CN117222695A - 阻隔膜的制造方法和阻隔膜 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种制造阻隔膜的方法，其中该方法包含：‑提供水性悬浮液，其包含至少70重量％的SR值为70‑95且长度＞0.2mm的纤维的含量为至少1000万根纤维/克(基于干重计)的高度精制的纤维素浆；‑形成湿幅材；‑脱水和/或干燥以形成基材；‑在至少一个软压延机压区中压延所述基材；‑向所述基材提供阻隔化学品的至少一个第一层以形成涂覆的基材，其中每个第一层具有0.5‑5gsm的涂层重量，并且其中第一层上的总涂层重量≤8gsm，和‑干燥以形成厚度＜50μm的所述阻隔膜。本发明还涉及阻隔膜、具有聚合物层的阻隔膜层叠体和包含所述阻隔膜的包装材料。

Description

阻隔膜的制造方法和阻隔膜
技术领域
本公开内容涉及一种用于制造例如用于纸或纸板基包装材料的阻隔膜的方法，所述阻隔膜具有良好的阻隔特性，特别是水蒸气阻隔特性，是薄的并且具有低涂层重量。另外，本公开内容涉及阻隔膜、阻隔膜层叠体和包含所述阻隔膜或所述阻隔膜层叠体的纸或纸板基包装材料。
背景技术
包含纤维素纤维或聚合物的阻隔膜(基于纤维素的阻隔膜)，包括包含大量高度精制的纤维素、纳米纤维素或微原纤化纤维素(MFC)的膜，是本领域已知的。取决于它们如何生产，基于纤维素的阻隔膜可以具有特别有利的强度和/或阻隔特性，同时是可生物降解的和可再循环的(或可再制浆的)。此类阻隔膜可用于例如包装材料的制造中，并且可层叠或以其它方式提供在纸或纸板材料的表面上。在包装材料中使用基于纤维素的阻隔膜有助于用过的包装材料的再制浆和再循环。
然而，基于纤维素的阻隔膜的阻隔特性可能对水分或(更高)相对湿度敏感。特别地，这种阻隔膜的气体阻隔特性在高温和高湿度下倾向于劣化，例如当暴露于热带条件或允许冷凝的条件时。
已经研究和描述了用于改进在高相对湿度下对氧气、空气、水蒸气和香气的阻隔特性的许多方法，但是大多数建议的解决方案是昂贵的并且难以在工业规模上实施。
例如，已经测试了各种化学解决方案，例如涂覆、层叠和表面处理，以改进纤维素基阻隔膜在高相对湿度下的气体阻隔特性。
然而，当在纤维素基基材上提供涂层和表面处理时，可能会出现困难。作为涂层施加在纤维素基基材上的阻隔化学品通常是水基溶液、分散体或乳液。当将这样的水基溶液、分散体或乳液施加到薄的纤维素基幅材或基材上时，幅材可能断裂或可能发生尺寸稳定性问题(当湿润(wetted，润湿)时膨胀或当干燥时收缩)。这是由于水吸附和渗透到亲水性基材中，影响原纤维、纤维和添加剂之间的氢键。因此，在机器方向上幅材张力控制可能是困难的。而且，在横向机器方向上的幅材处理可能是困难的。
一种解决方案是增加施加的溶液或分散体的固体，尽管这通常导致更高的涂层重量和更高的溶液粘度。另一方面，高粘度在基材上产生更高的应力，并且通常产生更高的涂层重量。
另一种解决方案是增加基于纤维素的幅材或基材的基重，因为较高的基重意味着由于更多的纤维-纤维粘结(bond，结合)而导致的更强的材料。然而，较高的克重意味着较高的成本，需要较高的干燥能力，较慢的排放(drainage，排水)(幅材形成)和较大的卷轴直径(当转换时，每个卷轴的米数较小)。较高的克重可导致较粗糙的表面和/或针孔的形成。
降低幅材的水敏感性的另一种解决方案是通过向配料添加疏水剂来增强幅材的疏水性。另一方面，疏水剂的添加可能影响阻隔特性，并且可能在进一步转化时引起问题，特别是如果在高温下转化。
还存在处理膨胀/收缩问题的机械解决方案，例如使用铺展辊或更短的涂覆和干燥之间的时间。
由于这些原因，控制阻隔化学品-基材相互作用并随后提供足够的阻隔特性是困难的，特别是在低涂层重量下和对于薄基材。
因此，铝箔和/或成膜聚合物如热塑性聚合物用于这些目的，并且通常提供关于油或油脂和/或香气或气体如氧气的渗透或扩散的足够性质。铝或某些成膜聚合物还可以提供增强的水蒸气阻隔，这对于在高相对湿度条件下的阻隔和包装功能或减少包装液体产品的蒸发是重要的。
然而，使用铝箔和某些成膜聚合物如PVDC的一个问题是它们带来环境挑战，可能是再循环过程中的问题，并且取决于使用量，可能导致材料不可堆肥。
因此，仍然存在改进用于生产纤维素基阻隔膜的方法的空间，所述纤维素基阻隔膜例如用于纸或纸板基包装材料，其具有良好的阻隔特性，例如水蒸气阻隔特性。
具体实施方式
本发明的一个目的是提供一种用于制造例如用于纸或纸板基包装材料的阻隔膜的改进方法，该阻隔膜具有良好的阻隔特性，例如水蒸气阻隔特性，该方法消除或减轻了现有技术方法的至少一些缺点。
本发明的另一个目的是提供一种制造阻隔膜的方法，所述阻隔膜例如用于纸或纸板基包装材料，该阻隔膜薄并且涂覆有低涂层重量，但仍然具有良好的阻隔特性，例如水蒸气阻隔特性，而不需要使用铝或塑料，或者如果进一步涂覆有铝或塑料，则有助于良好的阻隔特性。
上述目的以及本领域技术人员根据本公开内容将意识到的其他目的通过本公开内容的各个方面来实现。
根据本文所示的第一方面，提供了一种制造阻隔膜的方法，包括以下步骤：
-提供水性悬浮液，其包含基于所述水性悬浮液的总干重计至少70重量％的高度精制的纤维素浆(pulp，纸浆)，其中所述高度精制的纤维素浆具有70-95°SR的Schopper-Riegler值(°SR)，并且其中所述高度精制的纤维素浆具有基于干重计至少1000万根纤维/克的长度>0.2mm的纤维的含量
-由所述水性悬浮液形成湿幅材；
-使所述湿幅材脱水和/或干燥以形成具有第一侧和相反的第二侧的基材；
-在第一压延步骤中在至少一个软压延机压区(nip，辊隙)中压延所述基材，其中所述基材在进入第一压延步骤时具有1-25重量％的水分含量；
-在第一涂覆步骤中在所述第一侧上向所述基材提供以下的至少一个第一层：
a)水基溶液或分散体，其包含选自以下的聚合物：聚乙烯醇、改性聚乙烯醇、多糖或改性多糖或其组合，或
b)包含胶乳的水基乳液，或
c)a)和b)的组合，
其中每个第一层具有以干重计算的0.5-5gsm、优选0.5-3gsm的涂层重量，并且其中所述第一侧上的总涂层重量以干重计算等于或小于8gsm，
-在所述第一压延步骤和所述第一涂覆步骤之后干燥所述经涂覆的基材以形成所述阻隔膜，其中所述阻隔膜具有小于50μm、优选小于45μm、最优选小于40μm的厚度。
令人惊讶地发现，通过使用基于水性悬浮液的总干重计至少70重量％的本文指定的高度精制的纤维素浆来形成基材，并通过在第一压延步骤中在至少一个软压延机压区中压延所述基材，其中当进入第一压延步骤时基材具有1-25重量％的水分含量，当使用选自上述a)-c)组的阻隔化学品的水基溶液或分散体或乳液时，可以提供在至少一侧上具有低涂层重量的基材，并且获得在至少一侧上具有良好阻隔特性，特别是水蒸气阻隔特性的薄阻隔膜。此外，令人惊讶地发现，当在软压延之后应用涂覆工艺时，可以显著改进涂覆工艺中的可运行性，即可以显著减少幅材断裂的问题和尺寸稳定性的问题。
特别地，令人惊讶地发现，在一个软压延机压区中在指定的水分含量下压延上述指定的基材，结合使用基于所述水性悬浮液的总干重计的至少70重量％的高度精制的纤维素浆，用于形成基材，可足以使得能够提供在至少一侧上具有低涂层重量的选自上述a)或b)或c)组的阻隔化学品的基材，并且获得在至少一侧上具有良好阻隔特性，特别是水蒸气阻隔特性的薄阻隔膜。
