CN109803827A - 制造泡沫形成的纤维素纤维材料、片材和层压包装材料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种制造包含二醇改性纤维素的新的泡沫形成的低密度纤维素材料的方法，以及包含这种材料的主体片材、层、层压材料或模压制品。此外，本发明涉及一种层压包装材料，其包括含有低密度纤维素材料的层或片材，以及包含该层压包装材料的包装容器。特别地，本发明涉及用于液态或半液态食品包装的包装容器，其包括层压包装材料。

Description

制造泡沫形成的纤维素纤维材料、片材和层压包装材料的 方法
技术领域
本发明涉及一种制造新的泡沫形成的低密度纤维素纤维材料的方法。本发明还涉及新的泡沫形成的低密度纤维素纤维材料和包含这种材料的主体片材或模压制品。
此外，本发明涉及一种层压包装材料，其包括含有低密度纤维素材料的层或片材，以及包含该层压包装材料的包装容器。此外，本发明涉及用于液态或半液态食品包装的包装容器，其包括层压包装材料。
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压材料生产。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压材料。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压材料通常包括至少一个附加层，最通常地包括铝箔。
在层压材料的内侧上，即用于面向由层压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，例如粘合剂聚合物和/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生产：通过将最内和最外可热封热塑性聚合物层焊接在一起而将幅材的两个纵向边缘在搭接接头中彼此结合在一起，将所述层压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压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压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。
包装层压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压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。
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隔层代替铝箔阻隔层来实现。
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方式可以是通过使纤维素基主体层的纤维素纤维材料的类型和/或数量减少。它通常会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件，但也是总包装材料成本的主要部分。
在申请人最近公布的国际专利申请No.WO2015/181281中，将低密度纤维状纤维素材料并入层压包装材料中以用于类似的包装目的。可以看出，这种材料将提供层压夹层材料的主体层的必要条件，其包括材料的足够的分层强度，如根据TAPPI T569通过Huygen内部粘合能量测试装置所确定的。然而，需要提供这种材料，其具有进一步改善的机械性能，特别是分层强度，同时材料的密度不会增加，例如，通过添加纤维或化学强度添加剂来实现。
因此，本发明的目的是提供一种泡沫形成的低密度纤维状纤维素材料及其制造方法，从而满足上述需要。
另一个目的是生产这种泡沫形成的纤维素纤维材料，其一方面保持主体厚度和低密度，另一方面保持适当或改进的机械耐久性，例如分层强度和z方向抗压缩性，而不必添加大量增强聚合物添加剂或其他添加剂，这些添加剂可能会使材料的其它性能劣化或增加泡沫形成的纤维素的密度。
本发明的另一个目的是生产一种层压包装材料，其具有包含泡沫形成的纤维状纤维素材料的主体层，其在层压操作期间承受热压层压而不会损失其太多的原始厚度，因此在最终层压材料中以低密度的主体材料提供足够的主体厚度，并且另外改善泡沫形成的材料的分层强度。
本发明的另一个目的是设计这种轻质且成本有效且机械强度高的层压包装材料，其具有印刷表面、阻气性并具有通常良好的机械耐久性。
发明内容
下文中描述一些方面，这些方面涉及改进的所谓的泡沫或泡沫形成的纤维素纤维材料，以及包含这种泡沫形成的纤维素纤维材料的主体层，其用于层压包装材料，这在本发明中将详细讨论和举例说明，以及涉及制造泡沫形成的纤维素纤维材料的方法。
另外，一些方面涉及包装材料在提供适于液态和半液态食品的包装容器中的用途。在一个方面，包装材料用于液态或半液态食品的填充机(例如成型-填充-密封型填充机，例如TetraA3填充机)中以制造无菌包装容器。在一些方面，包装容器由辊进给的包装材料幅材制成。在一些方面，包装容器由包装材料的坯料制造。
根据第一方面，因此提供了一种用于制造泡沫形成的低密度纤维素纤维材料的方法，包括以下步骤：a)形成包含水和发泡剂的含水泡沫，b)添加改性纤维素，所述改性纤维素含有二元醇纤维素，即其经过化学改性以含有二元醇纤维素，c)将所述纤维泡沫组合物分布到基底上或到模具内，d)减少所分布的所述纤维泡沫组合物中的含水量，以获得最终形状的所述泡沫形成的低密度纤维素纤维材料，以及任选地e)，干燥所述泡沫形成的低密度纤维素纤维材料。
更具体地，提供了一种制造泡沫形成的低密度纤维素纤维材料的方法，该材料具有根据TAPPI T569测定的改善的分层强度，该方法包括以下步骤：形成包含水和发泡剂的含水泡沫组合物，添加纤维素纤维到含水泡沫组合物中，从而形成纤维泡沫组合物，该纤维素纤维包含改性纤维素，其中改性纤维素经化学改性以含有二醇纤维素，将纤维泡沫组合物分布到基底上或到模具中以获得最终形状，将如此分布的纤维泡沫组合物脱水成潮湿的纤维材料，同时获得最终的扁平或模压形状，并干燥该潮湿的纤维材料以获得泡沫形成的低密度纤维素纤维材料。
根据一实施方案，提供了一种方法，其中，在第二步骤b)中，纤维素纤维作为粗纤维素纤维和改性纤维素纤维的纤维素增强部分加入，改性纤维素纤维含有二醇纤维素，即其经化学改性以含有二元醇纤维素。
在某些情况下，泡沫形成的纤维素纤维材料的最终形状称为板。含有二元醇纤维素的改性纤维素可通过一种方法获得，该方法包括部分地并且选择性地将纤维悬浮液中的天然(即原始原料)纤维素氧化成二醛纤维素，然后将二醛纤维素还原成二醇纤维素，基于未改性纤维素原料中可氧化的C2-C3键的总数，转化度为10％至50％。
氧化和还原化学反应在Verónica López Durán,Per A.Larsson和Lars的“On the relationship between fibre composition and material propertiesfollowing periodate oxidation and borohydride reduction of lignocellulosicfibres”中进一步描述，其发表于Cellulose(2016)；2016年9月2日上线。
改性纤维优选基于漂白的化学纸浆纤维，例如基于漂白的牛皮纸纤维。在这种纤维中，尽可能地除去木质素以不干扰化学改性反应。
如此改性的纤维素可以与其他未改性的纤维素混合或共混。改性和未改性纤维素的混合可以在将其添加到泡沫中之前进行，或者在将单独的纤维素纤维流混合到泡沫中的同时进行。优选地，未改性的纤维素包含至少70wt％的粗纤维素，以能得到强泡沫形成的材料。泡沫形成的低密度纤维素纤维材料可具有100kg/m3至700kg/m3的密度，例如从100kg/m3到450kg/m3的密度。
此外，它可以具有高于100J/m2的改善的分层强度，例如高于140J/m2的改善的分层强度，例如高于170J/m2的改善的分层强度。优选地，分层强度为170J/m2至220J/m2。
当泡沫形成的纤维素纤维材料已经干燥时，其最终的水分/水含量可以为12％或更低。
该方法可以进一步包括以下步骤：通过在步骤(c)之前直接添加烷基乙烯酮二聚物(AKD)、烷基琥珀酸酐(ASA)和/或松香施胶剂来进行疏水性施胶。
替代地，该方法可以进一步包括以下步骤：通过在步骤(c)中获得的所分布的纤维泡沫组合物上经由喷涂或经由施胶压榨施加施胶剂来进行疏水性施胶，其中施胶剂包含烷基乙烯酮二聚物(AKD)和/或烷基琥珀酸酐(ASA)和/或松香。
在本发明的第二方面，提供了一种用于包装材料的纤维素主体片材，其包含由第一方面的方法得到的泡沫形成的纤维素纤维材料。
纤维素主体片材可包含根据本发明的泡沫形成的纤维素纤维材料，层压或布置成与另一不同纤维素材料片材层接触(in layer contact)。这种主体片材具有作为夹层材料结构中的芯部的优点，并且其较高的厚度由于总体低密度而为夹层复合材料提供了高弯曲刚度。此外，主体层在结构上足够坚固以使凸缘/表皮在面外负荷下(即在z方向上的压缩下)保持在它们的相对位置，从而表现出低的残余应变。
根据一实施方案，另一不同的纤维素材料片材是纸。由于另外的片材更薄更硬，因此它可以作为夹层复合材料中的承载面内压缩和拉伸负荷的凸缘/表皮。
主体层或泡沫形成的纤维素纤维材料可具有克重为至少20g/m2的表面重量。在一些实施方案中，克重为介于20g/m2和440g/m2之间。
在本发明的第三方面，提供了一种层压包装材料，其包含第二方面的纤维素主体片材，其中所述主体片材层压到至少一个聚合物层，例如热塑性聚合物层，例如聚烯烃层。
层压包装材料还可包含氧阻隔层，例如铝箔和/或具有阻气性的聚合物层。
氧阻隔层可以是由聚合物膜或薄纸片材制成的层，其具有或不具有阻挡涂层。
在第四方面，提供了一种用于液态或半液态食物的包装容器，其包含第三方面的层压包装材料。
本发明适用于任何纤维素纤维，例如木纤维。
优选的粗纤维素纤维可具有400mL-750mL的加拿大标准游离度(CSF)值。粗纤维素纤维的平均纤维长度(长度加权)可以为1.3mm至2.6mm。粗纤维素纤维的平均纤维直径可以为20μm至45μm。粗纤维素纤维可具有小于30％的细粒含量。“粗纤维素纤维”中的术语“粗的”应理解为纸浆纤维具有完整的、未塌陷的纤维壁，使得这种纤维比被精制以降低游离度的纤维或者比木质素已通过化学工艺部分地去除的纤维更硬且更长。因此，粗纤维是具有纤维壁的纤维，该纤维壁足够厚以承受在纸/幅材制造的压制和干燥过程中施加到纤维上的力，否则这些力导致纤维塌陷。其中木质素被部分地去除的化学纸浆将(由于木质素的去除)具有较弱的纤维壁并且在造纸过程(压制和干燥)中会塌陷。仍含有足够量木质素的纤维将能够承受过程力(process forces)并且不会塌陷，除非它们被精制以使纤维壁变弱。在所得到的泡沫形成的纤维素纤维材料中，粗纤维素纤维起到使材料具有庞大结构的成分的作用。粗纤维素纤维可选自机械纸浆纤维、化学机械纸浆纤维、热机械纸浆纤维、化学热机械纸浆(CTMP)纤维和中性亚硫酸盐半化学(NSSC)纸浆纤维。机械纸浆纤维、化学-机械纸浆纤维、热机械纸浆纤维、化学热-机械纸浆纤维或NSSC纸浆纤维可选自磨木浆(GW)纤维、石磨木浆(SGW)纤维、压力磨木浆(PGW)纤维、热机械纸浆(TMP)纤维、高温热机械纸浆(HTMP)纤维、化学机械纸浆纤维(CMP)、CTMP或NSSC纸浆纤维。优选地，粗纤维素纤维是化学热机械CTMP纸浆纤维。加入CTMP纤维作为纤维素纤维总量的主要部分。CTMP的CSF值可以为400mL-750mL。CTMP的平均纤维长度(长度加权)可以为1.3mm至2.6mm。CTMP的平均纤维直径可以为20μm至45μm。CTMP的细粒含量可低于30％。
