专利名称：无金属箔层压袋材料、其制造方法及由其制成的包装袋的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于包装流质食物或者饮料的无箔层压袋材料。本发明还涉及用于制造包装压层板的方法和由所述包装层压板制成的包装容器。
背景技术：
用于流质食物的一次性使用的包装容器经常由基于纸板或者硬纸板的包装层压板制成。一个这种经常出现的包装容器是可以买到的，其商标为Tetra Brik Aseptic ,并且主要用于如牛奶、果汁等在长期常温储存条件下出售的流质食物的无菌包装。这种公知包装容器的包装材料通常是层压板，该层压板包括主体核心纸层或者纸板层，和由热塑性塑料制成的液密封外层。为了使得包装容器气密封，尤其是氧气密封，例如为了无菌包装和牛奶或者果汁的包装的目的，这些包装容器中的层压板通常包括至少一附加层，该大多数情况下是铝箔层。在层压板的内侧，S卩，拟面向层压板制成的容器所盛食物的那一侧，有涂敷在铝箔上的最内层，该最内层可以由一层或者多层分层构成，其中含有可热封的粘性聚合物和/ 或聚烯烃。另外，在核心层之外侧，有最外的可热封的聚合物层。再者，铝箔通过感应性热封技术使得包装材料可热封，该技术可快速有效密封，以在生产所述容器过程中获得具机械强度、液密性和气密性的密封连接件或接缝。包装容器一般通过现代高速包装机器生产，该类包装机将包装材料卷材或者预制的包装材料坯料形成、填充并且密封为包装物。这样，包装容器可以通过把层压的包装材料卷材改变成管来形成，该管是通过将层压包装材料坯料的两条纵向边缘在搭接处彼此连接并将最内侧和最外侧可热封的热塑性聚合物层焊接在一起而形成的。该管里面填充所需的流质食物，之后在该管内容物水平之下以彼此之间预定的长度通过重复横向密封该管，从而把它分隔成各自独立的包装物。包装物通过沿横向密封处切割从管分离，并给予所需的几何学形状，一般通过沿包装材料上预设的折痕线折叠形成平面六面体，或者是呈枕形袋的包装物。这种连续式管形成、填充和密封的包装方法的主要优点是在于卷材可以在管形成前连续消毒，这就提供了无菌包装方法的可能性，即，该方法中，拟填充的液体内容物和包装材料本身细菌减少，并且填充后的包装容器在无菌的环境下生产，以至于填充后的包装物甚至可以在室温下存储很长时间，而填充产品没有滋生微生物的风险。连续的 Tetra Brik 式包装方法的另一个重要的优点是，如上所述，连续高速包装的可能性，这对于成本效率具有重要影响。相较于大多数聚合物气密材料，包装层压板中的铝箔层提供了优异的气密性能。 传统的用于无菌流质食物包装的铝箔基包装层压板按其性能水平，是目前市售的最具成本效率的包装材料。任何其他的竞争性材料必定是相对于原材料来说成本效率更高，具有可比的食物保存特性，以及在制成最终包装层压板方面具有相对低的复杂性。目前越来越趋向于研发出在层压结构没有铝箔的包装材料，努力改善生成材料的环境影响。然而，当然希望降低生产包装材料的成本并且保持由此包装层压板制成的包装容器用于长期无菌储存所必需的性能。TetraFinoAseptic 型号的袋形纸基包装容器通常是由具有相当薄的纸板的层压板制成，而不是在尺寸上更稳定的砖形包装物中使用的较厚纸板。通常在砖形包装物中使用的较厚纸板对最终的包装层压板提供了很好的光密封特性。结果是，袋形包装物的层压板需要通过其他手段来提供光密封特性。另外，当纸层变薄时，层压板自然地在机械力、 刚度和抓握能力方面减弱。袋形包装物对氧气密封性能的要求，相较于尺寸上更加稳定的包装物来说，严格程度自然低一些。但仍然需要有一定程度的密封性能，尽管柔性越大的材料会在密封层中产生裂缝。那么需要提供能补偿包装物上更高机械应力的耐用密封层。一种提高纸层光密封性能的方法，可使用未经漂白的纸的特性。漂白过的纸在某种程度上会受到影响，使得光密封性能受到负面影响。然而，未经漂白的纸是褐色的并且尤其不吸引眼球。褐色纸提供了印刷质量差的印刷表面，并且进一步为包装材料提供了便宜的外观。
发明内容
因而，本发明总的目的是克服或者缓解上述在生产用于包装流质食物或者饮料的并且适合液体和湿性食物长时间无菌包装的有成本效益的无箔层压袋包装材料中遇到的问题。本发明的另一个目的是提供一种用于在袋状包装物中包装流质食物或者饮料的无箔层压袋材料，该袋状包装物经过正常存储时间后具有可接受的气密性和足够的机械力量。本发明的再一个目的是提供用于包装流质食物或者饮料的并且适合液体或湿性食物长时间无菌包装的有成本效益的无箔层压袋包装材料，其制造的包装容器不但对气和水而且对光和气味物质，具有良好的密封性能。本发明的另外一个目的是提供用于盛装流质食物或者饮料的并且适合液体或湿性食物长时间无菌包装的有成本效益的无箔层压袋包装材料，通过感应热封，该包装材料可以热封成液密和气密的包装容器。