用于制备涂敷的包装材料的方法以及具有至少一个用于疏水性化合物的阻挡层的包装材料的制作方法
【专利说明】用于制备涂敷的包装材料的方法以及具有至少一个用于疏 水性化合物的阻挡层的包装材料
[0001] 本发明涉及用于制造涂敷的包装材料的方法，以及具有至少一个用于疏水性化合 物的阻挡层的包装材料。
[0002] 从现有技术来看，已知具有阻挡层（针对疏水性化合物）的各种包装材料。例如 DE695 32 378T2公开了纤维素纤维织物，其具有作为阻挡层的层，该层具有：连续排布 的、随机取向的纤维素纤维；以及包含环式糊精的层，其中包含环式糊精的层依次用作用于 阻挡疏水性化合物（例如矿物油、芳香烃、印刷颜料等）渗透过通路的阻挡层或诱捕器。
[0003] 在制造中相对昂贵且花钱多的已知的包装材料中，认为是环境不利的。
[0004] 本发明的目的是提供用于制造具有用于疏水性化合物的阻挡层的包装材料（基 于浆料）的、更简单更廉价的实施方法。本发明的另一个目的是提供具有用于疏水性化合 物的阻挡层的、更简单更廉价的可制造的包装材料（基于浆料）。
[0005] 根据本发明，所述的目的是通过根据权利要求1的用于制造涂敷的包装材料的方 法、以及根据权利要求16的包装材料来解决的。便于研发本发明的有利的实施方案在各从 属权利要求中指定，其中所述的方法的有利的实施方案被认为是包装材料的有利的实施方 案，反之亦然。
[0006] 根据本发明的用于制造涂敷的包装材料的方法至少包括以下步骤：a)提供基底， 其具有浆料的基础材料，背向包装物品的外侧，以及朝向包装物品的内侧；b)使用至少一 层水性组合物至少涂敷内部基底，其中所述的组合物包含至少聚乙烯醇和/或至少一种聚 乙烯醇共聚物，以及交联剂，其中所述的水性组合物具有至多40wt%聚乙烯醇（PV0H)和/ 或聚乙烯醇共聚物，并且总的固含量为至多55wt% ;以及c)使所述的层干燥，并且借助于 交联剂，聚乙烯醇和/或聚乙烯醇共聚物交联，并形成用于疏水性化合物的阻挡层。其中在 本发明的范围内，材料理解为浆料（纤维素）的基础材料，其至少主要（其为至少51%，特 别是至少75%，优选为至少90% )由纤维素构成，其中在本发明的范围内，除非表明任何相 反的情况，否则百分率的说明通常理解为重量百分率。基础材料通常可以是未涂敷的，或者 已经提供有一层或多层，其中至少在内侧上具有未涂敷的基础材料或仅提供有涂层和/或 胶料的基础材料是优选的。例如所述的基础材料可以是涂敷的或未涂敷的纸，涂敷的或未 涂敷的卡纸，或者涂敷的或未涂敷的纸板。此外，所述的基底或基础材料通常可以以单层、 双层、三层、四层等形成。例如所述的基底可以为所谓的棉纸，其为浆料的吸附性的、精细的 皱纸，其主要以纤维素（包含基础材料）多层的多层方式形成，并且可以用作卫生纸、厨房 抹布、餐巾纸、手帕纸等。类似地，可以提供的是基础材料或基底可以形成为所谓的内衬、袋 纸等。类似地，基础材料可以由包含原料（例如半化学浆料、机械浆料等，或者按比例包含 此类原料）的纤维素组成。基础材料的外侧的构造与本发明的无关，这样外侧可以独立于 基础材料的内衬而形成，并且可以例如是未处理的、未涂敷的或涂敷的、光滑的、印刷的、压 花的、抛光的或以其他方式处理。在本发明的范围内，热塑性塑料理解为聚乙烯醇，其至少 主要由以下通式的头-头-和/或头-尾-连接的单体组成：
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[0008] 在本发明的范围内，共聚物理解为聚乙烯醇共聚物，其为至少20mol%的以下通式 的单体组成：
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[0010] 并且除了可能存在的非水解的乙酸乙烯酯单体以外，还包含至少一种其他类型的 单体，例如丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。优选的是，所用的聚乙烯醇共聚物为水溶性至少相当 的聚乙烯醇。在本发明的范围内使用的聚乙烯醇可通过例如聚乙烯酯的水解来获得，特别 是已知的聚乙酸乙烯酯。适用于实施本发明以用于热塑性应用的聚乙烯醇和聚乙烯醇共聚 物的常用商品名为例如Elvanol,Gohsenol,Polyviol,Poval,Mowiol,Selvol,Exceval或 Mowiflex。此外，不同的聚乙烯醇和/或聚乙烯醇共聚物还可以用于水性组合物中，只要聚 乙烯醇和聚乙烯醇共聚物的总量的最大比率不超过40wt%。通常，在本发明的范围内，聚乙 烯醇（多种）的所有指示还相应地适用于聚乙烯醇共聚物，除非表明任何相反的情况。在 本发明的范围内，就固体而言，水性组合物的含量理解为总的固含量，其中聚乙烯醇和/或 聚乙烯醇共聚物也贡献至总的固含量中。换言之，总的固含量是指在除去水性组合物中的 水之后的重量份。为了测定总的固含量，可以通过例如蒸发或者在正常压力或真空下加热 将水性组合物蒸发至干燥。在本发明的范围内，化合物理解为交联剂，其有助于通过与聚乙 烯醇或聚乙烯醇共聚物反应而形成三维网络。