CN116745107A - 可再循环的纸基层合体和由其制成的饮料纸盒 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种纸基阻隔多层包装材料结构(1)，其被成形为整体片材并且从其外表面到其内表面包括以下层：‑聚合物分散体涂层(9)，其具有1μm至10μm的厚度，‑纸板(8)，其具有在120g/m2和500g/m2之间的克重，‑水基或无溶剂型粘合剂(7)，其具有1μm至10μm的厚度，‑金属化阻隔纸层(MBPL)，其具有在30g/m2至120g/m2之间，优选地在45g/m2至90g/m2之间的物质重量，并且在38℃和90％RH下测量的水蒸气透过率(WVTR)为10g/m2/d至0.1g/m2/d，优选地WVTR为1.0g/m2/d至0.1g/m2/d，并且在23℃和50％RH下测量的氧气透过率(OTR)包括在100cc/m2/d和0.1cc/m2/d之间，优选地OTR包括在1.0cc/m2/d和0.1cc/m2/d之间，‑至少一层聚合物分散体涂层(2)，其具有1μm至25μm，优选5μm至15μm的厚度。
Description
技术领域
本发明涉及一种纸基包装材料和由其制成的饮料纸盒，所述纸基包装材料具有高阻隔性能并且可在再循环纸流中再循环。
背景技术
目前用于无菌填充可食用液体(例如奶、果汁、茶或植物基饮料、软饮料、番茄泥、酱汁或半液体食品配植物)的包装件通常由具有纸或硬纸板基底的多层材料制造，至少一种聚合物和至少一个金属层(最小厚度为6微米)通过挤压或粘合剂层合而组装到该纸或纸板基底上。这种多层包装材料是广泛已知的，并且被制造为平的坯料或连续的幅材，该坯料或幅材然后被折叠并形成三维制品，使用感应、超声或热传递密封来密封所述三维制品以形成封闭的包装件。
任选地，热塑性喷口和封闭组件可以密封地组装到包装件，以允许消费者容易地分配内容物。
这种包装件是众所周知的，并且例如以商标名“TetraAseptic”、“TetraAseptic”、“CombiblocTM”或“CombifitTM”销售。这种包装件是非常用户友好的，并且是极其实用的，因为它们可以通过如上所述的折叠而容易地形成为各种格式和形状(具有例如正方形、圆形、椭圆形截面)的包装件，这些包装件容易以紧凑的组件堆叠以便运输和储存。当例如在货盘中堆叠时，它们的形状使得在两个相邻包装件之间浪费非常小的空间，这使得这些包装件从运输观点来看是环境友好的解决方案。
由于可食用液体中含有的许多成分对氧化、可见光、紫外线和/或水分损失的敏感性，现有技术中通常已知的包装层合体材料包括至少一个外部聚合物层–例如低密度聚乙烯(“LDPE”)–、聚合物层–例如低密度聚乙烯–其用作纸板与充当屏障的铝箔层之间的接合层、以及一层或多层最内层聚乙烯(“PE”)，其用作可密封介质并阻挡包装在其中的产品中所含的水。
另选地，作为上述阻氧铝箔层的替代，上述已知的现有技术包装多层结构还可以包括由各种金属化技术，特别是反应性和非反应性物理气相沉积(PVD)制成的高阻隔聚合物膜，为了获得例如金属化聚对苯二甲酸乙二醇酯(“PET-AlOx”)、涂布有氧化硅的PET(“PET-SiOx”)、金属化聚乙烯(“MetPE”)、定向金属化聚丙烯(“OPP-AlOx”)。另外，介于纸板与阻隔层之间的PE层可以由粘合剂层诸如聚氨酯(“PU”)层代替。
这种用于制造饮料纸盒包装件的层合材料适用于无菌(或非无菌)填充过程。无菌填充是众所周知的技术，其包括将待包装的液体加热到一定温度以上，或使所述液体在杀微生物光(通常为紫外光)下通过，或在预先确定的时间量期间使包装材料与化学处理(例如臭氧、过氧化氢或氯处理)接触，然后在基本上除去大多数常见细菌的受控环境中用所述经处理的液体填充先前用过氧化氢或其它灭菌处理处理过的包装件。这种无菌填充过程保证了产品的保质期将被延长，特别是如果经包装的产品将被储存在环境温度条件下的情况。
