阻隔膜的制造方法和阻隔膜与流程

本公开内容涉及一种用于制造例如用于纸或纸板基包装材料的阻隔膜的方法，所述阻隔膜具有良好的阻隔特性，特别是水蒸气阻隔特性，是薄的并且具有低涂层重量。另外，本公开内容涉及阻隔膜、阻隔膜层叠体和包含所述阻隔膜或所述阻隔膜层叠体的纸或纸板基包装材料。

背景技术：

1、包含纤维素纤维或聚合物的阻隔膜(基于纤维素的阻隔膜)，包括包含大量高度精制的纤维素、纳米纤维素或微原纤化纤维素(mfc)的膜，是本领域已知的。取决于它们如何生产，基于纤维素的阻隔膜可以具有特别有利的强度和/或阻隔特性，同时是可生物降解的和可再循环的(或可再制浆的)。此类阻隔膜可用于例如包装材料的制造中，并且可层叠或以其它方式提供在纸或纸板材料的表面上。在包装材料中使用基于纤维素的阻隔膜有助于用过的包装材料的再制浆和再循环。

2、然而，基于纤维素的阻隔膜的阻隔特性可能对水分或(更高)相对湿度敏感。特别地，这种阻隔膜的气体阻隔特性在高温和高湿度下倾向于劣化，例如当暴露于热带条件或允许冷凝的条件时。

3、已经研究和描述了用于改进在高相对湿度下对氧气、空气、水蒸气和香气的阻隔特性的许多方法，但是大多数建议的解决方案是昂贵的并且难以在工业规模上实施。

4、例如，已经测试了各种化学解决方案，例如涂覆、层叠和表面处理，以改进纤维素基阻隔膜在高相对湿度下的气体阻隔特性。

5、然而，当在纤维素基基材上提供涂层和表面处理时，可能会出现困难。作为涂层施加在纤维素基基材上的阻隔化学品通常是水基溶液、分散体或乳液。当将这样的水基溶液、分散体或乳液施加到薄的纤维素基幅材或基材上时，幅材可能断裂或可能发生尺寸稳定性问题(当湿润(wetted，润湿)时膨胀或当干燥时收缩)。这是由于水吸附和渗透到亲水性基材中，影响原纤维、纤维和添加剂之间的氢键。因此，在机器方向上幅材张力控制可能是困难的。而且，在横向机器方向上的幅材处理可能是困难的。

6、一种解决方案是增加施加的溶液或分散体的固体，尽管这通常导致更高的涂层重量和更高的溶液粘度。另一方面，高粘度在基材上产生更高的应力，并且通常产生更高的涂层重量。

7、另一种解决方案是增加基于纤维素的幅材或基材的基重，因为较高的基重意味着由于更多的纤维-纤维粘结(bond，结合)而导致的更强的材料。然而，较高的克重意味着较高的成本，需要较高的干燥能力，较慢的排放(drainage，排水)(幅材形成)和较大的卷轴直径(当转换时，每个卷轴的米数较小)。较高的克重可导致较粗糙的表面和/或针孔的形成。

8、降低幅材的水敏感性的另一种解决方案是通过向配料添加疏水剂来增强幅材的疏水性。另一方面，疏水剂的添加可能影响阻隔特性，并且可能在进一步转化时引起问题，特别是如果在高温下转化。

9、还存在处理膨胀/收缩问题的机械解决方案，例如使用铺展辊或更短的涂覆和干燥之间的时间。

10、由于这些原因，控制阻隔化学品-基材相互作用并随后提供足够的阻隔特性是困难的，特别是在低涂层重量下和对于薄基材。

11、因此，铝箔和/或成膜聚合物如热塑性聚合物用于这些目的，并且通常提供关于油或油脂和/或香气或气体如氧气的渗透或扩散的足够性质。铝或某些成膜聚合物还可以提供增强的水蒸气阻隔，这对于在高相对湿度条件下的阻隔和包装功能或减少包装液体产品的蒸发是重要的。

12、然而，使用铝箔和某些成膜聚合物如pvdc的一个问题是它们带来环境挑战，可能是再循环过程中的问题，并且取决于使用量，可能导致材料不可堆肥。

13、因此，仍然存在改进用于生产纤维素基阻隔膜的方法的空间，所述纤维素基阻隔膜例如用于纸或纸板基包装材料，其具有良好的阻隔特性，例如水蒸气阻隔特性。

技术实现思路

技术特征：

1.制造阻隔膜的方法，包含以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一压延步骤在所述第一涂覆步骤之前进行。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一涂覆步骤在所述第一压延步骤之前进行。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述软压延机压区包含软辊和硬辊，其中在所述第一压延步骤中在所述软辊和所述硬辊之间压延所述基材，使得所述基材的所述第一表面抵靠所述硬辊定位，并且所述基材的所述第二表面抵靠所述软辊定位。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第一压延步骤包含在至少第一软压延机压区和第二软压延机压区中压延所述基材。

