本发明涉及具有最外的白色空化聚合物膜层的新型液态包装层合包装材料以及制造该层合包装材料的方法。
此外，本发明整体上涉及包含层合包装材料或者由层合包装材料制造的包装容器。特别地，本发明涉及用于液态食品包装的包装容器，其包含层合包装材料。
背景技术：
用于液态食品的一次性使用一次性类型的包装容器通常由基于纸板或厚纸板的包装层合材料生产。一种这样的通常出现的包装容器以tetrabrik
在层合材料的内侧上，即用于面向由层合材料生产的容器的填充的食品内容物的一侧，存在施加到铝箔上的最内层，该最内的内侧层可以由一层或几个部分层构成，包含可热封热塑性聚合物，例如粘性聚合物和/或聚烯烃。同样在主体层的外侧，存在最外可热封聚合物层。
包装容器通常通过现代高速包装机生产，这种类型包装机从包装材料幅材或包装材料预制坯料形成包装、并将其填充和密封。因此，包装容器可以通过以下方式制造：通过将最内和最外可热封热塑性聚合物层焊接在一起将幅材的两个纵向边缘在搭接接头中彼此结合在一起，将所述层合包装材料幅材重整成管。该管用预期的液态食品填充，然后通过管的在管中的内容物水平面下的彼此之间相距预定距离的重复的横向密封件将该管分成单独的包装。通过沿着横向密封件的切口将包装与管分离，并且通过沿着包装材料中制备的折痕线折叠成形而得到期望的几何构型，通常为平行六面体或立方体。
这种连续管形成、填充和密封包装方法构思的主要优点在于，可以在管形成之前连续灭菌幅材，从而提供无菌包装方法的可能性，该方法即这样的一种方法，其中待填充的液态内容物以及包装材料本身的细菌减少，并且填充的包装容器在干净的条件下生产，使得填充的包装物即使在环境温度下也可以长时间储存，而没有微生物在被填充的产品中生长的风险。如上所述，tetra
用于敏感液态食品(例如牛奶或果汁)的包装容器也可以由本发明的层合包装材料的片状坯料或预制坯料制成。从折叠成平坦的包装层合材料的管状坯料开始，首先通过将坯料制造成形成开口管状容器封装体来生产包装，其中一个开口端通过折叠和热封整体端面板来封闭。如此封闭的容器封装体通过其开口端填充所讨论的食品(例如，果汁)，该开口端然后通过进一步折叠和热封相应的整体端面板来封闭。由片状和管状坯料制成的包装容器的示例是传统的所谓的山形顶包装。也有这种类型的包装，其具有由塑料制成的模制顶部和/或螺旋帽。
包装层合材料中的铝箔层提供了相当优于大多数聚合物气体阻隔材料的气体阻隔性能。传统的用于液态食品无菌包装的基于铝箔的包装层合材料仍然是目前市场上可用的在其性能水平上最具成本效益的包装材料。
任何其他的与这样的铝箔基材料相竞争的材料必须是具有成本效益的原材料，具有与其相当的食物保存性能，是足够机械稳定的以及在转变成成品包装层合材料方面具有可比较的简便性。
进一步降低当今包装材料的成本可以通过降低聚合物层的厚度或通过试图用一个或多个不同的阻挡层代替铝箔阻挡层来实现，这已被证明是相当大的挑战。在液态纸盒包装领域迄今为止还没有被认为是实际可行的节约成本的方式将是通过纤维素纤维材料的类型和/或数量减少纤维素基主体层的量。它通常导致机械强度和包装完整性的重要属性以及材料阻隔性能受到损害，并且之前被认为是不太有利的前进方式。纸板是液态纸盒包装材料的主要部分，但也是总包装材料成本的主要部分。
技术实现要素：
现在考虑到上述情况，本发明的目的是实现降低层合纤维素基液态或半液态食品包装材料的成本的新方法。
本发明的总体目的还在于以降低的成本提供层合的基于纤维素的包装材料，其具有足够的机械稳定性以及良好的印刷表面性能，其满足液态纸盒层合包装材料的需要。
本发明的另一个目的是提供一种降低成本的这样的层合包装材料，其具有减少的不是基于可生物降解的和可再生的材料(即来自利用化石原料的来源的较少的材料)的材料的含量。
另一个目的是提供一种基于低规格的低成本的主体层或芯层的层合的纤维素基包装材料，其不具有用于印刷装饰图案的合适表面，而是具有被引导到由包括这种主体层的液态包装材料制成的包装容器的外侧的粗糙的深色或褐色表面，所述最终包装材料仍具有与传统的这种包装层合材料相当的印刷表面质量。
另一个目的还是使包装容器外侧的层合包装材料的外侧层(即将吸引消费者并引起消费者关注的层)的成本效益差异化。根据本发明的方法，这种外侧层可以容易地变换，使得根据乳制品和填料客户、消费者和零售商之间的不同需求，可以将不同的装饰和/或触觉特征层压到材料中。这种定制使得生产单独的、更短的一系列不同装饰和定制的包装材料成为可能，而不会在主流的材料生产线中造成停工、浪费和后勤问题。最常规地，需要白色印刷表面，并且一种期望的印刷基底将是白色聚合物膜，其也可以至少部分用作包装外侧上的可热封层。当主体材料层通过粘土涂覆而不是白色，但是具有褐色或深色时，然而迄今为止这样的白色膜不能隐藏深色背景以产生足够的白色背景。
