CN117203045A - 具有薄膜阻隔物的纸包装 - Google Patents

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P·科尔斯
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Abstract

本揭露涉及纸基包装膜，其具有包括纸部件、涂覆有阻隔材料的2至10微米厚的聚合物膜，和图案化的可密封材料的结构。该结构可易于通过再制浆再循环，同时保留了高性能包装特征，包括高阻隔性、三相点填缝和在包装设备上的高运行速度。本揭露还描述了具有纸基包装膜的经密封包装物。

Description

具有薄膜阻隔物的纸包装
技术领域
本揭露涉及纸基包装膜结构。本文描述的结构包括阻隔材料和图案化的可密封材料。
背景技术
当试图形成具有改善的阻隔特性和三相点区域处的气密密封的包装膜时，提高纸基包装膜的可再循环性的目标变得具有挑战性。传统上，通过形成多层膜来实现纸基包装膜的阻隔特性和可密封性的改善。多层膜含有多个专门用于形成阻隔层的层和提供增强的密封特性的其他层。随着性能要求的提高，多层膜中的层数或层厚度增加，这不利于结构的可再循环性，因为纸含量按百分比计减少。
通常，当期望纸基包装膜具有高性能时，将相对大量的附加非纸材料添加到纸基包装膜结构中以满足三相点区域处的高阻隔和气密密封的要求。为了维持纸基包装膜的可再循环性，增加纸部件的厚度和/或重量以达到标明包装材料可再循环所需的纸含量。这种附加纸材料的问题在于：1)添加是浪费的，以及2)包装膜的附加体积导致包装物成型设备上的加工问题。膜的厚度和刚度增加通常会导致线速度减慢，因为膜更难以拉过成型套环。包装膜也可能更难以密封，因为附加的纸重量往往会吸收密封条的热量和/或阻碍均匀分布的压力施加。
发明内容
本文揭露了具有高阻隔特性和优异的密封性能，同时在纸再循环过程中维持可再循环性的柔性包装膜。该包装膜包括纸部件并且包括最少量的非纤维基材料(即最少量的非纸材料)以实现高阻隔特性和优异的密封性能。
本文揭露了纸基包装膜，该纸基包装膜具有纸部件、包含在2μm至10μm范围内的厚度的聚合物膜(该聚合物膜涂覆有阻隔材料)，以及图案化的可密封材料。该聚合物膜被定位在纸部件和图案化的可密封材料之间，阻隔材料被定位在聚合物膜和纸部件之间，并且纸基包装膜的总组成可以是按重量计大于或等于80％、大于或等于85％、大于或等于90％，或大于或等于95％的纸部件。
在该纸基包装膜的一些实施例中，阻隔材料包含金属、金属氧化物或无机氧化物。在一些实施例中，该阻隔材料可以通过粘合剂附接到纸部件。
该纸基包装膜的一些实施例可被描述为具有外表面和内表面、纸部件、包含在2μm至10μm范围内的厚度的聚合物膜(该聚合物膜涂覆有包含金属、金属氧化物或无机氧化物的阻隔材料)以及可密封材料。在一个或多个实施例中，该外表面包括纸部件，该内表面包括聚合物膜和可密封材料中的每一者，并且该阻隔材料被定位在聚合物膜和纸部件之间。该纸基包装膜可以具有：具有按重量计大于或等于80％、大于或等于85％、大于或等于90％或大于或等于95％的纸部件的总组成。
该纸基包装膜可掺入有可热密封的可密封材料，或者该可密封材料可以是压敏冷密封件。该可密封材料可具有1g/m2与10g/m2之间的基重。该可密封材料可具有2g/m2与6g/m2之间的基重。
该纸基包装膜的某些实施例包括聚合物膜，该聚合物膜为BOPP膜、BOPET膜或OPLA膜。该纸基包装膜的某些实施例还包括将纸部件附接至聚合物膜的粘合剂层。该粘合剂层可以包括对水敏感的材料。
本揭露的另外的实施例涉及由如本文所述的纸基包装膜形成的或包括如本文所述的纸基包装膜的经密封包装物。该经密封包装物可具有包括一个或多个三相点密封区域的包装物构造，并且该三相点密封区域中的每个三相点密封区域均包括可密封材料。已经有利地发现，当根据ASTM D3078或类似测试方法进行泄漏测试时，该三相点密封区域不发出气泡。在一些实施例中，该包装物构造是流动包裹物(flow wrap)或小袋，并且纸基包装膜的基重在约35g/m2至约80g/m2的范围内。在其他实施例中，该包装物构造包括角撑板(gusset)并且该纸基包装膜的基重在约60g/m2至约140g/m2的范围内。