由于无菌填充条件，包装层合体材料必须耐温度、光和如上所述用于消毒的化学品，并且还要耐施加到将被包装在所述材料内的成分或产品的温度。这样的温度可以在短时间段内(通常为1秒至20秒，优选在3秒和10秒之间)达到95℃。
如果它们要被再循环，这种已知的包装件需要从其它包装废弃物中分类出来，并使用特定的再循环技术单独处理。这种已知的包装件被收集在混合收集设备中，然后手动地或通过诸如近红外(NIR)分选技术的自动技术将它们从其它类型的包装件中分选出来。然后，将它们在特定的再循环流中再循环，其中将它们的特定构成材料中的每一种与其它材料分类，并转移至特定的再循环器。这种再循环过程是复杂的，因此，由生产者和/或最终用户支付的相关回收费用，即所谓的“扩展生产者责任”(EPR)费用是很高的。
上述已知的多层阻隔包装结构的再循环过程非常复杂，并且不能在特别是用于标准纸包装的更简单的再循环过程中进行。这是由于纤维素纤维在整个结构中的总含量不超过约75％，其余为塑性聚合物(约占总结构的20％)和金属(约占总结构的5％)的事实。
因此，使这种结构再循环的困难是由于在可以单独使它们再循环之前需要分离各层。特别地，前述结构在内表面和外表面上含有疏水性塑性材料，并且纤维素纤维被“截留”并且在标准再制浆过程中不能被回收。即使对包装件进行预处理，例如将单个包装件切碎成薄片，以便通过薄片的边缘接触纤维，再制浆时间也将高于使纸包装件、瓦楞硬纸板或任何完全由纸制成的包装件，或至少包含高比率纤维素纤维的包装件再循环。更确切地说，聚烯烃诸如聚乙烯和金属(例如铝)不能以与含纤维素纤维的层(纸或硬纸板)相同的方式再循环。
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-涂布)(或类似地通过挤出涂布工艺)施加塑料层，必然会在纸上提供如此获得的高厚度的塑料膜。通过挤出获得的聚合物膜具有包括在15μm和几毫米之间(对于大多数包装应用最大5mm至6mm)的厚度。
如上所述的多层结构中的挤出聚合物的第二个问题是，即使对于施加到基材上的低厚度聚合物，聚合物膜的内聚强度也非常高，并且聚合物与基材的粘附水平也很高。这将阻止此类聚合物在再循环时从基材上脱离，并阻止纤维素部分在纸流再循环过程中的再循环和再制浆。
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布等经典技术)，无法在纸流再循环利用过程中再循环利用，因为具有高于15μm的厚度的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))的可回收性的空间。
最后但并非最不重要的是，一定量的所述包装件没有被再循环，因为一些消费者没有清楚地理解这样的包装件应当在哪个再循环流中被废弃(在纸、或塑料、或金属垃圾箱中)。
改进纸的阻隔性能的新兴方式是用水基聚合物分散体诸如苯乙烯-丁二烯、EEA、PVOH、丙烯酸酯、PVDC、聚氨酯等涂布纸。在这种情况下，所施加的聚合物的涂层重量原则上低于通过传统挤出技术(挤出层合或挤出涂布)所施加的。通常，施加到由水基分散体涂层涂布的表面上的聚合物的厚度在1至15微米的范围内，通常为约5微米。此外，即使采用分散涂布技术将较高厚度的聚合物施加到基材上，由此获得的聚合物膜的内聚强度也很低，并且相同聚合物对基材的粘附水平也低。所谓“低”是指在使用过程中，所得到的结构满足所有必要的机械强度标准，但同时，在分散体中施加到基底上的聚合物颗粒可以在如在纸再循环流中所施加的再浆化过程中容易地脱离。然而，单独使用分散体涂层的缺点是它不能为纸基包装材料提供足够的阻隔性能。
过去描述了不同的多层结构，其涉及纸或纤维素基材料与硬纸板的层合，具有额外的阻隔性能，用于食品或饮料产品的包装。
