CN116133856A - 多层金属化纸基包装材料 - Google Patents
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Abstract
本发明整体涉及多层包装材料的领域。特别地，本发明涉及多层金属化纸基包装材料，其包括纸层、预金属化涂层、金属化层和至少一个后金属化涂层。本发明还涉及根据本发明的多层金属化纸基包装材料用于包装食物的用途以及由多层金属化纸基包装材料制造的食物包装。在本发明的一个实施方案中，多层金属化纸基包装材料可与其它纸包装材料一起再循环利用。
Description
技术领域
本发明整体涉及多层包装材料的领域。特别地，本发明涉及多层金属化纸基包装材料，其包括纸层、预金属化涂层、金属化层和至少一个后金属化涂层。本发明还涉及根据本发明的多层金属化纸基包装材料用于包装食物的用途以及由多层金属化纸基包装材料制造的食物包装。在本发明的一个实施方案中，多层金属化纸基包装材料可与其它纸包装和非包装材料一起再循环利用。
背景技术
塑料包装在经济和人们的日常生活中使用频繁。它具有多个优点，诸如其柔韧性和其轻重量。例如，此类重量减轻有助于节省燃料和减少运输过程中的CO2。它的阻隔性能由于对延长保质期有积极作用，因而有助于减少食物浪费。阻隔性能也有助于确保食品安全。
然而，根据欧盟委员会最近发布的《欧洲循环经济中的塑料战略(Europeanstrategy for plastics in a circular economy)》，欧洲每年产生约2580万吨塑料废物，其中此类废物中的不到30％被收集用于再循环利用，并且每年有15万至50万吨塑料废物进入海洋。
为确保减少塑料垃圾，工业和商业领域都做出了巨大努力。例如，一些超市用纸基袋代替塑料袋。然而，在食物包装中使用纸来代替塑料并不是一项简单的任务。包装材料的改变不得损害消费者安全。包装必须起到保护食物的作用，但还必须足够坚固以在生产过程中由机器操纵，并且必须使得食物产品能够被有效地保护。
因此，已经开发了多层包装材料，该多层包装材料包括纸或纸板层以及一层或若干层提供坚固性和阻隔性能，特别是对氧气和湿气的阻隔性能的塑料或金属膜。
当目前制造多层包装材料结构时，通过已知技术，特别是挤出(挤出-层合或挤出-涂覆)，或类似地通过粘合剂层合工艺施加塑料层，必然在纸上提供如此获得的高厚度的塑料膜。
如上文所述的多层结构中挤出聚合物的第二个问题是，即使施加到基材的聚合物具有低厚度，聚合物膜的内聚强度也非常高，并且聚合物对纸或纸板(即，纤维素)基材的粘合水平也很高。这将阻止此类聚合物在再循环利用时从基材脱离，并阻止纤维素纤维部分在纸流再循环利用过程中的再循环利用和再制浆。
因此，稍后在再循环利用过程中，包括纸和塑料(聚合物)膜的混合物的多层结构被挤出(通过挤出层合或挤出涂覆等经典技术)或粘合剂层合，无法在纸流再循环利用过程中再循环利用，因为塑料层太厚以至于无法分散，同时同一层与结构的相邻层具有内聚强度和粘合水平，这些层太高，无法与其他材料层分离，特别是与纸纤维分离。所挤出的塑料膜在纸浆浴中保持完整，因此使得难以再循环利用来自再制浆工艺的纸浆。
此外，上述已知层合材料的再循环利用过程是昂贵且耗能的，并且其特征在于再循环利用的纸纤维的产率相对较低(在整个结构中占包装材料总量的约60％)，因此从处理和再循环利用的角度而言不是足够环境友好的。还存在改进包装材料的剩余部分(即塑料聚合物和金属部件(例如铝部件))的可再循环利用性的空间。
因此，需要具有改进的阻隔特性和更好的再循环利用凭证的纸基材料。特别地，需要不包括厚塑料膜层的具有改进的阻隔特性的纸基材料以允许在再循环利用期间更容易地分类和分离纸基材料。
