阻隔膜或片与含该膜或片的层合包装材料及由其制成的包装容器制造技术

本发明专利技术涉及包含类金刚石碳的PECVD阻隔涂层的阻挡膜，并且涉及制造这种膜的方法，并且还涉及包含这种膜的层合包装材料，特别是用于液体食品包装的层合包装材料。本发明专利技术进一步涉及包含层合包装材料或由层合包装材料制成的包装容器，具体涉及用于液体食品包装的包装容器。

Packing materials and packaging containers made of the diaphragm or film and the film or film

The invention relates to a barrier film containing diamond-like carbon PECVD barrier coatings, and relates to a method for manufacturing such a membrane, and also relates to laminated packaging materials including such membranes, especially laminated packaging materials for liquid food packaging. The invention further relates to a laminated container or a packaging container made of laminated packaging materials, in particular to a packing container for liquid food packaging.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】阻隔膜或片与含该膜或片的层合包装材料及由其制成的包装容器
本专利技术涉及具有无定形耐用性类金刚石碳(DLC)的气相沉积阻隔涂层的耐用性阻隔膜。本专利技术还涉及包含这种阻隔膜的层合包装材料，特别是用于液体食品包装的层合包装材料。此外，本专利技术涉及包含层合包装材料或由层合包装材料制成的包装容器。特别地，本专利技术涉及用于液体食品包装的包装容器。
技术介绍
用于液体食物的一次性使用类型的包装容器通常由基于纸板或厚纸的包装层合材料制造。一种这种常见的包装容器以商标TetraBrik在市场上被销售，并且主要用于诸如牛奶、果汁等被售卖的液体食物的、长期常温存储的无菌包装。这种已知的包装容器的包装材料通常为包括主体的或核心的纸或纸板层和外面的、液密封的热塑性塑料层的层合材料。为了使该包装容器(例如无菌包装和牛奶或果汁的包装)不透气，特别是不透氧气，这些包装容器中的层合材料通常包括至少一层附加层，该附加层最常见的是铝箔。在层合材料的内侧，即用于面对由该层合材料制成的容器的填充的食物内容物的一侧，具有施加到铝箔上的最内层，该最内层可由一片或多片包括可热封的热塑性聚合物(例如粘合聚合物和/或聚烯烃)的层组成。同样在所述主体层的外侧，具有最外的可热封的聚合物层。所述包装容器通常由现代化的、高速类型的用于将包装材料卷材或包装材料预制坯料成形、填充并密封成包装的包装机生产。从而包装容器可通过使层合包装材料卷材形成为管状物来制造，该管状物可通过将所述卷材的两个纵向边缘在搭接处通过将最内和最外可热封热塑性聚合物层一起熔化而彼此结合形成。该管状物被以拟定的液体食物产品装填并且然后通过在该管状物内的内容物的液面下方的相隔预定的距离的位置处对该管状物进行重复的横向密封来将该管状物分成许多单个的包装。这些包装通过沿着横向密封线进行切割而被从该管状物分离并且通过沿着包装材料上已准备好的皱折线进行折叠成形的方式使其具有希望的几何外形(通常为平行六面体)。这种连续的管状成形、填充和密封包装的方法构思的主要优点是所述卷材可以在连续不断的消毒之后立刻进行管状成形，由此使得无菌包装方法成为可能，所述无菌包装方法是这样一种方法：其中待填充的液体内容物以及包装材料本身细菌被减少并且被填充好的包装容器是在干净的条件下生产的，从而使得被填充好的包装即使是在常温下也能储存较长的时间，而不会有在填充的产品中滋生微生物的风险。这种商标为Tetra型的包装方法的另一个重要的优点是，如上所述，能够进行连续不断的高速包装，这大大节约了成本。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专利技术的层合包装材料的片状坯料或预制坯料生产。