【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及多层纸基包装材料，其包含纸层、用于水蒸气阻隔的超薄金属或准金属层，该超薄金属或准金属层夹在可生物降解的聚合物薄层之间，这些聚合物薄层为结构提供氧气阻隔和密封性。所得包装材料具有非常高的纤维素含量，这提供了可再循环利用性以及优选地在不同环境条件下的可生物降解性。
技术介绍
1、塑料包装在经济和人们的日常生活中使用频繁。它具有多个优点，诸如其柔韧性和其轻重量。例如，此类重量减轻有助于节省燃料和减少运输过程中的co2。它的阻隔性能由于对延长保质期有积极作用，因而有助于减少食物浪费。阻隔性能也有助于确保食品安全。
2、然而，随着环保意识的提高，并且为了确保减少塑料废物，已经开发了多层包装材料，其包括纸或纸板层以及一层或若干层提供坚固性和阻隔特性，特别是对氧气和水分的阻隔特性的塑料或金属膜。
3、近年来，环保意识甚至进一步提高，特别是在废物材料方面，例如使用过的包装，其没有得到再循环利用或适当处理，并且污染了海洋。工业界非常重视这一挑战，他们花费了越来越多的精力来开发新的包装材料，这些材料如果不小心被扔到大自然中，特别是海洋环境中，可以快速和容易地进行生物降解。
4、目前，在制造多层包装材料结构时，通过已知技术，特别是挤出(挤出-层合)，或类似地通过粘合剂层合工艺来施加塑料层，必然在纸上提供如此获得的高厚度的塑料膜。
5、即使对于如上所述的多层结构中相对低厚度的挤出聚合物，聚合物膜的内聚强度也非常高，并且聚合物与纸或纸板(即纤维素)基材的粘附水平也很高。这将阻止此类聚合物在再循
6、因此，稍后在再循环利用过程中，包括纸和塑料(聚合物)膜的混合物的多层结构被挤出(通过挤出层合或挤出涂布等经典技术)或粘合剂层合，无法在纸流再循环利用过程中再循环利用，因为塑料层太厚以至于无法分散，并且同时同一层与结构的相邻层具有内聚强度和粘合水平，这些层太高，无法与其他材料层分离，特别是与纸纤维分离。所挤出的塑料膜在纸浆浴中保持完整，因此使得难以再循环利用来自再制浆工艺的纸浆。
7、此外，上述已知层合材料的再循环利用过程是昂贵且耗能的，并且其特征在于再循环利用的纸纤维的产率相对较低(在整个结构中占包装材料总量的约60％)，因此从处理和再循环利用的角度而言不是足够环境友好的。在纸再循环利用流中，还存在用于改进包装材料的剩余部分(即塑料聚合物和金属部件，例如铝部件)的可再循环利用性的空间。
8、此外，对于旨在用于食物产品的包装，良好的阻隔特性对于维持所包装的食物的安全性和质量是必不可少的。通常，此类阻隔特性包括气体阻隔，例如对氧气和水蒸气(水分)的气体阻隔，并且如果可能，还包括液体密封性。
9、在纸基包装材料中提供良好水分阻隔的一种方式是在所谓的“金属化”层中引入金属或准金属层。在本说明书中，“金属化”一词(例如，在“金属化阻隔纸层”的表达中)是指包括金属或准金属原子在纸或纸板表面处的沉积。甚至可以考虑包括金属和准金属的合金的沉积的实施方案。准金属在它们的一些特性上与金属接近。氧化铝和氧化硅是准金属的示例。
10、在纸基包装材料中引入金属层的问题是金属层对机械应力的敏感性以及金属与纸表面的粘附性差、纸材料的光滑度差和孔隙率高。机械应力可例如容易地导致金属化包装材料应提供的所需阻隔性能的损失。这可能是由于在使用成型-填充-密封包装机制造包装件期间对多层材料的加工，由此在通过常规包装成型方法形成和密封包装件期间，所述材料被拉伸、弯曲、轧制、压缩和/或加热。此类包装制造方法对材料，并且特别是对金属或准金属的超薄金属化层造成高机械和/或化学应力，并因此导致此类层被损坏，产生裂纹和撕裂。
11、考虑到上述情况，需要多层金属化纸基包装材料，其同时表现出：
12、-足够的阻隔特性，特别是对氧气和水分的阻隔特性，
13、-对机械应力的高弹性，使得即使在经受转化过程(诸如用于制造包装的转化过程)时，它也保持相同水平的阻隔，
