出了很高的要求。
通常,这种包装在尺寸上不足够稳定以形成长方体或楔形包装容器,并且在横向密封后不折叠形成。因此它将保持枕形袋状容器并以这种方式分配和销售。
图3c显示了由本公开的包装材料制成的包装容器的另一个优选实施方案,即通过间歇成形、填充和密封预切包装坯料(例如可蒸煮的
Figure BDA0001915378470000261
包装容器)生产的包装,其用于随后的高压灭菌或蒸煮加热灭菌处理。
因此,图示的包装容器是基本上长方体或平行六面体类型的包装容器,其在市场上以品名Tetra
Figure BDA0001915378470000263
出现。
包装容器由根据本公开的包装层压材料的预制扁平折叠包装坯料制成,该包装坯料首先通过重叠坯料的相对边缘形成纵向密封而折叠成形为开口管状容器盒。管状容器盒的一端(例如底端)通过管状容器盒的相应端板的折叠成形和热密封来密封,以形成液密的基本平坦的底盖。这样设置有底部的容器盒随后用相关食物填充,并且经填充的容器盒的另一端通过容器盒的相应端板的额外折叠形成和热密封来密封,以形成液密的基本上平坦的顶部密封部410,如图3c所示。
图4A、4B和4C一起示意性地示出了本身已知的生产包装材料的方法。在所示的示例中,现有技术方法包括用于各种引入机械生产过程的第一生产线(图4A),用于必要的涂覆和层压操作的第二生产线(图4B),以及用于进一步的机械加工操作的第三或完成生产线(图4C)。
在图4A中,纸卷材41从该图的左侧的储料卷轴42上展开。卷材41沿箭头方向被引导到43处的第一处理站,在该处,通过合适的印刷技术(例如柔性版印刷、胶版印刷、平版印刷等)向卷材的一个表面提供任选的印刷油墨装饰性图案。这种印刷技术对于本领域技术人员来说是公知的,因此不需要进一步的详细描述。在同一处理站43处,或者与其直接相关联,卷材41还设置有折痕线图案,该折痕线与卷材41的装饰性图案对齐施加在卷材41上。
从处理站43开始,如此设置有装饰性图案和折痕线的卷材41a被进一步引导,以便在图4A中右边的存储卷轴44上卷起和中间存储。
存储卷轴44被传送到第二生产线,如图4B所示。从该图中的左侧的存储卷轴44,设置有装饰性图案和折痕线的卷材41a被展开并导向在层压站49的两个旋转辊47和48之间的辊隙处并与从储料卷轴45展开的铝箔46会聚。在熔融聚合物粘合剂50通过挤出机装置(未示出)穿过挤出模头50a在卷材41a和铝箔46之间挤出的同时,将卷材41a和铝箔46一起引导通过辊隙。
从层压站49,层压卷材41b经由一个或多个弯曲辊51被引导至52a处的第一涂覆站,在该站处,卷材41b被引导通过两个旋转辊53和54之间的辊隙,同时该卷材的一侧涂有外部耐热层55,该外部耐热层55通过挤出机装置(未示出)穿过挤出模头55a挤出在卷材上。从第一涂覆站52a,如此层压的涂覆卷材41c被送到第二层压站52b,在该站处,卷材41c被引导通过两个旋转辊56和57之间的辊隙,同时卷材的另一侧涂有外部耐热层58,该外部耐热层58通过挤出机装置(未示出)穿过挤出模头58a挤出在卷材上。在该方法的一个替代实施方案中,层压卷材41b可以以另一种顺序涂覆有外部耐热层,即首先在涂覆站52b中,在该站处,施加外层58,随后在第二涂覆站52a中,在该站处,施加外层55。从最终涂覆站52b或如果适用的话从52a,经涂覆和层压的卷材41d经由一个或多个弯曲辊59引导,以进一步卷绕和中间存储在卷轴60上。
存储卷轴60被传送到第三生产线,如图1C所示。从存储卷轴60,卷材41d展开并被引导到一个或多个另外的机械加工站(在61处示意性地示出),在该站处,卷材41d经受可能需要的修整、修理和微调操作,然后将卷材41最终卷绕到成品的、适应客户的储料卷轴62上。
为了能够以上述方式生产功能良好、装饰精美的包装材料,根据本发明,卷材的用于印刷的侧面设置有可印刷的颜料涂层,其包括颜料、聚合物粘合剂、任选地具有改变涂层流变性能的物质(“流变改性剂”)和锆基交联剂。
实施例
