层压包装材料和由其制造的包装容器的制作方法

1.本发明涉及一种用于包装对氧敏感的产品(例如液体、半液体或粘性食品)的层压非箔包装材料，其包括纸、纸板或其他纤维素基材料主体层，第一最外部液密可热封聚合物层、第二最内部液密可热封聚乙烯层和在所述主体层和第二最内部液密可热封聚乙烯层之间的阻隔涂覆聚合物膜，并且涉及一种包装容器，其包含层压包装材料。


背景技术：

2.用于液体食品的一次性使用类型的包装容器通常由基于纸板或厚纸板的包装层压材料生产。一种这样的通常出现的包装容器以tetra brik商标出售，主要用于液体食品(例如牛奶、果汁等)的无菌包装，所述液体食品被出售以便长期环境储存。这种已知包装容器中的包装材料通常是包括纸或纸板或其他纤维基材料主体或芯层和外部液密热塑性塑料层的层压材料。为了使包装容器气密，特别是氧气气密，以用于无菌包装对氧敏感的产品，例如包装牛奶或果汁的目的，这些包装容器中的层压材料通常包括至少一个附加层，最通常地包括铝箔。
3.在层压材料的内侧上，即用于面向由层压材料生产的容器的填充的食品内容物的一侧，存在施加到铝箔上的最内层，该最内部内侧层可以由一层或几个部分层构成，包含可热封热塑性聚合物，例如结合剂聚合物和/或聚烯烃。为了确保层间粘合性和包装完整性，通常将铝箔直接层压在功能化聚烯烃基粘合剂附近，即具有少量官能团的聚烯烃共聚物或接枝聚合物附近，以增加与相邻层表面的粘合性能。
4.同样在主体层的外侧，有最外部可热封聚合物层，合适地是聚烯烃均聚物，例如ldpe。
5.包装容器通常通过现代高速包装机生产，这种类型包装机从包装材料幅材或包装材料预制坯料形成包装、并将其填充和密封。因此，包装容器可以通过以下方式制造：通过将最内和最外部可热封热塑性聚合物层焊接在一起而将幅材的两个纵向边缘在重叠接合部中彼此结合在一起，将所述层压包装材料幅材重整成管。该管用预期的液体食品填充，然后通过以管中内容物水平面下的彼此之间相距预定距离重复该管的横向密封件将该管分成单独的包装。通过沿着横向密封件的切口将包装与管分离，并且通过沿着包装材料中制备的折痕线折叠成形而得到期望的几何构型，通常为平行六面体。在容器的填充、成型和密封之前或之后，每个包装可以配备打开设备，例如螺旋塞。
6.这种连续管形成、填充和密封包装方法构思的主要优点在于，可以在管形成之前连续灭菌幅材，从而提供无菌包装方法的可能性，该方法即这样的一种方法，其中使待填充的液体内容物以及包装材料本身的细菌减少，并且填充的包装容器在干净的条件下生产，使得填充的包装物即使在环境温度下也可以长时间储存，而没有微生物在被填充的产品中生长的风险。如上所述，tetra型包装方法的另一个重要优势是连续高速包装的可能性，这对成本效率具有相当大的影响。
7.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发明的层压包装材
料的片状坯料或预制坯料制成。从折叠成平坦的包装层压材料的管状坯料开始，首先通过将坯料制造成形成开口管状容器封装体来生产包装，其中一个开口端通过折叠和热封整体端面板来封闭。如此封闭的容器封装体通过其开口端填充所讨论的食品(例如，果汁)，该开口端然后通过进一步折叠和热封相应的整体端面板来封闭。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。也有这种类型的包装，其具有由塑料制成的模制顶部和/或螺旋帽。
8.包装层压材料中的铝箔层提供了相当优于大多数其他气体阻隔材料的气体阻隔性能。传统的用于液体食品无菌包装的基于铝箔的包装层压材料具有对水蒸气、光、香气、风味和酸性物质的固有的阻隔性，并且仍然是目前市场上可用的在其性能水平上最具成本效益的包装材料。其通常具有6至9μm的厚度。此外，铝箔能够通过铝箔中的感应对层压材料进行热封和加热。
9.任何与箔基材料竞争的其他材料就原材料而言必须具有成本效益，具有相当的食品保存性能并且在将材料转化成成品包装层压材料方面具有相对较低的复杂性。
10.在开发用于液体食品纸盒包装的非铝箔材料的努力中，还有对于开发具有高阻隔功能和多阻隔功能的预制膜或片的普遍动机，即开发不仅具有氧气和气体阻隔性能，而且还有水蒸气、化学或气味物质阻隔性能的预制膜或片。
