本发明涉及包装纸领域。
背景技术：
塑料膜被广泛地用在柔性包装中，因为它们具有对于易腐产品或者具有有限的保质期的产品的适当保存所必需的水蒸汽屏障性能。
纸是由纤维、通常是纤维素纤维制成的材料，因此是具有植物来源的材料。它们是天然多孔的且可透过气体，因此本身不能够用于该应用。
然而，已知将纸与其他材料(塑料、铝等)结合以获得包装各种产品、尤其是易腐食物所必需的屏障。在这种情况下，纸基底经历转化操作，该转化操作包括例如由分散形式的聚合物制成的覆盖层的涂布、熔融聚合物的挤压涂布或者与塑料膜或者铝膜的层压。该具有屏障性能的纸基复合材料的成本变得昂贵。
文献US 2 653 870 A描述了一种用于制造包装纸的方法。
在申请WO 2011/056130中描述了由在线制造的屏障纸制成的包装。在线制造理解成指在单个生产工具上的制造，该单个生产工具包括生产纸所需的全部元件。
然而，提出的屏障水平受限于不是非常严格的测量条件(温带的，即25℃、75％相对湿度)。该屏障水平通过水蒸汽渗透率来测量，弱屏障预示高的水蒸汽渗透率。在文献中已知“热带”条件(即38℃、90％相对湿度)比低温条件更为苛刻，因此在温带条件下测量的屏障弱得多。
表述“屏障纸”应被理解为指包含覆盖有一个层或多个层的纤维基底的无孔纸，该无孔纸对水蒸汽是充分密封的，以阻挡该水蒸汽以能够不利地影响在包装内包含的产品的保存或者产品的完整性的量渗透到包装中。
本发明的目的特别地但不是唯一地在于水蒸汽屏障纸，其具有根据ASTM F1249标准在所谓的38℃和90％相对湿度的热带条件下测量的至多150g/m2/24h、优选地小于100g/m2/24h的水蒸汽渗透率。
有利地，屏障纸也是可热密封的，以允许通过将该纸与其自身密封而形成包装。
可热密封的纸的制造涉及例如将热密封聚合物的覆盖层放置在纤维素基底上。这种覆盖层当未干时具有极强的粘着性，因而在将纸在自身上卷绕之前必须能够被完全干燥，以避免卷筒的各匝之间彼此粘连。
该覆盖层的应用通常在一个或多个转化步骤期间离线进行，这使得能够具有良好的涂布质量、受益于在能够使得覆盖层不会过多地渗透到纤维载体中的涂布时的环境温度下的纸、并且能够使卷筒宽度在烘箱中的通过时间适应于例如大约200m/min的速率，使得暴露于这些加热装置的时间足以使热密封覆盖层完全彻底地干燥。
文献US 2004/121079 A1、WO 2010/052571 A2、US 2014/113080 A1和WO 2009/112255 A1公开了被离线处理的纸。
在现有技术中，提供对水蒸汽的屏障且可选地热密封型的纸通常在转化操作期间进行制造，且通常当干燥时具有10g/m2至30g/m2的覆盖层，该覆盖层使用各种涂布装置(气刀、反向凹印、Meyer杆或棒或者任何其它的涂布方法)、或者通过使用幕帘涂布而施加一个厚层而沉积成一种或多种厚度。
为了使纸具有水蒸汽屏障性能和热密封性能的纸的离线转化因此在纸的制造中是一个额外的步骤，其显著地增加了成本且限制了纸在支持塑料膜包装的柔性包装中的发展。因此，存在对于改进水蒸汽屏障型和热密封型纸的制造的生产力的经济需求。
技术实现要素：
本发明涉及在在线制造期间被赋予水蒸汽屏障性能和热密封性能的纸的发展。该屏障型和热密封型纸可被用于通过将该纸与其自身密封来制造包装。
根据本发明的第一方面，本发明的目的在于满足该需求且通过一种用于制造可热密封的水蒸汽屏障纸的方法来实现该需求，其中，包括至少一种热塑性成膜聚合物的至少一个覆盖层在造纸机上在线施加且施加至纤维基底。