从折叠为平坦的包装层合材料的管状坯料开始，通过以下方式生产包装：首先将坯料制造成开放的管状容器胶囊，其中一个开口端通过折叠和热密封整体的端面板而被封闭。如此封闭的容器胶囊通过其开口端填充所讨论的食品，例如，果汁，然后通过进一步折叠和热封相应的整体端面板而封闭。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。还有这种类型的包装，其具有由塑料制成的模制顶部和/或螺旋帽。与大多数聚合物阻气材料相比，包装层合材料内的铝箔层具有相当优越的阻气性。这种传统的用于液体食物无菌包装的铝箔基包装层合材料仍然是在其性能水平的可从市场上买到的最具成本效益的包装材料。随着时间的推移，已经付出了一些努力来以用于食品和饮料的这种包装层合材料中的其它阻隔材料代替铝箔，以减少在整个制造链中计算的碳足迹，包括提供原材料，层合成包装层合材料的步骤以及填充和密封包装容器的步骤。任何其它的与铝箔基材料相竞争的材料必须是具有成本效益的原材料，具有与其相当的食物保存性能和在转变成成品包装层合材料方面具有可比较的简便性。在开发用于液体食品纸板包装的非铝箔材料的努力中，对于开发具有多种阻隔功能的预制膜或片材也具有普遍的诱因，多种阻隔功能即不仅具有氧气和气体阻隔性能，而且还有水蒸气、化学物质或者芳香物质阻隔性能，该预制膜或片材仅仅代替传统的层合包装材料的铝箔阻隔材料，并使其适用于常规的用于层合和制造的铝箔工艺。然而，这是困难的，因为大多数替代的阻隔膜对于层合包装材料提供了不足的阻隔和机械强度性能，产生了太高的总包装材料成本，或者由于这两个方面而失败。特别地，具有两个或更多个连续层以提供阻隔性能的膜变得太昂贵而不能在包装层合板中经济可行。当为了提供足够的阻隔性能或者为阻隔膜提供改进的机械性能而需要用另外的层补充膜的主阻隔层或主阻隔涂层时，总体而言，包装材料结构的成本增加，因为这种多阻隔膜和包装材料的制造成本要高得多。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个目的是克服或者至少减轻用于层合成包装材料的阻隔膜和片材中的上述问题。本专利技术的总体目的还在于提供具有阻隔特性和满足液体纸板层合包装材料中的需求的其他特性的阻隔膜或阻隔片。本专利技术的另一总体目的是提供用于氧敏感产品的包装材料，例如用于液体、半固体或润湿食品的层合包装材料，其不包含铝箔但仍具有适合以合理成本长期无菌包装的良好的气体阻隔性能和其它阻隔性能。一个特定的目的是提供一种具有良好的气体阻隔性能和良好的水蒸气阻隔性能的相对于铝箔阻隔材料有成本效益的、无箔的、纸或纸板基的层合包装材料，以用于制造长期无菌食品储存的包装的目的。本专利技术的另一个目的是提供一种具有良好气体阻隔性能的、良好的水蒸气阻隔性能和层间良好的内部粘合性的有成本效益的、无箔的纸或纸板基的且可热封的包装层合材料，以用于制造用于在环境条件下保持营养品质的液体食品的长期储存的无菌包装容器。根据本专利技术，这些目的因此可通过如所附权利要求限定的阻隔膜、层合包装材料、包装容器和制造包装材料的方法来实现。就本专利技术而言，术语“长期储存”是指包装容器应该能够在环境条件下至少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，如至少3个月，优选更长，如6个月，如12个月或更长。术语“包装完整性”通常是指包装的耐用性，即对包装容器的泄漏或破损的抵抗力。对这种性质的主要贡献是在包装层合材料内在层合包装材料的相邻层之间提供良好的内部粘合。另一个贡献来自于对材料层内的缺陷(例如针孔、破裂等)的材料抵抗力，另一个贡献来自密封接合处的强度，通过该强度，材料在形成包装容器时密封在一起。关于层合包装材料本身，完整性因此主要集中在各个层合层与其相邻层的粘合性以及单个材料层的质量。根据本专利技术的第一方面，总体的目的通过一种在用于液体食品的层合包装材料中使用的和用于包装对氧气和其它气体敏感的产品的耐用性阻隔膜或阻隔片来实现，该阻隔膜包括基板膜或基板片和气相沉积涂覆在其上的耐用性类金刚石碳(DLC)阻隔涂层，从而在包装材料和由其制成的包装中提供气体阻隔性能，所述涂层是单层梯度类金刚石碳涂层(DLC)，其从与聚合物膜基板的界面贯穿所述涂层的深度朝向其表面展现出氧离子浓度递减到最小值并随后增大的梯度，所述递减的梯度的斜率为每纳米涂层厚度计数从5×103到5×104，诸如从8×103到2×104，诸如从8×103到1.5×104，诸如从9×103到1.3×104，诸如从9×103到1.2×104，诸如104，所述