專利名稱：一種生產(chǎn)層壓包裝材料的方法和由該包裝材料制成的包裝容器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)層壓包裝材料的方法，該包裝材料包括一個紙或紙板的中心夾層和一個涂布在該中心夾層的一個側面上的阻擋層。
本發(fā)明還涉及一種根據(jù)該方法制造出來的層壓包裝材料以及由該層壓包裝材料制造出來的包裝容器。特別有利的是，提供了其中使用與納米微粒相混合的聚乙烯醇(或淀粉)來作為阻擋層材料的包裝層壓板。
背景技術：
眾所周知，在包裝工業(yè)中使用了用來包裝和運輸液體食品的一次性使用性質的層壓包裝材料。通常，這種層壓的包裝材料是由一種結構堅固而又能折疊的中心夾層制成的，該中心夾層例如可由紙或紙板構成，以便獲得良好的機械結構的穩(wěn)定性。液密的塑料涂層涂布在該中心夾層的兩個側面上，從而有效地保護了吸收液體纖維制成的中心夾層不被水分滲入。通常，這些外層由熱塑性塑料(最好是聚乙烯)構成，這種塑料能賦予包裝材料良好的熱密封性能，由此，就可以將該包裝材料轉變成具有規(guī)定幾何形狀的包裝成品。
但是，完全由紙或紙板和液密的塑料構成的層壓包裝材料對于氣體特別是氧氣的氣密性不佳。在許多食品的包裝中，這是一個主要的缺點，當與氧氣相接觸時，這類食品例如果汁的貯存壽命將顯著地降低。為了給包裝材料添加一個阻止氣體特別是氧氣的阻擋層，在本技術領域內(nèi)眾所周知的辦法是，在該中心夾層的面對包裝內(nèi)部的這個側面上，涂布對氧氣具有優(yōu)良的氣密性能的一個薄層，例如鋁箔或聚乙烯醇薄層。
與鋁箔相比較，聚乙烯醇具有許多合乎需要的性能，因此在許多情況下最好用它來做阻擋層材料。在這些性能中，需要說明的是聚乙烯醇的優(yōu)良的強度特性，與食品的相溶性和經(jīng)濟價值，以及其優(yōu)良的氧氣阻擋性能。此外，在某些情況下，從環(huán)境和重復利用的觀點看，在食品包裝中用它來取代鋁箔作為氣體阻擋材料被認為是合適的權宜之計。
與許多其他可以想到的阻擋或粘性聚合物例如乙烯乙二醇，淀粉，淀粉衍生物，羧基甲基纖維素以及其他的纖維素衍生物或其混合物一樣，聚乙烯醇適合于通過涂布方法進行涂布，即，采用一種懸浮液或水溶液的形式來進行涂布，當涂布時，將該溶液在基體上分散成一個均勻的薄層，然后對它進行干燥。但是，我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)該方法的一個缺點，即例如一種涂布在紙或紙板的中心夾層上的，具有EAA添加劑的聚乙烯醇的，含水的聚合物懸浮液或聚合物溶液，將會滲透到該中心夾層的吸收液體的纖維中。與排除水分以便使涂布的阻擋層干燥和可能的固化相關，該中心夾層也將受到用以干燥的高溫，因而，在紙板或紙層中形成有害裂縫的危險將分別由于難以調(diào)節(jié)的含水量和發(fā)生在該層內(nèi)的干燥而增加。
瑞典專利440519提出包括一種增稠劑例如藻朊酸鹽以便減少水對紙板的滲入。而在專利WO97/13639中則提出使用PVOH來作為阻擋層材料涂布在聚合物薄層上，以便阻止裂縫的形成并且使紙板表面光滑。
聚乙烯醇的一個缺點是，它對濕度很敏感，當它暴露在潮濕環(huán)境中時將迅速地喪失其阻擋性能。這種不便可以根據(jù)專利WO97/22536通過將聚乙烯醇與已知的一種或多種食品許可使用的聚合物，例如乙烯丙烯酸共聚物(EAA)或者苯乙烯-丁二烯共聚物相結合而得以事先排除。這些聚合物與聚乙烯醇相結合有利地形成了一個粘附的結合良好的具有優(yōu)良的氣體阻擋性能特別是氧氣阻擋性能的薄層，而且，聚乙烯醇所需要的優(yōu)良的氣體阻擋性能既使在潮濕的環(huán)境中也能夠保持。
專利WO97/22536公開了以下內(nèi)容，先將與EAA-乙烯共聚物或其他同類材料相混合的聚乙烯醇分散涂布在一個事先涂有一種聚合物的紙板上，然后再在最高為170℃的溫度下進行干燥和固化，就可以形成一種具有十分優(yōu)良的阻擋性能的層壓包裝材料。
不受任何特定的理論的限制，有人建議，改進的氧氣和水阻擋性能可以在增加固化溫度的情況下，由PVOH與EAA之間的酯化反應而產(chǎn)生，由此PVOH被疏水的EAA聚合物鏈所交聯(lián)，因而該聚合物鏈就成為PVOH結構的一個組成部分。
在使用聚乙烯醇取代鋁箔作阻擋層時的另一個缺點是，例如，當貯存光敏食品時，在許多情況下還需要將某種類型的光阻擋層并入到包裝材料內(nèi)。既使紙或紙板的中心夾層不允許(即肉眼看見)任何光的通過，然而在不可見波長范圍內(nèi)的光卻仍能從包裝容器的外部滲入包裝食品內(nèi)，并且從貯存壽命的觀點來看，仍可能對該食品產(chǎn)生負面影響。在包裝材料中使用鋁箔具有這樣的優(yōu)點，鋁箔本身構成了一個既能阻擋氣體又能阻擋光的優(yōu)良的阻擋層。另一方面，聚乙烯醇好在既使是在具有疏水聚合物例如乙烯丙烯酸共聚物或苯乙烯丁二烯共聚物的混合物中也完全是透明的。根據(jù)專利WO97/22536，把常規(guī)的光阻擋層的附加劑例如炭黑和二氧化鈦加入到層壓包裝材料內(nèi)的任何塑料層中就其操作本身而言是可行的，但是在美學方面，這樣將對該包裝留下無吸引力的外觀。
在例如包括可能與另一種聚合物結合在一起的聚乙烯醇的阻擋層的層壓包裝材料中，另外一個固有的缺點是，這種包裝材料不能使用與在生產(chǎn)使用鋁箔作為阻擋層的包裝材料時的相同生產(chǎn)設備來進行生產(chǎn)，這樣將需要投入用于新生產(chǎn)設備的基本投資費用。
如上所述，PVOH作為阻擋層材料具有環(huán)境方面的利益。除去這些合成材料以外，利用天然的和可生物降解的聚合物(生物聚合物)，例如淀粉和淀粉衍生物，來作為氣體阻擋層材料的可能性已經(jīng)在研究。
人們以前就都知道，當在比較厚的涂層例如涂層厚度為約20μm至30μm中使用時，淀粉具有某些氣體阻擋性能。但是，這種淀粉材料的厚涂層并不適合在包裝層壓板中使用，因為在加工處理時，例如在進行層壓加工和當將該層壓板折疊成形為包裝時，它們將容易變脆，并且有產(chǎn)生裂縫和發(fā)生斷裂的傾向。除了在制造和銷售時不能靈活處理以外，包括淀粉這種厚涂層的層壓板還可能吸收水分并且在該淀粉層與其相鄰層之間引起層離。
從專利WO97/16312人們獲知，涂布在中心夾層上的很薄的涂層至少在與一個相鄰的塑料層結合起來使用時，此時已通過塑性材料的擠壓涂布使該塑料層與淀粉阻擋層相合并，可以提供某些氣體阻擋性能。兩個很薄的淀粉層分別以0.5g/m2和1g/m2的干重分別涂布在紙板的中心夾層的對置側上，每個擠壓涂布有一個塑料層的薄層在一個標準大氣壓下每24小時可以提供的氧氣阻擋為289cm3/m2。同樣地，兩個淀粉層分別以1g/m2和1.5g/m2的量分別涂布，在一個標準大氣壓下每24小時可以提供的氧氣阻擋為141cm3/m2。所獲得的上述結果可以與例如12μm厚的定向PET薄膜的氣體阻擋性能相比，因而，它代表了一種“中等性能的阻擋”材料。