US5021298是公开了层合的高阻隔金属化塑料膜的美国专利申请。更确切地说，该出版物公开了在聚烯烃或再生纤维素膜的表面上施加具有相对较小的固有屏障的薄但平滑的塑料涂层，并在该涂层上金属化。利用这种结构，申请人声称可以实现非常高的阻隔性，通常比金属化的未涂布膜的阻隔性好至少十倍并且高达一千倍以上。涂层的光滑度对于本发明是至关重要的。因此，本发明提供了一种柔性塑料膜，其在一个或两个面上涂布有薄涂层以得到光滑的饰面，并且在一个或两个经涂的覆表面上金属化。因此，这种结构中纤维素纤维的总含量非常低，这禁止在纸再循环过程中使这种结构再循环。此外，使聚合物和纤维素纤维材料金属化的要求是非常不同的，特别是在金属原子对纤维素介质的粘合要求方面，这是由于纤维素纤维网络的吸湿性和多孔性。
US6472081是也公开了金属化聚合物膜的美国专利申请。在该专利中，金属化层是厚度不超过5nm的非常薄的金属层，其沉积到与乙烯乙烯醇共聚物(EVOH)、聚乙烯醇(PVOH)或聚酯的可金属化层共挤出的聚丙烯(PP)芯层上，使用在将金属原子牢固地结合到聚合物原子的特定粘合剂上的真空金属化。该文献没有涉及使纤维素介质金属化的要求，该要求实际上与金属原子对塑料聚合物介质的粘合要求非常不同。更确切地说，由于夹带在纤维素介质的纤维之间的空气和水蒸气(其不存在于聚合物膜中)的存在，基于纤维的纤维素介质的金属化需要高得多的制造设备容量以在金属化期间在纤维素膜周围维持可接受的真空水平。因此，纤维素纤维介质的金属化更为复杂。
WO2011003565是Tetra Laval的PCT申请，其公开了用于液体食品包装的非箔包装层合体，其包括纸层，该纸层朝向层合包装材料的内侧定位。包装层合体还包括气体阻隔涂层，其通过将液体气体阻隔组合物液膜分散涂布到所述纸层上并随后干燥而涂布到纸层的内侧上。该包装层合体还包括补充的阻隔金属层，该金属层被气相沉积到已经施加在纸层的内表面上的分散体涂层上。本发明还涉及一种用于制造该包装层合体的方法以及由该包装层合体制成的包装容器。为了在层合体结构的最内侧和最外侧上提供保护，以及可热密封能力，在WO2011003565中公开的包装层合体还包括聚烯烃的内层和外层，所述聚烯烃的内层和外层被挤出到已经形成的金属化纸上，或者作为已经形成的聚合物膜与后者层合。
尽管这是一种具有成本效益的包装结构，但内层和外层由聚烯烃膜制成，挤压到结构的其余部分。结果，该结构中塑料聚合物的总量如此之高，以至于它阻止了整个包装材料在纸流再循环过程中的再循环，如对于上述其他多层包装结构的情况那样。换句话说，WO201103565中公开的材料的再循环需要复杂的再循环过程以从纸层分离大量的强聚合物膜，然后它们中的每一个可以再循环或再浆化。
另一个示例是US 2018/311940 A1，其为Tetra Laval Holdings&Financ的专利申请，还公开了一种用于制造层合的纤维素基液体或半液体食品包装材料的方法，其中所述层合的包装材料具有纸、纸板或其它纤维素基材料的散装材料层、热塑性聚合物的最内可热密封且不透液体的层，所述最内聚合物层旨在与经包装的食物产品直接接触、层合在所述散装层与所述最内层之间的阻挡层。本发明进一步涉及通过该方法获得的层合包装材料以及用于液体食品包装的包装容器，该包装容器包括该层合包装材料或由通过该方法获得的层合包装材料制成。此外，如上所述，由于结构中塑性聚合物的总含量高，所述层合体在可回收性方面存在问题。
考虑到上述内容，需要一种包装层合体材料，该包装层合体材料允许用已知的成形技术制造包装件，该包装件还具有高阻隔性能以及对于堆叠和运输有效的形式，如以上所解释的，该包装层合体材料具有大大减少量的塑料聚合物内容物，使得其可与其它纸包装诸如旧瓦楞纸箱(“OCC”)或混合的纸废料一起再循环，通常在纸流循环过程中再循环。此外，需要提供高度耐磨的包装材料，特别是其中金属层在包装材料的储存、运输或使用期间不被机械应力损坏的包装材料。
发明内容
上述目的通过一种纸基阻隔多层包装材料结构来实现，该结构被成形为整体片材并且从其外表面到其内表面包括以下层：
