用于食品包装的纸板层压物的制作方法

专利名称：用于食品包装的纸板层压物的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于食品包装的纸板层压物，尤其是涉及通过在食品和功能性阻氧层之间的层压物中提供的聚合材料而有效地减少香味组分损失(scalping)的用于食品包装的纸板层压物。更具体的说，本发明涉及如下的层压物结构，其中，最里面的食品接触密封层填充有无机粒状填料，其用于减少香味和香气组分从食品向置于层压物第一功能阻挡层的食品接触侧的聚合层迁移。
背景技术：
食品损失(scalping)是用于描述产品的净损失的术语，所述损失归因于包装导致的可感知的产品质量损失。食品损失几乎总是一种负效应，因此需要尝试通过一些方法来最小化这种损失。
含有香味组分的食品的包装利用一种功能阻挡，也即氧阻挡以显著地减少氧通过包装材料向食品的渗透。氧会与敏感的香味组分反应而导致浓度减少，改变香味的性质或产生不理想的气味或味道。通常，功能阻挡材料是不可密封的，需要使用密封材料，而由此会导致显著的食品损失。
本发明在此提供实用的具有好的阻氧性能的包装材料，其在广泛范围的食品体系中能有效地最小化食品损失，并提供密封的食品接触层以实现包装。

发明内容
根据本发明，提供了层压物结构，其具有食品接触密封层、功能阻挡层和位于食品和功能阻挡层之间的子层，其中，食品接触密封层和/或子层中具有无机粒状填料。


在此及后通过非限制性的实施方式和参考以下附图更详细地描述和解释本发明，其中图1是显示根据本发明包装层压物的横截面的示意图；图2是显示根据本发明的第二包装层压物的横截面的示意图；图3是显示根据本发明的第三包装层压物的横截面的示意图；和图4是显示根据本发明的第四包装层压物的横截面的示意图。
具体实施例方式
本发明的层压物结构可以用于包括涂布的纸板基材的层压物中，该层压物用于生产食品(如果汁、果汁混合饮料、牛奶和其它饮料)的容器和纸盒。所述的多层层压物结构包括纸板基材、一个或多个重叠在所述基材内表面的铝箔、尼龙、EVOH或PET的功能阻挡层，和一个或多个重叠在所述功能阻挡层上的聚烯烃层、所述聚烯烃层中的至少一个加入有无机粒状填料。可以提供粘结层，并且所述粘结层可以提供有或不提供有无机粒状填料。优选在所述纸板基材的外表面上涂布聚烯烃层。
用于混合入食品接触层、子层和粘结层的粒状填料可以是无机或有机材料，优选是硬质材料。
无机粒状填料的特定实例包括金属碳酸盐，如碳酸钡、碳酸钙和碳酸镁，金属氢氧化物，如氢氧化铝和氢氧化镁，金属氧化物，如氧化钙、氧化镁、氧化钛、二氧化钛和氧化锌，金属硫酸盐，如硫酸钡、硫酸钙和硫酸镁，粘土，高岭土，滑石，硅石，硅藻土，氧化铝，云母，玻璃粉末和沸石。
尽管在此及后参照无机粒状填料材料描述本发明，有机粒状材料也可以用作填料，例如细碎的纤维素纤维，尤其是从用于纸张工业的木材纸浆获得的纤维。
合适的粒状填料提浓物的商购实例包括Heritage HM-10(HeritagePlastics)和Omyacarb 2SST(OMYA.Inc)。这些填料提浓物包含填料，在为碳酸钙的情况下、以载体树脂重量计，填充量为约30％至约80％，优选约50％至约75％。
粒状填料的平均尺寸是约0.1微米至约10微米，优选约0.5微米至约5微米，更优选约0.7微米至约3微米。
优选的填料的实例是碳酸钙、粘土、TiO2和硅石。尤其优选碳酸钙作为填料是因为其相对廉价和易于获得。
碳酸钙或等效的填料通常以在LDPE、LLDPE或其它的聚烯烃中的母料的形式获得。尤其优选的填料是Heritage HM-10提浓物，其中为75％的碳酸钙和25％的LLDPE。
作为功能阻挡层，可以使用的是聚酰胺、乙烯乙烯基醇共聚物、聚对苯二甲酸乙二酯或铝箔。