但是，專利WO97/16312的包裝層壓板只是一種中等性能的氣體阻擋材料。這意味著該材料只能用來包裝冷藏的時間周期較短的液體食品。迄今為止，在現(xiàn)有技術中，人們還不知道如何由淀粉或淀粉衍生物阻擋材料來生產(chǎn)具有高性能氣體阻擋性能的包裝層壓板。能夠用于長時間貯存液體食品，即用于冷藏時延長的貯存壽命(ESL)或者甚至用于無菌冷藏的具有足夠的氣體阻擋性能的包裝材料將是非常期望的。這種理想的高性能氧氣阻擋性能的數(shù)量級約為在一個標準大氣壓下(23℃，50％相對濕度)每24小時可以提供的氧氣阻擋為50cm3/m2或者更高，例如最高可達每24小時30cm3/m2，即，當使用的厚度數(shù)量級約為5μm時，這些氧氣阻擋性能可以與在厚度數(shù)量級為5μm時使用的例如PVOH，EVOH(聚乙烯乙二醇共聚物)或者聚酰胺(PA)相比。
專利FR-A-2684922公開了以下內(nèi)容，先涂布一層聚合物例如一種具有包含表面活化劑的直鏈淀粉懸浮液的聚酯薄膜，然后在溫度最高為180℃的情況下，對該淀粉進行干燥。在涂布水平為例如0.7g/m2(干重)時就可以獲得良好的氣體阻擋性能。但是，并沒有表明在具有紙或紙板中心夾層的層壓包裝材料中也能獲得同樣的性能。
但是，盡管上述氣體阻擋聚合物材料能夠在包裝層壓板中提供良好的氣體阻擋性能，它們卻仍然能被氧氣滲透到某種程度，而在罐裝或瓶裝食品中使用的金屬或玻璃材料的氧氣滲透率卻基本上為零。為了再進一步改進氣體阻擋性能，可以將聚合物氣體阻擋材料與無機層狀的化合物相混合。這種氣體阻擋樹脂混合物例如在專利EP-A-590263中就有說明，其中可以獲得極為優(yōu)良的氣體和濕氣的阻擋水平。專利EP-A-590263中公開了一種用于生產(chǎn)氣體阻擋樹脂混合物或包括一層薄膜的其模制品，該混合物包括一種樹脂和一種無機層狀的化合物，該化合物具有5μm或者更小的顆粒尺寸以及50至5000的長寬比，該方法包括把該無機層狀的化合物分散在樹脂或者樹脂溶液中并處于這種狀態(tài)，即該無機層狀的化合物和溶劑/分散劑一起膨脹或裂開。把溶劑從該懸浮液中除去，如果需要可以采取薄膜的形式，同時保持層狀化合物處于膨脹狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容
我們現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，具有優(yōu)良阻擋性能特別是阻擋氣體的層壓包裝材料可以使用一種方法制造出來，該方法適合使用使用鋁箔作為阻擋層的包裝材料生產(chǎn)中所用的這類常規(guī)生產(chǎn)設備。
我們現(xiàn)在還已經(jīng)證實，在用于液體食品包裝的紙包裝層壓板中，通過使用一種包括可分散的或可溶解的聚合物和無機層狀化合物的氣體阻擋成分，可以獲得高性能的氧氣阻擋性能。
此外，通過避免把液態(tài)氣體阻擋成分涂布在與包裝材料的疊層相連接的中心夾層上，當干燥涂布后的紙或紙板中心夾層時，我們已經(jīng)消除了過量的水吸收到該中心夾層內(nèi)并由此引起裂縫形成的危險。
根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，提供了一種生產(chǎn)層壓包裝材料的方法，該包裝材料包括一個紙或紙板的中心夾層和一個涂布在該中心夾層的一個側面上的阻擋層，其特征在于，一種包括聚合物懸浮液(或溶液)和無機層狀化合物的液態(tài)氣體樹脂阻擋成分作為阻擋層涂布在承載層的至少一個側面上，并且在加熱期間被干燥以便驅除分散劑或溶劑，此后再將具有干燥后的涂布的阻擋層的承載層與中心夾層的一個側面互相組合，并且永久地與該側面相結合。
最好是，無機層狀化合物或所謂的納米微?；衔锉环稚⒊善瑺顒兟浜蛯与x狀態(tài)，即，無機層狀化合物的薄層是由液體介質互相隔離的。因此，該層狀化合物最好可以由在懸浮時已經(jīng)滲透到該無機材料的層狀結構中的聚合物懸浮液或溶液所膨脹或裂開。該無機層狀化合物還可以在它們被加入到聚合物溶液或聚合物懸浮液中以前先用溶劑進行膨脹。因此，該無機層狀化合物在該液態(tài)氣體阻擋成分中和在該干燥的阻擋層中被分散成層離狀態(tài)。
術語粘土礦物分別包括高嶺石，葉蛇紋石，蒙脫石綠土，蛭石礦物或者云母型礦物。具體地說，合成鋰皂石，高嶺石，地石，珍珠石，多水高嶺石，葉蛇紋石，纖蛇紋石，葉臘石，蒙脫石，鋰蒙脫石，四硅酸鈉云母，鈉帶云母，白云母，珍珠云母，蛭石，金云母，綠脆云母等都被認為是適當?shù)恼惩恋V物。
無機層狀化合物或粘土礦物最好的長寬比為50-5000，它的顆粒尺寸在剝落狀態(tài)時最大約為5μm。
最好，該阻擋層是使用一種包括有無機層狀化合物的阻擋聚合物的懸浮液或溶液的含水成分通過液膜涂裝方法進行涂布的。例如PVOH或者PVOH和EAA都可以以在具有無機層狀化合物的混合物內(nèi)的水溶液的狀態(tài)進行涂布，而淀粉則可以以一種在具有無機層狀化合物的混合物內(nèi)的部分分散和/或溶解的含水狀態(tài)進行涂布。
最好是，該阻擋層包括有從約1％至約40％，更好為約1％至約30％，最好為約5％至約20％重量(以干涂層重量為基準)的無機層狀化合物。如果該重量太小，干燥后涂布阻擋層的氣體阻擋性能與不使用無機層狀化合物時相比較并沒有顯著地改進。如果該重量太大，該液體成分就更難于作為涂層進行涂布，并且也更難于在涂布裝置的儲罐和管道中進行處理。
最好是，該阻擋層包括有約99％至約60％，更好為約99％至約70％，最好為約95％至約80％重量(以干涂層重量為基準)的聚合物。
在該氣體阻擋成分中，可以包括一種例如分散體穩(wěn)定劑或其同類物這樣的附加劑，其數(shù)量最好不超過干涂層重量的約1％。
該阻擋層優(yōu)先以約0.5至20g/m2(取決于聚合物的種類)，最好以約1至10g/m2的干重涂布在承載層上。如果該涂布量太小，氣體阻擋性能就會變差，如果該涂布量太大，就會有形成不能變形的阻擋層并在其中產(chǎn)生裂縫的危險。
該聚合物優(yōu)先采用具有其重量可達該聚合物分子的20％或以上的氫鍵鍵合族或離子族的高氫鍵鍵合聚合物。最好是，該聚合物具有羥基功能團，并且例如可以是從聚乙烯(PVOH)，乙烯乙二醇(EVOH)，聚糖(例如淀粉，淀粉衍生物)，羧基甲基纖維素和其他纖維素衍生物，或者上述兩種或多種聚合物組成的混合物中選出來的聚合物。此外，具有含氮族的聚合物也可以使用。最好是，該聚合物是一種其本身就具有氣體阻擋性能的聚合物，準確地說是聚乙烯醇，淀粉或淀粉衍生物。