11.早期的专利公布us5508075描述了一种用于液体纸盒包装的层压包装材料，除了厚纸板或纸板外，它还包含一层阻隔涂覆双轴取向聚对苯二甲酸乙二醇酯(bopet)或聚丙烯(bopp)膜，该膜涂有氧化硅(siox)涂层。厚纸板和阻隔层层压到低密度聚乙烯(ldpe)热塑性聚合物，而不是指定的粘合剂层。
12.最近公布日期的专利公布wo2013/041469a1描述了一种特定的同时双轴取向膜，该膜具有bopp基层或芯层、乙烯乙烯醇共聚物(evoh)表层和可选的阻隔涂层，其用于液体食品的无菌包装的液体纸盒层压包装材料中的阻隔涂覆膜。该膜被层压到厚纸板和其它聚乙烯层上。
13.然而，仍然需要用于液体纸盒包装的改进的层压包装材料，其包含这种气体阻隔涂覆聚合物膜基底。


技术实现要素：

本发明的公开
14.因此，本发明的一个目的是提供一种非铝箔基(“非箔”)层压包装材料，以用于包装对氧敏感的产品，例如食品，特别是液体、半-液态、粘稠或潮湿的食品，该包装材料具有良好的气体阻隔性能，并使由层压包装材料制成的填充和密封包装容器具有良好的完整性。
15.更具体地，本发明的目的是提供这样一种层压包装材料，其在转化为液体、半液体或粘性食品的包装容器后具有良好的气体阻隔性、良好的层间粘合性以及良好的热封性。
16.另一目的是提供这种非铝箔基(“非箔”)层压包装材料，其具有良好的可回收性和可持续性特征，即满足未来可持续的包装材料用于包装对氧敏感的产品的需求。
17.又一个目的是提供这样一种非箔的、可热封的层压包装材料，以及由其制成的包装容器，使得能够在环境条件下长期无菌储存液体、半液体或粘性食品。
18.因此，根据本发明，这些目的可通过非箔层压包装材料、通过制造非箔层压包装材料的方法、以及通过由层压包装材料制成的包装容器实现，如所附权利要求中所定义的。发明概要
19.根据本发明的第一方面，提供了用于包装例如液体、半液体或粘性食品等对氧敏感的食品的层压非箔包装材料，其包括：纸、纸板或其他纤维素基材料主体层；第一最外部液密可热封聚合物层；第二最内部液密可热封聚乙烯层；以及包括聚丙烯聚合物(polypropylene polymer：pp)膜基底和气相沉积气体阻隔涂层的阻隔涂覆聚合物膜，所述阻隔涂覆聚合物膜布置在所述纸或纸板主体层的内部侧、朝向由所述包装材料制成的包装容器的内侧、在所述主体层和所述第二最内部液密可热封聚乙烯层之间，其中所述第二最内部液密可热封聚乙烯层通过第一中间线性低密度聚乙烯(linear low density polyethylene)m-lldpe接合层而接合到所述阻隔涂覆聚合物膜的未涂覆侧，所述线性低密度聚乙烯m-lldpe通过单位点或受限几何结构催化剂，例如茂金属催化剂的存在来制备。
20.所述第二最内部液密可热封聚乙烯层可以选自低密度聚乙烯(low-density polyethylene：ldpe)、线性低密度聚乙烯(linear low density polyethylene：lldpe)、通过约束几何催化剂聚合的线性低密度聚乙烯m-lldpe、以及所述聚乙烯中的两种或更多种的共混物，所述约束几何催化剂即单位点催化剂，例如茂金属催化剂。优选地，第二最内部层是ldpe和m-lldpe的共混物，最优选地，它是60至80重量％的m-llpde和20至40重量％的ldpe的共混物。它可进一步以15至25g/m2，例如16至22g/m2，通过与第一中间接合层一起共挤出涂覆来施加，其中该第一中间接合层主要包含mlldpe或由mlldpe组成，并且以4至8g/m2施加。
21.施加在阻隔涂覆聚合物膜内侧的热塑性聚合物层的所述构造已显示出改善的层间完整性和粘合性，以支持由其制成的包装容器的整体完整性，特别是填充液体饮料或食物的这样的包装容器的整体完整性。在诸如液体之类的重型产品的包装中，在包装容器的密封区域处和周围具有牢固的密封和良好的层间接合是非常重要的。所声称的内侧层构造已被证明可提供迄今为止在此类层压材料中所见的最强内侧层粘合性和层压材料完整性。
