專利名稱：能阻擋潮濕和氣體的單或復(fù)層可再利用材料及其制法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種單層或復(fù)層的材料及其制造方法。該材料具有對(duì)潮濕、氣體及光幅射的阻擋層，而且在其組分中有使其可完全回收利用的物質(zhì)。
本發(fā)明所提供的這種材料的回收利用的特性是指除用此材料形成產(chǎn)品之外，一但被用過，其組分可作為生產(chǎn)另外的、類似于本發(fā)明材料的、用于制造其它產(chǎn)品材料的初級(jí)原料被重復(fù)使用。
在本發(fā)明材料的多種用途之中，可注意到制造盛放食品、飲料或除食品之外的產(chǎn)品，如液體洗滌劑、潤滑油及油脂、使表面上光的糊膏或蠟、油漆和清漆及其它產(chǎn)品，無論是疊層的，成形的或是由按本發(fā)明處理過的纖維素紙漿灌注的紙或紙板的包裝。本發(fā)明的薄板/層還可用于除包裝之外的不同產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，如用于制造建筑業(yè)中所用的不透性涂層，如屋頂?shù)母矊拥取?br> 按本發(fā)明制成的薄板和/或?qū)舆€另外有保持食品的味道和衛(wèi)生特性的性能(所述的食品可被盛于由所述薄板/層構(gòu)成的容器中)，該保存時(shí)期與將它們保存在通常用于這類操作的無菌條件下一樣長。
在本領(lǐng)域中已知的種類繁多的疊層材料，更精確講是復(fù)層材料中的具有有效的對(duì)潮濕、光線(幅射)及氣體滲透的阻擋層的材料都在制造盛放食品、生物物質(zhì)，特別是那些為液態(tài)的物質(zhì)的易處置的包裝中找到了它們主要的工業(yè)用途。
在上述用途中，將被用來作包裝的材料必須具有某些基本性能，如足夠的機(jī)械力抗性，以使之能經(jīng)得住在制造、充裝、在裝有產(chǎn)品時(shí)的分發(fā)和使用中的不同階段的操作。包裝的疊層材料不透潮氣和氣體也是必要的，另外，此種包裝具有防光照阻擋層可能也有必要。
當(dāng)欲包裝的物質(zhì)是液體時(shí)，不滲透性是基本的，借此防止泄漏，或當(dāng)該物質(zhì)可被會(huì)穿透該包裝的潮氣損壞時(shí)，也是如此，比如，如果在真空中或?yàn)閺陌b的內(nèi)容物中排出空氣在比環(huán)境壓力低得多的壓力下進(jìn)行充裝就是如此。
包裝的不滲透性，如對(duì)于避免其內(nèi)容物的氧化、氣味的泄漏和污染、對(duì)防止內(nèi)容物中的維生素或蛋白質(zhì)的降解等是不可缺少的。
在某些類型的有機(jī)分子中光的降解作用是已知的，如紫外線幅照，所以儲(chǔ)放有機(jī)物的包裝應(yīng)具有適宜的對(duì)這類幅照的阻擋層。
在上面提及的某些因素中，多種經(jīng)改進(jìn)的已知復(fù)層材料與過去的本技術(shù)領(lǐng)域中的已知復(fù)層材料相比顯示出優(yōu)點(diǎn)。
一般，帶有抗潮濕，氣體及光幅照阻擋層的復(fù)層材料是由纖維素的支撐板和/或?qū)踊蚪Y(jié)構(gòu)板構(gòu)成，在其上覆有如鋁、鋅或錫之類的金屬薄板和/或?qū)?、聚乙烯薄板、層或聚乙二醇聚酯等。但由于該疊層組分的特性及它們對(duì)該材料化合物的整合作用，該復(fù)層材料是難于回收使用的，而且是不可降解的。
主要出因于保護(hù)環(huán)境以及回收形成土壤的基本材料或物質(zhì)，那些不再被利用的工業(yè)產(chǎn)物的降解就越來越重要。當(dāng)工業(yè)材料的降解與它們的使用不可能結(jié)合時(shí)就必須尋找到它們的可回收利用能力。即構(gòu)成一種產(chǎn)品的材料可重新進(jìn)入同樣產(chǎn)品或其它工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)循環(huán)，借此避免采用新近從自然環(huán)境中提取的材料、及可變得稀少或提取起來很昂貴的材料。