可以接受的聚酰胺可以是但并不限于尼龙6、尼龙66、尼龙10、尼龙6-10、尼龙12、无定形尼龙、MXD-6、尼龙纳米复合物、与无机填料(如滑石或高岭土)结合的尼龙和与其它聚合物结合的尼龙混合物(尼龙构成连续相)。
合适的EVOH材料可以是但不限于乙烯乙烯基醇共聚物，其包含26-44摩尔％的乙烯、氧清除EVOH材料、EVOH纳米复合物、与其它无机填料(如滑石或高岭土)结合的EVOH和与其它聚合物结合的EVOH混合物(EVOH构成连续相)。也可以使用聚乙烯基醇(PVOH)。
可以接受的聚对苯二甲酸乙二酯包括但不限于二元醇改性的聚对苯二甲酸乙二酯，酸改性的聚对苯二甲酸乙二酯，PET纳米复合物，与其它无机填料(如滑石或高岭土)结合的PET，和与其它聚合物结合的PET混合物(PET构成连续相)。
用作子层的合适的聚烯烃包括但不限于LDPE、HDPE、LLDPE、聚丙烯、环状烯烃共聚物(COC)和它们的混合物。优选的聚烯烃分别是Voridian 1924P/Chevron 4517，Voridian M2004P，Dowlex 3010，Chevron Marlex 360和Ticona Topas 8007。
可以接受的粘结层的粘合剂是聚烯烃、酸酐改性的聚烯烃、乙烯丙烯酸共聚物、乙烯甲基丙烯酸共聚物、乙烯乙酸乙烯酯共聚物、离子交联聚合物或其它合适的粘合聚合物，以提供食品接触层、子层和功能阻挡层之间的粘结。优选的子层或粘结层树脂分别是上述的聚烯烃，如Equistar Plexar PX 5125，Dow Primacor3340，DupontNucrel0910HS，Dupont Bynel1123，Dupont Surlyn1652。
从经济和改变构造的角度决定在功能阻挡层和食品之间的一个、一些或所有的层中加入填料。
填料母料在处理时与待被填充的聚合物干混，以使最后的填充量水平是1-75重量％填料，典型的是10-75重量％填料。
在制备用于纸盒和容器的层压物结构中利用的纸板的基重从80-300lbs./3000sq.ft.变化，优选140-280lbs./3000sq.ft.
通过共挤出或通过标准的层压或挤出层压过程可以实现施加粘结层和其它的层。
在图1中，层5是通常被印刷的外涂层，在本实施方式中直接施加至纸板基材6上。功能阻挡层7直接涂布至纸板基材上，在功能阻挡层上施加内涂层或具有填料的食品接触层8。
图2的层压物结构包括施加至纸板基材10上的外涂层9。补充层或多层11施加至纸板基材和功能阻挡层12之间。具有或不具有填料的粘结层13施加至阻挡层12附近，内层或具有填料的食品接触层14施加至粘结层上。
图3的层压物结构与图2的结构不同，区别在于在具有或不具有填料的粘结层19上直接施加包含填料的补充层或多层20，并在层20上施加内层或不具有填料的食品接触层21。
由图4所示的层压物结构的实施方式基本上与图3所示的层压物结构不同，区别在于在包含填料的补充层27和本实施方式中具有填料的内部食品接触层29之间插入有包括或不包括填料的粘结层28，更具体的说是通过第二阻挡层30和具有或不具有填料的第三粘结层31隔开。本发明也考虑了如图4中所示的结构，其中第一功能阻挡层25上叠加了另一个不同的功能阻挡层，这两个阻挡层的后一个具有施加于其上的粘结层26。
以下的结构是在本发明所考虑的结构的范围内，但本发明并不限于此。
以下的结构用于解释本发明，并不限制本发明。










将在25重量％LDPE中的75重量％CaCO3母料用作填料。在所有后述的实施方式中，在处理过程中将批料与树脂干混合。
将0重量％，20重量％，40重量％和60重量％的碳酸钙在1924PLDPE中的混合物批料(最终的填充量为0重量％，15重量％，30重量％和45重量％)在可商购的未提供有食品接触层的阻挡山形结构上挤出。所述结构包括Eastman 1924P漂白的纸板基材的外涂层，Honeywell B73QP聚酰胺(功能阻氧和食品损失阻挡层)和Plexar 5125粘结层。