本发明使得能够获得良好的水蒸汽屏障水平，即使当干燥时覆盖层的重量不超过10g/m2，尤其严格地小于10g/m2。
本发明的这个方面基于以下观测：尽管通过工业造纸机所施加的例如大约400m/min的纸的相对高的运行速度，在线涂布用于形成热密封覆盖层的组合物也是可以的，条件是使用足够的干燥能力以在卷绕操作之前干燥所述层。特别地，相对低重量的覆盖层可促进在线干燥，同时提供足够的屏障性能。
因此，本发明能够利用在线工艺通过去除与离线处理相关的处理操作以及减少废弃物的量来增加生产力。
此外，与在线还是离线施加热密封层的方式无关，面对的问题是促进施加到纤维基底上的热密封层、更一般地任何覆盖层(热密封的或者不是热密封的)的沉积。
通常期望的是覆盖层不太深地渗透到纤维基底中，以便当该覆盖层是基于聚合物的时候而减少施加到纸上的量。另外，覆盖层的较少渗透使得能够更容易地形成屏障膜。
使用扬克烘缸(Yankee cylinder)是用于降低表面孔隙度的第一方案。
第二选项是在纸的任何处理之前使用压延机。
另一选项是为预涂层的存在做好准备以降低纸的孔隙度。然而，该预涂层可以是不存在的，覆盖层可被直接地施加到纤维基底上或者在施加孔填充层之后施加到纤维基底上。
另一选项是将以上选项中的一者或另一者进行组合。
在预涂层的配制中，可利用某些疏水的且高度成膜的胶乳。
然而，预涂层的疏水性质于是会在施加覆盖层期间造成可湿性的问题，当覆盖层是水性时，这导致预先涂布的纤维基底未被覆盖层完全均匀地覆盖，尤其在具有纸张的高的速度的在线工艺的情况下。另外，预涂层的表面能在遵守众所周知的可湿性规则时，必须与覆盖层的表面能充分不同，以降低湿润缺陷的风险。
因此，仍存在对令人满意地应对覆盖层的适用性的问题的需求。
在这种情况下，预涂层的存在以及在该预涂层中形状因数为大于15的片状填料和较细的、尤其是非片状的粒状填料的存在，使得能够获得相对高的屏障水平，而与粘结剂的疏水性质或非疏水性质无关，按重量计80％的该粒状填料的颗粒的尺寸小于2μm(根据ISO 13317-3 SediGraph方法测量)。
已知片状填料由于其提供的曲折性而有助于提高屏障效应，如例如由文献Imerys Technical Guide,Pigments for Paper(2008年5月)所教导的。根据本发明的该方面，至少一种较细的、尤其是非片状的粒状填料的存在提高了这种效应。一种推测性解释是该填料由于在片状颗粒之间滑动而阻挡了水分子的运动，甚至尤其在片状颗粒周围的水分子的运动。文献WO 2009/117040 A1公开了片状的粘土填料。
由于屏障效应与在预涂层中存在的填料的特殊选择相关，关于所使用的粘结剂的性质则存在更大的自由。
因此，可以特别使用不具有特殊的屏障性能的任何造纸粘结剂，其使得能够获得对于预涂层的低的水蒸汽渗透率以及对于覆盖层的良好可湿性的双重优势。
本发明使得能够利用预涂层而具有增强的屏障效应，该预涂层允许减少待施加的覆盖层的量，或者对于等量的覆盖层，该预涂层能够进一步增强纸的屏障水平，其对于必须对于水蒸汽是密封的纸可证实是有用的。由于预涂布的纸的更大的屏障能力，故所需的覆盖层的量的减少促进该覆盖层的干燥并且可在在线制造纸期间更易于涂布该覆盖层。
本发明的纸优选地在造纸机上由纤维基底生产，该纤维基底由纤维素纤维和可选的合成纤维构成。