根据本发明，通过在附件中权利要求所定义的层压包装材料、包装容器和生产该包装材料的方法，这些目的因此达到。根据本发明第一方面，总的目标已经实现，其实现途径为提供用于包装流质食物或者饮料的无箔层压袋包装材料，该层压包装材料包括朝向层压包装材料内侧的第一纸质层，和朝向层压包装材料外侧的第二纸质层，第一和第二纸质层之间通过至少一个中间粘结层(1 相互层压在一起，该层压包装材料进一步包括施加在第一纸质层的一侧或者两侧的气密封涂层，在这样可选地涂敷的第一纸质层内侧上施加或者设置的金属气相沉积密封涂层，该层压包装材料进一步包括在所述金属气相沉积涂层内侧施加的液密封的、可热封的热塑性聚合物材料最内层，以及在该层压包装物反面施加于第二纸质层外侧上的液密封的、可热封的热塑性聚合物材料最外层。2个纸质层通过中间热塑性层相互夹压在一起，以达到更高的机械强度，同时在如何使纸的性能朝着层压包装材料内部和外部量身定做方面具有更好的柔性。为了确保包装材料的成本效率，气密封涂层最好以液体膜涂敷的方法形成，同时一般也称为分散涂敷法，通过该方法把含有分散或者溶解在水介质或溶剂介质中的聚合物粘合剂的液体组合物涂敷在所述第一纸质层并且随后干燥。根据本发明一个实施例，气密封涂层被涂敷在所述第一纸质层内侧，并且金属气相沉积密封涂层随后沉积在所述气密封涂层内侧。金属化层涂敷在这样的液体膜涂敷预涂层上提高了质量，即提高了同质性和均一性，以及因而提高了密封和耐久性能。为了进一步提高被涂敷的第一纸质层基底的气密封性能，在第一纸质层的外侧上涂敷附加的气密封涂层。根据替代的实施例，金属气相沉积密封涂层(1 沉积在包含可热封的热塑性材料的多聚体基底膜(16)上，并且如此沉积涂敷的膜随后通过附加的中间粘结层(18)被层压到涂敷在第一纸质层的气密封层上。通过这个特别的实施例，在包装物材料中的2个密封涂层由一个中间粘结层隔开，这使得密封材料层作为一个整体其损坏抗性和坚固耐用性增加。优选的是，气密封涂层由主要包含从下列物质组成的群组中选出的聚合物的组合物组成聚乙烯醇(PVOH)、水分散性乙烯乙烯醇共聚物(EVOH)、水分散性聚酰胺(PA)、丙烯酸或者甲基丙烯酸类聚合物(PAA、PMAA)、或者乙烯(甲基)丙烯酸共聚物(E(M)AA)、聚偏二氯乙烯(PVDC)、水分散性聚酯、纤维素衍生物、多聚糖、多聚糖衍生物和这些物质中的2 种或者2种以上的结合物。根据本发明一个实施例，为了赋予或者进一步提高涂敷有液体膜的密封层的氧气密封性能，该液体组合物额外地包括无机颗粒。如果希望使用更高成本效率以及积极环境形貌(profile)的聚合物，密封层可由主要包含PV0H、水分散性EVOH或者淀粉或者这些物质的结合物的组合物形成。相较于可熔融处理的EV0H，水分散性EVOH具有更高数量的乙烯醇单体，并且本质上比EVOH更接近于 PVOH0纯PVOH和淀粉基聚合物是或多或少可生物降解的，这就是为什么这些聚合物用作一些包装材料可能更理想。理想的是，聚合物粘结剂本身具有内在的气密特性。相应地，密封涂层可优选由主要包含从下列物质组成的群组中选出的聚合物的组合物组成=(PVOH)、水分散性(EVOH)、 (PVDC)、水分散性聚酰胺(PA)、淀粉、淀粉衍生物和这些物质中的2种或者2种以上的结合物。相较于铝箔，作为液体膜密封涂层聚合物的PV0H，具有很多所需的特性，结果是， 在很多情况下它是最优选的密封材料。在这些之中，须提及良好成膜特性，与食物相兼容性和经济价值，以及高氧气密封性能。尤其，PVOH提供了具有高气味隔绝特性的包装层压材料，该特性对于包装牛奶来说尤其重要。水系统一般具有一定的环境优势。优选的是，液气密封组合物是基于水的，因为这些组合物，较之于基于溶剂的系统，通常具有较好的工作环境友好性。为了提高PVOH涂层的水蒸气和氧气密封特性，组合物中可以含有具有官能性羧酸基团的聚合物或者化合物。合适的是，该具有官能性羧酸基团的聚合物选自乙烯丙烯酸共聚物(EAA)和乙烯甲基丙烯酸共聚物(EMAA)或者它们的混合物。一个已知的这种特别优选的密封层混合物由PVOH、EAA和无机片状化合物组成。密封层中EAA共聚物含量为涂料干重的约l_20wt%。据信，提高的氧气和水密封性能来自于PVOH和EAA在升高的干燥温度下的酯化反应，藉此，PVOH和疏水的EAA聚合物链发生交联，藉此，该聚合物链加入到PVOH的结构中。 然而，这种混合物由于添加剂的成本变得更加昂贵。另外，该组合物可以通过升温干燥和固化变得更加耐用。交联反应也能够通过诸如金属化合物(例如金属氧化物)之类的多价化合物的存在而被诱发，虽然这些化合物在用于这个目的的涂层组合物中是不优选的。最近已经开发出特殊种类的水分散性乙烯乙烯醇共聚物(EVOH)，能想象得到的， 其可用于氧密封液体涂层组合物。然而，传统的EVOH聚合物一般是通过挤压方式，而不是通过分散/溶解在水媒介中的方式，以便产生5g/m2或者以下的，优选地在3. 