22.所述聚丙烯聚合物膜基底可以选自基于非取向、单轴或双轴取向的聚丙烯(unoriented,mono-or biaxially oriented polypropylene：pp、opp、bopp)膜或者具有包含所述聚合物中任一者的芯层或主层的多层膜。最常见和优选的聚丙烯聚合物膜基底是双轴取向的此类膜，即bopp膜。
23.所述气相沉积气体阻隔涂层可以选自包含氧化铝(alox)、氧化硅(siox)、含碳氧化硅(sioxcy)、无定形类金刚石碳涂层(diamond-like carbon coating：dlc)或铝金属化物(aluminium metallization)中一中或多种的涂层材料。
24.在本发明的第二方面中，提供了一种包含第一方面的层压包装材料的包装容器。根据一个实施方案，包装容器至少部分地由本发明的层压包装材料制成，并且根据另一实施方案，其整体由层压包装材料制成。详细说明
25.就本发明而言，所使用的术语“长期储存”意指包装容器应能够在环境条件下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，例如至少3个月，优选更长，例如6个月，例如12个月或更长。
500g/m2、优选约200-300g/m2的表面重量，并且可以是具有合适包装质量的常规纸或纸板。
37.对于液体食品的低成本无菌、长期包装，可以使用更薄的包装层压材料，其具有更薄的纸芯层。由这种包装层压材料制成的包装容器不是折叠成型的，更类似于枕形软袋。适用于小袋包装的纸通常具有约50至约140g/m2的表面重量，优选约70至约120g/m2，更优选70至约110g/m2的表面重量。
38.主体层通过第二中间接合层而粘合到阻隔涂覆聚合物膜的阻隔涂层表面，第二中间接合层可以是热塑性聚合物。用于第二中间接合层的最具成本效益和最合适的热塑性聚合物是低密度聚乙烯ldpe。它可以15至25g/m2，例如16至22g/m2通过以下方式来施加：将阻隔涂覆聚合物膜和主体层熔融挤出层压到第二中间聚合物接合层的相应侧。
39.因此，接合层可以通过以下方式将主体层粘合到阻隔涂覆聚合物膜上：将粘合聚合物层熔融挤出层压在主体层辐材和阻隔涂覆聚合物膜辐材之间，并在该三层通过层压辊隙前进时，同时将该三层压在一起，从而通过挤出层压提供层压结构。
40.适用于最外部和最内部可热封液密层的热塑性塑料是聚烯烃，例如聚乙烯和聚丙烯均聚物或共聚物，优选聚乙烯，更优选选自由低密度聚乙烯(ldpe)、线性低密度聚乙烯(lldpe)、单位点催化剂茂金属聚乙烯(m-lldpe)及其共混物或共聚物组成的群组的聚乙烯。根据一实施方案，第一最外部保护且液密层是ldpe，而第二最内部可热封液密层是m-lldpe和ldpe的共混组合物，以实现最佳的层压和热封性能。
41.相同的热塑性聚烯烃基材料(如关于第一最外部和第二最内部层所列的，特别是聚乙烯)也适合作为层压材料内部的第二中间接合层，即在主体或芯层和阻隔膜之间。
42.根据一替代实施方案，适用于第二中间接合层的聚合物也可以是所谓的粘性热塑性聚合物，例如改性聚烯烃，其主要基于ldpe或lldpe共聚物或具有含有单体单元(所述单体单元例如(甲基)丙烯酸单体或马来酸酐(mah)单体)的官能团(所述官能团诸如羧基或缩水甘油基官能团)的接枝共聚物(即乙烯丙烯酸共聚物(eaa)或乙烯甲基丙烯酸共聚物(emaa))、乙烯-(甲基)丙烯酸缩水甘油酯共聚物(eg(m)a)或mah-接枝聚乙烯(mah-g-pe)。这种改性聚合物或粘合剂聚合物的另一示例是所谓的离聚物或离聚物聚合物。优选地，改性聚烯烃是乙烯丙烯酸共聚物(eaa)或乙烯甲基丙烯酸共聚物(emaa)。
43.从回收的角度来看，普通均聚物低密度聚乙烯ldpe是优选的和有利的。
44.为了材料的回收目的和可持续性，在包装材料中仅使用一种类型的聚合物是有利的，例如具有相似性质和相容性的聚烯烃聚合物，使得这些聚合物的回收共混部分很容易找到第二优质用途或使用。气体阻隔涂层和任何任选的表层仅构成总材料的一小部分，使得本发明的层压包装材料的分解和再循环将导致仅两个再循环材料流，即纤维素纤维和聚烯烃聚合物流。这是对现有气密层压材料的改进，在现有气密层压材料中，几种不同的材料混合在包装材料中，作为混合层或多层层压材料，并且难以分离。