纤维素纤维通常是短纤维和长纤维的混合物。
可添加添加剂，诸如施胶剂、湿强剂、助留剂或者止泡剂。
此外，该纸还可包含造纸填料，诸如二氧化钛、高岭土、碳酸钙和滑石。
该纸优选地是包装纸。
本发明的另一主题为通过根据本发明的方法获得的纸。
本发明的另一主题为包装方法，其中，在VFFS(立式形式，填充和密封)类型的立式包装机上，沿着每袋330mm的纵向密封线，尤其在大于或等于每分钟40个袋的生产速率下，通过将根据本发明的方法获得的纸与其自身热密封来包装物品。
预涂层
当预涂层存在时，预涂层可与覆盖层相同或者为如下文限定的颜料层。
预涂层优选地由至少一种胶乳和有时也被称作“颜料”的填料的混合物组成。
文献US 4 018 647 A描述了乳胶的例子。
根据本发明的胶乳优选地具有根据ASTM E1356标准测量的低于25℃、更优选地低于10℃的Tg(玻璃化转变温度)。该胶乳可选自具有下面化学性质的胶乳：苯乙烯-丁二烯、苯乙烯-丙烯酸类、丙烯酸类、丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯-苯乙烯-丙烯腈等，并且更特别地选自苯乙烯-丁二烯乳液。
相对于干的填料(100份)，干的胶乳的量为优选地至少15份、优选地每100份的填料至少或者甚至多于25份、更好地为30份。
填料优选地包含片状填料，且优选地由片状填料和较细的填料、特别是非片状的填料的混合物构成。
片状填料为薄片形式的颗粒，其形状因数(最大长度和厚度的比值)大于或等于15、更优选地至少40、且还更优选地至少60。
特别地，预涂层可包含至少一种形状因数为至少15的片状填料，且优选地包含形状因数为至少15的片状填料和较细的、尤其是非片状的填料的混合物，按重量计80％的该较细的、尤其是非片状的填料的颗粒尺寸小于或等于2μm(根据ISO 13317-3 SediGraph方法测量)。
为了具有片状填料和较细填料(按重量计80％的该较细填料的颗粒尺寸小于或等于2μm)的混合物，按重量计80％的片状填料的颗粒尺寸可例如大于2μm。根据另一示例，按重量计小于80％的片状颗粒可小于或等于2μm。
换句话说，为了具有比片状填料更细的填料，根据第一示例，在相等的重量分布下，较细填料的粒径可以小于片状填料的粒径。根据第二示例，对于相同的颗粒尺寸，较细填料可以比片状填料具有更大的重量分布。
较细填料可选自所有其它的用于造纸的颜料，该颜料满足所需的尺寸条件。
片状填料相对于填料的总和的百分比可从10％到90％、优选地从40％到90％、更优选地从60％到90％变化。
片状填料可例如选自高岭土和滑石及其混合物。
按重量计30％和80％之间的片状颗粒的尺寸可小于或等于2μm(根据ISO 13317-3 SediGraph方法测量)。
片状填料的颗粒尤其被定向成与基底的表面基本上平行。
较细填料的颗粒可选自碳酸钙、硫酸钡、二氧化硅、二氧化钛及其混合物等。它们的特征在于：按重量计80％的较细填料的颗粒的粒径小于2微米(根据ISO 13317-3 SediGraph方法测量)。
较细填料也可选自具有足够的细度的任何其它颜料，包括高岭土，尤其是按重量计95％的较细填料的粒径小于2微米(根据ISO 13317-3 SediGraph方法测量)。
粘结剂优选地选自上述的胶乳，但是可使用其它的粘结剂或者助粘剂，诸如PVOH、淀粉、CMC等。粘结剂可包含具有在覆盖层中不存在的化学性质的聚合物。
