可再浆化的包装材料的制作方法

本发明涉及用于液体或冷冻食品的包装材料、并且具体地涉及可再浆化的包装材料。在用于液体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(面向被包装的物品)上和在外侧(印刷侧)上均设置有阻隔涂层。在内侧上施加的阻隔涂层使得所述材料对于例如液体、油脂、氧气和/或香气(气味物质)是抵抗性的并且使得其能够经受住被包装的物品对包装材料的影响。阻隔涂层还应当是可热封的。在基于纤维的产品上形成阻隔物时最常用的材料为聚烯烃，例如聚乙烯(pe)或聚丙烯(pp)。今天，还使用其生物基形式，包括其它生物基聚合物例如聚乳酸(pla)。液体包装板通常在两侧上设置有聚合物涂层和时常地在内侧上设置有另外的铝箔。包括聚烯烃和铝箔的若干层的包装材料由于在将塑料涂层从纸板分离方面的问题而难以再浆化。已经公开了在维持阻隔性质的同时解决再循环性问题的多种包装材料。wo2015/155413公开了涂覆的食品卡纸板，其包括卡纸板层和在其至少一侧上的涂层，其中在涂层和卡纸板之间布置包含粘结剂和板岩状(slate-like)矿物颜料的阻隔层。所述涂层也包括粘结剂和光折射颜料或颜料混合物。所述教导仅涉及包含颜料的涂层。us9771688公开了涂覆的纸板，包括各自包含粘结剂和颜料的底涂层和顶涂层。所述教导仅涉及包含颜料的涂层，其被涂覆到纸板的第一侧。ep2358942公开了可再循环的涂覆的纸板，其涂覆有由含水聚合物分散体形成的第一和第二涂层，其中各层由约70-约90重量％的聚合物乳液和10-约30重量％的颜料组成。所述教导仅涉及包含颜料的涂层。wo2018/116118公开了可热封的包装材料，其包括在印刷侧上的第一和第二分散体阻隔层，其中第二分散体阻隔层包括颜料。然而，所述教导仅涉及纸板的印刷侧的涂层。对于杯板(杯用纸板，cupboard)生产商的另一挑战是，纸板材料需要提供一定的刚度。为了提供期望的刚度，先前的杯板生产商传统上一直增加基板和涂层两者的克重，伴随着增加的原材料的消耗。因此，仍然需要如下的包装材料：其适合于制造以高产率可再浆化的杯子，提供对于湿气和液体的所需的阻隔，并且具有高的刚度以及还有低的克重。该目的用根据本发明独立权利要求的包装材料、制造包装材料的方法和包装体得以满足。从属权利要求涉及优选的实施方式。它们可自由地组合，除非上下文明确地另外指明。本发明提供可热封的包装材料，其包括：-包括第一侧和第二侧的纸板基底，-在第一侧上的第一涂层，-在第一涂层上的第一阻隔涂层，该第一阻隔涂层包括颜料，-在第二侧上的第二涂层，和-在第二涂层上的第二阻隔涂层，该第二阻隔涂层包括颜料，其中所述涂层包括胶乳或水溶性聚合物，并且所述阻隔涂层包括胶乳，其中第一涂层和第二涂层不含颜料，其中第一阻隔涂层和第二阻隔涂层以在≥40重量％至≤70重量％的范围内的量包括颜料，基于相应层的干固体含量，和其中第一和第二涂层以及第一和第二阻隔涂层各自的克重在≥1g/m2至≤10g/m2的范围内。所述包装材料是可热封的并且同时提供在内侧和外侧两者上足够好的对于湿气和液体的阻隔性质，以用于例如饮料或食品的包装体、特别地适合于杯子的制造。已经令人惊讶地发现，具有在与基板直接接触的两侧上的不含颜料的胶乳或水溶性聚合物的层和包含在规定范围内的颜料的外部阻隔层的根据本发明的具有对称层布置的包装材料以低的克重也提供非常好的刚度。这使得能够制造低重量的杯纸板，其仍然呈现高的刚度。