為使該產(chǎn)品的回收利用能力變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，這就得在少數(shù)的和經(jīng)濟(jì)的后處理階段實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明正確地提供了這些材料的可回收利用特性。所述材料由數(shù)層構(gòu)成，而使之具有適宜的抗潮濕、氣體及光幅照的阻擋層。
在通常意義上講，本發(fā)明包括基于由纖維素紙漿構(gòu)成的纖維素的結(jié)構(gòu)支撐體上的薄板和層，如卡片紙板或硬紙板，它們是用凝膠形成的水解膠體溶膠(如瓊脂)浸漬或覆蓋的，這種溶膠提供了對(duì)潮濕和氣體的阻擋性能(溶膠＝分散在液體中的膠體)。此外，該纖維素支撐體可用一種抗光的阻擋層，如以氧化物或鈦或鋇鹽為基的印劑浸漬或覆蓋。
被用作光阻擋層的物質(zhì)必須是電中性而且必須不是流動(dòng)類型的物質(zhì)。光阻擋層的電中性對(duì)于再次確保形成薄板的材料的可重復(fù)利用性是根本的，因?yàn)椴蝗绱说脑?，凝膠形成的水解膠體會(huì)改變其凝膠作用的特性。另一方面，如果該光阻擋層是一種流動(dòng)型的印劑，這可能會(huì)濃聚在兩薄板或?qū)娱g的結(jié)合面的一面中，從而改變其粘附性。
將凝膠形成的水解膠體用作由纖維素基底支撐的抗潮濕和氣體的阻擋層則賦予該材料非常特殊的特性。實(shí)際上，某些水解膠體，如ficocoloids，對(duì)如此制成的薄板或?qū)拥拇蠖鄶?shù)應(yīng)用而言具有范圍適宜的熱滯后現(xiàn)象，因?yàn)槟z形成的水解膠體(如瓊脂)在100℃熔化并在34℃凝膠化，以使結(jié)合到纖維素支撐體中并充分脫水的凝膠在直到該材料處于該水解膠體的溶化溫度時(shí)(這時(shí)凝膠開始水解并轉(zhuǎn)化成溶膠)仍保持其阻擋潮濕和氣體的性能。這就是允許本發(fā)明的薄板和/或?qū)釉谒鼈冎灰贿_(dá)到該水解膠體的溶化溫度時(shí)可用于溫度變化很大的不同用途之中的原因，反之，該薄板和/或?qū)拥牟牧峡稍谔岬竭^的熔化溫度下再循環(huán)使用而形成含有某些水解膠體及帶有光阻擋層印劑的纖維紙漿。
為詳細(xì)解釋本發(fā)明，將敘述兩個(gè)主要的變換。當(dāng)本發(fā)明的薄板和/或?qū)影鳛橹误w的纖維素紙漿時(shí)，第一實(shí)施方案是可實(shí)施的，而當(dāng)所述的薄板或?qū)影粋€(gè)由用傳統(tǒng)方法予先形成的卡片紙或紙板的薄板或?qū)铀鶚?gòu)成的支撐體時(shí)，第二實(shí)施方案是可實(shí)施的。
在第一實(shí)施方案中，本發(fā)明的薄板和/或?qū)佑衫w維素紙漿形成，所述紙漿可以是初次使用的纖維素紙漿，或是其與循環(huán)利用的纖維素紙漿的混合物構(gòu)成，后者得自提供纖維素或可再利用的纖維的紙、紙板、廢料或其它來源，在其中可找到來自本發(fā)明的疊層材料的廢料。
凝膠形成的水解膠體溶膠，如瓊脂，是按其與漿料中的總水量的最少為0.5%之重量當(dāng)量比制備的，假設(shè)此凝膠形成的水解膠體的凝膠強(qiáng)度為600g/cm2。與600g/cm2的凝膠強(qiáng)度相應(yīng)的0.5%參考值相比，該比例相應(yīng)于所采用的凝膠形成的水解膠體的凝膠強(qiáng)度的變化相反。