5g/m2或以下的薄液体膜密封涂层。可以相信的是，EVOH应当含有相当高含量的乙烯醇单体单元，以使得可水分散或溶解，并且该特性应当与液体膜涂层级PVOH的特性尽可能接近。EVOH挤压层不能够替代EVOH液体膜涂层，因为对于挤压涂层级，和EVOH相比，其本质上与PVOH具有更少的相似性质，并且因为它无法作为单层通过挤压涂敷或者挤压层压以低于5g/m2的具成本效率的量进行涂敷，它需要共挤连接层，这一般是非常昂贵的聚合物。另外，非常薄的挤压层冷却太快，并且没有包含足够热量以维持对邻近层的充分的层压粘结性。适合于液体膜涂层的聚合物粘合剂的其它例子是，多糖，尤其是淀粉或者淀粉衍生物，例如优选是氧化淀粉、阳离子淀粉和烃丙基化淀粉(hydroxpropylated starch) 0这些改性淀粉的例子是次氯酸盐氧化土豆淀粉(来自于Raisiso的RaiSamy306)、羟丙基玉米淀粉(Cerestar05773)。然而，其它淀粉形式和衍生物也可适用于液体膜涂层粘合剂。聚合物粘合剂的进一步例子是包含聚合物的羧酸(例如丙烯酸或者甲基丙烯酸聚合物)以及多元醇聚合物(例如POVH或者淀粉)的混合物的涂层。如上所述，这些聚合物粘合剂的交联反应对于抗高湿度是优选的。然而，更优选的是，粘合剂聚合物是PV0H，因为其具有所有上述好的特性，即除良好的密封特性外，还有良好的成膜特性，具成本效率，食物兼容性、气味密封性能，以及，此夕卜，耐感应热封。当PVOH具有至少98 %的皂化度，优选至少99 %，基于PVOH的气密封组合物发挥最佳性能，尽管更低程度皂化的PVOH也可以提供良好的性能。为了进一步增强气密封性能，液密封组合物可进一步包含无机颗粒。聚合物粘合剂材料，例如，可以和层状或者薄片状的无机化合物混合。通过薄片状无机颗粒的层状设置，相较于通常穿越密封层的笔直路径，氧气分子需要经过更长的路，通过扭曲的路径，以穿过氧气密封层。根据本发明一个实施例，层状无机化合物是分散成剥落状态的所谓的纳米颗粒化合物，即，分层的无机化合物薄片通过液体媒介相互分离。这样，分层的化合物优选被聚合物分散液或者溶液溶胀或者劈开，聚合物在散布时渗透到无机材料的层状结构中。它可以在加入到聚合物溶液或者聚合物分散液之前先被溶剂溶胀。因此，层状无机化合物在液态气密封层组合物和在干密封层中分散成分层状态。术语粘土矿物分别包括高岭石、叶蛇纹石、蒙脱石、蛭石、斑脱土或者云母型的矿物。特别是，锂皂石、高岭石、地开石、珍珠陶土、埃洛石、叶蛇纹石、温石棉、叶蜡石、蒙脱土、水辉石、皂石、锌蒙脱石、四硅云母钠、带云母、白云母、珍珠云母、蛭石、金云母、绿脆云母等等可以作为合适的粘土矿物而被提及。优选的纳米颗粒是蒙脱土纳米颗粒，最优选的是，纯化蒙脱土或者钠交换的蒙脱土(Na-MMT)。纳米级层状无机化合物或者粘土矿物优选具有长宽比为50-5000，并且在剥离状态下最大颗粒约为5。优选地，无机颗粒主要由这些具有长宽比为50-5000的层状斑脱土颗粒组成。合适的是，密封层包括占涂层干重约1-约40wt%的，更优选约1-约30wt%的，最优选约5-约20wt%的层状无机化合物。如果含量太低的话，干密封涂层的气密封特性，相较于没有使用层状无机化合物，不会有很大的提高。如果含量太高，液体组合物会变得很难作为涂层涂敷，在储存箱中以及涂敷系统的管道中很难操作。优选地，密封层包括占涂层干重约99-约60wt %的，更优选约99-约70wt %的，最优选约95-约80wt %的聚合物。添加剂，例如分散液稳定剂等等，可以包含在气密封组合物中，优选含量不超过涂层干重的约 Iwt %。根据本发明另一个实施例，无机颗粒主要由长宽比为10-500的层状滑石粉颗粒组成。组合物一般包括占干重10-50wt%的，更优选为20-40wt%的滑石粉颗粒。小于 20wt %，对于气密封特性没有明显的提高，而高于50wt %，涂层可变的更脆及更易断裂，这是由于涂层中颗粒之间的内结合力更小。高于50wt%，聚合物粘合剂似乎太少而不能在层内包绕、分散颗粒并且使得它们彼此层压。可替代的是，当使用胶状硅颗粒时，可以获得意外好的氧密封特性，其中硅颗粒的大小为3-150nm，优选4-lOOnm，更优选5-70nm，这些颗粒优选无定形的和球形的。使用胶状硅颗粒另外的优点是液密封组合物在干性内容物占15-40wt%，优选20-35wt%和更优选 24-31wt %时涂敷，藉此，对于强干燥的需求就减小了。无机颗粒的其它替代物可使用高岭土、云母、碳酸钙等颗粒。同时为提供氧密封特性而使用无机颗粒时，优选的聚合物粘合剂是PV0H，这部分是由于上述提到的其有利特性。另外，从混合的角度来看呢，PVOH是有长处的，例如，一般在PVOH水溶液中容易分散或者脱落无机颗粒，以形成PVOH和颗粒的稳定混合物，从而能够形成在构成和形态上具有同质性的良好涂膜。