14、-与纤维素材料的含量相比，塑料聚合物内容物的量大大降低，
15、-以及还优选地在纸流中的可再循环利用性和/或在各种环境条件下，特别是(但不仅仅是)在海洋环境中的生物可降解性。
技术实现思路
1、本专利技术的目的通过多层金属化纸基包装材料来实现，多层金属化纸基包装材料从其外侧到其内侧包括：
2、-纸层，其具有包括在40g/m2至120g/m2范围内的克重，
3、-至少一个可生物降解的聚合物或共聚物的第一有机层(3)，该可生物降解的聚合物或共聚物选自以下列表：聚乙烯醇(pvoh)、乙烯-乙烯醇(evoh)、丁烯二醇-乙烯醇共聚物(bvoh)或它们的组合，其量为0.5g/m2至15g/m2，优选地其量为1g/m2至10g/m2，
4、-真空沉积或转移金属化无机层，其包含金属、准金属或它们的组合，所述无机层具有介于1nm与100nm之间的厚度，以及
5、-至少一个第二有机层，其由具有高于30mpa的拉伸强度和高于850％的断裂伸长率的可生物降解的聚合物制成，所述第二有机层以0.5g/m2与30g/m2之间的量，优选地以1g/m2与10g/m2之间的量施加。
6、与纸材料的厚度相比，该结构中聚合物涂层的总厚度大大降低，因此专利技术人克服了已知多层阻隔结构的技术限制，并且实现了对氧气和水分转移具有优异阻隔特性以及抵抗来自其内表面或外表面的液体接触的包装多层结构，同时实现了优选地占总材料重量的至多95％的纤维素纤维的总含量。
7、此外，水溶性的预涂聚合物层促进了可再循环利用性。本专利技术人成功地形成了完全没有通过挤出层合和/或粘合剂层合形成的聚合物层的多层结构，这一事实提供了具有纤维素纤维与非纤维素材料的比率的多层结构，其纤维含量极高，并且其中聚合物层在再浆化过程中容易崩解，这是由于预涂层在水中的溶解性，以及金属化后(或准金属化后)聚合物与其余金属化层的相对低的粘附性。因此，所得的结构表现出优异的再浆化能力和高纤维产率，使其能够被大多数国家的纸废物收集所接受。非纤维素聚合物和真空沉积金属材料的含量非常低，使得本专利技术的整个材料在设计用于纤维素材料如纸或纸板的再循环利用过程中容易崩解、溶解和分离，这与本领域已知的现有多层阻隔结构不同。
8、在本专利技术的一个非常优选的实施方案中，用于所述第二有机层的可生物降解的聚合物选自以下列表：聚己内酯(pcl)、热塑性淀粉(tps)或聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(pbat)。
9、在这三者中，聚己内酯(pcl)由于其机械、热密封和可生物降解性特性，是优选的。
10、有利地但非必要地，第一有机层还可包含选自以下列表的矿物填料：高岭土、碳酸钙、滑石、二氧化硅、硅灰石、粘土、硫酸钙纤维(也称为富兰克林纤维)、云母、玻璃珠、三水合氧化铝以及它们的组合。
11、无机层优本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.多层金属化纸基包装材料(1)，所述多层金属化纸基包装材料从其外侧到其内侧包括：
2.根据权利要求1所述的多层金属化纸基包装材料(1)，其中用于所述第二有机层(5)的所述可生物降解的聚合物选自以下列表：聚己内酯(PCL)、热塑性淀粉(TPS)或聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)。
3.根据前述权利要求1或2中任一项所述的多层金属化纸基包装材料(1)，其中所述第一有机层(3)还包含选自以下列表的矿物填料：高岭土、碳酸钙、滑石、二氧化硅、硅灰石、粘土、硫酸钙纤维(也称为富兰克林纤维)、云母、玻璃珠、三水合氧化铝以及它们的组合。
4.根据前述权利要求1至4中任一项所述的多层金属化纸基包装材料(1)，其中所述金属或准金属无机层(4)选自以下列表：铝、氧化铝(AlOx)、氧化硅(SiOx)或它们的合金。
