阻湿涂布的烟草产品包装的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年7月24日提交的安德里斯(andries)等人的题为“阻湿涂布的烟草产品包装(moisturebarriercoatedtobaccoproductpackaging)”的美国专利申请14/808,139号的优先权，其全文通过引用纳入本文用于所有目的。

发明领域

本公开涉及阻湿涂布的包装。

相关技术说明

香烟通常成包销售，每包通常容纳20根香烟。典型的香烟包装一般为矩形六面体形式。流行的香烟包装的一种类型采用所谓的“硬包”、“防挤压盒”或“活页盖”形式的容器。参见，例如授予福克斯(fox)等的美国专利第3,874,581号；授予李普曼(niepmann)的美国专利第3,944,066号；授予阿兰(allen)等的美国专利第4,852,734号；授予莫勒(moeller)的欧洲专利第0392737号；以及琼斯(jones)等的美国专利申请公开第2008/0230410号，其通过引用纳入本文。流行的香烟包装的另一种类型采用所谓的“软包装”形式的容器。参见，例如授予特里波迪(tripodi)的美国专利第3,695,422号；授予斯波林克尔(sprinkel)等的美国专利第4,717,017号；授予沃尔夫(wolfe)美国专利第5,333,729号，其通过引用纳入本文。这两种类型的香烟包装通常装入一般呈矩形六面体形式的纸盒，通常一个纸盒中为10包。

香烟包装的其他示例可参见授予卡特(carter)等的美国专利第8,522,515；授予格雷拉(guerrera)等的美国专利第8,118,161号；授予吴(wu)的美国专利第7,823,731号；授予克特(koetter)等的美国专利第7,228,961号；授予斯特林菲尔德(stringfield)的美国专利第7,048,115号；授予汉森(henson)等的美国专利第7,014,039号；授予法夹(fagg)等的美国专利第6,364,106号；授予科布勒(cobler)等的美国专利第5,379,889；授予伯罗斯(burrows)等的美国专利第5,248,031号；授予伯罗斯(burrows)等的美国专利第5,139,140号；以及授予兰利(langley)等的美国专利编号4,807,745，其通过引用纳入本文。

上述香烟包装通常由折叠和胶合纸材料形成。该纸材料为香烟包装提供结构刚性。但是，纸板本身并不能为香烟产品的适当存储提供所需的保湿性质。因此，几乎所有的市售香烟包装都封闭在塑料膜中，该塑料膜防止湿气从包装内向外部损失。然而，这些塑料膜存在各种缺陷。塑料膜不能生物降解，明显增加包装成本和重量。另外，在香烟包装被客户打开后，塑料膜不能提供湿度控制。

一些香烟包装使用原子层沉积(“ald”)纸涂层，以提供具有或不具有填料的可生物降解的聚合物涂层。ald纸涂层有助于控制香烟包的湿度。但是，ald涂层可能是非常昂贵的。另外，在香烟包装被客户打开后，ald涂层不能提供湿度控制。

因此，需要提供一种纸材料，该纸材料具有对香烟包装具有改善的湿度控制特征的涂层。另外，需要提供更简单的香烟包装制造方法。

概述

本发明的一些方面满足了上述和其他需求，其中第一方面提供阻湿涂布的纸材料。该纸材料包括基底基材、第一聚合物涂层、第二聚合物涂层和第三聚合物涂层。第一聚合物涂层、第二聚合物涂层和第三聚合物涂层提供阻挡湿气通过纸材料和空气交换的屏障。第一聚合物涂层、第二聚合物涂层和第三聚合物涂层还为纸材料提供热和压力密封能力。

在第二方面，提供包装，其中该包装由所述的阻湿涂布的纸材料构成。所述包装包括由阻湿涂布的纸材料形成的主体。该纸材料包括基底基材、第一聚合物涂层、第二聚合物涂层和第三聚合物涂层。第一聚合物涂层、第二聚合物涂层和第三聚合物涂层提供阻挡湿气通过纸材料和空气交换的屏障。第一聚合物涂层、第二聚合物涂层和第三聚合物涂层还为纸材料提供热和压力密封能力。所述包装还包括由阻湿涂布的纸材料形成的顶部。顶部和主体形成基本与周围环境隔绝的中央室，这样当顶部处于封闭位置时，湿气流入中央室或从中央室流出受到限制。