合适的是，气密封涂层涂敷的干重总量0. 3到7g/m2，优选0. 5到5g/m2，更优选0. 5 到3g/m2。在0.3g/m2以下时，密封效果很差。此外，基于纸或者基底的特性，以及为了干燥已涂敷的密封层而去除水或者溶剂，如果被施加的层太薄的话，就有形成小孔的风险。另一方面，总共超过5g/m2，涂层将使得包装层压材料不再有成本效率，这是由于一般聚合物成本很高，并且由于蒸发分散液体能耗高。另外，PVOH在0. 5g/m2及更高时，获得可识别的氧密封水平，并且在0. 5和3. 5g/ m2之间时，密封特性和成本就达到好的平衡点。根据本发明的一个实施例，氧气密封层，作为两个分层，通过两个连续的步骤及一个中间的干燥来涂敷。如果按照这种两个分层方式涂敷，每一层合适的用量是0. 3到3. 5g/ m2，优选0. 5到2. 5g/m2，并且用更少液体气体密封组合物来产生更高质量的总层。更优选的是，两个分层中每一个以0. 5到2g/m2的量施加，优选是每一个0. 5到1. 5g/m2。通过物理气相沉积(PVD)方法把金属气相沉积涂层施加到有薄涂层的纸基底上。 根据本发明的薄金属气相沉积涂层是纳米级厚度，即具有的厚度最适合用纳米来计数，比如从5到500nm(50到5000A )，优选的是5到200nm,更优选为5到IOOnm,最优选的是从 5 至Ij 50nmo一般来说，在5nm以下，耐感应热性能可能太低而不实用，以及在200nm以上，涂层可能柔韧性不足并且，因此，当施加在弹性的基底上容易出现裂缝。通常地，这样具有耐热感应(induction heat durability)的气相沉积涂层由金属化合物制成，并且优选地，感应热封导致的金属气相沉积涂层实质上是由铝组成的涂层。 正常地，铝金属化层本身具有因所使用金属化涂敷方法的性质而产生的铝氧化物构成薄的表面部分。合适地，金属气相沉积涂层具有1到5，优选地，从1. 5到3. 5，更优选地，从2到3 的光密度(OD)。优选地，金属气相沉积涂层主要包含金属铝。基于铝的薄气相沉积层优选的厚度从5到lOOnm，更优选为5到50nm，这相当于不到传统厚度，即6. 3 μ m,的铝箔中所含有的金属铝的1 %。优选地，在气相沉积涂覆、尤其是金属化基底之前，先对基底膜进行表面处理。根据本发明最优选的金属是铝，尽管其他能够真空沉积成均勻涂层的金属也可以用于本发明。因此，不优选的及不常见的金属，例如Au、Ag、Cr、Zn、Ti或者Cu也是想得到的。一般来说，薄金属涂层或者金属及金属氧化物的混合涂层提供了水蒸气密封特性，并且，当所需的功能是防止水蒸气进入并穿过多层膜或者包装层压材料时被使用。然而，金属化涂层中最普遍的金属是铝(Al)。为了提供具成本效率的金属气相沉积涂层方法，基底，S卩，位于最内侧的第一纸质层或者其他纤维素基材料层，应当尽可能地薄，以至于尽可能多米数的纸可以被卷成一卷有涂层的纸。优选地，第一纸质涂层具有的表面面积重量(surface weight)为20_100g/ m2，优选是20-70g/m2，更优选的是20-60g/m2。当纸太薄，自然很难进行后续的涂敷及层压处理。然而，金属气相沉积涂层处理中，纸越薄就越具成本效率。在另一方面，越厚的第一纸质层可有助于整个层压包装结构具有更高的硬度和抓握力，以及更好的光密闭特性。为了进一步给层压材料提供足够的硬度和总体的厚度或者纸张主体的每平方米克重。该材料进一步包括位于最外侧的第二层纸质或者纤维素基材料层，其表面面积重量为 20-100g/m2，优选是 20-70g/m2，更优选的是 20_60g/m2。用于制造枕形柔性袋状包装物的传统铝箔层压材料通常有单一纸芯层，其表面面积重量为约50-约140g/m2，优选是约70-约120g/m2，更优选的是70-约110g/m2。对层压材料的总体硬度贡献了一定硬度的铝箔并没有在非铝箔层压材料中使用，这就是为何具有两个纸质层的夹心式结构需要进行平衡以在层压材料中创造出具有同样水平的总体硬度。根据一个实施例，内部的第一纸质层是未经漂白的、具成本效率的纸，而外部的第二纸质层由于漂白作用或者涂有粘土涂层，相较于第一纸质层具有较白的外观，因而，其外部纸质层更适合于印刷外表装饰层。因此，在层压液体包装袋材料的生产和其原料的选择中，这种特定的纸质层结合赋予了一定的所需的弹性。在一些例子中，可能需要更褐色的纸朝向外侧以便有更自然的外观，藉此，未经漂白的纸可以选择作为外部的第二纸质层。根据一个合算的、简单的层压材料实施例，中间粘结层是热塑性聚合物的挤压层压层。