(i)至少一层聚合物分散体涂层，其在以下列表内进行选择：乙烯-丙烯酸或甲基丙烯酸共聚物、乙酸乙烯酯、苯乙烯丙烯酸酯、丙烯酸类、改性的聚乙烯醇、乙酸乙酯、聚羟基链烷酸酯(PHA)和它们的共聚物、聚氨酯(PU)、聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)、聚琥珀酸丁二醇酯(PBS)、聚(琥珀酸-共-己二酸丁二醇酯)(PBSA)、聚乳酸(PLA)或它们的任何混合物，这些物质具有或不具有矿物填料，所述涂层具有1μm至10μm的厚度，
(ii)纸板，其具有在120g/m2和500g/m2之间的克重，
(iii)水基或无溶剂型粘合剂层，其在以下列表内进行选择：聚乙酸乙烯酯(PVAc)、聚氨酯(PU)、丙烯酸类、聚乙烯醇(PVOH)、乙烯乙烯醇(EVOH)、丁烯二醇乙烯醇共聚物(BVOH)、淀粉基粘合剂或它们的混合物，所述粘合剂层具有包括在1μm和10μm之间的厚度，
(iv)金属化阻隔纸(MBPL)，其物质重量在30g/m2至120g/m2之间，优选在45g/m2至90g/m2之间，并且在38℃和90％ RH下测量的水蒸气透过率(WVTR)为10g/m2/d至0.1g/m2/d，优选WVTR为1.0g/m2/d至0.1g/m2/d，并且在23℃和50％ RH下测量的氧气透过率(OTR)包括在100cc/m2/d和0.1cc/m2/d之间，优选OTR包括在1.0cc/m2/d和0.1cc/m2/d之间，
(v)至少一层聚合物分散体涂层，其在以下列表内进行选择：乙烯-丙烯酸或甲基丙烯酸共聚物、乙酸乙烯酯、苯乙烯丙烯酸酯、丙烯酸类、改性聚乙烯醇、乙酸乙酯、聚羟基链烷酸酯(PHA)和它们的共聚物(例如(R)-3-羟基丁酸酯和(R)-3-羟基己酸酯PHBH)、聚氨酯(PU)、聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)、聚乳酸(PLA)、矿物填料或它们的任何混合物，所述涂层具有1μm至25μm，优选5μm至15μm的厚度。
根据本发明的原理，所述结构的总纤维含量在90重量％至99重量％之间，优选在94重量％至99重量％之间。
在本说明书中，“金属化”一词(例如，在“金属化阻隔纸层”的表达中)是指包括金属或准金属原子在纸或纸板表面处的沉积。甚至可以考虑包括金属和准金属的合金的沉积的实施方案。
所谓包装层合体的“内侧”是指旨在面向由所述包装层合体生产的包装件的填充的食品内容物的一侧。
本发明提供了一种包装材料，其由主要由纤维素纤维制成的硬纸板层组成，该纤维素纤维通过使用可再浆化的粘合剂的粘合剂层合而接合，所述纸板被粘附到具有金属化层的高度机械弹性的隔离纸层，该金属化层可承受由将整个层合包装结构转变成最终无菌包装件所引起的机械应力。在本发明中，金属化阻隔纸层通过粘合剂层合层合到纸板层，这与现有技术的结构(例如上述现有技术文献WO 2011 003565中描述的那些)不同，在现有技术的结构中，纸和硬纸板通过聚合物的挤出层合而接合，如前面所解释的，这是再循环的问题(在纸再循环过程中的再循环期间使纤维回收复杂化)。与挤出层合技术不同，这种粘合剂层合容易再循环，因为不同的层尽管在使用中具有良好的结构强度，但在再浆化过程中容易彼此分离。
此外，根据本发明的多层结构包括在其外表面和内表面上均提供紧密密封的可热封涂层的分散体涂层。
由于分散体涂层，结构中聚合物材料的整体厚度相比于纸和纸板(即，硬纸板)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，并且实现了对氧气和水分转移具有优异阻隔性能以及抵抗来自其内表面或外表面的液体接触的包装多层结构，同时实现了优选占整体材料重量的94％和99％之间的纤维素纤维的总含量。此外，聚合物分散体涂层避免了聚合物的高内聚力和高粘附性，并且因此解决了可回收性问题(分散在水载体介质中的聚合物固体颗粒，而不是施加于基材的液体聚合物)。本发明人成功地形成完全没有通过挤出(挤出-层合或挤出涂布)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。
