CN110100059B - 制造包装材料的方法和通过所述方法制造的包装材料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及制造可热密封的包装材料的方法，所述方法包括以下步骤：提供包括顶部片层的纸板基材，在顶部片层上施加第一分散体阻隔层，其中第一分散体阻隔层包含具有第一玻璃化转变温度的胶乳，和在第一阻隔层上施加第二分散体阻隔层，其中第二分散体阻隔层包含具有第二玻璃化转变温度的胶乳，其中第二玻璃化转变温度高于第一玻璃化转变温度，其中第二分散体阻隔层的克重低于第一分散体阻隔层的克重，且其中第二分散体阻隔层包含颜料。本发明还涉及相应的可热密封的包装材料。

Description

制造包装材料的方法和通过所述方法制造的包装材料
本发明一般地涉及经涂覆的纸或纸板，且特别地涉及可用作包装材料的具有抗油和油脂性质的经涂覆的纸或纸板。
基于纤维的产品，比如纸和纸板，被广泛用于食品包装。用作包装(比如液体包装或食品包装)的基于纤维的产品必须能够承受所包装的物品的影响，比如液体或食品对基于纤维的产品的影响。一种方式是向基于纤维的产品提供阻隔体，例如抗水或油脂性阻隔体，其使得基于纤维的产品具有更高的抗液体或油脂性。通常通过用提供阻隔性质的组合物涂覆基于纤维的基材施加阻隔体。可施加不同的涂层(涂料)，这取决于阻隔体所需的性质，但涂层的数量通常受到成本和给定机器上的涂覆站数量的限制。当在基于纤维的产品上形成阻隔体时通常使用的材料是聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、乙烯乙烯醇(EVOH)或乙烯乙酸乙烯酯(EVA)。聚合物可例如被层压或挤出涂覆在基于纤维的产品上。目前，大部分阻隔涂层用挤出涂覆技术制造并且因此在独立地涂覆单元中离线制造。然而，离线涂覆是昂贵的，因为其需要额外的处理卷筒和额外的转化步骤。另一个挑战是挤出涂覆的膜更加难以回收并且损纸处理实际上是不可能的。
分散体阻隔体涂覆使用造纸机或纸板制造机上的现有涂覆设备能够实现离线或在线涂覆的价值链整合。分散体阻隔体涂覆应理解为是指一种涂覆技术，其中胶乳(即细聚合物颗粒的水性分散体)被施加至纸或纸板的表面以在干燥之后形成固态的非多孔的膜。分散体涂层可被回收，这是在开发阻隔分散体涂覆技术背后的驱动力之一。常规分散体阻隔体使用例如基于苯乙烯-丁二烯胶乳的制剂，聚乙烯醇，或聚乙烯蜡。分散体涂层制剂相关的一个问题是涂层粘黏至热导轨或载体辊的倾向或当纸板卷起时在复卷阶段粘黏至自身的倾向。这一现象称作粘连(blocking)。如果发生粘连，则产品受到破坏且无法被使用。当涂层是新鲜的且是热的时候，粘连更为明显。此外，所接触的表面的表面化学性质、压力和水分也会影响粘连行为。已经通过降低生产速度或通过在复卷阶段之前冷却纸板来尝试减少粘连。然而，这些措施显著地降低了生产效率。
已经公开了解决粘连问题同时保持阻隔性质的多种制剂或改性的聚合物。US2002136913描述了具有基于聚合物的阻隔涂层的包装材料，其中聚合物为氢化苯乙烯-丁二烯共聚物。该教导涉及氢化苯乙烯-丁二烯共聚物与非氢化共聚物相比的效果。然而，没有提及施加第二分散体阻隔体。WO2015/003275A1描述了涂覆有底漆和面漆的可折叠的基于纸的基材，其中面漆是抗粘连性的。该面漆包含向纸提供阻隔性的聚合物或聚合物或共聚物的分散体。然而，该教导未涉及聚合物的玻璃化转变温度。WO2012/163821A1公开了具有分散体阻隔体的包装，所述分散体阻隔体包含具有不同的玻璃化转变温度的两种不同的聚合物。所述混合物提供了阻隔性质和改进的抗粘连性。然而，该教导仅涉及不同聚合物的混合物，和从不同玻璃化转变温度计算得出的平均玻璃化转变温度。WO2009/142739A1描述了包含纳米填料、交联试剂和粘合剂的分散体涂层，其提供了阻隔性和抗粘连性。然而，该教导未涉及施加第二分散体涂层。JP2006028697A公开了具有底涂层和外涂层的防油脂的纸，其通过在纸基材料上涂覆丙烯酸类型的合成树脂乳液形成。底涂层树脂的玻璃化转变温度低于外涂层树脂的玻璃化转变温度。然而，防油脂的纸不旨在用于热密封。