5.根据前述权利要求中任一项所述的多层金属化纸基包装材料(1)，还包括涂布在所述第二有机层(5)的内侧上的第三有机层(6)，所述第三层包含选自以下列表的可生物降解的聚合物：聚丁二酸丁二醇酯-共-己二酸丁二醇酯(PBSA)或聚羟基烷酸酯(
6.根据前述权利要求中任一项所述的多层金属化纸基包装材料(1)，其中所述有机层(3,5,6)作为水溶液或水性分散体施加，或通过挤出厚度低于30g/m2，优选地低于15g/m2的超薄层来施加。
7.根据前述权利要求中任一项所述的多层金属化纸基包装材料(1)，其中所述包装材料能够作为纸和/或纸箱再循环利用。
8.根据前述权利要求中任一项所述的多层金属化纸基包装材料(1)，其中在将所述包装材料在2千克压缩负荷下以使得在折叠期间纸的涂层侧处于压缩应力下的方式折叠至180°之后，所述材料具有低于1g/m2/天(在23℃、85％相对湿度下测量)的水蒸气透过率(WVTR)和/或低于3cm3/m2/天巴(在23℃、50％RH下测量)的氧气透过率(OTR)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的多层金属化纸基包装材料，其中所述包装材料在面内拉伸载荷下具有在所述纸的纵向上至多4％和在所述纸的横向上至多10％的断裂应变。
10.由根据前述权利要求1至9中任一项所述的多层金属化纸基包装材料(1)制成的三维封闭包装物品，所述三维封闭包装物品通过成型、填充供人或动物食用的可食用产品，并然后密封所述包装材料来获得。
11.根据前述权利要求1至9中任一项所述的多层金属化纸基包装材料(1)用于包装供人或动物食用的可食用产品的用途。
12.包装的可食用产品，所述包装的可食用产品包括根据前述权利要求1至9中任一项所述的多层金属化纸基包装材料(1)，填充有供人或动物食用的可食用产品。
13.根据权利要求12所述的包装的可食用产品，其中所述可食产品是粉末、凝胶或粗磨食物，并且选自以下列表：可溶咖啡，供婴儿、成
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.多层金属化纸基包装材料(1)，所述多层金属化纸基包装材料从其外侧到其内侧包括：
2.根据权利要求1所述的多层金属化纸基包装材料(1)，其中用于所述第二有机层(5)的所述可生物降解的聚合物选自以下列表：聚己内酯(pcl)、热塑性淀粉(tps)或聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(pbat)。
3.根据前述权利要求1或2中任一项所述的多层金属化纸基包装材料(1)，其中所述第一有机层(3)还包含选自以下列表的矿物填料：高岭土、碳酸钙、滑石、二氧化硅、硅灰石、粘土、硫酸钙纤维(也称为富兰克林纤维)、云母、玻璃珠、三水合氧化铝以及它们的组合。
4.根据前述权利要求1至4中任一项所述的多层金属化纸基包装材料(1)，其中所述金属或准金属无机层(4)选自以下列表：铝、氧化铝(alox)、氧化硅(siox)或它们的合金。
5.根据前述权利要求中任一项所述的多层金属化纸基包装材料(1)，还包括涂布在所述第二有机层(5)的内侧上的第三有机层(6)，所述第三层包含选自以下列表的可生物降解的聚合物：聚丁二酸丁二醇酯-共-己二酸丁二醇酯(pbsa)或聚羟基烷酸酯(pha)基聚合物，其量在约0.5g/m2至30g/m2的范围内，优选地在1g/m2至15g/m2的范围内。
6.根据前述权利要求中任一项所述的多层金属化纸基包装材料(1)，其中所述有机层(3,5,6)作为水溶液或水性分散体施加，或通过挤出厚度低于30g/m2，优选地低于15g/m2的超薄...
【专利技术属性】
技术研发人员：A·巴塔查里亚，MA·F·S·格勒隆，J·I·尤卡莱宁，K·米苏姆，N·加莱弗，G·尼德赖特，
申请(专利权)人：雀巢产品有限公司，
类型：发明
国别省市：
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