在第三方面，提供由文中所述的阻湿涂布的纸材料形成的包装的制备方法。该方法包括形成阻湿涂布的纸材料。该纸材料包括基底基材、第一聚合物涂层、第二聚合物涂层和第三聚合物涂层。第一聚合物涂层、第二聚合物涂层和第三聚合物涂层提供阻挡湿气通过纸材料和空气交换的屏障。第一聚合物涂层、第二聚合物涂层和第三聚合物涂层还为纸材料提供热和压力密封能力。该方法还包括从纸材料上切割包装坯(packagingblank)。该方法包括将包装坯折叠为包装。该方法还包括通过对纸材料的重叠部分提供热和压力来密封包装。

在第四方面，提供包装。该包装包括由第一纸材料形成的主体，由第一纸材料形成的顶部，和由顶部和主体形成的中央室。所述包装还包括中央室内的内衬。所述内衬由第二纸材料形成。第二纸材料是阻湿涂布的纸材料，其包括基底基材、第一聚合物涂层、第二聚合物涂层和第三聚合物涂层。第一聚合物涂层、第二聚合物涂层和第三聚合物涂层提供阻挡湿气通过第二纸材料和空气交换的屏障。第一聚合物涂层、第二聚合物涂层和第三聚合物涂层还为第二纸材料提供热和压力密封能力。

本公开的其他特性和优点在以下描述中进行更详细地说明。

附图的简要说明

以上概括地描述了本发明，下面将结合附图进行描述，附图不一定按照比例绘制，其中：

图1是根据一个示例性实施方式的纸材料的截面图；

图2是根据另一个示例性实施方式的纸材料的截面图；

图3是根据一个示例性实施方式所示的包装坯的图；

图4是由图3的包装坯形成的香烟包的透视图；

图5是图4的香烟包的另一个透视图；和

图6是根据本发明的一种示例性实施方式的由阻湿涂布的纸板制造香烟包的方法的流程图。

发明详述

在此将参照附图更完整地描述本发明，它们显示了本发明的一些而非全部的方面。实际上，本公开可以按多种不同的形式实施，不应当理解为限于本文提出的实施方式；而是，提供这些实施方式使揭示的内容能够透彻而完整，且能够向本领域技术人员完全地展示本发明的范围并满足可应用的法律要求。本文中，类似的附图标记指代类似的元件。在本说明书和权利要求书中所用的单数形式“一个”、“一种”和“该”包括复数的指代物，除非上下文中另有明确的说明。

阻湿涂布的纸板

文中所述的各种实施方式涉及包括湿度控制涂层的纸材料。该纸材料是具有湿度控制特征的多层材料。例如，当用于制备密封包装时，纸材料限制湿气从密封包装的外部流入密封包装的内部，反之亦然。另外，纸材料具有热和压力密封特征。

参见图1，该图显示了示例性纸材料100的截面图。纸材料100包括基底基材102。基底基材102是基于纸的基材。在一些实施方式中，基于纸的基材是纸板。在这些设置中，纸板可以是固体漂白硫酸盐纸板、未漂白纸板或再生纸板。在一些实施方式中，基底基材102是多层纸板。在另一些实施方式中，基底基材102是单层纸板。在一些实施方式中，基底基材102的厚度至少为0.25毫米。在一些实施方式中，基底基材102的重量为230克/平方米(“gsm”)。在另一些安排中，基底基材102具有减轻的重量，约190gsm，这是因为之后描述的涂层增加了纸材料100的刚性。在一些实施方式中，用纳米纤维素加强基底基材，这样允许纸材料100的重量进一步减轻。

基底基材102包括在基底基材102的第一侧上的第一涂层104。第一涂层104是施涂到基底基材102上的聚合物涂层。该聚合物涂层提供阻挡湿气通过纸材料100和空气交换的屏障。聚合物涂层还为纸材料100提供热和压力密封能力。例如，当聚合物涂层被加热到阀值温度时，该聚合物涂层会变粘，这样当聚合物涂层被加热并压在另一表面上时，该聚合物涂层在该表面上形成密封。聚合物涂层的重量约为30gsm。