根据本发明，这些目的中的一些或全部因此可通过如在所附权利要求所定义的层合包装材料、制造包装材料的方法、由该方法获得的包装材料以及由其制成的包装容器来实现。
详细描述
就本发明而言，术语“长期储存”意指包装容器应能够在环境条件下保持包装食品的品质(即营养价值)、卫生安全性和味道至少1或2个月，例如至少3个月，优选更长，例如6个月，例如12个月或更长。
术语“包装完整性”通常是指包装耐久性，即对包装容器的泄漏或破损的抵抗力。对这种性质的主要贡献是在包装层合材料内，在层合包装材料的相邻层之间提供良好的内部粘性。另一个贡献来自于材料对材料层内的缺陷(如针孔、破裂等)的抵抗力，另一个贡献来自密封接头的强度，通过密封接头的强度在形成包装容器时将材料密封在一起。关于层合包装材料本身，完整性质因此主要集中在各个层合层与其相邻层的粘性以及单个材料层的质量上。
术语“液态或半液态食物”通常指具有可选地可容纳块状食物的流动含量的食物产品。乳制品和牛奶、大豆、大米、谷物和种子饮料、果汁、花蜜、不起泡饮料、能量饮料、运动饮料、咖啡或茶饮料、椰子水、茶饮料、葡萄酒、汤、墨西哥胡椒、西红柿、酱(如意大利面酱)、豆类和橄榄油是预期食品的一些非限制性示例。
与包装材料和包装容器有关的术语“无菌”是指微生物被去除、失活或被杀死的状态。微生物的示例是细菌和孢子。当产品无菌包装在包装容器中时，通常使用无菌工艺。
术语“热封”是指将热塑性材料的一个表面焊接到另一热塑性表面的工艺。在适当的条件下，例如在充分加热和施加足够压力的条件下，可热封材料在压靠并与另一种合适的热塑性材料接触时将能够产生密封。合适的加热可以通过感应加热或超声波加热或其他常规接触或对流加热手段例如热气来实现。
术语“主体层”通常是指多层层合材料中最厚的层或含有大多数材料的层，即对层合材料和由层合材料折叠成的包装容器的机械性能和尺寸稳定性贡献最多的层。在本发明的上下文中，它也可以意味着在夹层结构中提供较大厚度距离的层，其进一步与在主体层的每一侧上具有较高杨氏模量的稳定面层相互作用，以便实现足够的这种机械性能和尺寸稳定性。
“间隔层”是在显著较薄的材料层之间产生距离或间隔的层，其具有较高的杨氏模量和密度，例如布置在间隔层的每一侧上的取向膜、金属箔、高密度的高拉伸刚度的纸层、膜或金属箔，即提供刚度和稳定性的层，即所谓的面层。间隔层具有较低的或降低的固有弯曲刚度，因此本身不会直接对层合包装材料的弯曲刚度产生很多贡献。然而，间接地，它可能通过与两侧上的相邻层或层合层的相互作用对层合包装材料的弯曲刚度产生非常大的影响，相邻层或层合层中的一些与间隔层相比具有较高的杨氏模量但有较低厚度。在夹层结构中，重要的是在间隔层的每一侧上至少有一个这样的面层或刚度增强层。当间隔层具有非常低的密度并且没有通过任何弯曲刚度性质作出贡献时，需要在间隔层每一侧上有一个面层。当纸面层之间的距离增加时，层合夹层结构的弯曲强度和弯曲刚度也会增强。“主体层”可以包括“间隔层”和主体内的另外的组合层，但也可以与“间隔层”相同。
根据本发明的第一方面，提供了一种用于热密封成无菌包装容器的层合的纤维素基液态或半液态食品包装材料，其包括：包含褐色或深色(即不是白色)纤维素基纤维材料的主体材料层；包括氧气阻隔层的层，所述氧气阻隔层布置在所述主体层的内侧上，即在被引导向内朝向由所述层合材料制成的包装容器中的填充的食品的那一侧；以及进一步在所述氧气阻隔层的内侧上的最内的可热密封且液密的热塑性聚合物层，所述最内的聚合物层用于与所包装的食品直接接触，所述层合包装材料进一步包括布置在所述主体层的外侧上的印刷基底层，其中所述印刷基底层是来自包含矿物颗粒和白色颜料颗粒的热塑性聚合物组合物的白色预制的取向空化膜。
印刷表面因此与主体层分开制成在印刷基底层上并且作为层合层被整合到包装材料中。对于褐色或深色，意味着某物的颜色与白色相差较大，因此其不适合用作印刷表面，但会在一定程度上影响最终颜色，因此包括米色和需要被印刷基底遮掩并且不是白色的每种颜色。具有这种有色的、褐色的或米色的或深色的表面的主体材料层因此会干扰打印操作以及包装材料上的印刷装饰的最终颜色。
热塑性聚合物可以包含聚烯烃，例如高密度聚乙烯(hdpe)。为了提供印刷基底层的目的，替代性聚烯烃例如聚丙烯是可能的，但是对于与包含ldpe和lldpe聚合物的最内层相关的可热封的印刷基底层，主要包含hdpe的聚合物组合物对于印刷基底膜层是优选的。
热塑性聚合物组合物可以包含聚烯烃和40至85重量％，例如50至70重量％，例如50至60重量％的无机填料颗粒。当形成印刷基底膜时，首先将无机填料颗粒混合到聚合物基体的熔体中。如此获得的熔融填料-聚合物共混物在高压和剪切力下挤出，从而形成均匀的膜，随后冷却成固体聚合物膜。随后将该挤出流延膜在一个或两个轴向上取向，以便在聚合物基体中在颗粒无机填料周围形成小空腔或空隙。由于在拉伸膜时在聚合物基体和无机填料颗粒之间的粘附力丧失而形成空腔，使得在聚合物基体中朝向颗粒形成两个壁。在聚合物中在颗粒周围这样形成的壁引起在膜中的光衍射，使其在外观上变得不透明或白色或发白。聚合物膜的拉伸比取决于无机填料颗粒的类型以及组合物中聚合物的类型，但似乎对于聚烯烃，如聚丙烯和hdpe，其在cd(横向方向)和md(机器方向)拉伸方向中的每一个可以从2变化到6。无机填料颗粒的尺寸可以为0.1至10μm，例如0.2至2μm。