在所得到的泡沫形成的纤维素纤维材料中，二醇改性纤维素纤维的纤维素增强部分促进了造纸过程的后续阶段中纤维素纤维的粘合，并补偿了由低密度结构引起的强度损失。此外，如果纤维素增强部分保持良好，则其增加了粘合位点和保留的淀粉。
造纸工业中通常使用不同的化学品，通常称为强化剂或助剂。
作为另外的保留添加剂，可以添加增强部分的高度精制的纤维素组分，其也称为并且相同于高度精制的纤维素纤维组分。这种高度精制的纤维素的平均纤维长度可为约0.4mm-0.8mm，优选0.5mm-0.7mm，更优选0.6mm-0.65mm。高度精制的纤维素可具有约20μm至30μm的平均纤维直径。其可以具有低于30％的细粒(定义为通过200目丝网(wire)的部分)含量。纤维素增强部分可以例如使用传统的LC精制机(低浓度精制机)生产。用肖伯尔-瑞格勒(Schopper-Riegler)法测量的纤维素增强部分的过滤阻力可以高于80SR，例如85-95SR。因此，纤维素增强部分的尺寸大于NFC(纳米原纤化纤维素)或MFC(微纤化纤维素)，后者的平均纤维长度为100nm至0.1mm，纤维直径为3nm至50nm。纤维素增强部分增加了纤维网络的强度，因为它是高度原纤化的，并且因此具有大的比表面积，因此具有大量的羟基，这些羟基在纤维供应组分之间形成氢键。还有，高度精制的纤维仍然是纤维的一部分，并且不会减小至尺寸小得多的(即微米和/或纳米级的)原纤维纤维素。术语“原纤维纤维素”不包括“纤维素细粒”。“细粒”不等于“原纤维”。原纤维的尺寸明显小于细粒。
高度精制的纤维组分可选自Schopper-Riegler(SR)数目范围高于SR°80的高度精制的化学纸浆，例如SR°90，以及CSF小于70mL的高度精制的化学热力学机械纸浆(hrCTMP)。高度精制的化学纸浆可具有SR°90的Schopper-Riegler(SR)数。根据一个实施方案，高度/深度精制的纸浆可以是选自如上所述的亚硫酸盐或硫酸盐(化学)纸浆、以及基于硬木或软木的如上所述的高度精制的CTMP纸浆、或者高度精制的NSSC纸浆中的纸浆。
高度精制的化学纸浆可以是高度精制的亚硫酸盐纸浆、高度精制的软木浆、高度精制的牛皮纸(硫酸盐)纸浆或高度精制的硬木浆(hrHW)。在一个实施方案中，高度精制的增强纸浆是hrHW。hrHW可具有SR°90的Schopper-Riegler(SR)数。使用hrHW的一个优点是硬木浆在商业上广泛使用。hrCTMP可具有小于70mL的CSF值。使用这种hr纤维具有的优点是它增加了粘合面积并因此产生更高的片材强度。
制备泡沫形成的纤维素纤维材料的第一步涉及提供包含纤维素纤维的泡沫。这种泡沫可以通过将纤维素纤维和包含液体和表面活性剂的发泡流体混合来生产。液体可以是水。通常，表面活性剂的量可以为0.01ppm至1000ppm(重量/重量)，例如0.01ppm至100ppm，例如0.01ppm至10ppm，例如0.05ppm至10ppm，例如0.1ppm至8ppm。纤维泡沫组合物可包含20体积％至80体积％的空气。在进一步的实施方案中，泡沫组合物包含至多70重量％，例如30至50重量％的水。转子混合器或一般泡沫发生器可用于产生包含纤维素纤维的泡沫。通常可以通过将气体引入混合物中来形成泡沫。空气是合适气体的一个示例。其他合适的气体是氧气和氮气。可以以加压气体的形式并且通过搅拌引起的涡流将气体引入混合物中。
可将纤维泡沫组合物分配到模具中，随后脱水并干燥以获得最终的三维形状。以这种方式，由于内部结合强度改善，即分层强度改善，可以在不添加大量其他添加剂或聚合物的情况下，通过模压含水纤维泡沫组合物来制备三维制品，以达到内部结合强度的目的。
减少分布的纤维组合物中的含水量的步骤可包括脱水和/或干燥。其上分布有纤维泡沫组合物的基底可以是丝网(wire)型件或成型丝网(a forming wire)。在丝网型件或成型丝网上的分布代表了一种使纤维泡沫脱水的方法。在成型丝网上初始脱水后，泡沫形成的纤维素纤维材料(纤维幅材)可以在一个或多个连续的湿压区中机械压缩。随后，可以使用任何常规的干燥方法，例如筒干燥，冲击干燥或冷凝带(Condebelt)干燥，或者配备IR(红外线)干燥器，将所得到的经脱水的泡沫形成的纤维素纤维材料(纤维幅材)干燥至最终含水量在0至15％(重量/重量)之间。
与传统的纸张制造相比，可以适当地使用额外的或改进的干燥以获得所需的干燥度和密度。
脱水操作可以通过从泡沫形成的纤维素材料中挤出和/或抽出水来完成。在另一个实施方案中，干燥操作可以通过空气干燥，强制吹气，红外辐射或对流干燥，或通过这些所述干燥方法的任何组合进行。
通常，纤维素纤维作为包含纤维素纤维的液体分散体(纤维分散体)提供。包含纤维素纤维的液体分散体中的纤维素纤维的浓度可以为0.1％至10％(重量/重量)。包含纤维素纤维的液体分散体可以是包含纤维素纤维的含水分散体。
在从流体(包括表面活性剂)产生泡沫之后，可以将纤维分散体添加到发泡流体中。
替代地，包含纤维素纤维的液体分散体可在发泡之前与发泡流体混合。
在最终获得的干燥的泡沫形成的纤维素纤维材料中，纤维彼此的粘合基本上通过氢键键合来实现。氢键可以例如在改性的二醇纤维素纤维表面上的羟基之间形成。可能存在来自将亲水性聚合物(但是不是以通常需要的添加这种聚合物的水平)包括到组合物中的一些互补的键合。包含聚合物使得纤维素组合物比纯粹来自纤维素纤维的组合物更难以再循环和再利用或降解，因此应尽可能减少这种添加的聚合物的量。
根据一实施方案，基于总的湿泡沫组合物，所述纤维泡沫组合物包含0.1重量％至10重量％(重量/重量)，例如0.1重量％至7重量％，例如0.1重量％至5重量％，例如0.5重量％至5重量％，例如0.5重量％至4重量％，例如，0.5重量％至3重量％的纤维素纤维。
如果需要，可以添加用于控制泡沫稠度的添加剂。
根据一般实施方案，任何表面活性剂可用作发泡剂。发泡剂可以优选选自阴离子表面活性剂，或者选自非离子表面活性剂、两性表面活性剂和合成聚合物。
合适的阴离子表面活性剂的良好工作实例是月桂基(十二烷基)硫酸钠(SLS，SDS)和月桂基醚硫酸钠(SLES)。当选择SDS作为发泡剂时，用于泡沫形成的纤维素组合物的量通常为0.05g/l至10g/l(ppm)，例如0.1g/l至8g/l(ppm)。SDS是最经济的发泡剂，并且被批准用于食品级应用(FDA，BfR)，并且是优选的。
非离子表面活性剂的合适实例是烷基聚氧乙烯、司盘(Spans)和吐温(Tweens)。
适用于发泡剂的两性表面活性剂的实例是甜菜碱。合适的聚合物表面活性剂是聚乙烯醇，PVA。
本发明的泡沫形成的纤维素纤维材料还可包含添加剂量(例如低于10wt％)的其他材料，例如强度化学品或试剂，例如淀粉及其衍生物，或羧甲基纤维素及其衍生物。可加入这些添加剂以影响所得到的泡沫形成的纤维素纤维材料的性能。可以加入阳离子淀粉以进一步提高片材强度。阳离子淀粉的加入量小于纤维素组合物的6wt％，优选为纤维素组合物的0.5wt％至5.5wt％，例如1wt％至5wt％，例如1.5wt％至4wt％，例如2wt％至5wt％。
根据另一个实施方案，纤维素增强部分已经用阳离子干强剂处理。这种处理增加了纤维网络中的粘合面积，从而提高了强度。阳离子干强剂可选自阳离子淀粉(CS)、阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)和乙二醛化聚丙烯酰胺(GPAM)。也可以使用其他相应的阳离子试剂，例如聚氨基酰胺-表氯醇(PAE)。因此，纤维素增强部分可以在单独的步骤中用阳离子干强剂处理，其中阳离子干强剂选自阳离子淀粉(CS)，阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)，乙二醛化聚丙烯酰胺(GPAM)和聚氨基酰胺-表氯醇(PAE)。
优选地，纤维素增强部分已经用阳离子淀粉作为阳离子干强剂处理。
用阳离子强度剂处理纤维素增强部分可以在混合粗纤维素纤维和纤维素增强部分以形成纤维素纤维混合物的步骤之前进行。
或者，代替用阳离子干强剂处理纤维素增强部分，可以用阳离子干强剂处理整个纤维素纤维混合物。
根据另一个实施方案，该方法还包括将粗纤维素纤维和纤维素增强部分混合以形成纤维素纤维混合物的步骤；其中该混合步骤在将纤维素纤维加入含水泡沫组合物的步骤之前进行。这具有以下优点：它是制备均匀纤维混合物的有效方法。
替代地，该方法还包括将粗纤维素纤维和纤维素增强部分混合以形成纤维素纤维混合物的步骤；其中混合步骤在将纤维素纤维加入含水泡沫组合物的步骤之前进行；并且其中，在将粗纤维素纤维和纤维素增强部分混合以形成纤维素纤维混合物的步骤之后，用阳离子增强剂处理整个纤维素纤维混合物。
SDS是阴离子表面活性剂，即它在含水环境中带负电荷。此外，SDS是一种有效且廉价的表面活性剂，广泛用于许多需要无毒的表面活性剂的健康安全的应用，如洗发水和牙膏。另外，SDS是非常有效的发泡剂，因此纸浆悬浮液中形成可接受的泡沫所需的SDS浓度低。所需的非离子表面活性剂浓度通常比所需的SDS浓度高10倍。阳离子表面活性剂吸附在纤维上的阴离子位点，因此它们在幅材中的浓度增加，导致产品具有更高的表面活性剂含量和降低的强度。已知形成泡沫所需的聚乙烯醇(PVA)的量与SDS相比要多得多，因此对于PVA而言，从制板工艺流出到水净化设备的表面活性剂的量将更多。此外，当PVA用作发泡剂时，产品的强度可能取决于发泡剂浓度，如果用PVA调节发泡，则发泡剂浓度可能对产品质量的控制造成挑战。另外，PVA的浓度也影响所得到的材料的强度性质。
SDS带负电，其影响阳离子加工化学品，例如，CPAM(阳离子聚丙烯酰胺)(保留化学品)、阳离子淀粉(干强剂)和AKD(烷基乙烯酮二聚体)(施胶剂)(通常用阳离子聚合物稳定的分散体)。如本文所讨论的，这些问题中的每一个可以独立地解决。
当SDS用作表面活性剂并且阳离子干强剂是阳离子淀粉时，可能出现对阳离子添加剂的一些不希望的效果。在气泡中，阴离子SDS分子被排列，使得阴离子端(即亲水端)朝向水相，疏水端朝向空气相。因此，泡沫中的气泡具有大的表面积和高的负表面电荷。阴离子气泡表面可与纤维“竞争”以吸附阳离子增强助剂和阳离子保留聚合物。阴离子气泡也可能分离已经吸附在纤维表面上的阳离子聚合物，特别是如果在该过程中存在高剪切力的话。因此，有害作用取决于泡沫中的延迟时间，即阳离子强化助剂和阳离子保留聚合物在泡沫中存在多长时间，即与泡沫相互作用多长时间。为了克服这个问题，可以将阳离子淀粉加入到稠浆料(即纤维分散体或纤维素纤维混合物)中，然后再将泡沫与稠浆料混合。则SDS不会干扰阳离子淀粉吸附到纤维上。泡沫中的延迟时间应该短，因为泡沫中会发生一定程度的解吸。与较低的泡沫密度相比，高泡沫密度(600kg/m3-750kg/m3)促进阳离子淀粉保留。替代地，可以在600kg/m3-750kg/m3的泡沫密度下，将阳离子淀粉加入泡沫中。保留系统和定量给料方式可以如下所述。通过增加作为保留化学品的CPAM和微粒的剂量，可以通过良好的固体保留来增加淀粉保留。代替使用CPAM和微粒，可以使用由单宁酸(TA)和聚环氧乙烷(PEO)组成的保留系统。
根据另一实施方案，该方法还包括在将纤维素纤维添加到含水泡沫组合物的步骤中获得的纤维泡沫组合物中添加保留系统的步骤。保留系统可包括聚环氧乙烷(PEO)和单宁酸(TA)。添加保留系统具有这样的效果：当纤维和颗粒保留在材料中时，在减少材料中的水量的步骤期间，较少的纤维和颗粒离开材料。这提高了所得材料的质量：由于非保留材料基本上尺寸很小并且粘合良好，因此其对粘合的贡献是显著的。此外，还改进了其他化学品的脱水和保留，从而节省了原材料和生产成本。