45.根据一实施方案，第一最外部液密可热封聚合物层可以包括聚乙烯聚合物，例如其选自由低密度聚乙烯ldpe、中密度聚乙烯mdpe及其任何共混物组成的群组。第一最外部液密可热封聚合物层可以8至15g/m2，例如10至13g/m2的量施加。优选地，施加的液密可热封聚合物是ldpe。
46.阻隔涂覆聚合物膜的聚丙烯聚合物膜基底可具有12至25μm，例如15至23μm，例如15至20μm的厚度，以获得本发明的层压材料的最佳的机械强度、完整性、阻隔性能和成本效
率。
47.聚丙烯聚合物薄膜基底在其一个表面上还可以具有表层，该表层构造成接收气相沉积气体阻隔涂层。表层可包含基于乙烯醇的聚合物，例如乙烯乙烯醇共聚物evoh或聚乙烯醇pvoh。这种表层的定义是，它已经以比聚丙烯芯层低得多的厚度施加到膜基底的聚丙烯芯上，或它与膜基底的聚丙烯芯一起熔融加工，然后与芯层一起拉伸，即定向。所得膜通过拉伸操作变得相当薄，表层的最终厚度可能只有0.5至2μm那么薄。
48.由于evoh或pvoh聚合物固有的氧气阻隔性能，这种表层将在一定程度上有助于一定程度的氧气阻隔，并且还可以构成随后施加的阻隔涂层的接收表面。因此，它可以为聚丙烯聚合物膜基底的表面提供更高的表面能，以实现与后续沉积涂层的良好结合，因此有时也称为高表面能hse层。
49.可以通过物理气相沉积(pvd)或化学气相沉积(cvd)，例如通过等离子增强化学气相沉积(pecvd)，施加待涂覆到阻隔涂覆聚合物膜上的阻隔涂层。
50.在一实施方案中，气相沉积涂层的材料选自金属、金属氧化物、无机氧化物和碳质气相沉积涂层。
51.在另一实施方式中，阻隔沉积涂层是选自由铝金属化涂层和氧化铝alox组成的群组的气相沉积涂层。
52.这种薄的气相沉积涂层是纳米厚的，即具有最适合以纳米计算的厚度，例如5至500nm(50至)，例如5至200nm，更例如从5至100nm，例如5至50nm。
53.通常，低于5nm，阻隔性能可能太低而无法使用，而高于200nm，例如高于100nm，例如高于50nm，具体取决于气相沉积涂层的类型，阻隔涂层可能柔性较差，并且，因此，当应用于柔性基底时更容易开裂，并且成本也会更高。
54.在一实施方案中，阻挡沉积涂层可施加至10至80nm的厚度，例如10至50nm，例如10至45nm。
55.气相沉积涂层的具体示例是氧化铝(alox、al2o3)和氧化硅(sio
x
)涂层。
56.这种涂层也可以通过等离子增强化学气相沉积法(pecvd)来施加，其中化合物的蒸气在或多或少的氧化环境下沉积到基底上。氧化硅涂层(siox)也可以例如通过pecvd工艺施加，并且可以在某些涂层条件和气体配方下获得非常好的阻隔性能。
57.dlc定义了一类无定形碳材料(类金刚石碳)，它显示出金刚石的一些典型特性。优选地，烃类气体(例如乙炔或甲烷)用作等离子体中的工艺气体，以用于生产通过pecvd真空工艺(即dlc)施加的无定形氢化碳阻挡层的涂层。在真空下通过pecvd施加的dlc涂层为层压包装材料中的相邻聚合物或粘合剂层提供良好的粘合性。使用聚烯烃，特别是聚乙烯和基于聚乙烯的共聚物获得对相邻聚合物层的特别好的粘合性。
58.通常，金属薄涂层或金属和金属氧化物的混合物薄涂层提供对氧气和水蒸气两者的阻隔性能，并且可以在所需功能是防止氧气和/或水蒸气迁移进入和穿过多层膜或包装层压材料时使用。优选地，为了制造食品包装材料的目的，金属化或无机金属涂层中的金属是铝(al)。
59.在一实施方案中，铝金属化层被施加至1.8或更高的光密度(od)，例如1.8至3.5，例如2.0至3.0的光密度。在低于1.8的光密度下，金属化膜的阻隔性能可能相当低。
60.光密度在生产中通过密度计测量，该密度计即使用漫射光传输原理的仪器(例如
来自macbeth、tobias或类似仪器)。该仪器适用于测量镀铝金属化物膜的光密度值。在0到6.60od的测量范围内，测量的准确性和精确度是高的并且分别为大约+/-0.2od和大约+/-0.01od。
61.在实验室测量中，分光光度计可以替代地测量整个可见光谱(380-800nm)的光传输。根据公式od＝-log
10
(i1/i0)，并且根据560nm处的透光率(t)值计算光密度，所得值同样准确(+/-0.2od)，并且可与透光密度计值相当。
