制造层合包装材料的方法以及层合包装材料与流程

本发明涉及一种制造层合包装材料的方法，所述层合包装材料包括要朝向由层合包装材料制成的包装的外部的最外透明聚合物层，基底层，以及布置在所述基底层的与所述第一最外层相对的另一侧上的第二最外可热密封聚合物层，以及在所述基底层和所述第二最外聚合物层之间的任选地一个或多个另外的材料层，所述层合包装材料在所述第一最外透明聚合物层中呈现视觉或触觉图案或其组合。

本发明还涉及通过所述方法生产的层合包装材料。特别地，本发明涉及用于美学上令人愉快且有吸引力的液体食品(例如，饮料、汤或调味汁)或半液体食品的包装的层合包装材料。

此外，本发明涉及一种由所述层合包装材料制成的用于液体或半液体食品的包装容器。

背景技术：

上述类型并且适合于液体包装的已知包装层合材料通常具有纸或纸板主体层和外部液密聚烯烃(例如聚乙烯(PE)，例如低密度聚乙烯(LDPE)或者聚丙烯(PP))涂层。为了使包装层合材料具有主要阻止气体(特别是氧气)还阻止调味剂和水蒸气的阻隔性能，包装层合材料另外具有至少一个另外的材料层，所述材料层提供这种阻隔性能并且通过优选低密度聚乙烯(LDPE)的层合层粘结到纸或纸板层上。用于具有阻隔性能的另一层的材料的实例可以是含有具有固有阻隔性能的聚合物(例如乙烯和乙烯醇(EVOH)或聚酰胺(PA)的共聚物)的层或膜，或涂布有具有相应阻隔性质的液膜涂布层或真空沉积层或气相沉积层的预制膜。这种涂布的预制膜的常见实例是涂布有金属化层或涂布有通过等离子体增强气相沉积涂布的层的聚酯(例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET))或聚丙烯(PP)的定向膜。通常使用铝箔，其除了对气体(特别是氧气)具有优异的阻隔性能之外，还具有能够通过感应密封来热密封包装层合材料的有利性质，感应密封是快速、简单且有效的热密封技术。

已知的包装层合材料通常由从存储卷轴展开的纸或纸板卷材制成，同时从相应的存储卷轴展开铝箔卷材。两个卷材彼此聚在一起并且均被引导通过两个相邻的可旋转圆筒之间的压区，同时在两个卷材之间施加层合材料(通常是低密度聚乙烯(LDPE))，以便将铝卷材永久地粘结到纸或纸板卷材。纸或纸板卷材此后在两侧设置有聚乙烯(通常为低密度聚乙烯(LDPE))液密涂层，然后在成品包装卷轴上卷绕，以便向前运输和搬运。

包装容器通常由这种层合包装材料通过现代的高速包装机生产，这种类型的现代高速包装机将层合包装材料卷材或将层合包装材料预制坯料形成包装，填充并密封该包装。因此，可以通过将内部和最外部可热密封的热塑性聚合物层焊接在一起来将卷材的两个纵向边缘在搭接接头中彼此结合而将层合包装材料卷材重整成管，从而制成包装容器。该管填充有预期的液体食品，并且随后在管中内容物的水平面之下彼此相距预定距离处通过重复横向密封管而被分成单个包装。包装通过沿着横向密封件的切口与管分离，并且通过沿着包装材料中制备的折痕线折叠形成而被赋予期望的几何构造，通常为平行六面体或立方体。连续管形成、填充和密封包装方法的这种构思的主要优点在于，可以刚好在管形成之前连续地对卷材进行灭菌，从而提供无菌包装方法的可能性，无菌包装方法即其中要填充的液体内容物以及包装材料本身细菌减少，并且在干净的环境下生产经填充的包装容器，使得经填充的包装可以甚至在环境温度下长时间储存而没有微生物在填充产品中生长的风险的方法。如上所述，TetraAseptic型包装方法的另一个重要优点是连续高速包装的可能性，其对成本效率具有相当大的影响。通常，每小时可以制备数千个包装。例如，A3/速度可以每小时生产约15000个包装(0.9升及以上的家庭包装容器)以及每小时约24 000个包装容器(一次用量包装)。

根据另一种方法，由包装材料(例如，在Tetra型填充机中)预制坯料一个接一个地制成包装，从而提供所谓的山形顶部形状的包装或其它基于坯料的包装。

所述类型的液体纸盒包装已知为消费者提供安全和可靠的包装，包装可以设置有不同的印刷装饰，并且还可以通过形状和尺寸改变而改变，因此提供了供选择的广泛范围的不同包装产品，适于食品填充到包装中。白牛奶是高质量但价格相对较低的产品，其通常包装在包装中，其中印刷装饰已印刷在主体纸板层上，然后涂布最外透明液密保护且可热密封的热塑性聚合物层。优质果汁和花蜜或不起泡饮料，另一方面通常在包装中销售，其中印刷装饰具有金属化背景。然后通过将金属化预制膜邻近主体层层合到包装层合材料中来提供这种金属化背景。然后将具有文本和图片的印刷装饰印刷到预制膜上。预制膜，特别是这种金属化膜在这种包装层合材料中相对昂贵。因此，用于优质饮料产品的这种层合材料比用于液体纸盒包装的常规层合包装材料具有更高的成本，其中印刷装饰直接设置在主体纸层上。另一方面，如果可以进一步增强这种预制膜的装饰效果，则可以从使用这种膜获得更多的价值，以证明更高的成本是合理的。

有一种趋势是对纸盒包装上的印刷装饰的质量提出更高的需求和要求，以便吸引消费者和零售商。此外，长期以来感觉需要有机会在印刷装饰和可见外观方面提供层合包装材料的新特征。包装填料和乳制品的一般愿望是相比于竞争对手乳制品和竞争对手包装公司改变您的装饰性外观以及创造新的、不同的包装的更大可能性，以区分您的品牌，从而能够卖出更多。然而，包装容器必须具有可靠的质量，并且其关于包装完整性和食品安全性和保质期的性质不会受到任何这种变化的损害。然而，这种差异化机会不会让包装材料成本增加太多。