附图说明
结合附图考虑以下对本披露的各实施例的详细描述，可以更全面地理解本披露，在附图中：
图1是纸基包装膜的截面图的实施例,
图2是纸基包装膜的截面图的另一个实施例，
图3是纸基包装膜的实施例的内表面的平面图,
图4是包括纸基包装膜的经密封包装物的实施例的透视图,
图5是包括纸基包装膜的经密封包装物的另一实施例的透视图,
图6是包括三相点密封区域的经密封包装物的端部密封件的截面图，并且
图7是包括具有间隙的三相点密封区域的经密封包装物的端部密封件的截面图。
附图不一定按比例绘制。附图中使用的相同附图标记指代相同部件。然而，应理解的是，在每个附图中使用附图标记来指代部件并非旨在限制在另一附图中用相同附图标记进行标记的部件。
附图示出了一些但并非所有的实施例。附图中描绘的元件是说明性的并且不一定按比例绘制，并且相同的(或类似的)附图标记在整个附图中代表相同的(或类似的)特征。
具体实施方式
本文提供了克服先前提供的膜的缺点的纸基包装膜。本揭露的纸基包装膜被独特地设计成提供1)可再循环性(高纸含量)、2)包装物转化容易性、3)高阻隔性和4)在三相点区域处的气密密封的关键组合。高阻隔性是通过使用涂覆有阻隔材料的薄聚合物膜来实现的。气密密封是通过局部化或图案化的密封材料实现的，从而允许在保持高性能的同时最大限度地减少材料。此外，这种独特的层和材料的组合允许整体高纸含量和低厚度，从而在包装设备上实现出色的运行性能(即高运行速度)。
本文还提供了在密封件中包括三相点区域的经气密密封的包装物，该包装包括高纸含量的纸基包装膜。该纸基包装膜的设计允许对商业包装设备上的密封件的三相点区域进行气密密封，同时保留了具有最小厚度的可再循环包装结构。
本文所述的纸基包装膜包括纸部件、聚合物膜、阻隔材料和图案化的可密封材料。该纸基包装膜可以包括附加层。这些材料的组合可被描述为多层膜(例如，结构体或层压体)。如本文所用的术语“层”是指膜的构建单元(building block)。层是单一材料类型或材料的均匀共混物的结构。层可以是单一聚合物、单一聚合物类型内的材料的共混物或各种聚合物的共混物。层可以含有金属材料并且可以具有添加剂。层可以与膜连续或可以是不连续或图案化的。层和膜都具有与它们各自的长度和宽度(x-y方向)相比相对微小(insignificant)的厚度(z方向)。
本文描述的所有层和膜都具有由x-y平面限定的彼此相对的两个主表面。如本文所用的术语“外层”是指膜的在膜的任一主表面上的一个或多个层，即不在该膜的两个其他层之间的层。膜具有成为使用该膜的包装物的外部的外表面。当形成包装物时，膜的外表面暴露于环境。膜具有成为使用该膜的包装物的内部的内表面。当形成包装物时，该内表面被用于形成密封件并暴露于经包装的产品。
如本文所使用的，术语“相邻”意指在有或没有诸如粘合剂的中间材料的情况下诸如膜的层之类的物品彼此靠近。如本文所使用的，术语“直接相邻”或“直接接触”意指物品在没有中间材料的情况下彼此接触。
图1示出了纸基包装膜100的实施例的截面图。在一些实施例中，纸部件110形成外层，该外层被定位在纸基包装膜100的外表面102处。在一些实施例中，纸部件110与阻隔材料130相邻，阻隔材料130与聚合物膜120相邻。在一些实施例中，阻隔材料130被定位在聚合物膜120的表面上并且被定位在聚合物膜120和纸部件110之间。在一些实施例中，图案化的可密封材料140被定位成与聚合物膜120相邻，并且位于聚合物膜120的与阻隔材料130相反的表面上。纸基包装膜100的内表面104由聚合物膜120和图案化的可密封材料140两者形成。在图案化的可密封材料140的区域中，内表面104是可密封材料，并且在内表面104的其他区域中是聚合物膜120。