当将水基溶液、分散体或乳液施加到薄的纤维素基幅材或基材上时，幅材可能断裂或可能发生尺寸稳定性问题(当湿润时膨胀或当干燥时收缩)。这是由于水吸附和渗透到亲水性基材中，影响原纤维、纤维和添加剂之间的氢键。因此，在机器方向上幅材张力控制可能是困难的。而且，在横向机器方向上的幅材处理可能是困难的。一种先前已知的解决方案是增加施加的溶液的固体，尽管这通常导致更高的涂层重量和溶液的更高粘度。另一方面，高粘度在基材上产生更高的应力，并且通常产生更高的涂层重量。另一种先前已知的解决方案是增加基于纤维素的幅材或基材的基重，因为较高的基重意味着由于更多的纤维-纤维粘结而导致的更强的材料。然而，较高的体积(bulk，松厚度)意味着增加的粗糙度和较大的卷轴直径(当转换时，每个卷轴的米数较小)。
因此，已经令人惊讶地发现，通过使用基于水性悬浮液的总干重计至少70重量％的本文指定的高度精制的纤维素浆来形成基材，并且通过在第一压延步骤中在至少一个软压延机压区中在进入第一压延步骤时在1-25重量％的水分含量下压延基材，使得能够避免使用大量的涂料和/或避免使用高粘度(其中高粘度意指在23℃下>5000mPas，例如用Brookfield旋转粘度计测量)的施加的阻隔化学品溶液/分散体/乳液(当使用选自上述a)或b)或c)组的阻隔化学品时)和/或避免增加基材的基重以获得具有良好阻隔特性、特别是水蒸气阻隔特性的薄阻隔膜。还可避免或限制使用特殊或复杂机械解决方案来减少幅材断裂的问题和尺寸稳定性的问题。进一步的优点是可实现更好的涂层保持(hold-out)和更少的向幅材中的渗透。
在1-25重量％的水分含量下的基材的软压延意味着实现在压延侧上的致密化，优选封闭表面，由此促进使用具有更高覆盖率的低涂层重量。此外，通过在1-25重量％的水分含量下的基材的软压延的致密化还可允许在干燥时更好的收缩特征(更小和更均匀的收缩)和/或在湿润时更好的膨胀特征(更小和更均匀的膨胀)。
如本文所用的术语阻隔膜通常是指对气体和/或液体具有低渗透性的薄的连续片状材料。根据浆悬浮液的组成，膜也可被认为是薄纸或甚至是膜，例如用于选择性控制组分或气体的通量。
阻隔膜可以原样使用，或者它可与一个或多个其他层组合。该膜例如可用作纸或纸板基包装材料中的阻隔层。阻隔膜还可为或构成多片层(multiply)产品中的阻隔层，所述多片层产品包含基底(base)例如玻璃纸、防油纸、阻隔纸或生物塑料膜。替代地，阻隔膜可包含在多片层片材如液体包装板中的至少一个层中。
如本文所用的术语阻隔化学品是指作为涂层或表面处理施加到基材以改进至少一种阻隔特性(例如水蒸气阻隔特性)的化学品。
纸通常是指由木材或包含纤维素纤维的其他纤维物质的浆以薄片材制造的材料，用于书写、绘图或在其上印刷或作为包装材料。
纸板通常是指用于盒子和其他类型的包装的包含纤维素纤维的坚固的、厚纸或硬纸板(cardboard，卡纸板)。纸板可为漂白的或未漂白的，涂覆的或未涂覆的，并且以各种厚度生产，这取决于最终用途要求。
纸或纸板基包装材料是主要或完全由纸或纸板形成的单片层或多片层包装材料。除了纸或纸板之外，纸或纸板基包装材料还可包含设计成改进包装材料的性能和/或外观的附加层或涂层。
如上所述，本公开内容的第一方面的方法包含提供包含基于总干重计至少70重量％的高度精制的纤维素浆的水性悬浮液的步骤。纤维素浆的精制或打浆是指对纤维素纤维进行机械处理和改性，以便为它们提供所需的特性。
在第一方面的方法中使用的高度精制的纤维素浆具有70-95、优选在70-92范围内、更优选在75-92范围内、最优选在75-90或80-90或85-90范围内的Schopper Riegler值(°SR)，如通过标准ISO 5267-1测定的。SR值是对于在没有另外的化学品的情况下的浆测定的，因此纤维没有固结成膜或开始例如角质化。
此外，在第一方面的方法中使用的高度精制的纤维素浆具有基于干重计至少1000万根纤维/克、优选基于干重计至少1200万根纤维/克、更优选基于干重计至少1500万根纤维/克、甚至更优选基于干重计至少1700万根纤维/克的长度>0.2mm的纤维的含量。长度>0.2mm的纤维的含量可例如使用L&W Fiber tester Plus(L&W/ABB)仪器(在本文中也称为“Fiber tester Plus”)来确定。例如，根据标准ISO 16065-2，纤维可被定义为长于0.2mm的纤维颗粒。
此外，在一些实施方式中，在第一方面的方法中使用的高度精制的纤维素浆具有至少15％，优选至少17％，更优选至少20％的长度>0.2mm的纤维的平均原纤维面积。平均原纤维面积使用L&W Fiber Tester Plus(L&W/ABB)仪器测定，例如根据标准ISO 16065-2将纤维定义为长于0.2mm的纤维颗粒。如本文所用，“平均原纤维面积”是指长度加权的平均原纤维面积。
在一些实施方式中，在第一方面的方法中使用的高度精制的纤维素浆具有≥250％，更优选≥300％的保水率(WRV)值。此外，WRV值优选≤400％，更优选≤380％或≤370％或≤350％。在一些实施方式中，在第一方面的方法中使用的高度精制的纤维素浆具有250-400％、或250-380％、或250-350％、或300-350％的WRV值。WRV值可通过标准ISO23714使用200目丝网来确定。
在第一方面的方法中使用的高度精制的纤维素浆可使用本领域已知的方法以许多不同的方式生产，以实现所需的Schopper-Riegler值和长度>0.2mm的纤维的含量以及任选地所需的平均原纤维面积和WRV值。
如上所述，在第一方面的方法中使用的水性悬浮液包含基于水性悬浮液的总干重计至少70重量％，更优选至少75重量％，最优选至少80重量％，至少85重量％或至少90重量％的高度精制的纤维素浆。在一些实施方式中，水性悬浮液包含基于水性悬浮液的总干重计在70-99重量％范围内、更优选在75-99重量％范围内、最优选在80-99重量％或85-99重量％或90-99重量％范围内的高度精制的纤维素浆。
在一些实施方式中，除了所述高度精制的纤维素浆之外，水性悬浮液还包含一种或多种另外的纤维素浆级分，该一种或多种另外的纤维素浆级分已经被精制至与所述高度精制的纤维素浆不同的精制程度或者已经与所述高度精制的纤维素浆共精制。在一些实施方式中，水性悬浮液包含具有≤50°SR(例如15-50°SR或20-40°SR)的Schopper-Riegler值(如通过标准ISO 5267-1测定)的中等精制的纤维素浆的另外的纤维素浆级分，和/或普通纤维的另外的级分。水性悬浮液可包含例如1-30重量％，更优选2-30重量％，最优选5-30重量％的另外的纤维素浆级分，基于高度精制的纤维素浆和另外的纤维素浆级分的总干重计(即基于水性悬浮液中纤维总量的总干重计)。
普通纤维是指用于造纸的常规长度和原纤化的普通浆纤维。普通纤维可包括机械浆、热化学浆、化学浆如硫酸盐(牛皮纸(kraft))或亚硫酸盐浆、溶解浆、再循环纤维、有机溶剂浆(organosolv pulp)、化学-热机械浆(CTMP)或其组合。普通纤维可替代地或另外地包括半化学浆。浆可为漂白的或未漂白的。普通纤维可为植物纤维，例如木材衍生的(例如硬木或软木)或农业来源，包括秸秆(straw，稻草)、竹子等。