然而，一些现有技术可能改进了抗粘连性但代价是降低的生产效率或纸板在抗油脂性、矿物油阻隔性质或密封性方面更差的质量。特别地，对于分散体涂覆的产品，密封性质仍然是一个关键的需要。涂层进一步需要是可分解的且优选还是可印刷(打印)的。
因此，仍需要消除或减轻粘连问题的分散体涂覆方法。特别地，本发明的目标是提供分散体涂覆的包装材料，其提供了抗粘连性，但还是可热密封的且保留了阻隔性质。本发明还提供了具有良好印刷性的阻隔体。
该目标用根据本发明及其优选实施方式的方法和包装材料实现。
本发明提供了制造可热密封的包装材料的方法，所述方法包括以下步骤：
-提供包含顶部片层(ply)的纸板基材，
-在顶部片层上施加第一分散体阻隔层，其中第一分散体阻隔层包含具有第一玻璃化转变温度的胶乳，和
-在第一阻隔层上施加第二分散体阻隔层，其中第二分散体阻隔层包含具有第二玻璃化转变温度的胶乳，
其中第二玻璃化转变温度高于第一玻璃化转变温度，其中第二分散体阻隔层的克重低于第一分散体阻隔层的克重，且其中第二分散体阻隔层包含颜料。
通过根据本发明的方法制得的包装材料是可热密封的且同时具有良好的阻隔性质和抗粘连性。假设包含具有较低的玻璃化转变温度(Tg)的胶乳的第一阻隔层提供了良好的成膜和阻隔性质以及促进了转化，而具有较高Tg的第二层提供了抗粘连性。已经令人惊奇地发现胶乳涂覆的纸板可提供高抗粘连性且还保持为可热密封的，如果第二层比第一层薄，其能够实现可热密封性，尽管第二层或顶层的胶乳的玻璃化转变温度更高。不受到特定理论的束缚，据信包含颜料的第二分散体阻隔层具有确保阻隔性质在干燥时不被破坏的效果，如果第二层渗透性稍高且不是因为快速成膜，并且因此不被第一层中在干燥时形成的气泡(blister bubble)破坏。因此保留阻隔性质同时还提供了可热密封性是重要的优点。因此，本发明的优点通观察过第一和第二分散体阻隔层的几个决定因素实现，例如玻璃化转变温度、克重的差别和包含颜料的第二分散体阻隔层。特别地，造纸机湿部中的损纸处理得到了促进。造纸机系统中有时观察到的“白树脂(white pitch)”的主要组分是胶乳。减少造纸机的湿部中的树脂(pitch)沉积的问题可显著改进机器的效率。
如本文所使用的，“纸”和“纸板”是指包含纤维的基于纸的基材，所述纤维可包括，至少部分地包括，植物、木材和/或合成纤维。纸板基材优选包含纤维素纤维。用于包装材料的典型纸板基材包括至少一个片层，优选数个片层。纸板基材优选为多层包装纸板，其包括至少两个层，背部片层和顶部片层。纸板基材可包括例如顶部片层和背部片层以及至少一个中间片层。纸板基材还可包括一个或数个中间片层。纸板基材的定量可为至少150gsm，优选至少200gsm。这样的多层纸板特别适合用于液体和/或食品包装。
如本文所使用的，“阻隔层”是指通过减少或消除气体通过材料的渗透性和/或在纤维结构中液体的吸收向纸板基材提供阻隔性质的涂层。阻隔涂层需要防止外出的味道、香味或所包装的产品的其他成分，并且尤其是防止氧气、水分、油脂和油(尤其是矿物油)和可能使所包装的产品质量劣化的其他污染物进入包装。阻隔体特别地提供油和/或油脂阻隔性质，其对于食品产品的包装是特别关键的。如本文所使用的，“分散体阻隔层”是指通过分散体阻隔体涂覆带到纸板基材上的层。
如本文所使用的，“胶乳”是指聚合物颗粒的水性悬浮体，其可为天然聚合物、合成聚合物、或其组合。
如本文所使用的，“颜料”是指用于造纸的增量剂、填料和涂料比如黏土、白垩或高岭土，如造纸领域中通常提及地。