WO 2000/076862 A9在这方面描述了用于包装应用的层合结构，该层合结构包括纸坯和至少一个聚合物/纳米粘土复合层，该聚合物/纳米粘土复合层具有用挤出或层合方法施加到所述纸坯的厚度为0.7纳米至9纳米的粘土颗粒。
类似地，WO 2000/077300 A1和WO 1996/013380 A1公开了多层包装材料，其中将厚塑料层挤出、共挤出或层合到纤维素层。
在本领域中仍然需要甚至进一步改进这种纸基包装材料的阻隔和再循环利用性。特别地，需要一种在纸或纸板的再循环利用流中可以容易地再循环利用的包装材料。
此外，对于旨在用于食物产品的包装，良好的阻隔特性对于维持所包装的食物的安全性和质量是必不可少的。典型地，这种阻隔性能包括气体渗透性，例如O2、CO2和N2，蒸气渗透性，例如水蒸气，液体渗透性，例如水或油，芳香渗透性和光渗透性。
为纸基包装材料提供良好屏障的一种方式是引入金属层。实际上，目前金属化的纸材料可作为现有技术多层包装的替代物在市场上获得。
在纸基包装材料中引入金属层的问题是金属层对机械应力的敏感性以及纸材料的差的光滑度和高孔隙率。机械应力可例如容易地导致金属化包装材料应提供的所需阻隔性能的损失。这可能是由于在沉积过程中产生的金属和金属氧化物层的完整性的损失。
因此，希望为本领域提供一种多层金属化纸基包装材料，该材料表现出足够的阻隔性能，特别是在受到机械应力时，并且易于在纸再循环利用过程中再循环利用；这种多层金属化纸基包装材料用于包装食物产品的用途以及由这种多层金属化纸基包装材料制成的食物包装。
不能将本说明书中对现有技术文献中的任何参照视为承认此类现有技术为众所周知的技术或形成本领域普遍常识的一部分。
发明内容
本发明的目的是丰富或改进现有技术，特别是提供一种多层金属化的纸基包装，该纸基包装提供足够的阻隔性能以在机械应力下包装食物产品，并且更易于再循环利用；提供此类多层金属化纸基包装用于包装干燥食物产品的用途，或者至少为本领域中存在的包装解决方案提供有用的替代方案。
真空沉积的金属层在本领域中通常用于视觉外观，并且因此常见于豪华包装中，例如用于酒精饮料、烟草或化妆品。
铝涂层还用于涂覆塑料膜，例如以减少氧气和水蒸气的透过。
然而，据本发明人所知，金属化纸基包装材料是本领域未知的，所述包装材料易于再循环利用并且即使当经受机械应力时也具有优异的阻隔性能，使得这些包装材料适合于食物产品。
本发明人惊奇地发现，通过将至少一个后金属化涂层在金属化层的顶部上施加到纸基且金属化的包装材料上，可以实现本发明的目的。
当该至少一个后金属化涂层包括以下时，获得了特别好的结果：
-后金属化接合层涂层，其包含乙烯丙烯酸共聚物分散体，和
-后金属化涂层，其包含施加在所述后金属化接合层涂层的顶部上的纯或矿物填充的乙基乙烯醇、丁基乙烯醇或聚乙烯醇共聚物。
特别是，在预金属化和/或后金属化涂层中使用丁基乙烯醇(BVOH)提供了优异的生物降解性能，特别是允许包装材料根据EN 17427(2000)“家庭可堆肥性”标准进行堆肥
因此，本发明的目的通过独立权利要求的主题实现。从属权利要求进一步拓展本发明的概念。
因此，本发明提供一种多层金属化纸基包装材料，其包括纸层、预金属化涂层、金属化层和至少一个后金属化涂层。
本发明进一步提供了根据本发明的多层金属化纸基包装材料用于包装食物的用途。
如本说明书中所用，词语“包括”、“包含”和类似词语不应理解为具有排他性或穷举性的含义。换句话讲，这些词语旨在意指“包括，但不限于”。
附图说明
本发明的另外的特征和优点在下文参照附图给出的目前优选的实施方案的说明中有所描述，并且这些特征和优点将从该说明中显而易见，其中：
图1示出了多层金属化纸结构的示意图；
图2示出了折叠后多层金属化纸结构的横截面的扫描电子显微镜图像。
