CN110678324B - 层压包装材料、由其制造的包装容器及制造层压材料的方法 - Google Patents

层压包装材料、由其制造的包装容器及制造层压材料的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种层压液体食品包装材料，其包括在两侧上的纸或纸板主体层或其他纤维素基材料主体层和外部热塑性聚合物层，其具有布置在外部热塑性聚合物层之一的下方的装饰性印刷图案。本发明还涉及用于制造层压包装材料的方法以及用于液体食品包装的包装容器，其包含层压包装材料。

Description

层压包装材料、由其制造的包装容器及制造层压材料的方法
技术领域
本发明涉及一种层压包装材料，该层压包装材料包括纸或纸板或其他纤维素基材料主体层，以及在两侧的外部热塑性聚合物层，其具有布置在外部热塑性聚合物层中的一个的下方的印刷装饰。
此外，本发明涉及包含层压包装材料或者由层压包装材料制造的包装容器,以及涉及制造层压材料的方法。
背景技术
用于液体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
Figure BDA0002294742140000011
商标出售，主要用于液体食品(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侧液密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，例如结合剂聚合物和/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，将所述层压包装材料幅材重整成管。该管用预期的液体食品填充，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，其中待填充的液体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
Figure BDA0002294742140000021
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。
通常每小时可以制备数千个包装。例如，Tetra
Figure BDA0002294742140000022
A3/速度每小时可生产约15000个包装(0.9升及以上的大小适合家庭的包装容器)，每小时可生产约24000个包装容器(一次性包装(portion packages))。
用于敏感液体食品(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。
已知的包装层压材料通常由从存储卷轴解绕的纸或纸板幅材生产，而同时从相应的存储卷轴解绕铝箔幅材。将两个解绕的幅材彼此放在一起，并被引导通过两个相邻的可旋转圆柱体之间的压区，同时将通常为低密度聚乙烯(LDPE)的层压材料的结合层挤出成熔融的聚合物膜或聚合物帘，该膜或帘因此被施加在幅材之间以将铝幅材永久地粘结到纸或纸板幅材上。此后，在纸幅材或纸板幅材的两面都提供聚乙烯(通常是低密度聚乙烯(LDPE))液密涂层，然后将其缠绕在成品包装卷盘上，以便继续运输和处理。
已知的包装材料非常好地工作，并且在由其制成的包装中实现了几个重要的功能，例如保护食物免受来自包装外部的物质和微生物的侵袭以及由于光或氧气而引起的腐烂。长期以来，这种包装材料的结构在当今零售商的货架上最为常见。液体级纸板的主体层允许高质量的柔版印刷或胶版印刷有吸引力的印刷装饰，并在其外表面上具有较高的色彩对照和分辨率。纸板的可印刷表面通常涂有矿物颗粒和粘合剂聚合物的白色涂料层组合物，其为任何印刷的彩色装饰图案提供中性和一致的背景，以及在涂层内以及对印刷的墨和任何相邻的聚合物层均具有所需的附着力和内聚性。
对未来用于液体包装容器的层压包装材料的新的要求是，这种包装容器的外观应该能够更高程度地区分，即应有可能根据乳制品和填充料客户的需求提供新的和不同的包装外观，以吸引零售商和消费者，例如不同的背景颜色、可见和触觉效果等，因此，可以更大程度地改变最终装饰的外观，以突出并更好地适应要包装的产品和消费者。
然而，对现有纸板材料的任何更改都需要在纸制造商那里进行昂贵的开发，因为纸板制造是非常复杂的过程。迄今为止，这还不值得付出努力和资源，因为仍然会选择所生产的液体纸盒包装的主要部分具有现有技术的、可靠且一致的白色涂层背景。然而，看到了对于常规液体纸盒的进一步的变化和差异化的日益增长的需求，这增加了对所生产的包装材料的适应性和柔性的需求。
发明内容
因此，本发明的总的目的是提供一种改进的层压包装材料和由其制造的包装，以减轻现有技术的缺陷，并且与上述现有技术的包装材料和包装容器相比，该层压包装材料具有更多的机会来差异化包装的外观。
本发明的还有的总体目的是提供降低或至少维持成本的这样的层压纤维素基包装材料，其具有增加的外部差异机会以及足够的机械强度和尺寸稳定性以及良好的印刷表面性质，以满足液体纸盒层压包装材料的需求。
一个特定的目的是使这种层压包装材料的外侧层(即将引起消费者注意并吸引消费者的可见装饰层)实现具有成本效益的差异化，从而能够在包装材料制造过程中以及在较短系列的包装材料中实现对包装容器的外侧的定制。
另一个目的是提供一种基于尺寸下调的低成本主体层或芯层的层压纤维素基包装材料，其不具有用于印刷装饰图案的合适表面，但是具有粗糙的、深色或棕色的表面，最终的包装材料仍具有可与这种常规包装层压板相媲美的印刷质量，并且具有差异化的机会。
根据本发明，通过层压包装材料，制造层压包装材料的方法以及由其制成的包装容器，如在下文中和所附权利要求中所限定的，可以实现这些目的中的一些或全部。
因此，根据本发明的第一方面，提供了一种层压的液体食品包装材料，其包括：纤维素基主体材料层；布置在所述主体材料层的外侧上，即在指向由所述层压材料制成的包装容器的外部的一侧上的最外的透明且保护性的热塑性聚合物层；布置在所述最外的透明且保护性的热塑性聚合物层的下方，即内侧，并且穿过所述最外的透明且保护性的热塑性聚合物层可见的装饰性印刷图案；将与所述包装容器中的液体食品直接接触的最内的可热封且液密的热塑性聚合物层，其中所述层压包装材料还包括纤维素基印刷基底纸，所述印刷基底纸通过干重为1-4g/m2的粘合剂粘附到所述主体材料层的外侧，并且具有用于承载所述装饰性印刷图案的外侧印刷表面，所述印刷基底纸层压在所述主体层的外侧和所述最外的热塑性聚合物层之间，并且具有大于650kg/m3的密度，100g/m2或更低的表面重量(ISO536)，并且包含0.1至0.4重量％的至少一种上浆剂，所述外侧印刷表面具有低于100ml空气/分钟的Bendtsen表面粗糙度值(ISO 8791-2)和大于20g/m2且低于30g/m2(水)的Cobb值(ISO 535)。
通过这种布置，可以容易地更换外层，使得可以根据顾客、消费者和零售商之间的不同风格和期望将不同的装饰、可见和/或触觉特征层压到材料中。这样的定制使得可以生产单独的、较短系列的不同装饰和量身定制的包装材料，而不会在材料生产线的主流中造成停工、浪费和物流问题，即，使得能够后期定制包装材料。此外，这样的后期定制使得可以从可用纸和纸板等级的列表或目录中进行选择，以提供主体层和印刷基底纸的组合，从而提供根据食品的特定包装尺寸和类型的需要的在层压材料中的所期望的刚度和机械尺寸稳定性，以及具有良好可印刷性的所需印刷背景外观。