在实施例中,使用具有以下特征的纸板:
Figure BDA0001915378470000281
顶层由漂白的硬木硫酸盐纸浆和漂白的软木硫酸盐纸浆的混合物形成,底层由未漂白的软木硫酸盐纸浆和浆状破碎物的混合物形成。通过HC精炼和/或LC精炼(高/低一致性精炼)机械处理纸浆的纤维。该板的内部用AKD上胶。用于板生产的其他纸化学品是TiO2、明矾、碳酸氢盐、淀粉和BMA。
中试涂层试验
中试涂层试验在中试涂覆机中进行,所用的未涂覆的基板是用于液体包装的商业未涂覆的板,其具有上述特性,用于加热灭菌的包装。在中试涂覆机中,基板在印刷/顶面上涂有两层,即10g/m2(预涂层)+10g/m2(用于印刷的顶涂层)的颜料,并且在反侧还涂有一层5-8g/m2的颜料。各种颜料涂层组合物包含颜料混合物、粘合剂和增稠剂/流变改性剂。颜料混合物占涂层组合物干重的85-87%。粘合剂占涂层组合物干重的12-14%。在一些中试试验中,施加到顶部/印刷侧的涂层组合物还包含添加剂。在一种情况下,仅施加到板的顶部/印刷侧的两个颜料涂层的顶层包含添加剂。当添加添加剂时,添加剂占涂层组合物干重的0.8-0.9%。
当包括添加剂时,添加剂是聚乙烯醇(PvOH)或碳酸锆铵(AZC)。特定的PvOH产物是Kuraray Poval 6-98,也称为来自Kuraray Europe Nordic AB Oy的Mowiol 6/98,并且特定的AZC产物是来自Brenntag Nordic AB的Zirlink。尽管在这种情况下的试验是使用碳酸锆铵产品Zirlink进行的,但是可以使用基于锆金属离子的其他化学物质代替。这些其他化学物质包括,例如,碳酸锆钾产物。
试验中的颜料混合物包含5-40重量%的分层的高岭土(“粘土”)和60-95重量%的碳酸钙(“CaCO3”)
粘合剂当制备涂层组合物时是作为苯乙烯-丁二烯胶乳(Styron SB 94378)提供的苯乙烯-丁二烯共聚物(“SB”),或当制备组合物时作为苯乙烯/丙烯酸酯胶乳(Styron SA95085.01)提供的苯乙烯/丙烯酸酯共聚物(SA)。
增稠剂是在制备涂层组合物时作为碱可溶胀的丙烯酸酯聚合物乳液提供的丙烯酸酯聚合物(Coatex RheocoatTM 66,“ASE”),或者是羧甲基化纤维素(来自CP Kelco Oy的Finnfix 10,“CMC”)。当加入丙烯酸增稠剂时,它占涂层组合物干重的0.2%。当加入CMC时,其占涂层组合物干重的0.8-0.9%。
如下所述提供并测试来自三个中试涂层试验(“中试1”、“中试2”和“中试3”)的颜料涂覆的纸板的样品。
全规模试验
根据上述特征,在具有一个漂白顶层和一个未漂白底层的双层造纸机上进行全规模试验。
基板在造纸机的涂层部分的两侧涂覆颜料。将预涂层(10g/m2)和顶涂层(10g/m2)施加到印刷/顶侧,并且在反侧上施加较低重量(5-8g/m2)的一个涂层。颜料涂层组合物包含颜料混合物、粘合剂和上述与中试试验有关的增稠剂中的一种增稠剂。颜料混合物占涂层组合物干重的85-86%。粘合剂占涂层组合物干重的13-14%。当加入丙烯酸增稠剂时,其占涂层组合物干重的0.2%。当加入CMC时,其占涂层组合物干重的0.9%。
在六个全规模试验中的五个中,顶部涂层组合物还包含添加剂AZC,其量相当于涂层组合物干重的0.9%。
提供来自六个全规模试验(“F sc 1”-“F sc 6”)的经颜料涂覆的纸板样品,并如下所述进行测试:
测试
通过在150℃下在烘箱中热处理样品1小时后,根据SS-ISO5631-2测量光学性质b*来分析上述经颜料涂覆的纸板样品的变黄。低于6的b*值被认为是可接受的。还印刷样品并且通过目视检查评价在层压和蒸煮之前的印刷质量。层压前的印刷质量根据利乐包(TetraPak)的在所有包装材料生产中进行印刷质量评估的全球标准规范确定,包括卷材点增益、色密度等参数。
最后,将样品材料层压并制备包装并进行蒸煮。