技术实现要素：

因此，本发明的目的是提供一种满足上述需要的方法和装置。

本发明的一个构思是提供一种用于提供层合包装材料的增强的装饰外观的方法和装置，所述层合包装材料包括并且特别是如上所述的包装层合材料，用于包装商品，特别是用于包装液体食品的高速连续方法。特别地，这样的方法可以包括并且优选地是如上所述的方法，其中通过将内部和最外部可热密封的热塑性聚合物层焊接在一起来将卷材的两个纵向边缘在搭接接头中彼此结合而将层合包装材料卷材重整成管，从而制成包装容器。

另一个构思是提供一种方法和装置，用于在以低额外成本并因此也以相当高的生产线速度制造这种层合包装材料中提供产生增强的装饰效果的高度灵活性。根据第一方面，提供了一种用于制造层合和装饰包装材料的方法，所述包装材料包括要指向由层合包装材料制成的包装的外部的第一最外透明聚合物层，基底层，和布置在所述基底层的与所述第一最外层相对的另一侧上的第二最外可热密封聚合物层，以及任选地在所述基底层和所述第二最外聚合物层之间的一个或多个另外的材料层，所述包装材料在所述第一最外透明聚合物层中呈现视觉或触觉图案或其组合，所述方法包括层合所述单独材料层以形成层合包装材料卷材，包括在第一层合步骤中层合所述基底层和所述第一最外透明聚合物层以彼此相邻和邻接，即彼此直接接触，在它们之间没有任何中间层，并且在第一层合步骤之前或之后，布置所述基底层和所述第二最外可热密封聚合物层以彼此层合，在第二步骤中将由此层合的包装材料卷材传送通过两个彼此抵靠的可旋转的辊之间的压区，所述压区由作为砧辊的第一辊和第二辊组成，所述第二辊在选定区域内具有设置有突起、平台或峰的壁表面，所述突起、平台或峰一起形成对应于所述包装材料上的所述视觉或触觉图案的图案，以及在第三步骤中，当所述层合包装材料作为卷材或片材通过所述压区时，通过向所述压区施加压力，将所述第二辊的所述壁表面的所述图案压印到所述最外透明聚合物层和所述层合包装材料中。根据另一实施方式，所述壁表面可以在一些选定区域中设置有凹槽或凹部，同时根据情况以及需要和所述最外聚合物层将如何表现，所述壁表面在其它选定区域内设置突起、平台或峰。

根据本发明的一个实施方式，所述第一层合步骤在第一地理位置处执行，而压印层合件的步骤在第二地理位置处执行。根据另一个这样的实施方式，在所述层合步骤和所述压印步骤之间的中间步骤中，层合包装材料被卷绕在卷轴上用于中间存储或运输。层合所述包装材料、存储或运输所述层合包装材料卷轴的步骤以及将图案压印到所述层合材料的所述最外透明聚合物层中的后续步骤可以在相同时机的操作序列中进行或根据实施方式在不同时间执行，即在不同天、不同周或不同月执行。因此，在替代实施方式中，提供了一种用于制造层合和装饰包装材料的方法，所述层合和装饰包装材料包括：要指向由所述层合包装材料制成的包装的外部的第一最外透明聚合物层，基底层，以及布置在所述基底层的与所述第一最外层相对的另一侧上的第二最外可热密封聚合物层，以及任选地在所述基底层和所述第二最外聚合物层之间的一个或多个另外的材料层，所述方法包括：将所述层合包装材料卷材或片材朝向两个彼此抵靠的可旋转的辊之间的压区传送的步骤，所述压区由用作砧辊的第一辊和第二压印辊组成，所述第二压印辊具有在选定区域内设置有突起、平台或峰的壁表面，所述突起、平台或峰一起形成对应于所述包装材料上的所述视觉或触觉图案的图案；以及随后当所述层合包装材料以卷材或片材形式通过所述压区时，通过向所述压区施加压力，将所述第二压印辊的所述壁表面的所述图案压印到所述最外透明聚合物层和所述层合包装材料中的步骤，因此，由此层合和装饰的包装材料在第一最外透明聚合物层中呈现视觉或触觉图案或其组合。

待层合的材料作为单独的材料卷材或材料进料进入层合工艺步骤。根据一些实施方式，第一最外透明聚合物层的厚度为8至30μm，优选10至20μm，更优选10至15μm，最优选10至12μm。当第一最外透明聚合物层太薄时，其将不能充分保护包装层合材料内部中的水敏感性主体层，因为聚合物层中的任何小孔或裂缝将使得液体或污渍能够渗入包装材料中并且导致诸如层之间的污渍或不良粘附之类的缺陷。此外，最常见的是，最外层还涉及将包装材料热封为成形包装中，由此聚合物层需要最小至少10μm(例如，至少12μm)的聚合物材料。

根据一些实施方式，所述方法还包括在将单独的材料层层合在一起的步骤之前将装饰图案印刷在位于所述最外透明聚合物层内部的所述基底层上的步骤，所述印刷装饰图案涂布有透明聚合物层以便从由所述层合包装材料制造的包装的外部可见。

在一些实施方式中，以与先前施加的印刷装饰图案对准对齐的方式施加压印的视觉和/或触觉图案，以便通过所述层合包装材料中的视觉和/或触觉效果为总体装饰设计提供增加的维度。

因此，在由所述层合包装材料折叠和形成包装容器之前，在所述层合包装材料上提供压印的视觉和/或触觉图案。

为了最佳装饰效果，以与先前施加的印刷装饰图案对准对齐的方式，以与所述印刷装饰图案内的在印刷的不同颜色之间的对准精度量级相同的精度来施加所述压印的视觉和/或触觉图案。例如，在作为印刷这种类型的层合包装材料的优选方法的柔性版印刷中，至少有四种颜色(即青色、紫红色、黄色和黑色)被顺序印刷并且必须彼此对齐。可以通过大约从±1mm到±0.1mm(例如，从±0.5mm到±0.1mm)的精度来控制所述对准对齐。