作為阻擋層進行涂布的所述含水的聚合物懸浮液或聚合物溶液可以在薄片溫度約為80℃至200℃下進行干燥和可任選地進行固化。對于非固化材料來說，最好在約80℃至130℃下進行工作。
最好是，包括PVOH和無機層狀化合物的材料在第一道工序中優(yōu)先地首先在薄片溫度為80℃至160℃(更好是140℃至160℃)的情況下進行干燥，然后在第二道工序中在薄片溫度為170℃至230℃的情況下進行固化，從而產(chǎn)生了相對濕度為80％的性能改進的氣體阻擋層。承載層和阻擋層可以在該兩道工序之間可任選地進行冷卻。
還可以包括一種具有羧酸功能團的聚合物。該聚合物在干燥/固化期間可以與具有羥基功能團的聚合物起反應。
具有羧酸功能團的聚合物可以從乙烯丙烯酸共聚物和乙烯甲基酸共聚物或其混合物中適當?shù)剡x擇。
一種特別值得優(yōu)先采用的阻擋層混合物是聚乙烯醇，乙烯丙烯酸共聚物(EAA)和無機層狀化合物的混合物。EAA共聚物最好是以約1％至20％的干涂層重量包括在阻擋層內(nèi)。
另一種特別值得優(yōu)先采用的阻擋層混合物是淀粉或淀粉衍生物和無機層狀化合物的混合物。
可任選地，可以首先對阻擋層進行干燥，然后再被加熱到一個更高的溫度，以便該干燥的阻擋層在最高可達230℃(最好是約170℃)的溫度下進行固化。高溫固化是短時間的固化，該時間例如可以與在包裝層壓板生產(chǎn)時通常使用的薄片速度相對應。
承載層可以由紙或塑料或涂布有塑料的紙構成，優(yōu)先采用的材料下面將要進行介紹。當使用紙時，該紙最好是薄紙。在一種選擇方案中，承載層優(yōu)先采用由具有5-35g/m2(例如7-25g/m2)，最好是約10-20g/m2的克數(shù)的紙構成。
承載阻擋材料和中心夾層的承載層可以以各種不同方式組合在一起。
承載至少一個所述阻擋層的該承載層與該中心夾層可以通過在其間擠壓一個熱塑性塑料層而互相組合并且結合在一起。
在所述承載層在其一個側面上承載有所述阻擋層的場合，可以通過在該承載層與該中心夾層之間擠壓一個熱塑性塑料層而與該中心夾層相結合。
然后將一個熱塑性塑料(最好是聚乙烯)的外層通過擠壓涂布在該阻擋層上。
當承載層在其一個或兩個側面上承載有所述阻擋層時，就可以通過在該中心夾層與所述阻擋層與之間擠壓一個熱塑性塑料層而與該中心夾層相結合。
如果所述承載層在其兩個側面上承載有所述阻擋層，就可以將一個熱塑性塑料層通過擠壓涂布在阻擋材料的外層上。
涂布在中心夾層與承載層或一個所述阻擋層之間的塑料層可以包括一種起著擋光作用的物質。當承載層是由紙或者其他用肉眼看不透明的材料制成時，應當優(yōu)先采用這種結構形式。
我們現(xiàn)在還已經(jīng)證實，在包裝層壓板中，通過使用一種包括淀粉和類似材料和無機層狀化合物的懸浮液的氣體阻擋成分，可以獲得高性能的氧氣阻擋性能。
包括淀粉和無機層狀化合物的氣體阻擋層優(yōu)先以0.5至5g/m2，最好以0.5至3g/m2(例如1.5至2g/m2)范圍內(nèi)的干涂層重量進行涂布。
包括少量不會妨礙淀粉和無機層狀化合物的所需性能的其他聚合物材料是可以容許的。例如，氣體阻擋層還可以包括少量具有羥基功能團的水溶液或水分散性聚合物例如聚乙烯醇和少量含有聚烯烴的羧基族例如乙烯丙烯酸聚合物以及它們的混合物。這些材料所占的重量百分比范圍為0至30％(例如0至20％)或者0至10％。
優(yōu)先地，在阻擋層中包括淀粉的包裝層壓板包括有一個直接層壓有所述氣體阻擋層的塑料聚合物層，該塑料聚合物最好是熱塑性塑料，例如聚乙烯。最好是，所述聚合物是LDPE。可能被采用的其他熱塑性塑料包括所有其他種類的聚乙烯(包括LLDPE，ULDPE，VLDPE，M-PE和HDPE)，聚丙烯和聚乙烯對苯二酸酯。
我們已經(jīng)注意到，當聚乙烯在高溫下(例如高于200℃)涂布到一個以淀粉為基礎的薄層上時，該氣體阻擋性能就可以得到改進，并且在適當?shù)臈l件下還可以達到或進一步進入到高性能范圍內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明，獲得最佳性能的優(yōu)先采用的方法是，把以淀粉或淀粉衍生物為基礎的阻擋成分不是涂布在一個較厚的中心夾層上(如在專利WO97/16132中所述的那樣)，而是涂布在一個單獨的承載層上。然后相適應地，該氣體阻擋層就由一個由紙或塑料制成的承載層承載。
當使用紙時，該紙最好是薄紙，例如所述承載層可以是具有表面重量范圍為5g/m2至35g/m2(最好為10g/m2至25g/m2)的紙層。該紙可以預先被涂布上一層塑料。
在涂布了淀粉和無機層狀化合物的液體成分以后，就可以將承載層與較厚的夾心材料相結合，以便使包裝層壓板包括一個具有所述承載層在其一個側面上的中心夾層。在所述中心夾層的另一個側面上則可以有包括一個熱封層在內(nèi)的一個或多個薄層。
其上涂布有淀粉或淀粉衍生物成分的承載層的表面最好是所述液體媒介液基本上不能透過的。
液體不能透過該表面的程度可以通過測量表面吸收率例如可使用Cobb單位(“Cobb”＝克(水)/米2，暴露在液態(tài)水中60秒鐘在該表面上所吸收的水)來進行度量。其他液體的吸收率也可以使用類似的方法來測量。測量Cobb吸收率的方法在SCAN P12-64和在TAPPI T441中都有規(guī)定。塑料的表面吸收率通常約為1Cobb，而光滑的紙表面通常具有的吸收率約為20至30Cobb。相適應地，為了在本發(fā)明中使用，該基體表面應當具有的吸收率為50Cobb或以下，更好的吸收率為30Cobb或以下，最好的吸收率為10Cobb或以下，例如在5Cobb以下。
最好是，聚合物和無機層狀化合物的成分涂布于其上的承載層的表面具有的光滑度為200 Bendtsen或更好。測量Bendtsen光滑度的方法在SCAN(斯堪的納維亞紙漿和紙技術標準)P21-67中以及在TAPPUM535中都有規(guī)定。
在基體是塑料或者具有塑料表面的場合，例如在塑料薄膜或涂布有塑料的紙承載層上，通常能獲得所需的光滑度。
為什么高性能的阻擋性能不能在專利WO97/16132中獲得的一個原因可能是，紙板中心夾層缺乏必要的不滲透度，因而所使用的淀粉水溶液也許已經(jīng)滲入該表面內(nèi)。這樣可能會在許多方面產(chǎn)生不利影響。由于滲透已經(jīng)像這樣地進入紙板內(nèi)，淀粉層就不可能是一個光滑和完整的表面。另一方面，或者此外，為了使淀粉層干燥而對紙板進行的干燥也會引起紙板的表面變形，并且由此使淀粉層產(chǎn)生裂縫。當?shù)矸弁坎荚趩为毜?，光滑的和不可滲透的承載層并隨后被層壓在中心夾層上時，這些問題就可以避免。
