本文描述了用于液體或半液體食品的包裝容器的包裝材料，所述包裝材料的制備方法以及其用途。

背景技術(shù)：

用于液體食品的一次性類型的包裝容器通常由基于紙板或厚紙的包裝材料制成。一種這樣的通常出現(xiàn)的包裝容器以商標TetraAseptic銷售，并且主要用于液體食品(例如牛奶，果汁等)的無菌包裝，其被銷售和出售以用于長期環(huán)境儲存。這種已知包裝容器中的包裝材料通常是包括紙或紙板主體層和外部的熱塑性塑料液密層的層壓材料。為了使包裝容器氣密，特別是氧氣密，例如為了無菌包裝(例如牛奶或果汁的包裝)的目的，這些包裝容器中的包裝材料層壓材料通常包括至少一個提供氣體阻隔性能的附加層，最常見的是鋁箔。

在層壓材料的內(nèi)側(cè)，即擬面向由層壓材料生產(chǎn)的容器的填充食品內(nèi)容物的一側(cè)，存在施加到鋁箔上的最內(nèi)層，最內(nèi)層可由包括可熱密封粘合劑聚合物和/或可熱密封聚烯烴的一個或幾個部分層組成。同樣在紙或紙板主體層的外側(cè)上，存在最外可熱密封聚合物層(裝飾層)?？蔁崦芊饩酆衔飳油ǔ；诘兔芏染垡蚁┗蚱浠旌衔?。

包裝容器通常通過高速包裝機生產(chǎn)，所述高速包裝機的類型是使包裝材料卷材連續(xù)地成型為包裝、填充和密封包裝，例如，TetraAseptic型包裝機。因此，包裝容器可以通過所謂的成型-填充-密封技術(shù)來生產(chǎn)，所述成型-填充-密封技術(shù)基本上包括通過使卷材成型為包裝、填充并密封包裝的填充機將卷材連續(xù)地成型為層壓包裝材料管。根據(jù)另一種方法，例如在Tetra型填充機中，包裝由包裝材料的預制坯料一個接一個地制成，因此提供所謂的山形頂部形狀的包裝或其它基于坯料的包裝。

如上所述，連續(xù)Tetra型包裝方法的一個方面是高速包裝的可能性，其對成本效率具有相當大的影響。通常，可以每小時制備數(shù)千個包裝。例如，TetraA3/速度(TetraA3/speed)可以每小時生產(chǎn)約15000個包裝(家庭規(guī)格的0.9升及以上的包裝容器)以及每小時生產(chǎn)約24000個包裝容器(一次用量包裝)。

已經(jīng)嘗試通過用聚合物泡沫材料替換紙板主體層來改性紙板層壓材料，例如，如在WO00/30846中所描述的。然而，這種嘗試并不應用于實際產(chǎn)品，因為由具成本效益的聚合物制成的泡沫在材料轉(zhuǎn)化成層壓材料期間暴露于高溫和高壓時通常會劣化和破裂。這在聚合物熔融擠壓層壓操作期間是特別的問題，其中聚合物泡沫因熔融聚合物的熱量和層壓壓區(qū)中的壓力而破裂，而且在層壓步驟期間破裂，其中具有熱塑性聚合物的預涂布表面或粘合劑的層通過在加熱的輥隙中同時施加熱和壓力(即所謂的旋轉(zhuǎn)熱-壓層壓)而彼此粘附。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

一個目的是制造層壓包裝材料和由該包裝材料制造的用于液體和半液體食品的包裝容器，這減少或消除了現(xiàn)有技術(shù)的上述問題。

另一個目的是生產(chǎn)這樣的包裝材料層壓材料，其中泡沫主體層在層壓操作期間承受熱-壓層壓而不損失其原始厚度，因此在具有低密度主體材料的最終層壓材料中提供了足夠的主體厚度。

另一個目的仍然是生產(chǎn)這樣的包裝材料層壓材料，其一方面被優(yōu)化以具有這種保留的主體厚度和密度兩者，而且具有適當?shù)臋C械耐久性，例如，分層強度。

另一個目的是設計這樣一種更輕和更具成本效益的包裝材料結(jié)構(gòu)，其具有印刷表面，阻氣性能和機械耐久性。

實施方式的詳細描述

下文描述了涉及層壓包裝材料的方面，其在本文中詳細討論和例示。一些方面涉及制備包裝材料的方法。另外，一些方面涉及包裝材料在提供適于液體和半液體食品的包裝容器中的用途。在一個方面，包裝材料用于液體或半液體食品的填充機(例如成型-填充-密封型填充機，例如TetraA3填充機)中以制造無菌包裝容器。在一些方面，包裝容器由輥進給的包裝材料卷材制成。在一些方面，包裝容器由包裝材料的坯料制造。

在本文的實施方式、實施例和方面中提供的包裝材料涉及包含密度小于700kg/m³的主體層的包裝材料。

本文使用的以下術(shù)語和定義將在此給予下述定義。

“聚烯烴”或“聚烯”是由式為C₂H_2n的簡單烯烴作為單體生產(chǎn)的聚合物。

“聚乙烯”是通過聚合單體乙烯生產(chǎn)的聚烯烴。

“共聚物”或“雜聚物”是兩種或更多種單體物質(zhì)的聚合物。

“高密度聚乙烯”或“HDPE”是密度大于0.941g/cm³的乙烯聚合物。

“低密度聚乙烯”或“LDPE”是密度為0.910-0.935g/cm³的聚乙烯均聚物。由于從主聚合物主鏈延伸的相對大量的長鏈分支，LDPE也稱為支化或非均勻支化的聚乙烯。自20世紀30年代以來，LDPE已經(jīng)被商業(yè)制造并且是本領(lǐng)域公知的。

“線性低密度聚乙烯”或“LLDPE”是指密度從0.89g/cm³的聚乙烯共聚物。LLDPE是線性的并且基本上不含有長鏈支化，并且比常規(guī)LDPE通常具有更窄的分子量分布。傳統(tǒng)的“線性低密度聚乙烯”(LLDPE)可以用常規(guī)的Ziegler-Natta催化劑制備。LLDPE也已經(jīng)長時間(自從20世紀50年代通過溶液反應器，并且自從20世紀80年代通過氣相反應器)商業(yè)制造并且也是本領(lǐng)域公知的。

“mLLDPE”是在氣相反應器中通過茂金屬催化劑和/或在淤漿反應器中用金屬茂催化劑和/或在溶液反應器中用任何二茂鈦(haftocene)催化劑制備的線性低密度聚乙烯。mLLDPE聚合物在包裝技術(shù)領(lǐng)域中是眾所周知的。

“坯料”是指預制的、平坦未折疊的管狀的包裝材料片材。坯料的包裝材料的實例包括主體層和在主體層的每一側(cè)上的液密性塑料涂層。坯料用于通過以下方式來制造密封的包裝容器：將坯料豎立成在一端橫向密封的開口的管狀套筒，然后填充以及橫向密封開口端。

除非另有定義，否則涉及包裝材料、包裝容器或其層的“厚度”通過顯微鏡確定，例如通過合適的顯微鏡，例如以Olympus名稱銷售的那些顯微鏡，例如BX51確定。

“液體或半液體食物”通常是指具有任選地可包含食物塊的流動內(nèi)容物的食物產(chǎn)品。乳制品和牛奶、大豆、米、谷物和種子飲料、果汁、花蜜、無泡飲料、能量飲料、運動飲料、咖啡或茶飲料、椰子水、茶飲料、葡萄酒、湯、墨西哥胡椒、番茄、醬油(如意大利面醬)、豆類和橄欖油是所考慮的食品的一些非限制性實例。

與包裝材料和包裝容器有關(guān)的“無菌”是指消除、滅活或殺死微生物的條件。微生物的實例是細菌和孢子。通常當產(chǎn)品無菌包裝在包裝容器中時使用無菌處理。

術(shù)語“熱密封”是指將熱塑性材料的一個表面焊接到另一個熱塑性表面的過程?？蔁崦芊獾牟牧蠎斣谶m當?shù)臈l件(例如施加足夠的加熱和壓力)下，當壓靠和接觸另一種合適的熱塑性材料時能夠產(chǎn)生密封。合適的加熱可以通過感應加熱或超聲波加熱或其它常規(guī)接觸或?qū)α骷訜崾侄?例如，熱氣)來實現(xiàn)。

術(shù)語“弱化部”旨在表示材料弱化部，例如折痕、穿孔等。

術(shù)語“薄化部”是指包裝材料的一部分，其包括包裝材料的層中的至少一層，但不是全部。薄化部可以例如是開口、狹縫或凹陷，只要其被包裝材料的至少一個層覆蓋即可。例如，薄化部是包裝材料的阻隔層和熱密封最內(nèi)層的延續(xù)，其中為了便于打開包裝容器，將主體層切割形成薄化部的邊界。

層壓包裝材料通過用于將層壓在一起的例如擠壓層壓、濕或干粘合劑層合、熱-壓層壓等各種方法獲得，并且還可以包括各種涂布方法。雖然特定的層壓技術(shù)對于為了實現(xiàn)本文所述的方面和實施方式的益處并不是關(guān)鍵的，但是擠壓層壓是可以適當?shù)赜糜谏a(chǎn)層壓包裝材料的一個實例，特別是用于食品(例如液體和半液體食品)的基于紙板的包裝。

根據(jù)本文公開的方面和實施方式，提供了具有長保質(zhì)期的包裝容器，保存期限不小于3、6、8、9、10、11、12、13、14、15個月。自然地，優(yōu)選長的保質(zhì)期。通常需要至少12個月的保質(zhì)期，然而其可以根據(jù)不同的偏好而變化。在一個方面，由本文所述的包裝材料制成的包裝容器的保質(zhì)期為12個月。

特別地，這種層壓包裝材料包括主體層，該主體層包括成層的泡沫形成的纖維狀纖維素，下文稱為泡沫纖維素。因此，泡沫纖維素是具有可調(diào)密度的纖維卷材層，其可通過泡沫形成工藝來制造。主體層被布置為對層壓材料的抗彎剛度提供最有效的貢獻。本文使用的主體層具有至少20g/m²的表面重量克重。在一些實施方式中，克重為介于20-440g/m²之間?？酥乩绺鶕?jù)要求由不同類型的包裝所賦予。根據(jù)ISO 536來評價主體層的克重。表面重量克重表示每單位面積的重量，以g/m²計量。主體層通常具有介于80-1100μm之間的厚度，并且被適當?shù)剡x擇以獲得適合于包裝容器類型和預期食品的所需剛度。主體層厚度可以通過如下文所討論的顯微鏡來評估。泡沫纖維素提供主體層厚度的至少20％，例如至少25％，例如至少30％，例如至少40％。百分比可以通過在顯微鏡中檢測包裝材料的橫截面來確定。

根據(jù)一些方面和實施方式，主體層可以進行表面處理或表面涂布，以改善包裝層壓材料的周圍層之間的粘附性和兼容性，和/或以獲得額外的所需性能，例如改善的剛度。這種表面處理可以通過使材料表面暴露于電暈、臭氧或火焰處理等來提供。

主體層具有例如80至1100μm的厚度、例如90至800μm的厚度、例如150至600μm的厚度、例如200至-550μm的厚度、例如250至350μm的厚度。以表面重量g/m²表示，相應的合適范圍為20-440g/m²，例如25-350g/m²，例如45-250g/m 2，例如60-220g/m²，例如60-200g/m²。用于本文公開的方面和實施方式的合適的主體層主要包括泡沫纖維素。根據(jù)一個實施方式，層壓材料包括包含泡沫纖維素的主體層和至少一個另外的紙層。

包括泡沫纖維素層和任選的附加纖維素層的主體層可以設置有涂層(例如粘土涂層)，或者可以是表面改性的。這種涂層或表面改性也可以適用于施加到例如印刷用的附加層，并且設置在主體層(任選地包括附加的纖維素層)和裝飾層之間。任選地包括附加層的主體層可以是表面改性的，或者可以存在粘合劑或結(jié)合層，以便促進主體層和附加層之間的兼容性和結(jié)合。

主體層包括泡沫纖維素，并且其特征在于密度小于700kg/m³，例如100至600kg/m³，例如100至500kg/m³，例如200至500kg/m³，例如200至400kg/m³，例如300至500kg/m³，例如300至400kg/m³。在一些方面和實施方式中，主體層由泡沫纖維素構(gòu)成，并且主體層具有小于700kg/m³的密度，100至600kg/m³的密度，例如100至500kg/m³，例如200至500kg/m³，例如200至400kg/m³，例如300至500kg/m³，例如300至400kg/m³的密度。泡沫纖維素層的密度越低，關(guān)于消耗的原料的成本效率越高，同時在高于300kg/m³時獲得對于泡沫纖維素的厚度減小性能的更好的抵抗性。根據(jù)一實施方式，將用于層壓包裝材料中的泡沫纖維素的最佳密度已經(jīng)被確定為300至500kg/m³，特別是300至400kg/m³。

在一些實施方式中，包裝材料包括具有熱塑性材料裝飾層(即，將是已填充和密封的包裝容器的外部可熱密封側(cè))的主體層。主體層的作為封閉和密封的包裝容器的外側(cè)的那一側(cè)可以包含由裝飾層覆蓋的印刷圖案。

根據(jù)本文公開的方面和實施方式，主體層提供了將泡沫纖維素結(jié)合到適于制備用于食品(特別是液體和半液體食品)的包裝容器的層壓包裝材料中的機會。主體層與聚合物層的層合可以通過熔融擠壓操作進行，例如通過塑料層的擠壓涂布和擠壓層壓進行。擠壓通常在高溫下進行，例如在低密度聚乙烯的情況下，高達約330℃。已經(jīng)顯示，與泡沫聚合物層的主體層的情況相反，這樣的溫度對于包含泡沫纖維素的主體層不會成為主要問題。與通常的泡沫聚合物層并且特別是泡沫聚烯烴層相反，泡沫纖維素在300℃以上具有低傳熱和熱穩(wěn)定性，這將從成本和環(huán)境角度提供最現(xiàn)實和可行的泡沫聚合物替代物。已經(jīng)看到，在300-400kg/m³的相對低的密度下，泡沫纖維素在擠壓層壓操作中不顯著損失厚度，并且保持足夠的分層強度或所謂的z-強度，以用于本發(fā)明的目的的包裝層壓材料。

如本文的方面和實施方式中所述的包含泡沫纖維素的主體層還提供所需的抗分層強度，即其在標準條件下不容易分層。分層強度可以通過例如遵循TAPPI T569的Huygen內(nèi)部結(jié)合能量測試裝置來確定，并且提供J/m²值，其中本文的包裝材料為介于60-300J/m²之間，例如60-250J/m²，例如80-200J/m²，例如140-200J/m²。在一些方面和實施方式中，主體層提供阻隔層和最外層熱塑性裝飾層之間的距離，并且由此能夠定制層壓包裝材料結(jié)構(gòu)。在一些實施方式中，包含泡沫纖維素的主體層在厚度方向上提供與壓縮強度結(jié)合的分層強度，其在阻隔層和裝飾層之間提供足夠的距離。

泡沫纖維素可通過將纖維素纖維和發(fā)泡流體(例如，水和任選的表面活性劑(例如，十二烷基硫酸鈉(SDS)))混合而產(chǎn)生。表面活性劑的量應為0.1w％至20w％，例如0.5w％至10w％，例如1w％至5w％，例如1.5w％-3w％。在普通泡沫發(fā)生器上的轉(zhuǎn)子混合器產(chǎn)生泡沫纖維素。泡沫一般通過將氣體引入混合物中形成。合適氣體的一個例子是空氣。另一種合適的氣體是氧氣。通常，通過加壓氣體以及通過攪拌引起的渦流將氣體引入混合物中。通常，提供纖維素作為包含纖維素纖維的液體分散體。液體的一示例是水。纖維素纖維的一些實例是基于纖維素的纖維，例如化學紙漿纖維、化學熱機械紙漿纖維、熱機械紙漿纖維和牛皮紙漿纖維。例如，可以在由(包括表面活性劑的)流體產(chǎn)生泡沫之后將纖維分散體加入到發(fā)泡流體中。任選地，包含纖維素纖維的液體分散體可以在發(fā)泡之前與發(fā)泡流體組合。如果需要，可以添加用于控制泡沫的稠度(consistency)的添加劑。如本文所述的所產(chǎn)生的泡沫纖維素通過噴嘴裝置(“流漿箱”)，其中壓力和成形工具產(chǎn)生泡沫纖維素卷材，泡沫纖維素卷材在至少部分干燥之后被卷到卷軸上，并且在將來使用以制備例如包裝材料之前儲存。任選地，泡沫纖維素卷材可以內(nèi)嵌(in-line)使用，即直接施加額外的層以將泡沫纖維素卷材轉(zhuǎn)變?yōu)橛糜谝后w或半液體食品包裝的層壓包裝材料。與傳統(tǒng)紙制造相比，可以適當?shù)厥褂妙~外的或改進的干燥以實現(xiàn)所需的干燥度和密度。

在一些實施方式中，泡沫纖維素可以與其它材料混合，其他材料例如，添加劑、和/或微原纖纖維素、和/或精制漿、和/或強度化學品或試劑，例如，淀粉及其衍生物、甘露聚糖(mannogalactans)、羧甲基纖維素、三聚氰胺甲醛膠體、脲甲醛樹脂、聚酰胺-聚胺-表氯醇樹脂。

在一些實施方式中，包裝材料包括在裝飾層和主體層之間的附加層。附加層可以例如是紙或紙板層或聚合物膜。附加層可以在要成為包裝容器外側(cè)的一側(cè)上包含印刷圖案。每當附加層是紙、紙板或纖維素層時，至少20g/m²的克重是合適的，在一些實施方式中在20到100g/m²之間的克重是合適的。紙層可以涂布白色粘土層以改善表面的白度。每當附加層是聚合物膜時，其厚度應在10-50μm之間。合適膜的實例是定向的預制膜，例如BOPP(雙軸定向聚丙烯)、BoPET(雙軸定向聚對苯二甲酸乙二醇酯)、聚酰胺和定向高密度聚乙烯膜。

在一些實施方式中，附加層選自克重為20至100g/m²的紙層和厚度為10-50μm的聚合物膜。

根據(jù)本文公開的方面和實施方式，包裝材料包含密度小于700kg/m³并且包含泡沫纖維素的主體層，所述包裝材料還包含借助于結(jié)合層(例如，熱塑性聚合物結(jié)合層、例如基于聚烯烴的聚合物或共聚物結(jié)合層)布置的附加層，其中所述結(jié)合層設置在所述主體層和所述附加層之間，并且所述附加層的在與所述結(jié)合層相對的一側(cè)上布置有裝飾層，所述主體層的在與結(jié)合層相對的一側(cè)上設置有阻隔層，所述阻隔層的在與所述主體層相對的一側(cè)上設置有可熱密封層。所述裝飾層是聚烯烴層，例如要與包裝容器的周圍環(huán)境接觸的上述最外可熱密封聚烯烴層(例如LDPE或聚丙烯)。所述裝飾層對包裝容器提供額外的保護，例如，耐濕性和耐刮擦性/耐磨性、以及穩(wěn)定性。

裝飾層由面向所得包裝容器的周圍環(huán)境的可熱密封聚烯烴層組成，合適的聚烯烴是低密度型聚乙烯，其選自LDPE、LLDPE、VLDPE、ULDPE或mLLDPE、以及這些中的兩種或多種的混合物，任選的其它聚烯烴(例如，高密度聚乙烯(HDPE)、聚丙烯或丙烯共聚物或三元共聚物)可用作面向周圍環(huán)境的層。裝飾層可通過擠壓涂布或其它合適的技術(shù)施加。用作裝飾層的聚乙烯的實例是擠壓級LDPE，例如具有4-15(例如6-9)的熔體流動指數(shù)(根據(jù)ASTM D1238,190℃/2.16kg確定)以及915-922kg/m³(例如918-920kg/m³)的密度(根據(jù)ISO 1183、方法D確定)的LDPE。包裝材料的裝飾層的厚度例如為介于5-50μm之間，例如7μm-30μm之間、例如7μm-20μm之間、例如8μm-15μm之間。

在主體層的與裝飾層相對并因此面向最終包裝容器的內(nèi)部的一側(cè)上，例如通過中間層壓層布置阻隔層，中間層壓層可以是例如HDPE、LDPE、聚丙烯的聚烯烴基層或另一種合適的熱塑性聚合物層(例如乙烯-丙烯酸共聚物(EAA))，中間層壓層進一步促進主體層和氧阻隔層之間的粘合。任選地，可以處理或修改主體層和/或阻隔層，以實現(xiàn)這些層之間的粘合，在這種情況下可以不需要層壓層。例如，可以使用改變襯底中的一個或多個的表面的涂層。在一些實施方式中，阻隔層是鋁箔、阻隔膜或涂層。當使用鋁箔時，合適的厚度在3-15μm之間，例如5-10μm、例如5-8μm。在一實施方式中，通過使用市售擠壓設備的擠壓方法施加層壓層。作為層壓層的合適材料是已知的并且通常包含聚烯烴。根據(jù)一個實施方式，層壓材料包含聚乙烯或其混合物。在聚乙烯組中，層壓層的性質(zhì)可以變化和調(diào)整，以便在包裝材料中實現(xiàn)各種最終性能。因此，用于液體和半液體食品的所需類型的包裝材料的層壓層的變化主要存在于聚乙烯聚合物的組內(nèi)。合適的LDPE等級例如由Dow、Exxon Mobile、Boreal和Ineos等制造，這些等級是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的。層壓層也可以選自乙烯和其它α-烯烴單體的共聚物，所述α-烯烴單體的共聚物當然包括例如線性低密度聚乙烯，也包括不同比例的乙烯和丙烯的共聚物，例如由Dow以名稱“Engage”和“Affinity”銷售的類型的所謂的塑性體或彈性體、以及乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物以及乙烯、丙烯和具有類聚乙烯特性的α-烯烴單體的三元共聚物。可有助于改善各種機械性能的聚合物的實例是所謂的線性聚烯烴，例如高密度聚乙烯(HDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)、用常規(guī)催化劑或所謂的單位點催化劑或約束幾何催化劑制備的線性低密度聚乙烯(LLDPEA/LDPE/ULDPE)，包括所謂的茂金屬-LLDPE(mLLDPE)和聚丙烯(PP)。極低密度聚乙烯(VLDPE)和超低密度聚乙烯(ULDPE)是線性低密度聚乙烯類別中的子類別的實例。根據(jù)共聚單體的類型和數(shù)量，這些聚合物通常在幾個方面具有更大的耐久性。用于飲料和液體的所需類型的包裝材料的層壓材料的變化存在于聚乙烯聚合物的組中，聚乙烯聚合物例如選自包括低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)、用常規(guī)催化劑或所謂的單位點催化劑或約束幾何催化劑制備的包括所謂的茂金屬-LLDPE(mLLDPE)的線性低密度聚乙烯(LLDPEA/LDPE/ULDPE)、以及這些的混合物或共混物，以及聚丙烯或丙烯共聚物或三元共聚物的組。合適的層壓層的一個實例是聚乙烯，例如擠壓級LDPE，例如熔體流動指數(shù)(根據(jù)ASTM D1238,190℃/2.16kg確定)為2-13(例如5-10)以及密度(根據(jù)ISO 1183、方法D確定)為914-922kg/m³(例如915-920kg/m³)的LDPE。包裝材料的裝飾層的厚度例如為介于5-50μm之間，例如10μm-30μm之間，例如15μm-30μm之間，例如17μm-25μm之間。