覆盖层
用于获得蒸汽屏障和热密封性的聚合物优选地选自基于PVdC(聚偏二氯乙烯)或丙烯酸类的聚合物或共聚物。
这些聚合物以纯的形式或者与填料形成混合物而被施用。术语“纯的”理解成指不具有粒状填料。其它产品可以可选地被添加到聚合物的分散体中，诸如pH控制剂、流变剂(例如增粘剂)、止泡剂、湿润剂等。
填料在覆盖层中的使用可尤其有助于降低卷筒的匝彼此粘连的风险。
制造
在干燥纤维基底后，纸张可传送到扬克烘缸以改善纸张的表面光洁度，从而改善第一层的分布。
然后纸张可在施胶机或者任何其它相同类型的设备中进行处理。为了避免预涂层过多的渗透到纤维载体中，颜料组合物可预先被使用以实施“孔填充”。
该孔填充组合物可含有：相对于干的填料，高达20份的干的粘结剂，诸如胶乳，例如具有苯乙烯-丁二烯化学性质的胶乳；以及相对于干的颜料，高达20份的干的助粘剂，例如淀粉。
该组合物优选地含有其尺寸一般小于2微米的填料。这些填料可尤其选自高岭土或碳酸钙或其混合物。
使用任何可在造纸机上遇到的涂布技术，将预涂层施加到如此处理的载体上。该涂布技术可尤其是刮涂、转轮凹印涂布、反向凹印涂布、或Meyer杆式涂布。预涂层被沉积，其中干层重量优选地在4g/m2和12g/m2之间。
该预涂层然后在不接触的情况下通过一个或多个红外烘箱或者一个或多个热风烘箱进行干燥。
在施加覆盖层之前具有非常高的光滑度水平不是必要的。150秒的Bekk水平是足够的(根据ISO 5627标准测量)。
水蒸汽屏障型和热密封的覆盖层通过使用造纸机上可遇到的任何涂布技术的涂布来施加。该涂布技术可例如是刮涂、转轮凹印涂布、反向凹印涂布、或Meyer杆式涂布。覆盖层被沉积，其中干层重量优选地为至多10g/m2。
然后，使用一个或多个红外烘箱和/或一个或多个热风烘箱，将该覆盖层充分干燥，以防止匝粘连在卷绕筒上。
可在相对面上实施涂布以加强屏障和/或以提供其它功能，诸如印刷适性、旋度校正等。
由此所生产的纸可以可选地在卷绕之前被在线压延以减小表面粗糙度。
纸的最终基重可在45g/m2和200g/m2之间。
根据ASTM F1249标准，在38℃和90％相对湿度下测量的对于水蒸汽的屏障小于150g/m2/24h、且优选地小于100g/m2/24h。
具体实施方式
实施例1:
在以400m/min运行的造纸机上制造基重为55g/m2的纤维载体。造纸机配备有设置在施胶机之前的扬克烘缸。
首先使纤维载体表面光滑、然后在其两个面上通过施胶机利用孔填充颜料组合物进行在线处理，该孔填充颜料组合物包含100干重份的Amazon Premium类型的高岭土(Cadam)、以及相对于干的高岭土20干重份的Merifilm 104淀粉(Tate&Lyle)和DL950类型的胶乳(Dow)的混合物。当全部干燥时，所施加的处理为5g/m2。
然后，使用Meyer杆式涂布机涂布预涂配方，该预涂配方包含片状填料和较细的粒状填料的混合物以及Tg＝7℃的具有苯乙烯-丁二烯化学性质的胶乳(来自Dow Chemical的DL950)，在红外烘箱中、然后在热风烘箱中，在不接触的情况下进行干燥。在没有其它处理的情况下将其卷绕在卷筒上。所施加的预涂层的干重为7g/m2且其配方在下表中给出：
根据ISO13317-3 SediGraph方法测量的按重量计97％的Amazon Premium的粒径小于2微米。