通常，单一的化学化合物或不同化学化合物 的混合物可以用作交联剂。合适的交联剂具体包括双功能、三功能或多功能化合物，其能够 与聚乙烯醇的羟基反应。通常还可以形成不含填料和/或颜料、或者备选地包含填料和/ 或颜料的水性组合物，其可以称作涂料或涂层颜料。然而，应该强调的是包含可能存在的填 料/颜料的水性组合物的总的固含量总是为至多55wt%，因为水性组合物由此可以用作低 粘度涂层颜料，这可以在低生产成本的同时得到特别高的应用速度。例如水性组合物的总 的固含量可以为lwt%，2wt%，3wt%，4wt%，5wt%，6wt%，7wt%，8wt%，9wt%，10wt%，11 wt%, 12wt%, 13wt%, 14wt%, 15wt%, 16wt%, 17wt%, 18wt%, 19wt%, 20wt%, 21wt%, 22wt%, 23wt%, 24wt% , 25wt% , 26wt% , 27wt% , 28wt% , 29wt% , 30wt% , 31wt% , 32wt% , 33wt% , 34wt% , 3 5wt%, 36wt%, 37wt%, 38wt%, 39wt%, 40wt%, 41wt%, 42wt%, 43wt%, 44wt%, 45wt%, 46wt%, 47wt% ，48wt%，49wt%，50wt%，5lwt%，52wt%，53wt%，54wt% 或 55wt%，其中聚乙稀醇和聚乙 烯醇共聚物的总含量为至多40wt%。换言之，如果水性组合物除了交联剂以外，还专门包含 聚乙烯醇或一种或多种聚乙烯醇共聚物，则根据分别使用的交联剂，水性组合物的总的固 含量限于大约40wt%。因此，由于重要参数（例如水性组合物的粘度、层的湿层厚度和干层 厚度、干燥时间、交联水平和交联速度）可以可任选地适用于各使用目的，所以可以特别快 速且灵活地制造起到对抗疏水性化合物的阻挡层作用的层。通常，较高的总的固含量得到 相对较低的水的份额，以及由此得到较短的干燥时间，这样可以有利地使用具有相对较短 的干燥路径的涂敷车间。相反，在总的固含量较高的条件下，水性组合物的粘度增高，这样 总的固含量超过55wt%的组合物不再合理地适用于基底或浆料基础材料。为了使用水性组 合物，例如可以使用已知的轮廓涂敷方法，其中本发明通常不限于步骤b)中使用的应用方 法。此外，由于仅需要廉价的起始材料并且可以在常规应用工具的帮助下快速且简单地加 工该材料，所以可以以特别简单且低成本的方式实施根据本发明的方法。因此由所述的包 装材料制造的阻挡层可以用作油和脂肪的屏障。通过使聚乙烯醇/聚乙烯醇共聚物交联， 还可以获得部分疏水性，其通过COBB值表示。
[0011] 通过使聚乙烯醇/聚乙烯醇共聚物交联，在包装材料的内侧上形成阻挡层，其起 到屏障作用和/或针对疏水性化合物进行诱捕，以及完全或至少大致完全抑制这些疏水性 化合物迀移至包装材料的外侧和/或抑制基础材料进入包装的内部。由于聚乙稀醇横向交 联，所以阻挡层是防潮的，由此屏障作用可以在由根据本发明的包装材料制造的包装的整 个寿命期间得到有利地保持。此外，由于纤维素基础材料和涂层具有亲水性表面，其由此易 于发生细菌降解，所以根据本发明制造的包装材料是可需氧和厌氧降解的。通过在包装材 料的内侧上形成阻挡层，根据本发明的包装材料形成的包装在运输中或在储存期间，阻挡 层可以额外特别可靠地受到保护而免于机械损伤。通过本发明的方法制造的包装材料由于 其对疏水性化合物（例如再利用材料的矿物油成分或印迹的矿物油成分）的屏障作用，可 以额外保证例如包装物品的食品安全。同时，其获得了基于废纸的包装经济的经济益处，并 确保涂敷基底的再利用。
[0012] 在本发明的有利构造中，提供了使用水性组合物，其聚乙烯醇和/或聚乙烯醇共 聚物的含量为2wt%至35wt%，特别为10wt%至32wt%，优选为26wt%至30wt%。在这 种方式中，所述的基底可以特别快速、廉价且可靠地提供有阻挡层，其具有特别良好的针 对疏水性化合物的屏障特征。备选地或此外，使用水性化合物，其总的固含量为2wt%至 52wt%，特别为10wt%至50wt%，优选为26wt%至45wt% ;和/或水含量为至少45wt%， 特别为至少55wt%，水含量优选为65wt%至70wt%。特此，所述的基底可以特别快速、 廉价且可靠地提供有尚品质的阻挡层。因此，水含量具体为45wt%，46wt%，47wt%，48 wt%,49wt%,50wt%,51wt%,52wt%,53wt%,54wt%,55wt%,56wt%,57wt%,58wt%,59wt%,60wt % ,61wt% , 62wt% , 63wt% , 64wt% , 65wt% , 66wt% , 67wt% , 68wt% , 69wt% , 70wt% , 7 lwt%,72wt%,73wt%,74wt%,75wt%,76wt%,77wt%,78wt%,79wt%,80wt%,81wt%,82wt%,83wt % ,84wt% ,85wt% ,86wt% ,87wt% ,88wt% ,89wt% ,90wt% ,9lwt% ,92wt% ,93wt% ,9-4wt%，95wt%，96wt%，97wt%，98wt%或99wt%可以理解为水含量为至少45wt%，其中 已经证明水含量为65wt%至70wt%可特别有利地用于多数的应用。