将结合各种实施方式和其他方面进一步描述本发明。除非上下文另有明确说明，否则它们可以自由组合。第一主(primary)阻隔层被施加在纸板基材的顶部片层上，而第二阻隔层提供顶层。为了提供良好的阻隔性质和抗粘连性，使第二顶层的玻璃化转变温度(Tg2)高于第一胶乳的玻璃化转变温度(Tg1)是关键的，因为已经发现如果第二玻璃化转变温度更低，则涂层显示出更大量的针孔和强粘连倾向，其在造纸机上引起大量的问题。另外，经涂覆的纸板的阻隔性质消失。第二玻璃化转变温度(Tg2)可为≥10℃至≤40℃，优选≥20℃至≤25℃，高于第一玻璃化转变温度(Tg1)。
在一些实施方式中，第一玻璃化转变温度为≥-10℃至≤15℃，优选≥-10℃至≤10℃。玻璃化转变温度通过差示扫描量热法方法[ASTM D 7426-08(2013)]测定。玻璃化转变温度取决于单体或聚合物单元的比例，比如共聚的丁二烯或丙烯酸酯单元与共聚的苯乙烯单体单元的比例、交联度、分子量分布、添加剂等。在一些实施方式中，第二玻璃化转变温度可为≥10℃至≤40℃，优选≥15℃至≤30℃，更优选≥20℃至≤25℃。可提供经涂覆的纸板，其提供对油脂和油，特别是矿物油的有效的阻隔性，和高抗水性。第一和第二玻璃化转变温度的值可变化，例如在提供的范围内，只要第一玻璃化转变温度低于第二玻璃化转变温度。
在一些实施方式中，第一分散体阻隔层以如下的量施加：≥4g/m2至≤25g/m2，优选≥5g/m2至≤15g/m2。第二分散体阻隔层的克重优选低于第一层的克重。纸片或涂层纸的克重是指以克每平方米表示的重量，gsm或g/m2。如本文所使用的，gsm和g/m2可互换使用。在一些实施方式中，第二分散体阻隔层以如下的量施加：≥3g/m2至≤20g/m2，优选≥5g/m2至≤15g/m2，更优选≥5g/m2至≤12g/m2。层的克重可几乎相同，只要第一层优选地具有更高的克重。第二分散体阻隔层的克重可为≥1g/m2至≤10g/m2，或≥2g/m2至≤5g/m2，或≥3g/m2至≤5g/m2，低于第一分散体阻隔层的克重。已经令人惊奇地发现虽然可将非常少量的具有较高Tg的胶乳用作外部或第二阻隔层，但仍可热密封经涂覆的纸板。
第一和第二分散体阻隔层可通过使用任何已知的涂覆技术施加，比如刮刀、帘幕、膜压机、喷涂、轮转凹版印刷、反向轮转凹版印刷、泡沫涂布机等。第一和第二分散体阻隔层两者中的胶乳的最低膜形成温度(MFFT)可为≥0℃至≤20℃。该范围内的最低膜形成温度可提供形成光滑且连续的膜。
在一些实施方式中，第一分散体阻隔层可以如下的量包含颜料：≥0重量％至≤40重量％，优选≥5重量％至≤20重量％，更优选≥10重量％至≤15重量％，基于干固含量计。第一分散体涂层(涂料)可包含或可不包含颜料。第一分散体阻隔层优选包含少量颜料。颜料可选自粘土、碳酸钙和/或滑石。颜料优选为高纵横比颜料。第一分散体层中的颜料协助改进涂层保持性和保水性。这有利地能够在更低的涂覆重量下实现更有效的阻隔性。第一阻隔分散体优选具有良好的涂层保持性。
第二分散体阻隔层可包含大量的颜料。在一些实施方式中，第二分散体阻隔体以如下的量包含颜料：≥30重量％至≤70重量％，优选≥30重量％至≤50重量％，基于总固含量计。颜料可例如选自粘土、碳酸钙和/或滑石。颜料的撞击因子(impact factor)优选高于5，更优选高于10，且最优选高于15。
在一些实施方式中，第一分散体阻隔层以≥70重量％至≤100重量％的量包含胶乳，基于层的干固含量计。第一分散体阻隔层被施加在顶部片层上。在一些实施方式中，施加在第一层的顶部上的第二分散体阻隔层以如下的量包含胶乳：≥50重量％至≤90重量％，优选≥60重量％至≤80重量％，基于层的干固含量计。