考慮到給定的凝膠強(qiáng)度，凝膠形成的水解膠體與纖維素料中的總水含量的重量比必須慮及由于其中使用回收材料決定的初始漿料中可能含有凝膠形成的水解膠體的可能的原始含量。
當(dāng)將該水解膠體混合物加至纖維素紙漿時(shí)，后者必有同于或高于此膠化點(diǎn)的溫度，以避免凝膠形成的水解膠體的凝膠作用。為在將該溶膠摻入纖維素的階段中避免這種結(jié)果，需要使?jié){料在進(jìn)入造紙生產(chǎn)線之前或進(jìn)入之時(shí)立即達(dá)到這一溫度。
一但此凝膠形成的水解膠體被加到纖維素紙漿中，此水解膠體將分散于整個(gè)漿料上，然后用常規(guī)方法對(duì)之處理以形成卡片紙或紙的薄板或?qū)?，直至得到基本上干燥的薄板或?qū)?，而結(jié)合于其中的凝膠形成的水解膠體完成了最終的脫水凝膠階段，且得到的水解膠體與纖維素含量的最小重量比為1∶1000。
可在制造的第一階段，即在將凝膠形成的水解膠體加到纖維素紙漿上之前或之后，或更好是在已形成紙或卡片紙薄板/層之后完加光阻擋層的工作，在此情況下將該光阻擋層作為一種覆層施于該薄板/層的一個(gè)側(cè)面上。
在本發(fā)明方法的第二個(gè)實(shí)施方案中，用常規(guī)的方法將已做好的卡片紙或硬紙板以紙板/封層的形式施于結(jié)構(gòu)支撐物上。在此情況下，此紙或卡片紙的薄板/層用一種凝膠形成的水解體溶膠浸漬，所述溶膠是按凝膠為該混合物中的總水量的至少0.1%的重量比制成的。與第一實(shí)施方案中600g/cm2凝膠強(qiáng)度相對(duì)的0.5%的參考值相比，該比例與所用的水解膠體的凝膠強(qiáng)度變化是相反的。
將被凝膠形成的水解膠體浸漬的薄板/層保持在高于所述溶膠的凝膠化點(diǎn)的溫度下，直至該水解膠體完全分散于該薄板/層上為止。
在下一階段中，將已用凝膠形成的水解膠體浸漬的紙、卡片紙或硬紙板的薄板/層脫水并冷卻到環(huán)境溫度，結(jié)果得到一種吸收在形成層/薄板基體的纖維素紙漿中的脫水凝膠，如此而得到的最終濕度是紙和硬紙板的通常濕度。
與在第一實(shí)施方案中一樣，在第二實(shí)施方案中得到的最終產(chǎn)物帶有結(jié)合于所得到的薄板/層中的水解膠體，以使獲得的脫水凝膠以與纖維素含量成1∶1000的最小重量比而存在。
如果疊層材料的工業(yè)用途對(duì)其有要求，則已浸有凝膠的，并且已干燥的這種薄板/層將經(jīng)歷一次用常規(guī)方法，如用印刷或其它的相當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行的用光阻擋層涂覆的過程。
無論是第一還是第二實(shí)施方案，都已被用于形成本發(fā)明的疊層材料，光阻擋層最好是由以水溶性、電中性及不流動(dòng)性的以氧化物或鋇或鈦鹽為基料的印刷或覆層所構(gòu)成。
當(dāng)便于形成重疊式材料，如波紋卡紙型材料時(shí)，將采用本發(fā)明的薄板/層，最好按第一或第二實(shí)施方案中所述的制造工藝制備，而薄板的接合可用各種傳統(tǒng)技術(shù)，條件是所用的粘結(jié)劑不影響該材料的可回收利用特性。此外，薄板/層間的接合可利用該水解體自身的粘結(jié)性完成。在最后一種情況下，薄板/層的接合要考慮加熱薄板和/或?qū)拥牟襟E，如果需要，在先用凝膠形成的水解膠體處理后把它們濕潤。為了恢復(fù)纖維素紙漿每一間隙中的溶膠狀態(tài)，促使各薄板連結(jié)在一起，這種濕潤步驟在凝膠形成的水膠解體的熔化溫度或高于此溫度下進(jìn)行。