在双组分保留系统中，添加物优选在两个单独的插入点中进入管线，在点之间具有明确的时间延迟。
保留系统可包括聚环氧乙烷(PEO)和单宁酸(TA)。聚环氧乙烷(PEO)和单宁酸(TA)的加入量优选小于450g/t的干固体。聚环氧乙烷(PEO)和单宁酸(TA)是非离子保留系统，因此在阴离子发泡剂(如SDS)和保留系统上的相反电荷之间不发生干扰相互作用。优选地，PEO的分子量(MW)为6×106至8×106。
因此，当表面活性剂是阴离子表面活性剂，例如，SDS时，优选的保留系统是聚环氧乙烷(PEO)和单宁酸(TA)。聚环氧乙烷(PEO)和单宁酸(TA)的加入量优选小于450g/t的干固体。
该方法可包括向第二步骤(b)中获得的纤维泡沫组合物添加保留系统的步骤，其中保留系统可包含聚环氧乙烷(PEO)和单宁酸(TA)。
代替单宁酸，可以使用任何含有酚基的化合物，例如，可以使用牛皮纸木质素或甲醛树脂。
替代地，保留系统可以是阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)和微粒的组合。微粒可以具有负静电荷和非常高的表面积。微粒可以是聚合物或无机物或其组合。使用的无机微粒的一个示例是膨润土。优选地，CPAM的加入量可小于1000g/t的干固体含量。优选地，微粒的加入量小于1000g/t的干固体含量。CPAM和微粒的添加具有改善固体保留的优点。当使用SDS作为发泡剂并且使用CPAM和微粒作为保留系统时，CPAM的阳离子电荷与发泡的SDS相互作用，因此保留系统的有效性降低。为了克服这个问题，当泡沫密度为600kg/m3-750kg/m3时，在加入微粒之前，可以将量增加的CPAM(400g/t-1000g/t)加入到流浆箱进料管线中。替代地，为了减少上述负面影响，可以将CPAM加入到稠浆料(即纤维分散体或纤维素纤维混合物)中，然后将泡沫与稠浆料混合，并将靠近流浆箱的微粒进给到流浆箱进料管线中。
不需要向纤维泡沫组合物中进一步添加聚合物或纤维，以使得所获得的泡沫形成的纤维素纤维材料能够用于液态纸盒包装材料和层压材料中的主体材料。
可以向纤维泡沫组合物中加入施胶剂，例如烷基琥珀酸酐(ASA)、烷基烯酮二聚物(AKD)和松香，以改善板(即泡沫形成的纤维素纤维材料)的疏水性，从而改善它的防水性能。施胶剂可以以高达4kg/吨(kg/tonne)的干固体含量的量加入纤维泡沫组合物中。在液体包装板的生产中，内部施胶通常通过添加AKD(烷基乙烯酮二聚体)来完成。
根据一实施方案，该方法进一步包括以下步骤：通过直接添加烷基乙烯酮二聚物(AKD)、烷基琥珀酸酐(ASA)和/或松香胶料来进行疏水性施胶，然后进行将纤维泡沫组合物分布到基底上或到模具内的步骤。优选地，在将将纤维泡沫组合物分布到基底上或到模具内的步骤之前不到20秒，优选不到10秒，例如7秒，加入烷基乙烯酮二聚物(AKD)、烷基琥珀酸酐(ASA)和/或松香胶料。对于AKD，剂量可以是4kg/t或更少的干固体含量。在该阶段添加施胶剂的一个优点是施胶剂具有良好的性能。如果早先加入，则表面活性剂可以洗掉施胶剂，导致较低的疏水性，从而增加所得材料在干燥时吸收液体的倾向。优选地，施胶剂的总加入量不超过4kg/t的干固体含量。
尽可能接近在将纤维泡沫组合物分布到基底上或到模具内的步骤之前，可以向泡沫中加入AKD，例如Fennosize KD364M，以4kg/吨的干固体含量(活性物质)或更少的剂量加入。优选地，在将纤维泡沫组合物分布到基底上或到模具内的步骤之前不到20秒，优选不到10秒，例如7秒，加入AKD。该施胶剂在SDS泡沫成形中有效地起作用。
已知表面活性剂会扰乱AKD施胶。当使用SDS作为发泡剂且使用AKD作为施胶剂时，SDS的负电荷可能中和阳离子稳定的AKD。因此，SDS干扰AKD颗粒吸附到纤维表面上。此外，AKD产品必须与整个泡沫形成化学过程相容。出于这些原因，必须仔细选择AKD产品。保留系统(CPAM和微粒)以及阳离子淀粉添加促进施胶，并且与Fennosize KD 364AKD产品一起可以实现足够的施胶水平。Fennosize KD 364与泡沫形成化学过程相容的原因可能是AKD稳定体系中的高比例的阳离子电荷。
优选地，由于AKD延迟，即AKD在泡沫中的停留时间可能降低施胶效率，因此将施胶剂恰好在流浆箱之前进给到泡沫中。
根据一替代实施方案，该方法还包括以下步骤：通过将施胶剂喷涂在分布式纤维泡沫组合物上而施加施胶剂来进行疏水性施胶，该分布式纤维泡沫组合物是在将纤维泡沫组合物分布到基底上或到模具内的步骤中获得的，其中施胶剂包括烷基乙烯酮二聚物(AKD)和/或烷基琥珀酸酐(ASA)和/或松香。优选地，施胶剂的总加入量不超过4kg/t的干固体含量。添加施胶剂作为喷雾剂的一个优点是通过进一步降低剪切力和剪切的暴露时间，它进一步使表面活性剂的洗出AKD的效果最小化。
根据一实施方案，含水量待减少的纤维泡沫组合物的密度为约600kg/m3至750kg/m3。平均气泡尺寸可以是100μm或更小。因此，在步骤(d)中含水量减少之前，纤维泡沫组合物的密度约为600kg/m3-750kg/m3。这具有以下优点：在该密度下，SDS内容物不会与阳离子化学品相互作用太多，从而确保板的目标水平强度性质。同时泡沫质量足以产生可接受的构造。在减少含水量(步骤(d))之后，泡沫形成的纤维素纤维材料已经获得其最终形状并且不含泡沫或含有数量可忽略的泡沫。在减少含水量之后，泡沫形成的纤维素纤维材料(板)的密度优选为450kg/m3或更低，优选250kg/m3-350kg/m3，例如300kg/m3。
根据另一个实施方案，纤维泡沫组合物的平均气泡尺寸为100μm或更小，例如80μm或更小，例如60μm或更小。这具有以下优点：气泡保持单根纤维分离，并且因此不产生纤维絮凝物，导致通常具有特定构造(即构造数量或用克重标准化的局部克重的标准偏差，根据SCAN-P 92:09测量低于1.0√g/m)的材料的良好构造。可以使用光学测量和平均所测得的气泡的直径将气泡半径确定为Sauter平均直径D[3,2]。
包含如上所述产生的纤维素纤维的泡沫可以通过喷嘴装置(“流浆箱”)，其中压力和成形工具产生泡沫形成的纤维素纤维材料幅材。流浆箱喷嘴将纤维泡沫在横向上均匀地分布在成型丝网上，随后的脱水元件增加固体含量，通常在成形部分后增加至15％至20％(重量/重量)。此后，可以机械压缩幅材以达到30％至55％的固体含量水平。为了达到最终固体含量目标(通常为85％至95％)，可以通过使用干燥单元(如热筒、红外线干燥器或冷凝带干燥器)来干燥幅材。最后，可以将基板卷到卷轴上，卷绕到定制宽度的卷轴上并储存，然后在未来用于制备例如包装材料。
由于这种材料包含比常规材料更少的纤维素纤维，同时仍具有所需的所期望的性能，因此与常规材料用于相同应用时相比，材料成本更低。
与在组成中不包含高度精制的纤维浆的相应的泡沫形成的纤维素相比，根据本发明的泡沫形成的纤维素纤维材料具有进一步改善的内部结合强度，即分层强度。另外，它还改善了在厚度方向上的抗压缩性，即减少了残余应变。
根据本发明的泡沫形成的纤维素纤维材料可以根据本发明的方法制造。
本发明还涉及通过根据本发明的方法获得的泡沫形成的纤维素纤维材料。
根据本发明的泡沫形成的纤维素纤维材料可以定义为具有至多450kg/m3的密度，至少20g/m2的克重，至少100J/m2的分层强度，至少150kPa的z-强度，以及在单次负荷量为2MPa的情况下的3％至8％的残余应变(即z方向压缩后保持的厚度减少)。
与一般的发泡聚合物层相反，根据本发明的泡沫形成的纤维素纤维材料在300℃以上是热稳定的并且具有低的热传递。已经观察到，在200kg/m3-450kg/m3的相对低的密度下，泡沫形成的纤维素纤维材料片材在挤出层压操作中不会损失其原始厚度太多(低残余应变)，并且还充分保持其初始分层强度，以及其在z方向上的抗拉强度，即z-强度(z-方向上的抗拉强度)。
与一般的发泡聚合物层相反，根据本发明的泡沫形成的纤维素纤维材料在300℃以上是热稳定的并且具有低的热传递。已经观察到，在200kg/m3-450kg/m3的相对低的密度下，泡沫形成的纤维素纤维材料片材在挤出层压操作中不会损失其原始厚度太多(低残余应变)，并且还充分保持其初始分层强度，以及其在z方向上的抗拉强度，即z-强度(z-方向上的抗拉强度)。
泡沫形成的纤维素纤维材料可具有至少20g/m2的克重。在一些实施方案中，克重为介于20g/m2和440g/m2之间。
根据一实施方案，泡沫形成的纤维素纤维材料具有至少100J/m2，优选至少140J/m2，甚至更优选至少170J/m2的分层强度。分层强度可以是60J/m2-300J/m2，例如60J/m2-250J/m2，例如80J/m2-220J/m2，例如140J/m2-220J/m2，例如170J/m2-220J/m2。这些值与用于例如包装材料中的传统材料的值相当。
根据另一个实施方案，泡沫形成的纤维素纤维材料具有至多450kg/m3的密度。优选地，密度为250kg/m3-350kg/m3，例如300kg/m3，例如200kg/m3。
本文使用的以下术语和定义将在下文给出定义。
“泡沫纤维素材料”或“泡沫形成的纤维素纤维材料”是为来自这种材料的制品提供体积或厚度的材料，不必增加很多重量，即具有比常规纤维纸张或纸板更高的膨大属性(bulk property)，膨大属性是材料密度的倒数。换句话说，泡沫纤维素是具有可调密度的纤维材料，其可通过泡沫形成工艺制造。
纤维粗糙度定义为每纤维长度的重量，通常以mg/m或g/m为单位表示。粗糙度取决于纤维直径、细胞壁厚度、细胞壁密度和纤维横截面。粗糙度值对纸张结构有很大影响。高粗糙度值表示厚的纤维壁，使得刚性纤维不能塌陷。具有低粗糙度值的薄壁纤维提供柔韧的纤维和更致密的片材。纤维越粗，它们就越坚硬且越具刚性。较粗糙的纤维会使纸张变得膨大。这对包装纸很重要，对打印纸不太重要。然而，粗纤维会导致纸张表面不均匀。
“主体层”或“芯层”是对层压材料的机械刚性和强度性能以及尺寸稳定性有很大贡献的层。这通常是夹层材料的最厚层，不一定是最坚硬或最致密的材料。在刚性的夹层材料中，在两个凸缘层(即面层)之间的中心通常存在“膨大的”间距层或间隔层，这通过其杨氏模量和/或更高的拉伸刚度属性有助于构造的总刚度。
“分层”是指材料分离成不同的层。分层是纤维材料(如纸板)的失效模式，其中纤维层和纤维分离导致机械性能的显著损失。
“分层强度”可以通过材料的内部结合强度来表征，并且可以通过例如遵循TAPPIT569并且提供J/m2的值的Huygen内部粘合能量测试装置来确定。纸材料在许多转换操作中(例如在印刷、压痕、层压、拼接和折叠中)经受平面外负荷作用，这可能导致分层。通过斯考特结合强度(Scott Bond)型测试测得的“内部结合强度”可能与这种转化操作中纸材料的“抗分层性”相关。
“内部结合强度”(J/m2)定义为在Scott Bond型试验中在全厚度方向(即z方向)上使纸材料分层所需的每单位面内面积的能量。
板的“压缩强度”是测试件在失效开始之前可承受的每单位宽度的最大压缩力。它以千牛顿/米(kN/m)表示。测量标准ISO 9895：2008。
纸浆的“加拿大标准游离度”(“CSF”或“游离度”)被设计成计量排放稀释的纸浆悬浮液(在1升水中3克纸浆)会采用的速率(标准ISO5267-2:2001)。
“压缩强度比”MD/CD被确定为机器方向(MD)压缩强度与横向(CD)压缩强度的比率，其均根据标准ISO 9895:2008测量。
“Z强度”是厚度方向抗拉强度，测量标准ISO 15754。
Schopper-Riegler测试(参见ISO 5267)被设计成计量稀释的纸浆悬浮液脱水会采用的速率。已经表明，排水性与纤维的表面条件和溶胀有关，并且构成了纸浆经受的机械处理量的有用指标。