印刷基底纸的不同背景特征和外观可能是：银和金金属外观或其他不同的金属颜色、压花和雕刻特征、触觉或浮雕表面效果、无光泽/有光泽的表面等。差异化选择是一个挑战，因为正常情况下添加特征和材料会自动导致原材料和/或制造过程的成本增加。通过将常用纸板材料层的印刷表面部分移至单独的层，该层具有互补的机械性能，以支持其余主体材料层的主体性能的其余部分，并提供独特的功能和良好的可印刷表面，在最终的层压包装材料中，获得了与现有技术包装材料相同的功能。
在本发明的第二方面，提供了一种用于包装液体食品的包装容器，其包括本发明的层压包装材料。包装容器可以通过将片状或幅材状的坯件折叠形成长方体、另一折叠形包装或仅形成袋状包装而完全由层压包装材料制成。
在本发明的第三方面，一种用于制造如上所定义的层压的纤维素基液体食品包装材料的方法，其包括以下任何顺序的步骤：
a)提供纤维素基主体材料层第一幅材，
b)提供印刷基底纸第二幅材，其具有用于接收和承载装饰性印刷图案的外侧印刷表面，该印刷基底纸具有大于650kg/m3的密度，100g/m2或更低的表面重量(ISO536)，并且包含0.1至0.4重量％的至少一种上浆剂，所述外侧印刷表面具有低于100ml空气/分钟的Bendtsen表面粗糙度值(ISO8791-2)和大于20g/m2且低于30g/m2(水)的Cobb值(ISO535)，
c)将包含干含量为1-4g/m2的粘合剂聚合物的水性粘合剂组合物施加到所述第一幅材和所述第二幅材中的一个的表面上，
d)所述第一幅材和所述第二幅材中的一个具有施加到其表面上的所述水性粘合剂组合物，将所述第一幅材和所述第二幅材朝压辊压区运送，以在穿过所述压区的同时通过相邻的所述水性粘合剂组合物接合并层压在一起并且同时所述水性粘合剂组合物被部分吸收到所述第一幅材和第二幅材表面中的至少一个中，
e)在所述印刷基底纸的所述外侧印刷表面上印刷装饰性印刷图案，
f)在所述主体材料层的所述幅材的与所述印刷基底纸侧相反的内侧上层压最内的可热封热塑性聚合物层，
g)在所述印刷基底纸的所述幅材的外侧印刷表面上，层压最外的热塑性聚合物层。
步骤e)可以在步骤c)和d)之前进行，使得所述印刷基底纸首先在单独的印刷操作中在其印刷表面上印刷有装饰。
通常，将印刷基底纸层压到主体材料层上，然后将其进一步进行印刷操作。合适的印刷方法可以是现代数字和喷墨印刷方法，但是也可以是传统的柔性版印刷方法和胶版印刷方法。
当层压到主体材料层上时，印刷基底纸的表面粗糙度在印刷装饰性印刷图案之后与在印刷操作之前大致相同。通常，如果有任何变化，应该使打印的印刷基底纸具有更高的平滑度，因为在最终打印之前，纸可能会经过多个打印辊和压区。因此，印刷基底纸当也层压到主体材料层上时，其外侧印刷表面具有低于100ml空气/分钟的光滑度(Bendtsen)。
优选将主体材料层压延至低于200ml空气/分钟(Bendtsen)，例如低于150ml空气/分钟的外侧表面粗糙度。
替代地，主体材料层在其外侧表面上具有可印刷的涂层，其表面粗糙度低于120ml空气/分钟(Bendtsen)，并且它可以是具有这种可印刷的涂层的液体包装纸板(LPB)。
通过这种方法，根据包装尺寸和类型，通过将主体材料层和印刷基底纸进行后期组合以获得合适的机械性能，从而可以对材料进行后期定制，并且还可以根据要填充到包装容器中的产品的客户品牌和类型，就要使用的印刷装饰后期进行定制。
详细说明
就本发明而言，使用的术语“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。它包括包装对可能会使填充的食物产品变质并缩短包装的预期保质期的微生物(例如细菌)、污垢和其他物质侵入的抵抗力。
层压包装材料对包装完整性的一项主要贡献通过层压材料的相邻层之间的良好的内部粘合性提供。另一贡献来自于材料对每一材料层本身内的缺陷(如针孔、破裂等)的抵抗力，又一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。关于层压包装材料本身，完整性质因此主要集中在各个层压层与其相邻层的粘合性以及单个材料层的质量上。关于包装的密封，完整性主要集中在密封接头的质量上，这要通过灌装机的良好运行和稳健的密封操作来确保，而这又要通过层压包装材料的经适当调整的热封性能来确保。
术语“液体食品”通常是指具有低或高粘性流动成分的食品，可以任选地包含食品块。乳和牛奶、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、压碎的西红柿、沙司(例如意大利面沙司)和橄榄油是预期的食品的一些非限制性实例。
与包装材料和包装容器相关的术语“无菌”是指微生物被消除、灭活或杀死的状态。微生物的实例是细菌和孢子。当产品被无菌包装在包装容器中时，通常使用无菌工艺。为了在包装的保质期内持续无菌，包装完整性特性当然非常重要。此外，对于填充的食品的长期保存期限，重要的是，包装要对气体和蒸汽(例如氧气)具有阻隔性能，以保持其原始口味和营养价值，例如保持它的维生素C含量。
术语“主体层”通常是指多层层压板中最厚的层或包含最多材料的层，即对层压板和从该层压板折叠形成的包装容器的机械性能和尺寸稳定性起最大作用的层，例如纸板或厚纸。这也可能意味着在夹层结构中提供了更大的厚度距离的层，该层还与主体层每一侧的具有较高杨氏模量的稳定面层相互作用，以便获得足够的这样的机械性能和尺寸稳定性。
因此“间隔层”是在夹层结构中的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每一侧上的取向膜，金属箔或者高密度、高拉伸硬度的纸层或箔或膜，即提供刚度和稳定性的层，即所谓的面层。间隔层可以具有较低的或降低的固有抗弯刚度，因此本身不会直接对层压包装材料的抗弯刚度产生大的影响。然而，间接地，它可能通过与两侧上的相邻层或层压层的相互作用对层压包装材料的抗弯刚度产生非常大的影响，相邻层或层压层中的一些非常有助于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。因此，“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。
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(例如热气或脉冲加热)来实现。在加热时，聚合物链的迁移率在将用于彼此密封的材料表面处增加，从而使链解开并移动且与来自相对的密封表面的聚合物链重新缠绕。冷却后，缠绕的聚合物链会在密封界面上形成牢固的结合，从而使两个材料表面相互结合。在每小时生产数千个包装的包装机中，热封操作必须在几分之一秒内发生，并且不同阶段(例如加热、部分熔化、粘结和冷却)的持续时间以毫秒为单位计算。