根据一实施方式，所述层合包装材料还包括在所述基底层和所述第二最外可热密封聚合物层之间的阻隔层，优选铝箔层。根据一实施方式，所述铝箔的厚度为5至10μm，例如5-7μm。

在液体食品在无菌条件下的包装中，为了在环境温度下在较长时间段内储存食品，尤其重要的是，所述层合包装材料对气体，特别是氧气具有足够的阻隔性能，以避免食物的味道和营养含量劣化。此外，根据情况，可能需要对其它迁移物质的阻隔性，例如防止香料和香味物质从食品产品逃逸到包装材料中，或者防止气味物质从包装外部到达包装内的内容物中。

根据另一实施方式，压印可以达到超过所述最外透明层的深度并进入主体层，但在到达位于所述基底层和主体层的相对侧上的这种阻隔层之前停止。重要的是控制压印的深度，使得其不会损坏层合材料中的其它层，特别是阻隔层。阻隔材料相对于其表面重量通常是所述包装层合材料中使用的最昂贵的材料。因此，它们通常制造得尽可能薄以达到足够的和所需的阻隔性能。这些材料也可以比这种层合材料的其它常规热塑性层更脆并且对应变和机械应力更敏感。特别地，当涉及机械应力和冲击时，铝箔阻隔层是相当脆弱的，因为它不具有弹性性质并且相当脆弱并且易于破裂或撕裂。阻隔层确保包装的从包装外部渗透物质的无菌性和完整性，因此必须保持尽可能完整。特别是在长期储存期间，阻隔材料中的任何裂纹或小孔或孔最终可能负面地影响食品，因此应当被避免。

根据一实施方式，所述压印的深度与所述外部压印层和所述主体层的总厚度之间的比率小于0.30，例如0.25，例如小于0.20。已经看到，如果压印的深度变成使得其超过该比率，则在所述主体层的相对侧上的所述阻隔层有被损坏的风险。在该计算中，已经考虑到在所述压印操作期间，所述主体层将被暂时压缩并且更薄，使得压印工具几乎穿过所述主体层并靠近所述主体层的相对侧上的所述阻隔层，尽管所述主体层在所述压印操作之后可逆地呈现其初始厚度。这特别涉及较厚和较稠的纸或纸板主体层。

基于纸板的包装材料被配置为适合于液体包装，并且根据实施方式具有适合于该目的的某些性质。因此，所述包装材料具有纸或纸板主体层，所述纸或纸板主体层满足为由所述包装材料制造的包装容器提供刚度和尺寸稳定性的要求。因此，通常使用的纸板是纤维纸板，即具有大量纤维素纤维的网状结构的纤维板，其具有合适的密度、硬度和抵抗可能暴露于水分的能力。另一方面，瓦楞纸板或蜂窝纸或蜂窝纸板类型的非纤维纤维素基纸板是所谓的结构纸板，并且不适用于本发明的目的。特别地，适用于本发明的包装材料和方法的主体层或厚纸或纸板的类型是来自均匀纤维层的纤维结构，其在一个实施方式中还有利地构造成工字梁或夹层结构，相应的中间层和凸缘在它们彼此面对的整个表面上彼此连接。可用于纤维主体的典型纤维是来自化学纸浆、CTMP、TMP、牛皮纸浆等的纤维素纤维。

根据一实施方式，适用于本发明目的的纤维主体层、纸板或厚纸具有高于300kg/m³的密度，例如高于400kg/m³的密度，例如高于500kg/m³(根据ISO 534)的密度。

根据另一实施方式，纸或纸板具有150至660μm(ISO 534)的厚度，例如200至500μm的厚度，例如250至400μm的厚度。

根据另一个实施方式，适当地选择主体层，以便获得适合于旨在容纳液体食品的包装容器的类型的期望刚度。根据另一实施方式，纸板或厚纸的抗弯刚度为30至480mN，例如80至300mN。

根据另一个实施方式，通过在纸组合物中包含湿强度添加剂和施胶剂等，纸板具有改善的对液体渗透和高的周围水分含量的耐性。根据另一个实施方式，本文所用的纸或纤维素基材料(也称为纸、纸板或厚纸)包括150至400g/m²的克重，例如200至350g/m²的克重，具体取决于对不同类型包装的要求。纸板的克重根据ISO 536进行评估。克重表示每单位面积的重量，以g/m²计量。

根据本发明的一个实施方式，压印的深度低于100μm。对于较大的标准液体纸盒包装，其中纸板具有400至500μm的厚度，这已经被推断为最大可能深度，其不应被超过。同样，这是为了证明任何阻隔层可以保持完整，而且还确保压印图案在主体层的内侧(相对侧)上不可辨别。例如在填充机的后续操作中，例如在灭菌操作中以及在密封操作中，具有平坦的未受影响的内层是有利的。因此，应避免在层合材料的另一侧上可感知的或以某种方式能够影响层合材料的另一侧的表面性质的凸印图案。

可通过在所述最外透明聚合物层和所述包装层合材料中的光泽或无光泽压印图案来提供对装饰的总体设计的附加维度，所述压印图案与所述基底层上的所述印刷装饰相互作用。

通过在所述最外透明聚合物层和所述包装层合材料中的光衍射效应或全息效应可以提供对装饰的总体设计的附加维度，其与基底层上的印刷装饰相互作用。根据实施方式，这种光衍射或全息效应的压印的深度小于1μm，例如在可见的波长范围内。

可替换地，可以通过在所述最外透明聚合物层和所述包装层合材料中的触觉表面纹理效应来提供对装饰的总设计的附加维度，其与所述基底层上的所述印刷装饰相互作用。根据实施方式，这种触觉效果的压印的深度低于100μm。

根据实施方式，通过由所述最外透明聚合物层和所述包装层压材料中的压印图案产生的两种或更多种效果中的一种或其组合来为所述装饰的所述总设计提供增加的维度，所述效果选自光泽效果、哑光效果、光衍射效应、全息效应或触觉表面纹理效应，所述压印图案与所述基底层上的所述印刷装饰相互作用。能够在层合包装材料的装饰表面上提供各种可见和/或触觉效果开辟了无限的机会，以进一步定制和区分超越现有技术的彩色印刷技术的装饰艺术品。例如，通过还增加哑光和/或光泽表面的维度或通过与彩色印刷装饰相互作用的光衍射或全息效应的维度，可以获得非常不同的和增强的装饰外观。

根据实施方式，一个或多个触觉效果与基底层上的印刷装饰相互作用。根据特定实施方式，触觉效果与进一步可见的表面效果的组合对彩色印刷的包装材料和由所述包装材料制成的包装容器增加了有吸引力的区分和价值。

根据另一实施方式，通过最外透明聚合物层中的压印图案，类似于自清洁性的表面效果在压印操作中产生，所述自清洁性是莲花的叶子显示的非常高的防水性(即，超疏水性)的结果。通过该效应，由于表面上的微米级和纳米级结构，污物颗粒被水滴吸收，这使得水滴对该表面的附着最小化。根据一实施方式，最外透明聚合物是可热密封聚合物，其有助于由层合包装材料制成的包装的有效密封。最通常地，并根据本发明的实施方式，最外透明聚合物是可热密封聚烯烃。在包装材料的热密封中，特别是液体纸板层合包装材料的热密封在一起中，重要的是，可热密封聚合物表面能够通过聚合物分子跨过被压在一起的材料表面的界面的交联而熔融融合并彼此粘结。在该熔融融合粘结工艺中，因此重要的是，最外热塑性聚合物层是未改性的，处于它们最初用于热塑性热封的预期形式，即没有可以加入以用于改进压印过程的任何添加剂(例如，释放试剂等)。

根据另一实施方式，通过熔融挤出涂布将最外透明聚合物施加到基底层上。如上所述并且根据实施方式，基底层是包括纤维素纤维、聚合物或其它轻质材料的主体层。通常，主体层是基于纸板或纤维素的主体层，例如如上所述的纸或纸板。

根据另一实施方式，基底层是包括被层合到如上所定义的主体层上的预制膜的预层合材料。因此，在该实施方式中，基底是包括子层的预层合材料或预层，其中子层之一是主体层，另一个是预制膜。适合于本发明目的的预制膜(例如，定向聚酯或聚丙烯膜)通常是可获得的。这种膜首先层合到主体层，例如纸板，并且随后用装饰彩色印刷图案印刷。或者，可以在第一步骤中印刷预制膜，随后将该膜层合到纸或纸板主体层上，以提供用于进一步层合操作的印刷基底。在一些实施方式中，预制膜可以是金属化预制膜。在这样的实施方式中，金属化通常位于与印刷侧相对的一侧，即朝向由包装层合材料制成的包装的内部。在存在朝向包装外部可见(所述包装在最外透明聚合物层中具有装饰性彩色印刷并且最终具有可见和/或触觉图案的附加维度)的金属化背景时，各种不同的可能装饰外观甚至进一步增加。所述金属化增强并镜像随后的凸印或压印图案以提供增强的三维视觉效果。使用金属化背景与光衍射和/或全息效应的组合，获得定制的和独特的装饰外观的机会几乎是无限的。

在其中基底层包括预制膜的实施方式中，在转到压印步骤之前的步骤中，将膜层合到包含纤维素纤维、聚合物或其它轻质材料的主体层。由于在压印操作期间施加的压区压力类似于在层合操作期间施加的压区压力，所以通过任何随后的层合操作，压印图案将变差并“变平”。因此，在开始任何压印操作之前完成所有层合操作是重要的。因此，最外透明且可热密封的聚合物层需要在印刷工艺步骤之前施加到印刷基底上。如果在层合后将涂布额外的聚合物，则压印图案将至少部分地被填充并涂布有熔融或溶解/分散的聚合物涂层组合物的压印图案破坏。

此外，为了提供最外透明聚合物层的热密封性，最外透明聚合物应为热塑性聚合物，因此排除热固性树脂或交联/固化漆等。

根据一实施方式，层合包装材料包括主体层，并且所述主体层在另一方法步骤中设有弱化折痕线，以便于在由层合包装材料制造包装容器时折叠层合包装材料，并且所述视觉和/或触觉压印图案以与所述弱化折痕线对准对齐以及与印刷在所述基底层上的任何印刷装饰图案对准对齐来施加。

在另一实施方式中，最外透明聚合物层包括占大多数的低密度聚乙烯(LDPE)或线性低密度聚乙烯(LLDPE)、或者是这些聚合物的共混物。这些是目前用于液体纸盒包装中最外聚合物层的最常用的聚合物。然而，其它聚烯烃(例如聚丙烯)或各种烯烃或聚烯烃的任何共聚物或共混物组合可以是可行的替代物。

根据一实施方式，压印操作在低于通过DSC方法测量的待压印的最外透明聚合物层的熔点(优选显著低于聚合物的熔点)的温度下进行。根据具体实施方式，压印或凸印操作在聚合物(低密度聚乙烯(LDPE)或线性低密度聚乙烯(LLDPE))的低于90摄氏度的温度下进行。

根据一实施方式，压印操作在低于聚合物的维卡(Vicat)软化点的温度下进行，例如在室温(即23℃)和最外透明聚合物层的软化点之间的温度下进行。维卡软化点或维卡硬度是确定的没有确定熔点的材料(例如塑料和聚合物)的软化点。这被认为是试样在被具有1mm²圆形或正方形横截面的平端针头穿透到1mm深度时的温度。对于Vicat A测试，使用10N的负载。对于Vicat B测试，负载为50N。测定维卡软化点的标准包括ASTM D1525和ISO 306，其大致等同。维卡软化温度可用于比较不同材料的热软化特性。

虽然一些加热可能是有利的，并且使得压印方法更有效，但是重要的是保持聚合物的温度尽可能低，以便能够保持层合材料冷却并在该过程之后随时在卷轴上储存。还已经看到，热塑性聚合物在加热时可以增加粘性或黏性，这需要尽可能地避免，使得压印的聚合物表面不粘附到压印辊壁或套筒的表面。因此，不期望操作太接近或靠近聚合物的软化温度，而是为了获得最佳结果，操作尽可能冷。可以通过在进入压区之前或者在压区中压印时预热表面来进行要压印的聚合物表面的加热。

根据一实施方式，第二辊的壁表面的突起、平台或峰的图案设置在可更换的材料套筒上，所述材料套筒安装在实心金属芯上以形成所述第二辊，以便允许快速更换要压印在不同层合包装材料上的图案。

根据另一实施方式，第一辊(砧辊)具有低于第二辊(压印辊)的硬度的表面硬度，例如80至98肖氏A的硬度。压印辊或压印辊的套筒由金属制成。用于压印辊或套筒的合适的金属材料在通常用于类似工具制造的钢或基于铬或镍的合金中找到。在压印压区中的两个辊之间的硬度的相对差异对压印的深度的控制和调节具有积极影响，而同时获得高质量的压印可见和/或触觉效果。

第一和第二辊之间的压区压力相对较高，即比在层合辊压区等中的压区压力高得多，线性负载从10直到100N/mm变化，例如从高于40到低于100N/mm，例如50至90N/mm，这取决于期望的表面效果、压印的表面积和/或深度。

已经发现，在其最外透明聚合物层中表现出可见和/或触觉效果的压印层合包装材料能够经受住随后的运输中的搬运以及填充机中的操作。特别地，已经证明其经受热液体的灭菌而不显著损害可见和/或触觉效果。

另一方面，特别重要的是，不将被压印的第一最外层暴露于涉及对层合包装材料施加压力的进一步操作，即以避免在将可见和/或触觉图案压印到最外聚合物层中的操作之后的进一步层合操作。进一步的层合压力将使压印表面的纹理和深度/高度变平，从而破坏或减弱可见和/或触觉效果。

因此，形成本发明的一部分是一种方法，其中所述主体层是纸层、纸板层或厚纸层。

此外，本发明的一部分是一种方法，其中所述压印的深度低于100μm。

此外，其中通过熔融挤出涂布将最外透明聚合物施加到基底层上的方法是本发明的一部分。

适合于挤出涂布以形成包装层合材料的最外透明聚合物层的热塑性聚合物也适合于热封。特别地，最外热塑性聚合物层应当可热密封到其自身以及可热密封到层合材料的相对侧上的外热塑性聚合物层。对于在用于液体食品包装的高速成型、填充和密封的包装机器中的良好功能的包装过程，这是重要的性质和特征。术语可热密封的是指热塑性聚合物能够快速熔融粘合，即在接触和加热的聚合物表面上产生聚合物缠结，使得在不降解聚合物材料也不负面影响聚合物的温度下形成不可分离的焊接接头，然后再次快速冷却以将密封接头固定为永久地牢固。

根据一实施方式，如上所述，在通过将卷材的两个纵向边缘利用重叠接头彼此结合并且将内部和最外部可热密封热塑性聚合物层焊接在一起来将层合包装材料卷材重整为管时，将最外层密封到最内层(即，在包装层合材料的相对侧上的最外热塑性材料层)。根据第二方面，提供了一种层合包装材料，其在第一最外透明聚合物层中显示视觉或触觉图案或其组合，并且还包括基底层和设置在基底层的与第一最外层相对的另一侧上的第二最外可密封聚合物层，其通过根据第一方面的方法制造。

根据第三方面，提供了由第二方面的层合包装材料制造的具有附加的装饰效果的包装容器。

附图说明

从下面参照附图的详细描述中，其它优点和有利特征将变得显而易见，其中：

图1a、1b和1c是根据本文所述方面的层合包装材料的横截面图，

图2a和2b分别是用于转换成图1a和1b的层合包装材料的生产线的示意图。

图3示出了如何在连续成型、填充和密封过程中由层合包装材料制造包装容器的原理，

图4a-4d示出了由根据本文所述实施方式由层合包装材料生产的包装容器的实例，

图5示出了被印刷和层合的包装材料的增强的装饰外观的实例，该包装材料在最外透明聚合物层中进一步设置有具有触觉或可见特性或两者的组合的表面效果，以及

图6示出了承载构成第二压印辊或凸印辊的壁表面的突起、平台或峰的图案的套筒，以及套筒如何安装到所述第二辊的金属芯上。套筒的图案将被压印到层合包装材料的最外聚合物表面上。

具体实施方式

传统类型的但通过本发明的方法在外观上显著改变且改进的层合包装材料的实例示于图1a中。包装层合材料10a具有纸或纸板主体层或芯层11。主体层可替代地由其它由纤维素或其它聚合物制成的轻质材料制成。主体层通过通常通过熔融挤出层合施加的中间热塑性聚合物粘合层12层合到阻隔层13，阻隔层13传统上为铝箔。或者，可以通过湿涂布和干燥或通过使用可固化粘合剂制剂的干层合来布置粘合层12。在阻隔层13的内侧，即在将朝向由层合材料制成的包装内部的那一侧上，热塑性可热密封且液密的聚合物14被布置为单层或作为至多三层不同的基于烯烃单体的聚合物(未示出)的共挤出多层(14a，14b，14c)。通常，邻近铝箔的层是用于对铝箔有最佳粘合性能的官能化聚烯烃，例如乙烯丙烯酸共聚物(EAA)或马来酸酐改性的聚烯烃，例如马来酸酐改性的聚乙烯或聚丙烯，例如MAH-PE或MAHA-PP连接(tie)聚合物。纸板11的外侧印刷有油墨装饰15，优选通过柔性版印刷油墨和印刷方法印刷。由于在大多数情况下，保护印刷装饰免受潮湿条件以及在包装的搬运和分配中免受磨耗或磨损是希望和必要的，所以在外侧进一步涂布有透明保护聚合物层16。最方便地，特别是对于液体包装，还希望能够通过在折叠形成过程中将最内层14和最外聚合物层16彼此热焊接成经填充和密封的包装来密封包装容器，这是最外聚合物层也是类似于内层14(a，b，c)的热塑性聚合物的可热密封且液密聚合物层的原因。在最外透明聚合物层16的表面上，压印到聚合物层16和包装层合材料中的压痕、凹槽、脊和突起的图案17是可见的并且任选地还是能触觉的。

传统类型的但通过本发明的方法在外观上显著改变且改进的层合包装材料的另一个实例在图1b中示出。如先前在图1a中所描述的，包装层合材料10b除了层11、12、13和14(a，b，c)之外还具有另一强的和/或装饰的聚合物膜层18，其任选地由薄的气相沉积涂布的金属化层19涂布。金属化膜可以是任何常规的、任选金属化的取向聚合物膜，例如聚丙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(OPP，BOPP，OPET或BOPET)。在其中施加油墨装饰层15的印刷操作之前，它在单独的层合操作中层合到纸板主体层11上。根据一实施方式，纸板与预制膜的层合作为熔融挤出层合进行，使用聚烯烃粘合层20，例如，聚乙烯(例如，低密度聚乙烯(LDPE))、或者替代地包含官能羧基的粘合剂聚合物(例如，乙烯(甲基)丙烯酸共聚物(E(M)AA)。或者，粘合层20可以通过湿涂布和干燥或通过使用可固化粘合剂制剂的干层合来布置。

因此，预制的、可选地金属化的膜的外侧印有油墨装饰15，优选通过柔性版印刷油墨和印刷方法印刷。由于在大多数情况下希望和必要的是保护印刷装饰免受潮湿条件以及在包装的搬运和分配中免受磨耗或磨损，所以在外侧进一步涂布有透明聚合物层16。最方便地，特别是对于液体包装，还期望能够通过在折叠形成过程中将最内层14和最外聚合物层16彼此热焊接成经填充和密封的包装来密封包装容器，这是最外聚合物层也是类似于内层14(a，b，c)的热塑性聚合物的可热密封且液密的聚合物层的原因。在最外透明聚合物层16的表面上，压印到聚合物层16和包装层合材料中的压痕、凹槽、脊和突起的图案17是可见的并且任选地还是能触觉的。

根据本发明，并且如已经提到的，用于粘合层12的聚合物可以或多或少自由地选择，因此不限于任何特定类型的聚合物。用于粘合层12的可用聚合物的实例是各种挤出层合等级的低密度聚乙烯(LDPE)。用于粘合层12的可用聚合物的其它实例是线性聚合物，其具有有助于改善成品包装层合材料的机械性能的优点。可用于根据本发明的方法中的线性聚合物的实例是使用常规催化剂或所谓的单位点催化剂或限制几何形状催化剂(包括所谓的茂金属催化剂)制备的高密度聚乙烯(HDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)、极低密度聚乙烯(VLDPE)、超低密度聚乙烯(ULDPE)。在一些实施方式中，两种或更多种上述聚合物的共混物或多层组合可有效地将层11和13彼此粘合。

用于层14a(其与阻隔层相邻)和20的粘合剂的实例是例如乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)和乙烯-甲基丙烯酸共聚物(EMAA)。这种粘合剂聚合物可从Dow Chemical Company商购获得，商品名为Primacor，另一种这样的粘合剂可以从DuPont获得，商品名为Nucrel。另一个实例可从ExxonMobil Chemicals获得，商品名为Escor。

适用于本发明的一些方面的具有游离的活性羧酸基团的粘合剂聚合物的其它实例是马来酸酐官能化的聚烯烃，特别是马来酸酐官能化的聚乙烯，其提供具有游离羧酸官能团的替代的聚烯烃基聚合物。

具有阻气性并且可用作根据一实施方式的包装材料和方法中的层13的替代材料可以具有有机和无机性质。有机材料的实例是乙烯和乙烯醇(EVOH)的共聚物和各种类型的聚酰胺(PA)。无机材料的实例可以是铝箔或聚合物膜，其在其一侧或两侧上具有金属涂层，例如，气相沉积或真空金属化铝、或氧化物(例如，氧化铝、或氧化硅(SiOx))的气相沉积涂层。优选使用铝箔，其除了对气体具有优异的阻隔性能之外，还允许包装层合材料通过所谓的感应密封来密封，所述感应密封是快速、简单且有效的热封技术。

根据材料和方法的实施方式，用于液密可热密封外层14和16的可用聚合物的实例是聚烯烃，例如低密度聚乙烯(LDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)和聚丙烯(PP)、基于烯烃单体的共聚物、以及两种或更多种这样的聚合物的共混物。

在图1c中示出了在最外透明聚合物层16的表面中的表面图案17的主要放大图。如图所示，表面图案包括在材料表面中具有变化深度的压印或压痕或凹槽，但是它们的深度不会一直穿过主体层11，即不会影响主体层11的另一侧或内层12、13和14的表面结构或表面光滑度，也不以任何方式接近以任何方式影响阻隔层13。如图所示，一些凹痕仅影响在图1c中用X表示的聚合物层16或16,20,19,18，而其他凹痕向下到达主体层表面或甚至向下到主体层的中间部分。第一压印凹痕主要产生可见光或光衍射效应。后者在包装层合材料表面中产生触觉效果。从图1c还可以清楚地看出，聚合物层X通过压印操作没有破裂或断裂，而是简单地遵循压印凹痕，并且仍然保护主体层11免受将由层合材料制成的包装外部的污渍和潮湿条件的影响。

根据本发明，图1a中的包装层合材料10a可以以图2中示意性示出的方式生产。纸或纸板卷材200a从存储卷轴200展开并在印刷站中优选通过使用至少4种颜色CMYK的柔性版印刷技术用油墨装饰印刷以形成印刷装饰油墨层。在打印操作之后，在进行层合操作之前，印刷纸板200b通常被卷绕到用于中间存储的卷轴(未示出)上。对于与印刷纸板200b的层合，具有对气体(特别是氧气)的阻隔性能的材料(例如铝箔)的相应卷材203从存储卷轴202展开。将两个卷材200b和203彼此放在一起并且被一起引导通过两个相邻的可旋转圆筒204和205之间的压区，同时层合材料206施加在卷材之间，以便将它们彼此层合，从而形成耐用的层合卷材208。层合材料206借助于布置在压区上方的挤出机207通过熔融挤出施加。

层合卷材208然后经由引导辊209和210朝向并通过两个另外的相邻可旋转圆筒211和212之间的压区传送，同时卷材208的一个表面设置有第二最外液密且可热密封的挤出涂布聚合物涂层213。该最外聚合物层随后将形成由层合材料制成的包装容器的内侧。在随后的另两个相邻的可旋转圆筒217和218之间的压区中，卷材208的另一表面设置有第一最外透明挤出聚合物涂层214。这两个挤出涂布步骤可以以相反的顺序进行，并且也可以在圆筒204和205之间的压区中的层合步骤之前全部或部分地进行。

在所示的实例中，借助于挤出机215通过挤出将最外液密涂层213施加到卷材的一个表面，并且借助于布置在卷材208附近的相应的挤出机216通过挤出将最外透明聚合物涂层214施加到卷材208的另一表面。

在最后操作230中，将如此层合的包装材料卷材传送通过两个彼此抵靠的可旋转辊231和232之间的压区，所述压区由用作砧辊的第一辊232和第二压印辊231组成，所述第二压印辊231在选定区域内具有设置有凹槽或凹陷的壁表面，以及在其它选定区域内设置有突起、平台或峰，所述突起、平台或峰一起形成对应于在包装材料上的最外透明聚合物层中的视觉或触觉图案的图案。当向压区230施加压力时，当所述层合包装材料作为卷材或片材通过压区时，第二辊的壁表面的图案被压印到最外透明聚合物层中。

在进一步的机械或其它机械加工操作(例如切断、切割等)之后，在这样涂布的卷材上，层合且增强的包装材料最终被卷绕在存储卷轴219上，用于向前运输和进一步搬运，在其中包装材料形成用于氧气敏感的液体食品(例如，牛奶、果汁、酒和食用油)的尺寸稳定的包装容器，如下文所述。

图2b示意性地示出了与图2a所示的制造方法不同的主要部分，根据其可以制造替代层合包装材料。替代层合包装材料包括装饰性预制膜，以在包装材料的外侧(即用于形成包装外侧的一侧)增强可见外观，如图1b所示。

就是在第一步骤中，纸或纸板卷材200a从存储卷轴200展开，并且作为预制聚合物膜的另一材料卷材220a从另一存储卷轴220展开。两个材料卷材200a和220a彼此合在一起并且被一起引导通过两个相邻的可旋转圆筒223和224之间的压区，同时层合材料221被施加在两个卷材之间，以便将它们彼此层合，从而形成层合卷材225。层合材料221借助于设置在压区上方的挤出机222通过熔融挤出施加，并且可以是例如聚烯烃材料，例如聚乙烯或官能化烯烃共聚物(例如，乙烯丙烯酸共聚物)。在聚合物粘结材料的后一种选择的情况下，可以使粘结层的层厚度显著更薄。层合卷材225进一步被引导到印刷站201，在印刷站201处优选通过使用最少4种颜色CMYK的柔性版印刷技术印刷有油墨装饰以形成印刷装饰油墨层。在印刷操作之后，在进行层合操作之前，印刷纸板226被卷绕在用于中间存储的卷轴(未示出)上。在印刷操作之后，随后的层合操作基本上相同，并且在虚线之后在卷材的朝向层合压区204-205的方向上如图1所示继续。同样在这种情况下，两个层213和214的两个挤压涂布步骤可以以相反的顺序进行，并且也可以在圆筒204和205之间的压区中的层合步骤之前全部或部分地进行。

在最后操作230，将如此层合的包装材料卷材传送通过两个彼此抵靠的可旋转的辊231和232之间的压区，所述压区由用作砧辊的第一辊232和第二辊231组成，所述第二辊231在选定区域内具有设置有凹槽或凹陷的壁表面，以及在其它选定区域内具有突起、平台或峰，所述突起、平台或峰一起形成对应于在包装材料上的最外透明聚合物层中的所述视觉或触觉图案的图案。当对辊压区230施加压力时，当所述层合包装材料作为卷材或片材通过压区时，第二辊的壁表面的图案被压印到最外透明聚合物层中。如图2a和2b所示，压印辊或凸印辊231作用在层合包装材料的旨在形成由该材料制成的包装外侧的那侧上，并且根据在层合线的设置中的情况，从上方或下方作用。

在进一步的机械或其它机械加工操作(例如切断、切割等(未示出))之后，在这样涂布的卷材上，层合且增强的包装材料最终被卷绕在存储卷轴219上以向前运输以及进一步的搬运，其中其形成用于氧敏感的液体食品(例如，牛奶、果汁、酒和食用油)的尺寸稳定的包装容器，如下文所述。

例如，可以从如已经提到的图1中的包装层合材料卷材10通过以本身已知的方式折叠和热封来生产用于对氧气敏感的液体食品(例如牛奶、果汁、葡萄酒和烹饪油)的一次性类型的尺寸稳定的包装容器。这种包装容器现在借助于现代包装机器来生产，在这种类型的包装机器，成品包装被成形、填充和密封。

图3中示出了可以成形、填充和密封由图1中的包装层合材料10制成的包装容器的一种方式。所谓的一次性包装由包装层合材料10的卷材制成，首先灭菌卷材，然后将其成形为管31，其中通过将塑料层14和15的相互面对的表面熔化在一起而使得卷材的纵向边缘32、32a在重叠接缝33中彼此连接。用期望的液体或半液体食品产品填充34管，并且通过将管相对于管的纵向方向35在管中的产品水平下方横向地反复压在一起并热密封而被分成连续的枕形包装单元36。包装单元36彼此分离并且最终通过至少一个另外的折叠和热密封步骤经由沿着制备的折痕线折叠形成长方体或平行六面体形状而被赋予期望的几何形状。