将经涂覆和印刷的纸板通过利用中间聚丙烯层熔融挤出层压而层压到9μm厚的铝箔上。中间层的表面重量为约25g/m2。纸板通过熔融挤出涂覆与在印刷侧上的外部的耐热且透明的聚丙烯聚合物层以及还与在铝箔的另一侧(包装内侧)上的外部耐热且透明的聚丙烯聚合物层进一步层压。内侧的聚丙烯层通过共挤出涂覆与中间的约4g/m2厚的粘合剂聚合物层或所谓的具有马来酸酐官能结合基团的基于聚烯烃的聚合物“粘结”层一起施加到铝箔上。要添加的层厚度范围?印刷侧上的外部的耐热且透明的聚丙烯聚合物层通过挤压涂覆在平均温度275℃,卷材速度约300-400m/min,表面重量约30g/m2下施加。在包装材料的另一侧(内侧)施加的外部聚丙烯层以约35g/m2的表面重量施加。
包装容器由层压包装材料形成,热密封,用水填充,并如上所述密封,并且在高达4巴的过压下经受最大严格的蒸煮处理,总处理时间高达约2小时。在蒸煮循环期间使用蒸汽和蒸汽-水混合物加热包装,并且使用水来冷却包装。
通过目视检查评估蒸煮包装中的油墨分层。
在1000个包装中,最多16%允许在印刷装饰层(装饰性图案)中存在缺陷,其可以用以下一般方式描述:略微可见至清晰可见,即具有尺寸高达约4mm长且2mm宽的缺陷。
在1000个包装中,允许0%具有可以用以下一般方式描述的缺陷:清晰可见,即具有约4-5mm长和4mm宽的尺寸。因此,不允许的缺陷将导致质量判断为“不可接受”。
据信印刷装饰层内的内聚破裂导致在包装材料的应力位置处的视觉对比度差异,使得在层压和蒸煮处理之后在包装上看到这些缺陷。结果如下表所示。
表1
Figure BDA0001915378470000311
Figure BDA0001915378470000321
表2
Figure BDA0001915378470000322
Figure BDA0001915378470000331
从上表中可以看出,当在顶侧涂层中加入AZC时,“在层压和蒸煮之前的印刷质量”和“蒸煮后的油墨分层”都是可接受的,条件是颜料混合物中的粘土量超过5%。这里,可接受的分层是指不明显的分层。此外,对涂层中加入有AZC的样品进行热处理后,没有出现明显的变黄。使用两种类型的流变改性剂(“ASE”和“CMC”)获得了成功的结果。然而,丙烯酸流变改性剂通常被认为是优选的,因为CMC有时会引起更多的泛黄。此外,在一个实验中,CMC与丙烯酸类流变改性剂相比具有更多的油墨分层。
从表中还可以得出以下结论:丙烯酸粘合剂,特别是苯乙烯/丙烯酸酯共聚物是优选的。
因此,包装可以使用包装和填充机器从包装材料生产,所述包装和填充机器从卷材或包装材料的预制坯料形成、填充和密封成品包装。
例如,在一些实施方案中,从卷材开始生产包装,其中卷材首先通过卷材的两个纵向边缘朝向彼此折叠并以机械强度密封接头(“重叠接头”)彼此结合而重新形成管。该管用可选的食物填充,并通过横向于管的纵向方向并在管的填充高度下方重复横向密封管而分成垫形包装单元。包装单元通过横向密封区域中的切口彼此分开,并通过额外的折叠成形和热密封操作而给予所需的几何外部构造,通常为平行六面体。
相应地,根据其他实施方案,包装由包装材料的扁平折叠且密封的管状坯料制成。将扁平折叠的坯料形成为打开的包装纸盒,其一端(例如底端)通过包装纸盒的可折叠底板的折叠成形和热密封来密封。设置有底部的包装纸盒填充有食品,然后包装纸盒的开口端(在该示例中为顶端)通过包装纸盒的相应可折叠顶板的折叠成形和热密封来密封。
工业适用性
根据本发明的包装材料用于从包装材料生产可蒸煮包装。特别地,提供了通过包装材料的折叠成形和热密封获得的可蒸煮包装。包装材料特别用于诸如蔬菜、糊状物、汤、果泥等食品的包装。狗粮和猫粮也可用于包装和储存在这种可蒸煮的包装中。
在不脱离本发明的精神和所附权利要求的范围的情况下,可以构思许多修改方案。

Claims (32)

