阻隔纸包装及其生产方法
【专利说明】阻隔纸包装及其生产方法
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请是2011年10月20日提交的共同待定的发明名称为"金属化纸包装膜及其 生产方法"的美国专利申请序列号13/277, 974的部分继续申请，并且要求该申请的权益和 优先权，在此通过引用将其公开内容并入。
【背景技术】
[0003] 本申请涉及用于包装食品的具有可接受的阻隔特性的纸基柔性包装材料和用于 制备这样的包装结构的方法。
[0004] 相关领域的描述
[0005] 由源于化石燃料的石油基产品制作的多层薄膜结构常常用于需要有利的阻隔、密 封和图形功能特性的柔性包装中。一层或多层的阻隔特性是重要的，以保护包装内的产品 免受光照、氧气和/或潮气的损害。食品的保护就存在这种需求，如果没有足够的阻隔特性 以防止光透射、氧气或潮气进入包装，这些食品就面临风味损失、老化或变质的风险。通常 期望有图形功能，以使消费者能够快速识别其所要购买的产品，同时这也给食品制造商在 产品包装上提供标示信息（如包装食品的营养含量）和定价信息（如条形码）的能力。
[0006] 现有技术中使用的柔性包装通常包括多层石油基树脂层，如定向聚丙烯（"OPP"） 或聚对苯二甲酸乙二醇酯（"PET")。当树脂薄膜没有提供合适的阻隔特性时，可以在多层 薄膜的一个内层的表面上放置阻隔层。例如，内基层上放置的金属层可以提供所需的阻隔 特性。现有技术公知将石油基聚烯烃（如OPP)金属化能将通过薄膜的潮气和氧气传递降 低几个数量级。
[0007] 与其他类型的包装相比，现有技术的石油基柔性薄膜具有相对较小部分的产生的 废品。因此，由于收集、分离和清洁那些用过的柔性薄膜包装所需要的能量，将其重复利用 是不经济的。在食品包装中使用石油薄膜的另一个缺点是由于它们对环境降解和/或生物 降解的抵抗作用而造成的。因此，从预计的废物收集流中移动出来的丢弃包装将在相当长 的时间段内呈现为难看的垃圾。此外，即使从环卫垃圾流里收集这样的废弃包装并进行垃 圾填埋，这样的石油基薄膜通常长期存在，很少降解。石油基薄膜的另一个缺点在于它们由 石油基组分制得，许多这样的组分被认为是有限的不可再生的资源。
[0008] 因此，对由可再生资源制得的可降解和/或可循环的并保持了所需阻隔特性的柔 性包装存在需求。这样的柔性包装应当是食品安全的并且具有所需的阻隔特性，以在延长 的时间段存储低水分耐储存食品，而产品能够保鲜。柔性包装应当具有使其能够在现有的 垂直成型、充填和密封机上使用的所需的密封和摩擦系数特性。柔性包装应当能够在现有 再循环流中再循环和/或是可堆肥的。
【发明内容】
[0009] 本发明的一个实施例涉及纸基复合包装结构和制备纸基复合包装结构的方法，所 述纸基复合包装结构包括纸层和填料层，其可以是层压的或另外粘附于纸层上。在特定的 实施例中，填料层包括聚合物或生物基聚合物。按照需要，可以将可选的阻隔层放置在纸层 或填料层一侧，以提供功能性阻隔特征。在其他考虑的实施例中，复合纸基薄膜结构可以按 照需要包括其他层，如并入复合薄膜结构中的一层或多层可选的底漆层、粘合层、墨水层和 /或密封剂层，使得给予本文中所述的复合薄膜结构所需的功能性特征。