在WO97/16312中使用的紙板一般預定具有的表面光滑度為500-600Bendtsen。這樣它本身就足以防止淀粉層變得光滑和完整或者產(chǎn)生為氧氣傳遞提供通路的稀薄區(qū)域。
為了避免在由淀粉或淀粉衍生物層和無機層狀化合物構成的混合物阻擋層中產(chǎn)生裂縫，小孔或變形，最好其上要進行涂布的表面是光滑的，即該基體表面應具有的光滑度為200Bendtsen或更好(即更小)，例如150Bendtsen以下，最好為約100Bendtsen以下。
與淀粉一起使用作為承載層的所述材料還可以與根據(jù)本發(fā)明的第一方面所使用的其他阻擋材料一起使用。但是，通常，當使用淀粉時，應優(yōu)先使用塑料薄膜承載層或者涂布有塑料的薄紙承載層，并且對于阻擋材料例如可以被加熱到大大超過100℃以便進行干燥和固化的PVOH來說，應優(yōu)先使用薄紙或者涂布有塑料的薄紙承載層。
雖然在我們的使用條件下，某些淀粉可以提供比另外一些淀粉更好的結果，但用于本發(fā)明的淀粉仍可以是任何常規(guī)種類的淀粉。可優(yōu)先采用改進的土豆淀粉，例如Raisamyl 136(Raiso)，它是氧化的次氯酸鹽。其他合格的淀粉包括谷物淀粉及其衍生物，例如Cerestar05773，它是一種羥丙基化淀粉。
適合于在本發(fā)明中使用的淀粉衍生物包括氧化淀粉，陽離子淀粉和羥丙基化淀粉。
不言而喻，當本發(fā)明的包裝層壓板的氣體阻擋性能被認為是指由某種特定材料例如淀粉或淀粉衍生物和層狀的無機化合物的混合物所提供時，這里也不排除這樣的情況，即該氣體阻擋性能是在所述材料與在該層壓板內(nèi)的相鄰層之間互相作用的結果，而不是孤立地看所述材料的整體性能。
也許可能是，當聚乙烯在高溫下被加到淀粉層中去時所記錄下來的在阻擋性能方面的改進的作用機理是由于聚乙烯分子滲入到淀粉中取代了淀粉晶粒中的水分而產(chǎn)生的。能產(chǎn)生類似作用的其他的聚合物也可以使用。
所述塑料層可以通過熔融擠壓而被涂布在所述淀粉(或淀粉衍生物)和無機層狀化合物的混合物上，或者可以通過熱壓力層壓(例如使用一個加熱輥)被涂布為一個預制的薄膜。通常，與該最佳實施例相一致的能提供淀粉的阻擋性能的所需改進的任何技術都可以使用。
所述塑料層優(yōu)先在至少為200℃，更好為250℃至350℃，最好為250℃至330℃的溫度下被溶合在由淀粉(或淀粉衍生物)和無機層狀化合物構成的薄層上。
根據(jù)本發(fā)明的第二個方面，提供了一種層壓包裝材料，該材料可以根據(jù)本發(fā)明的方法制成。
根據(jù)本發(fā)明的第三個方面，一種包裝容器是通過對按照本發(fā)明的方法而獲得的薄片型或卷筒型層壓包裝材料的折疊成形而制成的。
在一個獨立的生產(chǎn)工序內(nèi)，通過將一種包括聚合物的懸浮液(或聚合物溶液)和無機層狀化合物的液體成分作為阻擋層涂布在承載層的至少一個側面上，并且在加熱期間將該阻擋層干燥以便驅除液體介質(最好是水)，此后再將具有干燥后的涂布的阻擋層的承載層與中心夾層的一個側面互相組合，并且永久地與該側面相結合，這樣就獲得了一種帶有一個具有優(yōu)良阻擋性能的阻擋層的層壓包裝材料。
由于阻擋層不在與包裝材料的層壓有關的高溫下進行干燥或固化，當干燥涂布后的紙或紙板中心夾層時，過量的水吸收到該中心夾層內(nèi)以及使紙(或紙板)的中心夾層干燥的危險連同隨之發(fā)生的在中心夾層內(nèi)產(chǎn)生裂縫的危險就被完全消除了。
如果涂布在中心夾層與紙承載層之間的塑料層可以包括一種起擋光作用的物質(理想的物質是炭黑)，就可以獲得一個其無吸引力的外觀隱蔽在中心夾層與承載該阻擋層的薄紙層之間的一個薄層內(nèi)的擋光層。
本發(fā)明的這個方面所提出的方法的一個重要優(yōu)點在于，在一個單獨工序中生產(chǎn)的阻擋層，在層壓包裝材料的生產(chǎn)過程中可以以目前在生產(chǎn)用鋁箔來做氧氣阻擋層的包裝材料時的相同方法并且使用相同的生產(chǎn)設備進行生產(chǎn)。
發(fā)明詳述下面將借助于本發(fā)明方法以及由該方法所獲得的包裝層壓板的非限制性的實例，根據(jù)本發(fā)明的最佳實施例，并且參照附圖進行更詳細的說明，附圖中

圖1示意地示出了一種生產(chǎn)本發(fā)明的其上涂布有一個阻擋層的承載層的方法；圖2示意地示出了一種生產(chǎn)本發(fā)明的層壓包裝材料的方法；圖3是穿過本發(fā)明的層壓包裝材料的剖面圖；
圖4是由本發(fā)明的層壓包裝材料制成的構形穩(wěn)定的常規(guī)的包裝容器從上面看去的透視圖；圖5(a，b，c，d)示意地示出了與本發(fā)明的特定的實施例相對應的四種不同的包裝層壓板的剖面圖；以及圖6(a，b，c，d)示意地示出了在圖5中所說明的各種包裝層壓板的制造方法。
參看附圖，圖1和2示意地示出了用來生產(chǎn)如圖3中所示的層壓包裝材料10的被選擇用來作為一個例子的本發(fā)明的方法。薄片承載層11最好是例如涂有薄層塑料的薄紙從送料滾筒12上解開，并且引導通過設置在該薄片附近的上涂裝置13(最好是一種液膜涂裝裝置)，至少一個包含有聚合物懸浮液或溶液和無機層狀化合物的含水成分的阻擋層14通過該上涂裝置以牢固地粘接的阻擋層14的形式被涂布在承載層11的一個側面上。在涂布有塑料的紙承載層的情況下，該聚合物懸浮液或溶液最好涂布在涂有塑料的這個側面。所涂布的溶液的數(shù)量可以不同，但是最好是這樣一種數(shù)量，即它使得能夠在干燥以后形成一個完全結合在一起并且基本上完整的層，例如其干燥重量約為0.5-20g/m2，最好是1-10g/m2。
在使用PVOH和無機層狀化合物成分的場合，承載層11最好由薄紙層構成，該薄紙是具有約為5-35g/m2，優(yōu)選為7-25g/m2，最好為10-20g/m2克數(shù)的紙，但該承載層11也可以是一個塑料薄膜。然而，薄紙層具有在由于干燥和可能的固化所造成的溫度增加的情況下尺寸不會改變的優(yōu)點，而塑料則沒有這個優(yōu)點。通常，在所用的聚合物需要在高于約130℃的溫度下進行固化時，建議不使用塑料薄膜來做承載層。
阻擋層14以包含有聚合物懸浮液或者聚合物溶液和無機層狀化合物的含水成分的形式涂布在承載層11上，該成分包括具有以涂層形式需要附加給包裝層壓板的那些性能的聚合物，例如具有羥基功能團的聚合物，如聚乙烯醇，乙烯醇，淀粉，淀粉衍生物，羧基甲基纖維素，以及其他的纖維素衍生物或其混合物。