用于第一和/或第二分散体阻隔层的胶乳可选自苯乙烯-丁二烯胶乳，苯乙烯-丙烯酸酯胶乳，丙烯酸酯胶乳，乙酸乙烯酯胶乳，乙酸乙烯酯-丙烯酸酯胶乳，苯乙烯-丁二烯-丙烯腈胶乳，苯乙烯-丙烯酸酯-丙烯腈胶乳，苯乙烯-丁二烯-丙烯酸酯-丙烯腈胶乳，苯乙烯-马来酸酐胶乳，苯乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐胶乳，或这些胶乳的混合物。胶乳优选为苯乙烯-丁二烯(SB)胶乳或苯乙烯-丙烯酸酯(SA)胶乳，丙烯酸酯胶乳，乙酸乙烯酯胶乳，或乙酸乙烯酯-丙烯酸酯胶乳，或这些胶乳的混合物。优选在两个层中均使用胶乳的混合物。胶乳可为生物基的，即衍生自生物质，比如生物基的苯乙烯-丙烯酸酯或苯乙烯-丁二烯胶乳。生物基的胶乳可提供类似的性能，并且提供改进的碳足迹(carbon footprint)。第一和第二分散体阻隔层的两种胶乳可相同，或可将不同的胶乳用于各层。然而，即使在两个层中都使用例如苯乙烯-丙烯酸酯(SA)胶乳，用于第二层的SA胶乳的玻璃化转变温度仍高于用于第一层的SA胶乳，且优选用于第二层的SA胶乳的平均粒径更小。
在一些实施方式中，第二分散体阻隔层中的胶乳的平均粒径小于第一分散体阻隔层的胶乳的平均粒径。优点在于，第二层中更小的颗粒产生较大的表面，其引起改进的阻隔性质和更好成膜性。在第一层中使用更大的平均粒径是更有利的，使得涂料更好地留在表面上。术语“平均直径”是指全部直径的平均值或算术平均直径，相对于全部颗粒。
第一分散体层还可包含共粘合剂比如淀粉、羧甲基纤维素(CMC)、碱性可溶胀的增稠剂或聚乙烯醇(PVOH)。淀粉可以如下的量用于第一分散体阻隔层中：≥0重量％至≤50重量％，或≥10重量％至≤20重量％，基于干固含量计。第一阻隔层可含有纤维素纳米纤维，优选范围为≥1重量％至≤10重量％，基于干固含量计。该共粘合剂可控制粘度和保水性。该共粘合剂还可提供油脂阻隔性质。第一阻隔层还可包含稠化试剂，优选范围为≥0.5重量％至≤10重量％，或≥1重量％至≤5重量％，基于干固含量计。涂层(涂料)还可含有其他功能化学品，比如纳米颜料、交联剂、润滑剂、湿强度添加剂等。第一分散体阻隔层优选的Kit阻隔性为≥6至≤12，优选范围为≥9至≤12。如本文所使用的，Kit评级数(RatingNumber)是指用于指示表面(比如经涂覆的纸板的干燥涂层的表面)如何抵抗一系列侵略性升高的试剂的渗透的度量[TAPPI方法559，3M Kit测试]。第一分散体阻隔层优选还具有矿物油阻隔性，其以己烷蒸气透过率(HVTR)测定<100。低于100的HVTR[BASF方法]值提供了所包装的食品物品的良好保护。
第二分散体层还可包含一种或多种粘合剂。粘合剂的玻璃化转变温度可为>20℃，优选≥20℃至≤35℃。第二分散体层可额外包含一种或数种共粘合剂比如淀粉、羧甲基纤维素(CMC)、碱性可溶胀的增稠剂或聚乙烯醇(PVOH)。共粘合剂的玻璃化转变温度可高于40℃。粘合剂的这样的玻璃化转变温度会有利地增强第二分散体阻隔涂层的抗粘连性。抗粘连涂层可促进干燥。更低的干燥能量会有利地导致更少的味道和气味的问题，并且传热上的协助可产生不粘的涂层。
第一和第二分散体阻隔层这两者中的不可分解的材料的量优选小于20重量％，更优选小于10重量％，按照涂层中总固体量计算。这使得分散体涂层优选是可再分散的。
在用第一和第二分散体阻隔体涂覆之前，纸板基材可用例如淀粉表面施胶。在根据本发明被处理之前，纸板基材的根据ParkerPrint-Surf(PPS)方法测定的最小粗糙度优选为PPS≤15μm，更优选≤10μm。纸板基材还优选具有低于500的孔隙度，根据Bendtsen方法测定。
本发明还涉及通过如上所述的本发明的方法制得的可热密封的包装材料。通过该方法获得的可热密封的包装材料可用于需要阻隔性质(例如，水阻隔性和/或油脂和油阻隔性)的纸涂覆应用，特别是在食品包装中。该方法特别地提供了适合于热密封的经涂覆的纸板。