普通纤维的打浆度(即Schopper-Riegler值)可在15至50°SR的范围内，或更优选地在18至40°SR的范围内，如通过标准ISO 5267-1测定的。普通纤维可优选地是化学浆，例如牛皮纸浆。
普通纤维在悬浮液中的平均长度可为1mm至5mm，更优选地在2至4mm的范围内。
在第一方面的方法中使用的高度精制的纤维素浆和任选的中等精制的纤维素浆可例如由软木或硬木或其混合物(例如5-95、10-90、15-95、20-80或25-75(重量％软木-重量％硬木))来生产。它还可由微生物来源、农业纤维如麦草浆(wheat straw pulp)、竹子、甘蔗渣或其他非木纤维来源制成。它也可由损纸或再生纸制成。例如，所述高度精制的纤维素浆可由机械浆、热化学浆、化学浆如硫酸盐(牛皮纸)或亚硫酸盐浆、溶解浆、有机溶剂浆或化学-热机械浆(CTMP)或其组合生产。优选地，纤维素纤维材料是化学浆，例如牛皮纸浆。优选根据本领域已知的方法对浆进行脱木质素和加工。一种优选的纤维来源是ECF或TCF漂白牛皮纸浆。
水性悬浮液可包含微原纤化纤维素(MFC)。在一些实施方式中，水性悬浮液包含≤10重量％，优选≤8重量％，更优选≤5重量％的MFC，基于水性悬浮液的总干重计。在一些实施方式中，水性悬浮液包含1-10重量％或1-8重量％或1-5重量％MFC，基于水性悬浮液的总干重计。
在本专利申请的上下文中，微原纤化纤维素(MFC)应意指宽度或直径为20nm至1000nm的纤维素颗粒、纤维或原纤维。
存在制备MFC的各种方法，例如单程或多程(pass，道次)精制、预水解然后精制或高剪切崩解或释放原纤维。通常需要一个或几个预处理步骤以使MFC制造既节能又可持续。因此，当生产MFC时使用的浆的纤维素纤维可为天然的或酶促或化学预处理的，例如以减少半纤维素或木质素的量。纤维素纤维可在原纤化之前进行化学改性，其中纤维素分子含有除原始纤维素中发现的官能团之外(或更多)的官能团。此类基团尤其包括羧甲基(CM)、醛和/或羧基(通过N-氧基介导的氧化获得的纤维素，例如“TEMPO”)或季铵(阳离子纤维素)。在上述方法之一中改性或氧化之后，更容易将纤维崩解成MFC。
MFC可由木纤维素纤维(来自硬木或软木纤维两者)生产。它还可由微生物来源、农业纤维如麦草浆、竹子、甘蔗渣或其他非木纤维来源制成。它可由浆制成，包括来自原生纤维的浆，例如机械、化学和/或热机械浆。它也可由损纸或再生纸制成。
除了所述高度精制的纤维素浆和任选的另外的浆级分之外，水性悬浮液还可包含任何常规造纸添加剂或化学品，例如填料、颜料、湿强度化学品、助留化学品、交联剂、软化剂或增塑剂、粘合底漆、润湿剂、杀生物剂、光学染料、着色剂、荧光增白剂、消泡化学品、疏水化化学品如AKD、ASA、蜡、树脂、膨润土、硬脂酸盐(酯)、湿端淀粉、二氧化硅、沉淀碳酸钙、阳离子多糖等。因此，这些添加剂或化学品可为被添加以向最终产品膜提供特定特性和/或促进膜的生产的工艺化学品或膜性能化学品。优选地，水性悬浮液包含不超过20重量％，更优选不超过10重量％的添加剂，基于水性悬浮液的总干重计。例如，基于水性悬浮液的总干重计，水性悬浮液可包含1-20重量％或1-10重量％的添加剂。
如上所述，第一方面的方法包含由水性悬浮液形成湿幅材的步骤。湿幅材可通过例如湿法成网技术形成，例如造纸工艺，或至少改进的造纸工艺。这些工艺可包括在丝网上的湿丝网成形。优选地，湿幅材在多孔载体(如多孔丝网)上形成。
在丝网成形技术中，提供浆悬浮液并在多孔表面上脱水以形成纤维湿幅材。合适的多孔表面是在例如造纸机中的多孔丝网。然后将湿幅材在例如造纸机中的干燥部中干燥和/或进一步脱水以形成基材。
因此，湿幅材可在造纸机(例如fourdrinier)或其他成形类型(例如双成形机或混合成形机)中形成。幅材可为单层或多层幅材或单片层或多片层幅材，其用一个或多个流浆箱制造。
如上所述，第一方面的方法包含使湿幅材脱水和/或干燥以形成具有第一侧和相反的第二侧(即，背离第一侧的第二侧)的基材的步骤。脱水和/或干燥可通过任何常规技术进行，例如压榨脱水、热空气干燥、使其与热或温热的滚筒或金属带接触、辐射干燥或通过真空等。
当通过湿法成网方法形成湿幅材时，在多孔丝网上形成的湿幅材通过丝网脱水，并且任选地还通过在随后的压榨部中的压榨脱水来脱水。
在一些实施方式中，在脱水和/或干燥步骤中(即在第一压延步骤和第一涂覆步骤之前)获得的基材具有600-950kg/m3、优选650-900kg/m3、最优选700-850kg/m3的密度。因此，在一些实施方式中，当进入第一压延步骤时，基材具有600-950kg/m3，优选650-900kg/m3，最优选700-850kg/m3的密度。
在一些实施方式中，在脱水和/或干燥步骤中(即在第一压延步骤和第一涂覆步骤之前)获得的基材的基重小于90g/m2，更优选小于80g/m2，最优选小于75或小于70或小于65或小于40g/m2，但高于15g/m2。
优选地，第一压延步骤和/或第一涂覆步骤在脱水和/或干燥步骤之后在线进行。然而，第一压延步骤和/或第一涂覆步骤也可在与脱水和/或干燥步骤不同的机器和/或位置中进行(即，第一压延步骤和/或第一涂覆步骤可离线进行)。
在一些实施方式中，在脱水和/或干燥所述湿幅材的所述步骤中(即在已经进行所述脱水和/或干燥步骤之后)获得的基材的Gurley Hill孔隙率值为至少20000s/100ml，通常至少25000s/100ml，或至少30000s/100ml。Gurley Hill值可使用标准方法ISO 5636-5测定，其中最大值为42300s/100ml。其他设备可能具有其他最大值并使用其他标准。
如上所述，第一方面的方法包含在第一压延步骤中在至少一个软压延机压区中压延基材。
术语“软压延机”(或“软压区压延机”)在本文中旨在意指在其两个压区辊中的至少一个上具有软辊覆盖物的压延机。因此，两个辊中的一个可为软辊，而另一个辊是硬辊(该硬辊任选地被加热)。替代地，两个辊都可为软辊。
术语“软压延机压区”在本文中旨在意指压延机中在软辊和硬辊之间或在两个软辊之间的压区。软压延机压区可包含在软压延机或多压区压延机中。
术语“硬压延机压区”在本文中旨在意指具有两个硬辊作为两个压光辊的压延机中的压区。硬压延机压区可包含在硬压延机或多压区压延机中。硬压延机压区可为机器压延压区。
基材可在第一压延步骤中在包含一个软辊和一个硬辊的一个软压延机压区中压延。替代地，基材可在第一压延步骤中在包含两个软辊的一个软压延机压区中压延。还替代地，基材可在第一压延步骤中在两个或更多个软压延机压区中压延，其中所有软压延机压区包含一个软辊和一个硬辊。在另一个替代方案中，基材可在第一压延步骤中在两个或更多个软压延机压区中压延，其中所有软压延机压区包含两个软辊。在另一个替代方案中，基材可在第一压延步骤中在两个或更多个软压延机压区中压延，其中该两个或更多个软压延机压区由一个或多个具有一个软辊和一个硬辊的软压延机压区和一个或多个具有两个软辊的软压延机压区构成。
在包含一个软压延机压区的一些实施方式中，所述软压延机压区包含软辊和硬辊，其中所述软辊或所述硬辊可抵靠所述基材的第一侧定位。优选地，在这些实施方式中，硬辊抵靠所述基材的第一侧定位。