该热塑性聚合物组合物包含聚烯烃和40至85重量％，例如50至70重量％，例如50至60重量％的无机填料颗粒和1至10重量％，例如1至5重量％的白色颜料。在一个具体的实施方式中，组合物包含这种无机填料和颜料组合物以及聚合物，该聚合物包含大部分高密度聚乙烯hdpe或具有纯hdpe的这种组合物。
膜的厚度可以为22至35μm，例如23至30μm，例如23至28μm。在拉伸膜中具有无机填料颗粒的这样的厚度和组成下，为了支撑夹层型层构造中的主体层，所得到的膜将具有一些刚性性质和杨氏模量，其中主体层具有其自身的较低的弯曲刚度和较低的杨氏模量以及层合材料的来自褐色瓦楞纤维素基主体材料上的这种膜的足够的白色。当然，这种膜总是可以做得更厚，但是不太经济。
矿物填料颗粒可以选自白云石、滑石、云母和碳酸钙caco3。
在优选的实施方式中，矿物填料颗粒选自白云石和碳酸钙caco3。
在另一个实施方式中，印刷基底层膜的聚合物组合物还包含白色颜料，其为氧化钛。
主体材料层可具有100至300g/m2，例如100至200g/m2的克重。
此外，主体材料层可以包括纤维素基箱纸板材料，诸如瓦楞纸材料或挂面纸板材料，诸如由100％由桦木或牛皮纸挂面材料制成的原始纤维制成的半化学瓦楞纸材料。
例如与传统液态包装纸板相比，主体材料层由箱纸板材料(即瓦楞纸材料或挂面纸板材料)制成，并且具有相当高的密度但较低的固有弯曲刚度和其它机械性能差异，使得由瓦楞纸材料的主体层制成的包装的尺寸和机械稳定性将通过传统的包装层合材料的制造而劣化。
特别地，与适用于液体包装的层合包装材料相比，其自身具有显著较低的弯曲刚度。弯曲刚度通常不在箱纸板材料上测量，因为它们无论如何都是用于波纹纸箱制造的，但已经测量出在当排除可印刷涂层(粘土-涂层)克重时的相应的克重下这种材料具有比液态纸盒纸板的弯曲刚度低至少30％的弯曲刚度，例如低至少40％，例如至少50％的弯曲刚度。然而，其仍然通过以下方式有助于层合包装材料的总弯曲刚度：在具有较高杨氏模量的面层之间的夹层结构中提供间距层并且使得在层的平面(x-y)内比传统的用于液体包装的纸板具有较高的抗压强度性能。通常，瓦楞纸材料比挂面纸板材料具有更高的每克重弯曲刚度。
箱纸板也被称为波纹纸箱材料(corrugatedcasematerial：ccm)，波纹纸箱材料所需的材料是波纹芯纸(或瓦楞芯纸)，在使用中，该瓦楞芯纸带沟纹(沟槽)，然后通过胶粘在两块平面挂面纸板或挂面芯纸(flatlinerboardsorlinermediums)之间来布置。这种波纹结构由于带沟纹的中间层而提供了高的夹层结构弯曲刚度，该中间层用作两个相对较薄的挂面纸(liner)层之间的间距层或间隔层。构成箱纸板的两种纸因此是挂面纸板材料，通常也称为牛皮纸板(kraftliner)或废纸挂面纸板(testliner)，以及瓦楞纸(或波纹芯纸)材料。由于箱纸板主要由天然未漂白纤维素纤维制成，所以其通常为褐色或米色，但它的色调可以根据纤维素的类型而变化。然而，也存在白色的顶部挂面纸板，其在一个表面上具有白色顶层并且通常是更昂贵的材料。
挂面纸板的密度通常低于850kg/m3，如低于835kg/m3，为褐色或米色，主要包括软木纤维，例如云杉或松树纤维。
因此，瓦楞纸通常用作波纹箱纸板中的波纹芯纸(corrugatingmedium)的纸制品，其密度为600-750kg/m3，例如600-700kg/m3，通常约为650kg/m3。瓦楞纸为褐色或米色，主要含有短纤维，刚好与挂面纸板一样，通常是低成本、低质量的纸张，其本身不适用于制造液体纸盒包装。但是，当用作夹层结构中的间隔层时，如果纸基是批准的种类并且以正确的方式与这种包装层合材料中的合适层结合，其可以为了液态纸盒包装的目标并且以相当低的价格而良好地工作。然而，瓦楞纸芯纸将通过作为刚性较低，成本较低的纤维材料而形成间隔层，该间隔层是非瓦楞形的，该材料可在用于层合液体纸盒包装材料的夹层结构中提供足够的间距。瓦楞形间隔层，即结构良好的间隔层，不在本发明的范围内。波纹纸盒材料对液体纸盒层合包装材料的技术含义和要求会有很大不同，这里将不再讨论。