Capim NP颗粒的形状因数为28。
根据ASTM F1249标准，在38℃和90％相对湿度下，通过Mocon Permatran3/61机器测量对水蒸汽的屏障以确定该预涂层的屏障贡献。对于水蒸汽的屏障为334±13g/m2/24h。在涂布覆盖层之后，获得小于150g/m2/24h的屏障。
实施例2:
在以400m/min运行的造纸机上制造基重为55g/m2的纤维载体。造纸机配备有设置在施胶机之前的扬克烘缸。
首先使纤维载体表面光滑、然后在其两个面上通过施胶机利用孔填充颜料组合物进行在线处理，该孔填充颜料组合物包含100干重份的Amazon Premium类型的高岭土(Cadam)、以及相对于干的高岭土20干重份的Merifilm 104淀粉(Tate&Lyle)和DL950类型的胶乳(Dow)的混合物。当全部干燥时，所施加的处理为5g/m2。
然后，使用Meyer杆式涂布机涂布配方，该配方包含片状填料和较细的粒状填料的混合物以及Tg＝7℃的具有苯乙烯-丁二烯化学性质的胶乳(来自Dow Chemical的DL950)，在红外烘箱中、然后在热风烘箱中，在不接触的情况下进行干燥。在没有其它处理的情况下将其卷绕在卷筒上。所施加的预涂层的干重为7g/m2且其配方在下表中给出：
根据ISO13317-3 SediGraph方法测量的按重量计95％的Hydrocarb 95的粒径小于2微米。
根据ASTM F1249标准，在38℃和90％相对湿度下，通过Mocon Permatran3/61机器测量对水蒸汽的屏障以确定该预涂层的屏障贡献。对于水蒸汽的屏障为315±9g/m2/24h。在涂布覆盖层之后，获得小于150g/m2/24h的屏障。
实施例3:
以如在实施例1中的相同的条件在线制造纸。但是在沉积预涂层之后，在线涂布由PVdC共聚物的分散体(来自Solvay的Diofan A297)构成的覆盖层，在红外烘箱中、然后在热风烘箱中，在不接触的情况下进行干燥。在没有其它处理的情况下将其卷绕在卷筒上，在匝与匝之间未观察到粘连。覆盖层的干重为6.5g/m2。
根据ASTM F1249标准，在38℃和90％相对湿度下，通过Mocon Permatran3/61机器测量对水蒸汽的屏障。对于水蒸汽的屏障为21.0±2.4g/m2/24h。
然后，在实验室热密封机器上，通过在3巴下在110℃将覆盖有覆盖层的面与其自身粘合持续0.5秒来模拟密封。接下来，对于将粘合成具有15mm宽度的样品的纸分离所需的力随后根据Tappi T540标准以100mm/min的速度以90度角度进行测量。
获得3.5N/15mm的密封力。
本发明不限于所描述的实施例。
总之，本发明可具有一个或多个以下的有利特征：
-在将覆盖层施加至预涂层之前，在线施加预涂层，
-纸的生产速度大于或等于300m/min、更好地大于或等于400m/min、甚至更好地大于或等于500m/min，
-在线施加任意层或预涂层之前，将孔填充组合物在线施加至纤维基底，该孔填充组合物优选地通过施胶机或者压膜机施加，
-该方法包括至少一个在线干燥步骤、然后一个在线卷绕步骤，在该干燥步骤期间加热功率是足够的，使得在卷绕步骤期间覆盖层充分干燥，从而卷筒的匝不粘连在一起，
-在干燥纤维基底期间，在任何表面处理之前、尤其是涂布之前，使纸与扬克烘缸接触，
-在干燥覆盖层期间，使纸进入在不接触的情况下、尤其是使用至少一个红外灯和/或热风加热进行干燥的区域中，
