涂布聚合物的可热密封包装材料，制造方法及密封包装件 【技术领域】
本发明涉及一种可热密封的包装材料的制备方法，在该方法中，在纤维基底的两侧配备有聚合物热密封层。此外，本发明涉及通过该方法得到的涂布聚合物的包装材料并且涉及一种由其通过折叠和热密封制备的包装件。
背景技术
对于用于包装食品的包装材料而言，尤其要求不穿透性，以防止产品过早变质。典型地，对于液体食品如乳制品和果汁同时要求氧气和水蒸气的不穿透性，而在对某些干燥食品的包装中，单独的良好不透水蒸气性是基本要求。与不透氧气性不一样，不透水蒸气性不仅对于包装产品的保护，而且对于包装材料本身、其纤维基底和聚合物涂层的保护都可以是非常重要地。
目前的纤维基的包装材料包含不同的多层涂层，其中不同的层履行不同的功能。在这些涂层中，形成良好氧气阻透性的聚合物特别是乙烯乙烯醇共聚物(EVOH)和聚酰胺(PA)。作为赋予良好水蒸气保护的聚合物，可以提及高密度聚乙烯(HDPE)。在多层涂层中，最常将低密度聚乙烯(LDPE)用作最上面热密封层用的聚合物，其尽管不如HDPE好，但也能防止水蒸气的渗透。此外，在包装材料的多层涂层中，可以需要聚合物粘合剂，以将层相互粘接和与纤维基底粘接，这取决于所用的聚合物。
实践中，经常通过接合将涂布聚合物的包装材料折叠为可密封包装件，如此含有结合的氧气和水蒸气阻透层的多层涂层成为包装件的内表面。材料的相对侧，其将是包装件的外表面，其至多配备有LDPE或相应聚合物的热密封层，其给予抗外部潮湿的保护并且可以使其将在折叠中互相重叠的包装毛坯的相对边接合在一起。尤其是在对液体产品的包装中，意欲防止包装产品湿润纤维基底，并且尽可能自由地留下包装件的外表面用于印刷和制作图案。
但是，现在已经注意到：问题可以来自于向包装件的内表面安置聚合物氧气和/或水蒸气阻透层，从而，将对包装件外表面的保护单独留给热密封层。特别地，在热带国家，其中空气的温度和相对湿度高，对于防止湿气的穿透，大多数通常使用的LDPE的能力是不够的。阻透层在现有包装材料中的位置中也有缺陷，该材料以不同的方式防止水蒸气和湿气在不同的方向的渗透。
关于由挤出形成的HDPE水蒸气阻透层的第二个问题是涂覆纸板的卷曲，其是在挤出后发生的HDPE后结晶所引起的。
【发明内容】
基于上面所述的观察，本发明的目的在于解决由现有纤维基包装材料引起的问题和从这些接合处包装件的水蒸气阻透性不足的问题。本发明的用于制备包装材料方法的特征在于，将含有高密度聚乙烯(HDPE)的聚合物水蒸气阻透层在纤维基底的两侧挤出，以便将水蒸气阻透层放置于包装材料中的纤维基底和外面的热密封层之间。
相应地，本发明的包装材料的特征在于，其包含：纤维基底，在其两侧上的含有高密度聚乙烯(HDPE)并且作为水蒸汽阻透层的挤出聚合物内层，和热密封外层。
根据本发明，将水蒸气阻透层安置于包装材料的两侧，以便保护纤维基底既不受由包装产品引起的润湿，也不受包装件外面渗透进来的湿气影响。添加的水蒸气阻透层也具有这样的作用，即湿气不能影响可以从任一方面结合在材料中的氧气阻透层，这样安置所述的氧气阻透层，以便将它们旋转在两水蒸气层之间。
与现有技术水平相比较，本发明的方案强化了对包装件的保护，使其不受外面渗透进来的湿气影响，所以，即使在热和潮湿的环境，保护包装件的底板和可能的内部阻透层不受湿气影响，由此保留最终还保证在包装件中的产品的保存性能。
还减少或者甚至消除了涉及包装材料的卷曲问题，所以根据本发明，在纤维基底两侧挤出的HDPE水蒸气阻透层的卷曲倾向相互抵消。最好，这由在纤维基底相对侧上的HDPE层具有大约相同的厚度来实现。
由于将根据本发明制备的包装材料折叠为包装件，所以它甚至可以使其一侧是包装件的外表面的水蒸气的阻透层和其一侧是包装件的内表面的水蒸气的阻透层之间没有差别。因此，本发明的一个实施方案是在纤维基底的两侧提供聚合物热密封层，并且在它的下面提供防止水蒸气渗透的阻透层，以使材料的结构是对称的。在此情况下，材料可以以任一方式形成为折叠包装件，而不管在包装件上制成的阻透性能或其它要求。此外，一个显著的附加益处是：在包装件不同方向，即从外面进入包装件或从里面离开包装件的方向，水蒸气渗透性是相同的。
本发明还可以有利地应用，以便在纤维基底的一侧进一步提供至少一层形成氧气层的聚合物层。将这种特别适宜用于液体食品的包装的包装材料折叠为包装件，所以氧气阻透层在某种程度上保留于包装件的纤维基底里面，其本身是常规的。然后包装件里面的多层涂层形成氧气和水蒸汽阻透层，其保护产品不受外界空气的影响并且保护纤维基底不受包装产品的影响，同时由包装件外面的阻透层保护纤维基底和氧气阻透层不受从外面渗透进来的湿气影响，由此保证包装件在由它所要求的保存时间期间保持其阻透性和其它性能。
在水蒸气阻透层中用作防止水蒸气渗透的聚合物的高密度聚乙烯(HDPE)的水蒸气渗透性低于常规的热密封聚合物的渗透性。通过层厚度的帮助，还可以控制涂层的水蒸气渗透性。与最常见的热密封聚合物LDPE结合的HDPE在热密封中保持无孔的状态。
根据本发明，形成水蒸气阻透层的HDPE的重量可以为例如5-50g/m2，优选为7-30g/m2，并且最优选为10-20g/m2。一种有效的水蒸气阻透聚合物是Borstar-HDPE，其密度为约0.963g/cm3。可以向水蒸气阻透层中掺混颜料或者例如亚铁化合物如FeO以捕获氧气。
聚烯烃热密封层的优选聚合物是低密度聚乙烯(LDPE)，其层重量可以为例如5-50g/m2，优选为5-30g/m2，并且最优选为7-20g/m2。如果在热密封层中将第二种适宜的聚合物与LDPE掺混，如聚丙烯或聚丁烯，那么可以实现接合，该结合在撕开时打开。
在本发明中，LDPE是指低密度聚乙烯，其密度通常为约0.92g/cm3，并且至多为0.94g/cm3。高于此密度的聚乙烯是涉及本发明的高密度聚乙烯(HDPE)。
可以结合入本发明的包装材料中的EVOH或PA氧气阻透层的重量可以为例如3-15g/m2，优选为5-10g/m2。
可以由包装板(纸板/硬纸板)形成根据本发明的包装材料，其纤维基底的重量可以在130至500g/m2之间，最优选在170至300g/m2之间变化。例如，在例如涂布聚合物的包装板中所通常使用的三层板适宜用作纤维基底；在三层板中，较厚的化学预热机械浆(CTMP)层位于两较薄的硫酸盐纸浆层之间。此外，本发明包括包装纸，其中纤维基底的重量通常为20-120g/m2，最优选为40-100g/m2。
这是本发明的密封包装件(其是由包含纤维基底和在其两侧的聚合物热密封层的包装材料通过折叠和热密封而制备的)的特征在于：在材料中，在纤维基底两侧的外面的热密封层的下面，有含有高密度聚乙烯(HDPE)并且作为水蒸气阻透层的挤出的聚合物层。
本发明的包装件还有利地包含聚合物氧气阻透层，其保留在包装材料的纤维基底的里面，如包装板或纸。因此，包装件含有：在其内表面上的氧气阻透层，HDPE水蒸气阻透层，并且此外，形成包装件内表面的热密封层。包装件的外表面包括：HDPE水蒸气阻透层和热密封层，并且包装件的外表面还任选可以配备有氧气阻透层。适宜的氧气阻透层聚合物是EVOH和PA，并且适宜的热密封聚合物是LDPE。