“克重”表示为纸材料的每单位面内面积的重量，并以g/m2计量。
层压包装材料中的层的“层片克重”是该层的每单位面积重量(g/m2)。
“厚度”是两个平坦表面之间的距离，所述两个平坦表面放置在纸材料的每一侧上并承受100kPa的压强。它以微米(μm)表示。
与用于液态包装的层压包装材料的纤维素材料或主体材料相关的“低密度”是指比用于该目的普通纸板或硬纸板的密度低的密度，即最终低于900kg/m3，例如低于700kg/m3，例如100kg/m3至600kg/m3，例如100kg/m3至500kg/m3，例如200kg/m3至500kg/m3，例如低于450kg/m3。
“聚烯烃”或“聚烯”是由式为C2H2n的简单烯烃作为单体生产的聚合物。
“聚乙烯”是通过聚合单体乙烯生产的聚烯烃。
“共聚物”或“杂聚物”是两种或更多种单体物质的聚合物。
“高密度聚乙烯”或“HDPE”是密度大于0.941g/cm3的乙烯聚合物。
“低密度聚乙烯”或“LDPE”是密度为0.910g/cm3-0.935g/cm3的聚乙烯均聚物。由于从主聚合物主链延伸的相对大量的长链分支，LDPE也称为支化或非均匀支化的聚乙烯。自20世纪30年代以来，LDPE已经被商业制造并且是本领域公知的。
“线性低密度聚乙烯”或“LLDPE”是指密度从0.89g/cm3的聚乙烯共聚物。LLDPE是线性的并且基本上不含有长链分支，并且通常比常规LDPE具有更窄的分子量分布。传统的“线性低密度聚乙烯”(LLDPE)可以用常规的Ziegler-Natta催化剂制备。LLDPE也已经长时间(自从20世纪50年代通过溶液反应器，并且自从20世纪80年代通过气相反应器)在商业上制造并且也是本领域公知的。
“mLLDPE”是在气相反应器中通过茂金属催化剂和/或在淤浆反应器中用金属茂催化剂和/或在溶液反应器中用任何二茂铪(haftocene)催化剂制备的线性低密度聚乙烯。mLLDPE聚合物在包装技术领域中是众所周知的。
“坯料”是指预制的、平坦未折叠的管状的包装材料片材。坯料的包装材料的实例包括主体层和在主体层的每一侧上的液密性塑料涂层。坯料用于通过以下方式来制造密封的包装容器：将坯料竖立成在一端横向密封的开口的管状套筒，然后填充以及横向密封开口端。
除非另有定义，否则涉及包装材料、包装容器或其层的“厚度”通过显微镜确定，例如通过合适的显微镜，例如以Olympus名称销售的那些显微镜，例如BX51确定。
“液态或半液态食物”通常是指具有任选地可包含食物块的流动内容物的食物产品。乳制品和牛奶、大豆、米、谷物和种子饮料、果汁、花蜜、无泡饮料、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、番茄、酱油(如意大利面酱)、豆类和橄榄油是所考虑的食品的一些非限制性实例。
与包装材料和包装容器有关的“无菌”是指消除、灭活或杀死微生物的条件。微生物的实例是细菌和孢子。通常当产品无菌包装在包装容器中时使用无菌处理。
术语“热密封”是指将热塑性材料的一个表面焊接到另一个热塑性表面的过程。可热密封的材料应当在适当的条件(例如施加足够的加热和压力)下，当压靠和接触另一种合适的热塑性材料时能够产生密封。合适的加热可以通过感应加热或超声波加热或其它常规接触或对流加热手段(例如，热气)来实现。
方法
使用样品数量较少以及样品尺寸较小的ISO 536版本测定克重(单位g/m2)。使用切割装置(圆盘切割机或冲头)生产面内面积为100±1cm2的圆形测试件。将五个圆形测试件每个都称重，称上读数的精确度为±0.5％。通过将测试件的质量除以面内面积来计算每个测试件的克重。
厚度(放置在纸材料每侧上并承受100kPa的压强的两个平面之间的距离(以μm为单位))使用ISO 534版本测定，其中分析较少的样品，每个样品仅仅测量几个点。使用切割装置(圆盘切割器或冲头)生产面内面积为100±1cm2的圆形测试件。每个样品制备五个测试件。对于每个测试件，根据ISO 534在三个不同的点测量厚度作为净微米(dead-weightmicrometer)，并且将测试件厚度评估为这三次测量的平均值。
使用ISO 1924:3版本确定拉伸性能。使用自动记录拉伸力和伸长率的测试机，以恒定的伸长率(100mm/min)使给定尺寸(15mm宽和足够长(≥150mm))的测试件拉伸至断裂。测试分别在机器方向(MD)和横向(CD)上进行。根据ISO 1924:3，每个样品使用10个测试件。
压缩强度(短跨度压缩测试(SCT))使用ISO 9895版本测定，其中测试每个方向上的10个样品。将宽度为15mm，长度>70mm的测试件夹在两个间隔0.70mm的夹具之间，迫使这两个夹具朝向彼此，直到发生压缩失效。测量最大力并计算压缩强度。分别在MD方向的10个测试件和CD方向的10个测试件上对纸或纸板进行测试。
分层抗性(Scott Bond)测定如下。切割测试件并使用双面胶带将其安装在钢砧和L形铝支架之间。对金属板施加特定的压力以确保可重复的粘合，并且摆锤从初始水平位置释放并且当到达其竖直位置时允许撞击L形支架，导致测试件分层。通过记录摆锤的峰值过量摆动来评估分层过程消耗的能量。内部结合强度计算为记录的能量除以测试件的面内面积。
用Lloyd LR10K加载装置测定样品在规定负荷后的残余z应变(z方向(厚度方向)的残余应变)。暴露于负载的样品面积为15.2cm2，圆形半径为22mm。将板样品放置在加载台上，并将最大压强2MPa(力3041N)施加到样品上持续1秒。用片材的初始厚度(用单独的标准装置测得的)计算相对变化，并且位移传感器的读数显示来自压缩的绝对厚度变化，即永久厚度减小。残余应变被确定为加载力没有额外明显下降的点。在不同的点上进行至少五次平行测量。残余应变测量也可以通过顺序加载进行，报告每次加载后厚度变化的大小。
层压包装材料通过用于将层压在一起的各种方法获得，这些方法例如挤压层压、湿或干粘合剂层压、热-压层压等，并且还可以包括各种涂布方法。虽然特定的层压技术对于为了实现本文所述的方面和实施方式的益处并不是关键的，但是挤压层压是可以适当地用于生产层压包装材料的一个实例，特别是用于食品(例如液态和半液态食品)的基于纸板的包装。
根据本文公开的方面和实施方式，提供了具有长保质期的包装容器，保存期限不小于3、6、8、9、10、11、12、13、14、15个月。自然地，优选长的保质期。通常需要至少12个月的保质期，然而其可以根据不同的偏好而变化。在一个方面，由本文所述的包装材料制成的包装容器的保质期为12个月。
特别地，这种层压包装材料包括主体层，该主体层包括来自泡沫形成的纤维状纤维素(也称为泡沫纤维素)的材料。因此，泡沫纤维素是具有可调密度的纤维材料，其可通过泡沫形成工艺来制造。主体材料层被布置为对层压材料的抗弯刚度提供最有效的贡献。
根据本发明的泡沫形成的纤维状纤维素基于纤维素纤维，其包含改性纤维素，改性纤维素经过改性以含有二醇纤维素功能。这种二醇纤维素功能纤维通过以下方式获得：对来自任何上述类型的纤维素纸浆或纤维素纤维悬浮液的常规未改性纤维素纤维进行纤维素中可用的C2-C3键的选择性氧化处理，从而部分地形成二醛纤维素，随后还原二醛纤维素以形成二醇纤维素。基于纤维素中可用的C2-C3键的初始数量，二醛纤维素的转化度可以为10％至50％，例如13％至49％，例如20％至45％。因此，改性的二醇纤维素包含未改性的“纤维素和二醇纤维素”。含有二醇纤维素的改性纤维素可以加入到未改性纤维素纤维组合物或纤维泡沫组合物中，使得基于最终纤维泡沫纤维素混合物中C2-C3键的总数，二醇纤维素的最终含量大约是0.5％至25％，例如0.5％至20％，例如0.5％至10％，例如0.5％至5％。
因此，用于本文公开的方面和实施方案的合适的主体层主要包含或仅包含泡沫形成的低密度纤维素材料，并且因此与本发明的泡沫形成的纤维状纤维素材料具有大致或完全相同的物理性质。
然而，根据另一实施方案，主体层还可包括附加的、整体的、凸缘的或面饰的纤维素基材料层，例如薄纸，其具有更高的拉伸刚度和更高的密度，以便提供主体层本身内部的夹层结构特征。然后将泡沫形成的材料层层压或布置成与主体层内的至少一个面饰纸层连续层接触。
最终的层压包装材料可以包括泡沫形成的纤维素主体层和至少一个另外的不同的纤维素材料层，例如薄纸或厚度降低的纸板面饰层，这些层通过层压包装材料的制造中随后的层压操作进行层压。
因此，多层主体层可以是独立制造并且随后彼此胶合的各个层的层压体。替代地，可以在造纸机中形成多层主体。例如，泡沫形成的纤维素层可以由一个流浆箱形成，而另一个纸层或来自不同纤维素纤维的层由同一机器中的另一个流浆箱形成。在同一造纸机中使用多个流浆箱在造纸领域是众所周知的。还可以使用分层的流浆箱来形成多层产品的各个层。
在本发明的不同实施方案中，泡沫形成的纤维素纤维材料可以分布在模具中，随后脱水和干燥以获得最终的三维形状。通过改善内部结合强度，即分层强度，因此可以通过模压含水纤维泡沫组合物而不添加大量其它添加剂或聚合物来制备三维制品，以达到内部结合强度的目的。
本文使用的主体层或泡沫形成纤维材料具有克重为至少20g/m2的表面重量。在一些实施方式中，克重为介于20g/m2-440g/m2之间。克重例如根据要求由不同类型的包装所赋予。根据ISO 536来评价主体层的克重。表面重量克重表示每单位面积的重量，以g/m2计量。主体层通常具有介于80-1100μm之间的厚度，并且被适当地选择以获得适合于包装容器类型和预期食品的所需刚度。主体层厚度可以通过显微镜或层片克重法评估，如下文所述。层压包装材料中层的层片克重是该层的每单位面积的重量(g/m2)。层压包装材料中的主体层的克重计算为总克重与聚合物和铝箔层的层片克重之间的差异。
泡沫形成的纤维素提供主体层厚度的至少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测包装材料的横截面来确定。
根据一些方面和实施方式，主体层可以进行表面处理或表面涂布，以改善包装层压材料的周围层之间的粘附性和兼容性，和/或以获得额外的所需性能，例如改善的刚度。这种表面处理可以通过使材料表面暴露于电晕、臭氧或火焰处理等来提供。
主体层具有例如80μm至1100μm的厚度、例如90μm至800μm的厚度、例如150μm至600μm的厚度、例如200μm至550μm的厚度、例如250μm至350μm的厚度。以表面重量g/m2表示，相应的合适范围为20g/m2至440g/m2，例如25g/m2-350g/m2，例如45g/m2至250g/m2，例如60g/m2至220g/m2，例如60g/m2至200g/m2。
与不含有改性纸浆(其组分中具有二醇纤维素)的相应的泡沫形成的纤维素相比，本发明的泡沫形成的纤维素具有进一步改善的内部结合强度，即分层强度。此外，它还改善了机械性能，例如拉伸应变、抗拉强度和压缩强度。
不受某些理论的束缚，相信二醇纤维素纤维比常规的未改性纤维素纤维在性质上更加无定形并且更具分子活性，并且定位成围绕未改性纤维素纤维的更结晶的核的壳。相信纤维素混合物的这种形态在超出屈服点的变形下促进单根纤维内和之间的塑性变形。纤维素中的这种硬核和软壳的构造似乎有利于产生更大的粘合区域并获得更高的强度和在变形时吸收能量的能力。
含有相当少量的二醇纤维素的泡沫形成的纤维素的性能大大改善的合理原因可能是，可以将在组合物中的大部分或全部改性纤维保留，因为它们与组合物中存在的其它纸浆纤维具有相同的尺寸，因此作为整体对纤维素组合物的积极作用最大。
包括泡沫形成的纤维素层和任选的附加纤维素层的主体层可以设置有涂层(例如粘土涂层)，或者可以是表面改性的。这种涂层或表面改性也可以适用于施加到例如印刷用的附加层，并且设置在主体层(任选地包括附加的纤维素层)和最外的可热封的聚合物层之间。任选地包括附加层(例如薄纸面饰层)的主体层可以是表面改性的，或者可以存在粘合剂或结合层，以便促进主体层和附加层之间的兼容性和结合。