所述结构为

将LDPE层挤出涂布在纸板上。然后将聚酰胺和粘结层作为共挤出涂层沉积在纸板，然后将包含填料的聚烯烃施加至粘结层上。尽管这是一种形成所述结构的方法，也可以使用其它方法以实现相同的最终结构。使用传统涂布和挤出技术可以制备其它结构。完成的层压物可以在常规的温度下从前至后(聚烯烃至填充的聚烯烃)或从后至后(填充的聚烯烃至填充的聚烯烃)热密封。
所有的结构物都转换为半加仑的山形顶纸盒，并装满在零售商处购得的冷藏橙汁，用于测试在货架上28天的橙皮油含量。已知香味和香气化合物的浓度与果皮油浓度的变化相关。食品损失现象快速(约2周内)达到准平衡状态，而香气和香味浓度的进一步损失以较慢的速率下降，该速率被氧渗透进入包装的速度控制。
果皮油浓度取决于纸盒的各自填料填充量百分数和储存时间，其清楚地表明了随着填充量的增加，果皮油的吸收减少。
橙皮油浓度(％)

从最佳拟合线性直线的数据图中可以看出零时间的截距是不相等的，而是随着加入填料的水平的减少而减少。由于将相同的橙汁(即，相同的油浓度)用于所有的纸盒，因此果皮油的最初吸收速率对于最低的加入水平是最大的，这也表明填料起阻挡油渗透的作用，同时提供不溶解油的排斥区域。
橙汁产品在具有CaCO3填充的食品接触层的山形盖顶纸盒中的橙皮油损失 计算通过增加填料的加入重量/重量％而减少的聚乙烯基重。通过用计算的食品接触层中的聚乙烯基重除果汁果皮油含量，得到在聚乙烯中果皮油溶解度的相对量。忽略碳酸钙和聚乙烯之间的相互作用，可以希望获得不依赖于填充量水平的常数。因为粘结层和功能阻挡层独立地挤出涂布在填充填料的聚乙烯的挤出涂层上和不调整尼龙/粘结树脂的共挤出而同时制备所有的成分，所以在食品接触层之下的可获聚乙烯的量是常数。因此包括粘结层在内的计算涉及仅改变绝对值的常数，而与加入填料的水平无关。以下图表显示了在碳酸钙和聚乙烯之间存在的相互影响，其起了有益的效果，并超出了碳酸钙颗粒的期望排斥体积。
％保留的果皮油/基于LDPE的食品接触层 工业实用性本发明可以用于制备涂布纸板的结构，所述纸板用于生产用于产品如果汁、混合果汁饮料、牛奶和其它饮料的容器和纸盒，所述结构由具有纸板基材，叠加在基材的内表面上的一个或多个尼龙、EVOH或PET层，通过粘合粘结层粘附在所述一个或多个尼龙、EVOH或PET层上的一个或多个聚烯烃层，子层和其中具有无机填料的食品接触层的层压物形成。优选聚烯烃层涂布在所述纸板基材的外表面上。所述结构在箔和纸板基材之间插入有粘结层或聚烯烃层的情况中可以利用铝箔作为阻挡层。
所述层或者通过共挤出或者通过标准的层压或挤出层压方法获得。
权利要求
1.一种层压物，其包括a.具有相对的内和外表面的纸板基材，b.涂布于所述纸板基材外表面上的可热封的烯烃聚合物层，c.涂布于所述纸板基材内表面上的功能阻挡层，d.涂布于所述功能阻挡层外表面上的包含无机粒状填料的烯烃聚合物的可热封层，其中所述包含填料的烯烃聚合物的可热封层构成了食品接触层。
2.如权利要求1所述的层压物，其中，构成所述涂布于纸板基材外表面上的聚合物层的烯烃聚合物是低密度聚乙烯。
3.如权利要求1所述的层压物，其中，所述功能阻挡材料是选自聚酰胺、EVOH、PET、它们的混合物和铝箔的材料。
4.如权利要求1所述的层压物，其中，所述功能阻挡材料是聚酰胺。
5.如权利要求1所述的层压物，其中，所述功能阻挡材料是EVOH。
6.如权利要求1所述的层压物，其中，所述功能阻挡材料是PET。
7.如权利要求1所述的层压物，其中，所述功能阻挡材料是铝箔。
8.如权利要求1所述的层压物，其中，在所述功能阻挡层的外表面上施加粘结层，所述粘结层介于所述功能阻挡层和所述食品接触层之间。
9.如权利要求1所述的层压物，其中，在所述功能阻挡层的外表面上施加包含无机粒状填料的粘结层，所述粘结层介于所述功能阻挡层和所述食品接触层之间。