通常用于制造挂面纸板或者瓦楞芯纸的纤维大致可以是再生纤维和新型纤维，即原生纤维。纸张的性能取决于组成纸张的各种纤维的结构特性。一般而言，原生纤维含量越高，瓦楞纸板或挂面纸板材料的强度和刚度越高(抗压强度越高)。为了本发明的目的而探索的瓦楞纸材料是由100％由硬木(例如来自powerflute的桦木)制成的原生纤维制成的半化学瓦楞纸。桦木是一种最佳的瓦楞纸原材料。其结构含有高浓度的木质素和半纤维素。制浆过程保留了天然高度疏水的木质素并改变了剩余的半纤维素，从而保护了纤维的柔软和柔性的纤维素芯。这提供了更高的刚度和更低的蠕变性能。当用于液体包装时，为了应对这种新用途和应用的液体和高湿度条件，市场上可用的瓦楞纸材料需要在纤维素卷材制造期间补充一种或多种附加的上浆剂。传统的上浆技术和化学品(akd、asa、松香等)可用于瓦楞纸材料，以满足特定产品的必要要求。
由原生纤维制成的挂面纸板被称为牛皮纸板，而来自回收纤维的挂面纸板被称为废纸挂面纸板(testliner)。还可以混合原生纤维和再生纤维。牛皮纸挂面纸板应具有至少80重量％，优选100重量％的原生纤维。用于废纸挂面纸板的纤维比在瓦楞纸板上使用的纤维长，并且由于挂面纸板最初用于纸盒材料的外部面纸层，所以它们也用上浆剂定型以便经受不同程度的湿度和潮湿条件。
因此，箱纸板材料具有比用于液体包装的相应纸板更低的弯曲刚度，但另一方面，它们具有比正常液体纸板材料或者在此情况下适合的其他纸或纤维素材料更高的sct指数，即在机器方向(md)上每克单位有更高的sct值。sct值是由国际标准iso9895测量的性能，并且依靠它来比较不同的箱纸板材料。sct或短压缩测试测量cd和md中纸纤维的内部抗压强度，即纸的平面内抗压强度。此属性因测量的特定纸张的克重而变化。纸制品的克重根据iso536测量。
由具有更高sct指数的材料制成的包装具有更好的可堆叠性，并且因此是纸盒材料的平面内(x-y平面)的每克的抗压强度的测量值。根据iso536和iso9895测量箱纸板材料通常在md中具有至少30nm/g的sct指数，因此将提供i.a.液体纸板层合材料所需的抗压强度和可堆叠性。这些材料不需要针对弯曲刚度特性进行优化，因为它们将仅用作用于液体纸箱包装的层合材料中的(无槽)间隔层。因此，虽然这种挂面纸板材料最初是用于波纹纸箱夹层结构中的面层，但是为了本发明的目的，它们将用作层合结构中的间隔层，在其每一侧上具有层合的其他面层，以便提供用于液体纸盒层合材料所需的弯曲刚度。
为了比较，今天的液体纸板材料具有约25nm/g的sct指数，但是随后也针对所有其他性质进行了优化，因为它们作为液态纸盒层合包装材料中的尺寸稳定性的主要提供者被依赖。当用层合材料中的夹层结构中的低成本间隔层替换当今优化的液体纸板时，这种间隔层需要具有至少30nm/g的更高的sct指数，以便补偿当去除现有技术的纸板时失去的特性。
由于新的间隔层将层合到在层合结构中的夹层结构中的其他面层上，因此不需要在间隔层本身上提供白色或光滑(例如粘土涂覆的)印刷表面。同样在这方面，箱纸板材料因此是用于这种间隔层的合适材料。
关于耐湿性，这些材料可具有低于35g/m2的cobb水吸附值，以便在液体纸盒包装层合材料中更好地发挥作用。cobb值是根据iso535测量的，并且已经被大多数挂面纸板材料实现，而一些瓦楞纸材料可能需要额外的上浆剂以用作液体纸盒包装层合材料中的无槽间隔层。因此，主体层中的箱纸板材料包含至少一种上浆添加剂。
印刷基底层膜可以通过水性粘合剂组合物层合到主体层上，水性粘合剂组合物以0.5至4g/m2的量施加并被部分吸收到主体层的纤维素表面中。
替代地，印刷基底层膜可以通过与熔融的中间热塑性结合层挤出层合而层合到主体层上，从而在熔融结合层固化时形成层合材料。
印刷基底层膜可以在其未层合的外侧上进一步涂覆最外的透明的保护性热塑性聚合物层。
最内的可热封层的热塑性聚合物可以是聚烯烃，例如聚乙烯。
用于本发明的层合包装材料中的最外和最内可热封不透液层的合适热塑性聚合物的示例是聚烯烃，例如聚乙烯和聚丙烯均聚物或共聚物，优选聚乙烯，更优选选自低密度聚乙烯(ldpe)、线型ldpe(lldpe)、单-位点催化剂茂金属聚乙烯(m-lldpe)及其共混物或共聚物的聚乙烯。根据一个优选的实施方式，最外的可热封且不透液层是ldpe，而最内的可热封不透液层是用于最佳层合和热封性能的m-lldpe和ldpe的共混组合物。可以通过(共)挤出涂覆熔融聚合物至所需厚度来施加最外和最内的热塑性聚合物层。根据另一实施方式，可以以预制的、取向的或非取向的膜的形式施加最外和/或最内的液密和可热封层。替代地，当仅需要低厚度的这种最外层时，或者当这样的工艺能因为其他原因而是优选的时，可以通过热塑性聚合物的水分散体涂覆来施加最外的可热封的液密和保护性热塑性聚合物层。
氧气阻隔层可以是铝箔和/或具有气体阻隔性的聚合物膜。
在一优选的实施方式中，氧气阻隔性能由层合在主体层的内侧的铝箔，与包含至少50重量％的聚酰胺的另外的阻隔层组合来提供。这种另外的阻隔层可以优选地布置在铝箔阻隔层和最内的可热封层之间。在该层位置，聚酰胺阻隔层可以有效地作为另外的氧气阻隔层和作为阻止游离脂肪酸从填充食品迁移进入和流出包装材料的阻隔层。