主体层包括作为主体材料的泡沫形成的纤维素，并且其特征在于密度小于700kg/m3，例如100kg/m3至600kg/m3，例如100kg/m3至500kg/m3，例如200kg/m3至500kg/m3，例如200kg/m3至400kg/m3，例如300kg/m3至500kg/m3，例如300kg/m3至400kg/m3，例如200kg/m3至300kg/m3。在一些方面和实施方案中，主体层由泡沫形成的纤维素组成，因此实际上不构成主体层，而是用于最终层压或夹层结构的间隔层，并且主体间隔层具有小于700kg/m3的密度，从100kg/m3至600kg/m3，例如100kg/m3至500kg/m3，例如200kg/m3至500kg/m3，例如200kg/m3至400kg/m3，例如300kg/m3至500kg/m3，例如300kg/m3至400kg/m3，例如200kg/m3至300kg/m3的密度。泡沫形成的纤维素主体材料的密度越低，所消耗的原料的成本效率越高，同时在300kg/m3以上时，获得的对泡沫形成的纤维素的厚度降低性能的抵抗性越好。根据一实施方案，已经得出用于层压包装材料的泡沫形成的纤维素的最佳密度为200kg/m3至500kg/m3，特别是200kg/m3至400kg/m3，例如300kg/m3至400kg/m3。在一些实施方案中，层压包装材料包含主体层，所述主体层包含如上定义的泡沫形成的纤维素材料，和层压于其上的至少一个热塑性材料层。热塑性层覆盖并保护基于纤维素的主体层，并且可以构成层压包装材料的外部可热密封侧。
主体层的将成为封闭和密封的包装容器的外侧的侧面可以印刷有装饰油墨图案，并且随后通过热塑性的、外部的、液密的和可热密封的层涂布。
根据本文公开的方面和实施方式，主体层因此提供了将泡沫形成的纤维素结合到适于制备用于食品(特别是液态和半液态食品)的包装容器的层压包装材料中的机会。将主体层与泡沫形成的纤维素的主体材料层压到聚合物层上可以通过熔融挤压操作进行，例如通过塑料层的挤压涂布和挤压层压进行。挤压通常在高温下进行，例如在低密度聚乙烯的情况下，在高达约330℃下进行。已经表明，这种温度不会成为包含泡沫形成的纤维素的主体层的主要问题。这与发泡聚合物层的主体层的情况形成对比。与一般的发泡聚合物层相反，泡沫形成的纤维素在300℃以上具有相当的热稳定性并且具有低的热传递。已经看到，在200kg/m3至400kg/m3的相对低的密度下，泡沫形成的纤维素片材在挤出层压操作中不会损失其原始厚度太多，并且还充分保持其初始分层强度，以及它的所谓z强度。
如本文的方面和实施方式中所述的包含泡沫形成的纤维素的主体层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遵循TAPPI T569的Huygen内部粘合能量测试装置来确定，并且提供J/m2值，其中本文的包装材料为介于60J/m2-300J/m2之间，例如60J/m2-250J/m2，例如80J/m2-220J/m2，例如140J/m2-220J/m2，例如170J/m2-220J/m2。在一些方面和实施方式中，主体层提供阻隔层和最外的热塑性可热封聚合物层之间的距离，并且由此能够定制层压包装材料结构。在一些实施方式中，包含泡沫形成的纤维素的主体层提供了改进的分层强度结合在厚度方向上的压缩强度，其在阻隔层和最外的热塑性层之间提供足够的距离。
泡沫形成的纤维素可以通过将纤维素纤维和发泡流体(例如水)以及表面活性剂(例如十二烷基硫酸钠(SDS)(或所谓的月桂基硫酸钠(SLS))混合而产生。表面活性剂的量应为0.01ppm至1000ppm，例如0.01ppm至100ppm，例如0.01ppm至10ppm，例如0.05ppm至10ppm，例如0.1ppm至8ppm。特别地，当使用SDS时，发泡剂的量为0.05g/l至10g/l，例如0.1g/l至8g/l。在普通泡沫发生器上的转子混合器产生泡沫形成的纤维素。泡沫一般通过将气体引入混合物中形成。合适气体的一个例子是空气。另一种合适的气体是氧气。通常，通过加压气体以及通过搅拌引起的涡流将气体引入混合物中。通常，提供纤维素作为包含纤维素纤维的液体分散体。液体的一示例是水。纤维素纤维的一些实例是基于纤维素的纤维，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(包括表面活性剂的)流体产生泡沫之后将纤维分散体加入到发泡流体中。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组合。如果需要，可以添加用于控制泡沫的稠度(consistency)的添加剂。基于总的湿泡沫组合物，纤维泡沫组合物中纤维的量为0.1重量％至10重量％，例如0.1重量％至7重量％，例如0.1重量％至5重量％，例如0.5重量％至5重量％，例如0.5重量％至4重量％，例如0.5重量％至3重量％。
如本文所述的所产生的泡沫形成的纤维素通过喷嘴装置(“流浆箱”)，其中压力和成形工具产生泡沫形成的纤维素幅材，泡沫形成的纤维素幅材在至少部分将其干燥之后被卷到卷轴上并将其存储，然后在将来使用以制备例如包装材料。任选地，泡沫形成的纤维素幅材可以内嵌(in-line)使用，即直接施加额外的层以将泡沫形成的纤维素幅材转变为用于液态或半液态食品包装的层压包装材料。与传统纸制造相比，可以适当地使用额外的或改进的干燥以获得所需的干燥度和密度。
在一些实施方案中，本发明的泡沫形成的纤维素可以进一步与添加剂量(例如低于10重量％)的其他材料混合，例如强度化学品或试剂，例如淀粉及其衍生物，或羧甲基纤维素和其衍生物。淀粉可以例如以小于纤维素组合物的6重量％，优选0.5重量％至5.5重量％，例如2重量％至5重量％的量加入。
此外，可以以高达4kg/吨的量向纤维素组合物中加入施胶剂，例如烷基琥珀酸酐(ASA)、烷基乙烯酮二聚物(AKD)和松香。在液体包装板的生产中，内部施胶通常通过添加AKD(烷基乙烯酮二聚体)来完成。
不需要为了能够将所得的泡沫形成的纤维素材料用于液体纸板包装材料和层压材料中的主体材料，而在本发明的泡沫形成的纤维组合物中进一步加入聚合物。
在一些实施方式中，层压包装材料包括在最外的热塑性层和主体层之间的附加层。附加层可以例如是纸或纸板层或聚合物膜。附加层可以在要成为包装容器外侧的一侧上包含印刷图案。每当附加层是纸、纸板或纤维素层时，至少20g/m2的克重是合适的，在一些实施方式中在20g/m2到100g/m2之间的克重是合适的。纸层可以涂布白色涂布层或者粘土涂布层以改善表面的白度。每当附加层是聚合物膜时，其厚度应在10μm-50μm之间。合适膜的实例是定向的预制膜，例如BOPP(双轴定向聚丙烯)、BoPET(双轴定向聚对苯二甲酸乙二醇酯)、聚酰胺和定向高密度聚乙烯膜。
附加层可选自克重为20g/m2至100g/m2的纸层和厚度为10μm-50μm的聚合物膜。
根据本文公开的方面和实施方式，层压包装材料包含密度小于700kg/m3并且包含本发明的泡沫形成的纤维素的主体层，所述包装材料还包含借助于结合层(例如，热塑性聚合物(例如基于聚烯烃的聚合物)结合层或共聚物结合层)布置的附加层，其中所述结合层设置在所述主体层和所述附加层之间，并且所述附加层的在与所述结合层相对的一侧上布置有装饰印刷图案，所述主体层的在与结合层相对的一侧上设置有阻隔层，所述阻隔层的在与所述主体层相对的一侧上设置有可热密封层。覆盖所述印刷装饰图案的最外层是聚烯烃层，例如要与包装容器的周围环境接触的最外可热密封聚烯烃层(例如LDPE或聚丙烯)。所述最外的热塑性层对包装容器提供额外的保护，例如，耐湿性和耐刮擦性/耐磨性、以及稳定性。
包装材料的指向由材料制成的包装的外部的外层的厚度，例如在5μm-50μm之间，例如在7μm-30μm之间，例如在7μm-20μm之间，例如在8μm-15μm之间。
由于最外的热塑性层覆盖装饰性印刷图案，因此它需要是透明的，使得印刷的装饰在包装的外部是良好可见的，而不会因塑料层质量而劣化。
在主体层的与印刷装饰相对并因此面向最终包装容器的内部的一侧上，例如通过中间层压层布置阻隔层，中间层压层可以是例如HDPE、LDPE、聚丙烯的聚烯烃基层或另一种合适的热塑性聚合物层(例如乙烯-丙烯酸共聚物(EAA))，中间层压层进一步促进主体层和氧阻隔层之间的粘合。任选地，可以处理或改性主体层和/或阻隔层，以实现这些层之间的粘合，在这种情况下可以不需要层压层。例如，可以使用改变衬底中的一个或多个的表面的涂层。在一些实施方式中，阻隔层是铝箔、阻隔膜或涂层。当使用铝箔时，合适的厚度在3μm-15μm之间，例如5μm-10μm、例如5μm-8μm。在一实施方式中，通过使用市售挤压设备的挤压方法施加层压层。作为层压层的合适材料是已知的并且通常包含聚烯烃。根据一个实施方式，层压材料包含聚乙烯或其混合物。在聚乙烯组中，层压层的性质可以变化和调整，以便在包装材料中实现各种最终性能。因此，用于液态和半液态食品的所需类型的包装材料的层压层的变化主要存在于聚乙烯聚合物的组内。
包装材料的层压层的厚度例如为介于5μm-50μm之间，例如10μm-30μm之间，例如15μm-30μm之间，例如17μm-25μm之间。
阻隔层，例如氧阻隔层(例如，铝箔或诸如气相沉积涂布的热塑性膜之类的聚合物膜)通过层压层被布置在与主体层相对的一侧上。任选地，可以处理或改性主体层和/或阻隔层，以实现这些层之间的粘合，在这种情况下不需要层压层。例如，可以使用改性一个或多个衬底的表面的涂层。在一些实施方式中，阻隔层在与任选的层压层相对的一侧上具有粘合剂。在本领域技术人员的能力范围内来选择粘合剂，具体取决于期望的性质和与其接触的层的兼容性。当阻隔层是铝箔时，粘合剂的实例是具有含羧酸官能度的共聚单体的乙烯共聚物，例如诸如由Dow以商品名销售或由Dupont以商品名销售的乙烯丙烯酸共聚物。
包装材料还包含最内可热密封层。可热密封层的一个实例是可热密封的聚烯烃聚合物，其作为指向容器内部的层施加，即作为直接食品接触的层施加。用于最内层的可热密封层可以合适地是低密度类型的聚乙烯聚合物，其选自LDPE、LLDPE、VLDPE、ULDPE或mLLDPE、及它们中的两种或更多种的混合物。可热密封层的布置类似于层压层，并且上文关于层压层公开的内容也适用于可热密封的最内层。根据由包装材料生产的包装容器的类型，在所附权利要求的范围内，也可以考虑可热密封的最内的高密度聚乙烯层、聚丙烯层或丙烯共聚物或三元共聚物层，只要它们与包装材料的其它组分(特别是如本文所述的粘合剂)兼容并与包装材料的其它组分(特别是如本文所述的粘合剂)结合实现所需效果。用作最内层的合适实例是LDPE和mLLDPE之间的混合物(例如50/50、40/60、60/40、30/70、70/30、20/80、80/20重量％混合比)，例如挤压级LDPE。包装材料的最内层的厚度例如在5μm-50μm之间，例如10μm-30μm之间，例如15μm-30μm之间，例如17μm-25μm之间。
通常，包装材料中存在的不同层可以例如通过显微镜检测。可能无法将一个或多个层分离，例如无法将粘合剂与可热封层分离，因此在某些实施方案中，形成包装容器内部的层是粘合剂和可热封层的组合，其中可热封层面向液态或半液态食品。如本文所述的包装材料的粘合剂层具有3μm-12μm之间的厚度，例如4μm-10μm之间的厚度，例如5μm-9μm之间的厚度。粘合剂层可通过包括例如红外光谱法(IR)的不同方法表征。
当然，上述示例作为一般指导，并且在外层和最内层以及层压层中也可以使用其它聚合物。