具体实施方式
本发明部分地涉及多层金属化纸基包装材料，从其外侧(即包装外侧的表面)到其内侧(即与待包封在包装中的产品接触的一侧)包括：
-纸层，
-预金属化涂层，
-金属化层，和
-至少一个后金属化涂层。
预金属化分散涂层可以使纸的表面光滑，并关闭所谓的“针孔”(如果存在，将导致真空金属化后的阻隔损失)，而是改善了阻隔性能，并为金属原子沉积在纸表面做准备。纸的表面越光滑(即，越均匀)，金属层就越均匀。物理气相沉积方法(金属化)是一种应用领域：如果需要金属化的表面具有不均匀的表面形貌，则金属原子不能沉积在存在于纸的表面处的裂隙(谷/孔)内，因此导致金属薄片的不良堆积，最终导致阻隔性能的损失。预金属化层本身也在某种程度上提供适度的氧气阻隔(OTR)和湿气阻隔(WVTR)。此外，预金属化涂层充当纸与金属化层之间的柔性界面，因此改善金属层的机械弹性。它还保护金属免于氧化和与水蒸气的直接相互作用。
金属化层与预金属化分散体涂层组合提供湿气阻隔层(WVTR)和氧气阻隔层(OTR)。
后金属化层提供氧气阻隔层(OTR)以及热密封功能并保护金属层免受物理损伤，并且还可以根据涂层化学性质提供氧气阻隔层(OTR)。
通常，预金属化分散体涂层和后金属化分散体涂层用于夹住极薄的金属层。有益效果在于，一方面，预金属化层产生用于沉积金属原子的足够介质以及对氧气和湿气的屏障，另一方面，后金属化层保护金属层免受机械损伤，特别是当整个包装材料被弯曲、折叠或经受机械应力时，诸如在热密封期间(当由所述包装材料制造和封闭三维包装物品时)。
本发明人发现，如果在金属层周围缺少预金属化层或后金属化层中的一个或另一个，或者如果这种层的机械和粘附特性不合适，则整个结构的阻隔性能、机械阻力和柔韧性丧失。已经发现，尽管后金属化层的主要作用是结构的机械增强和柔性增强，但是这些效果通过预金属化层的存在甚至得到进一步改善。
本发明的包装材料可用于包装产品，使得金属化层位于纸层的面向待包装产品的一侧上。待包装的产品可以是例如食物产品。
根据国际食品法典委员会，就本发明的目的而言，术语食物应意指旨在供人类消耗的任何物质，无论是经加工的、半加工的还是原始的，并且包括饮料、口香糖和在“食物”的制造、制备或处理中使用的任何物质，但不包括化妆品或烟草或仅用作药物的物质。
由于聚合物分散体涂层，结构中聚合物材料的整体厚度相对于纸材料的厚度大大降低，因此发明人实现了克服已知多层阻隔结构的技术限制，实现了对氧气和水分传递具有优异阻隔性能的包装多层结构，同时实现了优选占总材料重量的80％至95％之间的纤维素纤维的总含量。此外，聚合物分散体涂层的低厚度避免了聚合物对纤维的高内聚力和高粘附性，并且因此解决了再循环利用能力问题(分散在水载体介质中的聚合物固体颗粒容易与纤维分离)。本发明人成功地形成完全没有通过挤出(挤出-层合或挤出涂覆)形成的聚合物层的多层结构的事实提供了具有纤维素纤维与非纤维素材料的比率的多层结构，其纤维含量极高，并且其中由于聚合物的相对低的内聚强度以及相同聚合物对基材的其余部分(特别是纤维素纤维)的相对低的粘附性，聚合物层在再浆化过程中容易崩解。因此，所得到的结构表现出优异的再浆化能力和高纤维产率，这使得其在大多数国家的废纸收集中是可接受的。与本领域已知的现有结构不同，非常低含量的非纤维素聚合物和金属材料真空沉积金属层容易崩解、溶解并与纤维素分离。
在本发明的一个实施方案中，可以在纸层的顶部上施加印刷层。
本发明的金属化纸基包装材料的一个优点是它不必含有聚烯烃层。因此，金属化的纸基包装材料比包括聚烯烃层(诸如聚乙烯(PE)层或聚丙烯(PP)层)的纸基包装材料更容易再循环利用。
因此，本发明的主题还涉及多层金属化纸基包装材料，从其外侧(即包装外侧的表面)到其内侧(即与待包封在包装中的产品接触的一侧)包括：