-预涂层包含至少一种形状因数为至少15的片状填料，且优选地包含形状因数为至少15的片状填料和特别地较细填料、尤其是非片状填料的混合物，根据ISO 13317-3 SediGraph方法测量，按重量计80％的该较细填料、尤其是非片状填料的粒径小于或等于2μm，
-片状填料和较细填料具有相同的性质，
-片状颗粒的形状因数为至少40、更优选为至少60，
-按重量计95％的较细填料的粒径小于2微米，
-片状填料为矿物填料，
-较细填料为矿物填料，
-片状填料选自高岭土和滑石及其混合物，
-较细填料选自高岭土、碳酸钙、硫酸钡、二氧化硅、二氧化钛及其混合物，
-较细填料选自高岭土，
-片状填料的干重占预涂层的总干重的3％至58％，按重量计片状填料的量优选地大于较细填料的量，
-较细填料的干重占预涂层的总干重的3％至58％，
-相对于填料的总和(按干重计)，片状填料的百分比(按干重计)在10％和90％之间、优选地在40％和90％之间、更优选地在60％和90％之间，
-预涂层可包含粘结剂，
-根据ASTM E1356标准测量，粘结剂的玻璃化转变温度Tg低于或等于25℃、更优选地低于或等于10℃，
-粘结剂选自具有苯乙烯-丁二烯化学性质的胶乳、具有苯乙烯-丙烯酸类化学性质的胶乳、具有丙烯酸类化学性质的胶乳、具有丙烯酸丁酯化学性质的胶乳、具有丙烯酸丁酯-苯乙烯-丙烯腈化学性质的胶乳、且优选地具有苯乙烯-丁二烯化学性质的胶乳，
-粘结剂包含具有在覆盖层中不存在的化学性质的聚合物，
-粘结剂以胶乳的形式被引入，
-相对于干填料的量(100份)，干粘结剂的量为至少15份、优选地大于25份、更好地为30份，
-可在没有压延预涂层所覆盖的基底的情况下，施加覆盖层，
-覆盖层可为唯一覆盖预涂层的层，
-覆盖层可包括一种或多种选自基于PVdC的共聚物或者基于苯乙烯-丙烯酸类共聚物的聚合物，
-预涂层的量按干重计小于或等于12g/m2，
-覆盖层的量按干重计小于或等于10g/m2，
-层、尤其是印刷层，在造纸机上被在线施加到基底的与承载覆盖层的面相对的面上，
-覆盖层由可热密封的聚合物构成，
-根据ASTM F1249标准在38℃和90％相对湿度的所谓的热带条件下测量的屏障纸的水蒸汽渗透率小于150g/m2/24h、更好地小于100g/m2/24h，
-纤维基底的基重在25g/m2和180g/m2之间，
-当在3巴下通过热轧辊实施密封且持续0.5s时，从90℃开始该纸是可热密封的，
-该基底在其相对的面上承载两个相同的预涂层或者两个具有不同性质的层，
-按重量计在30％和80％之间的片状颗粒的尺寸小于或者等于2μm(根据ISO 13317-3 SediGraph方法测量)，
-在VFFS(立式形式，填充和密封)类型的立式包装机上，沿着每袋330mm的纵向密封线，在大于或等于每分钟40个袋的生产速率下，该纸是可热密封的，尤其与其自身是可热密封的，
-当在3巴下通过热轧辊实施密封且持续0.5s时，利用以100mm/min的速度根据Tappi T540标准、以90度角度测量的大于或等于2N/15mm的密封力，该纸与其自身是可热密封的，
-在施加预涂层期间，纤维基底的温度大于或等于50℃，
-在施加覆盖层期间，纤维基底的温度大于或等于70℃，
-纸的最终基重在45g/m2和200g/m2之间。
表述“包含一”应该被理解为与“包含至少一个”同义。