术语“内”在定义层压包装材料中的位置或层的侧面时，其含义是“指向由包装材料形成的包装容器的内侧”，术语“外”定义朝向由包装材料制成的包装容器的外部或外侧的方向”。
“最内”是指与由包装材料形成的包装容器中的包装产品接触的层。
“最外”是指提供由包装材料形成的包装容器的外部外表面的层。
印刷基底纸的印刷表面可具有22至28g/m2，例如24至27g/m2，例如24至26g/m2(水)的Cobb吸收值。需要给印刷基底纸的纤维素组合物上浆，以抵抗边缘芯吸，即抵抗在切割的层压结构的暴露的纸边缘处的水或液体的吸收，以及抵抗来自层压操作中的水性粘合剂组合物的过多的水吸收，由此将印刷基底纸层压到主体材料层上。高于30的Cobb值将意味着纸吸收太多的水性组合物，从而导致来自水性粘合剂吸收层压的较弱的结合。层压材料的切割边缘还吸收水性组合物，使得层压材料沿暴露的边缘区域膨胀并分层。另一方面，在太低的Cobb值下，例如低于20，可能存在将印刷油墨粘附到印刷基底纸上以及进一步用热塑性聚合物层涂布印刷纸上的问题。因此，在印刷基底纸上优选的Cobb值为24至26g/m2的水，以平衡吸收与粘附性能。
上浆合适地是内部双重上浆，即在从纸浆制造纸时将两种上浆剂添加到纤维素纸浆中。合适的这种双重上浆剂是烷基烯酮二聚体(AKD)和松香(Hartz)。AKD可替代地用作单一上浆剂。另一种可能的上浆剂是亚烷基琥珀酸酐(ASA)。
上浆是通过向纤维素纸浆中加入1至4kg/吨的上浆剂，例如2-4kg/吨的上浆剂。
印刷表面的Bendtsen表面粗糙度值可低于80ml空气/分钟，例如低于70ml空气/分钟，例如低于70ml空气/分钟。越光滑，所得到的印刷质量越好。此外，印刷衬底纸的表面重量可以小于80g/m2，例如小于70g/m2。
印刷基底纸可以具有至少40Nm/g的抗拉强度指数(GM)，以更好地应对层压过程中施加的力。此外，为此目的，其抗撕裂强度指数可以为至少6mNm2/g。
因此，印刷基底纸可以是具有光滑的可打印表面的纸，该纸选自MG(机械上光)纸、MF(机械整饰)纸、LWC(轻量涂布)纸、柔性包装纸、金属化原纸、数码印刷纸、复印纸和喷墨印刷纸。
MG纸是一种在一侧具有高光洁度的纸，是通过使湿纸幅材在造纸机的高度抛光的金属滚筒(也称为Yankee滚筒或Yankee干燥机)上干燥而制成的。MG纸可以是MG牛皮纸，也可以是非常薄的纸，通常用作包装纸和海报。表面粗糙度可以是40-150ml空气/分钟Bendtsen。对于本发明，将选择表面粗糙度低于100ml/min的MG纸。
MF纸具有与MG纸相似的平滑表面，但可通过在造纸机上进行压延并进行最终的平滑机辊处理而获得。
LWC纸是造纸业公认的一类纸，其具有薄白色涂层，部分基于机械纸浆，例如用于每周杂志。
软包装纸是在造纸工业中公认的另一类合适的纸，其具有光滑的表面并且仅包含化学纸浆。它通常是单面涂布的薄牛皮纸，但也可以不涂布。这种纸张经常被使用，例如用于食品包装。合适的产品名称的示例是Feldmuehle的Lennoflex。术语“柔性”将纸张类型与非柔性卡纸(弯曲模式)区分开。柔性包装纸的表面粗糙度可低至约15ml空气/分钟。
制造并预涂金属化原纸，以提供用于金属化的光滑表面。这样的纸可以在本发明中用作金属化的印刷基底纸和非金属化的印刷基底纸。合适的金属化原纸产品的示例是“Lennovac”和“Metalvac”。
数字印刷纸、喷墨纸和复印纸均在两侧进行了表面处理，以提供光滑的表面，适合通过不同的印刷工艺接收各种印刷油墨。
印刷基底纸的表面可以具有任何颜色、金属化颜色或图案或为白色，以用作随后印刷装饰的背景。在一实施方案中，印刷基底纸是天然棕色的，即未漂白的棕色纸。
在一实施方案中，将印刷基底纸金属化，即带有纳米级薄金属化涂层。对于金属化的印刷基底纸，金属化的表面很容易被层压到背面的粗糙表面上，使得金属化表面的金属光泽、镜面般的光滑外观受到干扰，从而反过来恶化或破坏装饰性印刷，然后打印到表面上。因此，重要的是将金属化的印刷基底纸层压到印刷基底纸下面的足够光滑的表面上，即在与金属化涂层相反的一侧上。尤其对于金属化的印刷基底纸，主体材料层下表面的表面粗糙度应低于150ml空气/分钟Bendtsen，使得可以将层压印刷基底纸和主体材料层的最终表面粗糙度降低至低于50ml空气/分钟。
通常，仍然希望有白色的印刷表面，并且具有这种表面的合适的印刷基底是适合于数字印刷或喷墨印刷或柔性版印刷的薄印刷纸。
主体材料层可具有100至300g/m2，例如100至200g/m2的表面重量。主体材料层可以是液体包装纸板(LPB)类型，即市售液体食品级的纤维素基纸盒或纸板，或者是包含间隔层的单层或多层纤维素基材料，以用于与周围层压材料层相互作用，从而提供层压液体食品包装材料所需的性能。
主体材料层的外侧表面光滑度优选低于200ml空气/分钟，例如低于150ml空气/分钟(Bendtsen)。
具有这种光滑表面的箱纸板在商业上无法找到，而必须通过压延工艺来制备。合适的压延工艺是金属带压延和加热辊压延。可以通过以下方式检测到在将箱纸板(containerboard，例如，挂面纸板)已经压延之后才层压成层压的包装材料的事实：该硬纸板的表面具有与硬纸板表面颜色和/或表面纹理的不同色调的“火焰”(“flames”)。因此，当对这样的层压材料进行分层时，可以看到箱纸板的表面已经通过某种高温和高压处理。
主体材料层可以是液体包装纸板(LPB)，然后可以具有低于120ml空气/分钟，例如低于100ml空气/分钟(Bendtsen)的外表面光滑度。
当使用具有确定表面重量的印刷基底纸时，可以通过简单地交换主体材料层来获得用于不同包装容器尺寸和关于机械性能的不同要求的层压材料，因此可以从不同商业等级的液体包装板中选择。例如，当使用70g/m2的印刷基底纸时，可以通过层压到30mN LPB纸板上获得适合于较小的所谓的一次性包装的包装层压板，所述一次性包装的尺寸为250或300ml或更小。所得的纸层压材料获得80mN的抗弯刚度，即与目前市售的LPB等级处于相同的水平，其目的是针对相同类型的小份包装。如果替代地将同一印刷基底纸层压到80mNLPB纸板上，则所得的层压材料可能适用于通常需要150mN LPB纸板的稍大的包装容器，或某些需要260mN类型的液体包装板的包装。当替代地将相同的印刷基底纸层压到150mN LPB纸板上时，所得层压材料可能适用于通常需要260mN LPB纸板的包装容器，即容量为750ml至1000ml的所谓的家庭包装。通过这样的布置，通过仅组合几种可能的纸张类型和几种液体包装纸板，可以在最终的层压包装材料中实现期望的机械性能，特别是期望的抗弯刚度，以适应不同尺寸和类型的包装。另外，可以获得能够在不同的外侧印刷基底纸之间，即在不同外观的包装之间交换的优点。白色的印刷表面可以很容易地被金属化的印刷表面，天然的棕色印刷表面或相似类型的印刷基底纸的任何彩色表面所代替，即具有相同的密度，表面重量和其他机械性能(抗拉强度、抗撕裂强度)和Cobb值。
适合于主体材料层的材料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抗弯刚度以及机械性能的其他差异，从而由具有这种材料的主体层的层压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由常规纸盒包装层压材料制造时，会劣化。