根据本发明另外一个实施例，由于中间粘结层是泡沫状的、填充的或者孔穴化的热塑性聚合物层，层压材料进一步提供了光密封特性和硬度。用于最外层和最内层可热封的不透液层的合适热塑性塑料是基于聚烯烃的，例如聚乙烯或者聚丙烯，优选聚乙烯，并且更优选低密度聚乙烯，比如LDPE，线性LDPE (LLDPE) 或者单中心催化茂金属聚乙烯(m-LLDPE)，或者它们两种或者两种以上混合物。适合于连接层、挤压层压层或者甚至可热封层的可替代的聚烯烃例子是改性的聚烯烃，改性的聚烯烃基于LDPE或者LLDPE共聚物，或者，优选的是，带有官能基团的接枝共聚物，该官能基团含有单体单元，例如羧基或者环氧丙基官能基团，比如(甲基)丙烯酸单体或者顺丁烯二酸酐(MAH)单体，(即乙烯丙烯酸共聚物(EAA)或者乙烯甲基丙烯酸共聚物(EMAA))，乙烯环氧丙基(甲基)丙烯酸酯共聚物(EG(M)A)或者MAH接枝聚乙烯 (MAH-g-PE)。这种改性聚合物或者粘性聚合物的其它例子是所谓的离聚物或者离子交联聚合物。优选的是，改性的聚烯烃是乙烯丙烯酸共聚物(EAA)或者乙烯甲基丙烯酸共聚物 (EMAA)。涂有气相沉积涂层的第一纸质层可以通过中间聚合物层粘结到第二纸质或者纸板层，中间聚合物层优选的是，热塑性聚合物层，并且更优选的是，涂层的共聚物选自聚烯烃和基于聚烯烃的共聚物，通常叫做改性或者粘性聚合物，尤其是LDPE或者基于聚乙烯的聚合物或者共聚物或者粘性聚合物，如前面段落所描述。为了进一步改进本发明层压包装材料的光密封特性，如果需要的话，具有光密封特性的颗粒或者颜料可以掺入到层压物的一层或者多层中。一个例子是比如炭黑等光吸收颗粒。于是，黑色的中间层朝外侧方向被纸质层或纸板层有利地隐藏起来，并且朝向内侧方向被象铝这样的金属化层有利地隐藏起来。另一个例子是诸如二氧化钛等光反射颗粒。这些颗粒可以进一步增加到层压包装材料的较白的外观表面。对于更薄的低成本可分性层压包装材料，其具有更薄的纸芯层，这种白色无机光反射颜料，可以提高层压包装材料的光密封特性，同时也能改进包装材料朝外侧方向的外观。根据一个实施例，包括炭黑颜料的涂层被涂敷到第一纸质层的内侧面，并且随后被涂敷上金属气相沉积密封涂层。在这种情况下，朝包装容器内部方向，黑色将被金属层隐藏起来，朝外侧方向被纸质层，并且可能是其他包含白色颜料的涂层，隐藏起来。为了包装材料的性能更好，例如对于更敏感的产品需要更长的无菌保质期，当然可以进一步增加密封层。例如进一步增加层压包装材料的氧气密封特性的一个简单的方法可以是使用热塑性粘结层，该粘结层包括可熔融挤压密封层，用于将金属气相沉积涂覆的内侧第一纸质层粘结到进一步的第二层纸或者纸板。根据另一个更优选的实施例，密封聚合物薄层可以与可选连接层和最内侧可热封层一起以共挤压涂敷到第一纸质的有金属涂层的内侧上。为了轻易地把感应热从金属气相沉积涂层传递到可热封层，这种共挤压内密封层必须保持薄。为了生产更高性能的层压包装材料，这种方法唯一需要改变的是在层压阶段的转换过程中引入额外的熔融挤压聚合物层(例如，再一个密封层和可能的一个或者两个熔融共挤压连接层)。可替代的是，氧气密封涂层可以涂敷到第一最内纸质层的另一侧，即外侧。可替代地，或者附加地，氧气密封涂层可以施加到层压包装结构中第二外侧纸质层的内侧上。
根据本发明又一个方面，提供了一种由本发明的无箔层压包装材料制成的包装容器。该包装容器适合于液体或者湿的食物的长期无菌包装，并且具备源于感应热封的良好的包装完整性，以及结实和耐久密封性。根据本发明的再一个方面，提供了独立权利要求14所限定的层压包装材料的制
造方法。因此，该方法包括的步骤为提供第一纸质层或者其它纤维素基层；把气密封层涂敷到所述纸质层或者其它纤维素质层的内侧面上；在这有密封层的纸质层内侧面气相沉积金属密封层；提供可热封的热塑性聚合物材料最内层；把最内层通过挤压涂层方式层压到有金属涂层的纸质层的内侧面，或者把最内侧以预制膜的方式层压到纸质层；在第一纸质层外侧提供第二纸质层；把该有涂层的第一纸质层的外侧面层压到第二纸质层；并且在该方法的任何阶段，在层压包装材料的相反的最外侧，提供可热封的热塑性聚合物材料最外层。根据本发明可替代的实施例，密封金属层(1 反而是气相沉积在包括可热封的热塑性聚合物材料最内层(16)的聚合物基底膜上，并且随后把沉积有金属的膜通过再一个中间粘结层(18)层压到具有气密封涂层的纸质层(11)的内侧。在制备气密封层涂层时，所述方法进一步包括的步骤为提供含有分散或者溶解在水或者溶剂型液体介质中的聚合物粘结剂的液体气密封组合物；通过(22a)把液体组合物涂敷到所述第一纸质层的内侧上以及随后(22b)干燥以蒸发液体，形成邻接所述第一纸质层内侧的薄气密封层，该薄气密封层包含所述聚合物粘结剂。合适的是，该液体组合物中所含有的聚合物选自聚乙烯醇(PV0H)、水分散性乙烯乙烯醇共聚物(EVOH)、水分散性聚酰胺(PA)、丙烯酸或者甲基丙烯酸聚合物(PAA、 PMAA)、或者乙烯(甲基)丙烯酸共聚物(E(M)AA)、聚偏二氯乙烯(PVDC)、水分散性聚酯、纤维素衍生物、多聚糖、多糖衍生物和它们中的两个或者两个以上的组合。