在一些实施方式中，聚合物涂层是矿物复合材料挤出物，该矿物复合材料挤出物包含具有嵌入的矿物的聚合物基底。聚合物基底是热塑性材料，例如聚酯、聚烯烃塑性体(由石油基气体聚合的热塑性树脂)、聚己二酸琥珀酸亚丁酯聚合物、聚乳酸聚合物、聚羟基烷醇酸酯聚合物(polyhydroxyalakonatepolymer)、热塑性淀粉或任何其它热塑性或含聚合物树脂。聚合物基底中嵌入的矿物材料可以是碳酸钙、白云石、滑石、二氧化硅、硅、矿物纤维、云母等中的任何矿物材料。嵌入的矿物材料构成聚合物涂层的约30％-约65％。例如，聚合物涂层可以是智能行星技术公司(smartplanettechnologies,inc.)的题为“用于包装制品的复合结构以及相关方法(compositestructuresforpackagingarticlesandrelatedmethods)”的国际公开号wo2014/153073中所述的任何聚合物涂层，该参考文献的内容通过引用结合于此。因此，通过挤出涂布方法将第一涂层104施涂到基底基材102上，该方法将聚合物涂层结合到基底基材102上。挤出涂布方法使用具有嵌入矿物的固体聚合物基底(例如，粉末或小球形式)，该聚合物基底熔化并被施涂到基底基材102上。

因此，纸材料100可用于产生密封包装。纸材料100本身可折叠和密封(例如，通过对第一涂层104施加热和压力)，形成密封包装。由纸材料100形成的密封包装防止湿气从密封包装中离开或进入密封包装，由此具有湿度控制性质。一种这样的示例性包装将在下文中详细描述。或者，纸材料100可用作包裹包装或容器内含物的内衬，从而为未密封的包装或容器提供纸材料100的阻湿和湿度控制性质。

基底基材102包括施涂于基底基材102的第二侧的第二涂层106。第二侧与第一侧相对。该聚合物涂层提供阻挡湿气通过纸材料100和空气交换的屏障。聚合物涂层还为纸材料100提供热和压力密封能力。用于第二涂层106的聚合物涂层选自与上文关于第一涂层104所述的聚合物涂层相同的组。在一些实施方式中，该聚合物涂层与用于第一涂层104的聚合物涂层相同。在另一些实施方式中，该聚合物涂层与用于第一涂层104的聚合物涂层不同。

在一些实施方式中，基底基材102包括第三涂层108。第三涂层108是施涂于第二涂层106的聚合物涂层(即第三涂层108被施涂在第二涂层106上)。该聚合物涂层提供阻挡湿气通过纸材料100和空气交换的屏障。聚合物涂层还为纸材料100提供热和压力密封能力。用于第三涂层108的聚合物涂层选自与上文关于第一涂层104所述的聚合物涂层相同的组。在一些实施方式中，该聚合物涂层与用于第一涂层104和/或第二涂层106的聚合物涂层相同。在另一些实施方式中，该聚合物涂层与用于第一涂层104和/或第二涂层106的聚合物涂层不同。在纸材料100用于形成包装的设置(例如，下文参考图3-6将进一步详细描述)中，包装的内室可由基底材料102的第一侧或第二侧形成。

在一些实施方式中，使用电晕或等离子体处理对最外层聚合物涂层中的至少一层(例如，第一涂层104或第三涂层108)进行后处理，该处理增加了聚合物涂层的表面能，由此改善了油墨对聚合物涂层的润湿能力和粘附性质，从而增加了纸材料100的印刷适性。在这些设置中，纸材料100可被直接印刷，尽管基底基材102不是最外层。

在一些实施方式中，最外层聚合物涂层中的一个涂层(例如，第一涂层104或第三涂层108)是为纸材料100提供湿度控制能力而不是为提供上述阻湿性质所设计的聚合物涂层，或者是在提供上述阻湿性质之外还为纸材料100提供湿度控制能力所设计的聚合物涂层。在这些实施方式中，聚合物涂层可以是硅胶浸渍的聚合物涂层或超强吸收性聚合物层，该聚合物层吸收湿气并以受控的方式释放湿气，从而为纸材料100提供湿度控制能力。在这些实施方式中，具有湿度控制能力的纸材料100的一侧可用于为密封和/或可重复密封的包装的内室提供衬里。因此，湿度控制层可吸收和释放湿气以保持内室中所需的湿度水平，即使在包装被打开和封闭后。

参见图2，该图显示了示例性纸材料200的截面图。纸材料200由与上述纸材料100相同的组件构成。因此，描述纸材料100和200中使用相同的附图标记。纸材料200包括基底基材102和第一涂层104、第二涂层106和第三涂层108。纸材料200与纸材料100的区别在于第一涂层104、第二涂层106和第三涂层108这三个涂层都位于基底基材102的同一侧。也就是说，第一涂层104在基底基材102的第一侧上。第一涂层104被施涂到基底基材102上。第二涂层106被施涂在位于基底基材102的第一侧上的第一涂层104上。第三涂层108被施涂在位于基底基材102的第一侧上的第二涂层106上。相对于第一侧的基底基材102的第二侧保持未被涂布和裸露。在一些实施方式中，作为最外层涂层的第三涂层108可以是上文关于纸材料100中所述的硅胶浸渍层或超强吸收性聚合物层。