这种类型的一次性包装的公知实例是以名称TetraAseptic销售的商业包装，其在图4a中示出。该包装容器特别适用于饮料、酱汁、汤等。通常，这样的包装具有约100至1000ml的体积。它可以是任何构造，但是优选为平行六面体，分别具有纵向和横向密封件51a和52a，以及可选地具有打开装置53。在未示出的另一个实施方式中，包装容器可以成形为楔形。为了获得这样的“楔形”，只有包装的底部被折叠成形，使得底部的横向热封件被隐藏在三角形折边下方，其被折叠并密封在包装的底部。顶部横向密封件保持展开。以这种方式，半折叠包装容器在放置在食品商店中的架子上或桌子等上时仍然易于搬运且尺寸稳定。这种包装容器40a还可以设置有合适的开口装置43，例如螺旋盖，当打开时，所述开口装置43穿透并移除包装材料并允许排空包装产品。为此目的，层合包装层合材料可以在层合在层合材料的聚合物和阻隔层之间的纸板层中具有穿孔。替代地，紧接在填充过程之前在层合包装材料中冲孔，然后孔在包装材料的两侧上设置带或拉片。在包装容器已经被填充和密封之后，可以在被覆盖的孔的顶部上施加铰链或螺帽形式的开口装置。替代地，施加在填充过程中直接浇铸到冲孔上的开口装置。不必为包装容器提供开口装置，其也可以通过撕裂穿孔或通过切割而被撕开。

替代地，包装容器可以如上所述制造，但保持为其最终形状，即在包装单元已经彼此分离并且因此不通过折叠而进一步成形之后直接获得的枕形形状。这种包装通常使用较薄的纸板材料生产，因此对包装材料关于层合层以及聚合物层的机械强度特性(特别是弹性特性)的粘附性和完整性要求很高。一个这样的包装的示例在图4b中示出。通常，其尺寸稳定不足以形成长方体或楔形包装容器，并且在横向密封件52之后不是折叠形成的。因此它将保持为枕形袋状容器并以该形状分配和销售。

用于对氧气敏感的液体食品(例如果汁)的包装容器也可以由图1a或1b中的包装层合材料10a或10b的片状坯料或预制坯料生产。包装由折平的包装层合材料10a的管状坯料制成，首先构建坯料以形成开放的管状容器胶囊，其中一个开口端通过整体端板的折叠和热封来封闭。如此封闭的容器胶囊通过其开口端用所需的食品产品(例如，果汁)填充，该开口端然后通过相应的整体端板的进一步折叠和热封而封闭。由片状和管状坯料制成的包装容器的实例在图4c中示出，并且是所谓的山形顶部包装40c。还存在这种类型的包装，其具有由塑料制成的模制顶部和/或螺旋盖打开装置。

瓶型包装的另一个实例如图4d所示，其由包装材料坯料形成为折叠的套筒44，折叠的套筒44进一步连接到模制顶部和开口装置45。这种类型的瓶状包装可以是无菌的或非无菌的。这种无菌瓶的商业实例以名称TetraAseptic出售。

图5示出了印刷和层合的包装材料片材的增强的装饰性外观的实例，其在最外透明聚合物层中进一步设置有属于可触觉或可见特性或其组合的表面效果。通过在最外面的上聚合物层中增加的光泽或光辉来进一步增强在有标识和字、文本或名称的纸板上印刷有彩色印刷的区域56，使得标识和名称清楚且明亮地增强。装饰性彩色印刷的其它部分57的特征也已经通过外部聚合物层中的表面效应(例如，通过触觉表面纹理、增加的光泽或哑光效果，或通过闪亮的全息图样特征)而增强。通过如下所述的灵活且经济的方法，增强表面效果可以是定制的，并且适于每个印刷设计的彩色印刷并与每个印刷设计的彩色印刷对准以及适于包装的每个尺寸和形状。

在图6中，示出了当套筒安装到压印辊或凸印辊60；231的金属芯63上时承载突起、平台或峰62的图案的套筒61如何构成压印辊或凸印辊60；231的壁表面。在压力的影响下以及在某些情况下加热要压印的聚合物层和/或壁表面的影响下，将图案压印到层合包装材料的最外透明聚合物表面上。压印辊的壁表面可以由诸如钢或其他铬或镍合金之类的硬金属材料制成，压印辊的壁表面被雕刻以显示出所需的突起、峰和平台。为了在层合包装材料的聚合物层的受控且预定的深度处产生压印图案，对辊或砧辊最有利地具有更有弹性的壁或壁表面。

因此，通过由相对硬但具有弹性的聚合物或橡胶材料制成的砧辊的帮助，使压印辊的硬金属壁表面作用在层合包装材料上，以便获得足够的和最佳的压力和压印条件。这尤其涉及在薄的最外聚合物层之间具有主体层的层合包装材料，更特别是纸板基层合包装材料。相信，较厚的纸或纸板基材料的主体层有助于压印工艺，使得可以在相对高的速度和低的聚合物温度下(例如甚至在室温下)在最外热塑性聚合物层中制备空隙(clear)和压印。

通过使用可交换的压印辊套筒的系统，层合之后的压印过程可以仅保持在压印设备中所需的低投资，并且从一个包装装饰到另一个的图案化装饰之间的切换将不需要在生产线和工艺中长期停止。由于相对高的线速度(例如高于100m/min，例如至少200m/min和更高)是可能的，因此整个系统是非常有效和经济的。

作为结论，应当注意到，上面已经特别参考附图描述的本发明不限于仅作为示例描述和示出的这些实施方式，并且在不脱离如所附权利要求中公开的发明构思的情况下，对于本领域技术人员显而易见的修改和替换是可能的。

工业实用性

通过本发明的方法，具有增强的装饰效果的层合包装材料可以被生产并定制以用于随后的用途，针对各种包装形状和尺寸以及针对印刷装饰和压痕线的附加图案，以便以相对低的成本制造对消费者和零售商具有新的或不同外观的包装容器。