最小值位于从所述阻隔涂层的表面测得的所述涂层的深度的40至60％，例如45至55％，例如50％的位置处，如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在用于液体食品的层合包装材料中使用的阻隔膜或阻隔片(10a；10b)，其包括基板(11)和气相沉积涂覆在其上的耐用性类金刚石碳(DLC)阻隔涂层(12)，从而在包装材料和由其制成的包装中提供气体阻隔性能以及水蒸气阻隔性能，所述涂层是单层梯度类金刚石碳涂层DLC，其从与聚合物膜基板的界面贯穿所述涂层的深度朝向其表面展现出氧离子浓度递减到最小值并随后增加的梯度，所述递减的梯度的斜率为每纳米涂层厚度计数从5×10

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.07.03 EP 15175312.6;2015.10.29 EP 15192213.51.一种在用于液体食品的层合包装材料中使用的阻隔膜或阻隔片(10a；10b)，其包括基板(11)和气相沉积涂覆在其上的耐用性类金刚石碳(DLC)阻隔涂层(12)，从而在包装材料和由其制成的包装中提供气体阻隔性能以及水蒸气阻隔性能，所述涂层是单层梯度类金刚石碳涂层DLC，其从与聚合物膜基板的界面贯穿所述涂层的深度朝向其表面展现出氧离子浓度递减到最小值并随后增加的梯度，所述递减的梯度的斜率为每纳米涂层厚度计数从5×103到5×104，诸如从8×103到2×104，诸如104，所述最小值位于从所述阻隔涂层的表面测得的所述涂层的深度的40至60％，例如45至55％，例如50％的位置处，如通过动态飞行时间二次离子质谱法ToF-SiMS进行表面分析经由强度与厚度的函数关系曲线图所描绘的，所述厚度被校准至TEM显微镜厚度测量值，而所述碳和氢离子基团的浓度在所述涂层的整个深度保持基本上恒定的水平。2.根据权利要求1所述的阻隔膜或阻隔片，其中所述基板(11)是聚合物膜基板。3.根据权利要求1-2中任一项所述的阻隔膜或阻隔片，其中所述基板(11)是选自以下群组中的聚合物膜：基于聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，单轴或双轴取向的PET(OPET，BOPET)，单轴或双轴取向的聚对苯二甲酸丁二醇酯PBT(OPET，BOPET)，单轴或双轴取向的聚呋喃二甲酸乙二醇酯(PEF)，无取向的聚酰胺，有取向的聚酰胺(PA，OPA，BOPA)，乙烯乙烯醇共聚物(EVOH)，诸如聚丙烯、单轴或双轴取向的聚丙烯(PP，OPP，BOPP)之类的聚烯烃，诸如有取向或无取向的高密度聚乙烯(HDPE)之类的聚乙烯，线性低密度聚乙烯(LLDPE)，环烯烃共聚物(COC)和聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)，或基于两种或更多种所述聚合物的共混物，或基于具有包含这种聚合物或其共混物的表面层的多层膜的膜。4.根据前述权利要求中任一项所述的阻隔膜或阻隔片，其中所述聚合物膜基板(11)为选自由基于聚酯或聚酰胺或其共混物的膜，或基于具有包含这样的聚合物或其共混物的表面层的多层膜的膜组成的群组中的膜。5.根据前述权利要求中任一项所述的阻隔膜或阻隔片，其中所述耐用性DLC阻隔涂层(12)通过射频等离子体增强化学气相沉积方法用等离子体施加，所述等离子体与电源感应耦合并且在大面积上具有均匀的组成，具有1×1012/cm3至1×1014/cm3，诸如5×1012/cm3至5×1013/cm3，诸如8×1012/cm3至1.3×1013/cm3，诸如1013/cm3的高电子密度，并且通过来自至少一个大面积扩展天线的谐振频率网络维持。6.根据前述权利要求中任一项所述的阻隔膜或阻隔片，其中所述耐用性DLC阻隔涂层(12)以2nm至50nm，例如5nm至40nm，例如10nm至40nm，如20nm至30nm的厚度施加。7.根据前述权利要求中任一项所述的阻隔膜或阻隔片，其中所述聚合物膜基板(11)在其另一侧上具有作为附加的促进粘合底层涂层(13)的第二DLC涂层，该另一侧与涂覆有所述单层梯度耐用性DLC阻隔涂层(12)的一侧相反。8.根据权利要求7所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：皮埃尔·法耶，杰罗姆·拉利俄，
申请(专利权)人：利乐拉瓦尔集团及财务有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH