本發(fā)明涉及生產(chǎn)包裝材料的方法和由該方法制備的包裝材料
背景技術(shù)：
：用于液體容器和食品包裝的基于纖維的包裝材料通常設(shè)置有(providedwith)阻擋層(barrierlayer)，典型地以紙板襯底上的致密的膜的形式設(shè)置。包裝材料中的阻擋層，通常涉及使用聚合物作為基底紙板襯底上的薄層。這些聚合物提供優(yōu)異的產(chǎn)品防護性能并且對于例如液體或食品的包裝來說是有效的屏障(barriers)。經(jīng)常用作屏障的聚合物是熱塑性的聚合物例如pe(聚乙烯)、pp(聚丙烯)和pla(聚乳酸)?？梢詫⒆柰妇酆衔?barrierpolymer)擠出涂布或?qū)訅褐良埌逡r底上。紙板表面和聚合物層之間良好的粘附力(adhesion)不僅對提供有效的屏障是必要的，對防止毛邊滲透(rawedgepenetration)并確保良好的可改變性(convertability)也是必要的。為提高表面的表面能而進行的紙板的表面處理，例如電暈(corona)、等離子或火焰處理，通常用來增強板表面和聚合物層之間的粘附力。包裝材料的另一重要品質(zhì)是它的可印刷性。最普遍的用于包裝板材料印刷的印刷技術(shù)是單張紙膠印工藝(sheet-fedoffset)、凹版印刷(rotogravure)或柔版凹印(flexogravure)。然而，最近幾年，數(shù)字印刷以及特別地噴墨(inkjet)印刷(在以前，其大多應(yīng)用在紙的印刷中)也在紙板印刷中受到關(guān)注(becomeofinterest)。噴墨印刷技術(shù)對印刷襯底提出高的要求，因為油墨必須在襯底上快速干燥并且還要提供高的印刷品質(zhì)。理想的印刷品質(zhì)涉及高的光學(xué)印刷密度、最小化的順槳(feathering)和印流(bleeding)、良好的點銳度(dotsharpness)、高的印刷均勻度和低的透印(strikethrough)。噴墨油墨對紙板表面的粘附力，然后特別是基于顏料的著色劑對紙板表面的粘附力因由印刷工藝設(shè)置的限制(即液滴尺寸、噴嘴直徑、噴射方法等)而是特別低的。典型地，噴墨油墨的粘度和表面張力相對地低，這之后會導(dǎo)致板上相對較弱結(jié)合的油墨層。此外，最近開發(fā)的油墨通常表現(xiàn)出相當(dāng)弱的對纖維的粘附力以使得有效地脫墨(de-inking)成為可能。因此，由于形成的弱邊界層(即油墨層)，阻透聚合物層對經(jīng)印刷的油墨層以及對襯底表面的粘附力可能受到負面影響。關(guān)于印刷紙，已知向面膠(surfacesize)加入金屬鹽、優(yōu)選多價鹽例如氯化鈣引起了噴墨印刷品質(zhì)方面的顯著改善。us6207258公開了可用于對噴墨印刷用的紙張進行表面處理的組合物，其包括二價金屬的鹽。然而，金屬鹽還未被成功地用于包裝板材料的處理中。由于包裝板材料通常具有比紙更粗糙且更多孔的表面，因而所述鹽具有吸收以及更多地向襯底中滲透的傾向，從而為沉積的油墨著色劑留下更加少的在表面可用(surfaceaccessible)的鹽。因此，需要大量的多價陽離子來獲得在印刷品質(zhì)方面所需的效果。然而，施加較高濃度的金屬鹽會造成飽和，其繼而造成鹽沉淀成晶體。這樣的沉淀物可造成阻透聚合物層對紙板基襯底的粘附力方面的問題。另一風(fēng)險是，如果粘合劑與多價金屬鹽在物理-化學(xué)方面不相容的話，那么此前用于基板的包括粘合劑例如淀粉的表面處理制劑可能導(dǎo)致弱的邊界層。因此，目前普遍的假設(shè)是，待聚合物層壓或涂布的紙板材料不能用金屬鹽來處理，因為這負面地影響聚合物層的粘附力。解決該問題的一種途徑是在施加的阻透聚合物層上印刷。然而，如果將要在聚合物層上印刷油墨，則油墨必須是uv、eb或基于特定溶劑的，這涉及到安全風(fēng)險。發(fā)明概要本發(fā)明的目的在于提供聚合物擠出涂布或?qū)訅旱募埌宀牧希溥m用于食品或液體的包裝，所述紙板材料呈現(xiàn)出優(yōu)異的阻隔性能、基板和聚合物層之間良好的粘附力、以及良好的印刷品質(zhì)。根據(jù)本發(fā)明令人驚奇地通過如下得以實現(xiàn)該目的：用粘合劑以及用金屬鹽處理包括纖維素纖維的紙板襯底的至少一個表面、用油墨印刷所述經(jīng)處理的表面的至少一部分、和在所述經(jīng)印刷的表面施加至少一個聚合物層。根據(jù)本發(fā)明制造的包裝材料同時表現(xiàn)出良好的可印刷性以及所施加聚合物層的良好的粘附力。已令人驚奇地表明，如果將粘合劑先于、和/或與單價或多價的金屬鹽一起施加至表面，則可用單價或多價離子的金屬鹽對紙板基底進行表面處理，并且還允許聚合物層的良好的粘附力。粘合劑阻止金屬鹽向板的表面的滲透。不受任何理論的約束，據(jù)認為本文所公開的粘合劑體系積極地增強了金屬鹽對經(jīng)沉積的著色劑的可用性(accessibility)。因此，單價或多價金屬鹽可以相對較少的量施加，由此避免了飽和的風(fēng)險、沉淀的粘合劑-鹽聚集體的結(jié)晶和/或形成。根據(jù)本發(fā)明的處理既增強了印刷品質(zhì)又增強了聚合物對紙板表面的粘附力。所施加的粘合劑可選自：微纖化纖維素(mfc)、納米纖維素、納米晶纖維素、淀粉和/或聚dadmac、羧甲基纖維素(cmc)、聚乙烯吡咯烷酮(pvp)、聚乙烯醇(pva)、聚乙烯亞胺(pei)和/或聚乙二醇(peg)或其任意組合或變體。在一些實施方式中，粘合劑包括陽離子型粘合劑(例如陽離子型淀粉和/或聚dadmac)。陽離子型粘合劑已表現(xiàn)出提供給油墨顆粒對襯底表面良好的粘附力。在另一優(yōu)選的實施方式中，粘合劑包括mfc。mfc塞入(plug)表面的孔并由此減少單價或多價金屬鹽向襯底的滲透。mfc可例如是陰離子改性的。陰離子改性的mfc可與單價或多價陽離子相互作用，因此提供用于定位(fixation)陰離子型著色劑的陽離子位點(cationicsites)。此外，所施加的mfc產(chǎn)生光滑的表面并增強水和/或(共)溶劑在油墨中的吸收，由于更快的油墨層固定(immobilization)這甚至更進一步地改善了印刷品質(zhì)?？梢韵虮砻嬉灾辽?.1g/m2(干，dry)的量施加mfc。粘合劑，例如mfc，可作為分散體獨立于金屬鹽的施加，且在金屬鹽的施加之前施加至表面。在這種方式中，粘合劑可在紙板表面和聚合物之間形成膜并阻止金屬鹽向多孔紙板的表面的滲透。備選地，可在同一步驟中向紙板襯底的表面加入粘合劑和金屬鹽，即作為包括所述粘合劑和單價或多價金屬鹽的組合物。這使得該方法(工藝)更加有效，并且已表明粘合劑依然阻止金屬鹽向紙板表面的滲透。已令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，即使在高的電解質(zhì)濃度，所述粘合劑制劑也是非常穩(wěn)定的?？墒褂萌魏我阎膽?yīng)用技術(shù)將粘合劑、金屬鹽和/或包括該粘合劑和該金屬鹽的組合物施加至紙板襯底的表面，例如表面施膠、層壓或涂布，包括但不限于：噴涂、幕式涂布、擠出涂布、薄膜壓榨涂布(filmpresscoating)、刮刀涂布或發(fā)泡涂布(foamcoating)。金屬鹽是單價或更優(yōu)選地是多價金屬、例如二價或三價金屬的鹽。所述鹽可例如為氯化鈣、氯化鋁、氯化鎂、溴化鎂、溴化鈣、氯化鋇、硝酸鈣、硝酸鎂、硝酸鋇、醋酸鈣、醋酸鎂或醋酸鋇、或它們的混合物。最優(yōu)選地，該鹽為氯化鈣?？梢砸灾辽?.01g/m2的量、優(yōu)選以至少0.1g/m2的量將多價金屬鹽施加至表面。最優(yōu)選地，以0.01-1g/m2.的量將金屬鹽施加至表面。由于粘合劑避免鹽向表面的滲透，本發(fā)明的方法允許向襯底表面加入少量的金屬鹽，且仍然積極地影響印刷品質(zhì)。聚合物層可包括熱塑性聚合物。聚合物可例如包括聚乙烯(pe)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚丙烯(pp)和/或聚乳酸(pla)和/或任何那些包括所提及的熱塑性塑料的變體的生物基材料?？墒褂萌魏我阎耐坎蓟蚋材?film)應(yīng)用技術(shù)(例如擠出涂布)向至經(jīng)印刷的表面施加聚合物。還可在一個或數(shù)個層中施加該聚合物阻隔涂層。本發(fā)明進一步涉及由上述方法制備的包裝材料。根據(jù)本發(fā)明的包裝材料適用于包裝例如干的或液態(tài)的食品、化妝品或藥品。本發(fā)明進一步涉及包裝材料，其包括：紙板襯底、包括粘合劑的最內(nèi)側(cè)的第一層、施加在所述第一層上的包括單價或多價金屬的金屬鹽的第二層、印刷所述第二層至少一部分上的水性油墨和施加在所述經(jīng)印刷的第二層上的聚合物層。本發(fā)明進一步涉及包裝材料，其包括：紙板襯底，包括粘合劑和金屬鹽的最內(nèi)側(cè)的層、印刷在所述最內(nèi)側(cè)層至少一部分上的水性油墨、和施加在所述經(jīng)印刷的最內(nèi)側(cè)層上的聚合物層。發(fā)明詳述“包括纖維素纖維的紙板襯底”是指具有至少150克、更優(yōu)選至少180克克重的基底紙板，其包括來自漂白或未漂白的紙漿(pulp)的纖維，所述紙漿可為化學(xué)紙漿例如硫酸鹽、牛皮紙(kraft)、蘇打或亞硫酸鹽紙漿，機械紙漿、高度精制的紙漿(mfc)，熱機械紙漿或化學(xué)-熱機械紙漿，以及原材料可基于適用于制造紙板的非木材、或針葉木、闊葉木、再生纖維。優(yōu)選地，紙板襯底為包括至少兩個層、例如三個層(例如頂層、背層和中間層)的多層紙板襯底。紙板襯底可在頂層的表面上用例如淀粉和包括色素的添加劑來進行表面施膠。背層也可進行表面施膠和/或、著色或單面或雙面涂布?！拔⒗w化纖維素”(mfc)是指典型地由木纖維素纖維、無論闊葉木或針葉木纖維制造的材料。其也可由微生物來源、農(nóng)業(yè)纖維(agriculturalfibres)例如麥草漿、竹子或其它非木材纖維來源來制造。mfc由未處理的、化學(xué)(例如tempo氧化或羧甲基化)或酶處理的紙漿來制備，之后進行纖維的機械剝離(delamination)。在微纖化纖維素中，各微纖絲(microfibrils)已彼此分離。微纖化纖維素是非常細的(約20nm或更小)并且長度通常為100nm-10μm。然而，微纖絲還可以更長，例如10-200μm。被作為納米顆粒提及的微纖化纖維素(mfc)還已知為納米纖維素、納米纖維化的纖維素或纖維素納米纖絲(cnf)。通過例如使用硫酸或hcl進行強烈的水解獲得的納米纖維素形成纖維素納米晶體(cnc)。對于所有的這些定義，包括這些材料的組合，在此上下文中均同樣意指微纖化纖維素，mfc。圖1為根據(jù)本發(fā)明的包裝材料的示意圖。圖2為根據(jù)本發(fā)明的第二種包裝材料的示意圖。圖1中所示的包裝材料包括紙板襯底、與該紙板襯底直接接觸的最內(nèi)側(cè)的層(2)，所述最內(nèi)側(cè)的層包括粘合劑和多價金屬鹽。所述最內(nèi)側(cè)的層印刷有油墨(3)以及聚合物層(4)被施加在所述經(jīng)印刷的表面上。圖2中所示的包裝材料包括紙板襯底(1)、包括粘合劑的最內(nèi)側(cè)的第一層(2)、施加在所述第一層上的包括金屬鹽的第二層(3)、印刷在所述第二層(3)至少一部分上的油墨(4)和施加在所述經(jīng)印刷的第二層上的聚合物層(5)。在本申請的上下文中，術(shù)語“最內(nèi)側(cè)”意指直接施加在紙板襯底上的層。本發(fā)明中所使用的油墨包括顏料、或顏料和染料，并且其可以是水性的或基于溶劑的、或水和(共)溶劑的混合物，由此形成適用于油墨顆粒的載體介質(zhì)。優(yōu)選地，油墨包括陰離子型納米顆粒(作為著色劑)。優(yōu)選地，使用噴墨打印來印刷油墨，因此，最優(yōu)選地使用卷對卷(reeltoreel)的或單張紙(sheet-fed)的高速噴墨，但是也可應(yīng)用其它印刷技術(shù)，例如柔版、平版印刷、液體墨粉電子照相印刷(liquidtonerelectrophotographyprinting)和/或混合型印刷手段例如柔版和噴墨的組合。在用包括顏料的油墨印刷之前，襯底可油墨設(shè)置有額外的底漆層。這樣的底漆層可包括鹽或不含顏料的油墨并且可用本領(lǐng)域技術(shù)人員悉知的常規(guī)柔版、凹版印刷方法來施加。因此，在噴墨油墨的沉積之前，還可油墨用高速噴墨來施加額外的底漆層。本發(fā)明的包裝材料可設(shè)置有附加(further)的阻隔層。背層可例如在一個或數(shù)個層中設(shè)置有聚合物阻隔層。實施例為了評估本發(fā)明的紙板材料，進行了系列測試，其中根據(jù)本發(fā)明處理過的紙板的印刷品質(zhì)和聚合物粘附力與常規(guī)的未處理的紙板進行了對比。測試中的所有紙板均為三層結(jié)構(gòu)，具有頂層和背層以及中間層。頂層包括漂白的硫酸鹽紙漿，中間層包括ctmp和未漂白的硫酸鹽，以及背層包括未漂白的硫酸鹽紙漿。紙板的基重(basisweight)為約255克。依據(jù)表1，本發(fā)明的樣品(2-5)被刮刀(刮刀涂布機配有施膠輥)涂布有約3g/m2的量的多價金屬鹽(cacl2)和粘合劑。在參照紙板(樣品1)和本發(fā)明的紙板(樣品2-5)上進行了對比測試。使用具有彩色墨盒10、cat3947066和黑色墨盒10、cat3947058的柯達臺式打印機esp5來印刷所有的樣品(所述油墨包括納米顆粒著色劑)。通過測量光學(xué)(印刷)密度(od)、印刷墨斑和水平印流來評估印刷質(zhì)量。依照din16536通過使用gretamacbethd19c47b/p由彩色濾光器來測量“光學(xué)密度”。sumycm是指黃、青和品紅的總和，100％色調(diào)區(qū)域，并且表明顏色密度。依照iso13660通過使用scannerias來測量“印刷墨斑”。“水平印流黑色”(horizontalbleedingblack)是指印刷在經(jīng)黃色印刷的背景上的黑色線條的印流，依照iso13660通過使用scannerias對其測量。表1：印刷品質(zhì)測量也被總結(jié)于表1中。對比體現(xiàn)出，與參照紙板相比，根據(jù)本發(fā)明處理過的樣品印刷品質(zhì)顯著地更好。對使用聚dadmac、淀粉和鹽處理過的樣品，觀察到了最高的光學(xué)密度、最低的墨斑和最低的印流。之后，在刮刀涂布機中以約14g/m2的量用聚乙烯對所有的紙板進行涂布。測量聚合物對參照紙板(樣品1)，對用mfc、聚dadmac和鹽處理過的紙板，對用聚dadmac、淀粉和鹽處理過的紙板的粘附力。聚合物粘附力的測量總結(jié)于表2中。表2樣品1(參照)樣品4樣品5pe粘附力[n/m]70,967,4pe太緊而不能剝離如表2中所見，用mfc、聚dadmac和金屬鹽處理過的紙板顯示出了與參照紙板不相上下(相當(dāng)?shù)?，comparable)的聚合物粘附力，而用聚dadmac、陽離子型淀粉和金屬鹽處理過的紙板顯示出強得多的聚合物粘附力。因此，結(jié)果表明，根據(jù)本發(fā)明的處理賦予紙板高得多的印刷品質(zhì)和相當(dāng)?shù)那以鰪姷木酆衔镎掣搅?。?dāng)前第1頁12