图2示出了纸基包装膜200的另一个实施例的截面图。在一些实施例中，纸部件210形成外层，该外层被定位在纸基包装膜200的外表面202处。在一些实施例中，纸部件210与阻隔材料230相邻，该阻隔材料进而与聚合物膜220相邻。在一些实施例中，纸部件210和阻隔材料230通过粘合剂层250粘结到彼此。在一些实施例中，阻隔材料230位于聚合物膜220的表面上并且被定位在聚合物膜220和纸部件210之间。在一些实施例中，图案化的可密封材料240被定位成与聚合物膜220相邻，并且位于聚合物膜220的与阻隔材料230相反的表面上。纸基包装膜200的内表面204由聚合物膜220和图案化的可密封材料240两者形成。在图案化的可密封材料240的区域中，内表面204是可密封材料，并且在内表面204的其他区域中是聚合物膜220。
图3示出了纸基包装膜300的实施例的内表面304的平面图，其可用于生产流动包裹物式包装物，如图4中所示的包装物10。在一些实施例中，内表面304包括可密封材料340，其位于其中该可密封材料340被图案化的区域中(在散列标记区域中示出的应用图案)。内表面304还包括位于未被可密封材料340覆盖的区域中的聚合物膜320。将纸基包装膜300的底角翻起以暴露纸基包装膜300的外表面302上的纸部件310。
再次参见图1-3，本文揭露的纸基包装膜包括纸部件。在一个或多个实施例中，纸部件是纸基包装膜的外层，该外层被定位在纸基包装膜的外表面处。在一些实施例中，纸部件包括与纸部件的外表面(如油墨或面漆)相邻或位于纸部件的外表面(如油墨或面漆)上的附加部件。纸部件可以是基重为30g/m2至360g/m2、优选30g/m2至100g/m2、更优选30g/m2至70g/m2的任何类型的纸。由于附加部件被最小化，因此可以降低纸部件的重量，同时保留容易的可再循环性。可用于纸基包装膜的纸部件的实例包括但不限于牛皮纸、羊皮纸和漂白纸。纸部件可以是经涂覆的(即，经粘土涂覆的)或未经涂覆的。在本文所述的纸基包装膜中将可接受的包装中常用的纸的实例包括机器上光漂白牛皮纸(MGBK)、玻璃纸、单面粘土涂覆纸(C1S)和双面粘土涂覆纸(C2S)，但是通过使用特种纤维或添加剂提供改进的机械或阻隔性能的不太常见的纸也可以是本申请中描述的纸基包装膜的一部分。
在一些实施例中，本文揭露的纸基包装膜包括聚合物膜。有利的是，该聚合物膜非常薄。该聚合物膜可具有大于或等于2微米、大于或等于3微米或大于或等于4微米的厚度。该聚合物膜可具有小于或等于10微米、小于或等于9微米或小于或等于8微米的厚度。例如，该聚合物膜可具有2微米至10微米范围内，或2微米至8微米范围内的厚度。优选地，该聚合物膜具有在4微米至8微米的范围内的厚度。
该聚合物膜优选包括取向膜，如双轴取向聚丙烯(BOPP)、双轴取向聚酯(BOPET)、单轴取向聚乙烯(MDOPE)、双轴取向聚酰胺(BOPA)或取向聚乳酸(OPLA)。该聚合物膜可以包含单层或多层。
该聚合物膜可以是未取向材料，例如但不限于未取向PLA。
在一些实施例中，该聚合物膜涂覆有阻隔材料。该阻隔材料可以直接涂覆到聚合物膜上，或者在阻隔材料和聚合物膜之间可能存在底漆层。在一些实施例中，该聚合物膜包括位于阻隔材料和纸部件之间的顶部涂层(topcoat)。该顶部涂层可以直接施加至阻隔材料。在一些实施例中，该阻隔材料被定位在聚合物膜和纸部件之间。该阻隔材料可减少氧气、湿气，或氧气和湿气两者的透过。
在一些实施例中，纸基包装膜的聚合物膜和阻隔材料各自与纸部件共同延伸。在一些实施例中，该阻隔材料被定位在纸部件和聚合物膜之间。阻隔材料可以是聚合物性质的，如聚酰胺、乙烯乙烯醇共聚物或聚乙烯醇共聚物。该阻隔材料可以是金属，如铝的薄层沉积。该阻隔材料可以是透明金属氧化物涂层或无机氧化物涂层，如氧化铝(AlOx)或氧化硅(SiOx)。该阻隔材料可以是多层的并且含有不同的阻隔材料层。该阻隔材料可以是多种阻隔材料的共混物。
本发明人已经生产并且发现可用于纸基包装膜的阻隔材料包括SiOx、AlOx和铝金属。这些阻隔材料通过气相沉积型工艺施加至聚合物膜，并且阻隔材料的厚度相对于包装膜是可忽略的(即，小于1微米或小于0.5微米)。这些阻隔材料已被涂覆在BOPET、BOPP、MDOPP、MDOPE、OPA和无定形PA的聚合物膜上。