本发明还涉及可热密封的包装材料，其包含：
-包含顶部片层的纸板基材，
-在顶部片层上的第一分散体阻隔层，其中第一分散体阻隔层包含具有第一玻璃化转变温度(Tg)的胶乳，和
-在第一阻隔层上的第二分散体阻隔层，其中第二分散体阻隔层包含具有第二玻璃化转变温度的胶乳，
其中第二玻璃化转变温度高于第一玻璃化转变温度，其中第二分散体阻隔层的克重低于第一分散体阻隔层的克重，且其中第二分散体阻隔层包含颜料。
已经发现根据本发明的可热密封的包装材料提供了对油脂和油，尤其是矿物油的有效阻隔性，和高抗水性。特别有利的是包装材料为可热密封的和/或适合于通过使用超声密封，并且特别地保留了良好的热密封性质。包装材料可通过不同于热密封的其他方法密封，然而热密封性是最重要的特征，因为热密封广泛用于食品包装领域。特别有利的是分散体涂覆的纸板提供了可热密封的包装，其特别地保留了良好的热密封性质。
纸板基材包括至少一个片层，优选数个片层，例如顶部片层和背部片层和至少一个中间片层。纸板基材优选为多层包装纸板，其包含至少两层，背部片层和顶部片层。纸板基材的定量可为至少150gsm，优选至少200gsm。纸板基材还可包含一个或数个中间片层。这样的多层纸板特别适合用于液体和/或食品包装。纸板基材可用例如淀粉表面施胶。纸板基材的根据Parker Print-Surf(PPS)方法测定的最小粗糙度优选为≤15μm，更优选≤10μm。纸板基材还优选具有低于500的孔隙度，根据Bendtsen方法测定。
已经发现由包装材料提供的良好的阻隔性质和抗粘连性是基于第二玻璃化转变温度高于第一玻璃化转变温度。第二玻璃化转变温度可为≥10℃至≤40℃，优选≥20℃至≤25℃，高于第一玻璃化转变温度。第一和第二玻璃化转变温度的值可以变化，只要第一玻璃化转变温度低于第二玻璃化转变温度。第一玻璃化转变温度可为≥-10℃至≤15℃，优选范围为≥-10℃至≤10℃。第二玻璃化转变温度可为≥10℃至≤40℃，优选≥15℃至≤30℃，更优选≥20℃至≤25℃。
在一些实施方式中，第一分散体阻隔层的克重或涂层重量可为≥4g/m2至≤25g/m2，优选≥5g/m2至≤15g/m2。第二分散体阻隔层的克重低于第一分散体阻隔层的克重。在一些实施方式中，第二分散体阻隔层的克重或涂层重量为≥3g/m2至≤20g/m2，优选≥5g/m2至≤15g/m2，更优选≥5g/m2至≤12g/m2。层的克重可几乎相同，只要第一层优选具有较高的克重。第二分散体阻隔层的克重可为≥1g/m2至≤10g/m2，或≥2g/m2至≤5g/m2，或≥3g/m2至≤5g/m2，低于第一分散体阻隔层的克重。令人惊奇地发现虽然可将非常少量的具有较高Tg的胶乳用作外部或第二阻隔层，但仍可热密封经涂覆的纸板。
在一些实施方式中，第一分散体阻隔层可以如下的量包含颜料：≥0重量％至≤40重量％，优选≥5重量％至≤20重量％，更优选≥10重量％至≤15重量％，基于干固含量计。第一分散体涂层可不包含颜料。第一分散体阻隔层优选包含少量颜料。颜料可选自粘土、碳酸钙和/或滑石。颜料优选为高纵横比颜料。第一分散体层中的颜料协助改进涂层保持性和保水性。这有利地能够在更低的涂覆重量下实现更有效的阻隔性。第一阻隔分散体优选具有良好的涂层保持性。
第二分散体阻隔层可包含大量的颜料。在一些实施方式中，第二分散体阻隔体以如下的量包含颜料：≥30重量％至≤70重量％，优选≥30重量％至≤50重量％，基于总固含量计。颜料可选自粘土、碳酸钙和/或滑石。颜料的撞击因子优选高于5，更优选高于10，且最优选高于15。