特别是当在金属阻隔层的内侧添加聚酰胺时，能够防止包装食品的游离脂肪酸从食品迁移至金属阻隔层，因此阻隔层的阻隔性保持完整，并且内侧热封聚合物层与金属阻隔层的粘合性可以保持较长的货架期限。
另外的阻隔层可以包含与乙烯乙烯醇(evoh)共混的聚酰胺。evoh材料也以与聚酰胺类似的方式贡献附加的阻隔性能，但在熔融(共)挤出涂覆和层合操作中没有相同的有利的可加工性能。类似的考虑适用于聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)，并且聚酰胺和pet的共混物根据本发明也是有用的。因此，所述另外的阻隔层可以包含与聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)混合的50重量％或更高的聚酰胺。
聚酰胺可以包含芳族或半芳族聚酰胺。这种聚酰胺可以针对游离脂肪酸的迁移提供更好的阻隔性能，这是这种组合对于包装果汁等是特别有利的原因。
替代地，氧气阻隔层可以是涂覆有阻隔涂层的聚合物膜或薄纸片。
因此，聚合物膜或薄的高密度纸基底可以用热塑性阻隔聚合物的水分散体或溶液进行阻隔涂覆，或者可选地例如通过物理气相沉积涂覆(例如金属化涂覆)，或通过例如siox或alox涂层的等离子体增强化学气相沉积工艺(pecvd)来沉积气相沉积涂层。
根据本发明的第二方面，提供了一种液态或半液态食品包装容器，其包含如上定义的根据本发明的层合包装材料。包装容器可以通过将片状或卷材状的坯件折叠成长方体或其他折叠形包装或仅形成袋状包装而完全由层合包装材料制成。替代地，其可以用作包装材料套筒，以与塑料瓶盖等相结合。
本发明的包装容器至少在机械性能、阻隔性能和外部外观方面与基于常规液态包装纸板的类似包装材料制成的容器具有相同的性能，并且材料成本相当低。
根据本发明的第三方面，提供了一种用于制造本发明的层合的纤维素基的液态或半液态食品包装材料的方法，该方法包括任何顺序的以下步骤：
a)将印刷基底层层合至褐色或深色纤维素基主体材料层的第一外侧，
b)将氧气阻隔层或涂层层合至主体层的另一相对侧，以及
c)将最内的可热密封热塑性聚合物层施加在氧气阻隔层的非层合(内)侧。
印刷基底层可以通过以下方式层合到主体材料层上：将水性粘合剂组合物施加到印刷基底层上并使得粘合剂组合物能吸收到主体层的纤维素表面中，同时通过使所述层通过至少一个层合辊隙而挤压所述层以使其彼此粘合。
当通过水性粘合剂吸收层合进行层合时，存在进一步的有利效果。它是一种层合方法，其中仅施加非常少量的聚合物粘合剂并将待层合的两个表面结合在一起，同时水性介质或溶剂被吸收到层合层的纤维素纤维网络中并且不再进行干燥或需要加热。尽管需要的热塑性粘合材料少于熔融挤出层合中的热塑性粘合材料，但包装材料中纸或纤维素基材料层的相对比例增加。此外，如果包含在层合包装材料中的各种材料层(例如粘性聚合物(如pvoh或淀粉)中的固有阻隔性能)具有有效组合的性能，则阻隔层可以减少量。
可以通过结合粘合剂丙烯酸改性的聚乙烯共聚物将气体阻隔层金属箔或阻隔涂覆的聚合物膜层合至主体层的内侧，所述粘合剂以0.5至3g/m2，例如1-2g/m2，例如1-1.5g/m2的干含量的量施加。已经看到，其非常有效地将这种气体阻隔层层合到瓦楞纸材料的主体层上，其仅使用非常少量的干含量为30至50重量％的水性粘合剂组合物，其被允许部分吸收到主体层纤维素表面的纤维网络中，使得仅施加约2g/m2的粘合剂聚合物并将这些表面层合在一起。
当气体阻隔层是阻隔涂覆的高密度纸时，它可以更适合地通过结合粘合剂淀粉或聚乙烯醇(pvoh)或类似粘合剂层合到主体层的内侧，所述粘合剂以0.5至4g/m2，例如1至3g/m2，例如2至3g/m2的干含量的量施加。
替代地，当然也可以通过熔融挤出层合热塑性聚合物(诸如聚烯烃，诸如聚乙烯，诸如低密度聚乙烯(ldpe))层作为要被层合的两个表面之间的中间结合层来将气体阻隔层层合到主体层。
如上列出的关于最外层和最内层的相同的热塑性聚烯烃基材料，特别是聚乙烯，也适用于层合材料内部的结合层，即适用于由熔融挤出层合聚合物形成的挤出层合层。
用于层合材料内部(即在外部可热封层和阻隔或底涂料涂覆基底层之间)的挤出层合结合层或者适用于以单或多层这样的结合层合材料层将阻隔膜结合到主体层的粘性聚合物也可以是所谓的粘合热塑性聚合物，例如改性的聚烯烃，其主要基于ldpe或lldpe共聚物或具有含有单体单元(例如(甲基)丙烯酸单体或马来酸酐(mah)单体)的官能团(如羧酸或缩水甘油基官能团)的接枝共聚物，(即乙烯丙烯酸共聚物(eaa)或乙烯甲基丙烯酸共聚物(emaa))，乙烯-(甲基)丙烯酸缩水甘油酯共聚物(eg(m)a)或mah接枝聚乙烯(mah-g-pe)。这种改性聚合物或粘性聚合物的另一个示例是所谓的离聚物或离聚物聚合物。优选地，改性聚烯烃是乙烯丙烯酸共聚物(eaa)或乙烯甲基丙烯酸共聚物(emaa)。
相应的改性聚丙烯基热塑性粘合剂或结合层也可以是有用的，具体取决于成品包装容器的要求。
因此，这种粘合剂聚合物层或连接层通常在共挤出涂覆操作中与最外层或与另外的主体-阻隔结合层一起施加。
典型地，用于本发明目的的高密度纸、阻隔涂覆基底层可以具有1至10gpa，例如5至10gpa的杨氏模量。
包装材料层合材料的弯曲刚度取决于各层的厚度和杨氏模量。为了平衡夹层层合材料结构的机械性能，夹层结构的面层应布置在间隔层的各个相应的侧面上，使得它们具有基本相等的拉伸刚度。
根据所获得的层合包装材料的进一步的方面，层合材料的最外的可热封层可以作为一个或两个预制膜提供。因此，可以将这种膜预层合到在待层合到主体层的第一侧的第一预层合材料中的阻隔层上，和/或预层合到待层合到主体层的第二侧的印刷和装饰的外表面层上。当膜预先层合到阻隔层或印刷的装饰层时，特别是如果预涂覆或整合的粘性聚合物(如eaa或emaa)层存在于其中一个层合表面上，其可以是仅仅通过将膜热压层合到其他层上来进行。替代地，其可以通过熔融挤出层合来进行，这由于中间熔融挤出聚合物的较高消耗而更昂贵，或者可以通过用少量水性粘合剂预涂覆来施加，而不需要任何干燥步骤，所述水性粘合剂可渗入待层合的至少一个纸或纤维素基表面中。
在降低层合包装材料成本的总体追求中，高度期望组合各种层的性能，从而需要尽可能少的附加层。
当今天的包装层合材料的传统液体包装纸板被较低成本的主体层所替代时，能够显著节约成本，因此可以替代地将一些附加成本花费在各种定制的装饰基底上以印刷和装饰层合包装材料。由于本发明的主体层将不再构成印刷表面，即待印刷的表面，所以可以在主体层中省略昂贵的粘土涂层，并且可以通过其他方式在待层合到主体层的外侧的外侧印刷基底面膜或片上获得平滑的白色印刷表面。这种印刷基底例如可以是白色或彩色膜或白色可印刷面纸层，并且特别是白色可印刷热塑性聚合物膜，其在密封到包装的外侧时也可以有助于热密封。在这样的白色可印刷基底聚合物膜上的印刷以及其与最外的可热封层的可能的进一步层合可以在先前的层合操作中进行，以便为层合包装材料的第二侧提供第二预层合材料，作为外侧的预制层合模块，即第二预层合材料。
通过从主体层上分离印刷表面层，可能的外观的多功能性成为可能，并且这是本发明的模块化层合模型的另一个优点。为了提高最终层合材料的总阻隔性能，甚至可以在第二预层合材料中包括另外的氧阻隔层。
优选实施方式的实施例和描述
在下文中，将参考附图来描述本发明的优选的实施方式，其中：
图1a示出了本发明的层合包装材料的示意性横截面图，其具有在主体层的外侧的作为印刷基底层的白色聚合物膜，主体层来自瓦楞纸材料；以及层合到主体层的内侧的气体阻隔涂覆的薄的高密度纸层，
图1b示出了这种层合包装材料的另一个实施方式的示意性横截面图，但是其替代地具有层合在主体层的内侧上的阻隔涂覆的聚合物膜，
图2a根据本发明示意性地示出了用于层合i.a.印刷基底聚合物膜与主体材料的方法的示例，
图2b根据本发明示意性地示出了用于层合i.a.印刷基底聚合物膜与主体材料的不同的方法的示例，
图3a，3b，3c和3d示出了由根据本发明的层合包装材料生产的包装容器的典型示例，
图4示出了如何从包装层合材料以连续的卷筒进给、成形、填充和密封工艺制造包装容器的原理，并且
图5是显示根据本发明的测试用于白色背景印刷基底的几种白色印刷基底膜的结果的图。
因此，在图1a中以横截面示出了本发明的层合包装材料10a的第一实施方式。它包括褐色瓦楞纸材料主体层11a，其克重为100-300g/m2，例如在本文中使用约200g/m2的克重。
在主体或间隔层11a的内侧上，层合材料包括薄的高密度纸层14a，薄的高密度纸层14a涂覆有可分散涂覆的阻隔聚合物组合物(例如pvoh或淀粉，或气相沉积阻隔涂层，例如金属化涂层或等离子体增强化学气相沉积pecvd涂层)的阻隔涂层18a。薄纸层14a在夹层结构中与主体层11a以及薄的取向聚合物膜印刷基底12a相互作用，所述薄的取向聚合物膜印刷基底12a也充当外侧面层。内侧还包括最内的可热封热塑性层15a，其是在最终包装容器中将与填充的食品直接接触的包装层合材料的层。最内侧的可热封聚合物层15a与任何中间连接层(例如eaa，未示出)一起熔融共挤出涂覆到气体阻隔层18a上。
最内层15a和任何中间连接层的(共)挤出涂层可以在气体阻隔层14a-18a层合到主体层11a之前或之后完成。
替代地，最内的可热封层或多层15a可以以预制膜的形式施加，通过以比在挤出涂覆操作中可获得的程度更高程度的取向膜来增加进一步的稳定性和耐久性。然后通过中间结合层17a将这种膜熔融共挤出层合到气体阻隔层14a-18a。此外，在将内层材料层层合到主体层11a之前，内侧材料层可以作为内侧的单独模块进行预层合。