如果聚合物粘合剂本身提供了氧气气密封特性，该液体组合物中的聚合物选自 聚乙烯醇(PVOH)、水分散性乙烯乙烯醇共聚物(EVOH)、水分散性聚酰胺(PA)、聚偏二氯乙烯(PVDC)、淀粉、淀粉衍生物和它们中的两个或者两个以上的组合。如果该气密封性组合物聚合物粘合剂是这么选择的，以至于其，相较于可热封最内层，具有明显地更高的熔点，则其还可以作为耐感应热封层，提供良好的金属化基底层。 该耐感应热封聚合物粘合剂选自聚乙烯醇(PVOH)、水分散性乙烯乙烯醇共聚物(EVOH)、 水分散性聚酰胺(PA)、聚偏二氯乙烯(PVDC)、纤维素衍生物、多聚糖、多糖衍生物和它们中的两个或者两个以上的组合。对感应热敏感的金属气相沉积涂层本质上是充分同质且连续的，以能够传输因感应磁场产生电流，并且变热以至于邻接的热塑性聚合物层将被加热并且熔化，从而提供该聚合物的熔融密封。如果金属层由于不均勻涂敷或者裂缝而是非连续的，则密封区域就没有热能产生。为了减少在金属化过程中纸质层释放到真空腔室中的潮气含量，拟进行金属气相沉积涂敷的第一纸质层，在进行金属化步骤之前，也可在另一侧，即外侧，涂敷在水或者溶剂型液体介质中的聚合物的液体膜的组合物。理想的是，避免潮气出现在用于金属化的真空腔室中，因为这会降低金属化过程进行的速度。此外，在后续处理装在卷轴上的有涂层的卷纸时，可以防止任何纸尘向后传递。因为食物产品要求对氧气有更好的密封特性，气密封涂层也可以涂敷在第一纸质层外侧。替换地，或者附加地，气密封涂层也可涂敷在第二纸质层内侧上。
下文，结合附图描述本发明优选的实施例。附图la、Ib和Ic示意性地以横截面形式显示了，根据本发明生产的层压包装材料的第一个、第二个和第三个实施例。附图2显示了对基底卷材涂敷液体膜的方法。附图3显示了用于在基底卷材上气相沉积涂敷金属层的设备的示意图附图4显示了把图1中层压包装材料层压在一起的方法。附图5显示了根据本发明的层压包装材料制造的包装容器的实例。附图6显示了如何从包装层压材料通过连续制作、充填和密封工艺生产这些包装容器的原理。
实施例一用于气密封层的密封涂层组合物的制备剥落分层的长宽比为约50-5000的蒙脱土颗粒(Kunipia F 来自于 Kunimine Kogyo Co.)水分散液与约 IOwt % PVOH(Mowiol 15-99，皂化程度大于99% )的水溶液在60-90°C混合1_8小时。剥落分层的矿物质颗粒分散液可以用稳定剂添加剂的方法稳定。可替代的是，层状矿物质颗粒直接在PVOH-溶液中在60-90°C下经过1-8小时剥脱。通过液体膜涂敷方法，经中间带有干燥步骤的连续两个步骤，将含有水溶解和分散的PVOH以及30wt%剥脱的膨润土的水性组合物涂覆到具有表面面积重量为50g/m2的薄卷纸上，使PVOH涂层总共为3g/m2。湿涂层用热空气干燥来蒸发水分。在随后的步骤中，通过气相沉积方法把铝金属涂层涂覆在涂有PVOH的纸的PVOH 层上，直到光密度最高达到3。这样金属化的有PVOH涂层的纸，通过与低密度聚乙烯(LDPE)中间粘结层层压的方法，被层压到外侧的第二纸质层，并且由此得到的纸夹心结构的两面，最后都以挤压涂层方式被涂敷上热塑性可热封层(LDPE)。可替换的是，可把热塑性聚合物膜层压在该纸夹心结构第一纸质层的内侧上，这样以预制膜的形式提供了最内可热封层。经过快速测试，由此获得的包装材料制成的包装物显示了用于袋装牛奶可接受的密封性能，并且由于本发明层压材料的通用结构，有更多改善例如针对光(如果需要的话) 等密封特性的机会。由此获得的层压材料对于热封性能也在Tetra Brik Aseptic '常规填充机中，利用制成的包装容器的合适的感应热封，进行了测试。例如发现，为使很薄的金属化层达到足够的热效率，在感应密封过程中所使用的频率需要大大提高。如此填充和密封的包装容器的密封口的外观和特性，通过把密封口再撕开的方法，进行研究。观察外观并且与样品相比较。对齐的密封口宽度和均度通过进一步的试验进行测定并且对比，在这些试验中，除了可热封的热塑性塑料外，所有的包装材料在密封口附近融化。最后，已填充的和密封的包装容器的包装整体性通过红墨水试验来测试。为了日常生产、填充的包装容器的密封质量控制，这些试验对于奶制品和Tetra Brik Asepti 包装的填充站来说是公知的。对于已封装的包装容器样品的所测试的(weighed)特性和质量的评估，是基于来自于用于Tetra Brik Aseptic包装容器的传统包装层压材料的质量控制的许多年经验。根据测试小组的评估，所制成的包装物的热封质量和完整性是非常好，并且与现有的Tetra Brik As印ti铝箔包装物相比，密封质量处于同等水平。在红墨水测试中，受试的已填充和密封的包装物中，关于密封质量，没有出现任何泄漏。