不限于特定理论，认为，对于在两侧上的最内层使用胶乳或水溶性聚合物层除了有助于高的刚度外还改善热封性。如下是重要的优点：维持阻隔性质并且包装材料是可再浆化的。优选地，第一阻隔涂层形成印刷层，并且第二阻隔涂层形成其所形成的包装体的内侧并且因此应与其制造的包装或杯子的内容物接触。不需要另外的阻隔层。具体地，所述包装材料不包括包装体的外侧/印刷侧上的聚烯烃层。相应地，可减少废料水平(rejectlevel)，并且所述包装材料或由其制成的包装体的再浆化中的废料水平可少于12重量％或少于10重量％、或甚至少于7重量％，基于干重。所述纸板进一步符合食品安全法规。因此，本发明的优点通过如下实现：遵守对于第一和第二涂层以及阻隔层的若干决定因素，例如与基板直接接触的两个胶乳层不包括颜料，而两个阻隔胶乳层包括大量的颜料，并且所有层遵守低的克重。如本文中使用的，“纸板”指的是可至少部分地包括植物、木材和/或合成纤维的纤维的融合体(amalgamation)的基于纸的基底。纸板基底优选地包括纤维素纤维。典型的用于包装材料的纸板基底包括至少一个层片(ply)、优选地若干层片。纸板基底优选为多层纸板，其至少包括背层片和顶层片的两层。纸板基底可进一步包括一个或多个中间层片。纸板基底例如可包括顶层片和背层片以及中间层片。多层纸板特别地适合于包装液体和/或冷冻食品。纸层或涂层的克重指的是作为克/平方米、gsm或g/m2表示的重量。如本文中使用的，gsm和g/m2可为可互换地使用的。如本文中使用的，“阻隔涂层”指的是通过减少或消除气体例如氧气通过材料的渗透性和/或液体在纤维结构中的吸收而向纸板基底提供阻隔性质的涂层。术语“阻隔涂层”和“阻隔层”是可互换地使用的。需要阻隔涂层来防止被包装的产品例如液体的外出和防止氧气、湿气、油脂、油或可使被包装的产品的品质劣化的其它污染物进入包装中。所述包装材料的一个阻隔层形成印刷层，并且另一阻隔层为与其制造的杯/包装的内容物接触的层。在该上下文中，“印刷表面”意在限定适于被印刷的表面。阻隔层因此形成所述包装材料的最外层。如本文中使用的，“涂层”指的是优选地已经通过分散体涂覆到纸板基底上而带来的层，其在含水溶液和分散体的涂覆的现有技术中是公知的。如本文中使用的，“分散体涂覆”指的是其中将胶乳(即，聚合物细粒子的含水分散体)施加到纸或纸板的表面以在干燥后形成基本上无孔的固体膜的涂覆技术。分散体层可通过使用辊涂、喷涂、幕式、刮刀涂覆、狭缝涂覆、浸涂、凹版辊涂、反向直接凹版涂覆、棒涂、软尖端刮刀涂覆和/或其组合而施加。优选的涂覆方法为刮刀涂覆和棒涂。分散体涂覆物可再循环。如本文中使用的，“胶乳”指的是由聚合物粒子的含水悬浮液施加或涂覆的聚合物，所述聚合物粒子可为天然聚合物、合成聚合物、得自生物质的合成聚合物、或其组合。如本文中使用的，“颜料”指的是通常在纸工业中提到的用于造纸的增量剂(extender)、填料和涂料例如粘土、白垩或高岭土。如果没有另外特别规定，所给的％为重量％，并且基于100重量％的相应的对象例如层、层片或包装体的干重计算。如本文中表示的，包装材料的在纵向(机器方向，md)和横向(跨机器方向，cd)上的抗弯曲性(抗弯强度)和抗弯曲性指数(其提供刚度的度量)按照iso2493-1使用15度的弯曲角测量。本文中表示的吸水率是使用cobb600按照scan-p12:64测量的。关于多个实施方式和其它方面将进一步描述本发明。它们可自由地组合，除非上下文另外明确指明。