用于生产包装材料的工艺制造技术

本发明专利技术公开了用于生产包装材料的方法和适用于包装食品和/或液体的包装材料。在本发明专利技术的方法中，将第一阻隔层和任选的第二阻隔层施加到纸板幅材的第一侧面上。在第一干燥步骤中，使由此形成的经阻隔涂覆的幅材至少部分地干燥，随后在第二涂覆步骤中在经部分干燥的经阻隔涂覆的幅材上施加挤出层。根据本发明专利技术，第一和第二涂覆步骤在相同涂覆线内集成施加。根据本发明专利技术在相同涂覆线中施加第一阻隔层和经挤出涂覆的层显示出产生了具有显著良好的阻隔性质(尤其是气体、液体和/或油脂阻隔性质)的包装材料，以用于食品和/或液体的包装。以用于食品和/或液体的包装。以用于食品和/或液体的包装。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于生产包装材料的工艺


[0001]本专利技术涉及用于生产包装材料的工艺。

技术介绍

[0002]在用于液体、干燥或冷冻食品的包装或杯子中使用的基于纤维的材料通常在内侧(面向被包装物品)上和外侧(印刷面)上均设置有阻隔涂覆物(barrier coating)。施加在内侧上的阻隔涂覆物使得材料对例如液体、油脂、香味和/或气体耐受，且使其能够经受住被包装物品对包装材料的影响。阻隔涂覆物还应当是热密封性的。外侧上的阻隔用来保护被包装物品免受周围环境(尤其是由于杯外侧相对于杯内侧(当填充时)之间的温度波动或温度差而在表面形成的凝结和水蒸气)的影响。
[0003]阻隔通常通过使基于纤维的基材(纸板)涂覆有赋予该基材阻隔性质的组合物而产生。在基于纤维的产品上形成阻隔时，最常用的材料是聚烯烃，如聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)，它们通常被挤出涂覆或层压到基于纤维的基材上。如今，也使用其生物基形式，包括其它生物基聚合物，如PLA。挤出涂覆是将热塑性聚合物(如聚烯烃)熔融并通过平模挤出到冷却辊上的连续工艺。冷却辊主要充当挤出和涂覆操作中的传热和修整(finishing)装置。
[0004]液体包装板通常在两个侧面上均设置有聚合物涂覆物，并且通常在内侧上设置有另外的铝涂覆物层(coating layer)。旨在用于杯子的纸板通常设置有聚烯烃涂覆物，以便既在内侧上提供对液体内容物的阻隔，又在外侧/印刷面上提供对由凝结引起的水分的阻隔。
[0005]然而，包含挤出涂覆或层压的聚烯烃层的纸板难以再循环，并且通常不是可生物降解或可再循环利用的。挤出涂覆的聚合物很难分解和作为纸和纸板制造中的损纸处理的一部分而再利用。立法禁止使用塑料在全球被进一步探讨，以便减少废塑料。
[0006]在现有技术中，提出了分散体阻隔涂覆物。通常提及的与分散体涂覆相关的一个优点是可在纸板机中在线施加。EP2358942公开了涂覆有第一和第二阻隔涂覆物层的纸板，所述第一和第二阻隔涂覆物层由包含约70
‑
90重量％聚合物乳液和10
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30重量％颜料的水性聚合物分散体组成。WO2015155413公开了经涂覆的食品纸板，在纸板层与颜料涂覆物层之间施加了分散体阻隔涂覆物。WO9854410公开了包含含有滑石的聚合物分散体阻隔层的涂覆板。然而，分散体涂覆物通常不足以提供对液体或食品所需的阻隔，以及不足以赋予长的环境货架寿命。WO2019239334公开了这样的包装材料：该包装材料包含含有水溶性聚合物的阻隔层和阻隔层上的挤出涂覆的聚烯烃层。包含水溶性聚合物的阻隔层优选地在纸板机中在线施加。
[0007]仍然需要生产用于液体、冷冻或干燥食品的热密封性的基于纤维的包装材料的工艺，该包装材料能够以高收率再浆化，并且仍然在长的环境货架寿命内提供所需的阻隔性质。