[0013] 在本发明的其他有利的构造中，提供了使用水解程度为75%至100%、特别为 80%至99. 9%的聚乙烯醇和/或聚乙烯醇共聚物。在本发明的范围内，水解程度为75%，76 %, 77%, 78%, 79%, 80%, 81%, 82%, 83%, 84%, 85%, 86%, 87%, 88%, 89%, 90%, 91%, 92%, 93%, 9 4%,95%,96%,97%,98%,99%或 100%，以及相应的中间值（例如99. 0%,99. 1%,99. 2%， 99. 3%，99. 4%，99. 5%，99. 6%，99. 7%，99. 8%，99. 9%或 100. 0% )可以理解为水解程度为 75 %至100%。备选地或此外，提供了使用聚合度为100至3000,特别为120至1200,优选为 150 至 650 ;和 / 或平均分子量为 11000g/mol至 60000g/mol，特别为 13000g/mol至 23000g/ mol，和/或31000g/mol至50000g/mol的聚乙稀醇和/或聚乙稀醇共聚物。聚合物分子中单 体单元的数量可以理解为聚合度。例如聚合度为100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500 ，550, 600, 650, 700, 750, 800, 850, 900, 950, 1000, 1050, 1100, 1150, 1200, 1250, 1300, 1350， 1400, 1450, 1500, 1550, 1600, 1650, 1700, 1750, 1800, 1850, 1900, 1950, 2000, 2050, 2100, 21 50, 2200, 2250, 2300, 2350, 2400, 2450, 2500, 2550, 2600, 2650, 2700, 2750, 2800, 2850, 2900 ，2950或3000 ;以及相应的中间值（例如150, 160, 170, 180, 190,200,210,220,230,240,25 0, 260, 270, 280, 290, 300, 310, 320, 330, 340, 350, 360, 370, 380, 390, 400, 410, 420, 430, 440 ，450, 460, 470, 480, 490, 500, 510, 520, 530, 540, 550, 560, 570, 580, 590, 600, 610, 620, 630， 640或650,以及150, 151，152, 153, 154, 155, 156, 157, 158, 159, 160等）可以分别理解为聚 合度。聚合度通常为平均值。例如分子量为ll〇〇〇g/mol，12000g/mol，13000g/mol，14000g/ mol，15000g/mol，16000g/mol，17000g/mol，18000g/mol，19000g/mol，20000g/mol，21000g/ mol，22000g/mol，23000g/mol，24000g/mol，25000g/mol，26000g/mol，27000g/mol，28000g/ mol，29000g/mol，30000g/mol，31000g/mol，32000g/mol，33000g/mol，34000g/mol，35000g/ mol，36000g/mol，37000g/mol，38000g/mol，39000g/mol，40000g/mol，41000g/mol，42000g/ mol,43000g/mol,44000g/mol, 45000g/mol, 46000g/mol, 47000g/mol, 48000g/mol, 49000g/ mol,50000g/mol,51000g/mol, 52000g/mol, 53000g/mol, 54000g/mol, 55000g/mol, 56000g/ mol，57000g/mol，58000g/mol，59000g/mol，60000g/mol;以及相应的中间值（例如13000g/ mol， 13250g/mol， 13500g/mol， 13750g/mol， 14000g/mol， 14250g/mol， 14500g/mol， 14750g/ mol, 15000g/mol, 15250g/mol, 15500g/mol, 15750g/mol, 16000g/mol, 16250g/mol, 16500g/ mol， 16750g/mol， 17000g/mol， 17250g/mol， 17500g/mol， 1775