因此，与液体包装板、LPB或适用于液体包装的层压包装材料相比，箱纸板具有显著较低的固有抗弯刚度。
抗弯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盒(corrugated carton)制造的，但已经测量出在当排除可印刷涂层(粘土-涂层)表面重量时的相应的表面重量下这种材料具有比液体纸盒纸板的抗弯刚度低至少30％的抗弯刚度，例如低至少40％，例如至少50％的抗弯刚度。然而，箱纸板仍然还通过以下方式有助于层压包装材料的总抗弯刚度：在具有较高杨氏模量的面层之间的夹层结构中提供间隔层或间距层并且使得在层的平面(x-y)内比传统LPB纸板具有较高的抗压强度性能。合适的此类面层可以是薄纸(作为印刷基底纸)，例如铝金属箔。
箱纸板也被称为波纹纸箱材料(corrugated case material：CCM)，箱纸板或者波纹纸箱材料所需的材料是波纹芯纸(corrugating medium)(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 linerboardsor liner mediums)之间来布置成其良好形状状态。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抗弯刚度，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(Kraftliner)或废纸挂面纸板(Test liner)，以及瓦楞纸(或波纹芯纸)材料。
通常，瓦楞纸材料的单位表面重量的抗弯刚度要比挂面纸板的材料高。
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。然而，也存在白色的顶部挂面纸板，其在一个表面上具有白色顶层并且通常是更昂贵的材料。
挂面纸板通常具有低于850kg/m3的密度，例如低于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。制造挂面纸板的纤维纸浆是化学纸浆。
瓦楞纸通常用作波纹箱纸板中的波纹芯纸的纸制品，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，通常刚好与挂面纸板一样，是非常低成本、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压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，在本发明中，瓦楞芯纸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，该材料可在用于层压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压包装材料的技术含义和要求会有很大不同，因此在范围之外。
通常用于制造箱纸板材料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)。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性了剩余的半纤维素，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抗蠕变性。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制浆或纤维素幅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。为了液体食品包装的目的，优选原生纤维。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，所以它们已用上浆剂定型以便经受不同程度的湿度和潮湿条件。
箱纸板材料具有比用于液体包装的相应纸板更低的抗弯刚度，(当不包括可印刷涂料(粘土-涂料)的表面重量时)至少低30％。另一方面，具有比正常液体包装板材料或者比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)上每表面重量单位有更高的SCT值。通常，瓦楞纸材料比挂面纸板材料具有更高的每表面重量抗弯刚度。
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或短压缩测试测量在CD和MD方向上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表面重量而变化。纸制品的表面重量根据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)的每表面重量的抗压强度的测量值。箱纸板材料通常在MD方向上具有超过30Nm/g的SCT指数，因此将提供i.a.液体纸板层压材料所需的抗压强度和可堆叠性。他们不需要针对抗弯刚度特性进行优化，因为它们将仅用作用于液体纸盒包装的层压材料中的(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盒夹层结构中的面层，但是为了本发明的目的，它们将用作层压结构中的间隔层，在其每一侧上具有层压的其他面层，以便提供用于液体纸盒层压材料所需的抗弯刚度。
为了比较，今天的液体纸板材料具有约25Nm/g的较低SCT指数，但是随后也针对所有其他性质进行了优化，因为它们作为液体纸盒层压包装材料中的尺寸稳定性的主要提供者被依赖。当用层压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。
关于耐湿性，这些材料可具有低于35g/m2的Cobb水吸附值，以便在液体纸盒包装层压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压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。
由于新的间隔层将层压到在层压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)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。
在另一方面，箱纸板材料具有非常粗糙的表面性能，Bendtsen表面粗糙度值至少为500ml空气/分钟(Bendtsen)。
当将这样的粗糙的纤维素纤维层作为箱纸板层压到薄的印刷基底纸上时，箱纸板，特别是挂面纸板的表面粗糙度将通过印刷基底纸转移，使得即使印刷基底纸本身是光滑的，印刷基底纸的可印刷的外表面也将变得太粗糙，以致不能在包装材料上高质量地印刷外部装饰。因此，如果主体层材料是箱纸板，例如挂面纸板，则在合理的印刷基底纸厚度下，难以产生光滑且功能良好的印刷表面。高表面粗糙度在以下两种情况下都导致不良的打印质量：首先在单独的操作中在印刷基底纸上印刷，然后将其层压到挂面纸板时，以及在将印刷基底纸层压到挂面纸板主体材料上之后进行印刷时。