62.阻隔涂覆聚合物膜的气相沉积气体阻隔涂层可进一步具有通过以下方式施加的顶涂层：湿溶液或分散体涂覆，随后干燥，从而提供进一步的固有阻隔性能并且还进一步覆盖和“修复”第一次施加的气相沉积涂层中的任何缺陷。顶涂层可包含基于乙烯醇的聚合物，例如乙烯乙烯醇共聚物evoh或聚乙烯醇pvoh。替代的顶涂层也可以包含丙烯酸聚合物或由丙烯酸聚合物组成。它还可以在组合物中包含少量分散的或部分混合的无机材料，例如粘土填料或溶胶-凝胶材料。因此可以在单独的涂覆步骤中将顶涂层施加到阻隔涂覆聚合物膜的气相沉积阻隔涂层上，以进一步增强阻隔性能。
63.在另一个实施方案中，聚丙烯聚合物膜基底的相对的未涂覆侧具有表层，该表层包含共聚物，该共聚物包含乙烯和丙烯以及任选的第三共聚单体，例如乙烯-丙烯共聚物或包含乙烯、丙烯和丁烯的三元共聚物。这些聚合物具有较低的熔化温度，因此可以实现较低的热封温度，这可以允许聚丙烯芯层或主层在密封操作期间保持几何形状，即尺寸稳定。该层可以进行表面处理(火焰、等离子体、电晕)以在进一步的膜施加工艺中提供所需的表面能。
64.根据上述方法制成的层压包装材料在转变为填充的包装容器时通过层压结构内相邻层之间的良好粘合和相互作用以及通过保持气体阻隔涂层气相沉积涂层的良好质量而提供良好的完整性。特别是，重要的结论是层压包装材料内的层间粘合性以及氧气阻隔性能在湿包装条件下也可以保持，例如以用于液体和湿食品的包装。
65.根据另一个实施方案，由层压包装材料形成的包装容器可以部分密封，填充液体或半液体食品，然后通过将包装材料密封到自身，可选地与包装的塑料开口或顶部相结合来密封。
66.总之，如本发明所定义的，可通过阻隔涂覆聚合物膜和包含它的层压包装材料获得用于长期货架期和储存的用于液体食品包装的稳固且可靠的包装。层压包装材料结构更适合形成折叠成形的包装，这要归功于聚丙烯聚合物膜基底与内部可热封热塑性层之间的粘合性改善，以及归功于成型包装的热封部分的完整性改善。
附图说明
67.在下文中，将参考附图来描述本发明的优选的实施方案，其中：
68.图1示意性地显示了本发明的层压非箔包装材料的横截面，其包括层压到基于纤维素的主体层上的阻隔涂覆聚合物膜，
69.图2a示意性地显示了一种用于将两个辐材熔融挤出层压在一起的方法，
70.图2b示意性地显示了一种方法，其用于将热塑性聚合物层熔融(共)挤出涂覆到辐材基底上，以形成本发明的包装层压材料的最内部层和最外部层，
71.图3a-3d示出了根据本发明的由层压包装材料生产的包装容器的典型示例，以及
72.图4示出了这样的包装容器如何从包装层压材料以连续、卷筒进给、成型、填充和密封过程制造的原理。
具体实施方式
73.生产具有如下主要层结构的层压材料，如表1中所列，并且测量了内部层的第一中间接合层与阻隔涂覆bopp膜的背面之间的粘合性。
74.//ldpe外部12g/m2/纸板80mn/第二中间接合层ldpe 20g/m2/阻隔涂层/膜基底bopp/x/(mlldpe+ldpe70:30的混合物)19g/m2//
75.层x(如果使用的话)对应于本发明的第一中间mlldpe接合层，并且以约6g/m2施加。
76.在之前的测试中，已经尝试在另一个方向上也转动阻隔涂覆聚合物膜，即，使得气体阻隔涂层面向第二最内部可热封层。得出的结论是，阻隔涂层反而需要转向主体层，并且针对测试类型的阻隔涂层(铝金属化、alo
x-、sio
x-、sio
xcy-涂层)通过适当的表面处理，实现了对第二中间ldpe接合层的足够好的粘合，从而将主体层粘合到阻隔涂覆聚合物膜上。得出的结论是，阻隔涂层对主体至阻隔之间(bulk-to-barrier)的中间ldpe接合层的粘合性与铝箔参考层压材料中的相应粘合性相当。该层界面处的粘合性水平与阻隔涂覆膜内侧上的粘合性水平相比(即与内侧层相比)也略低。不会或很少会有蒸汽、水分或分子物质从填充产品向该界面迁移，因为阻隔涂层也是大多数此类化合物或分子的迁移屏障。此外，将阻隔涂层朝主体层的方向转动的优点在于，以这种方式将更好地保护它免受在层压和包装机操作中处理层压材料时的损坏。
77.在测量粘合性之前，将层压材料在23℃、50％rh条件下调理至少24小时。