根据本发明的多层包装结构非常适合于生产用于无菌填充的纸盒砖。然而，用于无菌填充的纸盒并不是可由该结构形成的唯一类型的包装件。通常，由平坯件形成为3D包装的任何类型的包装件也是适用的。特别地，根据本发明的结构可用于填充液体、半液体、凝胶、固体、颗粒、粉末产品或它们的混合物。例如，其可用于形成用于烘焙并且研磨的咖啡或粉末状可溶产品的胶囊、荚或垫，以用于饮料制备系统。其还可用于形成饮料瓶，或用于形成用于颗粒或粉末状可食用产品(例如小吃、宠物食品、营养产品)的柔性、刚性或半刚性小袋。另选地，它们可用于形成用于冰淇淋的包装件。
有利地，根据本发明的纸基阻隔多层结构的特征在于，在前述层中的每个层之间测量的层间粘附强度高于1.5N/15mm，优选包括在5N/15mm和10N/15mm之间。
优选地，纸板层是多层纸板，其包括：
-颜料涂层或漂白的化学木浆的外层，由漂白或未漂白的化学-热-机械木浆或热力学木浆或未漂白的化学木浆组成的中间层，和由未漂白的化学木浆组成的内层，或
-颜料涂布的漂白的化学木浆的外层、漂白的化学-热-机械木浆或漂白的化学木浆的中间层和由漂白的化学木浆组成的内层。
通常，金属化阻隔纸层具有有利地包括在40μm至120μm的范围内的厚度。
在本发明的一个特别优选的实施方案中，所述金属化阻隔纸层从该结构的外侧到内侧包括：
-纸层，
-至少一个由水基聚合物分散体施加到所述纸层上的聚合物分散体涂层，其构成预涂层以准备下一层无机材料的沉积，并且具有包括在2μm至8μm之间的厚度，
-至少一个以下物质的无机层：铝、或氧化铝、或氧化硅，所述无机层沉积在所述预涂布分散体涂层上，所述无机层具有在20nm和500nm之间的厚度，
-至少一层由水基聚合物分散体施加于真空沉积层的顶部上的聚合物分散体涂层，其构成后涂层以保护上述无机材料层的沉积，并且具有包括在2μm至8μm之间的厚度。
所谓无机层是指金属或准金属沉积物。
所述阻隔纸层的纸的优选光密度在2-5的范围内，优选在3.5-4.5的范围内。此外，使用标准测试ISO 535或其等效DIN EN 20535或其等效TAPPI T 441，其具有0g/m2的在60min下测量的优选吸水率Cobb。
优选地，根据ISO 2493标准测试程序在机器方向上以15°角弯曲测量的所述材料的弯曲刚度包括在200mN至700mN之间。
本发明还涉及由如上所述的纸基阻隔多层结构制成的包装件，其具有优异的水分、液体和气体(特别是氧气)阻隔性能。
其在纸-流再循环过程中可容易地再循环，并且由于其非常高的纤维素纤维含量，再制浆过程是容易、有效和节省成本的，其中纤维素纤维与包装件总重量的比率类似于当再循环常规纸或硬纸板包装件时获得的比率。
这种包装件可用于包装用于人和/或动物消费的液体、半液体、粉末或薄片形式的所有种类的产品。优选地，由根据本发明的包装结构构成的包装件特别适于包装食物或饮料产品。其提供长的保质期能力(至少6个月)，以及特别有效的防止液体、水分和氧气转移的屏障。此外，由根据本发明的结构制成的包装件提供了优异的光屏障以及对脂肪转移的屏障。
这种包装件的制造方法在本说明书中没有进一步详细描述，因为它对应于本领域熟知的由平坦多层结构形成包装件的成形、填充和密封方法，所述平坦多层结构被折叠，然后沿着它们的边缘密封以形成封闭的包装件。
有利地，该包装件包括可通过饮用吸管刺穿的分配壁(由纸、纸盒或任何其它合适的材料制成)，和/或其包括具有封闭件的已知类型的一体式塑料喷口。在后一种情况下，喷口和封闭件优选地由易于可再循环或可堆肥的塑料材料(例如，PHA、PLA、PBS、PBAT、再循环聚烯烃、或它们的组合)制成。