然而，在该特定实施方式中，首先将薄的高密度纸层层合到主体层11a或层合材料的包括主体层的其他部分，并且随后在气体阻隔层14a-18a的内侧上熔融挤出涂覆由连接层和最内的可热封聚合物的层或多层15a，该可热封聚合物选自聚烯烃，例如聚乙烯，例如在这种情况下为低密度聚乙烯组合物，其包含茂金属催化的线性低密度聚乙烯(m-lldpe)和低密度聚乙烯(ldpe)的共混物。如果这两层构成可热封层，则可以有上述共混物的第一层ldpe和第二最内层。
在另一侧上，即主体材料层11a的外侧上，包装材料包括预先制造的hdpe取向聚合物膜的印刷基底层，hdpe取向聚合物膜包含无机填料颗粒，其被拉伸并空化以致其为白色膜12a，厚度为23至30μm，并且具有平滑的印刷表面。
在最终的层合材料中，基底12a用来自各种颜色、图像和文本的印刷图案印刷和装饰。主体层外侧的材料还可以包括最外的透明和保护性的塑料材料层13a(优选可热封的热塑性材料，例如聚烯烃，例如聚乙烯材料层，例如ldpe)。印刷基底层12a可以在层合到主体层之前或之后印刷，并且最外的塑料层13a在层合到主体层11a之前或之后以分开的操作施加到印刷基底层上。如果用塑料层13a进行装饰印刷的涂覆在层合到主体层之前发生，则整个外侧材料模块因此被制备为一个模块，即作为预层合的外侧，然后在主体层的外侧上层合到主体层或层合到层合材料的其余部分上。
用于阻隔涂覆的薄的高密度的印刷阻隔层也是在主体和间隔层11a的内侧上的纸面层14a，该印刷阻隔层可以是克重为20至100g/m2，诸如30至80g/m2，诸如30至60g/m2，密度为600至1500kg/m3的纸。在特定的实施方式中，它可以是防油纸，其是单独的或涂有另外的阻隔涂层，例如金属化涂层。一些防油纸当层合在诸如聚乙烯层等热塑性层之间时，在23℃和50％rh下提供低于2cc/m2/天/atm的另外的气体阻隔性，最外层聚合物层15a是一种这样的相邻的热塑性聚合物层，并且结合层17a是另外的这样的层。
将阻隔涂覆纸层14a-18a层合到体层的操作因此可以是熔体挤出层合操作，因此在主体层和阻隔层之间施加中间热塑性结合层17a。
然而，在该特定实施方式中，铝箔阻隔层14a-18a与主体层11a的层合通过施加少量的粘合剂的水溶液来进行，粘合剂被部分吸收到主体纤维素层中并有效地将这两层粘合在一起，粘合剂是所述粘合剂是淀粉或纳米/微米纤维状纤维素或聚乙烯醇或容易与纤维素分子结合的类似亲水物质。
印刷基底层12a与主体层11a的层合也可通过施加少量的粘合剂水溶液(其为丙烯酸改性的共聚物与乙烯的水性分散体，固体含量为30至50重量％)来执行。丙烯酸官能团与铝箔表面形成良好的结合，并因此在两层合层之间提供良好的粘合力。水性粘合剂被部分吸收到主体层的纤维素表面并将这两层有效地粘合在一起。当粘合剂材料具有固有的阻隔性时，当然这种粘合剂尽管以非常低的量施加，但可以进一步促进层合包装材料的所得氧气阻隔性。当然当粘性材料具有固有的阻隔性时，这种粘合剂尽管以非常低的量施加，但也可以甚至进一步促进层合包装材料的所得氧气阻隔性。
从环境和成本节约的观点来看，可选但较不优选的是，外侧印刷基底层12a可通过与热塑性粘合聚合物例如ldpe等熔融挤出层合而层合到主体层11a。
在图1b中，示出了层合包装材料10b的第二实施方式的类似横截面。除了阻隔层是涂覆有阻隔涂层18b的聚合物基底膜14b之外，层合材料与图1a中的材料基本相同。主体层11b通过中间粘合剂17b层合到膜上。最内侧的可热密封层15b与包装材料10a中的15a相同或相似。为了给夹层结构增加一些稳定性，在主体层中包含薄纸，使得主体层11b在此情况下包括间隔层11b1和薄纸面层11b2。
此外，阻隔涂层18b可以是可分散涂覆的阻隔聚合物组合物，例如pvoh或淀粉，或气相沉积阻隔涂层，例如金属化涂层或pecvd涂层。替代地，阻隔膜14b可以是由具有固有气体阻隔性能的聚合物制成的膜。
在图2a中示意性地示出了如何通过冷水性粘合剂吸收层合将一个层或多层的模块层合到另一个层/模块，使得将非常少量的水性粘合剂溶液施加到待彼此层合的表面中的一个上，然后将水性粘合剂溶液吸收到两个表面中的一个或两个中，同时在施加压力下将它们粘合在一起。因此，在用于制造图1a-1b中的层合包装材料的实施方式中，将水性粘合剂溶液施加到外侧层/材料模块1b；2b(表示主体层11a；11b外侧上的层)的待层合表面上，即，在粘合剂施加操作21中，在印刷基底层12a；12b的非印刷表面上。在两个轧辊之间的层合辊隙处，将中心模块材料卷材1a；2a(表示包含间隔层的主体层)在以下条件下在层合站层合22到外侧模块材料卷材1b；2b上：在足够高以将两个表面粘合在一起，但没有高到使得夹层结构的低密度主体层或间隔层塌陷的压力下，将两种卷材同时传送穿过辊隙。所获得的两个层/模块1a+1b；2a+2b的中间预层合材料卷材被转送到另一个层合站以层合到第三模块或其部分，如将要在下文中在图2b中描述的，或者替代地卷绕到卷轴上以用于中间存储或运输到不同的时间或地点，其中将发生最终的层合和整理步骤。当将内侧材料模块1c；2c层合到中心层/模块材料或预层合的中心和外侧模块时，还可以或可替代地应用冷水性粘合剂吸收层合的方法。