-纸层，
-预金属化涂层，
-金属化层，和
-至少一个后金属化涂层；
其中该多层金属化纸基包装材料不包括挤出或层合的聚烯烃层。
本发明还涉及多层金属化纸基包装材料，从其外侧(即包装外侧的表面)到其内侧(即与待包封在包装中的产品接触的一侧)包括：
-纸层，
-预金属化涂层，
-金属化层，和
-至少一个后金属化涂层；
其中该多层金属化纸基包装材料不包括PE层。
本发明还涉及多层金属化纸基包装材料，从其外侧(即包装外侧的表面)到其内侧(即与待包封在包装中的产品接触的一侧)包括：
-纸层，
-预金属化涂层，
-金属化层，和
-至少一个后金属化涂层；
其中该多层金属化纸基包装材料不包括PP层，例如挤出或层合的PP层。
在本发明的一个实施方案中，本发明的多层金属化纸基包装材料，从其外侧(即包装外侧的表面)到其内侧(即与待包封在包装中的产品接触的一侧)可由以下组成：
-纸层，
-预金属化涂层，
-金属化层，和
-至少一个后金属化涂层。
在本发明的一个优选的实施方案中，该多层纸基包装材料，从其外侧(即包装外侧的表面)到其内侧(即与待包封在包装中的产品接触的一侧)包括：
-克重在40g/m2至120g/m2的范围内的纸层，
-第一预金属化分散体涂层，其包含BVOH(占总材料重量的10％固体重量)和粘土(占总材料重量的5％固体重量)的配混物
-第二预金属化分散体涂层，其包含BVOH(占总材料重量的10％固体重量)，
-金属化层，其包含真空沉积的铝，或者氧化铝(AlOx)或氧化硅(SiOx)的薄层沉积物，所述层具有6nm至80nm的范围内的厚度，
-后金属化分散体涂层，其包含0.5g/m2至10g/m2的量的BVOH。
本发明人惊奇地发现，几个(至少两个)单独的预金属化分散体涂层而不是仅一个提供如下非预期的优点。
首先，为了通过施加预金属化分散体涂层来最大化纸表面的平坦化，发现在多遍中施加所述预金属化涂层在减少针孔方面产生了最大的益处。换句话说，当分几次进行预金属化层的分散涂覆时，纸表面的平坦化和纸表面中针孔的封闭的效果被增强。此外，第一涂层中粘土的存在可进一步增强表面覆盖度和平坦化。
优选地，在施加两个连续的分散体涂层之间给予一定量的时间，使得一个在施加下一个之前完全干燥。
其次，为了使整个结构具有氧气阻隔(OTR)功能，除了湿气阻隔(WVTR)之外，还需要包括提供氧气阻隔的特定层。第一预金属化层通常提供表面平坦化和湿气阻隔，并且第二预金属化层带来氧气阻隔。对于氧气阻隔功能，已经发现聚合物诸如PVOH和BVOH(在一些情况下还有聚氨酯(PU))提供最好的结果。通过在湿气敏感涂层诸如PVOH和BVOH之前具有湿气阻隔层，避免了在高相对湿度下增塑的有害影响，并且实现了高氧和高湿气阻隔层(在60％以上)。
第三，在向该结构提供单独的预金属化层方面还存在经济或技术优点：氧气阻隔涂层材料是昂贵的。如果在纸上直接施加一层，需要更多的涂料来覆盖针孔。这使得在一个步骤中施加所需的氧气阻隔材料的总量更加重要，并且增加了实现给定阻隔水平的材料成本。为了解决这个问题，将非常薄的第一层施加到纸上作为“基础平坦化”制备层，然后在干燥之后，将第二“促进阻隔”预金属化层施加到“制备层”上(即不直接施加到纸上)。
第四，氧气阻隔涂层材料通常包含低含量的干固体，这使得它们更容易作为较薄层施加在另一涂层的顶部上，而不是施加在纸本身的顶部上。
使用BVOH作为预金属化组分，并且使用BVOH(或者生物PBS或PBS和PBSA分散体涂料的共混物)作为后金属化，为整个多层结构提供了家庭可堆肥性，因为以极低量使用的这两种聚合物也与家庭可堆肥性标准相容。