本发明人已经生产并发现可用于纸基包装膜的聚合物膜和阻隔材料的组合包括SiOx涂覆的OPET、SiOx涂覆的BOPP、AlOx涂覆的OPET、AlOx涂覆的BOPP、铝金属涂覆的OPET和铝金属涂覆的BOPP。
含有涂覆在聚合物膜上的阻隔材料的纸基包装膜具有小于或等于5cm3/m2/天、小于或等于1cm3/m2/天或小于或等于0.5cm3/m2/天的平均透氧率(OTR)值，该值是根据ASTMF1927使用1个大气压、23℃和50％ RH的条件测量的。在一些实施例中，含有涂覆在聚合物膜上的阻隔材料的纸基包装膜具有小于或等于1g/m2/天，或者小于或等于0.3g/m2/天的平均湿气透过率(MVTR)值，该值是根据ASTM F1249使用1个大气压、38℃和90％ RH的条件测量的。本发明实例的概述和所测量的阻隔特性可以在表3中找到。
该纸基包装膜还包括图案化的可密封材料作为内表面处的外层。如本文所用，术语“图案化”是指可密封材料层与纸基包装膜是不连续的。可密封材料与其被施加于的聚合物膜是不连续的。可密封材料可以被施加到纸基包装膜的涉及通过密封封闭包装物的区域。该可密封材料可以被施加在聚合物膜的大于或等于5％、大于或等于10％，或大于或等于15％的表面之上。该可密封材料可被施加在小于或等于30％、小于或等于25％，或小于或等于20％的聚合物膜之上。结果，纸基包装膜的内表面部分是聚合物膜表面并且部分是可密封材料。例如，纸基膜的内表面可以是大约80％的聚合物膜和20％的可密封材料。内表面可基本上由聚合物膜和可密封材料组成或者由聚合物膜和可密封材料组成。
纸基包装膜的可密封材料可具有将允许形成热密封件，从而形成经气密密封的包装物的组成。如本文所用，术语“热密封件”、“可热密封的”或“经热密封的”是指已经或可以通过施加热和压力二者粘结在一起的两个或更多个表面。热密封是用于制造包装物的已知的并且常用的工艺，并且为本领域技术人员所熟悉。不受理论的束缚，在热密封期间，密封层由于施加热量而软化，从而允许形成热密封粘结头。由于热量必须被驱使穿过整个纸基包装膜以升高可密封材料的温度，并且纸部件常常吸收大量热量，因此如果可热密封材料在相对较低的温度下软化和密封，则是有利的。较低的密封起始温度(SIT)可实现更快的包装线速度。例如，纸基包装膜的一些实施例可包括表现出小于或等于110℃、小于或等于100℃，或小于或等于90℃的SIT的可热密封材料。可能的可热密封材料可包括但不限于丙烯酸酯共聚物、PET、PE、PP或热熔胶(蜡基)。
可密封材料可以替代地是压敏冷密封件。纸基包装膜的此实施例是有利的，因为包装物的形成不需要热量。不受理论的束缚，压敏冷密封件对于热敏产品(如冰淇淋或巧克力)的包装可能是有利的。纸基包装膜的实施例可包括压敏冷密封系统，该压敏冷密封系统包括但不限于天然或合成的聚异戊二烯胶乳，或苯乙烯-丁二烯共聚物胶乳。冷密封材料可包括包含丙烯酸酯和/或增粘剂的共混物。
在一些实施例中，可密封材料充当填缝剂。在一些实施例中，可密封材料在密封条件下流入三相点区域(如下所述)的间隙中。不受理论的束缚，适当的密封三相点的能力可以由材料特性、涂层重量和密封条件的组合产生。据信，在热密封件区域中具有相对厚的密封材料大大增加了减小密封件的三相点区域的尺寸的可能性。在一个或多个优选实施例中，可密封材料没有被取向。
可密封材料以允许气密密封的厚度施加，即使是在诸如三相点区域密封的具有挑战性的应用中也是如此。在一些实施例中，可密封材料可以以大于或等于1g/m2或大于或等于3g/m2的基重施加。在其他实施例中，可密封材料可以以小于或等于8g/m2、小于或等于9g/m2，或者小于或等于10g/m2的基重施加。例如，可密封材料可具有在约1g/m2至约10g/m2范围内，或在约3g/m2至约9g/m2范围内的基重。
如本文所用，术语“基重”用于指存在于膜或层的预定区域中的按重量计的材料的量。典型地，限定的面积是一平方米，但可以使用任何面积。该面积是在膜或层的长度-宽度(即x-y方向)上被限定的。给定厚度(z方向)和密度的材料在覆盖限定的面积(即一平方米)时具有比重量。基重是纸重量的常用测量方法，因为纸的密度变化很大。换句话说，按厚度测量纸可能很困难。以不连续层施加的材料(如图案化的可密封材料)可以按基重来限定。就图案而言，基重是指覆盖限定的区域时存在的按重量计的材料量。使用基重来度量诸如纸和图案化材料的材料的重量在膜转化行业中很常见。