对比实施例一用金属铝涂层通过气相沉积方法涂敷12um厚的单向的PET (聚对苯二甲酸乙二醇酯)基底膜，直至光密度约为3。此金属化的PET膜，通过挤压层压低密度聚乙烯(LDPE)热塑性粘结层，被层压到一个具有弯曲力为320mN的厚纸板上，并且所得到的层压物随后在两面都涂敷有热塑性可热封层(LDPE)，并且对于热封性能在Tetra Brik Aseptic 常规填充机中，利用制成的包装容器的合适的感应热封，进行测试。根据测试小组使用红墨水试验对密封层撕开特性和包装物完整性进行评估，所制成包装物的热封质量和完整性，与上述例子相比，是可接受的。然而，来自不同试验的密封效果，与薄纸基底的层压材料相比，是不一致的和不可靠的。此外，对用于长期保存的无菌包装来说，氧密封特性被测定是不足的。 对比实施例二第一层10g/m2的LDPE和第二层5g/m2的EAA (乙烯丙烯酸共聚物)以共挤压方式涂敷在表面面积重量为50g/m2的薄纸质卷材上。在随后的步骤中，挤压涂敷的纸被进一步用气相沉积方法把金属铝涂敷在EAA层上。此金属化的，有LDPE/EAA涂层的纸在两面都层压上热塑性可热封层，并且在测试设备中测试热封性能，模拟在Tetra BrikAseptic 常规填充机中的真实条件，利用所制成的包装容器的经过合适的感应热封。另外，层压纸在Tetra Brik Aseptic 常规填充机中， 利用制成的包装容器的合适的感应热封，进行测试。对于已封装的包装材料和容器样品的所测试的特性和质量的评估，是基于来自于用于Tetra Brik Aseptic包装容器的传统包装层压材料的质量控制的许多年经验，并且发现在TBA填充机器中没有形成适当的密封包装物，对于包装完整性的任何进一步测试是没有必要的。此外，测试设备对密封样本进行的撕开评估结果显示密封是不够好的。因此，所制成包装物的热封质量和完整性不好，并且根据同一测试小组的评估，密封质量根本不能与现有的iTetra Brik As印ti铝箔包装物相比。再者，除了金属气相沉积涂层之外，没有任何涂层能够提供其密封特性，气密封特性对于长期储存目的的无菌包装来说将会是太低。
实施例三具有不同表面面积重量的薄纸质卷材，通过2层连续液体涂膜步骤及中间的干燥步骤方法，涂敷水性溶解和分散PVOH (其皂化度大于99% )以及10wt%脱落膨润土的水性组合物，如表一所示。湿的涂层通过热空气来蒸发水分。在随后的步骤中，涂有PVOH的纸质卷材再通过气相沉积法在PVOH层上涂敷金属
ρ O在这样的金属化、有PVOH涂层的纸的两边都层压上热塑性可热封层，并且在测试设备中测试热封性能，模拟在Tetra Brik Aseptic ’常规填充机中的真实条件，利用制成的包装容器的合适的感应热封。结果显示在表1中，作为各种受试的薄纸质基包装材料样品的等级列表。评估由试验小组作出用于评估密封特性。从该结果可以看出，相较于薄的纸，厚的纸有更好的密封效果。还可以看出，更高光密度(OD)的金属气相沉积涂层，相较于较低OD的金属气相沉积涂层，提供了稍微好一些的密封效果。此外，可以看出更厚的PVOH涂层，相较于薄的涂层， 提供了稍微好一些的密封效果。表1中的所有样品在测试设备表现了很好的密封特性，并且在填充机器测试中表现同样好的包装完整性，与实施例一所示情况相似。表_____
权利要求
1.一种用于包装流质食物或者饮料的无箔层压袋材料(10)，该层压材料包括朝向层压包装材料内侧的第一纸质层(11)，和朝向层压包装材料外侧的第二纸质层(12)，所述第一和第二纸质层之间通过至少一个中间粘结层(1 相互层压在一起，该层压包装材料进一步包括施加在所述第一纸质层一侧或者两侧的气密封涂层(14、14’)，在这样可选地涂敷的所述第一纸质层内侧上设置有金属气相沉积密封涂层(15)，该层压包装材料进一步包括在所述金属气相沉积涂层(1 内侧施加的液密封的、可热封的热塑性聚合物材料最内层 (16)，以及在该层压包装材料相对面施加于所述第二纸质层外侧上的液密封的、可热封的热塑性聚合物材料最外层(17)。
2.根据权利要求1所述的无箔层压袋材料，其特征在于，所述气密封涂层(14、14’)通过把液体组合物的液体膜涂敷到所述第一纸质层并且随后干燥而形成，所述液体组合物含有分散或者溶解在水或者溶剂型介质的聚合物粘结剂。
3.根据权利要求1或者2任一项所述的无箔层压袋材料，其特征在于，所述气密封涂层(14)被涂敷在所述第一纸质层的内侧上，并且所述金属气相沉积密封涂层(1 沉积在所述气密封涂层的内侧上。
4.根据权利要求3所述的无箔层压袋材料，其特征在于，在所述第一纸质层的外侧上还有气密封涂层(14’)。
5.根据权利要求1或者2中任一项所述的无箔层压袋材料，其特征在于，所述金属气相沉积密封涂层(1 沉积在含有可热封的热塑性物质的聚合物基底膜(16)上，并且所述沉积的涂敷的膜随后通过另外的中间粘结层(18)被层压到所述涂敷有气密封涂层的所述第一纸质层。