6.根据权利要求2所述的方法，其中所述方法还包含在所述第一涂覆步骤之后的第二压延步骤，其中所述第二压延步骤包含在选自软压延机、硬压延机、带压延机或超级压延机的至少一个第二压延机中压延所述涂覆的基材，并且其中所述涂覆的基材的所述干燥在所述第二压延步骤之后进行。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在使所述湿幅材脱水和/或干燥的所述步骤中获得的所述基材的gurley hill孔隙率值为至少20000s/100ml。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在所述第一涂覆步骤中向所述基材提供包含聚乙烯醇的水基溶液或分散体的至少一个第一层。

9.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中在第一涂覆步骤中向所述基材提供包含苯乙烯-丙烯酸酯胶乳的水基乳液的至少一个第一层。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法还包含在第二涂覆步骤中在所述第二侧上向所述基材提供所述水基溶液或分散体或所述水基乳液的至少一个第二层，其中每个第二层具有以干重计算0.5-5gsm、优选0.5-3gsm的涂层重量，其中所述第一侧上的所述至少一个第一层的总涂层重量以干重计算等于或小于5gsm，并且其中所述第二侧上的所述至少一个第二层的总涂层重量以干重计算等于或小于5gsm，并且其中所述涂覆的基材的所述干燥在所述第二涂覆步骤之后进行。

11.根据权利要求10所述的方法，其中在所述第二涂覆步骤中向所述基材提供包含聚乙烯醇的水基溶液或分散体的至少一个第二层。

12.根据权利要求10所述的方法，其中在所述第二涂覆步骤中向所述基材提供包含苯乙烯-丙烯酸酯胶乳的水基乳液的至少一个第二层。

13.根据权利要求10-12中任一项所述的方法，其中所述第一涂覆步骤和所述第二涂覆步骤基本上同时进行。

14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在使所述湿幅材脱水和/或干燥的所述步骤中获得的所述基材具有600-950kg/m3的密度。

15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在脱水和/或干燥步骤中获得的所述基材的基重小于90g/m2。

16.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法还包含在所述第一压延步骤之前预加湿所述基材的步骤。

17.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第一压延步骤包含使用最高达500kn/m、优选20-250kn/m的线负荷。

18.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第一压延步骤包含在所述至少一个软压延机压区中使用50-250℃，优选80-180℃的温度。

19.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在所述第一侧上所述阻隔膜的cobbunger吸收值小于1.5g/m2(30s)。

20.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述高度精制的纤维素浆具有使用l&w fiber tester plus测定的至少15％的长度>0.2mm的纤维的长度加权平均原纤维面积。

21.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中形成的湿幅材是用一个或多个流浆箱制造的单层或多层幅材。

22.制造阻隔膜层叠体的方法，包含以下步骤：

23.制造纸或纸板基包装材料层叠体的方法，包含以下步骤：

24.阻隔膜，其可通过根据权利要求1-21中任一项所述的方法获得。

25.阻隔膜层叠体，其可通过根据权利要求22所述的方法获得。

26.纸或纸板基包装材料层叠体，其可通过根据权利要求23所述的方法获得。

27.阻隔膜，所述阻隔膜包含涂覆的基材，

28.阻隔膜层叠体，其包含与至少一个额外的聚合物层层叠的根据权利要求27所述的阻隔膜。

29.纸或纸板基包装材料，其包含与纸或纸板基础材料层叠的根据权利要求27所述的阻隔膜或根据权利要求28所述的阻隔膜层叠体。

30.根据权利要求24或权利要求27所述的阻隔膜或根据权利要求25或28所述的阻隔膜层叠体在纸或纸板基包装材料中的用途。

技术总结
本发明涉及一种制造阻隔膜的方法，其中该方法包含：‑提供水性悬浮液，其包含至少70重量％的SR值为70‑95且长度＞0.2mm的纤维的含量为至少1000万根纤维/克(基于干重计)的高度精制的纤维素浆；‑形成湿幅材；‑脱水和/或干燥以形成基材；‑在至少一个软压延机压区中压延所述基材；‑向所述基材提供阻隔化学品的至少一个第一层以形成涂覆的基材，其中每个第一层具有0.5‑5gsm的涂层重量，并且其中第一层上的总涂层重量≤8gsm，和‑干燥以形成厚度＜50μm的所述阻隔膜。本发明还涉及阻隔膜、具有聚合物层的阻隔膜层叠体和包含所述阻隔膜的包装材料。

技术研发人员：K·巴克福克,K·利蒂凯宁,I·海斯卡宁,T·诺德斯特罗姆,A·考皮
受保护的技术使用者：斯道拉恩索公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15