纸板基底优选为多层纸板，其包括顶层片和背层片以及一个或多个中间层片，所述中间层片提供松厚度(bulk)。优选地，纸板基底(也称为基板)为包括顶层片、中间层片和背层片的三层片纸板。纸板基底可具有约150gsm、优选地约200gsm、或约300gsm的基重(定量)。多层纸板尤其适合于液体和/或食品包装体。所述一个或多个中间层片可包含硫酸盐/牛皮浆和ctmp，其有利地提供松厚度。所述浆可为未漂白的或漂白的。所述中间层片可包括源自化学-热机械浆(ctmp)或热机械浆(tmp)的纤维。优选地，所述中间层片包括硫酸盐浆和ctmp。顶和背层片优选地包括硫酸盐浆。顶和背层片优选地不包括ctmp纤维。所述纸板的第一侧可变为印刷侧，而第二侧可成为其形成的包装体的内侧。基板可为表面施胶(上浆)的。特别地，纸板基底的顶层片和/或背层片可为未处理的，或者表面施胶的，例如具有薄的淀粉层，在一侧或两侧上。表面施胶在施加涂层前施加。表面施胶可包括改性淀粉或由其组成，或者包括表面施胶剂例如丙烯酸类共聚物和颜料。表面施胶进一步增强分散体涂覆(分散体涂覆物)的阻隔性质。在实施方式中，本发明的可热封的包装材料具有高于12nm6/kg3、优选地高于13nm6/kg3的在纵向(md)上的抗弯曲性指数(根据iso2493-1，15°测定)和/或高于5nm6/kg3、优选地高于6nm6/kg3的在横向(cd)上的抗弯曲性指数(根据iso2493-1，15°测定)。本发明的包装材料可进一步呈现出低于15g/m2、优选地低于13g/m2和最优选低于10g/m2的如使用cobb600按照scan-p12:64测量的吸水率。在实施方式中，可热封的包装材料可具有在≥150g/m2至≤230g/m2的范围内的低的克重。在实施方式中，所述包装材料具有在≥150g/m2至≤230g/m2的范围内的克重和高于60mn、优选地高于65mn或高于70mn的在横向(cd)上的抗弯曲性(根据iso2493-1，15度测定)和/或高于150mn、优选地高于160mn或高于165mn的在纵向(md)上的抗弯曲性(根据iso2493-1，15度测定)。所述可热封的包装材料因此以非常低的克重实现高的刚度。在其它实施方式中，可热封的包装材料可具有高于230g/m2、例如在≥230g/m2至≤400g/m2或≥200g/m2至≤360g/m2的范围内的克重。在实施方式中，所述包装材料具有在≥200g/m2至≤400g/m2或≥200g/m2至≤360g/m2的范围内的克重，和高于75mn、优选地高于120mn或高于125mn的在横向(cd)上的抗弯曲性(根据iso2493-1，15度测定)，和/或高于190mn、优选地高于250mn或高于270mn的在纵向(md)上的抗弯曲性(根据iso2493-1，15度测定)。同样在这些实施方式中，可热封的包装材料以低的克重提供高的刚度。第一和第二涂层以及第一和第二阻隔涂层各自的克重在≥1g/m2至≤10g/m2的范围内。这提供所述层的克重或涂层重量等于或低于40g/m2。第一涂层、第二涂层、第一阻隔涂层和/或第二阻隔涂层独立地可具有在≥5g/m2至≤10g/m2的范围内的克重。在实施方式中，第一和第二涂层以及第一和第二阻隔涂层各自具有在≥5g/m2至≤10g/m2的范围内的克重。所述包装材料有利地提供非常低的涂层重量，同时提供良好的阻隔性质。在实施方式中，第一和第二涂层以及第一和第二阻隔涂层总共具有在≥20g/m2至≤40g/m2的范围内、优选地在≥25g/m2至≤35g/m2的范围内的克重或涂层重量。