阻隔層，例如氧阻隔層(例如，鋁箔或諸如氣相沉積涂布的熱塑性膜之類的聚合物膜)通過疊層被布置在與主體層相對的一側(cè)上。任選地，可以處理或修改主體層和/或阻隔層，以實現(xiàn)這些層之間的粘合，在這種情況下不需要層壓層。例如，可以使用修改一個或多個襯底的表面的涂層。在一些實施方式中，阻隔層在與任選的層壓層相對的一側(cè)上具有粘合劑。在本領(lǐng)域技術(shù)人員的能力范圍內(nèi)來選擇粘合劑，具體根據(jù)期望的性質(zhì)和與其接觸的層的兼容性。當阻隔層是鋁箔時，粘合劑的實例是具有含羧酸官能度的共聚單體的乙烯共聚物，例如諸如由Dow以商品名銷售或由Dupont以商品名銷售的乙烯丙烯酸共聚物。

通常，存在于包裝材料中的不同層可以例如通過顯微鏡檢測?？赡懿荒軐⒁粚踊蚨鄬臃蛛x，例如不能將粘合劑與可熱密封層分離，因此在某些實施方式中，形成包裝容器內(nèi)部的層是粘合劑和可熱密封層的組合，其中可熱密封層面向液體或半液體食品。如本文所述的包裝材料的粘合劑層具有介于3μm-12μm之間的厚度，例如4μm-10μm、例如5μm-9μm之間的厚度。粘合劑層可以通過不同的方法(包括例如紅外光譜(IR))表征。

包裝材料包含最內(nèi)可熱密封層。可熱密封層的一個實例是可熱密封的聚烯烴聚合物，其作為指向容器內(nèi)部的層施加，即作為直接食品接觸的層施加。用于最內(nèi)層的可熱密封層可以合適地是低密度類型的聚乙烯聚合物，其選自LDPE、LLDPE、VLDPE、ULDPE或mLLDPE、及它們中的兩種或更多種的混合物?？蔁崦芊鈱拥牟贾妙愃朴趯訅簩?，并且上文關(guān)于層壓層公開的內(nèi)容也適用于可熱密封的最內(nèi)層。根據(jù)由包裝材料生產(chǎn)的包裝容器的類型，在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)，也可以考慮可熱密封的最內(nèi)的高密度聚乙烯層、聚丙烯層或丙烯共聚物或三元共聚物層，只要它們與包裝材料的其它組分(特別是如本文所述的粘合劑)兼容并與包裝材料的其它組分(特別是如本文所述的粘合劑)結(jié)合實現(xiàn)所需效果。用作最內(nèi)層的合適實例是LDPE和mLLDPE之間的混合物(例如50/50、40/60、60/40、30/70、70/30、20/80、80/20重量％混合比)，例如擠壓級LDPE，例如熔體流動指數(shù)(根據(jù)ASTM D1238,190℃/2.16kg確定)為2-12(例如2-7，例如2-5.5)以及密度(根據(jù)ISO 1183、方法D確定)為914-922kg/m³(例如915-920kg/m³)的LDPE。適用于本文所述的方面和實施方式的mLLDPE的實例具有小于0.922kg/cm³的密度和在190℃和2.16kg(ASTM 1278)下15-25的熔體流動指數(shù)(MFI)。另外的細節(jié)是眾所周知的，并且在本領(lǐng)域技術(shù)人員的能力范圍內(nèi)，可以例如在US6974612中獲得另外的理解。包裝材料的最內(nèi)層的厚度例如在5μm-50μm之間，諸如10μm-30μm之間、諸如15μm-30μm之間、諸如17μm-25μm之間。自然地，上述提及的實施方式用作一般性指導，并且其它聚合物也是可能的。

因此，包裝材料的上述層例如并且通常通過擠壓技術(shù)施加到主體材料的相應側(cè)。

因此，一些實施方式涉及包含裝飾層的包裝材料，所述裝飾層在所述層的一側(cè)上具有密度小于700kg/m³并且包含泡沫纖維素的主體層，所述主體層在與裝飾層相對的一側(cè)上具有阻隔層，所述阻隔層在與主體層相對的一側(cè)上具有可熱密封層。在一些實施方式中，阻隔層通過層壓層布置在主體層處。這些層的材料選自上文所述的層。在一些實施方式中，包裝材料用于生產(chǎn)用于液體或半液體食品的包裝容器。在一些實施方式中，包裝材料包括在主體層和裝飾層之間的附加層。在一些實施方式中，附加層的表面重量克重為至少20g/m²。如果必要，例如為了實現(xiàn)附加層和主體層之間的改善的粘附，存在結(jié)合層。在一些實施方式中，結(jié)合層選自在層壓層的描述下列出的材料。在一些實施方式中，附加層是紙層或聚合物層或聚合物膜。在一些實施方式中，附加層可以被表面涂布或表面改性以增加對相鄰層的粘附性。

根據(jù)一種可能的生產(chǎn)方法，通過提供具有任選印刷圖案和合適的折痕圖案的主體層來獲得包裝容器，主體層具有用于開口的切割孔，使得包裝容器將具有至少一個孔(或薄化部)。上述折痕圖案用作形成最終包裝(例如TetraAseptic)的折疊線。折痕圖案的示例可以例如在WO2012/163753的圖3中看到。主體層從輥供給，并且主體層卷材任選地用熱和/或臭氧處理。層壓層在與任選的印刷圖案相對的一側(cè)上借助于離開擠壓機的塑料膜來布置。通常，擠壓材料具有高于260℃的溫度，例如高于280℃、例如高于290℃、例如高于300℃。對于一些材料，優(yōu)選高于290℃的擠壓層壓溫度。為了進一步描述擠壓，圖3公開了適合于在主體層(12)上布置層壓層(13)的擠壓機(31)的示意圖，另外示出了將成為布置在所述主體層卷材(35)上的層壓層(13)的聚合物的熔融塑料膜(32)。擠壓機熔融并混合聚合物。在混合物的情況下，擠壓機還可以用于共混聚合物，聚合物例如經(jīng)由單獨的料斗供應。熔融膜(32)和主體層在輥(33和34)之間的輥隙中接合。使用類似的布置將其它聚合物層(粘合劑和可熱密封層)添加到主體層(35)。阻隔層(14)可以從單獨的輥布置并且與層壓層(13)一起布置或者與粘合劑一起布置。