在包含两个或更多个软压延机压区的一些实施方式中，所有软压延机压区包含软辊和硬辊。然后可将至少一个硬辊抵靠所述基材的第一侧定位。替代地，所有硬辊都抵靠所述基材的第一侧定位。
优选地，第一压延步骤的所述至少一个软压延机压区的至少一个硬辊抵靠所述基材的第一侧定位。
如上所述，当进入第一压延步骤时，例如当进入第一软压延计压区时，基材的水分含量为1-25重量％，优选2-20重量％，更优选3-15重量％。
在第一压延步骤中的基材的提及的水分含量可在脱水和/或干燥步骤中提供或基本上提供。替代地，该方法还可包含在第一压延步骤之前预加湿基材的步骤。还可在第一压延步骤期间添加水分。预加湿可通过使用具有或不具有化学品的蒸汽或水来进行。在一些实施方式中，施加1-15g/m2、优选2-10g/m2、最优选2.5-8g/m2的蒸汽或水。在一些实施方式中，在用蒸汽或水预加湿期间，温度可增加至少10℃或至少20℃。因此，基材可在压延期间更容易塑化和重构。
如上所述，第一方面的方法包含在第一涂覆步骤中在第一侧上向基材提供以下的至少一个第一层：
a)水基溶液或分散体，其包含选自以下的聚合物：聚乙烯醇、改性聚乙烯醇、多糖或改性多糖或其组合，或
b)包含胶乳的水基乳液，或
c)a)和b)的组合
以形成涂覆的基材。
因此，在第一涂覆步骤中，向基材提供选自上述a)或b)或c)组的阻隔化学品的水基溶液/分散体/乳液的一个或多个第一层。每个第一层具有0.5-5gsm，优选0.5-3gsm，更优选1-2.5gsm的涂层重量，以干重计算。以干重计算，第一侧上的一个或多个第一层的总涂层重量等于或小于8gsm，优选等于或小于6gsm，最优选等于或小于5gsm。
在一些实施方式中，第一方面的方法还包含在第二涂覆步骤中在第二侧上向所述基材提供至少一个选自上述组a)的水基溶液或分散体或选自上述组b)或上述组c)的组合的水基乳液的第二层。每个第二层具有0.5-5gsm，优选0.5-3gsm，更优选1-2.5gsm的涂层重量，以干重计算。在这些实施方式中，第一侧上的所述至少一个第一层的总涂层重量以干重计算等于或小于5gsm，并且第二侧上的所述至少一个第二层的总涂层重量以干重计算等于或小于5gsm。
每个第一层可为连续的或非连续的，并且可在基材的第一侧上的不同位置处具有相同或不同的厚度。
每个第二层可为连续的或非连续的，并且可在基材的第二侧上的不同位置处具有相同或不同的厚度。
例如，非连续层可具有至少60％或70％或80％的基材覆盖度。
第一层和第二层可通过接触或非接触涂覆方法施加。可用的涂覆方法的实例包括但不限于棒涂、幕涂、薄膜压制涂覆、流延涂覆、转印涂覆、施胶压制涂覆、柔性版涂覆(flexographic coating)、门辊涂覆、双辊HSM涂覆、刮刀涂覆(例如短停留时间刮刀涂覆)、喷射施加器涂覆、喷涂、凹版涂覆或反向凹版涂覆。在一些实施方式中，至少一个层以泡沫的形式施加。
上述组a)的聚乙烯醇(PVOH)可为单一类型的PVOH，或者它可包含两种或更多种类型的PVOH的混合物，例如水解度或粘度不同。PVOH可例如具有在80-99mol％范围内，优选在85-99mol％范围内的水解度。此外，PVOH可优选地在20℃下在4％水溶液中具有5mPa×s以上的粘度DIN 53015/JIS K6726(没有添加剂并且pH没有变化，即当分散和溶解在例如蒸馏水中时获得)。可用产品的实例是例如Kuraray Poval 15-99、Poval 4-98、Poval 6-98、Poval 10-98、Poval 20-98、Poval 30-98或Poval 56-98或这些的混合物。从较少水解的等级中，优选Poval 4-88、Poval 6-88、Poval 8-88、Poval 18-88、Poval22-88或例如Poval49-88。PVOH还可用烷基取代基如乙烯基团，或阴离子基团如羧酸基团，或其他官能团如阳离子或硅烷醇基团改性。PVOH可经洗涤或具有低灰分含量等级。
上述a)组的多糖可为例如淀粉。
上述a)组的改性多糖可为例如改性纤维素，如羧甲基纤维素(CMC)、羟丙基纤维素(HPC)、乙基羟乙基纤维素(EHEC)或甲基纤维素，或改性淀粉，如羟烷基化淀粉、氰乙基化淀粉、阳离子或阴离子淀粉，或淀粉醚或淀粉酯。改性纤维素的另一个实例是羧甲基纤维素钠。一些优选的改性淀粉包括羟丙基化淀粉、羟乙基化淀粉、二醛淀粉和羧甲基化淀粉。
上述b)组的胶乳可选自苯乙烯-丁二烯胶乳、苯乙烯-丙烯酸酯(盐)胶乳、丙烯酸酯(盐)胶乳、乙酸乙烯酯胶乳、乙酸乙烯酯-丙烯酸酯(盐)胶乳、苯乙烯-丁二烯-丙烯腈胶乳、苯乙烯-丙烯酸酯(盐)-丙烯腈胶乳、苯乙烯-丁二烯-丙烯酸酯(盐)-丙烯腈胶乳、苯乙烯-马来酸酸酐胶乳、苯乙烯-丙烯酸酯(盐)-马来酸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(盐)(SA)胶乳，或这些胶乳的混合物。胶乳可为生物基的，即衍生自生物质，例如生物基苯乙烯-丙烯酸酯(盐)或苯乙烯-丁二烯胶乳。生物基胶乳可提供类似的性能，并提供改进的碳足迹。在一些实施方式中，胶乳选自苯乙烯-丁二烯(SB)胶乳、苯乙烯-丙烯酸酯(盐)(SA)胶乳或其混合物。
在一些实施方式中，在第一涂覆步骤中向基材提供至少一个包含聚乙烯醇的水基溶液或分散体的第一层。在一些实施方式中，在第二涂覆步骤中，向基材提供至少一个包含聚乙烯醇的水基溶液或分散体的第二层。
在一些实施方式中，在第一涂覆步骤中，向基材提供至少一个包含苯乙烯-丙烯酸酯(盐)胶乳的水基乳液的第一层。在一些实施方式中，在第二涂覆步骤中，向基材提供至少一个包含苯乙烯-丙烯酸酯(盐)胶乳的水基乳液的第二层。
在一些实施方式中，第一压延步骤在第一涂覆步骤之前进行。
在一些实施方式中，在第一压延步骤中在一个软压延机压区中压延基材，其中软压延机压区包含一个软辊和一个硬辊，其中软辊或硬辊抵靠所述基材的第一侧定位，并且其中第一涂覆步骤在第一压延步骤之后进行。因此，在这些实施方式中，在第一压延步骤中所述基材的第一侧抵靠软辊或硬辊定位，然后在第一涂覆步骤中向压延的第一侧提供至少一个第一层。优选地，硬辊抵靠所述基材的第一侧定位。这些实施方式可任选地包含上述第二涂覆步骤，其中在第二侧上向基材提供至少一个第二层。第二涂覆步骤可在第一涂覆步骤之后进行，或者基本上与第一涂覆步骤同时进行。
令人惊讶地发现，可在第一涂覆步骤之前进行第一压延步骤，并且仍然获得具有良好阻隔特性的薄阻隔膜。特别地，令人惊讶地发现，当提供来自上述a)或b)或c)组的阻隔化学品时，基材的厚度增加小，尽管存在在阻隔化学品施加之前基材被(软)压延的事实。
在一些实施方式中，在第一压延步骤中在一个或多个软压延机压区中压延基材，其中每个软压延机压区包含两个软辊，其中第一涂覆步骤在所述第一压延步骤之后进行。这些实施方式可任选地包含上述第二涂覆步骤，其中在第二侧上向基材提供至少一个第二层。第二涂覆步骤可在第一涂覆步骤之后进行，或者基本上与第一涂覆步骤同时进行。