在使水解膠體成為其溶膠狀態(tài)后，薄板/層的設(shè)有光阻擋層的側(cè)面被面對(duì)面地放置，然后加壓以使兩個(gè)相鄰薄板/層的表面的溶膠接合。在薄板/層被加壓接合時(shí)，將其冷卻下來，從而使溶膠又變回凝膠，此后將薄板/層脫水至紙和卡片紙通常的含水量。
用于本發(fā)明的水解膠體可根據(jù)它們的對(duì)可與或應(yīng)與疊層材料相接觸的物質(zhì)為惰性的條件，從現(xiàn)有任意可得的品種中選出。
這些水解體應(yīng)滿足的第二條件是其熱滯后性，這可在與此疊層材料的工業(yè)用途相應(yīng)的溫度范圍內(nèi)找到。對(duì)某些用途而言，此范圍必須盡可能大，并且包括最常見的環(huán)境溫度，以使凝膠形成的水解膠體保持其凝膠狀態(tài)，且其熔點(diǎn)(即該凝膠轉(zhuǎn)變?yōu)槿苣z時(shí)的溫度點(diǎn))最好應(yīng)充分高于具體的工業(yè)用途的最極端的環(huán)境溫度。要求上面所講意義上的大范圍熱滯后的工業(yè)應(yīng)用的典型情況是食品包裝。
第三個(gè)要注意的條件是用于本發(fā)明疊層材料中的凝膠形成的水解膠體的凝膠強(qiáng)度，該強(qiáng)度會(huì)向薄板/層提供對(duì)牽拉和切割而言的總的耐受性。
某些用于本發(fā)明的，及特別便于在包裝制造中所得到的薄板/層中使用的優(yōu)選水解膠體是瓊脂、藻酸鈉、微生物產(chǎn)生的水溶性樹膠，GellanGum等。
還有，因各種水解膠體的結(jié)合而產(chǎn)生的協(xié)合效應(yīng)是已知的，其中至少水解膠體中的一種是凝膠形成的，有少數(shù)協(xié)合混合物的例子(在其中凝膠強(qiáng)度被改進(jìn)并可用于本發(fā)明)可由黃原膠/角叉膠、剌槐豆膠、藻酸鈉/metoxy果膠，隨同其它混合物一起構(gòu)成。
可在本發(fā)明范圍內(nèi)使用的，而且必須不為水解膠體間的混合物所產(chǎn)生的協(xié)合作用所干擾的另外的協(xié)合效應(yīng)在于將凝膠形成的水解膠體與某種離子濃度的用于改進(jìn)阻擋氣體性能的Li，或用于改進(jìn)凝膠強(qiáng)度的Ca、Mg、Na或K混合時(shí)所產(chǎn)生的凝膠強(qiáng)度的改善。
下面表1展示了GellanGum與某種濃度離子混合時(shí)其凝膠強(qiáng)度的改善。
(來源FoodTechnologyReview，USA，April1983，GeorgeSandersonandRossClarK)表1(摩爾)離子濃度CaMgNaK
(摩爾)凝膠改善凝膠改善凝膠改善凝膠改善%%%%0.001047.251.9…………0.002044.151.7…………0.003031.734.7…………0.004029.237.2…………0.005029.2………………0.007526.6………………0.010024.728.5…………0.0300………………47.20.0400…………70.046.20.0500…………70.539.60.0700………………38.20.0750…………39.2……0.1000…………33.729.20.2000…………26.3……0.3000…………27.6……該產(chǎn)品的某些概念或變換以及所推薦的方法是明顯的，并且應(yīng)被認(rèn)為包括在所要求的權(quán)利保護(hù)范圍之中。如果所述的變換不欲改善已定義的基本特征，如與可回收產(chǎn)品相容的抗潮濕和氣體的阻擋層的條件特征，且該特征提供了如纖維素所為的機(jī)械性能良好的支撐體，則所述的變換結(jié)果更為明顯。以這種方式，用織成物作凝膠形成的水解膠體支撐物，采用包括峰窩狀或有氣泡的結(jié)構(gòu)的支撐體、添加有別于前述設(shè)想的另種類型的涂層或阻擋層，如可回收利用的不透射線的涂層，任何工業(yè)狀態(tài)的纖維素(如擠壓成型的纖維素)等等將取決于每種情況的特殊的工業(yè)用途，因此它們都將包括在本發(fā)明中。