在一個實施方式中，本文和所附權(quán)利要求中描述的包裝材料提供包括裝飾層(11)的包裝材料，所述裝飾層(11)在所述層的一側(cè)上具有附加層(27)，所述附加層(27)在與裝飾層相對的側(cè)上具有結(jié)合層以布置主體層，所述主體層(12)在與裝飾層(11)相對的一側(cè)上具有層壓層(13)，所述層壓層(13)在與所述主體層(12)相對的一側(cè)具有氧阻隔層(14)，所述氧阻隔層(14)在與所述層壓層(13)相對的一側(cè)上具有粘合劑(15)，并且所述粘合劑(15)在與所述氧阻隔層(14)相對的一側(cè)上具有可熱密封層(16)。在一個實施方式中，包裝材料轉(zhuǎn)化為無菌包裝容器。該轉(zhuǎn)變可以通過將包裝材料的部分預折疊和密封成坯料來進行。由胚料制成的包裝的實例是例如Tetra和山形頂部容器。坯料可以設置有開口裝置，并且在適于處理坯料的填充機中填充和密封。從包裝材料到包裝容器的轉(zhuǎn)化也可以使用連續(xù)管狀-卷材成型-填充-密封技術(shù)進行，例如在TetraA3Speed/Flex中進行。由根據(jù)本文所述的方面和實施方式的包裝材料形成的包裝容器可以是任何已知的形狀。在一些方面，本文所述的容器涉及基本上磚形或楔形容器，其由于高質(zhì)量的包裝材料而在搬運和分配方面是耐久的并且在長期儲存期間是耐濕氣和氧氣的，這又提供足夠的密封質(zhì)量和氣體阻隔性能。其中本文所述的方面和實施方式可能是有用的用于液體包裝的其它類型的基于紙板的包裝是磚形包裝容器、山形頂部包裝容器、楔形包裝容器、方形基、矩形基或八邊形基的包裝容器。更具體地，所謂的TetraTetraAseptic、TetraEdge、TetraAseptic、TetraAseptic、Tetra以及Tetra和Tetra包裝或其他類型的瓶狀包裝包括基于紙板的包裝材料的套筒、其折疊形成的底部以及塑料模塑形狀材料的頂部和螺旋蓋。本文所述的一個實施方式涉及已知尺寸的Tetra包裝，例如200ml、250ml、500ml和1000ml的Tetra包裝，其任選地可具有方形底部或傾斜頂部，例如TetraEdge。

已經(jīng)總體上得出結(jié)論，在本發(fā)明的層壓包裝材料中纖維素纖維的量可以顯著降低，然而它總體上仍然保持了用于食品包裝(特別是用于液體紙盒包裝)的機械性能和適用性。另外，結(jié)合實施方式的描述公開了實施方式的詳細描述。

實施例

水性纖維素紙漿由約75重量％的CSF(加拿大標準游離度)值為530ml的云杉CTMP纖維與約25重量％的漂白軟木化學紙漿混合至約3-4％的濃度。通過將約2重量％的十二烷基硫酸鈉SDS混合到水中制備發(fā)泡流體。在攪拌和同時加入加壓空氣直到產(chǎn)生合適的泡沫之后，將纖維分散體在連續(xù)攪拌和混合情況下加入到泡沫中。將由此獲得的纖維泡沫通過噴嘴(流漿箱)壓制并成形為在移動多孔氈卷材上的涂層，以排出水，并且隨后干燥該網(wǎng)狀泡沫片。

在第一具體實施方式中，研究了在將包裝材料轉(zhuǎn)化為層壓包裝材料期間的層壓操作中泡沫纖維素的性質(zhì)。

為了分析層壓期間熱和機械載荷對泡沫纖維素的影響，對各種低密度材料進行測試。測試的材料是泡沫纖維素和泡沫聚丙烯。包裝材料結(jié)構(gòu)的層壓在具有兩個擠壓涂布站的柔性實驗室層壓機中進行。層壓機設定值為約100m/min的卷材速度，250-275N的卷材張力，并且參考擠壓負荷為25N/mm。在每次擠壓涂布操作中，在約320℃的熔融擠壓溫度下，將15-20g/m²的LDPE熔融擠壓到各側(cè)上的泡沫纖維素層上。層壓前的初始厚度和層壓后的厚度通過使用顯微鏡Olympus BX51來光學測量。通過使用切片機進行樣品制備。

在圖6中示出了所得的厚度減小。例如，ID“FC 300 2x”是指密度為300kg/m³的泡沫纖維素以兩倍于參考擠壓負荷的擠壓負荷層壓。通常，可以看出，與具有泡沫聚合物材料的層壓材料變體相比，泡沫纖維素的剩余厚度顯著更高。

還得出結(jié)論，通過擠壓涂布進行的層壓對于密度為300kg/m³或更高的泡沫纖維素很好地起作用。具有低重量的泡沫纖維素層的層壓材料對層壓熱和壓力更敏感，并且顯示出泡沫纖維素材料的厚度的更大降低。

此外，由于加熱的聚合物泡沫單元的熔融和再成形，因此聚合物泡沫的厚度減小是不變的，同時在泡沫纖維素中存在回彈效應，使得在層壓期間的厚度減小反轉(zhuǎn)為在基準輥隙中在約300-400kg/m³的密度下僅減小約10-15％的最終厚度。泡沫纖維素的密度越高，該回彈效應或ZD壓縮強度越好。