在一些实施方式中，在第一压延步骤中在两个或更多个软压延机压区中压延基材，其中每个软压延机压区包含一个软辊和一个硬辊，其中至少一个软压延机压区的硬辊抵靠基材的第一侧定位，并且其中第一涂覆步骤在所述第一压延步骤之后进行。这些实施方式可任选地包含上述第二涂覆步骤，其中在第二侧上向基材提供至少一个第二层。第二涂覆步骤可在第一涂覆步骤之后进行，或者基本上与第一涂覆步骤同时进行。
在一些实施方式中，在第一压延步骤中在两个或更多个软压延机压区中压延基材，其中该两个或更多个软压延机压区由具有一个软辊和一个硬辊的一个或多个软压延机压区和具有两个软辊的一个或多个软压延机压区构成，并且其中第一涂覆步骤在所述第一压延步骤之后进行。这些实施方式可任选地包含上述第二涂覆步骤，其中在第二侧上向基材提供至少一个第二层。第二涂覆步骤可在第一涂覆步骤之后进行，或者基本上与第一涂覆步骤同时进行。
在第一压延步骤在第一涂覆步骤之前进行的实施方式中，该方法还可包含在第一涂覆步骤之后的第二压延步骤。第二压延步骤可包含在至少一个选自软压延机、硬/机器压延机、超级压延机、靴压区压延机、金属带压延机和多压区压延机的第二压延机中压延涂覆的基材。多压区压延机可为例如Janus压延机、optiload压延机或Prosoft压延机。第二压延机也可为特殊的压延机，例如湿式堆叠(stack)压延机、破碎式堆叠压延机或摩擦式压延机。这些实施方式可任选地包含上述第二涂覆步骤，其中在第二侧上向基材提供至少一个第二层。第二涂覆步骤可与第一涂覆步骤基本上同时进行。替代地，第二涂覆步骤可在第一涂覆步骤之后但在第二压延步骤之前进行。还替代地，第二涂覆步骤可在第二压延步骤之后进行。
在一些实施方式中，第一涂覆步骤在所述第一压延步骤之前进行。任选地，这些实施方式可包含在第一压延步骤之后的第二压延步骤，其中第二压延步骤可包含在选自上述第二压延机组的至少一个第二压延机中压延涂覆的基材。
在一些实施方式中，在第一压延步骤中在一个软压延机压区中压延基材，其中软压延机压区包含一个软辊和一个硬辊，其中软辊或硬辊抵靠所述基材的第一侧定位，并且其中第一涂覆步骤在第一压延步骤之前进行。因此，在这些实施方式中，在第一涂覆步骤中向基材的第一侧提供至少一个层，然后在第一压延步骤中将涂覆的第一侧抵靠软辊或硬辊定位。优选地，硬辊抵靠所述基材的第一侧定位。这些实施方式可任选地包含上述第二涂覆步骤，其中在第二侧上向基材提供至少一个第二层。第二涂覆步骤可与第一涂覆步骤基本上同时进行。替代地，第二涂覆步骤可在第一涂覆步骤之后进行，并且在第一压延步骤之前或之后进行。
在一些实施方式中，在第一压延步骤中在一个或多个软压延机压区中压延基材，其中每个软压延机压区包含两个软辊，其中第一涂覆步骤在所述第一压延步骤之前进行。这些实施方式可任选地包含上述第二涂覆步骤，其中在第二侧上向基材提供至少一个第二层。第二涂覆步骤可与第一涂覆步骤基本上同时进行。替代地，第二涂覆步骤可在第一涂覆步骤之后进行，并且在第一压延步骤之前或之后进行。
在一些实施方式中，在第一压延步骤中在两个或更多个软压延机压区中压延基材，其中每个软压延机压区包含一个软辊和一个硬辊，其中至少一个软压延机压区的硬辊抵靠所述基材的第一侧定位，并且其中第一涂覆步骤在所述第一压延步骤之前进行。这些实施方式可任选地包含上述第二涂覆步骤，其中在第二侧上向基材提供至少一个第二层。第二涂覆步骤可与第一涂覆步骤基本上同时进行。替代地，第二涂覆步骤可在第一涂覆步骤之后进行，并且在第一压延步骤之前或之后进行。
在一些实施方式中，在第一压延步骤中在两个或更多个软压延机压区中压延基材，其中该两个或更多个软压延机压区由具有一个软辊和一个硬辊的一个或多个软压延机压区和具有两个软辊的一个或多个软压延机压区构成，并且其中第一涂覆步骤在所述第一压延步骤之前进行。这些实施方式可任选地包含上述第二涂覆步骤，其中在第二侧上向基材提供至少一个第二层。第二涂覆步骤可与第一涂覆步骤基本上同时进行。替代地，第二涂覆步骤可在第一涂覆步骤之后进行，或者在第一压延步骤之前或之后进行。
在一些实施方式中，第一方面的方法包含在第一压延步骤之前的预压延步骤。预压延步骤可在例如硬压延机压区中进行。
如上所述，第一方面的方法包含在第一压延步骤和第一涂覆步骤之后干燥涂覆的基材以形成阻隔膜的步骤。在包含一个或多个另外的压延步骤(例如上述第二压延步骤)和/或一个或多个另外的涂覆步骤(例如上述第二涂覆步骤)的实施方式中，干燥的步骤在一个或多个另外的压延步骤和一个或多个另外的涂覆步骤之后进行。优选地，进行干燥使得基材的温度>80℃并且优选>85℃以促进膜形成。
形成的阻隔膜的厚度小于50μm，优选小于45μm，最优选小于40μm或小于38μm或小于35μm或小于32μm，但大于15μm。厚度可根据ISO 534测定。形成的阻隔膜(即涂覆和干燥后的基材)的克重可为20-90g/m2，优选25-80g/m2，最优选28-65g/m2。克重可根据ISO 536测定。在一些实施例中，形成的阻隔膜的克重可为20-90g/m2、优选地25-80g/m2、最优选地28-65g/m2，并且对于克重在40g/m2以下的阻隔膜，涂层克重与基材克重的比率可在0.8:100-30:100、更优选地1:10 0-15:10 0的范围内，并且对于克重在40g/m2以上的阻隔膜，涂层克重与基材克重的比率可在0.6:100-25:100、更优选地1:10 0-12:10 0的范围内。
干燥涂覆的基材的步骤可例如通过使用热空气、IR辐射或其组合来进行。涂覆的基材还可在例如接触式或非接触式干燥器中进一步干燥和固化，所述接触式或非接触式干燥器选自：滚筒干燥设备、扬克式(yankee)干燥器、单层干燥器、蒸汽干燥器、空气冲击干燥器、脉冲干燥设备、微波干燥设备、冷凝带(Condebelt)、带隙干燥器、通风干燥器(TAD)。替代地，干燥的步骤可在压延机中进行，例如通过将热空气和/或辐射干燥器与压延机组合。
在一些实施方式中，第一压延步骤包含使用最高达500kN/m、优选20-250kN/m的线负荷。
在一些实施方式中，所述第一压延步骤在50-250℃，优选80-180℃的温度下在所述至少一个软压延机压区中进行。软压延机压区的辊可具有相同或不同的温度。软压延机压区的软辊通常不被加热，而是在运行期间温热(warms up)。
在一些实施方式中，机器速度为至少50m/min，优选至少100m/min，更优选150或200或250或300或400或500m/min，最优选至少550m/min，但小于1700m/min。
在一些实施方式中，对于涂覆侧(即，在涂覆两侧的实施方式中，对于第一侧和对于第二侧)，所获得的阻隔膜的Cobb Unger吸收值小于1.5g/m2(30s)，优选小于1.4或1.3或1.2或1.1g/m2(30s)。根据SCAN-P 37：77测定Cobb Unger。
在一些实施方式中，所获得的阻隔膜具有根据标准ASTM F1249在50％相对湿度和23℃下测量的小于50g/m2/天、优选地小于35g/m2/天、更优选地小于20g/m2/天、最优选地小于15g/m2/天、甚至更优选地小于10g/m2/天的水蒸气传输率(WVTR)(对于涂覆侧)。
在一些实施方式中，在第一压延步骤之前，基材具有>2μm或>3μm或>4μm的PPS粗糙度。在一些实施方式中，在第一压延步骤之后，基材具有>1μm但<5μm的PPS粗糙度。在一些实施方式中，在第一压延步骤和第一涂覆步骤之后，基材具有>1μm但<5μm的PPS粗糙度。PPS1.0MPa光滑度根据ISO 8791-4测定