因此，上述包装材料层例如并且通常通过挤出涂布和挤出层压技术施加到主体材料的相应侧面上。
特别地，根据本发明的层压包装材料包括主体层，该主体层包含来自泡沫形成的纤维素纤维材料的材料，其也称为泡沫纤维素。主体材料层可以布置成对层压材料的抗弯刚度提供最有效的贡献。因此，可以适当地选择主体层，以获得适合于包装容器类型和预期食品的所需刚度。
包含根据本发明的泡沫形成的纤维素纤维材料的主体层提供必要的分层强度结合在厚度方向上的压缩强度，从而在包装材料的阻隔层和最外热塑性层之间提供足够的距离。
因此，合适的主体可以主要包含或仅包含泡沫形成的纤维素纤维材料，因此具有与根据本发明的泡沫形成的纤维素纤维材料大致或完全相同的物理性质。
主体层还可包括附加的、整体的、凸缘或面饰层的纤维素基材料，例如薄纸，其具有更高的拉伸刚度和更高的密度，以便在主体层本身内提供夹层结构特征。
因此，泡沫形成的纤维素纤维材料层可以层压或布置成与主体层内的至少一个面饰纸层连续层接触。
最终的层压包装材料可包括泡沫形成的纤维素纤维材料主体层和至少一个另外的不同的纤维素材料层，例如薄纸或厚度降低的纸板面饰层，这些层在层压包装材料的制造中通过随后的层压操作层压。
多层主体层可以是独立制造且随后彼此连接的各个层的层压体。
替代地，可以已在造纸机中形成多层主体。例如，泡沫形成的纤维素纤维材料层可以由一个流浆箱(喷嘴装置)形成，而另一个纸层或来自不同纤维素纤维的层可以由同一机器中的另一个流浆箱形成。使用在同一造纸机中的多个流浆箱在造纸领域是众所周知的。还可以使用分层的流浆箱来形成多层产品的层。
包装材料可包括在主体层和最外的可热封装饰覆盖层之间的附加层。
该附加层可具有克重为至少20g/m2的表面重量。
附加层可以是纸层或聚合物层或聚合物膜。
附加层可以是表面涂布的或表面改性的，以增加与相邻层的粘附性。
如果需要，例如为了实现附加层和主体层之间的改善的粘附性，可以存在结合层。
结合层可选自在层压层的描述下列出的材料。
包装材料可以转变成包装容器。包装容器可以是无菌包装容器。包装容器可以是用于液态或半液态食物的包装容器。
由根据本发明的包装材料形成的包装容器可具有任何已知的形状。
容器可以是基本上砖或楔形的容器，其由于高质量的包装材料，因而在进行搬运和分配时是耐用的并且在长期储存期间耐受水分和氧气，这进而提供了足够的密封质量和阻气性。
因此，一些实施方式涉及包含最外的可热封的装饰覆盖层的包装材料，所述最外的可热封的装饰覆盖层在该层的一侧上具有密度小于700kg/m3并且包含本发明的泡沫形成的纤维素的主体层，所述主体层在与最外的可热封的装饰覆盖层相对的一侧上具有阻隔层，所述阻隔层在与主体层相对的一侧上具有热塑性可热密封层。在一些实施方式中，阻隔层通过层压结合层层压到主体层上。这些层的材料选自上文所述的层。在一些实施方式中，包装材料用于生产用于液态或半液态食品的包装容器。在一些实施方式中，包装材料包括在主体层和所述最外的可热封的装饰覆盖层之间的附加层。在一些实施方式中，附加层具有克重为至少20g/m2的表面重量。如果必要，例如为了实现附加层和主体层之间的改善的粘附，存在结合层。在一些实施方式中，结合层选自在层压层的描述下列出的材料。在一些实施方式中，附加层是纸层或聚合物层或聚合物膜。在一些实施方式中，附加层可以是表面涂布或表面改性的以增加对相邻层的粘附性。
根据一种可能的生产方法，通过提供具有任选印刷图案和合适的折痕图案的主体层来获得包装容器，主体层具有用于开口的切割孔，使得包装容器将具有至少一个孔(或薄化部)。上述折痕图案用作形成最终包装(例如TetraAseptic)的折叠线。折痕图案的示例可以例如在WO2012/163753的图3中看到。主体层从辊供给，并且主体层幅材任选地用热和/或臭氧处理。层压层在与任选的印刷图案相对的一侧上借助于离开挤压机的塑料膜来布置。通常，挤压材料具有高于260℃的温度，例如高于280℃、例如高于290℃、例如高于300℃。为了进一步描述挤出层压，挤出机熔融并混合待挤出的聚合物。在混合物的情况下，挤出机也可用于混合聚合物，所述聚合物例如通过单独的料斗供应。将连接两个幅材或涂布在移动的幅材上的熔融膜挤出通过模头，然后挤出的膜和幅材在两个层压辊之间的压区中连接，同时冷却和固化。例如，主体层幅材和阻隔层幅材可以通过熔融聚合物膜连接，其被挤出成均匀厚度的连续的聚合物帘，进入层压辊之间的压区内。外聚合物层和内聚合物层可以挤出涂布成类似的熔融聚合物膜帘，挤出到冷却的辊压区中，以便作为聚合物涂层固化到基底幅材上或者例如主体材料或阻隔材料上。
在一实施方式中，本文和所附权利要求中描述的包装材料提供包括最外热塑性的可热封的装饰覆盖层(11)的包装材料，所述最外热塑性的可热封的装饰覆盖层(11)在该层的一侧上具有附加层(27)，所述附加层(27)在与最外热塑性的装饰覆盖层相对的侧上具有结合层以布置主体层，所述主体层(12)在与装饰覆盖层(11)相对的一侧上具有层压层(13)，所述层压层(13)在与所述主体层(12)相对的一侧上具有氧阻隔层(14)，所述氧阻隔层(14)在与所述层压层(13)相对的一侧上具有粘合剂(15)，并且所述粘合剂(15)在与所述氧阻隔层(14)相对的一侧上具有可热密封层(16)。在一个实施方式中，包装材料转化为无菌包装容器。该转变可以通过将包装材料的部分预折叠和密封成坯料来进行。由胚料制成的包装的实例是例如Tetra和山形顶部容器。坯料可以设置有开口装置，并且在适于处理坯料的填充机中填充和密封。从包装材料到包装容器的转化也可以使用连续管状-幅材成型-填充-密封技术进行，例如在TetraA3Speed/Flex中进行。由根据本文所述的方面和实施方式的包装材料形成的包装容器可以是任何已知的形状。在一些方面，本文所述的容器涉及基本上砖形或楔形容器，其由于高质量的包装材料而在搬运和分配方面是耐久的并且在长期储存期间是耐湿气和氧气的，这又提供足够的密封质量和气体阻隔性能。其中本文所述的方面和实施方式可能是有用的用于液体包装的其它类型的基于纸板的包装是砖形包装容器、山形顶部包装容器、楔形包装容器、方形基、矩形基或八边形基的包装容器。更具体地，所谓的TetraTetraAseptic、TetraEdge、TetraAseptic、TetraAseptic、Tetra以及Tetra和Tetra包装或其他类型的瓶状包装包括基于纸板的包装材料的套筒。本文所述的一个实施方式涉及已知尺寸的Tetra包装，例如200ml、250ml、500ml和1000ml的Tetra包装，其任选地可具有方形底部或倾斜顶部，例如TetraEdge。
已经总体上得出结论，在本发明的层压包装材料中纤维素纤维的量可以显著降低，然而它总体上仍然保持了用于食品包装(特别是用于液体纸盒包装)的机械性能和适用性。另外，结合实施方式的描述公开了实施方式的详细描述。
附图说明
进一步的优点和有利的特征将从下面的详细描述并参考附图变得显而易见，其中：
图1a和1b是根据本文所述方面的层压包装材料的主体层的横截面图。
图2a和2b是根据本文所述方面的层压包装材料的横截面图。
图3是挤压机的示意图，挤压膜、纸或包装材料幅材和辊布置成连接塑料层和主体层。
图4示出了由根据本文所述实施方式的包装材料生产的包装容器的实例。
图5示出了如何在连续成型、填充和密封过程中由包装材料制造这种包装容器的原理。
图6显示了一示意图，其中描绘了本发明的泡沫形成的纤维素材料(实施例1)的Scott Bond分层强度值及其密度与二醇改性的纤维素的含量的关系，该含量基于所添加的这种改性的纸浆的量计算，这种改性的纸浆中有初始可氧化的C2-C3键的总量的约30％被氧化并还原成二元醇纤维素。
图7显示了一示意图，其中描绘了本发明的泡沫形成的纤维素材料(实施例1)的拉伸指数值(即通过克重(g/m2)归一化的拉伸应变)与二醇改性的纤维素的不同的添加量的关系，这种二醇改性的纤维素有初始可氧化的C2-C3键的总量的约30％被氧化并还原成二元醇纤维素。
图8显示了一示意图，其中描绘了本发明的泡沫形成的纤维素材料(实施例1)的拉伸应变值与二醇改性的纤维素的不同的添加量的关系，这种二醇改性的纤维素有初始可氧化的C2-C3键的总量的约30％被氧化并还原成二元醇纤维素。
图9显示了一示意图，其中描绘了本发明的泡沫形成的纤维素材料(实施例1)在MD和CD的压缩强度值与二醇改性的纤维素的不同的添加量的关系，这种二醇改性的纤维素有初始可氧化的C2-C3键的总量的约30％被氧化并还原成二元醇纤维素。
图10显示了一示意图，其中描绘了本发明的泡沫形成的纤维素材料(实施例1和2两者)的Scott Bond、分层强度值以及密度值与二醇改性的纤维素的不同的添加量的关系，这种二醇改性的纤维素具有初始可氧化的C2-C3键的总量的约30％被氧化并还原成二元醇纤维素。
图11显示了一示意图，其中描绘了本发明的泡沫形成的纤维素材料(实施例2)的拉伸指数值(即通过克重(g/m2)归一化的拉伸应变)与二醇改性的纤维素的不同的添加量的关系，这种二醇改性的纤维素有初始可氧化的C2-C3键的总量的约30％被氧化并还原成二元醇纤维素。
图12显示了一示意图，其中描绘了本发明的泡沫形成的纤维素材料(实施例2)的拉伸应变值与二醇改性的纤维素的不同的添加量的关系，这种二醇改性的纤维素有初始可氧化的C2-C3键的总量的约30％被氧化并还原成二元醇纤维素。
图13显示了一示意图，其中描绘了本发明的泡沫形成的纤维素材料(实施例2)在MD和CD的压缩强度值与二醇改性的纤维素的不同的添加量的关系，这种二醇改性的纤维素有初始可氧化的C2-C3键的总量的约30％被氧化并还原成二元醇纤维素。
图14显示了在不同添加量的二醇改性纤维素下，泡沫形成的纤维素材料的ScottBond分层强度与所添加的不同数量和类型的添加剂的示意图，这种二醇改性的纤维素有初始可氧化的C2-C3键的总量的约30％被氧化并还原成二元醇纤维素。
图15显示了在不同添加量的二醇改性的纤维素下，添加了不同数量和类型的添加剂的泡沫形成的纤维素材料在厚度方向上压缩后的残余应变的示意图，这种二醇改性的纤维素有初始可氧化的C2-C3键的总量的约30％被氧化并还原成二元醇纤维素。
图16显示了纸浆悬浮液的DDJ滤液的浊度，其中在不同浓度的SDS下使用不同的保留系统。实心菱形代表没有添加保留系统的纸浆悬浮液；实心方块表示在加入微粒之前加入了CPAM的纸浆悬浮液；实心三角形表示在加入TA之前加入了PEO的纸浆悬浮液；并且×表示在加入PEO之前加入了TA的纸浆悬浮液。每种助留剂组分(即CPAM、微粒、PEO和TA)的剂量为0.3kg/t干纸浆。
图17显示了在高剪切力下具有不同保留系统的纸浆悬浮液的DDJ滤液的浊度。
图18示出了说明根据本发明的方法的一实施方案的流程图。
具体实施方式
图1a示意性地显示了由本发明的泡沫形成的纤维素组成的主体层的实例的横截面。
基于总纤维素含量，泡沫形成的纤维素包含1.5重量％的二醇纤维素，并且根据以下描述的实施例制备。其密度为301kg/m3，并且由泡沫形成的纤维素制成的主体层的厚度为286μm。在泡沫形成的纤维素材料上测得的Scott Bond值为178J/m2。
图1b示意性地示出了主体层的不同示例的横截面。根据本实施例，使与图1a中所用相同的泡沫形成的纤维素材料层压到另一纸上，该纸是表面重量为70g/m2的牛皮纸，因此这两种纤维素材料一起形成主体层。