纸基包装膜可以包括粘合剂层，该粘合剂层将纸部件粘结到阻隔材料。粘合剂可以与纸直接接触。粘合剂可以与阻隔材料直接接触。可以通过任何已知的幅材到幅材层压的方式(如干粘结层压、湿粘结层压或热层压)施加粘合剂。该粘合剂可以具有介于0.5g/m2和4.0g/m2之间的干基重(即，在去除溶剂之后)。
本揭露的实施例有利地提供了包括具有对水敏感的粘合剂的粘合剂层的纸基包装膜。如本文所用，术语“对水敏感的”意指在长时间暴露于或浸入液态水中后，粘合剂失去其粘合和/或内聚性质，从而使得纸部件能够在再制浆过程中与纸基包装膜结构的其余部分层离(即分离)。可以在介于纸部件和阻隔层之间的粘合剂层内使用的材料的实例包括但不限于胶乳/酪蛋白共混物、淀粉、糖衍生物、纤维素、氨基树脂、(聚)丙烯酸酯、聚乙烯醇(PVOH)、聚乙酸乙烯酯、聚丙烯酸、马来酸改性的乙烯共聚物、甲基纤维素、羧甲基纤维素、羧基官能聚酯、聚丁二酸乙二醇酯、聚丁二酸丁二醇酯、离聚物或亲水性聚氨酯。
如前所提到的，包装膜还可包括定位在纸基包装膜的外表面上的油墨。油墨的类型和油墨的量可以在符合当地纸再循环指南的范围内变化。
如本文所述，纸基包装膜的“总组成”是指其中涵盖的所有材料。纸基包装膜的总组成可包括按重量计大于或等于80％、大于或等于85％、大于或等于90％或大于或等于95％的纸部件。纸基包装膜的总组成可包括按重量计小于或等于99％、小于或等于98％、小于或等于97％，或小于或等于96％的纸部件。例如，纸基包装膜可包含占总组成的按重量计约85％至约98％的范围内的纸部件。
在一些实施例中，当使用压敏冷密封材料作为可密封材料时，可以将防粘漆(release lacquer)添加到纸部件的外表面(即，纸基包装膜的外表面)。当该膜为卷筒形式时，该漆可防止冷密封材料粘附到纸部件。在一些实施例中，防粘漆包含具有一种或多种蜡添加剂的聚酰胺基质。据信，水基防粘漆对于从该结构的非密封侧剥离涂料和油墨是有利的。
纸基包装膜可以有利地用于形成经气密密封的包装物。该包装物可以包括三相点区域。如本文所用，“三相点区域”是纸基包装膜在其被密封的区域中的构造，该构造包括其中纸基包装膜的三个或更多个内表面在单个点处相交的接合处。拒信，三相点区域容易发生非气密泄漏，因为完全密封这种类型的区域变得更加困难。参考图4、5、6和7讨论了与密封三相点区域相关的挑战。
图4示出了由纸基包装膜400形成的包括一个或多个三相点区域15的经气密密封的包装物10的透视图，该纸基包装膜可具有与图1-图3中所示的纸基包装膜100、200、300相同的特性。纸基包装膜400已经被运行穿过流动包裹物式包装机，从而将膜400密封在产品(未示出)周围。纸基包装膜400被定向为使得纸基包装膜400的外表面(即，纸部件的侧面)位于包装物10的外侧上，可被消费者看到。同样，纸基包装膜400的内表面(即，聚合物膜和可密封材料的侧面)位于包装物10的内侧(未示出)上，暴露于经包装的产品。将可密封材料连接，从而将产品气密地密封在其中。包装物10包括沿包装物长度的翅片密封件12、和两个端部密封件14。在图4所例示的实施例中，包装物10具有两个三相点区域15，该两个三相点区域定位于翅片密封件12和端部密封件14重叠的区域处。
当纸基包装膜400被用于流动包裹物或小袋包装物构造中时，纸基包装膜400可具有在约35g/m2至约80g/m2范围内的基重。不受理论的束缚，约35g/m2至约80g/m2范围内的基重反映了可具有高纸含量和良好包装物转化的结构。换言之，纸基包装膜400具有诸如低刚度和高热传递的特性，以在高速包装设备上良好地运行。