阻擋層14還可以包括一種在專利WO97/22536中所介紹的疏水聚合物，例如苯乙烯-丁二烯共聚物。
阻擋層14還可以包括一種具有可以與在上述聚合物中的羥基功能團起作用的功能團的聚合物，以便獲得一個交聯(lián)的阻擋層14。這類聚合物可以是通過羧酸功能團改性的聚烯烴或通過在烯烴均聚物或共聚物中的包含有羧酸功能團的單體進行接枝的接枝共聚物?；蛘?，這類聚合物是任意選擇的烯烴單體和包含有羧酸功能團的單體的共聚物，這些單體例如羧酸，羧酸酐，羧酸的金屬鹽或其衍生物。適當?shù)木巯N的具體的實例包括與馬來酸酐，乙烯丙烯酸(EAA)或乙烯甲基丙烯酸(EMAA)接枝的聚乙烯和聚丙烯均聚物或共聚物，或者任意選擇的共聚物。
最好阻擋層14包括一種聚乙烯醇，乙烯丙烯酸共聚物和無機層狀化合物的混合物。在阻擋層14內(nèi)的聚乙烯醇與乙烯丙烯酸共聚物的混合比應當能使聚乙烯醇在該包裝層壓板中形成一個阻止氣體傳送的覆蓋保護層，同時乙烯丙烯酸共聚物的數(shù)量應當足以形成一個粘結相，該粘結相部分地保護了聚乙烯醇并且部分地有效減少或阻止了通過阻擋層14的聚合物的液體遷移。
根據(jù)本發(fā)明的另一個最佳實施例，阻擋層14包括一種淀粉和無機層狀化合物的混合物。
在涂布以后，承載層11的薄片被進一步引導通過一個干燥裝置15，例如一個紅外(IR)干燥器或者一個熱風干燥器，該干燥器作用在承載層11的涂布側，以便在薄片表面溫度約為80-100℃(最好是在90-95℃)時，將水驅除并且使涂布的阻擋層14干燥，并且，在使用用來使包括在被涂布的聚合物的混合物內(nèi)的功能團交聯(lián)的固化溫度的場合下，薄片的表面溫度最高可達約190℃，最好為170℃。
最后，將具有被涂布的阻擋層14的完工產(chǎn)品的承載層11卷起，并且隨后把它們貯存起來，或者直接在一種用來生產(chǎn)具有優(yōu)良的阻擋性能的層壓包裝材料10的常規(guī)的層壓工藝中使用。
具有被涂布的阻擋層14的承載層11可以用與生產(chǎn)用鋁箔作為阻擋層的包裝材料時所用的相同的方法和生產(chǎn)設備來生產(chǎn)包裝材料10。圖2示出了一個結構堅固但又可以折疊的具有約為100-500g/m2，最好約為200-300g/m2的克數(shù)的中心夾層薄片，該中心夾層薄片可以是常規(guī)的具有適當?shù)陌b質量的紙或紙板的纖維層。引導中心夾層16通過在兩個轉動輥17之間的輥隙，并且在對在中心夾層16與承載層11之間的一層或多層可擠壓的熱塑性塑料19(最好是聚乙烯)進行涂布期間，與具有干燥的或固化的阻擋層14的承載層11的薄片相結合。如圖所示，阻擋材料14最好設置在承載層的外表面上，但它也可以設置在內(nèi)表面上。
最后，在應用擠壓機23向薄片的兩個外側面上同時涂布可擠壓的熱塑性塑料(最好是聚乙烯)薄層21，22的過程中，同時引導該層狀的薄片通過在兩個轉動輥20之間的輥隙，這樣，本發(fā)明的層壓包裝材料10的成品就獲得了如圖3中所示意地示出截面結構?；蛘撸瑑蓚€擠壓機23也可以順序地配置，以便對在層狀薄片的相應的外側面上進行順序的擠壓熱塑性材料薄層21和22。
兩個塑料層21和22的用途在于，一方面，可以保護包裝材料10不受來自外部的水分和濕氣的侵入，此外，還可以通過常規(guī)的所謂熱密封來實現(xiàn)該包裝材料的可密封的關鍵功能，因而，互相面對的塑料層就可以在提供熱量和壓力的情況下通過表面熔合而被接合在一起。該熱密封工序在包裝材料向包裝容器成品轉變的過程中用機械方法實現(xiàn)了堅固的液密密封接合。
涂布在包裝材料10的中心夾層16在包裝容器成品中可用來面向外部的這一側上的外塑料層22，上可以設置有用來識別包裝產(chǎn)品的裝飾和/或信息性質的適當?shù)挠∮洝?br> 使用本發(fā)明的層壓包裝材料就可以應用現(xiàn)有的包裝和灌注機生產(chǎn)出具有優(yōu)良的氧氣阻擋性能的，液密的，尺寸穩(wěn)定的包裝，該機器在連續(xù)的生產(chǎn)過程中，可以使該材料成形，裝填并且把該材料封進包裝成品50內(nèi)。在圖4中示出了這樣一種常規(guī)的包裝容器50的實例。
通過首先將卷筒形的層壓包裝材料10的縱向邊緣合并成一個其中充滿了打算裝入的物品的管子，然后各個包裝50通過在物品高度的下面對管子的重復的橫向密封而與該薄片分離。各個包裝50之間則通過在橫向密封區(qū)內(nèi)的切口而互相分離，并且通過最后的折疊成形和密封工序而使該包裝獲得了所需要的幾何形狀通常為平行六面體。
應當注意的是，本發(fā)明的各種包裝層壓板可以包括除附圖中所示的那些層壓板以外的多層層壓板。因此，對于本技術領域的普通技術人員來說顯而易見的是，層數(shù)是可以變化的，并且對圖示實施例的說明也不能認為是對本發(fā)明的限制。
圖5a示意地示出了本發(fā)明的一個簡單實施例的具有總的附圖標記10a包裝層壓板的剖面，而圖6a則示意地示出了用來制造在層壓板10a中所使用的承載層結構的方法(用標號20a表示)。層壓板10a包括一個承載層11，該承載層的表面具有一種光滑的基本上不吸濕的組織。承載層11可以是具有所述表面性能的一個塑料薄膜或者一張薄紙。一張具有表面重量約為5-35g/m2的薄紙基體不能從液體的阻擋成分中吸收很多，這既因為它很薄，同時也由于這種市場上可以買到的薄紙通常具有十分平坦和光滑的硬表面。一種特別適合用于這種用途的紙叫做玻璃紙，但是，它與其他能在市場上買到的紙比較，其價格相當昂貴。比較適合的紙是其表面重量為約5至35g/m2的MG牛皮紙(Munksj)，MG表示該紙在一個表面上是光滑的，最好該表面是應當涂布淀粉的表面。當阻擋成分包括淀粉或淀粉衍生物時，承載層11最好是一種塑料薄膜或者涂布有塑料的薄紙承載層，因為這種薄紙承載層具有最優(yōu)良的表面性能。
把一個包括有淀粉溶液或懸浮液和無機層狀化合物的含水成分的薄層涂布在基體層11的薄片的上面，并將該薄片沿著箭頭的方向從送料滾筒(未示出)導引到涂布工位13a處。該含水成分最好通過在含水溶液和懸浮液涂裝的現(xiàn)有技術中眾所周知的液膜涂裝技術也叫做“懸浮液涂裝”或“濕式涂裝”來進行涂布，然而對于本發(fā)明來說，其他的涂裝技術也是可行的，這要取決于該成分的粘度。包括有淀粉的該含水成分最好以這樣的數(shù)量進行涂布，既使涂布并且干燥后的阻擋層14具有厚度/在約0.5至3g/m2的范圍內(nèi)的表面重量。
把涂裝有含水溶液的薄片進一步引導到一個干燥工位15a處，薄片在該工位上借助于一個干燥裝置將水從涂布的含水淀粉溶液中除去而被干燥。干燥可以通過任何常規(guī)的裝置進行，例如紅外(IR)干燥器或空氣干燥器。最好干燥在約80-100℃的溫度下進行干燥。