本发明的包装件可以具体为由涂布聚合物的纸板形成的盒式或箱式包装件，或由涂布聚合物的纸形成的袋式包装件。特别地，作为待包装的产品，可以提及的有干燥和液体食品。
【附图说明】
下面，在实施例的帮助下，参考附图将更详细地描述本发明。其中：
图1至9表示本发明作为9种不同的实施方式代替方案的包装材料的层结构，
图10表示本发明的听包装件，其是由包装板通过折叠和热密封而制备的，和
图11表示以柱形图表示的进行卷曲测量的结果。
【具体实施方式】
示于图1的涂布聚合物的包装板以所述的顺序包含：LDPE热密封层1，HDPE水蒸气阻透层2，纤维基底5(是例如由两个硫酸盐纸浆层和在它们之间的CTMP层组成的三层板)，HDPE水蒸气阻透层9，和LDPE热密封层10。通过共挤出在纤维基底5的两侧形成叠加的LDPE和HDPE层1，2；9，10。纤维基底5的重量例如为250g/m2，HDPE层2，9的重量都为例如15g/m2，并且LDPE层1，10的重量都为例如15g/m2。因此，纸板具有完全对称的结构，在此情况下，在LDPE层1，10中的任一层可以由纸板折叠的包装件的外表面，并且任一层可以是内表面。在其中气候为温暖和潮湿的国家中，该纸板特别适宜用于包装干燥食品。
示于图2的包装板以所述的顺序包含：LDPE热密封层1，HDPE水蒸气阻透层2，纤维基底5，EVOH氧气阻透层7，例如接枝聚乙烯的粘合剂层8，HDPE水蒸气阻透层9，和LDPE热密封层10。在纤维基底5的两侧上的聚合物层都是通过共挤出而制备的。LDPE、HDPE和纤维层1，2，5，9和10的重量可以与图1中的纸板相一致。EVOH层7的重量可以为例如5g/m2，并且粘合剂层8的重量可以为例如5g/m2。准备将该纸板折叠为包装件，以便首先提及的LDPE层1将为包装件的外表面，且最后提及的LDPE层10为包装件的内表面，在这种情况下，EVOH氧气阻透7在包装件中成为纤维基底5的内层。该纸板特别适宜用于包装液体食品，以便在纤维基底两侧上的HDPE层2，9都对纸板的其它层给予必要的潮湿保护，同时由EVOH层7形成保护产品的氧气阻透层。
根据图3的包装板与图2所示的包装板的唯一不同在于，代替EVOH的是，提供PA层6作为氧气阻透层。PA层6的适宜重量为例如7g/m2。
在图4中，还示意了根据本发明的纸板的一个实施方案，其中氧气阻透层是由重叠的PA和EVOH层6，7形成的。这些层6，7的重量都可以为例如5g/m2。在根据图5的纸板中，氧气层7′是EVOH和PA的掺混料。
在图6中，所示为包装板，其以所述的顺序包含：LDPE热密封层1，HDPE水蒸气阻透层2，粘合剂层3，EVOH氧气阻透层4，纤维基底5，其是一种类似于图1实施方案的三层纸板，EVOH氧气阻透层7，粘合剂层8，HDPE水蒸气阻透层9，和LDPE热密封层10。最优选通过共挤出制备在纤维基底5两侧的聚合物层。分别地，这些层的重量为例如如下：纤维基底250g/m2，LDPE层15g/m，HDPE层15g/m2，EVOH层5g/m2和粘合剂层5g/m2。由此纸板具有对称结构，并且当将其折叠为包装件时，其任一侧可以是包装件的外表面和任一侧为内表面。
图7-9所示的包装材料是根据图1材料的变异。因此，在图7的热密封层1′，10′中，LDPE已由它和聚丙烯(PP)的掺混料所代替。在图8的水蒸气阻透层2′，9′中，已经将第二种组分例如氧气捕获剂如氧化亚铁(II)或其它亚铁化合物与HDPE掺混。在图9中，所示为代替包装板的包装纸张，其纤维基底5′的重量为例如80g/cm3。在涉及聚合物涂层的地方，此包装纸张类似于图1的纸板。