在一些实施方式中，第一和/或第二分散体阻隔层中的胶乳可选自苯乙烯-丁二烯胶乳，苯乙烯-丙烯酸酯胶乳，丙烯酸酯胶乳，乙酸乙烯酯胶乳，乙酸乙烯酯-丙烯酸酯胶乳，苯乙烯-丁二烯-丙烯腈胶乳，苯乙烯-丙烯酸酯-丙烯腈胶乳，苯乙烯-丁二烯-丙烯酸酯-丙烯腈胶乳，苯乙烯-马来酸酐胶乳，苯乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐胶乳，或这些胶乳的混合物。胶乳优选为苯乙烯-丁二烯(SB)胶乳或苯乙烯-丙烯酸酯(SA)胶乳，丙烯酸酯胶乳，乙酸乙烯酯胶乳，或乙酸乙烯酯-丙烯酸酯胶乳，或这些胶乳的混合物。第一和第二分散体阻隔层的胶乳可相同，或可将不同的胶乳用于各层。优选在两个层中均使用胶乳的混合物。胶乳可为生物基的，即衍生自生物质，比如生物基的苯乙烯-丙烯酸酯或苯乙烯-丁二烯胶乳。生物基的胶乳可提供类似的性能，并且提供改进的碳足迹。第一和第二分散体阻隔层这两者中的胶乳的最低膜形成温度(MFFT)可为≥0℃至≤20℃。该范围内的最低膜形成温度可提供形成光滑且连续的膜。第一和第二分散体阻隔层的胶乳可相同，或可将不同的胶乳用于各层。然而，即使在两个层中都使用例如苯乙烯-丙烯酸酯(SA)胶乳，第二层的SA胶乳的玻璃化转变温度仍高于用于第一层的SA胶乳，且优选第二层的SA胶乳还具有更小的平均粒径。在一些实施方式中，第二分散体阻隔层中的胶乳的平均粒径小于第一分散体阻隔层的胶乳的平均粒径。第二层中的更小的颗粒有利地产生较大的表面，其引起改进的阻隔性质和更好成膜性。第一层中较大的平均粒径有利地具有这样的改进：涂层更好地保持在纸板表面上。
在一些实施方式中，第一分散体阻隔层以≥70重量％至≤100重量％的量包含胶乳，基于层的干固含量计。在一些实施方式中，施加在第一层的顶部上的第二分散体阻隔层以如下的量包含胶乳：≥50重量％至≤90重量％，优选≥60重量％至≤80重量％，基于层的干固含量计。
第一分散体层还可包含共粘合剂比如淀粉、羧甲基纤维素(CMC)、碱性可溶胀的增稠剂或聚乙烯醇(PVOH)。淀粉可以如下的量用于第一分散体阻隔层中：≥0重量％至≤50重量％，或≥10重量％至≤20重量％，基于干固含量计。第一阻隔层可含有纤维素纳米纤维，优选范围为≥1重量％至≤10重量％，基于干固含量计。该共粘合剂可控制粘度和保水性。该共粘合剂还可提供油脂阻隔性质。第一阻隔层还可包含稠化试剂，优选范围为≥0.5重量％至≤10重量％，或≥1重量％至≤5重量％，基于干固含量计。涂层(涂料)还可含有其他功能化学品比如纳米颜料、交联剂、润滑剂、湿强度添加剂等。
在一些实施方式中，第一分散体阻隔层优选的Kit阻隔性为≥6至≤12，优选范围为≥9至≤12。第一分散体阻隔层优选还具有矿物油阻隔性，其以己烷蒸气透过率(HVTR)测定<100。低于100的HVTR值提供了所包装的食品物品的良好保护。
第二分散体层还可包含一种或多种粘合剂。粘合剂的玻璃化转变温度可为>20℃，优选≥20℃至≤35℃。第二分散体层可额外包含一种或数种共粘合剂比如淀粉、羧甲基纤维素(CMC)、碱性可溶胀的增稠剂或聚乙烯醇(PVOH)。共粘合剂的玻璃化转变温度可高于40℃。粘合剂的这样的玻璃化转变温度会有利地增强第二分散体阻隔涂层的抗粘连性。
第一和第二分散体阻隔层这两者中的不可分解的材料的量优选小于20重量％，更优选小于10重量％，按照涂层中总固体量计算。这使得分散体涂层优选是可再分散的。
本发明还涉及热密封的包装或通过超声密封的包装，其由通过根据本发明的方法制得的可热密封的包装材料制成，或由根据本发明的可热密封的包装材料制成。该包装优选通过热密封制造。
本发明的其他特征将从实施例和附图中变得显而易见，其中：
图1是根据本发明的一个实施方式的包装材料的示意图。