10.如权利要求8所述的层压物，其中，所述粘结层包括选自酸酐改性的聚烯烃、乙烯丙烯酸共聚物、乙烯甲基丙烯酸共聚物、乙烯乙酸乙烯酯共聚物和离子交联聚合物的物质。
11.如权利要求1所述的层压物，其中，所述无机粒状填料是选自金属碳酸盐、金属氢氧化物、金属氧化物、金属硫酸盐、粘土、高岭土、滑石、硅石、硅藻土、氧化铝、云母、玻璃粉末和沸石的物质。
12.如权利要求1所述的层压物，其中，所述无机粒状填料是碳酸钙。
13.如权利要求1所述的层压物，其中，所述无机粒状填料以10-75重量％的填充量存在。
14.如权利要求1所述的层压物，其中，在所述纸板内表面和所述功能阻挡层之间存在至少一个补充层，所述补充层选自LDPE、HDPE、LLDPE、聚丙烯、包含碳酸钙的环状烯烃共聚物树脂和粘结材料。
15.如权利要求9所述的层压物，其中，在所述粘结层的外表面上施加至少一个聚合物材料层。
16.如权利要求15所述的层压物，其中，在所述粘结层外表面上施加的所述至少一个聚合物材料层是第二阻挡层。
17.如权利要求16所述的层压物，其中，所述第二阻挡层是包含26-44摩尔％乙烯的EVOH共聚物。
18.如权利要求9所述的层压物，其中，在所述粘结层的外表面上施加至少一个含有无机粒状填料的聚合物材料层。
19.如权利要求1所述的层压物，其中，所述阻挡层包含无机粒状填料。
20.如权利要求16所述的层压物，其中，所述第二阻挡层包含无机粒状填料。
21.如权利要求1所述的层压物，其中，在所述包含无机粒状填料的聚烯烃层上施加可热封的聚烯烃层。
22.如权利要求16所述的层压物，其中，在所述第二阻挡层和构成所述食品接触层的含有无机粒状填料的聚烯烃层之间施加第二粘结层。
23.如权利要求1所述的层压物，其中所述含有无机粒状填料的聚烯烃包括90-25％的LDPE和10-75％的CaCO3。
24.一种层压物，其包括a.具有相对的内和外表面的纸板基材，b.涂布于所述纸板基材外表面上的可热封的烯烃聚合物层，c.涂布于所述纸板基材内表面上的功能阻挡层，d.施加于所述功能阻挡层外表面上的包含无机粒状填料的粘结层，e.施加于所述粘结层外表面上的至少一个包含无机粒状填料的聚合物材料层，和f.包含无机粒状填料的烯烃聚合物可热封层，其涂布于施加于所述粘结层上的最后的聚合物材料层的外表面上。
25.一种层压物，其包括a.具有相对的内和外表面的纸板基材，b.涂布于所述纸板基材外表面上的可热封的烯烃聚合物层，c.涂布于所述纸板基材内表面上的功能阻挡层，d.施加于所述功能阻挡层外表面上的包含无机粒状填料的粘结层，e.施加于所述粘结层外表面上的至少一个包含无机粒状填料的聚合物材料层，和f.涂布于施加于所述粘结层上的最后的聚合物材料层的外表面上的可热封的烯烃聚合物层，其中，所述可热封的烯烃聚合物层构成食品接触层。
26.如权利要求25所述的层压物，其中，在所述功能阻挡层c上涂布另外的功能阻挡层，和施加于所述粘结层d外表面上的所述至少一层是阻挡层。
27.由如权利要求1所述的层压物构造的毛坯，其用于生产用于饮料的容器或纸盒。
28.用于饮料的容器，其由如权利要求1所述的层压物构造。
全文摘要
本发明提供一种用于饮料包装的层压结构，所述结构对主要的油、香气和香味的迁移具有改善的阻挡作用和具有改善的阻氧特性，所述层压结构包括施加于纸板基材外表面上的聚乙烯外涂层，直接或间接地施加于纸板上的铝箔、EVOH、聚酰胺或PET阻挡层，粘结层以及其它可以包含或不包含无机填料的子层，所述粘结层和其它的子层施加于所述阻挡层和包含填料的最里面的食品接触层之间。由所述层压结构制成的容器或纸盒的特征在于使食品损失最小和保持了食品的质量。
文档编号C08L23/08GK1835841SQ200480022909
公开日2006年9月20日 申请日期2004年8月11日 优先权日2003年8月11日
发明者约翰·彼得·亚当斯 申请人:国际纸业公司