具有淀粉和無機層狀化合物的上層14的被干燥的薄片從干燥工位離開后被進一步引導到一個擠壓工位23a處，在該工位上薄片和阻擋層被進一步層壓上一個塑料層21。把淀粉表面層壓在該塑料層上是通過在該塑料層與包括淀粉14的該層之間的表面熔合而實現(xiàn)的，這種熔化是通過同時施加熱量和塑料而達到的。最好是，在薄片被引導通過在兩個轉動的冷卻輥24a之間的輥隙中的同時，熔化的聚合物也被擠壓在干燥的淀粉層上，由此形成了一個具有包裝層壓板10a的上面三層的包裝層壓板成品，如圖5a的剖面圖中所示，該層壓板成品具有一個層壓在淀粉層14上的一個塑料外層21。該擠壓塑料材料(較好)是一種熱塑性聚合物，更好是一種聚乙烯，最好是低密度聚乙烯(LDPE)，這種材料通過熱封能夠使包裝層壓板10a有效地轉變成尺寸穩(wěn)定的，液密的包裝。擠壓溫度至少應為200℃，最好是從約250℃至約330℃。
另一個辦法是，在淀粉層14與塑料層21之間的所述表面熔合可以通過同時施加熱量和壓力而把一個預制的熱塑性塑料的薄膜層壓在干燥的淀粉層14上而達到，最好是使涂裝淀粉的基體與塑料薄膜一起通過一個熱輥輥隙來達到，借此，由該熱輥所提供的溫度至少為200℃，最高可達350℃，最好是從約250℃至約330℃。
然后可以將這樣制成的三層層壓板通過擠壓復合一個熱塑性聚合物最好是聚乙烯的中間層19而被層壓在如圖5a所示的紙板芯16上，從而生產(chǎn)出包裝層壓板10a。
圖5b示意地示出了本發(fā)明的另一個實施例的包裝層壓板10b的剖面圖，以及圖6b示意地示出了層壓板10b的制造方法(用標號20b表示)。
根據(jù)本發(fā)明的該實施例，基體或承載層11在其兩個側面上都以與在圖5a和6a的實施例中所述的同樣方法涂裝含水的阻擋成分。
因此，通過圖6b的方法所制造出來的包裝層壓板10b包括一個如上所述的承載層11，一個涂布在基體層11的各個側面上的阻擋成分層(14，14′)，以及層壓在相應的阻擋層的外側面上的外塑料層(21，21′)。在阻擋層中有淀粉的情況下，外塑料層通過與如上所述同時施加熱量而獲得的淀粉阻擋層的表面熔合而受到涂布。因為具有這樣的層狀結構，可以獲得雙重的氣體阻擋效果。
因此，利用圖6b的方法，就可以將一個含水的阻擋成分的薄層涂布在承載層11的薄片的各個側面上，該承載層11沿著箭頭的方向從一個送料滾筒(未示出)被引導到涂布工位13b處。包括淀粉和無機層狀化合物在內(nèi)的含水成分最好通過懸浮液涂裝技術以這樣的數(shù)量涂布在基體層11的各個側面上，該數(shù)量應能使涂布并且干燥后的淀粉層14，14′中的每層都具有厚度/范圍從約0.5至約3g/m2的表面重量。
包括PVOH和無機層狀化合物在內(nèi)的含水成分最好以這樣的數(shù)量進行涂布，該數(shù)量應能使涂布并且干燥后的淀粉層14，14′中的每層都具有厚度/范圍從約1至約10g/m2的表面重量。
把涂裝了水溶液的薄片進一步引導到一個干燥工位15b處，薄片在該工位上借助于一個干燥裝置進行干燥，以便把水從含水的淀粉溶液的涂布層中除去。如上所述，最好在約80-100℃的溫度范圍內(nèi)進行干燥?？蛇x擇地可以將隨后干燥的阻擋層在如上所述的高溫下進行固化。
具有一個上阻擋層14和一個下阻擋層14′的干燥的薄片從干燥工位離開后通過一個轉向輥25被進一步引導到一個擠壓工位23b處，薄片的各個側面在該工位上被再涂布一個塑料層21，21’。因此，塑料層21和21′是通過在該薄片的各側面上工作的相應的擠壓機26，27進行涂布的。在薄片被引導通過在兩個轉動的冷卻輥24b之間的輥隙中的同時，熔化的聚合物也被擠壓在干燥的阻擋層上(基體上與上面所述的相同)，由此形成了一個包裝層壓板成品10b，如圖5b的剖面圖中所示。該層壓板10b與一個中心夾層相合成并且形成了一個如圖4中所示的包裝成品。
圖5c示意地示出了本發(fā)明的另一個實施例的包裝層壓板10c，而圖6c則示意地示出了層壓板10c的制造方法(用標號20c表示)。
在本發(fā)明中使用的紙或紙板的厚度通常在約100μm至約400μm的范圍內(nèi)，其表面重量約為100-500g/m2，最好約為200-300g/m2。
根據(jù)方法20c，中心夾層16的第一薄片沿著箭頭的方向從送料滾筒(未示出)被引導到擠壓復合工位28處，具有涂布在其各個側面上的阻擋成分的干燥層14，14′的基體層11的第二薄片在該工位上通過一個熱塑性聚合物更好是聚乙烯，最好是LDPE，的熔化擠壓的中間薄層19被疊置并且層壓在中心夾層上。
層壓中心夾層，阻擋層和承載層的薄片16′被進一步引導到擠壓工位29處，熱塑性塑料外層21，22例如最好是LDPE在該工位上被進一步擠壓在層壓板16′的各個側面上，使得在基體層11的與層壓在中心夾層上側面相對置的外側面上的阻擋層以及中心夾層16的對置側面都涂裝了擠壓的熱塑性塑料，從而形成了層21和22。
用來做外層14的適當?shù)臒崴苄运芰鲜蔷巯N，更好是聚乙烯，最好是低密度的聚乙烯，例如LDPE，線性LDPE(LLDPE)或者單點催化劑茂金屬聚乙烯。最終將形成由包裝層壓板制成的包裝容器的外側的外層22，也可以代替地在阻擋成分的涂裝和干燥工序進行以前的一個工序中涂布到夾心薄片16上。
圖5d示意地示出了本發(fā)明的另一個實施例的包裝層壓板10d，而圖6d則示意地示出了層壓板10d的制造方法(用標號20d表示)。該包裝層壓板10d是通過將一種包括有聚合物和無機層狀化合物14的懸浮液或溶液的含水阻擋成分的薄層在承載層11上進行涂布并干燥而形成的，該承載層由一個塑料薄膜所構成，如同在上面的方法20a的最初的工序中所述的那樣。
根據(jù)方法20d，中心夾層16的第一薄片沿著箭頭的方向從送料滾筒(未示出)被引導到擠壓復合工位28′處，具有在一個側面上涂布有阻擋成分的干燥層的一個承載層11的第二薄片在該工位上被這樣地疊置，以使得阻擋層14對準中心夾層并且通過一種熱塑性聚合物，更好是聚乙烯，最好是LDPE，的熔化擠壓的中間薄層被層壓在中心夾層上。承載層11即塑料薄膜可以在由它制成的包裝容器中形成一個向內(nèi)指向的包裝層壓板的外層，由此提供了容器的內(nèi)層。在最后的擠壓工位29′內(nèi)，通過擠壓涂裝將外熱塑性塑料層17涂布上。