多层金属化的纸基包装材料可以是柔性多层金属化的纸基包装材料。出于本发明的目的，如果包装材料是一种能够弯曲而不断裂的材料，则其应被视为柔性的。进一步地，例如，此种柔性材料可以是可被手弯曲而不断裂的材料。通常，根据本发明的多层柔性包装材料可具有140g/m2或更小的基重。
本领域的技术人员将能够例如基于待包装的产品、预期的保质期以及纸材料是否要用作初级、次级或三级包装来选择适当的纸层。
可以通过本领域已知的任何方法将金属化层施加到包装材料。
例如，在根据本发明的多层金属化纸基包装材料中，金属化层可具有约20nm至500nm、约20nm至400nm或约20nm至300nm的范围内的厚度。
金属化层可具有约1至4、约1,2至3.9或约1.4至3.8的范围内的等效光密度。
金属化层例如可以是铝层。铝层可以是氧化铝层。
可以通过物理气相沉积将铝层施加到包装材料。例如，可以通过真空沉积工艺来施加铝层。真空沉积工艺的示例描述于《固体薄膜》(Thin Solid Films)，第666卷，2018年11月30日，第6页至14页中。真空沉积是一种蒸发过程，其中铝从固相变换到气相，然后回到固相，从而逐渐增加膜厚度。通过真空沉积产生的涂层具有以下优点：良好的耐磨性、冲击强度和温度强度，以及在复杂表面上沉积的能力。铝层的光密度范围可在1.4至3.8的范围内，这与30纳米至200纳米的厚度相关。
本领域的技术人员可例如取决于预期的保质期、所包装的产品和包装材料的总厚度来适当地调整铝层的厚度。在根据本发明的多层柔性包装材料中，铝层可具有例如在20nm至500nm、30nm至400nm或50nm至200nm的范围内的厚度。
本发明的包装材料可以是用于食物产品的包装材料。例如，它可以是初级包装材料、二级包装材料或三级包装材料。如果该包装材料是食物产品用包装材料，则食物产品用初级包装材料可以是用于与实际食物产品直接接触的食物产品用包装材料。食物产品用二级包装材料可以是有助于将包含在初级包装中的一种或多种食物产品固定的食物产品用包装材料。当在单一容器中向消费者提供多种食物产品时，通常使用二级包装材料。食物产品用三级包装材料可以是有助于在运输期间将包含在初级包装和/或初级和次级包装中的一种或多种食物产品固定的食物产品用包装材料。
在本发明的包装材料中，后金属化涂层可以包括后金属化接合层涂层。接合层涂层可以是粘结两个不相容层的涂层。在本发明的框架中使用的后金属化接合层涂层可以包括乙烯丙烯酸共聚物分散体或其它聚烯烃分散体。聚烯烃分散体可以用甲基丙烯酸和/或用羧酸基团官能化。
后金属化涂层的适当厚度可由本领域技术人员根据包装材料的预期目的来确定。例如，后金属化涂层可以约0.5g/m2至10g/m2、约2g/m2至8g/m2或约5g/m2至7g/m2的范围内的量施加。
根据本发明的包装材料的后金属化涂层还可以包括包含乙基乙烯醇、丁基乙烯醇和/或聚乙烯醇共聚物的层。该层可以施加在后金属化接合层涂层的顶部上。乙基乙烯醇、丁基乙烯醇和/或聚乙烯醇共聚物可以是矿物填充的。可用于本发明目的的典型矿物填料包括研磨碳酸钙、沉淀碳酸钙、膨润土粘土和其它高纵横比粘土、滑石、二氧化钛或其组合。例如，这种矿物质填充物可以具有长度在约5μm至200μm长度范围内、宽度在约5μm至200μm范围内且高度在约0.1μm至100μm范围内的粒度。出于本发明的目的使用矿物填充的共聚物具有以下优点：这改善了涂层的可润湿性，增加了涂层的迂曲度并且因此增加了阻隔性能，改变了摩擦系数，并且确保了冷封胶乳粘合剂的粘附性。
可以进行矿物填充的包含乙基乙烯醇、丁基乙烯醇和/或聚乙烯醇共聚物的层可以根据包装材料的目的调节的量存在。例如，根据本发明的多层金属化纸基包装材料可包括后金属化涂层，该涂层包含纯或矿物填充的乙基乙烯醇、丁基乙烯醇或聚乙烯醇共聚物层，其量在约0.5g/m2至10g/m2、约1g/m2至8g/m2或约2g/m2至5g/m2的范围内。