图2a示意性地示出了层压包装材料的实例的横截面。外部装饰覆盖层(21)是聚烯烃，例如合适的LDPE或PP。外层可用于提供对设置在主体层(22)中的印刷图案、孔和/或弱化部(图中未示出)的覆盖，该主体层布置在外层(21)的一侧上。在外层(21)和主体层(22)之间设置有附加的纸或纤维素层(27)。主体层(22)的在与外层相对的一侧上具有选自合适的聚烯烃(例如LDPE或PP)的层压层(23)。层压层提供对设置在层压层(23)的相对侧上的氧阻隔层(24)的粘附。阻隔层(24)提供所需的阻隔，例如氧、光、水和蒸汽阻隔，具体取决于由要包装的产品确定的具体需要。阻隔层可以例如是铝箔或气相沉积膜，例如金属化或气相沉积涂布膜，例如PECVD(等离子体增强化学气相沉积)涂布膜。在与层压层相对的一侧上，粘合剂聚合物(25)设置在阻隔层上。粘合剂(25)可以例如通过挤压涂布施加。当阻隔层是铝箔时，粘合剂可以是以商品名或销售的合适的乙烯(甲基)丙烯酸共聚物(E(M)AA)粘合剂。在与阻隔层相对的一侧上，粘合剂设置有可热密封层(26)，例如合适的聚烯烃，例如PE或PP或其混合物。可热密封层是在成品包装的包装容器中面向产品的层。
图2b示意性地示出了层压包装材料的第二实例的横截面。外层(21)(指向由材料制成的包装的外部)是聚烯烃，例如合适的LDPE或PP。外层可以用于为在层压体的一个或多个其它层中提供的印刷图案、孔和/或弱化部(图中未示出)提供覆盖。在外层的一侧上并且邻近外层，布置表面重量为约100g/m2或更低的薄纸(27)。薄纸层(27)通过中间热塑性外部结合层(28)层压到与外层相对的主体层(22)。结合层(28)可以选自合适的聚烯烃，例如LDPE或PP或其混合物。结合层(28)将主体纤维素层(22)和薄纸层(28)粘合在一起。在主体层的与层压到结合层(28)的一侧相对的一侧上，将主体层(22)进一步层压到热塑性聚合物层压层(23)上。层压层(23)提供对设置在层压层(23)的相对侧上的氧阻隔层(24)的粘附。阻隔层(24)提供所需的阻隔，例如氧、光、水和蒸汽阻隔，具体取决于由要包装的产品确定的具体需要。阻隔层可以例如是铝箔或气相沉积膜，例如金属化或气相沉积涂布膜(例如PECVD涂布膜)。在与层压层相对的一侧上，粘合剂聚合物(25)设置在阻隔层上。粘合剂(25)可以例如通过挤压涂布施加。当阻隔层是铝箔时，粘合剂可以是以商品名或销售的合适的乙烯(甲基)丙烯酸共聚物(E(M)AA)粘合剂。在与阻隔层相对的一侧上，粘合剂设置有可热密封层(26)，例如合适的聚烯烃(例如PE或PP或其混合物)。可热密封层是在成品包装的包装容器中面向产品的层。
根据本发明的包装材料可以是层压包装材料，其包括最外的热塑性可热封的装饰覆盖层，该层在该层的一侧具有包含本发明的泡沫形成的纤维素纤维材料的主体层，该主体层在与装饰覆盖层相对的一侧上具有层压层，所述层压层在与主体层相对的一侧具有氧阻隔层，并且所述氧阻隔层在与层压层相对的一侧具有可热封层。
此外，层压包装材料可包括密度小于700kg/m3并且包含根据本发明的泡沫形成的纤维素纤维材料的主体层。包装材料还包括通过结合层布置的附加层，所述结合层例如热塑性聚合物(例如聚烯烃基聚合物)结合层或共聚物结合层，其中结合层布置在主体层和附加层之间。附加层具有布置在与结合层相对的一侧上的装饰性印刷图案。主体层在与结合层相对的一侧设置有阻隔层。阻隔层可以在与主体层相对的一侧上设置有可热封层。覆盖印刷的装饰图案的最外层是聚烯烃层，例如与包装容器的周围环境接触的最外的可热封的聚烯烃层，例如低密度聚乙烯(LDPE)或聚丙烯。最外的热塑性层给包装容器提供额外的保护，例如，耐湿性和耐刮擦/耐磨性，以及稳定性。
图3是挤压机(31)的示意图。示意图的挤压机适合于外层(11)、层压层(13)、粘合剂(15)和可热密封层(16)的施加。例如，层压层(13)可以施加在主体层(12)上，由此附图示出了要成为层压层(13)的聚合物的熔融塑料膜(32)，熔融塑料膜(32)通过熔融挤压涂布设置在主体层幅材(35)上。挤压机熔融并混合聚合物。在层是聚合物混合物的情况下，挤压机还可以用于共混聚合物，该聚合物例如经由用于聚合物颗粒的单独的料斗供应。熔融膜(32)和主体层在施加压力的辊(33和34)之间的层压辊隙中接合。辊中的一个可以是冷却辊，其在聚合物处于辊隙中时降低聚合物的温度。类似地，包装材料的其它聚合物可以添加到主体层(35)。阻隔层(14)可以例如从单独的辊前进并且与层压层(13)或者粘合剂一起进给通过层压辊隙。
图4示出了由图1或2所示的包装材料制成的包装容器50a的实例。包装容器特别适用于液态或半液态食品，例如饮料、酱汁、汤等。通常，这样的包装具有约100至约2000ml的体积。它可以是任何构造，例如本文前面所述的那些，但是例如分别具有纵向和横向密封件51a和52a以及任选的开启装置53的砖形。在未示出的另一个实施方式中，包装容器可以成形为楔形。为了获得这样的“楔形”，只有包装的底部被折叠成形，使得底部的横向热密封隐藏在三角形折片下方，所述三角形折片被抵靠包装底部折叠并密封。顶部横向密封保持展开。以这种方式，半折叠包装容器在被放置在食品商店中的架子上或桌子等上时仍然易于搬运且尺寸稳定(即基本上保持形态和形状)。
图5示出了在本申请的引言中描述的原理，即，包装材料幅材通过使幅材的纵向边缘72、72'在重叠热密封接头73中彼此结合而形成为管71。该管用期望的液态食品74填充，并且通过管的重复横向密封件75在管中的填充内容物的水平面以下彼此相距预定距离处被分成单独的包装。
包装76通过横向密封件中的切口分离，并且通过沿着材料中制备的折痕线折叠形成而被赋予期望的几何构造。
实施例
实施例1
改性纤维素纸浆由未改性的木质纤维素纤维浆料通过以下方式制备：将悬浮液中的纤维的一部分氧化成二醛纤维素，基于可氧化的C2-C3键的初始数量，转化度为约30％，随后将二醛纤维素还原成为二醇纤维素。纤维素纤维的平均直径为至少1μm。本公开的纤维的平均直径通常为至少5μm，例如至少8μm，例如至少12μm。本发明的纤维的平均长度优选为至少0.3mm，例如0.3mm-4mm。然而，任何纤维长度都是可想到的，只要可以产生纤维泡沫即可，例如长达50mm。本公开的纤维优选为木质纤维素来源的。纤维素向二醛纤维素的转化度可以使用下述“羰基含量测定”方法测定。用于制备材料的纤维的方法中使用的纤维悬浮液可以是打纸浆纤维的悬浮液。
漂白的软木牛皮纸纤维(K46)由SCA Forest Products(纸浆厂，瑞典)提供。该材料在Voith磨机中打浆至能量输入为160Wh/kg(约30°SR)。通过按每39kg纸浆加入2.5kg高碘酸钠(干含量4.5％)到带有搅拌器的50升反应器中，将纤维部分氧化成二醛纤维素。为了限制自由基的形成和限制不需要的副反应，反应在黑暗中进行。搅拌和氧化2小时后，通过过滤和洗涤纤维终止反应。然后将纤维悬浮在水和7.5千克冰中至总重量为37千克。将所形成的二醛纤维素进一步还原成二元醇纤维素：首先将350克硼氢化钠溶解在2.5升去离子水中，然后将所得溶液在3分钟内加入到二醇纤维素中，然后搅拌1小时。还原反应后进行过滤和彻底洗涤，得到0.69kg改性纸浆。
羰基含量通过基于Zhao等人的方案测定。(通过盐酸羟胺法测定聚醛葡聚糖中甲酰基的取代度。Pharm.Res.8:400–402(1991))。(将纤维悬浮在水中并调节至pH4，然后脱水至凝胶状稠度。然后，将约0.25g(干基)的这些纤维与25ml的在pH4下的0.25M盐酸羟胺溶液一起搅拌至少2小时，然后使用预先称重的滤纸通过过滤从溶液中分离纤维。然后通过烘箱干燥滤纸确定纤维的精确质量，并通过用0.10M氢氧化钠再滴定至pH4来确定羰基量。
将由CTMP纤维(600ml CSF)和上述改性纤维素纸浆中的一些(5％和10％干重)制成的配料轻轻混合15分钟。然后将混合物移至已制备的SDS-泡沫中并以3200rpm搅拌直至达到320kg/m3-380kg/m3的泡沫密度并使泡沫稳定。随后将泡沫倒入泡沫形成模具中并使用-0.3巴的真空通过丝网过滤。将得到的片材湿压并用Kodak滚筒干燥器干燥。
测量样品的分层强度，并将其与参考样品比较，该参考样品没有添加改性纸浆但是在其他方面相同并且以与上述相同的方式制造。样品的分层强度远高于参考样品的分层强度，并且也高于相似的其他样品，该其他样品的基本差异在于添加了纤维素纳米纤维(CNF，CMF)而不是改性纸浆，其数量高达20重量％的纤维素含量。
结果在图6中可视化，其显示了一示意图，其中描绘了泡沫形成的纤维素材料的Scott Bond分层强度和密度与改性纸浆的含量的关系。分别添加5重量％和10重量％的改性纸浆时，转化为二元醇纤维素的实际转化程度并不完全清楚，因为未改性和改性纤维素纤维可能具有不同的密度，但可以根据纤维素分子中可氧化的C2-C3键的总数计算，大致估计该值约介于1％和3％之间。因此，大部分纤维素纤维组合物是未改性的纤维素，并且分子的所有可用的可氧化键中仅有一小部分被转化为二醇纤维素。
此外，泡沫形成的纤维素片材样品获得了显著改善的抗拉强度性能。这在图7的示意图中通过绘制由克重(g/m2)归一化的抗拉强度(即拉伸指数)与改性的纤维素纸浆的含量的关系示出。在图8的示意图中，显示了绘制的拉伸应变与改性纤维素的含量的关系。
图9的示意图进一步显示了具有5wt％和10wt％的添加的改性纤维素的样品的压缩强度性质的改善。主体层的横向(CD)的压缩强度支持由包含主体层的层压材料制成的包装的堆叠强度。
表1中提供了图6至图9的图表的基础数据。
表格1：
实施例2
将实施例1中制备的与改性纸浆和/或高度精制的硬木浆类似的化学热机械纸浆(CTMP，游离度600ml)的共混物混合并发泡。将保留化学品如阳离子淀粉(CS)和助留剂(RA)以下列顺序加入到泡沫组合物中：在0秒加入CS，在第5秒加入RA 1(阳离子聚丙烯酰胺0.4kg/t)，在第10秒加入RA2(微粒，来自Hercules的“SP7200”，0.4kg/t”)，并在15秒停止混合。最后，将纸浆泡沫移至片材模具中并制成片材。
关于Scott Bond分层强度和拉伸应变的结果显示出与实施例1相同的改进趋势。因此，添加含有二醇纤维素的改性纤维素的效果仍然是明显的，而与淀粉和其它保留添加剂的添加量无关。
图10显示了分层强度与二醇改性纤维素的含量的关系，并且与实施例1的结果相比，来自实施例2的样品的分层强度似乎从较低水平开始，但随着改性纸浆添加量的增加以相似的速率提高。
在第二实施例试验中，机械性能的改善不是同样且普遍明显的，但是在拉伸指数(图11)、拉伸应变(图12)和压缩(图13)方面看到明显的改进趋势。如图所示，在MD和CD方向上都实现了改进。
图14中的图表显示了随着添加含有二醇纤维素的改性纸浆，分层强度明显增加。添加阳离子淀粉进一步提高了分层强度，但也略微增加了密度。为了进一步提高抗分层性，添加淀粉比添加高度精制的硬木纤维更有效。与高度精制的硬木纤维相比，改性纸浆作为强化添加剂更有效，如所粗略地表明的，用一半量的材料可以达到类似的抗分层性，即约5wt％的改性纤维提供与10wt％的高度精制的硬木纤维相同的积极效果。可以得出结论，淀粉的添加与添加二醇纤维素一起非常好地起作用，并且甚至具有轻微的协同效应。
在以前的研究中，研究了在将包装材料转化为层压包装材料期间的层压操作中泡沫形成的纤维素的性质。
为了分析层压期间热和机械载荷对泡沫形成的纤维素的影响，对各种低密度材料进行测试。测试的材料是泡沫形成的纤维素和泡沫聚丙烯。包装材料结构的层压在具有两个挤压涂布站的柔性实验室层压机中进行。层压机设定值为约100m/min的幅材速度，250-275N的幅材张力，并且参考挤压负荷为25N/mm。在每次挤压涂布操作中，在约320℃的熔融挤压温度下，将15g/m2-20g/m2的LDPE熔融挤压到各侧上的泡沫形成的纤维素层上。层压前的初始厚度和层压后的厚度通过使用显微镜Olympus BX51来光学测量。通过使用切片机进行样品制备。
通常，可以看出，与具有泡沫聚合物材料的相应层压材料变体相比，泡沫形成的纤维素的剩余厚度显著更高。