對于專利WO97/16312中所描述的實例，該層壓板的一個問題是，在層壓和轉換過程中，該層狀板的制造需要與目前通用的使用鋁箔作為氣體阻擋層的層壓紙板的制造機械完全不同的機械來進行。這種包裝層壓板通過將紙板基體擠壓復合在使用聚乙烯做成的阻擋薄膜上而制成。相反，從以上說明可見，一個塑料或薄紙的承載層承載著，在其一個或兩個表面上涂裝的阻擋成分，該阻擋成分包括氫鍵鍵合的聚合物和無機層狀化合物，有或沒有塑料已經(jīng)涂布在淀粉層上或者阻擋成分中的一個或兩個上，該塑料或薄紙的承載層只需要在常規(guī)的機械中進行較少的調(diào)整就能夠簡單地代替鋁箔。如果需要的話，承載在承載材料的氣體阻擋層的制備完全可以單獨地在另外的設備上完成，從而使工廠中的現(xiàn)有的改裝生產(chǎn)線能夠容易地適合于使用新材料。
因此，已經(jīng)說明的該方法的最佳實施例的另一個重要的優(yōu)點是，液態(tài)氣體的阻擋成分的涂布和干燥的工序可以在層壓生產(chǎn)線以外進行，由此，在制造具有中心夾層的包裝層壓板時，避免了昂貴的層壓設備的改造和翻修費用。通過將阻擋層涂布在一個薄承載層，例如一個具有一個基本上不吸濕的光滑表面的塑料薄膜或一張薄紙上，隨后再層壓上其他的塑料層和中心夾層，因此，該層壓操作可以使用與目前例如在層壓鋁箔和內(nèi)層時所使用的相同的設備和方法進行。
一次性使用類型的尺寸穩(wěn)定的液密的包裝可以根據(jù)常規(guī)的“成形-裝料-密封”技術，從包裝層狀板10的最好是預先折縫和彩色裝飾的薄片型或卷帶型毛胚制造出來，該包裝可以根據(jù)這項技術通過合理的現(xiàn)代化的包裝和灌注機械進行成形，灌注和密封。例如，這種包裝可以從包裝層狀板的薄片這樣制造出來，即首先將該薄片改造成一個管子，并且通過把該管子的兩個縱向邊緣在縱向重疊的封縫中進行熱封而互相連接在一起。然后將該管子注滿適當?shù)奈锲?，例如液體食品，并且通過對管子的重復的橫向密封而將管子分成若干個單獨的包裝，該橫向密封在管子內(nèi)的物品高度的下面橫向地穿過管子的縱向軸線。這些包裝最后可以通過沿著橫向密封上的橫向切口而互相分離，由此形成了枕形的密封包裝。該枕狀的包裝可以就照這樣進行銷售，或者首先給定該包裝一個所需要的幾何形狀，通常以一種眾所周知的方式，通過附加的成形和熱封工序成形的平行六面體形狀。
使用上述的方法和材料，通過把包括有淀粉(或其衍生物)懸浮液/溶液和無機層狀化合物的含水的阻擋成分涂布在用來承載該阻擋層的基體層上，該基體層是由一種特殊選定的材料所構成的，與隨后的通過對塑料表面的熱溶合而對塑料層所進行的干燥和層壓相結合，與專利WO97/16312中所述的包裝層壓板相比較大大地改進了包裝層壓板內(nèi)部的氧氣阻擋性能。在層壓阻擋層的氣體阻擋性能方面的改進已經(jīng)完全達到了所謂的高性能阻擋層的優(yōu)良水平。當基體層由聚合物所組成或者具有涂布聚合物的表面時，就可以達到最佳的氣體阻擋效果，而且與先前已知的包括淀粉在內(nèi)的成分的性能相比較，具有表面重量約為7-35g/m2的，并具有光滑的基本上不吸濕的表面的薄紙層將可以提供改善的氣體阻擋性能。
在包括有淀粉的阻擋成分的情況下，當使用塑料的承載層或者具有一個塑料表面的承載層時，就可以獲得最佳的氣體阻擋性能，可以認為該最佳性能至少部分是表面質量，即光滑度和液體抵抗性，的結果。然而，使用在淀粉聚合物與塑料層之間的熔合連接界面所獲得的作用機理尚未十分清楚，最佳的氣體阻擋性能還可能部分是由于在含淀粉層的兩個側面上形成有這樣的一個界面的結果，由于涂布有含淀粉成分的承載層是一個塑料層，因而當將熱量施加到含淀粉層和塑料層上時，在界面處可能發(fā)生相同的現(xiàn)象。
本發(fā)明的含淀粉的氣體阻擋層的涂布量在約0.5至5g/m2干重的范圍內(nèi)是有利的。在量小于0.5g/m2時，層厚以及氣體的阻擋性能的容許偏差將變得不太可靠。另一方面，在量超過約3g/m2時，淀粉基的阻擋層變脆和不可變形的危險將會增加。然而，量最高達約5g/m2干重的涂布量是可能的，并且對于某些類型的包裝和使用來說，甚至更大的涂布量也是可以接受的。淀粉成分層的氣體阻擋性能通常隨著厚度的增加而提高。淀粉的最佳和優(yōu)先采用的涂布量范圍為約1.5至約2g/m2。
制備實例1將由約1-5％重量百分比的剝離的薄片形狀其長寬比為約50-5000，的礦物顆粒(天然物，例如微晶高嶺土，或者合成物，例如合成鋰皂石)制成的水懸浮液與約5％-30％重量百分的PVOH(其分子量為16000-200000g/mol，皂化率為95-100％)在60-90℃下混合2-8小時。剝離的層狀薄片的礦物顆粒懸浮液可以通過穩(wěn)定添加劑進行穩(wěn)定。另一個辦法是，將該層狀礦物顆粒在60-90℃下放在PVOH溶液中剝離2-8小時。將乙烯丙烯酸共聚物懸浮液加入到該PVOH與礦物顆粒的水混合物中。由此得到的合成混合物以約1至約10g/m2的涂裝干重分散涂布在涂布有薄塑料的紙承載層上。該濕式涂裝在水中以溶液/懸浮液的形式實施，并且在薄片表面溫度為100-150℃的情況下進行干燥，然后再在170-190℃下進行固化。
制備實例2在準備阻擋材料/承載材料成分時，淀粉也通過把10％的重量百分比的淀粉與水在室溫下的混合，從干燥的粉末狀態(tài)形成為一種懸浮液，以準備在涂布中使用。
將由約1％-5％重量百分比的剝離的薄片形狀，其長寬比為約50-5000，的礦物顆粒(天然物，例如微晶高嶺土，或者合成物，例如合成鋰皂石)制成的水懸浮液與淀粉的水溶液/懸浮液在60-90℃下混合2-8小時。剝離的層狀薄片的礦物顆粒懸浮液可以通過穩(wěn)定添加劑進行穩(wěn)定。另一個辦法是，將該層狀礦物顆粒在60-90℃下放在淀粉懸浮液中剝離2-8小時。
將淀粉和礦物顆粒的合成懸浮液從90℃攪拌加熱到95℃，并且在該溫度下保溫30分鐘。在加熱期間，淀粉發(fā)生了膨脹。
如果可能，例如對Raisamyl 306(Raiso)來說，該淀粉應在涂裝中使用以前先被冷卻到室溫。但是，在這樣做將會引起淀粉變成膠體，例如對CERESTAR來說的場合，應對這種淀粉進行加熱(60℃)涂裝。
使用液膜涂裝/懸浮液涂裝方法可以將約10倍于所需的干涂裝重量的濕重量涂裝在薄片形狀的承載層上。
對于含有淀粉的成分來說，利用IR來將薄片的表面溫度加熱到80至100℃的第一個干燥工序可加速該干燥過程，然后再進行熱空氣干燥工序，在該工序中，淀粉涂裝在薄片速度為1m/min以及溫度為110℃的條件下被熱空氣干燥。通常，薄片的表面溫度為80至100℃是適當?shù)牟⑷Q于薄片的線速度。
最好是，該干燥的淀粉層通過擠壓涂裝上LDPE。如上所述，將約25g/m2的LDGE在200m/min，325℃，以及冷卻輥處于10-15℃的條件下擠壓到干燥的淀粉層上。在擠壓模與薄片之間的距離通常為10-30cm。擠壓的LDPE正好在薄片進入冷卻輥與平衡壓力輥之間時擊中薄片。
對于在本技術領域的普通技術人員來說顯而易見的是，本發(fā)明并不受已說明的實施例的限制，只要不脫離在后附的權利要求書中所規(guī)定的范圍，可以對本發(fā)明進行各種更改和變化。例如，已說明的包裝材料結構都是天然形成的，并不限制于所說明的層數(shù)(該層數(shù)可能較多和較少)，而且該層數(shù)還可以根據(jù)使用包裝材料的給定文件的要求而自由地改變。
權利要求
1.一種生產(chǎn)層壓包裝材料(10)的方法，該包裝材料包括一個紙或紙板的中心夾層(16)和一個涂布在該中心夾層的一個側面上的阻擋層(14)，其特征在于，一種包括聚合物懸浮液或溶液和一種無機層狀化合物的液體阻擋成分作為阻擋層(14)涂布在承載層(11)的至少一個側面上，并且在加熱期間被干燥以便驅除分散劑或溶劑，此后再將具有干燥的被涂布的阻擋層(14)的承載層(11)與中心夾層(16)的一個側面互相組合，并且永久地與該側面相結合。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述無機層狀化合物在該液體阻擋成分中和在該干燥層中被分散成一種片狀剝落和層離狀態(tài)。
3.根據(jù)權利要求1或2中任一項所述的方法，其特征在于，所述阻擋層(14)是用一種包括有無機層狀化合物的液體阻擋聚合物成分通過液膜涂裝方法進行涂布的。
4.根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的方法，其特征在于，阻擋層(14)包括從約1％至約30％以干涂層重量為基準的重量的無機層狀化合物。
5.根據(jù)權利要求1至4中任一項所述的方法，其特征在于，阻擋層(14)包括從約70％至約99％以干涂層重量為基準的重量的聚合物。
6.根據(jù)權利要求1至5中任一項所述的方法，其特征在于，涂裝在該承載層上的液態(tài)氣體阻擋成分的重量以干涂層重量為基準約1g/m2至約10g/m2。
7.根據(jù)權利要求1至6中任一項所述的方法，其特征在于，作為阻擋層(14)涂布的該液態(tài)氣體阻擋成分包括一種具有羥基功能團的聚合物。
8.根據(jù)權利要求7所述的方法，其特征在于，所述具有羥基功能團的聚合物是從聚乙烯醇，乙烯乙二醇，淀粉，淀粉衍生物，羥基甲基纖維素和其他纖維素衍生物，或者由以上兩種或更多種聚合物組成的混合物中選擇出來的。
9.根據(jù)權利要求1至8中任一項所述的方法，其特征在于，作為阻擋層(14)涂布的所述液態(tài)氣體阻擋成分在約80-230℃的溫度下進行干燥和任選地固化。
10.根據(jù)權利要求1至9中任一項所述的方法，其特征在于，作為阻擋層(14)涂布的所述液態(tài)氣體阻擋成分還包括一種具有羧酸功能團的聚合物。
11.根據(jù)權利要求10所述的方法，其特征在于，具有羧酸功能團的所述聚合物是從乙烯丙烯酸共聚物和乙烯甲基丙烯酸共聚物或它們的混合物中選擇出來的。
12.根據(jù)權利要求11所述的方法，其特征在于，所述阻擋層(14)基本上是由聚乙烯醇，乙烯丙烯酸共聚物和無機層狀化合物的混合物組成的。
13.根據(jù)權利要求1至11中任一項所述的方法，其特征在于，該阻擋層(14)基本上是由淀粉或淀粉衍生物和無機層狀化合物的混合物組成的。
14.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，該干燥的阻擋層(14)在薄片表面溫度最高達190℃的條件下進行固化。
15.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，作為阻擋層(14)涂布的該液態(tài)氣體阻擋成分在薄片表面溫度為140℃至160℃下進行干燥以及在薄片表面溫度為170℃至190℃下進行固化。
16.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述承載層(11)是由紙構成的。
17.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述承載層(11)是由具有約5-35g/m2的克數(shù)的紙構成的。
18.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述承載層(11)是由塑料涂裝的紙構成的。
19.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，承載至少一個阻擋層(14)的該承載層(11)與該中心夾層通過在其間擠壓一個熱塑性塑料層(19)而互相組合并且結合在一起。
20.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，承載層(11)在其一個側面上承載有一個所述阻擋層(14)，并且通過在該承載層與該中心夾層(16)之間擠壓一個熱塑性塑料層而與該中心夾層相結合。
21.根據(jù)權利要求20所述的方法，其特征在于，熱塑性塑料的外層(21)通過擠壓涂布在阻擋層(14)上。
22.根據(jù)權利要求20所述的方法，其特征在于，承載層(11)在其一個或兩個側面上承載有所述阻擋層(14)，并且通過在該中心夾層與一個所述阻擋層之間擠壓一個熱塑性塑料層(19)而與該中心夾層相結合。
23.根據(jù)權利要求22所述的方法，其特征在于，該承載層在其兩個側面上承載所述阻擋層，一個熱塑性塑料層通過擠壓涂布在阻擋材料的外層上。
24.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，涂布在該中心夾層(16)與該承載層(11)或一個所述阻擋層(14)之間的塑料層(19)包括一種起著擋光作用的物質。
25.一種層壓包裝材料(10)，其特征在于，該材料是通過權利要求1至24中任一項所述的方法制成的。
26.一種包裝容器(50)，其特征在于，該容器是通過在權利要求25中所述的薄片型或卷筒型層壓包裝材料(10)的折疊成形而制成的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)層壓包裝材料(10)的方法,該包裝材料包括一個紙或紙板的中心夾層(16)和一個涂布在該中心夾層的一個側面上的阻擋層(14)。本發(fā)明還涉及一種根據(jù)該方法制造出來的層壓包裝材料(10)以及由該層壓包裝材料(10)制造出來的包裝容器(50)。
文檔編號B65D65/40GK1387477SQ0081520
公開日2002年12月25日 申請日期2000年9月6日 優(yōu)先權日1999年9月7日
發(fā)明者M·伯林, M·本馬, K·弗萊默－卡爾松, L·貝蒂爾松 申請人:利樂拉瓦爾集團及財務有限公司