因此，应修改箱纸板或挂面纸板，以在外侧获得更光滑的表面，该表面指向层压包装材料的外侧。合适的改性是在表面的高表面温度下通过高压来压延箱纸板，例如挂面纸板。通常，压延通过金属带压延或通过加热辊压延进行。用于使表面粗糙度大于600ml空气/分钟(例如约650ml空气/分钟)，低至200ml空气/分钟(例如低于150ml空气/分钟)Bendtsen的挂面纸板材料光滑的合适压区压力在压光机的运行速度为500至1200m/min(例如约1000m/min)的情况下为80至120kN/m，例如约100kN/m，使表面光滑的合适温度为约200℃。调节压区的面积和运行速度，以在足够长的时间内向箱纸板施加足够的压力，以提供较光滑的表面。
通常，在一定时间(压延速度)内压强和/或温度越高，将导致表面更平滑和更光泽。
挂面纸板的替代改性方法是在其上涂以可印刷的涂层(粘土涂层)以提供光滑的可印刷表面。这种表面粗糙度为150至250ml空气/分钟Bendtsen的白色涂层挂面纸板可商购，但自然价格更高。
最内的可热封热塑性聚合物层可以是聚烯烃，例如聚乙烯。
用于本发明的层压包装材料中的最外和最内的可热封液密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)及其混合物或共聚物的聚乙烯。根据一个优选的实施方式，最外的可热封且液密层是LDPE，而最内的可热封液密层是用于最佳层压和热封性能的m-LLDPE和LDPE的混合组合物。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。可以替代地以预制的、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。根据另一实施方式，例如当仅需要低厚度的这种最外层时，或者当这样的工艺能因为其他原因而是优选的时，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。
可以在主体材料层和最内的热塑性聚合物层之间在主体材料层的内侧上层压包括氧气阻隔层或涂层的气体阻隔膜或箔。
其可以通过在主体材料层幅材和气体阻隔膜或箔幅材之间熔融挤出层压热塑性聚合物中间粘合层并在层压压区中压在一起来层压。替代地，其可以将粘合剂聚合物的水性组合物施加到幅材中的一个上，然后在层压辊压区中将它们压在一起来层压，从而将粘合剂组合物部分迁移到主体材料层的纤维素表面中并将两个幅材表面粘附在一起。
层压液体纸盒包装材料领域中的典型阻隔箔是铝箔。其厚度可以为5至9μm，例如5至6.5μm。
替代地，具有阻隔涂层(例如分散体涂覆或液态膜涂覆的阻隔涂层或气相沉积的阻隔涂层)的聚合物膜基底可以层压在其间。
因此可以通过薄液态膜涂层(例如阻隔聚合物)来提供氧气阻隔性能，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诸如纸或聚合物膜基底之类的基底上，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。用于这样的含水液体膜组合物的具有阻隔性能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，聚合物选自乙烯醇基聚合物(例如PVOH或水分散性EVOH)，基于丙烯酸或甲基丙烯酸的聚合物(PAA，PMAA)，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)，壳聚糖，半纤维素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，聚合物结合剂选自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的层，然后干燥。
液态组合物另外可以包含无机物以进一步改善氧气阻隔性能。
聚合物结合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，氧气分子被迫使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。
无机层状化合物可以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，或者通过物理方法(例如超声)剥落。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。有许多化学上合适的纳米粘土矿物，但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。
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。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。气体阻隔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至500的层状滑石颗粒组成。优选地，组合物包含10至50重量％，更优选20至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。聚合物结合剂的量似乎太低而不能包围和分散颗粒并将它们彼此层压在层内。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。
优选地，氧气阻隔层以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，可能完全不能实现气体阻隔性能，而高于5g/m2时，涂覆层不会给包装层压材料带来成本效益，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及以上可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。
氧气阻隔层可以在具有中间干燥的两个连续的步骤中作为两个部分层施加。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至2g/m2，优选0.5至1g/m2的量施加。
根据不同实施方式，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
Figure BDA0002294742140000181
)，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，例如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。气相沉积金属涂层需要明显更少的金属材料，并且通常提供较低水平的氧气阻隔性能。
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，这种涂层更脆，并且较不适合通过层压结合到包装材料中。