技术实现思路

[0008]在第一方面中，本专利技术公开了用于生产包装材料的方法，该方法包括以下步骤：
[0009]‑
提供纸板幅材的辊，该幅材具有第一侧面和第二侧面，
[0010]‑
在解卷工位中，从第一辊解卷幅材，
[0011]‑
在第一涂覆步骤中，在第一侧面上施加至少一个第一阻隔层和任选的第二阻隔层，其中所述第一和任选的第二阻隔层是分散体阻隔层，或者以基于阻隔层的干重计至少50重量％的量包含水溶性聚合物的阻隔层，该水溶性聚合物选自聚乙烯醇(PVOH)、乙烯与聚乙烯醇的共聚物、淀粉、羧甲基纤维素，其中所述纸板幅材和所述阻隔层形成经阻隔涂覆的幅材，
[0012]‑
在第一干燥步骤中，使所述经阻隔涂覆的幅材至少部分地干燥，
[0013]‑
在第二涂覆步骤中，通过挤出涂覆而在所述经部分干燥的经阻隔涂覆的幅材的第一侧面上施加包含聚烯烃的挤出层，从而形成经阻隔涂覆的纸板，以及
[0014]‑
在回绕工位中，将所述经阻隔涂覆的纸板回绕到第二辊上，
[0015]其中所述第一和第二涂覆步骤在相同涂覆线内集成施加。
[0016]在本申请的上下文中，“相同涂覆线内集成”意在定义当幅材在解卷工位与回绕工位之间运行时，在相同涂覆机(优选地离线涂覆机)上以相同工艺施加涂覆步骤。因此，幅材不在所述解卷工位与所述回绕工位之间回绕。如在该背景下所用的离线涂覆机意在定义与纸板机分开的涂覆机。
[0017]根据本专利技术，在相同涂覆线中施加第一阻隔层和经挤出涂覆的层显示出产生了具有显著良好的阻隔性质(尤其是气体、液体和/或油脂阻隔性质)的包装材料，以用于食品和/或液体的包装。该工艺能够将聚烯烃挤出到热幅材上而无需将幅材预热，这改善了阻隔层和经挤出涂覆的层两者的成膜。此外，即使在挤出聚合物层的涂覆物重量较低的实施方式中，挤出层的粘附也显著改善。因此，该工艺允许制造包含非常薄挤出涂覆聚烯烃层的包装材料。所述工艺进一步改善了在聚烯烃层与阻隔层之间的界面处形成的交叉结晶结构，这进一步增强了阻隔性质。此外，该工艺实现了能量和材料两者的节省。
[0018]在第二方面中，本专利技术公开了根据依据第一方面所公开的方法制备的热密封性包装材料。该热密封性包装材料的特征可进一步在于限定根据第一方面的方法的特征。
具体实施方式
[0019]如本文中所用，“纸板幅材”指的是包含纤维素纤维的基于纤维的基材的幅材。用于包装材料的典型的基于纤维的基材包含至少一个层片，优选地若干层片。基于纤维的基材可包含漂白和/或未漂白的纤维，并且其可以经表面施胶。基于纤维的基材优选地为包含至少两个层片(即底层片和顶层片)的多层包装纸板。基于纤维的基材可包含例如顶和底层片以及至少一个中间层片。纸板基材可具有至少120gsm、或至少150gsm、优选地至少200gsm的基重。这种多层纸板基材特别适用于液体和/或食品包装。
[0020]纸板、基材、或涂覆物层的克重或基重是指以克/平方米、gsm或g/m2表示的重量。如本文所用，gsm和g/m2可互换使用。
[0021]如果未另外明确指示，给定的％是重量％，并且基于相应物体(如层、层片或包装)的100重量％的干重计算。
[0022]如本文所用，“分散体阻隔层”是指通过分散体涂覆而被施加到纸板基材上的层，它提供对例如油脂、气体或液体的阻隔。如本文所用，“分散体涂覆”是指其中将细聚合物颗粒的水性分散体施加到纸或纸板的表面以在干燥后形成固体的、基本上无孔的膜的涂覆技术。分散体涂覆物层可以通过使用辊涂、喷涂、幕涂、刮涂、狭缝式涂覆、浸涂、凹版辊式涂覆、反向直接凹版式涂覆(reverse direct gravure coating)、棒涂、软头刮刀涂覆、喷射涂覆和/或其组合来施加。优选的涂覆方法是刮涂和棒涂。分散体涂覆物可再循环。
[0023]如本文所用，“分散体涂覆的聚烯烃”是指通过分散体涂覆而施加的聚烯烃。
[0024]如本文所用，“挤出层”是指通过挤出涂覆而施加到基材的层。