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是根据本发明的多层阻隔纸基结构的优选实施方案的横截面的示意图。
具体实施方式
通常，在本说明书中，“挤出涂布”是指通过使用挤出机来提供厚聚合物层的方法，所述挤出机迫使熔融的热塑性树脂(例如聚乙烯)通过水平狭缝模头到达基材(例如纸)的移动幅材上。所得产品是永久涂布的幅材结构。
所谓“挤出层合”是指与挤出涂布类似的方法，其中将聚合物树脂在两个基材(例如一层纸和另一层聚合物膜)之间挤出，并充当粘结剂。
所谓“粘合剂层合“是指一种方法，其中一个纸材料用粘合剂涂布并层合到第二个纸或纸板材料。
在层合过程中，通过挤出层合或粘合剂层合将两个厚的材料层结合，其中每一层的厚度远大于通过分散体涂布获得的厚度。
所谓“分散体涂布”，是指将细小聚合物颗粒或聚合物溶液的水性分散体像这样施加到纸或纸板表面，以便在干燥后形成固体无孔膜的涂布技术。分散体涂布可通过凹版印刷、柔性凹版印刷、棒、刀片、槽模、帘式气刀或任何其它已知的纸张涂布方法进行。分散体涂布可产生比挤出薄得多的层，因为聚合物在水性水溶液中混合。这在聚合物用量、其阻隔性能和所得纸结构的可回收性方面带来优点。分散体涂布的目标是通过环境友好的涂布获得对水、水蒸气、油脂、油、气体等的阻隔层。另一目标是制备用于真空沉积工艺的纸材料的表面。
所谓“金属化阻隔纸层(MBPL)”是指包括薄的金属和/或准金属层的阻隔纸层。准金属在它们的一些特性上与金属接近。氧化硅是准金属的一个示例。
在图1中示出了本发明的一个优选实施方案。在该图中示出了多层结构1，其包括如下所述的若干层，从内层(即，一旦所述结构形成为包装，则最终将与经包装的产品接触的层)开始，然后到外层(即，一旦所述结构形成为包装，则与外部大气接触的层)。
在根据本发明的结构的具体实施例中，如图1所示，第一最内层是由甲基丙烯酸共聚物组成且具有7μm的厚度的聚合物分散体涂层的不透液体的可密封层2。该层确保该结构的密封性，以便能够沿其边缘密封所形成的包装件，从而实现成品包装件。无菌填充也是必要的，在填充过程中提供防止外部液体接触的保护，以便保护内部液体敏感层免受液体降解(“潮湿效应”)的影响，因此保持总体结构的整体性。
下一层是金属化阻隔纸层，在图1中称为“MBPL”。所述金属化纸层MBPL从该结构的外侧到内侧包括：
-纸层6，
-至少一个预金属化(预涂布)聚合物分散体涂层5，其具有5μm的厚度，由水基聚合物分散体施加到所述纸层6上，
-沉积到所述预金属化分散体涂层5上的铝金属层4，所述金属层具有50nm的厚度，和
-至少一层后金属化(后涂布)聚合物分散体涂层3，其具有5μm的厚度，由水基聚合物分散体施加在真空沉积层4的顶部上。
下一层7是厚度为5μm且由聚乙酸乙烯酯(PVAC)、聚氨酯(PU)或丙烯酸类组成的层合粘合剂。该层允许将上述金属化阻隔纸层MBPL粘结到下一层。
下一层8是克重为300g/m2的纸板层。该纸板(或硬纸板)层由几层漂白、未漂白和化学-热-机械木浆组成。该层为整个结构1提供刚度。然而，其厚度被选择为使得其不太硬，并且最终结构1可被折叠以在常规成形-填充-密封(FFS)工艺中形成包装件，以制造砖型和管型紧密包装件。
最后最外层9是由(在该实施例中)具有30％矿物填料的苯乙烯丙烯酸酯制成的聚合物分散体涂层。该层的厚度为5μm。其作用是保护该结构的其它层免受机械和化学损伤的影响，并提供对外部环境的液体密封性。
该结构中纤维素纤维的总含量为95％，这确保了在纸-流工艺中优异的再循环效率。纤维素组分与塑性组分之间的比率非常高，并且整个材料的可再浆化过程提供优异的结果。
在本发明的所有可能实施方案中，特别是在图1所示的实施方案中，阻隔纸结构“MBPL”可根据申请人的专利申请EP AN 20157789.7和EP 20188363.4中描述的其它实施方案制造。
更确切地说，所述纸层结构可以是这样的纸层，在该纸层上通过分散体涂布工艺施加极薄的聚合物层(即1μm至10μm，优选3μm和7μm，更优选约5μm厚)，并且其中同样非常薄的金属层，例如Al2O3层然后通过真空沉积施加到分散体涂布的聚合物层上。所得纸具有优异的阻隔性能，同时非常薄并因此是柔性的。此外，由于具有非常低量的非纤维素材料(聚合物、金属)，根据这种技术的阻隔纸可以在纸流再循环过程中容易地再循环。在用于将聚合物和金属层附着到纸上的挤出技术的标准层合中，纸流中的这种可回收性是不可能的。
出于本发明的目的，如果纸基包装材料是能够弯曲而不断裂的材料，则该纸基包装材料将被认为是柔性的。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，根据本发明的纸基柔性包装材料可具有140g/m2或更小的基重。
本发明的纸基柔性包装材料可以是食物产品用包装材料。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。如果该纸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。
对于本发明的一些应用，如果经聚合物分散体涂布的纸基柔性包装材料是无孔的，则它可能是优选的。纸材料的孔隙体积与总体积之比称为纸材料的孔隙率。就本发明的目的而言，如果纸材料的孔隙率小于40％，例如小于30％或小于20％，则该纸材料应被认为是无孔的。另外或替代地，由于孔隙率也可以经由被测材料的气体透过性来测量，所以本发明中描述的纸材料可以具有小于10ml/min的气体透过性。因此，在本发明的一个实施方案中，该纸材料为无孔纸材料。
出于本发明的目的，分散体涂层可以是例如一个或多个包含以下的层：丙烯酸共聚物、聚酯、聚羟基链烷酸酯、天然和化学改性淀粉、木聚糖和化学改性木聚糖、聚偏二氯乙烯、聚乙烯醇、乙基-乙烯醇、乙酸乙烯酯、乙基-乙酸乙烯酯、硝酸纤维素、蜡、微纤化纤维素、聚烯烃、硅烷、聚氨酯或它们的组合。
利用分散体涂布技术，纸层上的经分散体涂布的聚合物层具有在1μm至10μm的范围内，优选地在3μm至7μm的范围内的厚度。更优选地，经分散体涂布的聚合物层具有约5μm的厚度。纸层在用经分散体涂布的聚合物涂布之前的厚度为约60μm，并且至少在本专利说明书另外提供的范围内。
应当理解，对本文所述的目前优选的实施方案作出的各种变化和修改对于本领域的技术人员将为显而易见的。可在不脱离本发明的实质和范围并在不减少所伴随的优点的情况下作出这些变化和修改。因此，此类变化和修改旨在由所附权利要求书涵盖。
Claims (10)
1.纸基阻隔多层包装材料结构(1)，其被成形为整体片材并且从其外表面到其内表面包括以下层：
(i)至少一层聚合物分散体涂层(9)，其在以下列表内进行选择：乙烯-丙烯酸或甲基丙烯酸共聚物、乙酸乙烯酯、苯乙烯丙烯酸酯、丙烯酸类、改性的聚乙烯醇、乙酸乙酯、聚羟基链烷酸酯(PHA)和它们的共聚物、聚氨酯(PU)、聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)、聚琥珀酸丁二醇酯(PBS)、聚(琥珀酸-共-己二酸丁二醇酯)(PBSA)、聚乳酸(PLA)或它们的任何混合物，这些物质具有或不具有矿物填料，所述涂层具有1μm至10μm的厚度，
(ii)纸板(8)，其具有在120g/m2和500g/m2之间的克重，
(iii)水基或无溶剂型粘合剂层(7)，其在以下列表内进行选择：聚乙酸乙烯酯(PVAc)、聚氨酯(PU)、丙烯酸类、聚乙烯醇(PVOH)、乙烯乙烯醇(EVOH)、丁烯二醇乙烯醇共聚物(BVOH)、淀粉基粘合剂或它们的混合物，所述粘合剂层具有包括在1μm和10μm之间的厚度，
(iv)金属化阻隔纸(MBPL)，其具有在30g/m2至120g/m2之间，优选地在45g/m2至90g/m2之间的物质重量，并且在38℃和90％RH下测量的水蒸气透过率(WVTR)为10g/m2/d至0.1g/m2/d，优选地WVTR为1.0g/m2/d至0.1g/m2/d，并且在23℃和50％RH下测量的氧气透过率(OTR)包括在100cc/m2/d和0.1cc/m2/d之间，优选地OTR包括在1.0cc/m2/d和0.1cc/m2/d之间，
(v)至少一层聚合物分散体涂层，其在以下列表内进行选择：乙烯-丙烯酸或甲基丙烯酸共聚物、乙酸乙烯酯、苯乙烯丙烯酸酯、丙烯酸类、改性聚乙烯醇、乙酸乙酯、聚羟基链烷酸酯(PHA)和它们的共聚物(例如(R)-3-羟基丁酸酯和(R)-3-羟基己酸酯PHBH)、聚氨酯(PU)、聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)、聚乳酸(PLA)、矿物填料或它们的任何混合物，所述涂层具有1μm至25μm，优选5μm至15μm的厚度，
其中所述结构的总纤维含量包括在90重量％和99重量％之间，优选地在94重量％和99重量％之间。
2.根据权利要求1所述的纸基阻隔多层结构，其中在前述层中的每个层之间测量的层间粘附强度高于1.5N/15mm，优选地包括在5N/15mm和10N/15mm之间。
3.根据前述权利要求1或2中任一项所述的纸基阻隔多层结构，其中所述纸板层(8)是多层纸板，其包括：
-颜料涂层或漂白的化学木浆的外层，由漂白或未漂白的化学-热-机械木浆或热力学木浆或未漂白的化学木浆组成的中间层，和由未漂白的化学木浆组成的内层，或
-颜料涂布的漂白的化学木浆的外层、漂白的化学-热-机械木浆或漂白的化学木浆的中间层和由漂白的化学木浆组成的内层。
4.根据前述权利要求1至3中任一项所述的纸基阻隔多层结构，其中所述金属化阻隔纸层(MBPL)具有包括在40μm至120μm的范围内的厚度。
5.根据前述权利要求1至4中任一项所述的纸基阻隔多层结构(1)，其中所述金属化阻隔纸层(MBPL)从所述结构的外侧至内侧包括：
-纸层(6)，
-至少一个预涂布聚合物分散体涂层(5)，其由水基聚合物分散体施加到所述纸层(6)上，并且具有包括在2μm至8μm之间的厚度，
-至少一个铝或氧化铝或氧化硅的无机层(4)，所述无机层(4)被沉积到所述预涂布分散体涂层(5)上，所述层(4)具有在20nm和500nm之间的厚度，
-至少一层后涂布聚合物分散体涂层(3)，其由水基聚合物分散体施加在所述真空沉积的无机层(4)的顶部上，并且具有包括在2μm至8μm之间的厚度。
6.根据前述权利要求1至5中任一项所述的纸基阻隔多层结构(1)，其中所述金属化阻隔纸层(MBPL)的纸的光学密度在2至5的范围内，优选地在3.5至4.5的范围内。
7.根据前述权利要求1至6中任一项所述的纸基阻隔多层结构(1)，其中使用标准测试ISO 535或其等同DIN EN 20535或其等同TAPPI T441，所述金属化阻隔纸层(MBPL)具有0g/m2的在60分钟测量的吸水率Cobb。
8.根据前述权利要求1至7中任一项所述的纸基阻隔多层结构(1)，其中根据ISO 2493标准测试程序在机器方向上以15°角弯曲测量的所述材料的弯曲硬度包括在200mN至700mN之间。
9.包装件，所述包装件由根据前述权利要求1至8中任一项所述的纸基阻隔多层结构制成。
10.根据权利要求9所述的包装件，所述包装件包括能够通过饮用吸管刺穿的分配壁，和/或包括具有封闭件的塑料喷口，所述喷口和封闭件由易于可再循环或可堆肥的塑性材料，诸如聚羟基链烷酸酯(PHA)、聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)、聚乳酸(PLA)、聚琥珀酸丁二醇酯(PBS)、再循环聚烯烃或它们的组合制成。
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