權(quán)利要求
1.一種具有對(duì)潮濕、氣體，并還可能對(duì)光有阻擋性能的，可應(yīng)用于制造紙或卡片紙包裝、建筑用覆面材料及其它用途的單層或復(fù)層可回收利用的材料，其特征是所述材料系由至少一層纖維素紙漿的基體薄板/層構(gòu)成，在其中分散著凝膠形成的水解膠體，或水解膠體的一種混合物，而其中至少一種水解膠體是凝膠形成物，或如果需要，所述材料至少由幾乎已制成但未干燥的紙構(gòu)成，在其中浸漬所述的水解膠體，所述已制成的紙的表面被覆以一種水解膠體溶液，而在所得到的疊層材料中所述的水解膠體處于脫水凝膠的狀態(tài)；該凝膠形成的水解膠體與纖維素含量的最小重量比為1∶1000，復(fù)層疊層材料的不同的薄板/層用紙和卡片紙制造業(yè)中的常規(guī)方法彼此接合，或僅通過所述凝膠形成水解膠體的普通界面的接觸接合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的單層或復(fù)層可回收利用的材料，其特征是至少所述材料的構(gòu)成薄板/層之一帶有光阻擋層，它或作為印劑加在纖維素紙漿中，或作為涂層加在該薄板/層的一個(gè)面上;用作光阻擋層的物質(zhì)是電中性及水溶性的。
3.制造根據(jù)權(quán)利要求1或2的，對(duì)潮濕和氣體有阻擋性能的單層或復(fù)層可回收利用的材料的方法，其特征是該方法包括的步驟為第一步，將凝膠形成的水解膠體溶膠，或水解膠體混合物加到高于所述溶膠的膠化點(diǎn)溫度并予先用制造紙及卡片紙的常規(guī)方法處理過的纖維素紙漿中，該膠液或膠體混合物是在其進(jìn)入造紙生產(chǎn)線之前剛被制成的;當(dāng)涉及凝膠強(qiáng)度為600g/cm2的凝膠形成的水解膠體或水解膠體的混合物時(shí)，該溶膠形成的水解膠體與所述纖維素漿或的總水含量的重量比至少為0.5%，或如果涉及不同凝膠強(qiáng)度的水解膠體，則為相當(dāng)效果的重量比;第二步驟是傳統(tǒng)地形成紙或卡片紙的板材;且第三步驟是脫水及在環(huán)境溫度下的二次冷卻，直至達(dá)到典型的折干計(jì)算的紙的含濕量。
4.制造根據(jù)權(quán)利要求3的具有對(duì)潮濕及氣體有阻擋性能的單層或復(fù)層的可回收利用材料的方法，其特征是在添加該凝膠形成的水解膠體或水解膠體的一種混合物之前或之后將具有光阻擋性能的物質(zhì)加至纖維紙漿中。
5.制造權(quán)利要求3的對(duì)潮濕和氣體具有阻擋性能的單層或復(fù)層可回收利用的材料的方法，其特征是將作為光阻擋層的覆層加在已形成的薄板/層上。
6.制造權(quán)利要求1或2之任一項(xiàng)的對(duì)潮濕和氣體有阻擋性能的單層或復(fù)層的可回收利用的材料的方法，其特征是它包括如下步驟第一步，將凝膠形成的水解膠體溶膠或水解膠體的混合物加到用常規(guī)方法制成的紙或卡片紙的薄板/層上，所述的溶膠以占總水質(zhì)量至少為0.5%(重量)的凝膠形成的水解膠體，當(dāng)所述水解膠體的混合物具有600g/cm2的凝膠強(qiáng)度時(shí)，該凝膠形成的水解膠體的(重量)比例是適用的，另外，若涉及有不同凝膠強(qiáng)度的水解膠體時(shí)，則采用相當(dāng)效果的比例形成;將含有所述溶膠的紙或卡片紙的薄板/層保持在高于所述溶膠的凝膠化點(diǎn)的溫度下，直到該溶膠或凝膠形成的水解膠體完全分散在所述紙或卡片紙的薄板或?qū)由?