可以借助于等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)来施加用于层压的包装材料的其他涂层，其中在氧化环境下将气相化合物沉积到衬底上。通过PECVD涂覆获得的氧化硅涂层(SiOx)可以例如在某些涂覆条件和气体配方下获得非常好的阻隔性能。
气相沉积涂层可以替代地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。
与上面关于最外层和最内层列出的相同的基于热塑性聚烯烃的材料，特别是聚乙烯，也可以适用于层压材料内部的粘合层，例如在主体材料层和阻隔膜或箔之间。
用于挤出层压层压材料内部的粘合层的其他合适的粘合剂聚合物，例如作为最内的热封层和阻隔膜或箔之间的中间粘合层，可以是所谓的粘性热塑性聚合物，例如改性聚烯烃，其主要基于LDPE或LLDPE共聚物，或接枝共聚物，其具有含有单体单元的官能团，例如羧酸官能团或缩水甘油基官能团，例如(甲基)丙烯酸单体或马来酸酐(MAH)单体，(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。
相应的改性聚丙烯基热塑性粘合剂或粘合层也可能是有用的，具体取决于最终包装容器的要求。
这样的粘合剂聚合物层或“粘结”层可以与相应的外部可热封层(例如最内的热塑性聚合物层)一起施加，或者与主体材料层和铝金属箔之间的其他中间粘结层在共挤出涂覆操作中一起施加。
EAA或EMAA粘合剂聚合物作为粘合聚合物层提供了例如最佳的可能的粘合性，以将相邻的聚乙烯层粘合到铝箔上。
气体阻隔膜或箔因此可以通过至少一个聚烯烃(例如聚乙烯，例如低密度聚乙烯(LDPE))中间粘合层或粘合剂聚合物(例如用羟基或羧基官能团改性的聚烯烃基聚合物)中间粘合层或其混合物中间粘合层层压到主体材料层上。
替代地，可以通过丙烯酸改性的聚乙烯共聚物粘合粘合剂将气体阻隔膜或箔层压至主体层上，该粘合剂的施加量为0.5至4g/m2干含量，例如1-2g/m2干含量。阻隔膜或箔因此可以以非常少量的含水粘合剂组合物以20至50重量％，例如30至50重量％的干含量层压至主体材料层上。水性粘合剂组合物被部分吸收到主体材料纤维素表面的纤维网络中，从而施加少量的粘合剂聚合物，但仍将表面层压在一起。
实施例和附图说明
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示出了根据本发明的第一层压包装材料的示意性横截面图，
图1b示出了根据本发明的层压包装材料的另一实施例的示意性截面图，
图1c示出了根据本发明的层压包装材料的另一实施方案的示意性截面图，
图2a示意性地示出了根据本发明的方法步骤，该方法步骤用于将印刷基底纸幅材层压到主体材料层幅材上，
图2b示意性地示出了根据本发明的用于将阻隔膜或箔层压至主体层的方法的优选示例，
图2c示意性地示出了另一方法步骤，该方法步骤用于将最内的热塑性聚合物层层压到包括层压的主体材料层的幅材上，例如，由图2a中描述的方法步骤得到的层压幅材。替代地，图2c可以描述根据本发明的另一方法步骤，该方法步骤是将最外层的热塑性聚合物层层压到幅材的外侧，该幅材包括上面具有印刷装饰的印刷基底纸，
图3a、3b、3c和3d示出了由根据本发明的层压包装材料生产的包装容器的典型示例，
图4示出了如何从包装层压材料以连续的卷筒进给、形成、填充和密封工艺制造包装容器的原理，以及
图5示出了如何可以减小挂面纸板主体材料层的高表面粗糙度以支撑最终层压包装材料的良好印刷表面。
测试方法：
克重或表面重量(以g/m2为单位)是根据ISO 536确定的。
可通过将测试件夹在平板玻璃板和圆形金属头之间，并测量纸和头之间的气流速率(ml/分钟)，来测量Bendtsen表面粗糙度。Bendtsen技术设计的工作速度范围为30-1500ml/分钟。适用的测试方法为BS 4420，ISO 8791/2，DIN 53108和SCAN P21。
Cobb测试用于确定纸张、纸板和瓦楞纸板的吸水率。根据以下标准进行Cobb测试：ISO 535、EN 20535和TAPPI T441。一种Cobb单位是1g/m2(水)，在暴露于水的情况下在60秒内吸附到表面上。纸或纸板的Cobb值在很大程度上取决于其上浆程度。其他因素也可能起作用，例如纸浆中纤维的跳动程度等。在适用于本发明的印刷基底纸中，Cobb值主要反映了纸张的上浆程度。快速的Cobb测试可以在上述吸收时间的一半(即30秒)内完成。然后必须将这些值调整为可比较的，即加倍的，但是在其他方面，测试实质上是相同的。
抗拉强度根据ISO 1924-3测量，测量单位为kN/m，并表示为机器方向(MD)和横向(CD)的值之间的几何平均值(GM)值。纤维素材料的抗拉强度指数将是其抗拉强度，通过其表面重量归一化。因此，抗拉强度指数以单位Nm/g(GM)表示。
抗撕裂强度根据ISO 1974：2012测量，单位为kN，也表示为GM值。抗撕裂强度指数是通过测试样品的表面重量归一化的值，并且以单位mNm2/g表示。
因此在图1a中示出了本发明的层压包装材料的第一实施方案10a。其包括用于液体包装的纸板主体材料层11a，其表面重量约为200g/m2。
在主体材料层的外侧11a上，包装材料包括单独的印刷基底纸层12a。印刷基底纸具有用于接收和承载印刷油墨装饰12a-1的外表面，该印刷油墨装饰12a-1用于提供由包装材料制成的最终包装容器的装饰。在本实施方案中，印刷表面纸是表面重量为40g/m2，密度为650kg/m3，Cobb值为27g/m2(水)，抗拉强度指数GM为49Nm/g，抗撕裂强度指数为6mNm2/g的天然棕色(未漂白)MG(机械上光的)纸。
通过最外的液密和透明LDPE层13a朝包装的外部环境保护印刷装饰，该LDPE层13a被挤压涂覆到印刷的印刷基底纸12a上，即，印刷基底纸具有印刷装饰。
通过介于1-4g/m2之间的少量的淀粉粘合剂16a将印刷基底纸12a层压到主体纸板上。
在主体材料层11a的要指向由层压材料形成的包装容器的内侧的内侧上，层压材料包括铝金属箔14a。铝金属箔的厚度为6.3μm。铝金属箔通过粘合并因此接触主体材料纸板的20g/m2的LDPE的粘合层17a层压到主体材料层上。
在铝金属箔的相对的内侧上，存在最内的可热封的热塑性层15a，它也是包装层压材料的层，其将与最终包装容器中的填充食品直接接触。将最内的可热封的聚合物层15a与中间粘合剂聚合物EAA层18a一起熔融共挤出涂覆到铝箔上。
通过LDPE粘合层17a的挤出层压来完成主体材料层11a和铝金属箔14a的层压之后，进行将最内的热塑性聚合物层15a和粘合剂聚合物层18a共挤出涂覆到铝金属箔上的步骤。
最内的热塑性聚合物层是选自聚烯烃的可热封聚合物，例如聚乙烯，例如，在这种情况下是包括茂金属催化的线性低密度聚乙烯(m-LLDPE)和低密度聚乙烯(LDPE)的混合物的组合物。替代地，或者另外，可将层压包装材料的最内侧上的可热封材料分成两个不同种类的聚乙烯部分层，例如可能存在接触粘合剂聚合物层的第一LDPE中间层和第二上述mLLDPE和LDPE的混合物最内层。