第一和第二涂层不包括颜料。认为如下对于以低的克重提供非常好的刚度是关键的：对称结构提供在与纸板直接接触的两侧上的不具有颜料的胶乳或水溶性聚合物层。第一和第二涂层优选地包括大量的胶乳或水溶性聚合物。第一和第二涂层中的水溶性聚合物可选自包括淀粉和聚乙烯醇(pvoh)的组。在优选实施方式中，第一和第二涂层包括胶乳。在实施方式中，第一涂层和第二涂层各自以在≥90重量％至≤100重量％的范围内的量包括胶乳，基于所述层的干固体含量。第一和第二涂层和/或第一和第二阻隔层中的胶乳可选自包括以下的组：苯乙烯-丁二烯胶乳、苯乙烯-丙烯酸酯胶乳、丙烯酸酯胶乳、乙酸乙烯酯胶乳、乙酸乙烯酯-丙烯酸酯胶乳、苯乙烯-丁二烯-丙烯腈胶乳、苯乙烯-丙烯酸酯-丙烯腈胶乳、苯乙烯-丁二烯-丙烯酸酯-丙烯腈胶乳、苯乙烯-马来酐胶乳、苯乙烯-丙烯酸酯-马来酐胶乳、或这些胶乳的混合物。所述胶乳优选为苯乙烯-丁二烯(sb)胶乳或苯乙烯-丙烯酸酯(sa)胶乳、或这些胶乳的混合物。胶乳可为生物基的，即得自生物质的，例如生物基的苯乙烯-丙烯酸酯或苯乙烯-丁二烯胶乳。生物基的胶乳可提供类似的性能，并且提供改善的碳足迹。第一和第二涂层和/或第一和第二阻隔层中的胶乳可为相同的，或对于相应层可使用不同的胶乳。在实施方式中，第一和第二涂层和/或第一和第二阻隔涂层中的胶乳选自苯乙烯-丁二烯(sb)胶乳、苯乙烯-丙烯酸酯(sa)胶乳、或其混合物。对于包装材料的阻隔性质和刚度而言，涂层中使用的胶乳可具有与阻隔层中的胶乳相同或更高或更低的玻璃化转变温度。阻隔层中的胶乳的玻璃化转变温度可高于涂层中的胶乳的玻璃化转变温度，但这对于对称层布置的以低克重也具有良好的刚度的效果并非关键的。优选地，第一和第二涂层可包括胶乳作为唯一的粘结剂。在其它实施方式中，第一和第二涂层可包括作为主粘结剂的胶乳和一种或多种助粘结剂，优选地以少量。助粘结剂可选自淀粉、羧甲基纤维素(cmc)、碱可溶胀的增稠剂、或聚乙烯醇(pvoh)。这样的助粘结剂可控制粘度和保水性。优选的助粘结剂为pvoh。在实施方式中，第一涂层和第二涂层各自包括作为主粘结剂的胶乳和在≥0重量％至≤5重量％的范围内的助粘结剂、优选地聚乙烯醇(pvoh)，基于所述层的干固体含量。优选地，所述涂层包括在≥0重量％至<1重量％的范围内的助粘结剂例如pvoh，基于所述层的干固体含量。第一和第二涂层可包括添加剂、例如选自如下的添加剂：流变改性剂、消泡剂、防沫剂、ph调节添加剂、交联剂、增稠剂、分散助剂、助滑添加剂、填料、脱模剂、防腐剂和抗粘连剂。第一和第二涂层可包括在≥0重量％至≤5重量％的范围内的添加剂，基于所述层的干固体含量。所述涂层提供所述包装材料的胶乳或水溶性聚合物内层，其在一侧上接触纸板并且在另一侧上接触阻隔层，而阻隔层提供层布置体的外层。第一阻隔层可形成印刷侧，并且第二阻隔层可形成其形成的包装体的内侧。优选地，第二阻隔层与包装的内容物直接接触。有利地，不需要另外的阻隔层。内涂层不含颜料，而外阻隔层为仅有的包括颜料的层。第一和第二阻隔层特别地包括大量的颜料。颜料可改善阻隔性质。阻隔层中的大量的颜料以低的涂层重量实现有效的阻隔。其还促进可再浆化性。在包装材料的印刷测上施加的包括胶乳和大量的颜料的阻隔层可提供适于印刷的性质。在包装材料的内侧上施加的包括胶乳和大量的颜料的阻隔层可充当对于由其形成的容器的液体和/或冷冻内容物的足够有效的阻隔物。