1.一种用于可蒸煮包装的包装材料(21;31),其适于对所述包装及其内容物进行共同灭菌,所述包装材料包括经涂覆的纸板材料层,其进一步层压到最外的塑料层上,其中所述经涂覆的纸板材料包括具有顶侧的基板,该顶侧设置有颜料涂层以形成用于印刷的表面,其中涂有所述颜料涂层的所述顶侧印有印刷油墨的装饰性图案,该颜料涂层包含颜料混合物、至少一种粘合剂和锆基交联剂,其中所述颜料混合物包含至少40重量%的碳酸钙和至少10重量%的粘土。
2.根据权利要求1所述的包装材料,其中所述顶侧上的所述颜料涂层的涂层重量为5-30g/m2
3.根据权利要求1所述的包装材料,其中所述顶侧上的所述颜料涂层的涂层重量为8-30g/m2
4.根据权利要求1所述的包装材料,其中所述顶侧上的所述颜料涂层的涂层重量为10-30g/m2
5.根据权利要求1所述的包装材料,其中所述顶侧上的所述颜料涂层的涂层重量为17-23g/m2
6.根据权利要求1或2所述的包装材料,其中所述颜料混合物占所述颜料涂层干重的75-95%。
7.根据权利要求1或2所述的包装材料,其中所述颜料混合物占所述颜料涂层干重的80-88%。
8.根据权利要求1或2所述的包装材料,其中所述至少一种粘合剂占所述颜料涂层干重的10-20%。
9.根据权利要求1或2所述的包装材料,其中所述至少一种粘合剂占所述颜料涂层干重的12-18%。
10.根据权利要求1或2所述的包装材料,其中所述锆基交联剂占所述颜料涂层干重的0.3-3%。
11.根据权利要求1或2所述的包装材料,其中所述锆基交联剂占所述颜料涂层干重的0.6-1.5%。
12.根据权利要求1或2所述的包装材料,其中所述锆基交联剂占所述颜料涂层干重的0.75-1.0%。
13.根据权利要求1或2所述的包装材料,其中在所述基板的顶侧和形成用于印刷的所述表面的颜料涂层之间提供包含颜料和粘合剂的预涂层。
14.根据权利要求1或2所述的包装材料,其中所述颜料涂层还包含至少一种流变改性剂。
15.根据权利要求14所述的包装材料,其中所述至少一种流变改性剂占所述颜料涂层干重的0.05-2.0%。
16.根据权利要求14所述的包装材料,其中所述至少一种流变改性剂占所述颜料涂层干重的0.1-1.0%。
17.根据权利要求14所述的包装材料,其中所述至少一种流变改性剂是羧甲基纤维素或丙烯酸共聚物。
18.根据权利要求17所述的包装材料,其中所述丙烯酸共聚物是碱溶胀性丙烯酸酯聚合物。
19.根据权利要求1或2所述的包装材料,其中所述基板由施胶剂处理疏水化。
20.根据权利要求1或2所述的包装材料,其中所述基板用烷基烯酮二聚物、链烯基琥珀酸酐或其组合处理而疏水化。
21.根据权利要求1或2所述的包装材料,其中所述颜料混合物包含至少50重量%的碳酸钙和至少15重量%的粘土。
22.根据权利要求21所述的包装材料,其中所述粘土是高岭土。
23.根据权利要求21所述的包装材料,其中所述粘土是分层的高岭土。
24.根据权利要求1或2所述的包装材料,其中所述至少一种粘合剂选自共聚物、丙烯酸树脂、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、蛋白质和多糖。
25.根据权利要求24所述的包装材料,其中所述多糖是淀粉。
26.根据权利要求1或2所述的包装材料,其中所述颜料混合物包含至少60重量%的碳酸钙,所述至少一种粘合剂是丙烯酸共聚物,并且占所述颜料涂层干重的12-18%,并且所述颜料涂层包括丙烯酸流变改性剂。
27.根据权利要求1或2所述的包装材料,其中所述至少一种粘合剂是苯乙烯/丙烯酸酯共聚物。
28.根据权利要求1或2所述的包装材料,其中所述锆基交联剂是碳酸锆。
29.根据权利要求1或2所述的包装材料,其中所述锆基交联剂是碳酸锆铵或碳酸锆钾。
30.根据权利要求1或2所述的包装材料,其中,其还包括用作气体阻挡层的至少一个层。
31.根据权利要求30所述的包装材料,其中,所述至少一个层是铝箔。
32.一种可蒸煮包装,其由根据权利要求1-31中任一项所限定的包装材料生产。
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