根据本发明的包装材料还可包括作为内层的可热密封涂层。内层面向包装的产品。可热密封内涂层可包含基于丙烯的共聚物、聚乳酸共聚物、乙酸乙烯酯或它们的组合。这种可热密封内涂层可以以约1g/m2至10g/m2的范围内的量施加。这种可热密封内涂层可具有在0.5以下的摩擦系数(涂层对涂层)和/或在70℃以上的密封起始温度。
另外地或可替代地，最后一层涂层可以具有合适的极性和分散能量以充当用于冷密封胶乳粘合剂的基底。
使用根据本发明的多层金属化纸基包装材料，本发明人在稳定性和阻隔性能的保持方面，特别是在机械应力下，获得了非常好的结果，所述多层金属化纸基包装材料包括约1g/m2至10g/m2的量的预金属化底漆涂层、相当于约1至4的范围内的光密度的量的金属化涂层、约0.25g/m2至9.75g/m2的范围内的量的后金属化接合层涂层、和约0.25g/m2至9.75g/m2的范围内的量的包含乙基乙烯醇、丁基乙烯醇和/或聚乙烯醇共聚物的层。
对于本发明的一些应用，如果纸层是无孔的，则可为优选的。如果纸层具有多孔表面，则可添加覆盖多孔纸表面的附加表面层以使其为不透气的。此类附加表面层可包含淀粉、颜料-淀粉或颜料-乳胶制剂或由淀粉、颜料-淀粉或颜料-乳胶制剂组成。纸材料的孔隙体积与总体积之比称为纸材料的孔隙率。出于本发明的目的，如果葛尔莱(Gurley)渗透率小于20ml/min(Tappi T547)，如果其具有小于40％，例如小于30％或小于20％的孔隙率，则纸层应被视为无孔的。因此，在本发明的一个实施方案中，纸层是无孔纸层。
如果纸层具有低表面粗糙度，则也可为优选的。发明人已发现，低表面粗糙度有益于本发明的目的。例如，纸层可具有小于100ml/min的本特生(Bendsten)粗糙度。本特生粗糙度可根据ISO 8791-2：2013确定，因此以引用方式并入本文。
在多层金属化纸基包装材料中使用的纸的厚度和稳定性可以基于包装材料的预期目的进行调整。一般来说，第三层包装所用的纸要比初级包装用的厚。例如，根据本发明的多层金属化纸基包装材料可包括约40g/m2至120g/m2的范围内的量的纸层。
另外，根据本发明的多层金属化纸基包装材料的总厚度可以由本领域技术人员基于包装材料的预期目的进行调整。
根据本发明的多层金属化纸基包装材料可具有适合于包装材料的任何厚度。本领域的技术人员将能够确定适当的厚度。然而，典型地，如果包装材料旨在用于包装食物产品，则包装材料应尽可能薄，同时仍确保食物产品的安全性和保质期。例如，对于食品包装，可优选的是，根据本发明的多层金属化纸基包装材料可具有在约30μm至150μm、40μm至120μm或50μm至100μm的范围内的总厚度。
本发明人已经使用根据本发明的多层金属化纸基包装材料获得了优异的抗机械应力性能，其中所述包装材料从其外侧(即包装外侧的表面)到其内侧(即与待包封在包装中的产品接触的一侧)包括：
-纸层，其克重在约40g/m2至120g/m2的范围内且背面贝克平滑度在约300秒至1000秒的范围内，
-预金属化涂层，其中所述预金属化涂层以约1g/m2至10g/m2的量施加并且包含乙烯丙烯酸共聚物，
-铝层，其厚度在20nm至500nm的范围内且光密度为约1至4。
-后金属化接合层涂层，其中所述后金属化接合层涂层以约0.5g/m2至10g/m2的量施加并且包含乙烯丙烯酸共聚物，和
-后金属化热密封涂层，其中所述后金属化热密封涂层以约0.5g/m2至10g/m2的量施加并且包含矿物填充的聚乙烯醇。