[0010] 在本发明的一个实施例中，纸基复合包装结构和制备纸基包装结构的方法包括底 漆层，所述底漆层包括放置在填料层上的硅石层，所述填料层包括聚羟基烷酸酯（PHA)聚 合物、聚乳酸（PLA)聚合物或其他生物聚合物，将其通过本领域已知的常规挤出或涂覆技 术施用于纸层上。为了密封能力，也可以将可选的密封剂层施用于纸层的一侧。本发明的 可替换实施例包括施用其他可选的金属、非金属、聚乙烯-乙烯醇（PVOH)、聚乙醇酸（PGA)、 乙烯-乙烯醇（EVOH)、聚偏二氯乙烯（PVDC)、无定形PLA (aPLA)、蜡、淀粉和/或墨水层，其 施用于、层压、涂覆、沉积或另外粘附或接触上述复合薄膜结构。
[0011] 在本发明的一个实施例中，纸基复合薄膜和制备纸基复合薄膜的方法包括单网状 物（monoweb)，其包括底漆层、PHA层和纸层。可替换的实施例包括其他可选层，其包括施用 于、层压、涂覆、沉积或另外粘附或接触上述复合薄膜结构的金属、非金属、PGA、PVDC、无定 形PLA、PHA、蜡、聚醋和共-聚醋、粘合剂、密封剂和/或墨水层。
[0012] 在本发明的一个实施例中，纸基复合薄膜和制备纸基复合薄膜的方法包括纸层和 沉积在纸层至少一侧的PGA层。可替换的实施例包括其他可选层，其包括施用于、层压、涂 覆、沉积或另外粘附或接触上述复合薄膜结构的底漆、密封剂、粘合剂、墨水和/或阻隔层。
[0013] 在本发明的一个实施例中，纸基复合薄膜和制备纸基复合薄膜的方法包括墨水 层、淀粉层和纸层。可替换的实施例包括其他可选层，其包括施用于、层压、涂覆、沉积或另 外粘附或接触上述复合薄膜结构的金属、非金属、聚醋、共聚醋、PGA、无定形PLA、PHA、蜡、聚 酯和共-聚酯和/或层。
[0014] 从以下记载的详细描述将清楚说明本发明的上述以及其他特征和优点。
【附图说明】
[0015] 在所附权利要求中列出了认为是本发明特征据信的新特征。然而，结合附图阅读 时，参考以下说明性实施例的详细描述，将最好地理解本发明自身及其优选的使用方式、更 多的目的和优点，其中：
[0016] 图1描绘了根据本发明的一个实施例制得的多层柔性包装的放大示意性横截面。
[0017] 图2描绘了根据本发明的一个实施例的多层柔性包装的放大示意性横截面。
[0018] 图3描绘了根据本发明的一个实施例的多层弹性包装的放大示意性横截面。
【具体实施方式】
[0019] 本发明涉及可再循环和/或可堆肥的纸基多层复合包装。在各种公开的实施例 中，纸基复合包装结构是可堆肥和/或可再循环的，因为纸和生物基聚合物填料层将在堆 肥条件下分解和/或满足再循环需求。纸基复合结构适用于在以下所述的典型纸再循环过 程中的再利用。
[0020] 通常通过使用机械再-打浆方法来再循环纸基物质。同样，结合纸基物质使用的 任何聚合物必须与目前的机械再-打浆方法相容。在机械再-打浆之前，纸还可以经受化 学再-打浆方法。化学再-打浆通常使用苛性钠、漂白剂或其他化学物质，以溶解和另外除 去杂质或纸基表面的聚合物涂层。将聚乙烯（PE)或聚丙烯（PP)涂覆于纸表面时，聚合物 将结合纸纤维，并且通过机械再-打浆方法分离时，通常导致超过15%纸纤维的损耗，因为 在再-打浆过程中，聚合物粘在纸纤维上并且在处理废物流中带走一些纸纤维。由于这个 原因，大部分造纸厂将拒绝聚合物涂层的纸用于再循环操作。
[0021] 由于高化学抵抗性，再-打浆过程的苛性洗涤不会降解聚乙烯和其他聚烯烃。然 而，PGA、PHA、PLA和其他生物基聚合物在针对缩合聚合物的解聚条件下溶解，留下聚合物之 间易受NaOH和其他试剂化学攻击的化学连接。PGA、aPLA和PHA聚合物的聚合导致从所得 到的化学结构除去水分子。然而，通过将水加入聚合聚合物中，这种化学反应是可逆的。因 此，在再-打浆过程中水、热（以提供能量）和化学试剂（例如，NaOH)的添加能够除去聚 合物或至少与聚乙烯和聚丙烯