在第二具體實施方式中，Tetra250ml類型的包裝容器由具有來自相應生產(chǎn)的泡沫的主體層的層壓包裝材料制備。包裝材料包括12g/m²的LDPE裝飾層，其被布置成成為包裝的外部。從裝飾層開始的附加層是：70g/m²的白紙；作為結(jié)合層的15g/m²的LDPE；332kg/m³、243μm的泡沫纖維素的主體層；20g/m²的LDPE層壓層和約6μm的鋁箔阻隔層，6g/m²的粘合劑(Primacor^TM 3440)，和19g/m²的LDPE(30wt％)和茂金屬催化的線性低密度聚乙烯的混合物熱密封層。在根據(jù)常規(guī)制造方法加工的輥上獲得包裝材料，以生產(chǎn)含有橙汁的250ml的Tetra包裝容器。從該試驗可以得出結(jié)論，與在相應的傳統(tǒng)包裝層壓材料中具有一個常規(guī)紙板層的相應材料相比，纖維素纖維的量可以減少25％，相應的傳統(tǒng)包裝層壓材料具有12g/m²的LDPE裝飾物、80mN(200g/m²)的紙板、20g/m²的LDPE層壓層、6μm的鋁箔、6g/m²的粘合劑(Primacor^TM 3440))、以及LDPE(30w％)和茂金屬催化的線性低密度聚乙烯的19g/m²的混合物熱可密封層。

此外，除了減少在層壓包裝材料中使用的材料的量之外，主體層仍然基于天然的可再生來源，即纖維素。

為了確定主體層的密度，根據(jù)包裝材料層，可以應用不同的步驟。在多層包裝材料中包含泡沫纖維素的主體層的密度(kg/m3)可以通過將克重(kg/m²)除以厚度(m)來確定。厚度可以通過使用標準顯微鏡獲得。單獨的克重可以通過使用包裝材料的1dm²圓盤的標準化分離步驟獲得。所有測量在23℃和50％相對濕度的受控環(huán)境中進行。包裝材料的總克重使用天平(0.001g精度)測量。包裝材料在泡沫纖維素層處分裂以獲得兩薄片。將兩薄片放置在含有銅乙二胺(copper ethylene diamine)溶液的燒杯中，直到所有纖維素纖維都容易除去。然后測定剩余克重，通過從總克重減去剩余克重可計算得到泡沫纖維素克重。每當至少一個薄片包含鋁層時，該步驟應該是測量每個薄片的克重，并使用乙酸溶液代替銅乙二胺溶液，并將這些薄片保留3-4小時。包裝材料薄片層被分割成單獨的層并且確定相應的單層克重并從總克重中減去。每當存在附加紙層時，應用上述方法，但是例如通過研磨除去紙層。在主體層的密度計算中確定并適當?shù)匦Ｕチ系闹亓俊?/p>

附圖說明

進一步的優(yōu)點和有利的特征將從下面的詳細描述并參考附圖變得顯而易見，其中：

圖1a和1b是根據(jù)本文所述方面的層壓包裝材料的橫截面圖。

圖2a和2b是根據(jù)本文所述方面的層壓包裝材料的橫截面圖。

圖3是擠壓機的示意圖，擠壓膜、紙或包裝材料卷材和輥布置成連接塑料層和主體層。

圖4示出了由根據(jù)本文所述實施方式的包裝材料生產(chǎn)的包裝容器的實例。

圖5示出了如何在連續(xù)成型、填充和密封過程中由包裝材料制造這種包裝容器的原理。

實施方式的一般描述

圖1a示意性地示出包裝材料的橫截面。裝飾層(11)是聚烯烴，例如合適的LDPE或PP。裝飾層可以例如用于提供對在任何其它層中提供的印刷圖案、孔和/或弱化部(在圖中未示出)的覆蓋。在裝飾層的一側(cè)上布置主體層(12)。在主體層的與裝飾層相對的另一側(cè)上，布置阻隔層(14)。在阻隔層和主體層之間，如果需要，可以布置任選的層壓層。類似地，一個或兩個層可以是表面改性的或含有涂層，以便在主體層和阻隔層之間提供足夠的粘合。阻隔層(14)提供所需的阻隔，例如氧、光、水和蒸氣阻隔，具體取決于由要包裝的產(chǎn)品確定的具體需要。阻隔層可以例如是鋁箔或氣相沉積膜，例如金屬化或氣相沉積涂布的(例如PECVD涂布的)膜。在與主體層相對的一側(cè)，阻隔層設置有可熱密封層(16)，例如合適的聚烯烴，例如PE或PP或其混合物。在阻隔層和可熱密封層之間，當需要時可以使用粘合劑?？蔁崦芊鈱邮窃诔善钒b的包裝容器中面向產(chǎn)品的層。

圖1b示意性地示出了包裝材料的橫截面。裝飾層(11)是聚烯烴，例如合適的LDPE或PP。裝飾層可以用于提供對設置在主體層(12)上的印刷圖案、孔和/或弱化部(圖中未示出)的覆蓋，主體層(12)布置在裝飾層的一側(cè)(11)上。主體層(12)在與裝飾層相對的一側(cè)上具有選自合適的聚烯烴(例如LDPE或PP)的層壓層(13)。層壓層提供對氧阻隔層(14)的粘附，氧阻隔層(14)布置在主體層(13)的相對側(cè)上。阻隔層(14)提供所需的阻隔，例如氧、光、水和蒸汽阻隔，具體取決于由要包裝的產(chǎn)品確定的具體需要。阻隔層可以例如是鋁箔或氣相沉積膜，例如金屬化或氣相沉積涂布(例如PECVD涂布)的膜。在與層壓層相對的一側(cè)上，粘合劑聚合物(15)設置在阻隔層上。粘合劑聚合物(15)可以例如通過擠壓涂布施加。當阻隔層是鋁箔時，粘合劑可以是合適的粘合劑，例如以商品名或銷售的乙烯(甲基)丙烯酸共聚物(E(M)AA)。在與阻隔層相對的一側(cè)，粘合劑設置有可熱密封層(16)，例如合適的聚烯烴(例如，PE或PP或其混合物)?？蔁崦芊鈱邮窃诔善钒b的包裝容器中面向產(chǎn)品的層。