在本发明的一个优选实施方案中，根据本发明的多层金属化纸基包装材料在纸循环流中是可再循环利用的，因为聚合物和金属涂层可以容易地与纸浆纤维分离。在再循环利用期间，铝层将与包装的剩余部分分离。本发明的主题实现了省略诸如PE或PP层的聚烯烃层的事实提高了本发明的包装材料在再循环利用期间的可分类性。通常，在散浆机中再循环利用期间，将铝与包装材料的剩余部分分离。因此，根据本发明的多层柔性包装材料可作为纸张和/或纸箱再循环利用。
本发明的主题的一个优点是，尽管省略了诸如PE或PP层的聚烯烃层，但实现了极佳的阻隔特性。根据本发明的多层金属化纸基包装材料可具有在1g/m2/天以下(23℃，85％RH)，例如在0.8g/m2/天以下(23℃，85％RH)，还例如在0.5g/m2/天以下(23℃，85％RH)的水蒸气透过率(WVTR)阻隔和/或在约3cm3/m2/天巴以下(23℃，50％RH)，例如在约1.5cm3/m2/天巴以下(23℃，50％RH)，还例如在约1cm3/m2/天巴以下(23℃，50％RH)的氧气透过率(OTR)阻隔。值得注意的是，这些优异的阻隔性能在根据本发明的包装材料在2千克压缩载荷下折叠至180°后得以保持，使得纸的涂层侧在折叠过程中处于压缩应力下。
这些极佳的阻隔特性和对折叠的优异的机械抗性允许根据本发明的多层金属化纸基包装材料可用于包装食物。
值得注意的是，极佳的阻隔特性允许根据本发明的多层金属化纸基包装材料可用于包装干燥食物产品。干燥食物产品包括粉末和颗粒，例如待在奶或水中复原的粉末和颗粒。例如，干燥食物产品可具有5％或更少的水含量。
本发明的主题还扩展到包含根据本发明的多层金属化纸基包装材料的食品包装。
对于消费者信息和设计目的，可将油墨层施加到纸层的外表面上。例如，可使用照相凹版印刷或柔性版印刷工艺，使用水基油墨来施加油墨。
如果存在施加在纸层与油墨层之间的底漆，则可为优选的。适当的底漆是本领域的技术人员已知的，并且可以例如是聚氨酯底漆。
为了将高质量的饰面添加到根据本发明的包装材料的外表面，可将套印清漆(OPV)施加到油墨层的表面。OPV是本领域的技术人员众所周知的，并且可例如根据本发明的包装材料的预期目的来选择。例如，OPV可选自由以下项组成的组：常规胶印凸版清漆、丙烯酸清漆、UV清漆和可由水或溶剂基聚合物制剂表示的凹版清漆。
本领域的技术人员将理解，他们可自由地合并本文所公开的本发明的所有特征。特别地，针对本发明的产品所描述的特征可与本发明的用途合并，反之亦然。另外，可组合针对本发明的不同实施方案所描述的特征。
尽管以举例的方式对本发明进行了描述，但应当理解，在不脱离权利要求书中所定义的本发明范围的前提下，可作出变型和修改。
此外，对于具体的特征如果存在已知的等同物，则应如同在本说明书中明确提到的那样来并入此类等同物。参见附图和非限制性实施例后，本发明的另外的优点和特征将变得显而易见。
实施例
图1示出了多层金属化纸结构的示意图，其包括纸、预金属化涂层、金属层和两个不同的后金属化涂层。
克重为62g/m2且背面贝克平滑度为650秒的纸坯已涂覆有包含乙烯丙烯酸共聚物的预金属化涂层。将预金属化涂层以等于4.5g/m2的量施加到纸表面上。在经涂覆的纸上以相当于3.5的光密度的量沉积铝层。然后用相当于3.4g/m2的量的第一层后金属化涂层涂覆金属化纸。第一后金属化涂层由用甲基丙烯酸官能化的乙烯丙烯酸共聚物构成。将第二涂层以等于2.9g/m2的量施加到第一后金属化涂层的顶部上。第二后金属化涂层由矿物填充的乙基乙烯醇共聚物构成。
多层金属化纸结构在23℃和85％RH下以平坦形式以及在2kg压缩载荷下折叠180°之后以使得金属化侧处于压缩应力下的方式进行WVTR测量。还在23℃和50％RH下对样品进行OTR测量。
结果显示在下表中：