在環(huán)境溫度下使經(jīng)如此處理過的薄板或?qū)咏?jīng)脫水和二次冷卻，而得到被吸附在纖維素體中的凝膠，這樣就形成了這種紙或卡片紙，該薄板或?qū)又械淖罱K濕度為紙和卡片紙中通常的濕度。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的制造對(duì)潮濕及氣體有阻擋性能的單層或復(fù)層可回收利用的材料的方法，其特征是在該紙或卡片紙的薄板/層的一個(gè)面上涂以光阻擋層。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中的任一項(xiàng)的制造對(duì)潮濕及氣體有阻擋性能的單層或復(fù)層可回收利用的材料的方法，其特征是所述光阻擋層最好由基于鈦或鋇的印劑或涂料構(gòu)成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)的制造對(duì)潮濕及氣體有阻擋性能的單層或復(fù)層可回收利用材料的方法，其特征是已浸有水解膠體的紙或卡片紙的薄板或?qū)油ㄟ^在同于或高于熔化該凝膠形成的水解膠體或水解膠體的混合物而使呈之溶膠態(tài)的溫度下使之潤濕而將其彼此結(jié)合;此后將所說薄板或?qū)拥膬蓚€(gè)或多個(gè)不含所述光阻擋層的面彼此接觸，用常規(guī)方法加壓，同時(shí)使之冷卻以將所述溶膠轉(zhuǎn)為凝膠，以后即脫水。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)的制造對(duì)潮濕及氣體有阻擋性能的單層或復(fù)層可回收利用材料的方法，其特征是，所述的被采用的凝膠形成的水解膠體是瓊脂。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)的制造對(duì)潮濕及氣體有阻擋性能的單層或復(fù)層可回收利用材料的方法，其特征是所述被采用的凝膠形成的水解膠體是水溶性的微生物產(chǎn)生的樹膠如Gellan Gum。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)的制造對(duì)潮濕及氣體有阻擋性能的單層或復(fù)層可回收利用材料的方法，其特征是，所用的形成水解膠體的凝膠是藻酸鈉。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)的制造對(duì)潮濕及氣體有阻擋性能的單層或復(fù)層可回收利用材料的方法，其特征是，通過添加Litio或其衍生物來增強(qiáng)所說的氣體阻擋層。
14.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)的制造對(duì)潮濕及氣體有阻擋性能的單層或復(fù)層可回收利用材料的方法，其特征是通過加Ca、Mg、Na或K于所述水解膠體中而提高所述凝膠的強(qiáng)度。
全文摘要
對(duì)潮濕及氣體，還可能對(duì)光有阻擋性能的單層或復(fù)層材料，它是可回收利用的，即其組分在生產(chǎn)另外的有類似性能的材料時(shí)可被充分地再用。基本上該材料是用纖維素紙漿或浸有凝膠形成的水解體溶膠或水解膠體混合物的紙或卡片紙板生產(chǎn)的，此后該纖維素-水解膠體化合物經(jīng)脫水再冷下來。結(jié)果得到的此材料連同其它的應(yīng)用，可用于生產(chǎn)盛放貨品或其它物質(zhì)的包裝、建筑物如屋頂?shù)鹊母矊印?br> 文檔編號(hào)D21H17/21GK1074498SQ92112849
公開日1993年7月21日 申請(qǐng)日期1992年10月8日 優(yōu)先權(quán)日1991年10月8日
發(fā)明者J·V·拉戈斯 申請(qǐng)人:瑞士商·特崔艾爾發(fā)控股公司