圖2a示意性地示出了包裝材料的橫截面。裝飾層(21)是聚烯烴，例如合適的LDPE或PP。裝飾層可用于提供對設置在主體層(22)中的印刷圖案、孔和/或弱化部(圖中未示出)的覆蓋，該主體層布置在裝飾層21)上。在裝飾層(21)和主體層(22)之間設置有附加的紙或纖維素層(27)。主體層(22)在與裝飾層相對的一側(cè)上具有選自合適的聚烯烴(例如LDPE或PP)的層壓層(23)。層壓層提供對設置在層壓層(23)的相對側(cè)上的氧阻隔層(24)的粘附。阻隔層(24)提供所需的阻隔，例如氧、光、水和蒸汽阻隔，具體取決于由要包裝的產(chǎn)品確定的具體需要。阻隔層可以例如是鋁箔或氣相沉積膜，例如金屬化或氣相沉積涂布膜，例如PECVD(等離子體增強化學氣相沉積)涂布膜。在與層壓層相對的一側(cè)上，粘合劑聚合物(25)設置在阻隔層上。粘合劑(25)可以例如通過擠壓涂布施加。當阻隔層是鋁箔時，粘合劑可以是以商品名或銷售的合適的乙烯(甲基)丙烯酸共聚物(E(M)AA)。在與阻隔層相對的一側(cè)，粘合劑設置有可熱密封層(26)，例如合適的聚烯烴，例如PE或PP或其混合物?？蔁崦芊鈱邮窃诔善钒b的包裝容器中面向產(chǎn)品的層。

圖2b示意性地示出了包裝材料的橫截面。裝飾層(21)是聚烯烴，例如合適的LDPE或PP。裝飾層可以用于為在層壓板的一個或多個其它層中提供的印刷圖案、孔和/或弱化部(圖中未示出)提供覆蓋。在裝飾層的一側(cè)上并且鄰近裝飾層，布置表面重量為約100g/m²或更低的薄紙(27)。薄紙層(27)通過中間熱塑性外部結(jié)合層(28)層壓到與裝飾層相對的主體層(22)。結(jié)合層(28)可以選自合適的聚烯烴，例如LDPE或PP或其混合物。結(jié)合層(28)將主體纖維素層(22)和薄紙層(28)粘合在一起。在主體層的與層壓到結(jié)合層(28)的一側(cè)相對的一側(cè)上，將主體層(22)進一步層壓到熱塑性聚合物層壓層(23)上。層壓層(23)提供對設置在層壓層(23)的相對側(cè)上的氧阻隔層(24)的粘附。阻隔層(24)提供所需的阻隔，例如氧、光、水和蒸汽阻隔，具體取決于由要包裝的產(chǎn)品確定的具體需要。阻隔層可以例如是鋁箔或氣相沉積膜，例如金屬化或氣相沉積涂布膜(例如PECVD涂布膜)。在與層壓層相對的一側(cè)上，粘合劑聚合物(25)設置在阻隔層上。粘合劑(25)可以例如通過擠壓涂布施加。當阻隔層是鋁箔時，粘合劑可以是以商品名或銷售的乙烯(甲基)丙烯酸共聚物(E(M)AA)。在與阻隔層相對的一側(cè)，粘合劑設置有可熱密封層(26)，例如合適的聚烯烴(例如PE或PP或其混合物)?？蔁崦芊鈱邮窃诔善钒b的包裝容器中面向產(chǎn)品的層。圖3是擠壓機(31)的示意圖。示意圖的擠壓機適合于裝飾層(11)、層壓層(13)、粘合劑(15)和可熱密封層(16)的施加。例如，層壓層(13)可以施加在主體層(12)上，由此附圖示出了要成為層壓層(13)的聚合物的熔融塑料膜(32)，熔融塑料膜(32)通過熔融擠壓涂布設置在主體層卷材(35)上。擠壓機熔融并混合聚合物。在層是聚合物混合物的情況下，擠壓機還可以用于共混聚合物，該聚合物例如經(jīng)由用于聚合物顆粒的單獨的料斗供應。熔融膜(32)和主體層在施加壓力的輥(33和34)之間的層壓輥隙中接合。輥中的一個可以是冷卻輥，其在聚合物處于輥隙中時降低聚合物的溫度。類似地，包裝材料的其它聚合物可以添加到主體層(35)。阻隔層(14)可以例如從單獨的輥前進并且與層壓層(13)或者粘合劑一起進給通過層壓輥隙。

圖4示出了由圖1或2所示的包裝材料制成的包裝容器50a的實例。包裝容器特別適用于液體或半液體食品，例如飲料、醬汁、湯等。通常，這樣的包裝具有約100至約2000ml的體積。它可以是任何構(gòu)造，例如本文前面所述的那些，但是例如分別具有縱向和橫向密封件51a和52a以及任選的開啟裝置53的磚形。在未示出的另一個實施方式中，包裝容器可以成形為楔形。為了獲得這樣的“楔形”，只有包裝的底部被折疊成形，使得底部的橫向熱密封隱藏在三角形折片下方，所述三角形折片被抵靠容器底部折疊并密封。頂部橫向密封保持展開。以這種方式，半折疊包裝容器在被放置在食品商店中的架子上或桌子等上時仍然易于搬運且尺寸穩(wěn)定(即基本上保持形式和形狀)。

圖5示出了在本申請的引言中描述的原理，即，包裝材料卷材通過使卷材的縱向邊緣72、72'在重疊熱密封接頭73中彼此結(jié)合而形成為管71。該管用期望的液體食品74填充，并且通過管的重復橫向密封件75在管中的填充內(nèi)容物的水平面以下彼此相距預定距離處被分成單獨的包裝。

包裝76通過橫向密封件中的切口分離，并且通過沿著材料中制備的折痕線折疊形成而被賦予期望的幾何構(gòu)造。

本發(fā)明不限于上面示出和描述的實施方式，而是可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)變化。對本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，在不脫離所附權(quán)利要求中公開的構(gòu)思的情況下，修改和變更是可能的。