78.粘合性测量是在室温下使用180
°
剥离力测试仪(instron)进行的。剥离速度为100mm/min。测量在23℃、50％rh下进行。剥离因此在bopp膜的未涂覆侧和内侧层之间的界面处进行，剥离臂是内侧膜。给定的粘合性值以n/m为单位，是5次测量的平均值。
79.粘附性测量结果如表1所示。表1
80.因此可以从粘合性测量得出结论，为了获得足够的内侧层粘合性和层压材料的内部完整性，最佳形成的内侧层构造是在阻隔涂覆bopp膜的背面与最内部液密且可热封层之间有中间mlldpe层的构造。
81.包含mlldpe和ldpe的共混物的最内部直接挤出涂层在bopp膜的背面和内侧可热封层之间提供了明显不足的粘合性。传统上使用的乙烯-丙烯酸共聚物(eaa)(其代表具有羧基官能团的基于烯烃的粘合剂聚合物)在层压材料中的这个位置根本不起作用。使用传统的ldpe作为中间接合层提供了一些更好的粘合水平，但在层压材料的这个位置也是不够的。对于目前生产的参照铝箔基材料已经看出，期望和需要至少200n/m的粘合性。
82.实施方案1和2中非常好的粘合性值比目前生产的铝箔基材料的参考值增加至少100n/m，并且无需任何预先表面处理即可获得。
83.此外，关于附图：
84.在图1中，显示了用于对氧敏感的产品进行包装(例如用于液体纸盒包装)的层压包装材料10，最重要的是，其包括阻隔涂覆聚合物膜12，以对层压材料提供气体阻隔性能。因此，聚合物膜12包括预制双轴取向聚丙烯膜(即bopp膜)的聚合物膜基底12a和纳米厚的气体阻隔涂层12b，该气体阻隔涂层12b通过气相沉积涂覆方法施加在膜的一侧上。可以想到通过分散体或溶液涂覆到聚合物膜基底12a上并随后干燥来施加替代的气体阻隔涂层12b。然而，气相沉积涂覆阻隔涂层可能能够以非常低的厚度(纳米级)和高质量的涂层提供显著更高的氧气阻隔性能和/或水蒸汽阻隔性能。
85.层压材料还包括纸板主体层11，在本示例中具有80mn的弯曲力和约200g/m2的克重，因此适用于填充、折叠成型和密封成容纳(例如200-250ml)液体或饮料的较小包装，所谓的部分包装(portion packages)。
86.主体层11通过中间(即中介)热塑性聚合物(在这种最常见的情况下为低密度聚乙烯(ldpe))的接合层13层压到阻隔涂覆聚合物膜12的阻隔涂层侧。中间接合层13是通过以
下方式形成的：当其与两个辐材都通过冷却压辊辊隙时，将其在两个辐材之间熔融挤出成薄聚合物熔融帘幕，且因此将主体层和阻隔涂覆聚合物膜相互层压。中间结合层13的施加量为15至25g/m2，例如18-23g/m2。
87.层压包装材料还包括最外部保护材料层，即在这种情况下，液密且可热封聚合物层16施加在主体层11的外侧，该侧将指向由包装层压材料所生产的包装容器的外侧。层16是透明的以显示可选的印刷装饰图案17，印刷装饰图案17可以印刷到纸或纸板主体层上并向外。因此，印刷装饰图案可以将包装内容、包装品牌和其他信息告知零售设施和食品店的目标消费者。最外部层16的聚合物可以是聚烯烃，例如具有可热封质量的常规低密度聚乙烯(ldpe)，但也可以包括其他类似的聚合物，包括lldpe。此处的用量约为12g/m2。
88.最内部液密可热封层14布置在主体层11的相对侧，其指向由包装层压材料制成的包装容器的内侧，即层14将与包装产品直接接触。因此，将形成由层压包装材料制成的液体包装容器的牢固横向热封件的最内部可热封层14可包含聚乙烯组合中的一种或多种，该聚乙烯选自ldpe、线性低密度聚乙烯(lldpe)，以及通过在茂金属催化剂存在下将乙烯单体与c4-c8(例如c6-c8)α-烯烃单体聚合而生产的lldpe，即所谓的茂金属-lldpe(m-lldpe)。可以约18-22g/m2的量施加最内部液密可热封层14。
89.优选地，最内部可热封层14包含重量比为60:40至80:20的由单位点催化剂(例如茂金属催化剂)生产的m-lldpe和ldpe的可热封共混物，并且以18至22g/m2的克重施加。最内部可热封层与第二中间lldpe聚合物接合层15作为熔体一起以约5-7g/m2共挤出涂覆，由此它很好地粘合到阻隔涂覆的bopp膜的背面12。