具有三个涂层104、106和108的基底基材102的第一侧对通过纸材料200的湿气和空气交换形成阻挡。三个涂层104、106和108还对纸材料200提供热和压力密封能力。基底基材102的第二侧保持暴露。不同于纸材料100，纸材料200不需要进行后处理(例如电晕或等离子体处理)来提高纸材料200的印刷适性。具有高印刷适性的基底基材202的第二侧(例如，纸材料200形成的包装的外部)是暴露的。

在纸材料100和200的一些实施方式中，微囊化润湿剂和/或水性溶液的液压封装层可以施加在两个聚合物涂层之间(例如，纸材料100的第二涂层106和第三涂层108之间，纸材料200的第一涂层104和第二涂层106之间，或纸材料200的第二涂层106和第三涂层108之间)。液压封装(“hydracap”)是指半液体微囊化方法。液压封装用于组分的液液微囊化，具有类似于液体泡沫的结构。液压封装能包封最高达98％的水性溶液，但是由于各个壁结构的类脂质性质而保持疏水性。在该实施方式中，将液压封装溶液悬浮在具有低湿气渗透率(“mvtr”)的面向包装产品内侧的最内层聚合物层和具有高mvtr的最外层聚合物层之间。在这些实施方式中，当纸材料100或200用于形成包装产品(例如，下文将进一步详细描述的)时，从包装产品中损失的湿气通过低mvtr阻碍，被液压封装层吸收。随着液压封装层吸收湿气，它释放成比例量的所包封的润湿剂或水性溶液相返回通过低mvbr阻碍到达包装的产品。这样在包装的内部部分产生湿度控制环境，以确保所有从包装内含物中损失的湿气被液压封装层代替。最外层的高mvtr阻碍将该内部湿度控制机构与外部元件隔绝。

如下文将更详细描述的，纸材料100和200可用于形成包装产品。所得包装产品具有阻湿特征以及热和压力密封特征。包装产品可包括香烟包，或者包装或容器的内衬。

香烟包

在各种实施方式中，本文所述的本发明涉及由上述阻湿涂布的纸材料100和200制备的香烟包。例如，上述纸材料100和200可用于产生各种不同的现有技术的香烟包装，例如以下描述的香烟包装：授予阿兰(allen)等的美国专利第4,852,734号；授予卡特(carter)等的美国专利第8,522,515；授予格雷拉(guerrera)等的美国专利第8,118,161号；授予吴(wu)的美国专利第7,823,731号；授予克特(koetter)等的美国专利第7,228,961号；授予斯特林菲尔德(stringfield)的美国专利第7,048,115号；授予汉森(henson)等的美国专利第7,014,039号；授予法夹(fagg)等的美国专利第6,364,106号；授予科布勒(cobler)等的美国专利第5,379,889；授予伯罗斯(burrows)等的美国专利第5,248,031号；授予伯罗斯等的美国专利第5,139,140号；以及授予兰利(langley)等的美国专利编号4,807,745。

参考图3，该图是根据一个示例性实施方式所示的包装坯300的图。包装坯300由纸材料形成。用于包装坯的纸材料是分别在上文详细描述的纸材料100或纸材料200。例如，包装坯300可从纸材料的卷筒或片材中切割。包装坯300可沿着折线折叠，并通过胶水和/或激活纸材料的热和压力密封性质来进行密封，形成香烟包400。

图4显示所形成的香烟包400的透视图。香烟包400包括顶盖402和主体404。如图5所示，顶盖402可沿着纸材料中的折痕形成的铰接部502旋转离开主体404。当顶盖402旋转离开主体404时，中央室504显露。对中央室504的大小和形状进行限定，以上述专利文献中所述的任何方式储存香烟。当顶盖402闭合时(例如如图4中所示)，中央室504基本与周围环境隔绝。因此，当顶盖402闭合时，聚合物涂布的纸材料限制了湿气流入中央室504或从中央室504中流出。