在图2b中示意性地示出可以如何通过熔融挤出层合将一个层/模块层合到另一个层/模块，使得待层合的两个表面通过中间热塑性结合层彼此结合。根据该示例，在图2a的示例中层合的两个模块的预层合的卷材与内侧材料模块1c；2c的卷材同时被传送到层合辊隙。同时，将热塑性结合聚合物23；17a；17b的熔融帘向下挤出到层合辊隙中，并且在将两个卷材压在一起的同时冷却，使得在纤维素基中心模块，即主体层11a；11b的表面或内侧材料模块的铝箔阻隔层14a；14b的表面之间获得充分的粘附性。
图3a示出了由根据本发明的包装层合材料10a；10b；10c生产的包装容器30a的实施方式。包装容器特别适用于饮料、调味酱、汤等。通常，这样的包装具有约100至1000ml的体积。它可以是任何结构，但是最好是砖形的，分别具有纵向和横向密封件31a和32a，并且可选地具有开启装置33。在另一个未示出的实施方式中，包装容器可以成形为楔形。为了获得这样的“楔形”，只有包装的底部部分被折叠成形，使得底部的横向热封件被隐藏在三角形折翼下面，其被折叠并密封在包装的底部。顶部横向密封保持展开状态。以这种方式，当被放置在食品商店的搁架或桌子等上时，半折叠的包装容器仍然容易搬运并且尺寸稳定。
图3b示出了由根据本发明的替代包装层合材料生产的包装容器30b的可选的优选示例。替代的包装层合材料通过具有较薄的纤维素主体层11而较薄，所以它在尺寸上没有稳定到足以形成立方体、平行六面体或楔形包装容器，并且不在横向密封32b之后折叠成形。因此，它将保持枕形袋状容器，并以这种形式分配和销售。
图3c示出了由预切片材或坯料、由包括纸板主体层和本发明的耐用阻隔膜的层合包装材料折叠形成的山顶形包装30c。平顶包装也可以由类似的坯料制成。
图3d示出了瓶状包装30d，其是由本发明的层合包装材料的预切坯料形成的套筒34和顶部35的组合，所述顶部35通过将注塑塑料与开启装置(如螺旋塞等)结合形成。该类型的包装例如以商品名tetra
图4示出了在本申请的介绍中描述的原理，即，通过在搭接接头43中彼此结合的幅材的纵向边缘42将包装材料的幅材形成为管41。用预期的液态食品填充管44，并且通过管的重复的横向密封件45在管内的填充内容物的水平面之下彼此相距预定的距离处将管分成单独的包装。包装46通过横向密封件中的切口分开，并且通过沿着材料中预先准备好的折痕线折叠形成而被赋予期望的几何构造。
因此在图5中显示了各种外部印刷基底膜在层合到纤维素基瓦楞纸材料的褐色主体层的外侧时的白度。参考包装层合材料具有粘土涂覆的常规纸板作为主体材料层，其被层合并覆盖有另外的最外的透明可热封ldpe层，并且显示出高于91的l值白度，其中92.7被认为是最大可能或理想值。包装层合板样品6255-4b符合本发明，即具有印刷基底膜，该印刷基底膜是由含有矿物颗粒以及一些白色颜料颗粒的hdpe组合物制成的白色预先制造的取向空穴膜。该样品的层合膜达到与参考粘土涂覆的纸板层合材料几乎相同的白度值，即瓦楞纸材料的褐色下伏主体层完全隐藏在该白色空化膜的下面。
其他层合样品根本没有达到接近这些所期望的值，因此褐色瓦楞纸材料也使这些样品中测试的层合白色膜的外观变暗了。
在样品1a和2a中，测试了厚度为20μm且仅添加白色颜料的双轴取向聚丙烯膜(bopp)，并且在外侧获得的l值太低而不能用作包装容器的外侧的白色印刷背景。因此这些膜在层合到瓦楞纸材料之前在外观上完全是白色的。样品4a是38微米厚的类似白色bopp膜，但其另外在一侧被金属化，这被认为是一种极好的光阻隔物，因此能够隐藏瓦楞纸层的褐色。尽管效果较好，但这还不够，并且这也被认为是非常昂贵的解决方案，因为金属化和白色颜料都相当昂贵。样品4d1是克重为53g/m2的金属化纸。金属化纸无法隐藏瓦楞纸材料的褐色。样品4c是与本发明相同种类的空穴化白色膜，但是具有较低的厚度。此外，该样品不能掩盖瓦楞纸材料的褐色，这是可以得出以下结论的原因：本发明的膜也必须具有一定的最小厚度，而测试的其他薄膜在较高的、合理的厚度下(比较样品4a)也不能将瓦楞纸材料颜色隐藏。
因此，本发明的空穴化膜已经在一系列可选的印刷基底中尽可能被仔细选择，以用于层合到纤维素基材料的褐色主体层的特定目的。
本发明不受上面所示和所述的实施方式的限制，而是可以在权利要求的范围内变化。作为一般性评论，层的厚度之间的比例，层之间的距离以及其他特征的尺寸和它们相互比较的相对尺寸不应该被认为是如附图所示的，其仅仅示出了彼此相关的顺序和层的类型，所有其他特征应按在说明书被描述的那样理解。