在一些实施方式中，阻隔膜具有根据标准ASTM D-3985在50％相对湿度和23℃下测量的小于500cc/m2/天、优选地小于250cc/m2/天、更优选地小于100cc/m2/天、甚至更优选地小于50cc/m2/天的氧传输率(OTR)(对于涂覆侧)。
本发明的阻隔膜通常表现出良好的耐油脂性和耐油性。阻隔膜的耐油脂性通过根据标准ISO 16532-2的KIT测试来评估。该测试使用蓖麻油、甲苯和庚烷的一系列混合物。随着油与溶剂的比率降低，粘度和表面张力也降低，使得连续的混合物更难以承受。性能由最高编号的溶液评级，其在15秒后不使膜变暗。保留在纸表面上而不引起失效的最高编号的溶液(最具侵蚀性)报告为“kit等级”(最大12)。在一些实施方式中，阻隔膜的KIT值为至少10，优选12，如根据标准ISO 16532-2测量。
需要改进的解决方案，以用促进用过的包装材料的再制浆和再循环的替代物代替铝箔和聚烯烃膜作为包装材料(例如液体包装板)中的阻隔层。本发明的阻隔膜可有利地几乎完全由生物基材料制造，并且优选由纤维素基材料制造，从而促进包含所述阻隔膜的用过的纸和纸板基包装材料的再制浆和再循环。此外，通过使涂覆量最小化(即，通过使得能够使用根据本公开内容的低涂层重量)，提供了更容易再循环和再用作基础幅材的一部分的阻隔膜。
根据本公开内容的第二方面，提供一种可通过第一方面的方法获得的阻隔膜。
然而，本发明的阻隔膜也可与一个或多个聚合物层(例如热塑性聚合物层)一起用于层叠体中。
根据本公开内容的第三方面，提供了一种生产阻隔膜层叠体的方法，所述阻隔膜层叠体例如用于纸或纸板基包装材料，所述阻隔膜层叠体包含可通过根据第一方面的方法获得的阻隔膜，其中所述方法包含以下步骤：
-执行根据第一方面的方法以形成所述阻隔膜，和
-将所述阻隔膜与至少一个额外的聚合物层层叠以形成所述阻隔膜层叠体。
例如，所述一个或更多个额外的聚合物层可由任何合适的聚烯烃构成，例如聚乙烯、高密度聚乙烯(HD-PE)、低密度聚乙烯(LD-PE)、聚丙烯、低密度聚丙烯(LD-PP)、双轴取向聚丙烯(BO-PP)、聚乙烯对苯二甲酸酯(PET)等，或本领域技术人员可容易地选择的其混合物或改性物。所述一个或多个额外的聚合物层也可由生物衍生的或可再循环的和/或可堆肥的形式构成，例如聚乳酸(PLA)、聚乙醇酸(PGA)、聚羟基烷酸酯(PHA)等。额外的聚合物层可包含通常用于纸或纸板基包装材料的任何热塑性聚合物，或者特别是用于液体包装板的聚合物。聚乙烯，特别是低密度聚乙烯(LDPE)和高密度聚乙烯(HDPE)是用于液体包装板的最常见和通用的聚合物。
额外的聚合物层可例如通过挤出涂覆、膜涂覆或分散体涂覆来提供。挤出涂覆是一种将熔融塑料材料施加到基材以形成非常薄、光滑和均匀的层的方法。涂层可通过挤出的塑料本身形成，或者熔融塑料可用作粘合剂以将固体塑料膜层叠到基材上。用于挤出涂覆的常见塑料树脂包括聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)和对苯二甲酸聚乙烯酯(PET)。
该层叠结构可提供甚至更优异的阻隔特性，并且可为可生物降解的和/或可堆肥的和/或可再制浆的。在一个实施方式中，根据本发明的阻隔膜可提供在两个涂覆层之间，例如在两个聚乙烯层之间，具有或不具有连接层。
每个额外的聚合物层的基重优选为6-40g/m2，更优选为8-30g/m2，最优选为10-25g/m2。
在一些实施方式中，例如包含一个或多个PE层，所获得的阻隔膜层叠体具有根据标准ASTM F1249在50％相对湿度和23℃下测量的小于5g/m2/天、优选小于4g/m2/天、更优选小于3g/m2/天(对于涂覆侧)的水蒸气传输率(WVTR)。
根据本公开内容的第四方面，提供了一种可通过第三方面的方法获得的阻隔膜层叠体。
根据本公开内容的第五方面，提供了一种制造纸基或纸板基包装材料层叠体的方法，包含以下步骤：
-进行根据第一方面的方法以形成阻隔膜或进行根据第三方面的方法以形成阻隔膜层叠体，和
-将所述阻隔膜或所述阻隔膜层叠体与纸或纸板基基础材料层叠，以形成所述纸或纸板基包装材料层叠体。
在纸或纸板基包装材料中使用的纸或纸板基础层的基重可在20-500g/m2的范围内，优选在80-400g/m2的范围内。
根据本公开内容的第六方面，提供了一种可通过根据第五方面的方法获得的纸或纸板基包装材料层叠体。
阻隔膜或阻隔膜层叠体也可为柔性包装材料的一部分，例如独立式小袋或袋。阻隔膜或阻隔膜层叠体可并入到任何类型的包装(如盒、袋、包裹膜、杯、容器、托盘、瓶等)中。
根据本公开内容的第七方面，提供了一种阻隔膜，其包含涂覆的基材，其中所述基材包含至少70重量％的高度精制的纤维素浆，其中所述高度精制的纤维素浆具有70-95°SR的Schopper-Riegler值(°SR)，并且其中所述高度精制的纤维素浆具有基于干重计至少1000万根纤维/克的长度>0.2mm的纤维的含量，其中所述基材具有第一侧和第二相反侧，
其中在第一侧上所述基材提供有至少一个第一层，所述至少一个第一层包含：
d)聚合物，其选自：聚乙烯醇、改性聚乙烯醇、多糖或改性多糖，或其组合，或
e)胶乳，或
f)d)和e)的组合，
其中每个第一层具有以干重计算0.5-5gsm、优选0.5-3gsm的涂层重量，并且其中第一侧上的总涂层重量以干重计算等于或小于8gsm；
其中所述阻隔膜的厚度小于50μm，优选小于45μm，最优选小于40μm，并且
其中所述阻隔膜具有根据标准ASTM F1249在50％相对湿度和23℃下测量的小于50g/m2/天、优选地小于35g/m2/天、更优选地小于20g/m2/天、最优选地小于15g/m2/天、甚至更优选地小于10g/m2/天的水蒸气传输率。
阻隔膜可如上参考第一方面的方法所述进一步定义。
根据本公开内容的第八方面，提供了一种阻隔膜层叠体，其包含与至少一个额外的聚合物层层叠的根据第七方面的阻隔膜。
根据本公开内容的第九方面，提供了一种纸或纸板基包装材料，其包含与纸或纸板基础材料层叠的根据第七方面的阻隔膜或根据第八方面的阻隔膜层叠体。
根据本公开内容的第十方面，提供了根据第二方面或第七方面的阻隔膜或根据第四方面或第八方面的阻隔膜层叠体在纸或纸板基包装材料中的用途。
鉴于本发明的以上详细描述，其他修改和变化对于本领域技术人员将变得显而易见。然而，应显而易见的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可实现这样的其他修改和变化。
实施例
方法
在以下实施例中，使用以下测量方法：
·水蒸气传输率(WVTR)根据标准ASTM F1249在50％相对湿度和23℃下测量
·氧传输率(OTR)根据标准ASTM D-3985在50％相对湿度和23℃下测量
·克重根据ISO 536测定
·PPS1.0MPa光滑度根据ISO 8791-4测定
·空气阻力(Gurley Hill，G-H)值根据ISO 5636-5测量。装置的最大值为42300s/100ml
·Bendtsen粗糙度根据ISO 8791-2测定
·KIT值根据标准ISO 16532-2测量