90.在图2a中，显示了熔融挤出层压的主要方法。基于纤维素的主体层11以及阻隔涂覆聚合物膜12作为连续材料幅材通过层压辊隙21前进，并通过中间熔融挤出聚合物层相互连接，该中间熔融挤出聚合物层通过挤出机进料块和模具22作为熔融聚合物帘幕23排出进入辊隙。这样层压的材料24被送到下一个层压站，或卷绕到辊上，未显示。
91.图2b显示了在如图2a所示的主体层11已经首先层压到阻隔涂覆聚合物膜12之后，图1的包装层压材料10的制造中的层压步骤的工艺步骤。
92.所得的预层压纸幅材24从中间存储卷轴送出，或直接从层压站送出，以用于将主体层的预层压材料层压到阻隔涂覆纤维素基底上。主体层部分24的非层压侧(即其印刷侧17)通过在冷却的辊隙27处接合到熔融ldpe聚合物帘幕27a进行熔融挤压涂覆，从而形成最外部层压材料层16，其中ldpe从挤出机进料块和模具27b挤出。随后，现在最外部层16涂覆在其印刷侧(即外侧)上的预层压主体阻隔膜幅材通过第二挤出机进料块和模具28b以及层压辊隙28，在辊隙28处，熔融聚合物帘幕28a接合并涂覆到预层压材料的另一侧，即涂覆到阻隔涂覆聚合物膜基底12的未涂覆侧上。因此，最内部可热封层14与相邻的聚合物接合层15一起被熔融共挤出涂覆到阻隔涂覆膜12的背面上，即在“主体-阻隔-膜”预层压辐材24的内侧上，以形成成品层压包装材料10；29，其最后缠绕在存储卷轴上，未显示。
93.在层压辊隙27和28处的这两个共挤出步骤可以替代地作为两个连续的步骤以相反的顺序进行。
94.根据本发明的方法的不同实施方案，最外部层14或16中的一者或两者可以改为在单独的预层压站中施加，其中首先分别将共挤出涂覆的最外保护层16和14施加到在(任选印刷的)主体纸板层11的外侧和阻隔涂覆聚合物膜12上，最后，两个预层压纸幅材可以相互
层压，如上文结合图2a所述，通过中间聚合物接合层13进行。
95.图3a示出了由根据本发明的包装层压材料生产的包装容器30a的实施方案。包装容器特别适用于饮料、调味酱、汤等。通常，这样的包装具有约100至1000ml的体积。它可以是任何结构，但是最好是砖形的，分别具有纵向密封件31a和横向密封件32a，并且可选地具有开启设备33。在另一个未示出的实施方案中，包装容器可以成形为楔形。为了获得这样的“楔形”，只有包装的底部部分被折叠成形，使得底部的横向热封件被隐藏在三角形折翼下面，其被折叠并密封在包装的底部。顶部横向密封件保持展开状态。以这种方式，仅仅部分折叠的包装容器仍然容易搬运并且尺寸足够稳定，以放置在食品商店的搁架或任何平坦表面上。
96.图3b示出了由根据本发明的替代包装层压材料生产的包装容器30b的替代示例。替代包装层压材料因具有较薄的纸主体层而较薄，所以它在尺寸上没有稳定到足以形成平行六面体或楔形包装容器，并且不在横向密封32b之后折叠成形。包装容器将保持枕形袋状容器，并以这种形式分配和销售。
97.图3c示出了由预切片材或坯料、由包括纸板主体层和本发明的阻隔涂覆纸基底的层压包装材料折叠形成的山顶包装30c。平顶包装也可以由类似的坯料制成。
98.图3d示出了瓶状包装30d，其是由本发明的层压包装材料的预切坯料形成的套筒34和顶部35的组合，所述顶部通过将注塑塑料与开启设备(如螺旋塞等)结合形成。该类型的包装例如以商品名tetra和tetra销售。这些特定的包装通过将具有以关闭位置连接的开启设备的模制顶部35连接到层压包装材料的管状套筒34上形成，对由此形成的瓶顶胶囊进行消毒，将其用食品填充并最终折叠-形成包装的底部并密封。
99.图4显示了在本技术的介绍中描述的原理，即包装材料辐材通过搭接辐材的纵向边缘42、42'并将它们彼此热封而形成管41，从而形成搭接接头43。管被连续填充44待填充的液体食品，并在管中的填充内容物水平面以下在彼此预定的距离处通过管的重复双横向密封件45被分成单独的、被填充的包装。包装46通过在双横向密封件(顶部密封件和底部密封件)之间切割而分离，并且通过沿材料中准备好的折痕线的折叠形成而最终成形为期望的几何构造。
100.作为最后的评述，本发明不受上面所示和所述的实施方案的限制，而是可以在权利要求的范围内变化。

技术特征：