6.根据前述权利要求中任一项所述的无箔层压袋材料，其特征在于，所述气密封涂层 (14)由组合物形成，该组合物主要包含由下列物质组成的群组中选出的聚合物聚乙烯醇 (PVOH)、水分散性乙烯乙烯醇共聚物(EVOH)、水分散性聚酰胺(PA)、聚偏二氯乙烯(PVDC)、 纤维素衍生物、多聚糖、多糖衍生物和它们中的两个或者两个以上的结合物。
7.根据前述权利要求中任一项的包装层压材料，其特征在于，所述液体组合物进一步包括无机颗粒。
8.根据前述权利要求中任一项的无箔层压袋材料，其特征在于，所述气密封涂层(13) 被施加的干重总量为0. 5到7g/m2，优选0. 5到5g/m2，更优选0. 5到3g/m2。
9.根据前述权利要求中任一项所述的无箔层压袋材料，其特征在于，所述金属气相沉积涂层(14)是主要包含具有光密度(OD)为1到5，优选为1. 5到3. 5，更优选为2到3的金属铝的涂层。
10.根据前述权利要求中任一项所述的无箔层压袋材料，其特征在于，包含创设光密封性的颜料的一个或者多个涂层，被涂敷在所述第一纸质层内侧上，并且金属气相沉积密封涂层(1 随后被沉积在所述光密封的涂层内侧上。
11.根据前述权利要求中任一项所述的无箔层压袋材料，其特征在于，位于最内的所述第一纸质层或者其它纤维性材料层(11)，具有表面面积重量为20-100g/m2，优选为20-70g/ m2，更优选为 20-50g/m2。
12.根据前述权利要求中任一项所述的无箔层压袋材料，其特征在于，位于最外侧的所述第二纸质层或者其它纤维素质材料层(11)，其表面面积重量为20-100g/m2，优选为20-70g/m2，更优选为 20-50g/m2。
13.根据前述权利要求中任一项所述的无箔层压袋材料，其特征在于，内侧的所述第一纸质层是非漂白纸，并且外侧的所述第二纸质层具有比所述第一纸质层更白的外观，且适合外侧的装潢层印刷。
14.根据前述权利要求中任一项所述的无箔层压袋材料，其特征在于，所述中间粘结层 (13)是泡沫状的、空穴化的或者填充的热塑性聚合物层。
15.根据权利要求1-14中任一项所述的无箔层压袋材料(10)的制备方法，包括下列步骤提供第一纸质层或者其它纤维素基材料层； 在所述纸质层或者其它纤维素基材料层的内侧涂敷气密封涂层(14)； 在由此涂敷的所述纸质层内侧气相沉积金属密封涂层(15)； 提供可热封的热塑性聚合物材料的最内层(16)；把所述最内层(16)通过挤压层压方式层压到涂敷有金属涂层(1 的所述纸质层 (11)，或者以预制膜的形式把所述最内层(1 层压到所述纸质层； 在所述第一纸质层的外侧提供第二纸质层(12)；把经涂覆的所述第一纸质层的外侧层压到所述第二纸质层，并且可以在所述方法的任何阶段进行；在所述层压包装材料(10)的相对的最外侧，提供可热封的热塑性聚合物材料的最外层(16)。
16.根据权利要求15所述的无箔层压袋材料(10)制备方法，其中，所述金属密封涂层 (15)是替代地气相沉积在包括可热封的热塑性聚合物材料的最内层(16)的聚合物基底膜上，并且其中随后把所述沉积有金属的膜通过中间粘结层(18)层压到具有气密封涂层的所述纸质层(11)的内侧。
17.根据权利要求15或者16中任一项所述的无箔层压袋材料(10)制备方法，在制备所述气密封涂层时，进一步包括下述步骤提供含有分散或者溶解在水或者溶剂型液体介质中的聚合物粘合剂的液体组合物； 通过把所述液体组合物涂敷(22a)到所述纸质层内侧，并且随后干燥02b)以蒸发液体，形成邻接所述第一纸质层内侧的薄的气密封层，该薄的气密封层包含所述聚合物粘合剂；
18.根据权利要求15或者17中任一项所述的方法，其中，所述液体组合物含有的氧气密封聚合物，其由下列物质组成的群组中选出聚乙烯醇(PVOH)、水分散性乙烯乙烯醇共聚物(EVOH)、水分散性聚酰胺(PA)、聚偏二氯乙烯(PVDC)、纤维素衍生物、多聚糖、多糖衍生物和它们中的两个或者两个以上的组合物。
19.根据权利要求1-14中任一项所述的无箔层压袋材料(IOa；IOb)制成的包装容器 (50a ；50b)。
全文摘要
本发明涉及一种用于包装流质食物或者饮料的无箔层压包装材料，其包括两个或者两个以上纸质层或者其它纤维素基材料层、热密封液体密封的基于聚烯烃的聚合物材料最外层；和涂敷在第一纸质层或者其它纤维素质材料层内侧上的密封层。本发明还涉及制造层压包装材料的方法和由所述层压包装材料制造的包装容器。
文档编号B32B27/32GK102470649SQ201080030913
公开日2012年5月23日 申请日期2010年7月6日 优先权日2009年7月8日
发明者尼尔斯·托夫特, 马茨·阿尔登 申请人:利乐拉瓦尔集团及财务有限公司