在图1b中，示出了类似的层压包装材料的第二实施方案10b。层压材料原则上与图1a中的材料相同。印刷基底纸12b通过1至4g/m2的淀粉粘合剂层压在主体材料层11b的外侧上，印刷基底纸12b是漂白的白色MG纸，密度为785kg/m3，表面重量为70g/m2，Cobb值为24g/m2，其外侧表面粗糙度为100ml空气/分钟(Bendtsen)，抗撕裂强度指数GM为7mNm2/g，并且抗拉强度指数为60Nm/g。
主体材料层是表面重量为220g/m2，密度为780kg/m3，SCT指数MD为34Nm/g，Bendtsen值为900ml空气/分钟的挂面纸板，尚未压延。通过在约200℃的表面温度和高压下，在金属带压区中对金属带进行压延，将表面粗糙度降低至200ml/min。
气体阻隔层14b是双轴取向聚对苯二甲酸乙二醇酯(BOPET)的基底膜14b-1，其已经通过等离子体增强化学气相沉积涂覆有非晶态类金刚石碳涂层(DLC)的纳米薄连续涂层14b-2。使DLC涂层转到处于BOPET膜的外侧，并通过聚乙烯中间粘合层17b粘结到主体材料层。BOPET膜在其内侧具有底涂料或增粘涂层(未显示)，以使其PET表面与挤出涂覆的聚烯烃基层更加相容。将这样涂底涂料的或处理过的BOPET膜在其内侧上共挤出涂覆有mLLDPE和LDPE的混合物最内层15b和EAA中间粘合剂层18b。
图1c示出了根据本发明的层压包装材料的第三实施方案10c。该层压包装材料具有与图1a相同的挂面纸板主体层11c。该层具有与图1a中的纸板主体层相同的纸板主体层，并且与图1a和1b中所描述的最外和最内的热塑性聚合物层相同的最外和最内的热塑性聚合物层13c和15c，但是在主体材料层的内侧上没有另外的气体阻隔层。
这样的层压材料例如适合于不需要包装材料的非常高的气体阻隔性能的冷藏乳制品。
因此，层压包装材料10a、10b和10c为乳制品和食品填充剂提供了机会，以通过具有不同印刷背景效果的不同印刷基底纸的可互换外观，容易地使食品和品牌彼此区分开。
图2a示出了如何通过冷水性粘合剂吸收层压将作为液体食品级纸板的第一主体材料层幅材A层压至第二印刷基底纸幅材B上。在粘合剂施加操作21中，将少量的水性粘合剂溶液施加到印刷基底纸幅材B的非印刷表面上。在层压操作22处，在两个层压辊的压区中将湿涂覆的印刷基底纸幅材层压到第一纸板幅材A上，然后通过同时使幅材穿过层压压区22而将两个纸表面压制并粘附在一起时，将粘合剂水溶液吸收到两个纸表面的一个或两个中。
在图2b中，示出了如何将在图2a中获得的层压层幅材AB随后运送到另一层压辊压区，以用于层压25到包括气体阻隔层(例如图1a的铝箔14a或图1b的DLC涂层膜14b)的第三幅材C上。因此，半层压材料幅材AB和包括气体阻隔层的幅材C被运送到层压辊压区，同时，热塑性粘合聚合物23的熔融帘被向下挤出24到层压辊压区中，并冷却，同时将两个幅材压在一起，使得在两个幅材AB和C的表面之间(即，主体材料层的内表面和阻隔箔或膜的外表面之间)获得足够的粘附力，以形成层压幅材26。
替代地，当将主体材料层AB层压到幅材C上时，可以使用如图2a中所述的冷水性粘合剂吸收层压方法。
在图1c的包装材料的情况下，不需要图2b的方法步骤，然后将其缠绕到卷轴上以中间存储或运输到不同的时间或地点，在此可以进行最终的层压和精加工步骤。
在图2c中，原则上示出了由图2a或图2b得到的层压印刷基底纸和主体层的幅材AB，或主体材料层、印刷基底纸和气体阻膜或箔的幅材ABC如何在压区处分别前进到另一层压操作27。在压区处，内侧聚合物层(即粘合剂聚合物层18a；18b；可选地18c，以及最内层15a；15b；15c)熔融帘28向下共挤出29到层压辊压区中；以及冷却以通过挤压并固化聚合物层18、19到内表面上以作为多层膜涂层被涂覆到幅材AB或ABC的内侧上。可以将所得的层压材料30进行进一步的相似的层压操作，以将LDPE外侧层13a，13b，13c挤出涂覆层压到纸板主体层11a，11b，11c的相对的外侧上，或者如果这在上述层压步骤之前已经完成的话，则到达卷绕站，以卷绕到卷轴上，以进一步运输和存储包装层压材料。
图3a示出了由根据本发明的包装层压材料10a；10b；10c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。它可以是任何构造，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压材料生产的包装容器30b的可选的优选示例。替代的包装层压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、由本发明的包括纸板主体层和耐用阻隔膜的层压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，其是由本发明的层压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
Figure BDA0002294742140000251
和Tetra
Figure BDA0002294742140000252
销售。这些特定的包装通过将具有处于关闭位置附接的开启装置的模制顶部35附接到层压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。用预期的液体食品填充管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。
图5显示了本发明中使用的不同纤维素基材料的表面粗糙度值(Bendtsen ml空气/分钟)。将表面重量为135g/m2且SR值为640ml空气/分钟的典型挂面纸板(SCAKraftliner)层压到印刷基底纸上，该印刷基底纸是表面重量为70g/m2的柔性包装纸(来自Feldmuehle的Lennoflex)，印刷表面的原始测量表面粗糙度约为15(市售为20)ml空气/分钟。借助于包含淀粉的含水粘合剂组合物进行层压，将其湿施加以产生约1.4g/m2的干燥量。水性组合物的干含量为16重量％。然后将层压后的印刷基底纸的印刷表面的所得表面粗糙度降低至146ml空气/分钟，然而，这被认为太高而不能接受。
在可比较的实验中，将上述挂面纸板在金属带压延机中以100kN/m的压区负荷和约200℃的表面温度压延。金属带侧上所得的表面粗糙度为141ml空气/min，即与先前所述的挂面纸板层压材料大致相同。当替代地以相同的方式将此压延的挂面纸板(由于水分的损失，挂面纸板在压延时损失了一些表面重量，即具有125g/m2的表面重量)层压到相同的印刷基底纸上时，得到的表面获得仅为42ml空气/分钟的粗糙度值，即远远小于印刷基底纸的最大可接受值(即100ml空气/分钟)的一半，但是在两个实验中印刷基底纸的初始表面粗糙度值相同。因此，通过压延粗糙的挂面纸板，然后将其层压至印刷基底纸上，可以获得与传统的液体包装纸板(例如，粘土涂覆的双面LPB)相似或甚至更光滑的印刷表面。此外，可以获得层压印刷基底纸和挂面纸板主体材料层的足够光滑的印刷表面，以确保金属化表面可以保持其镜面状的光滑外观，不受不同的主体材料层的粗糙度的负面影响。