1.用于包装例如液体、半液体或粘性食品等对氧敏感的食品的层压非箔包装材料(10)，其包括：纸、纸板或其他纤维素基材料主体层(11)；第一最外部液密可热封聚合物层(16)；第二最内部液密可热封聚乙烯层(14)；以及包括聚丙烯聚合物pp膜基底(12a)和气体阻隔涂层(12b)的阻隔涂覆聚合物膜(12)，所述阻隔涂覆聚合物膜(12)布置在所述纸或纸板主体层的内部侧、朝向由所述包装材料制成的包装容器的内侧、在所述主体层和所述第二最内部液密可热封聚乙烯层之间，其中所述第二最内部液密可热封聚乙烯层(14)通过第一中间线性低密度聚乙烯m-lldpe接合层(15)接合到所述阻隔涂覆聚合物膜的未涂覆侧，所述线性低密度聚乙烯m-lldpe通过单点或受限几何结构催化剂，例如茂金属催化剂的存在来制备。2.根据权利要求1所述的层压非箔包装材料(10)，其中所述第二最内部液密可热封聚乙烯层(14)选自低密度聚乙烯ldpe、线性低密度聚乙烯lldpe、通过约束几何催化剂聚合的线性低密度聚乙烯m-lldpe、以及所述聚乙烯中的两种或更多种的共混物，所述约束几何催化剂即单位点催化剂，例如茂金属催化剂。3.根据权利要求1所述的层压非箔包装材料(10)，其中所述第二最内部液密可热封聚乙烯层(14)通过以15至25g/m2，例如16至22g/m
2，
与第一中间接合层(15)一起共挤出涂覆来施加，其中所述第一中间接合层以4至8g/m2施加。4.根据前述权利要求中任一项所述的层压非箔包装材料(10)，其中所述第一最外部液密可热封聚合物层(16)包含聚乙烯聚合物，所述聚乙烯聚合物例如选自由低密度聚乙烯ldpe、中密度聚乙烯mdpe及其共混物组成的群组。5.根据前述权利要求中任一项所述的层压非箔包装材料(10)，其中所述聚丙烯聚合物膜基底(12a)选自基于非取向、单轴或双轴取向的聚丙烯(pp、opp、bopp)膜或者具有包含所述材料中任一种的芯层的多层膜。6.根据前述权利要求中任一项所述的层压非箔包装材料(10)，其中所述气体阻隔涂层(12b)选自包含氧化铝alo
x
、氧化硅sio
x
、含碳氧化硅sio
x
c
y
、无定形类金刚石碳涂层dlc或铝金属化物的气相沉积涂层材料。7.根据前述权利要求中任一项所述的层压非箔包装材料(10)，其中所述聚丙烯聚合物膜基底(12a)在其表面中的一个上具有表层，该表层被配置成接收气相沉积气体阻隔涂层(12b)，并且其包含乙烯醇基聚合物，例如乙烯乙烯醇共聚物evoh或聚乙烯醇pvoh。8.根据前述权利要求中任一项所述的层压非箔包装材料(10)，其中所述阻隔涂覆聚合物膜(12)的所述气相沉积气体阻隔涂层(12b)还具有通过湿溶液或分散体涂覆和随后的干燥而施加的顶涂层。9.根据前述权利要求中任一项所述的层压非箔包装材料(10)，其中所述聚丙烯聚合物膜基底(12a)的相对的未涂覆侧具有包含共聚物的表层，所述共聚物包含乙烯和丙烯以及任选的第三单体。10.根据前述权利要求中任一项所述的层压非箔包装材料(10)，其中所述聚丙烯聚合物膜基底(12a)的厚度为12至25μm，例如15至23μm，例如15到20μm。11.根据前述权利要求中任一项所述的层压非箔包装材料(10)，其中所述阻隔涂覆聚合物膜(12)的阻隔涂覆表面通过第二中间热塑性聚合物接合层(13)接合到所述主体层(11)上。
12.根据权利要求11所述的层压非箔包装材料(10)，其中所述第二中间接合层(13)是聚烯烃层，例如包括低密度聚乙烯ldpe。13.根据权利要求11-12中任一项所述的层压非箔包装材料(10)，其中所述第二中间接合层(13)以15至25g/m2，例如16至22g/m2通过将所述阻隔涂覆聚合物膜(12)和所述主体层(11)熔融挤出层压到第二中间聚合物接合层的相应侧来施加。14.包装容器，其包含根据权利要求1-13中任一项所限定的层压包装材料。

技术总结
本发明涉及一种适用于对氧敏感的产品的可热封包装的非箔纸板基层压包装材料(10)，其包括阻隔涂覆BOPP聚合物薄膜(12)，并涉及由该层压包装材料制成的包装容器。层压包装材料制成的包装容器。层压包装材料制成的包装容器。


技术研发人员：德吉娜
受保护的技术使用者：利乐拉瓦尔集团及财务有限公司
技术研发日：2023.03.28
技术公布日：2023/10/19