在图10中，所示为本发明的包装件11的一个实例，其是由包装毛坯通过折叠和热密封而形成的，毛坯是由根据图2的包装板形成的。该纸板是这样位于包装件11中的，即要使得在纤维基底5外面的包装件的外表面上有叠合的HEPD和LDPE层2，1，在此情况下，含EVOH层7的四层涂层7，8，9，10保留在纤维基底5的里面。在包装件11的接合处12，已经使毛坯的边缘重叠，并且已经将该纸板的相对面LDPE层1，10相互紧密地热密封。
根据图10的包装件11不仅适宜作为用于干燥食品如面粉、薄片(flake)和粮食等的包装件，而且同样适宜作为用于液体食品如乳制品和果汁的包装件。根据本发明，在包装件11中的本质特别是：在纤维基底外面的水蒸气阻挡层2的帮助下，保护包装食品和纤维基底5不受来自于外面的湿气的影响。
在下面的实施例中进一步解释用根据本发明的新型包装板进行的测试。
实施例1
制备一种挤出涂布的包装板，其层结构是：LDPE层、重量5g/m2，HDPE层、重量15g/m2，底板、重量190g/m2，HDPE层、重量15g/m2和LDPE层、重量5g/m2。在38°的温度下，在90％的相对湿度下，测得该纸板的水蒸气渗透度为6.4g/m2/d。该纸板的卷曲明显很小。
实施例2
制备一种挤出涂布的包装板，其层结构是：LDPE层、重量10g/m2，HDPE层、重量10g/m2，底板、重量255g/m2，HDPE层、重量20g/m2和LDPE层、重量25g/m2。在38°的温度下，在90％的相对湿度下，测得该纸板的水蒸气渗透度为4.6g/m2/d。此结果是在不同的方向测量的渗透率值的平均值。
实施例3(参考)
为了参考，制备一种挤出涂布的纸板，其层结构是：LDPE层、重量20g/m2，底板、重量255g/m2，HDPE层、重量20g/m2和LDPE层、重量20g/m2。该纸板的水蒸气渗透度平均为5.5g/m2/d。该纸板明显地比在实施例1和2中所述的纸板更卷曲。
卷曲测量
附图11含有卷曲测量的结果，其中从挤出涂布板剪切测试条，其测量值为250×15mm，并且在温度为23°和相对湿度为50％的测试环境中将其自由悬挂。将该条切割，以便结果显示在相对于机器为横向的方向中的卷曲。柱形图1-5表示参考测试系列的测量结果，其中将重量为230g/m2的基板的一侧用LDPE层涂布，其重量为15，25，35，45或55g/m2。此外，柱形图6-8是只从其一侧涂布的纸板的参考测量结果，其中内层是HDPE和外层LDPE。柱形图6涉及结构：基板、重量295g/m2，HDPE层、重量35g/m2和LDPE层、重量15g/m2。柱形图7涉及结构：基板、重量230g/m2，HDPE层、重量40g/m2和LDPE层、重量15g/m2。柱形图8涉及结构：基板、重量295g/m2，HDPE层、重量15g/m2和LDPE层、重量5g/m2。当将柱形图6-8与柱形图1-5比较时，可以注意到HDPE将板卷曲的倾向。
柱形图9-11涉及从两侧挤出涂布的纸板，所以除了LDPE层，该涂层还包含在纸板任一侧(图9)或在其两侧(图10和11)的HDPE层。柱形图10和11表示根据本发明的结构。示于柱形图11的完全对称的结构，其中基板的重量为190g/m2并且在基板的两侧具有重量为15g/m2的HDPE内层和重量为5g/m2的LDPE外层，其在加工方向中具有最小的卷曲。所讨论的纸板是在实施例1中所述的纸板。