在实施方式中，第一阻隔涂层和第二阻隔涂层各自以在≥40重量％至≤70重量％、优选地≥50重量％至≤70重量％的范围内的量或以在≥55重量％至≤70重量％的范围内的量包括颜料，基于所述层的干固体含量。在实施方式中，颜料选自包括以下的组合：粘土、滑石、碳酸钙和/或纳米粘土。优选地，粘土为高岭土。术语纳米粘土指的是纳米尺度的粘土颜料。优选地，颜料为片状颜料例如片状粘土颜料。考虑到颜料的量，阻隔层包括与不含颜料的涂层相比更少量的胶乳。在实施方式中，第一阻隔涂层和第二阻隔涂层各自以在≥30重量％至≤60重量％的范围内的量包括胶乳，基于所述层的干固体含量。除胶乳和颜料外，第一和第二阻隔层还可包括添加剂。添加剂可选自流变改性剂、消泡剂、防沫剂、ph调节添加剂、交联剂、增稠剂、分散助剂、助滑添加剂、填料、脱模剂、防腐剂和抗粘连剂。第一和第二阻隔层可包括在≥0重量％至≤5重量％的范围内的添加剂，基于所述层的干固体含量。使用常见的再浆化技术可将所述包装材料或者包括所述包装材料或由其制成的包装体再循环到其它纸产品中。在再浆化中，纤维素纤维被分离，并且在清洁后是可再循环的。未再浆化的部分(级分)称为废料。废料可包括凝聚的纤维和任何固体外来杂质(异物)。废料必须被除去以处置(废弃)或燃烧。在优选实施方式中，从所述包装材料的再浆化接收的废料少于12重量％或少于10重量％、优选地少于7重量％、更优选地少于5重量％，基于100重量％的包装材料的干重，所述废料是根据pts测试方法rh021/97测定的。所述包装材料因此提供非常好的可再浆化性。所述包装材料因此可称为可再浆化的包装材料。本发明进一步涉及制造包装材料的方法，所述方法包括如下步骤：-提供包括第一侧和第二侧的纸板基底，-在第一侧上施加第一涂层，-在第一涂层上施加第一阻隔涂层，该第一阻隔涂层包括颜料，-在第二侧上施加第二涂层，和-在第二涂层上施加第二阻隔涂层，该第二阻隔涂层包括颜料，其中所述涂层通过胶乳或水溶性聚合物的分散体涂覆而形成，并且阻隔层通过胶乳的分散体涂覆而形成，特征在于，第一涂层和第二涂层不含颜料，其中第一阻隔涂层和第二阻隔涂层以≥在40重量％至≤70重量％的范围内的量包括颜料，基于相应层的干固体含量，和其中第一和第二涂层以及第一和第二阻隔涂层各自的克重在≥1g/m2至≤10g/m2的范围内。分散体层可通过使用辊涂、喷涂、幕式、刮刀涂覆、狭缝涂覆、浸涂、凹版辊涂、反向直接凹版涂覆、棒涂、软尖端刮刀涂覆和/或其组合而施加。优选的涂覆方法选自刮刀涂覆和棒涂。所述方法可用于制造如上所述的可热封的包装材料。本发明使得可通过使用高速涂覆机来提高阻隔材料的生产率而没有问题。本发明进一步涉及包装体，其包括如上所述的包装材料或由其制成。所述包装体优选地通过使用如上所述的包装材料的热封而制成。所述包装体可特别地用作用于液体内容物(例如液体食品或饮料)和/或冷冻食品的容器。由于所述包装材料优选地不包括聚烯烃层或金属层例如铝箔，可再浆化性被大大地促进。在实施方式中，从所述包装体的再浆化接收的废料少于12重量％或少于10重量％、优选地少于7重量％、更优选地少于5重量％，基于100重量％的包装材料的干重，所述废料是根据pts测试方法rh021/97测定的。所述包装体可特别地用于液体和/或冷冻液体食品。在实施方式中，所述包装体为饮料容器，优选地杯子。所述包装体可用作一次性饮用杯子。由于所述包装材料优选地不包括聚烯烃层或金属层例如铝箔，所述包装体可用作可生物降解的基于纸的杯子。