图1中所示的包装材料包含纸板基材1，其包含顶部片层1a。纸板基材可为多层包装纸板，其还包含至少背部片层1b。纸板的顶部片层1a涂覆有第一分散体阻隔层2，其中第一分散体阻隔层2包含具有第一玻璃化转变温度的胶乳。第二分散体阻隔层3布置在第一阻隔层2上，其中第二分散体阻隔层3包含具有第二玻璃化转变温度的胶乳。第二分散体阻隔体3的胶乳的玻璃化转变温度高于第一分散体阻隔层2的胶乳的玻璃化转变温度。第二分散体阻隔层3的克重低于第一分散体阻隔层2的克重。第二分散体阻隔层3还包含颜料。分散体阻隔层通过分散体阻隔体涂覆带到纸板基材上。图1中所示的材料特别适合用于热密封的产品包装。
实施例1
为了评估本发明的包装材料，进行了一系列测试，其中根据本发明制造的包装材料的粘连行为在实验室试验中使用棒涂机评估。
根据表1制备涂料组合物(底漆，热密封物1，热密封物2)：
表1：
Figure GDA0003743814500000101
Figure GDA0003743814500000111
CHP 204是玻璃化转变温度为10℃的SA胶乳，Acronal 728是可从BASF获得的玻璃化转变温度为23℃的SA胶乳。Rheocarb 121为丙烯酸类增稠剂，且Hydragloss 90为高岭土粘土颜料。
通过使用棒涂机将涂料组合物涂覆在未经涂覆的纸板Cupforma Natura上，232g/m2，其为三层纸板，其具有由漂白牛皮纸浆制得的两个外部层和包含漂白牛皮纸浆和CTMP(化学热机械浆)的中间层。
两次测试运行的包装材料的性质总结在表2中：
表2：
Figure GDA0003743814500000112
所有测试运行均显示出没有或非常小的粘连倾向。这是对之前现有技术的技术的显著改进，之前现有技术的技术在涂料中使用一种单一的约10的玻璃化转变温度(Tg)的胶乳，且其中我们观察到许多与粘连相关的问题，且有时纸板层在卷起后甚至不能被分开。此外，如表2中可以看出，所观察到的Cobb值很低，尤其是当仅使用具有低玻璃化转变温度(Tg)的胶乳作为第一分散体层时，如第二测试运行那样。还观察到热密封令人惊奇地良好。在100下所有纤维均撕裂(tear)。
实施例2
实施第二系列测试，其中在使用离线涂覆机(辊涂机和计量杆)的生产测试中评估根据本发明制造的包装材料的粘连行为。
根据表3制备分散体层1和2的涂料组合物：
表3：
原料 固体[％] 分散体层1 分散体层2
CHP 204 50 4500
Acronal 728 50 4500 6000
Rheocarb 121 30 40 40
Hydragloss 90 72 3000
NaOH 10 20 20
总量 9060 9060
根据实施例1，所使用的胶乳为玻璃化转变温度为10℃的SA胶乳CHP204，且Acronal 728的玻璃化转变温度为23℃。还使用了丙烯酸类增稠剂Rheocarb 121和高岭土粘土颜料Hydragloss 90。
用杆施加和离线涂覆机运行三个测试。结果总结在表4中：
表4：
Figure GDA0003743814500000121
如表4中由COBB和Kit值可见，使用根据本发明的第一和第二分散体层的所有三个测试均提供了具有高水分和油脂阻隔值的纸板。另外，没有观察到粘连的问题以及令人满意的热密封性。
再一次地，这提供了与造成严重粘连的现有技术(当没有观察到第二分散体层的胶乳的玻璃化转变温度高于第一分散体层的胶乳的玻璃化转变温度的条件时)相比重要的优点。

Claims (19)

1.制造可热密封的包装材料的方法，所述方法包括以下步骤：
-提供包含顶部片层的纸板基材，
-在顶部片层上施加第一分散体阻隔层，其中第一分散体阻隔层包含具有第一玻璃化转变温度的胶乳，和
-在第一阻隔层上施加第二分散体阻隔层，其中第二分散体阻隔层包含具有第二玻璃化转变温度的胶乳，
其中第二玻璃化转变温度高于第一玻璃化转变温度，其中第二分散体阻隔层的克重低于第一分散体阻隔层的克重，且其中第二分散体阻隔层包含颜料，
其中第一玻璃化转变温度为≥-10℃至≤15℃，并且第二玻璃化转变温度为≥10℃至≤40℃；