图2示出了处于折叠状态的多层金属化纸的横截面的扫描电子显微镜(SEM)图像。SEM图像表明在通过折叠使其经受压缩应力之后，在金属化纸结构中没有损坏。后金属化涂层显示出对折叠区中的弯曲的高度适形性，并且保护金属层在折叠时不被损坏。因此，发现多层金属化纸结构的阻隔弹性是高的。
Claims (12)
1.多层金属化纸基包装材料，所述多层金属化纸基包装材料从其外侧到其内侧包括：
-纸层，所述纸层的克重包含在40g/m2至120g/m2的范围内，
-至少一个预金属化分散体涂层，
-真空沉积的金属化层，和
-至少一个后金属化分散体涂层，其量在约0.5g/m2至10g/m2的范围内。
2.根据权利要求1所述的多层金属化纸基包装材料，其中所述后金属化涂层包括后金属化接合层涂层，所述后金属化接合层涂层包含乙烯丙烯酸(EEA)共聚物分散体或用甲基丙烯酸和/或羧酸基团官能化的另一聚烯烃分散体。
3.根据前述权利要求中的一项所述的多层金属化纸基包装材料，其中所述后金属化涂层还包括施加在所述后金属化接合层涂层的顶部上的纯或矿物填充的乙基乙烯醇(EVOH)、丁基乙烯醇(BVOH)或聚乙烯醇(PVOH)共聚物层。
4.根据权利要求3所述的多层金属化纸基包装材料，其中所述后金属化涂层包括量在约0.5g/m2至10g/m2的范围内的纯或矿物填充的乙基乙烯醇(EVOH)、丁基乙烯醇(BVOH)或聚乙烯醇(PVOH)共聚物层。
5.根据前述权利要求中的一项所述的多层金属化纸基包装材料，所述多层金属化纸基包装材料包括约1g/m2至10g/m2的范围内的量的预金属化底漆涂层、相当于约1至4的范围内的光密度的量的金属化涂层、约0.25g/m2至9.75g/m2的范围内的量的后金属化接合层涂层、和约0.25g/m2至9.75g/m2的范围内的量的包含乙基乙烯醇(EVOH)、丁基乙烯醇(BVOH)或聚乙烯醇(PVOH)共聚物的层。
6.根据前述权利要求中的一项所述的多层金属化纸基包装材料，其中所述金属化层具有20nm至500nm的范围内的厚度和约1至4的范围内的等效光密度。
7.根据前述权利要求中的一项所述的多层金属化纸基包装材料，其中所述包装材料具有在30μm至150μm的范围内的总厚度。
8.根据前述权利要求中的一项所述的多层金属化纸基包装材料，其中所述包装材料包括：
-纸层，其克重在约40g/m2至120g/m2的范围内且背面贝克平滑度在约300秒至1000秒的范围内，
-预金属化涂层，其中所述预金属化涂层以约1g/m2至10g/m2的量施加并且包含乙烯丙烯酸共聚物，
-铝层，其厚度在20nm至500nm的范围内且光密度为约1至4，
-后金属化接合层涂层，其中所述后金属化接合层涂层以约0.5g/m2至10g/m2的量施加并且包含乙烯丙烯酸共聚物，和
-后金属化热密封涂层，其中所述后金属化热密封涂层以约0.5g/m2至10g/m2的量施加并且包含矿物填充的聚乙烯醇。
9.根据前述权利要求中的一项所述的多层金属化纸基包装材料，其中所述包装材料可作为纸张和/或纸箱再循环利用。
10.根据前述权利要求中的一项所述的多层金属化纸基包装材料，其中在将所述包装材料在2千克压缩载荷下以使得在折叠过程中纸的涂层侧处于压缩应力下的方式折叠至180°之后，所述材料具有在1g/m2d以下(23℃，85％RH)的WVTR阻隔和/或在约3cm3/m2d巴以下(23℃，50％RH)的OTR阻隔。
11.根据前述权利要求中的一项所述的多层金属化纸基包装材料用于包装食物的用途。
12.食品包装，所述食品包装包括根据前述权利要求中的一项所述的多层金属化纸基包装材料。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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