·Schopper Riegler值(°SR)根据标准ISO 5267-1测量
·不透明度C/2°+UV和不透明度D65/10°+UV根据ISO 2471测定
·厚度(单片材)根据ISO 534测定
·Cobb600(600s)根据ISO 535测定
·Cobb-Unger 30s.根据SCAN-P 37：77测定
·长度>0.2mm的纤维的含量使用L&W Fiber tester Plus仪器(L&W/ABB)测定。使用0.100g的已知样品重量，并且使用下式计算长度>0.2mm的纤维的含量(百万根纤维/克)：百万根纤维/克＝(样品中的纤维数)/(样品重量)/1 000 000＝(特性ID 3141)/特性ID3136)/1 000 000
·平均原纤面积使用L&W Fiber Tester Plus仪器(L&W/ABB)测定，其中根据标准ISO 16065-2纤维定义为长于0.2mm的纤维颗粒。如本文所用，“平均原纤维面积”是指长度加权的平均原纤维面积。
·保水值(WRV)通过标准ISO 23714使用200目丝网测定。
“ts”意指顶侧，而“bs”意指背侧
结果示于以下表1和2中。
实施例1(对比)
使用商业超级压延(SC)纸，没有任何进一步的压延或涂覆。该产品没有阻隔特性，但具有非常低的PPS1.0光滑度值。
实施例2(对比)
实施例1的商业SC纸使用印刷机(柔性版印刷(Flexography))使用具有网纹辊和中间干燥的2个涂覆站来PVOH(Poval 15-99)涂覆。估计的总干涂层重量为1.7gsm。结果显示渗透性和WVTR显著改进，但耐油脂性(KIT)仍然低。没有可测量的OTR值。
实施例3(对比)
这是包含70重量％由漂白牛皮纸浆制成的高度精制的浆和30重量％略微精制的浆(°SR<30)的基础膜的参考样品。所述高度精制的浆的SR值为92-94°SR。对于所述高度精制的浆，长度>0.2mm的纤维的量略高于1500万根/克纤维，并且长度>0.2mm的纤维的平均原纤维面积为约25％。对于所述高度精制的浆的WRV为约380％，而对于70-30％混合物为约300％。上述浆混合物用于使用Fourdrinier机器制备基础膜，所述Fourdrinier机器包含湿成形部，然后是压榨和干燥部。当与实施例1中使用的商业级相比时，样品具有相对高的厚度。尽管精制的纤维的量高，但PPS光滑度相对较高。油和油脂(KIT)阻隔特性以及空气渗透性水平(Gurley-Hill)良好，而氧阻隔特性(OTR)差并且Cobb Unger值相对高。
实施例4(对比)
这是实施例3中使用的相应基础膜，但使用11压区设置(set-up)在140℃/300kNm下超级压延。体积(bulk，松厚度)显著降低，不透明度也显著降低。然而，耐油脂性(KIT)从12变为6。虽然压力进一步在200-500kNm之间变化，和温度在110和150℃之间变化，以及速度在200和500m/min之间变化，但是没有观察到油和油脂阻隔特性或PPS光滑度的显著变化。通过在压延之前使用蒸汽(约5g/m2)进行试验。
实施例5
在这种情况下，使用2压区设置(硬-硬+硬-软)，在120℃和180kN/m下在200m/min的速度下软压延实施例3中使用的基础膜。在压延中水分含量为大约4-5％。在压延压区之前，对幅材进行蒸汽处理以改进可运行性。在这种情况下，观察到体积(bulk，松厚度)的显著降低，这是令人惊讶的，因为超级压延机在基材的致密化方面应该更有效。还令人感兴趣的是不透明度的降低。油脂阻隔性(KIT)处于非常好的水平，而OTR失败并且WVTR相对较高。
实施例6
在这种情况下，根据实施例5的硬压区、软压区压延的样品在较光滑侧(硬辊)上以1.5gsm的涂层重量用PVOH(Poval 15-99)涂覆一侧。尽管涂层重量低，但厚度仅改变约15％。然而，Cobb Unger值非常低，表明表面非常致密。此外，WVTR值(对于涂覆侧)非常低(14)，证实尽管涂层重量低，但涂层仍提供阻隔特性。
实施例7(对比)
根据与实施例3中所描述的相同的设置，使用70％高度精制的浆在全规模机器上制备新的基础膜。克重为31.4g/m2。
实施例8(对比)
现在首先使用计量施胶压机和12wt％PVOH(Poval 15-99)溶液以120m/min涂覆实施例7中制造的基础膜。基材被一侧涂覆，目标涂层重量为2.1gsm。除了OTR之外，所获得的阻隔特性(G-H、KIT和WVTR)良好。
实施例9
将实施例8中获得的样品在120℃和120kN/m下进一步软压延(硬-硬+硬-软压区，即2压区设置)。在压延中水分含量为大约4-5％。尽管与实施例6相比，顶侧和背侧之间的PPS光滑度差异更明显，但获得了光滑度和粗糙度的显著降低。它进一步表明，例如CobbUnger与实施例6中的水平不同，这意味着在涂覆之前优选使用包括软压区的2压区压延。
实施例10
来自实施例5的样品是PE挤出涂覆的(约25gsm)。将PE挤出涂覆在光滑侧的顶部上。WVTR值(对于涂覆侧)得到改进，但OTR水平相对较高。
实施例11
将来自实施例6的样品PE挤出涂覆(约25gsm)，即在PVOH层的顶部上。WVTR值(对于涂覆侧)以及OTR特性显著改进。
实施例12
将来自实施例8的样品PE挤出涂覆(约25gsm)，即在PVOH层的顶部上。WVTR值(对于涂覆侧)以及OTR特性显著改进。
实施例13
将来自实施例9的样品PE挤出涂覆(约25gsm)在2压区压延的PVOH层的顶部上。WVTR值(对于涂覆侧)以及OTR特性显著改进。
实施例14
将包含70％的高度精制的浆的实施例3的基材在110℃下软压延(硬-硬+硬-软)，然后使用柔性版印刷机用网纹辊涂覆在光滑侧(顶侧)上。在压延中水分含量为大约4-5％。涂层重量为约3gsm的苯乙烯-丙烯酸酯胶乳(S/A)胶乳，以两层施加(总共3gsm)。在每个涂覆站之后用IR干燥器干燥样品(表面温度>85℃)。
实施例15(对比)
使用11-压区设置来超级压延与实施例14中使用的相同的基材。使用具有两个网纹辊站的柔性版印刷机施加S/A乳液。施加量为在一侧上总共约3gsm S/A胶乳，即以两层施加。结果表明，阻隔特性得到改进，而对于实施例14而言尤其WVTR值更好。

Claims (30)

1.制造阻隔膜的方法，包含以下步骤：
-提供水性悬浮液，其包含基于所述水性悬浮液的总干重计至少70重量％的高度精制的纤维素浆，其中所述高度精制的纤维素浆具有70-95°SR的Schopper-Riegler值，并且其中所述高度精制的纤维素浆具有基于干重计至少1000万根纤维/克的长度>0.2mm的纤维的含量；
-由所述水性悬浮液形成湿幅材；
-使所述湿幅材脱水和/或干燥以形成具有第一侧和相反的第二侧的基材；
-在第一压延步骤中在至少一个软压延机压区中压延所述基材，其中所述基材在进入第一压延步骤时具有1-25重量％的水分含量；
-在第一涂覆步骤中在所述第一侧上向所述基材提供以下的至少一个第一层：
a)水基溶液或分散体，其包含选自以下的聚合物：聚乙烯醇、改性聚乙烯醇、多糖或改性多糖或其组合，或
b)包含胶乳的水基乳液，或
c)a)和b)的组合，
以形成涂覆的基材，其中每个第一层具有0.5-5gsm，优选0.5-3gsm的涂层重量，以干重计算，并且其中第一侧上的总涂层重量等于或小于8gsm，以干重计算，以及