在用于形成香烟包400的纸材料包括具有上述湿度控制作用的最外层聚合物涂层的实施方式中，该最外层聚合物涂层用于为中央室504提供内衬。尽管香烟包400的制造者可以初始设定中央室504内的湿度水平，一旦顶盖402被使用者打开，中央室504内的湿度将随着周围环境的湿度水平而波动。因为用于作为中央室504内衬的聚合物涂层被配置为吸收和释放湿气，当顶盖402被使用者关闭时，中央室504基本被密封，湿度控制聚合物涂层能规范化中央室504内的湿度。也就是说，湿度控制聚合物涂层具有以下能力：(1)如果中央室504太湿，该涂层从中央室504中吸收过量的湿气，或者(2)如果中央室504太干，该涂层释放存储的湿气到中央室504中。

在一些实施方式中，香烟包由传统香烟包材料制成(即，不是由纸材料100或纸材料200形成)。在这些实施方式中，香烟包不具有纸材料100或纸材料200提供的阻湿和湿度控制特征。因此，香烟包可包括由纸材料100或纸材料200制成的内衬。在包装香烟包内存储的内含物(例如香烟)时，内衬可以包裹和密封在该内含物周围。因此，香烟包的内含物得益于纸材料100或纸材料200提供的阻湿和湿度控制特征，即使该香烟包本身不具有阻湿和湿度控制特征。

制备阻湿涂布的纸板和香烟包的方法

在不同的实施方式中，本文所述的本发明涉及由上述阻湿涂布的纸材料100和200制备香烟包(例如，图4中所示的香烟包400)的方法。

参考图6，该图是根据本发明的一种示例性实施方式的由阻湿涂布的纸板制造香烟包的方法600的流程图。方法600首先在步骤602形成用于产生香烟包的纸材料。在一些实施方式中，用于产生香烟包的纸材料是纸材料100或纸材料200。在这些实施方式中，通过用至少一个聚合物涂层涂布基底纸板基材来形成纸材料。聚合物涂层为纸材料100提供热和压力密封能力。另外，该聚合物涂层提供阻挡湿气通过纸材料100和空气交换的屏障。聚合物涂层可通过上文关于纸材料100和200中所述的挤出涂布方法施涂于基底基材上。

在一些实施方式中，施涂多层聚合物涂层。例如，可施涂三层聚合物涂层，使得这三层都在基底基材的同一侧(例如，上文关于纸材料200中所述的)。作为另外的例子，三层聚合物涂层可这样施涂，使得两层在基底基材的一侧上，而第三层在相对的基底基材的一侧上(例如，上文关于纸材料100中所述的)。

在一些实施方式中，最外层聚合物涂层中的一个涂层是为纸材料提供湿度控制能力而不是为提供上述阻湿性质所设计的聚合物涂层，或者是在提供上述阻湿性质之外还为纸材料提供湿度控制能力所设计的聚合物涂层。在这些实施方式中，聚合物涂层可以是硅胶浸渍的聚合物涂层或超强吸收性聚合物层，该层吸收湿气并以受控的方式释放湿气，从而为纸材料提供湿度控制能力。

在一些实施方式中，使用电晕或等离子体处理对纸材料进行后处理。电晕或等离子体处理增加了聚合物涂层的表面能，由此改善了油墨对聚合物涂层的润湿能力和粘附性质，从而提高了纸材料的印刷适性。

纸材料可形成为片材，用于储存和进一步处理。在另一些实施方式中，将纸材料卷绕到芯上，用于储存和进一步处理。

在步骤604从纸材料上切割包装坯。包装坯可以例如是上文关于图3所述的包装坯300。包装坯可沿着折线折叠，并通过胶水和/或激活纸材料的热和压力密封性质来进行密封，形成香烟包400。

在步骤606，包装坯被折叠，形成香烟包。香烟包可以例如是上文关于图4和图5所述的香烟包400。在步骤604形成的包装坯沿着折线折叠为香烟包的形状。

在步骤608密封香烟包。通过对纸材料的重叠部分施加热和压力来密封香烟包。纸材料的热和压力密封性质使得能够形成香烟包而无需使用额外的粘合剂。在一些实施方式中，使用粘合剂(例如热熔胶)来对香烟包的密封部分提供额外的完整性。

通过以上描述和相关图所示内容中呈现的教导的益处，本发明相关领域技术人员可以想到本发明的许多改良和其它的方法。因此，应当理解，本发明不仅限于本发明所述的具体方面，而且等同物、改良和其它的方面也包括在所附权利要求书限定的范围之内。尽管在本发明中使用了具体的术语，但是这些术语仅以通用和描述性意义使用，而不用于对本发明构成限制。