本发明的进一步特征从实例和图中将变得明晰，其中：图1为根据本发明的实施方式的包装材料的示意图。图1中所示的包装材料包括纸板基底1，其包括三个层片(中间层片1a、顶层片1b和背层片1c)。中间层1a包含ctmp和硫酸盐浆。顶层片1b和背层片1c包括硫酸盐浆。纸板基底包括第一侧和第二侧，其中顶层片1b布置在第一侧上并且背层片1c布置在第二侧上。第一侧指的是由可热封的包装材料制成的包装体例如容器的印刷侧，而第二侧指的是这样的容器的内侧。在包装材料的第一侧上，顶层片1b涂覆有第一涂层2。在第二侧上，背层片1c涂覆有第二涂层4。第一涂层2和第二涂层4不含颜料。第一阻隔涂层3布置在第一涂层2上。第一阻隔涂层3形成包装材料的印刷表面。所述包装材料可在阻隔涂层3上直接隐身。第二阻隔涂层5布置在第二涂层4上。第二阻隔涂层5将与由所述包装材料制造的容器的内容物接触。尽管第一涂层2和第二涂层4不含颜料，但第一阻隔涂层3和第二阻隔涂层5以在≥40重量％至≤70重量％的范围内的量包括颜料，基于干固体含量。第一和第二涂层2和4以及第一和第二阻隔涂层3和5包括胶乳，其优选地选自苯乙烯-丁二烯胶乳、苯乙烯-丙烯酸酯胶乳、或其混合物。涂层2和4以及阻隔涂层3和5通过分散体涂覆到纸板基底上而施加。第一和第二涂层以及第一和第二阻隔涂层各自的克重在≥1g/m2至≤10g/m2的范围内。如图1中显示的材料特别适合于制造用于液体的热封的产品包装例如一次性杯子。实施例1为了评价本发明的包装材料，进行如下的试验系列：其中在实验室实验中使用棒涂机评价按照本发明制造的包装材料的阻隔性质和刚度。根据表1制备涂覆组合物(分散体1、分散体2和参比物1)。所有百分数作为干固体含量(重量％)计算。表1：通过使用棒涂机将涂覆组合物涂覆在从184到295gsm的不同克重的纸板cupformanatura上，所述纸板为三层纸板，其中两个外层由漂白的牛皮浆制成并且中间层包括漂白的牛皮浆和ctmp。将分散体1涂覆在所述纸板的两侧上以在各侧上以10gsm的量形成第一最内涂层，接着在所述纸板的两侧上将分散体2以在各侧上以5gsm的量涂覆到所述第一内涂层上。其制备的包装材料样品(样品1-4)因此具有以下结构：分散体2/分散体1/cupformanatura/分散体1/分散体2作为参比，按照表2制备涂覆组合物(参比物1和参比物2)。参比样品(参比板)通过用所述参比涂覆组合物涂覆cupformanatura195g/m2制备以形成以下结构：参比物2，5gsm/参比物1，10gsm/cupformanatura/参比物1，10gsm/分散体2，5gsm表2：原材料[pph]参比物1％参比物2％sa胶乳135.6sa胶乳235.640.7流变改性剂0.3碳酸钙28.446,5naoh0.10.1粘土颜料11.6分散剂0.1pva0.3交联剂0.3消泡剂0.4本发明的包装材料和参比板的性质总结在表3中。如在表3中可见的，按照本发明制成的包装材料显示出低的吸水和高的刚度。样品1-4的废料水平(pts)在10-11％之间。表3样品1样品2样品3样品4参比板克重[g/m2]226244290320240抗弯曲性15°，md165196330466158抗弯曲性指数15°，md14.313,513.514.211.4抗弯曲性15°，cd717614923665抗弯曲性指数15°，cd6.25.26.17.24.7cobb600rs[g/m2]1.98114.520当前第1页12