-在所述第一压延步骤和所述第一涂覆步骤之后干燥所述涂覆的基材以形成所述阻隔膜，其中所述阻隔膜具有小于50μm、优选小于45μm、最优选小于40μm的厚度。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一压延步骤在所述第一涂覆步骤之前进行。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一涂覆步骤在所述第一压延步骤之前进行。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述软压延机压区包含软辊和硬辊，其中在所述第一压延步骤中在所述软辊和所述硬辊之间压延所述基材，使得所述基材的所述第一表面抵靠所述硬辊定位，并且所述基材的所述第二表面抵靠所述软辊定位。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第一压延步骤包含在至少第一软压延机压区和第二软压延机压区中压延所述基材。
6.根据权利要求2所述的方法，其中所述方法还包含在所述第一涂覆步骤之后的第二压延步骤，其中所述第二压延步骤包含在选自软压延机、硬压延机、带压延机或超级压延机的至少一个第二压延机中压延所述涂覆的基材，并且其中所述涂覆的基材的所述干燥在所述第二压延步骤之后进行。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在使所述湿幅材脱水和/或干燥的所述步骤中获得的所述基材的Gurley Hill孔隙率值为至少20000s/100mL。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在所述第一涂覆步骤中向所述基材提供包含聚乙烯醇的水基溶液或分散体的至少一个第一层。
9.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中在第一涂覆步骤中向所述基材提供包含苯乙烯-丙烯酸酯胶乳的水基乳液的至少一个第一层。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法还包含在第二涂覆步骤中在所述第二侧上向所述基材提供所述水基溶液或分散体或所述水基乳液的至少一个第二层，其中每个第二层具有以干重计算0.5-5gsm、优选0.5-3gsm的涂层重量，其中所述第一侧上的所述至少一个第一层的总涂层重量以干重计算等于或小于5gsm，并且其中所述第二侧上的所述至少一个第二层的总涂层重量以干重计算等于或小于5gsm，并且其中所述涂覆的基材的所述干燥在所述第二涂覆步骤之后进行。
11.根据权利要求10所述的方法，其中在所述第二涂覆步骤中向所述基材提供包含聚乙烯醇的水基溶液或分散体的至少一个第二层。
12.根据权利要求10所述的方法，其中在所述第二涂覆步骤中向所述基材提供包含苯乙烯-丙烯酸酯胶乳的水基乳液的至少一个第二层。
13.根据权利要求10-12中任一项所述的方法，其中所述第一涂覆步骤和所述第二涂覆步骤基本上同时进行。
14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在使所述湿幅材脱水和/或干燥的所述步骤中获得的所述基材具有600-950kg/m3的密度。
15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在脱水和/或干燥步骤中获得的所述基材的基重小于90g/m2。
16.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法还包含在所述第一压延步骤之前预加湿所述基材的步骤。
17.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第一压延步骤包含使用最高达500kN/m、优选20-250kN/m的线负荷。
18.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第一压延步骤包含在所述至少一个软压延机压区中使用50-250℃，优选80-180℃的温度。
19.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在所述第一侧上所述阻隔膜的CobbUnger吸收值小于1.5g/m2(30s)。
20.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述高度精制的纤维素浆具有使用L&W Fiber Tester Plus测定的至少15％的长度>0.2mm的纤维的长度加权平均原纤维面积。
21.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中形成的湿幅材是用一个或多个流浆箱制造的单层或多层幅材。
22.制造阻隔膜层叠体的方法，包含以下步骤：
-进行根据权利要求1-21中任一项所述的方法，以形成所述阻隔膜，以及
-将所述阻隔膜与至少一个额外的聚合物层层叠，以形成所述阻隔膜层叠体。
23.制造纸或纸板基包装材料层叠体的方法，包含以下步骤：
-进行根据权利要求1-22中任一项所述的方法，以形成所述阻隔膜或所述阻隔膜层叠体，以及
-将所述阻隔膜或所述阻隔膜层叠体与纸或纸板基础材料层叠，以形成所述纸或纸板基包装材料层叠体。
24.阻隔膜，其可通过根据权利要求1-21中任一项所述的方法获得。
25.阻隔膜层叠体，其可通过根据权利要求22所述的方法获得。
26.纸或纸板基包装材料层叠体，其可通过根据权利要求23所述的方法获得。
27.阻隔膜，所述阻隔膜包含涂覆的基材，
其中所述基材包含至少70重量％的高度精制的纤维素浆，其中所述高度精制的纤维素浆具有70-95°SR的Schopper-Riegler值(°SR)，并且其中所述高度精制的纤维素浆具有基于干重计至少1000万根纤维/克的长度>0.2mm的纤维的含量；
其中所述基材具有第一侧和相反的第二侧；
其中在第一侧上所述基材提供有至少一个第一层，所述至少一个第一层包含：
d)聚合物，其选自：聚乙烯醇、改性聚乙烯醇、多糖或改性多糖，或其组合，或
e)胶乳，或
f)d)和e)的组合，
其中每个第一层具有以干重计算0.5-5gsm、优选0.5-3gsm的涂层重量，并且其中所述第一侧上的总涂层重量以干重计算等于或小于8gsm；
其中所述阻隔膜的厚度小于50μm，优选小于45μm，最优选小于40μm，并且
其中所述阻隔膜具有小于50g/m2/天，并且优选地小于35g/m2/天的水蒸气传输率。
28.阻隔膜层叠体，其包含与至少一个额外的聚合物层层叠的根据权利要求27所述的阻隔膜。
29.纸或纸板基包装材料，其包含与纸或纸板基础材料层叠的根据权利要求27所述的阻隔膜或根据权利要求28所述的阻隔膜层叠体。
30.根据权利要求24或权利要求27所述的阻隔膜或根据权利要求25或28所述的阻隔膜层叠体在纸或纸板基包装材料中的用途。
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