图6和图7示出了经气密密封的包装物10的三相点区域15的截面图。翅片密封件12指向上方并且端部密封件14是水平的。在图6和图7所例示的实施例中，当位于翅片密封件12的右侧上的纸基包装膜400、位于翅片密封件12的左侧上的纸基包装膜400以及位于端部密封件14的底部上的纸基包装膜400相交时，形成三相点区域15。在流动包裹物式包装物的情况下，形成三相点区域15的三个纸基包装膜400各自包括折叠到自身上的相同纸基包装膜400。图6和图7具体示出了现在彼此密封的纸基包装膜400的可密封材料440。在密封包装物10后，可密封材料一起流动并且形成单层，如图6和图7所示。
在自动包装过程期间，三相点区域15可能难以气密地、有效地且一致地密封。随着该膜被折叠到三相点区域中，该膜厚度的变化导致转变点处的压力和/或温度不均匀。如果密封压力和/或温度不足以进行密封，或者如果可密封材料的类型或厚度不合适，则在三相点区域15处的膜之间可能会保留有间隙。该间隙阻止了气密性。图7中示出了三相点区域间隙16的实例。图6示出了已被成功地气密密封而没有间隙的三相点区域15。
在纸基包装膜上进行三相点密封可能非常困难。如果可密封材料是可热密封的，则纸部件常常提供显著的绝缘，从而阻止了通往可密封材料的良好热传递。当热传递不足时，可密封材料的流动不足以填充膜相交的空间，从而留下间隙。另外，含纸结构也可能具有更大的刚度，从而防止足够的压力在三相点处将密封材料推到一起。该膜的该刚度可能会导致可热密封材料或压敏冷密封件的密封问题。
本文揭露的纸基包装膜为包括三相点区域的包装物提供了优异的膜。该膜可以在纸基再循环料流(即高纸含量)中再循环，而没有显著的体积和刚度。体积大和/或刚度可能会妨碍有效的三相点密封。另外，使用图案化的可密封材料提供了显著更容易的三相点密封，因为可密封材料集中在密封区域中需要可密封材料的地方，而不会显著影响包装膜的非纸含量。
图5示出了包括一个或多个三相点区域25的包装物20的另一个实施例。在图5所例示的实施例中，包装物20是具有端接侧角撑板的平底袋。侧角撑板终止于三相点区域25，并且在三相点处相交的膜包括前面板、后面板和侧角撑板面板。另外，三相点区域25位于底部的每个拐角处，在该每个拐角处底面板与侧面板和前/后面板相交。该面板中的每个面板均由纸基包装膜500制成。许多其他包装形式包括本领域普通技术人员可以设想到的三相点区域。
当纸基包装膜被用于包括角撑板的包装物构造中时，该膜可具有在约60g/m2至约140g/m2范围内的基重。约60g/m2至约140g/m2范围内的基重反映了可具有高纸含量和良好包装物转化率的纸基包装膜结构。换言之，该膜具有诸如中等刚度和高热传递的特性，以在高速包装设备上良好地运行。
三相点密封的有效性(即间隙的存在)可以通过包装物泄漏测试，例如ASTM D3078《通过气泡发射测定柔性包装中泄漏的标准测试方法(Standard Test Method forDetermination of Leaks in Flexible Packaging by Bubble Emission)》中概述的测试来确定。如本测试方法中所指出的，该测试可能不会分析密封件中的小开口，但此测试方法被设计用于确定是否存在对特定产品有害的泄漏。对于测试由纸基包装膜形成的具有包括三相点区域的密封件的包装，可以使用水作为浸没流体并且应保持全真空水平30秒。全真空水平高度取决于包装物构造，并且应当被选择成使得包装物已被充气，从而迫使包装物内部的任何顶部空间气体通过三相点区域处的小泄漏而排空。但是，应注意不要将压力升高到导致密封件和包装材料受到损坏或以其他方式受到损害的程度。
ASTM D3078测试的修正版本包括实施施加在包装内部的压力。这可以通过使用针和隔膜来实现。将隔膜放置在包装上，并随后用针刺穿隔膜。可以将空气以受控的速率通过针推入包装内部，每3秒将内部压力提高0.05巴。通过仔细增加空气速率并且监测压力，可以评估包(pack)的气密性质量。在水下对包装进行测试，并且记录从三相点区域形成气泡所需的压力。
可用于检测三相点区域中的密封不足的其他测试包括染料(罗丹明)渗透测试或通过显微术的分析。可以使用显微术技术来定位三相点区域15内的间隙16，例如图7中所示的间隙16。据信，间隙16的物理尺寸沿着三相点区域15的长度可以是不同的。可以进行显微术分析来测量间隙16的一个或多个部分以确定间隙16的尺寸。
现在参考以下实例描述本揭露。
实例
本发明实例1A、1B和1C是用作水平流动包裹材料并且如下所述的那样被测试的层压体。测试结果可见于表1。这些样品的形式类似于图4所例示的经密封的包装物。
本发明实例1A是通过将67g/m2未经涂覆的漂白牛皮纸层压至金属化8微米BOPP膜来生产的。使用湿粘结层压工艺，将胶乳/酪蛋白共混粘合剂以1.5g/m2的重量施加到BOPP膜的金属化侧面上以进行层压。将天然橡胶胶乳冷密封材料以图案方式涂覆到BOPP膜的非金属化侧面上。该冷密封件是以约5g/m2的压力以与图3所示的图案类似的图案施加。该冷密封件覆盖了BOPP膜的约20％的表面。将防粘漆以约1.8g/m2的干基重施加至纸的外表面。
本发明实例1B是以与本发明实例1A类似的方式生产。使用50g/m2纸代替本发明实施例1A的67g/m2纸。
本发明实例1C是以与本发明实例1A类似的方式生产。使用SiOx涂覆的8微米OPET膜来代替本发明实例1A的金属化BOPP膜。将OPET膜的SiOx涂覆侧面向纸层压，并且将冷密封材料以图案方式涂覆到层压体的OPET侧上。
比较实例1是使用与本发明实例1A类似的干粘结层压和冷密封件施加技术生产的“普通包装膜”。如本文所用，“普通包装膜”是不包括本文所述的纸基包装膜的元件(element)或特性的包装膜。由于在普通包装膜结构中不使用纸部件，因此相信所使用的普通包装膜不可在纸再循环料流内再循环。常见的包装膜结构的总厚度为约50微米，并且由BOPP制成。该冷密封件典型地以3g/m2至6g/m2干重的量以图案施加。这种类型的结构在包装线上运行良好并且为具有三相点区域的包装提供了气密密封件。测量的实例是取自已经可商购获得且广泛使用的包装样品。
使本发明实例1A、1B、1C和比较实例1形成为流动包裹物式包装物并且根据ASTMD3078测试密封件的三相点区域处的泄漏。记录横向密封件的宽度(即三相点区域的长度)。如表1中可以看出，检测到本发明实例的三相点泄漏处的压力与测试的商业产品相比显著更高。商业产品(不含纸部件)经过验证具有足够的气密性。因此，可以得出结论，与当前商业全塑料结构相比，本发明实例1A、1B和1C提供了足够的气密性并且包括改进的可再循环性(高纸含量)、包装物转化容易性、高阻隔性和气密密封特性。
表1：使用改良的压力测试(基于ASTM D3078)对三相点区域进行的气密性测量的概述
本发明实例2A和2B是用作水平流动包裹材料并且如下所述的那样被测试的层压体。测试结果可见于表2。这些样品的形式类似于图4所例示的经密封的包装物。
本发明实例2A是通过将50g/m2未经涂覆的漂白牛皮纸层压至SiOx涂覆的4.5微米OPET膜来生产的。使用湿粘结层压工艺，将胶乳/酪蛋白共混粘合剂以1.5g/m2的重量施加以进行层压。将OPET膜的SiOx涂覆侧面向纸进行层压。将可热密封溶剂基聚酯材料以图案方式涂覆到层压体的OPET膜侧上。该聚酯是以约3.5g/m2的压力以与图3所示的图案类似的图案施加。该热密封件覆盖了OPET膜的约20％的表面。
本发明实例2B是以与本发明实例2A类似的方式生产。在本发明实例2A中，将可热密封涂层增加至约9g/m2的涂层重量。
对比实例2是通过将67g/m2未经涂覆的漂白牛皮纸层压至金属化8微米BOPP膜来生产的包装膜。该BOPP膜具有与金属化相对的可热密封表面。在比较实例2中，该BOPP膜的可热密封表面是BOPP膜的薄层。BOPP膜中未使用其他密封材料。密封层的准确厚度尚未确定；然而，密封层的厚度被认为小于或等于2μm。
如表2中可以看出，检测到本发明实例的三相点泄漏处的压力与对比实例2相比显著更高。表2所示的结果表明，对于比较实例来说，没有足够的密封材料来填充在诸如三相点的区域中形成的间隙。为了克服在执行比较实例2时遇到的挑战，据信薄膜将需要与附加的密封材料组合。此外，更多的量的密封材料改善气密性。当从3.5g/m2密封材料(本发明实例2A)变为9g/m2密封材料(本发明实例2B)时观察到的压力增加证明了气密性的增加。
表2：使用改良的压力测试(基于ASTM D3078)对三相点区域进行的气密性测量的概述
本揭露的实施例有利地提供了具有高纸含量的纸基包装膜。在表3中，示出了各本发明实例中的不同纸含量。表3显示，在其中包装形式具有至少两个三相点的包装线上，各本发明实例已经被有效地处理，达到了按重量计80％纸含量的预定最小目标。
表3：本发明实例的纸含量和阻隔特性的概述
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*纸含量是通过假设印制时油墨为1g/m2、所有密封涂层的覆盖率为20％、BOPET密度为1.4g/m3并且BOPP密度为0.91g/m3来计算的。

Claims (16)

1.一种纸基包装膜，其包括：
纸部件，
聚合物膜，该聚合物膜包含在2μm至10μm范围内的厚度，该聚合物膜涂覆有阻隔材料，
图案化的可密封材料，
其中该聚合物膜定位在该纸部件和该图案化的可密封材料之间，该阻隔材料被定位在该聚合物膜和该纸部件之间，并且
该纸基包装膜的总组成包括按重量计大于或等于80％、大于或等于85％、大于或等于90％或大于或等于95％的该纸部件。
2.根据权利要求1所述的纸基包装膜，其中，该阻隔材料是金属、金属氧化物或无机氧化物中的一种。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的纸基包装膜，其中，该阻隔材料通过粘合剂附接到该纸部件。
4.一种纸基包装膜，其包括：
外表面和内表面，
纸部件，
聚合物膜，该聚合物膜包含在2μm至10μm范围内的厚度，该聚合物膜涂覆有阻隔材料，该阻隔材料包含金属、金属氧化物或无机氧化物，以及
可密封材料，并且
其中
该外表面包括该纸部件，
该内表面包括该聚合物膜和该可密封材料二者，并且
该阻隔材料被定位在该聚合物膜和该纸部件之间。
5.根据权利要求4所述的纸基包装膜，其中，该纸基包装膜的总组成包括按重量计大于或等于80％、大于或等于85％、大于或等于90％或大于或等于95％的纸部件。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的纸基包装膜，其中，该可密封材料是可热密封的。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的纸基包装膜，其中，该可密封材料是压敏冷密封件。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的纸基包装膜，其中，该可密封材料的基重在约1g/m2至约10g/m2的范围内。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的纸基包装膜，其中，该聚合物膜是BOPP膜、BOPET膜或OPLA膜中的一者。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的纸基包装膜，其进一步包括将该纸部件附接到该聚合物膜的粘合剂层。
11.根据权利要求10所述的纸基包装膜，其中，该粘合剂层包括对水敏感的材料。
12.一种经密封的包装物，其包括根据权利要求1-11中任一项所述的纸基包装膜。
13.根据权利要求12所述的经密封的包装物，其中，该经密封的包装物具有包括一个或多个三相点密封区域的包装物构造，并且该三相点密封区域中的每个三相点密封区域均包括可密封材料。
14.根据权利要求13所述的经密封的包装物，其中，根据ASTM D3078使用大于20毫巴的内部包装物压力进行泄漏测试时，该三相点密封区域中的每个三相点密封区域均不会发出气泡。
15.根据权利要求13至14中任一项所述的经密封的包装物，其中，该包装物构造是流动包裹物或小袋，并且该纸基包装膜的基重在约35g/m2至约80g/m2的范围内。
16.根据权利要求13至15中任一项所述的经密封的包装物，其中，该包装物构造包括角撑板并且该纸基包装膜的基重在约60g/m2至约140g/m2的范围内。
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