[0025]如本文所用，术语“胶乳”是指聚合物颗粒的水性悬浮液，其可为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.用于生产包装材料的方法，包括以下步骤：
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提供纸板幅材(2)的辊(1)，所述幅材具有第一侧面(3)和第二侧面(4)，
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在解卷工位(5)中，从所述第一辊(1)解卷所述幅材(2)，
‑
在第一涂覆步骤(6)中，在所述第一侧面(3)上施加至少一个第一阻隔层和任选的第二阻隔层，其中所述第一和任选的第二阻隔层是分散体阻隔层，或者以基于所述阻隔层的干重计至少50重量％的量包含水溶性聚合物的阻隔层，所述水溶性聚合物选自聚乙烯醇(PVOH)、乙烯与聚乙烯醇的共聚物、淀粉、羧甲基纤维素，其中所述纸板幅材(2)和所述阻隔层形成经阻隔涂覆的幅材(7)，
‑
在第一干燥步骤(8)中，将所述经阻隔涂覆的幅材(7)干燥，
‑
在第二涂覆步骤(9)中，通过挤出涂覆而在所述干燥的经阻隔涂覆的幅材的第一侧面上施加包含聚烯烃的挤出层，从而形成经阻隔涂覆的纸板(10)，以及
‑
在回绕工位(12)中，将所述经阻隔涂覆的纸板(10)回绕到第二辊(11)上，其中所述第一和第二涂覆步骤(6,9)在相同涂覆线内集成施加。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一干燥步骤(8)包括加热所述幅材，使得在所述干燥步骤(8)之后，所述幅材的温度为至少30℃、优选地至少50℃、或至少60、或至少70℃。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中整个涂覆线上的幅材张力为在0.5
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2kN/m之间、优选地在0.5
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1.5kN/m之间。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述幅材在第二涂覆步骤之前不经受电晕、火焰或臭氧处理。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在第二涂覆步骤(9)中，以小于15gsm、优选地小于10gsm、最优选地小于7gsm的涂覆物重量施加所述包含聚烯烃的层。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述挤出层形成第一挤出层，并且其中所述第二涂覆步骤(9)进一步包括通过挤出涂覆而在所述第一挤出层上施加包含聚烯烃的第二挤出层。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第一阻隔层是分散体阻隔层，并且其中所述分散体阻隔层包含胶乳和任选的颜料和/或聚烯烃。8.根据权利要求1
‑
6中任一项所述的方法，其中所述第一阻隔层以基于所述阻隔层的干重计至少50重量％的量包含水溶性聚合物，所述水溶性聚合物选自聚乙烯醇(PVOH)、乙烯与聚乙烯醇的共聚物、淀粉、羧甲基纤维素。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第一涂覆步骤(6)包括在所述第一阻隔层上施加第二阻隔层，所述第二阻隔层是分散体阻隔层或以基于所述阻隔层的干重计至少50重量％的量包含水溶性聚合物的阻隔层，所述水溶性聚合物选自聚乙烯醇(PVOH...

【专利技术属性】
技术研发人员：C邦纳鲁普，M埃克伯格，K巴克福克，
申请(专利权)人：斯道拉恩索公司，
类型：发明
国别省市：