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，层的厚度之间的比例，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如附图所示的，其仅仅示出了彼此相关的顺序和层的类型，并且所有其他特征应按说明书所描述的那样理解。

Claims (23)

1.用于液体食品包装的层压包装材料(10a；10b；10c)，其包括：
纤维素基主体材料层(11a；11b；11c)；布置在所述主体材料层的外侧上，即在指向由所述层压包装材料制成的包装容器的外部的一侧上的最外的透明且保护性的热塑性聚合物层(13a；13b；13c)；布置在所述最外的透明且保护性的热塑性聚合物层的下方，即内侧，并且穿过所述最外的透明且保护性的热塑性聚合物层可见的装饰性印刷图案；将与所述包装容器中的液体食品直接接触的最内的可热封且液密的热塑性聚合物层(15a；15b；15c)，其中所述层压包装材料还包括纤维素基印刷基底纸(12a；12b；12c)，所述印刷基底纸通过干重为1-4g/m2的粘合剂粘附到所述主体材料层的外侧，并且具有用于承载所述装饰性印刷图案的外侧印刷表面，所述印刷基底纸层压在所述主体材料层的外侧和所述最外的透明且保护性的热塑性聚合物层之间，并且具有按照ISO536测量的大于650kg/m3的密度，100g/m2或更低的表面重量，并且包含0.1至0.4重量％的至少一种上浆剂，所述外侧印刷表面具有按照ISO 8791-2测量的低于100ml空气/分钟的Bendtsen表面粗糙度值和大于20g/m2且低于30g/m2水的Cobb值。
2.如权利要求1所述的层压包装材料，其中所述印刷基底纸的所述外侧印刷表面(12a-1；12b-1；12c-1)具有22g/m2至28g/m2的Cobb值。
3.如权利要求1所述的层压包装材料，其中所述印刷基底纸的所述外侧印刷表面(12a-1；12b-1；12c-1)具有24g/m2至27g/m2的Cobb值。
4.如权利要求1所述的层压包装材料，其中所述印刷基底纸的所述外侧印刷表面(12a-1；12b-1；12c-1)具有24g/m2至26g/m2的Cobb值。
5.如权利要求1所述的层压包装材料，其中所述印刷基底纸的所述外侧印刷表面(12a-1；12b-1；12c-1)具有低于80ml空气/分钟的Bendtsen表面粗糙度值。
6.如权利要求1所述的层压包装材料，其中所述印刷基底纸的所述外侧印刷表面(12a-1；12b-1；12c-1)具有低于70ml空气/分钟的Bendtsen表面粗糙度值。
7.如权利要求1所述的层压包装材料，其中所述印刷基底纸的所述外侧印刷表面(12a-1；12b-1；12c-1)具有低于60ml空气/分钟的Bendtsen表面粗糙度值。
8.如前述权利要求中任一项所述的层压包装材料，其中所述印刷基底纸(12a；12b；12c)具有低于80g/m2的表面重量。
9.如前述权利要求1-7中任一项所述的层压包装材料，其中所述印刷基底纸(12a；12b；12c)具有低于70g/m2的表面重量。
10.如前述权利要求1-7中任一项所述的层压包装材料，其中所述印刷基底纸(12a；12b；12c)具有至少40Nm/g的抗拉强度指数。
11.如前述权利要求1-7中任一项所述的层压包装材料，其中所述印刷基底纸(12a；12b；12c)具有至少6mNm2/g的抗撕裂强度指数。
12.如前述权利要求1-7中任一项所述的层压包装材料，其中所述印刷基底纸(12a；12b；12c)是选自由机械上光纸、机械整饰纸、轻量涂布纸、柔性包装纸、金属化原纸、数码印刷纸、复印纸和喷墨印刷纸组成的组中的纸。
13.如前述权利要求1-7中任一项所述的层压包装材料，其中所述印刷基底纸的所述外侧印刷表面(12a-1；12b-1；12c-1)被金属化并且具有低于100ml空气/分钟的Bendtsen表面粗糙度。
14.如前述权利要求1-7中任一项所述的层压包装材料，其中所述印刷基底纸的所述外侧印刷表面(12a-1；12b-1；12c-1)被金属化并且具有低于50ml空气/分钟的Bendtsen表面粗糙度。
15.如前述权利要求1-7中任一项所述的层压包装材料，其中所述印刷基底纸的所述外侧印刷表面(12a-1；12b-1；12c-1)是天然棕色。
16.如前述权利要求1-7中任一项所述的层压包装材料，其中所述主体材料层(11a；11b；11c)是具有100至300g/m2的表面重量的液体包装级纸板。
17.如前述权利要求1-7中任一项所述的层压包装材料，其还包括层压在所述主体材料层的内侧和所述最内的可热封且液密的热塑性聚合物层之间的气体阻隔膜或箔。
18.液体食品包装容器(30a；30b；30c；30d)，其包括如权利要求1-17中任一项所述的层压包装材料。
19.制造如权利要求1-17中任一项所述的层压包装材料的方法，其包括以下步骤：
a)提供纤维素基主体材料层第一幅材(A)，
b)提供印刷基底纸第二幅材(B)，其具有用于接收和承载装饰性印刷图案的外侧印刷表面(12a-1；12b-1；12c-1)，该印刷基底纸具有按照ISO536测量的大于650kg/m3的密度，100g/m2或更低的表面重量，并且包含0.1至0.4重量％的至少一种上浆剂，所述外侧印刷表面具有按照ISO 8791-2测量的低于100ml空气/分钟的Bendtsen表面粗糙度值和按照ISO535测量的大于20g/m2且低于30g/m2水的Cobb值，
c)将包含干含量为1至4g/m2的粘合剂聚合物的水性粘合剂组合物施加到所述第一幅材和所述第二幅材中的一个的表面上，
d)所述第一幅材和所述第二幅材中的一个具有施加到其表面上的所述水性粘合剂组合物，将所述第一幅材和所述第二幅材朝压辊压区(22)运送，以在穿过所述压区的同时通过所述水性粘合剂组合物接合并层压在一起并且同时所述水性粘合剂组合物被部分吸收到所述第一幅材和第二幅材表面中的至少一个中，
e)在所述印刷基底纸的所述外侧印刷表面上印刷装饰性印刷图案，
f)在所述主体材料层的所述幅材的与所述印刷基底纸侧相反的内侧上层压最内的可热封且液密的热塑性聚合物层，
g)在所述印刷基底纸的所述幅材的所述外侧印刷表面上，即与所述主体材料层侧相反的所述外侧印刷表面上，层压最外的透明且保护性的热塑性聚合物层。
20.如权利要求19所述的方法，其中步骤e)在步骤c)和d)之前进行，使得所述印刷基底纸(12a；12b；12c)首先在单独的印刷操作中印刷有所述装饰性印刷图案。
21.如权利要求19-20中任一项所述的方法，其中所述主体材料层(11a；11b；11c)已压延至小于200ml空气/分钟的外侧Bendtsen表面粗糙度。
22.如权利要求19-20中任一项所述的方法，其中所述主体材料层(11a；11b；11c)已压延至小于150ml空气/分钟的外侧Bendtsen表面粗糙度。
23.如权利要求19至20中任一项所述的方法，其中所述主体材料层(11a；11b；11c)是Bendtsen表面粗糙度低于120ml空气/分钟的液体包装纸板。
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