还得出结论，通过挤压涂布进行的层压对于密度为200kg/m3，例如，300kg/m3或更高的泡沫形成的纤维素很好地起作用。具有低密度的泡沫形成的纤维素层的层压材料对层压热和压力更敏感，并且显示出泡沫形成的纤维素材料的厚度的更大降低。
此外，可以看出，由于加热的聚合物泡沫单元的熔融和再成形，因此聚合物泡沫的厚度减小是不变的，同时在泡沫形成的纤维素中存在回弹效应，使得在层压期间的厚度减小反转为在基准辊隙中在约300kg/m3-400kg/m3的密度下仅减小约10％-15％的最终厚度。泡沫形成的纤维素的密度越高，该回弹效应或Z方向的压缩强度越好。
对于本发明的泡沫形成的纤维素，可以看出层压耐压性相对较高，即在本发明的情况下层压后的厚度减少明显低于具有不同添加剂(例如软木浆或纳米/微纤维纤维素(CNF/CMF))的样品的情况，从而改善抗分层性。这通过图15中的示意图说明。
因此，在厚度方向上压缩之后的残余应变可以给出在层压期间可能发生的厚度减小的指示。残余应变越低，间隔物或主体层越有效。
用Lloyd LR10K加载装置测定样品上规定负荷后z方向(厚度方向)的残余应变。暴露于负荷的样品面积为15.2cm2，圆形半径为22mm。将样品切割成与压板相同的尺寸。将样品置于加载台上，并将最大压强2MPa(力3041N)施加在样品上持续1秒。用片材的初始厚度(用单独的标准装置测得的)和位移传感器的读数(显示压缩的绝对厚度变化)计算相对变化。残余应变被确定为在加载力作用下没有额外明显下降的点。在不同的点上进行至少五次平行测量。
添加二醇改性的纤维素纸浆和/或高度精制的硬木牛皮纸纤维仅略微增加残余应变。然而，如果添加软木牛皮纸纤维，特别是与微原纤纤维素结合的软木纤维，则残余应变显著增加，结果降低了泡沫形成的纤维素间隔物或主体层的效率。
图16显示了SDS表面活性剂用量对不同保留系统的浊度(值相对于通过100目丝网的固体量)的影响。纸浆含有80％的化学热机械纸浆(CTMP)和20％的高度精制的硬木浆(hrHW)。使用浊度计测量浊度，结果表示为比浊浊度单位(NTU)。高浊度意味着低保留。当不使用助留剂(实心菱形)时，浊度最高(＝最低保留率)。表面活性剂(SDS)的量对这些测试点的浊度没有影响。在SDS浓度低至0.1g/l-0.2g/l的情况下，CPAM+MP系统(实心方块)和PEO+TA系统(实心三角形)得到相同的保留率。然而，当SDS含量增加时，CPAM+MP系统降低保留率(通过增加的浊度反映)并且PEO+TA系统改善保留率(通过降低的浊度反映)。在PEO(×)之前加入TA的情况下，保留率最好，并且随着SDS含量的增加而进一步提高。结果表明，非阳离子TA+PEO体系在泡沫形成方面非常有效，特别是当SDS含量高时。
从图17中可以看出，当悬浮液受到高剪切力作用时，TA+PEO系统似乎比CPAM+MP系统更好地工作。与图2中的实验类似地进行实验，但是在过滤泡沫期间，搅拌器1设置成靠近丝网3并且搅拌器1以1000rpm开启。
图18示出了说明根据本发明的方法的一个实施方案的流程图。
1：空气
2：表面活性剂
3：纤维素纤维(如粗CTMP)
4：纤维素增强部分(二醇改性纤维素)
5：泡沫产生，在单独的单元(如罐)
6：纤维配料混合
7：泡沫循环
8：流浆箱进料流
9：分配到成型丝网(流浆箱)上
10：成型部分
11：湿压
12：干燥
13：泡沫形成的纤维素纤维材料
14：阳离子淀粉
15：CPAM
16：微粒
17：AKD
18：作为替代保留系统，而不是使用CPAM和微粒
18a：TA
18b：PEO
泡沫产生：表面活性剂和气体(空气)与水混合，泡沫密度将取决于表面活性剂的量和混合能量。浆料制备：将纤维组分制备成所需的游离度(通过精炼)并混合到浆料中。泡沫和浆料混合：泡沫和纤维浆料混合(纤维泡沫)。流浆箱进料流：纤维泡沫被泵送到流浆箱，所需的化学品被添加到流浆箱进料流中。包括干燥的脱水：在成型部分通过使用吸水箱和成型丝网(纤维保留在成形丝网上，同时泡沫穿过丝网以及进行泡沫循环)，通过湿压机械压缩以及通过(例如用干燥筒)加热湿润板来去除泡沫。
Tetra250ml类型的包装容器由具有来自上述泡沫形成的纤维素组合物制成的主体层的层压包装材料制备。包装材料包括12g/m2的LDPE最外热塑性层，其被布置成成为包装的外部。从最外层开始的附加层是：70g/m2的白纸；作为结合层的15g/m2的LDPE；332kg/m3、243μm的泡沫形成的纤维素的主体层；20g/m2的LDPE层压层和约6μm的铝箔阻隔层，6g/m2的粘合剂(PrimacorTM 3440)，和19g/m2的LDPE(30wt％)和茂金属催化的线性低密度聚乙烯的混合物热密封层。在根据常规制造方法加工的辊上获得包装材料，以生产含有橙汁的250ml的Tetra包装容器。从该试验可以得出结论，与在相应的传统包装层压材料中具有一个常规纸板层的相应材料相比，纤维素纤维的量可以减少至少25％，相应的传统包装层压材料具有12g/m2的LDPE最外层、200g/m2的纸板、20g/m2的LDPE层压层、6μm的铝箔、6g/m2的粘合剂(PrimacorTM 3440))、以及19g/m2的LDPE(30w％)和茂金属催化的线性低密度聚乙烯的混合物热密封层。
因此，除了进一步减少在层压包装材料中使用的材料的量之外，本发明的主体层仍然完整地基于天然的可再生资源，即纤维素。
为了确定主体层的密度，根据包装材料层，可以应用不同的步骤。在多层包装材料中包含泡沫形成的纤维素的主体层的密度(kg/m3)可以通过将克重(kg/m2)除以厚度(m)来确定。厚度可以通过使用标准显微镜获得。单独的克重可以通过使用包装材料的1dm2圆盘的标准化分离步骤获得。所有测量在23℃和50％相对湿度的受控环境中进行。包装材料的总克重使用天平(0.001g精度)测量。包装材料在泡沫形成的纤维素层处分裂以获得两层片。将两层片放置在含有铜乙二胺(copper ethylene diamine)溶液的烧杯中，直到所有纤维素纤维都容易除去。然后测定剩余克重，通过从总克重减去剩余克重可计算得到泡沫形成的纤维素克重。每当至少一个层片包含铝层时，该步骤应该是测量每个层片的克重，并使用乙酸溶液代替铜乙二胺溶液，并将这些层片保留3-4小时。包装材料层片层被分割成单独的层并且确定相应的单层克重并从总克重中减去。每当存在附加纸层时，应用上述方法，但是例如通过研磨除去纸层。在主体层的密度计算中确定并适当地校正磨料的重量。
本发明不限于上面示出和描述的实施方式，而是可以在权利要求的范围内变化。对本领域技术人员显而易见的是，在不脱离所附权利要求中公开的构思的情况下，修改和变更是可能的。

Claims (21)

1.一种制造泡沫形成的低密度纤维素纤维材料的方法，其包括以下步骤：
a.形成包含水和发泡剂的含水泡沫，
b.将纤维素纤维添加到所述含水泡沫中，从而形成纤维泡沫组合物，所述纤维素纤维包含改性纤维素，所述改性纤维素含有二醇纤维素，
c.将所述纤维泡沫组合物分布到基底上或到模具内，
d.减少所分布的所述纤维泡沫组合物中的含水量，以获得最终形状的所述泡沫形成的低密度纤维素纤维材料，
e.任选地，干燥所述泡沫形成的低密度纤维素纤维材料。
2.根据权利要求1所述的制造泡沫形成的低密度纤维素纤维材料的方法，其中在步骤b中，
所述纤维素纤维作为粗的未改性纤维素纤维以及作为包含改性纤维素纤维的纤维素增强部分加入，所述改性纤维素纤维含有二醇纤维素。
3.根据权利要求1和2中任一项所述的方法，其中所述改性纤维素在改性步骤中通过以下方式来制备：将未改性的纤维素(在纤维悬浮液中)部分地氧化成二醛纤维素，并且然后将所述二醛纤维素还原成二醇纤维素，基于所述改性纤维素中可氧化的C2-C3键的初始数，转化度为10％-50％。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其包括将未改性纤维素与改性纤维素混合的步骤，该步骤在将所得到的所述纤维素混合物加入所述含水泡沫之前进行。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中基于可氧化的C2-C3键的总数，所述泡沫形成的纤维素纤维材料包含0.5％至25％的二醇纤维素，例如0.5％至20％，例如0.5％至10％，例如0.5％至5％的二醇纤维素。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述纤维泡沫组合物包含0.1wt％至7wt％的纤维素纤维，例如0.1wt％至5wt％，例如0.5wt％至5wt％的纤维素纤维。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中添加另外的纤维素增强部分，所述增强部分是高度精制的纤维组分，其选自SR范围高于SR°80的高度精制的化学纸浆和CSF小于70mL的高度精制的化学热机械纸浆(hrCTMP)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述纤维泡沫组合物包含0.01ppm至1000ppm，例如0.01ppm至100ppm，例如0.01ppm至10ppm，例如0.05ppm至10ppm，例如0.05ppm至8ppm wt％的发泡剂。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述纤维泡沫组合物包含20体积％至80体积％的空气。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述发泡剂选自阴离子表面活性剂。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述发泡剂选自月桂基(十二烷基)硫酸钠(SLS，SDS)和月桂基醚硫酸钠(SLES)。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述粗纤维素纤维选自机械纸浆纤维、化学机械纸浆纤维、热机械纸浆纤维、化学热机械纸浆(CTMP)纤维和中性亚硫酸盐半化学(NSSC)纸浆纤维。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其中含水量待减少的所述纤维泡沫组合物的密度为约600kg/m3-750kg/m3，并且其中所述平均气泡尺寸为100μm或更小。
14.通过前述权利要求中任一项所述的方法生产的泡沫形成的低密度纤维素纤维材料，其密度为100kg/m3至700kg/m3，例如至多450kg/m3。
15.根据权利要求12所述的泡沫形成的低密度纤维素纤维材料，其分层强度高于100J/m2，例如高于140J/m2，例如高于170J/m2。
16.一种根据权利要求14或15中任一项所述的泡沫形成的低密度纤维素纤维材料，其密度低于450kg/m3，其拉伸指数(MD)高于20Nm/g(kNm/kg)。
17.一种用于包装材料的纤维素主体片材，其包含根据权利要求14-16中任一项所述的泡沫形成的纤维素纤维材料，其被层压或布置成与另一不同纤维素材料片材层接触。
18.根据权利要求17所述的用于包装材料的纤维素主体片材，其中所述另一不同纤维素材料片材是纸。
19.层压包装材料，其包含根据权利要求14-18中任一项所述的纤维素主体片材，其中所述主体片材层压至至少一个聚合物层，例如热塑性聚合物层，例如聚烯烃层。
20.根据权利要求19所述的层压包装材料，其还包括氧阻隔层。
21.用于液态或半液态食品(30a；30b；30c；30d)的包装容器，其包含根据权利要求19或20中任一项所述的层压包装材料。
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