其中第一分散体阻隔层以≥4g/m2至≤25g/m2的量施加，并且第二分散体阻隔层以≥3g/m2至≤20g/m2的量施加；
其中第一分散体阻隔层以如下的量包含颜料：≥0重量％至≤40重量％，并且第二分散体阻隔层以如下的量包含颜料：≥30重量％至≤70重量％，基于总固含量计。
2.根据权利要求1所述的方法，其中第一玻璃化转变温度为≥-10℃至≤10℃。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中第二玻璃化转变温度为≥15℃至≤30℃。
4.根据权利要求3所述的方法，其中第二玻璃化转变温度为≥20℃至≤25℃。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其中第一分散体阻隔层以如下的量施加：≥5g/m2至≤15g/m2。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其中第二分散体阻隔层以如下的量施加：≥5g/m2至≤15g/m2。
7.根据权利要求6所述的方法，其中第二分散体阻隔层以如下的量施加：≥5g/m2至≤12g/m2。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其中第一分散体阻隔层以如下的量包含颜料：≥5重量％至≤20重量％，基于干固含量计。
9.根据权利要求8所述的方法，其中第一分散体阻隔层以如下的量包含颜料：≥10重量％至≤15重量％，基于干固含量计。
10.根据权利要求1或2所述的方法，其中第二分散体阻隔层以如下的量包含颜料：≥30重量％至≤50重量％，基于总固含量计。
11.根据权利要求1或2所述的方法，其中第二分散体阻隔层以如下的量包含胶乳：≥50重量％至≤90重量％，基于层的干固含量计。
12.根据权利要求11所述的方法，其中第二分散体阻隔层以如下的量包含胶乳：≥60重量％至≤80重量％，基于层的干固含量计。
13.根据权利要求1或2所述的方法，其中第二分散体阻隔层中的胶乳的平均粒径小于第一分散体阻隔层的胶乳的平均粒径。
14.通过权利要求1-13中任一项的方法制造的可热密封的包装材料。
15.可热密封的包装材料，其包含:
-包含顶部片层的纸板基材，
-在顶部片层上的第一分散体阻隔层，其中第一分散体阻隔层包含具有第一玻璃化转变温度的胶乳，和
-在第一阻隔层上的第二分散体阻隔层，其中第二分散体阻隔层包含具有第二玻璃化转变温度的胶乳，
其中第二玻璃化转变温度高于第一玻璃化转变温度，其中第二分散体阻隔层的克重低于第一分散体阻隔层的克重，且其中第二分散体阻隔层包含颜料，
其中第一玻璃化转变温度为≥-10℃至≤15℃，并且第二玻璃化转变温度为≥10℃至≤40℃；
其中第一分散体阻隔层以≥4g/m2至≤25g/m2的量施加，并且第二分散体阻隔层以≥3g/m2至≤20g/m2的量施加；
其中第一分散体阻隔层以如下的量包含颜料：≥0重量％至≤40重量％，并且第二分散体阻隔层以如下的量包含颜料：≥30重量％至≤70重量％，基于总固含量计。
16.根据权利要求14或15所述的可热密封的包装材料，其中第一分散体阻隔层的Kit阻隔性为≥6至≤12。
17.根据权利要求16所述的可热密封的包装材料，其中第一分散体阻隔层的Kit阻隔性为≥9至≤12。
18.根据权利要求14或15所述的可热密封的包装材料，其中第二分散体阻隔层以如下的量包含颜料：≥30重量％至≤50重量％，基于总固含量计。
19.热密封的包装或通过超声密封的包装，其由通过根据权利要求1-13中任一项所述的方法制得的包装材料或由根据权利要求14-18中任一项所述的包装材料制得。
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