專利名稱：可分層的包裝層壓材料及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及由紙或紙板和塑料多層組成的可分層包裝材料，還涉及生產(chǎn)所述可分層包裝層壓材料的方法。
背景技術(shù)：
在包裝工業(yè)中，使用的經(jīng)常是單一用途類型的包裝，并且這些所謂單一用途、易處置的一大類包裝是由紙或紙板層和外部、不透液體的聚乙烯層組成的層壓包裝材料(包裝層壓材料)生產(chǎn)的。
層壓包裝材料(包裝層壓材料)組成的出發(fā)點是能為被包裝的產(chǎn)品提供最佳的可能保護，同時作為包裝必須有足夠的機械強度和穩(wěn)定性以便安全和方便的裝卸。
僅由紙或紙板和聚乙烯組成的包裝雖在構(gòu)型上穩(wěn)定且不透液體，但缺少氣體阻擋層性能。為了用對氣體，尤其是氧氣的氣密性增補包裝，通常是在包裝層壓材料中裝上一層鋁(通常所說的Al箔)。除Al箔以外其它具有相應(yīng)所要求的不透氣性的材料也以商品化、單一用途易處置型的包裝，如乙烯與乙烯醇共聚物的EVOH形式出現(xiàn)。
上述類型的包裝層壓材料常規(guī)生產(chǎn)方法是簡單擠塑法，其中在紙或紙板卷材的兩個側(cè)面上涂上擠塑的聚乙烯的薄層，為的是形成包裝層壓材料外部、不透液體的塑料層。生產(chǎn)具有增補的氣體不透性的包裝層壓材料，例如使用一卷紙或紙板與一卷預(yù)制的鋁，借助于密封層(粘合劑)粘合在一起，鋁在優(yōu)良的粘合強度下與紙或紙板卷材粘結(jié)，密封層被擠塑在所述兩種卷材的當中。之后使卷材涂上被擠塑在卷材兩個側(cè)面上的聚乙烯薄層，用于形成所述包裝層壓材料的外部，不透液體的塑料層。
借助于這種方法，前面已描述過的這類包裝層壓材料可以給出優(yōu)良的整體性和優(yōu)良的內(nèi)部粘合(結(jié)合)強度，這是由包裝層壓材料能生產(chǎn)出機械強度高和構(gòu)型穩(wěn)定的包裝的極其重要的先決條件。
盡管包裝層壓材料優(yōu)良的整體性和內(nèi)部粘合強度對于能生產(chǎn)具有優(yōu)良機械強度和構(gòu)型穩(wěn)定性來說是理想的和必須的，但是還存在著一些重要和決定性的因素，如果希望能從廢包裝層壓材料中盡可能再循環(huán)單個材料，和能通過以盡可能純的形式回收和循環(huán)它們來重新利用這些單個材料。例如，長期以來在本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)一直存在著要求回收包裝層壓材料(其紙或紙板部分)的纖維含量，但是由于紙或紙板層與鄰近的密封層(或聚乙烯層)間強有力的粘合連接，已經(jīng)證實在分離處理后不發(fā)生與塑料粘合的纖維的損失，而使這些層被此分離是困難的。本發(fā)明的目的因此本發(fā)明的一個目的是為了克服與前述現(xiàn)有技術(shù)包裝層壓材料有關(guān)的缺點。
本發(fā)明進一步的目的是實現(xiàn)包裝層壓材料易于分層，盡管該包裝層壓材料各層間有優(yōu)良的整體性和優(yōu)良的內(nèi)部粘合力，由此易于回收和再次使用，而不會有如用現(xiàn)有技術(shù)包裝層壓材料的情況一樣的過量的材料損失。
本發(fā)明還有一個目的是實現(xiàn)由紙或紙板和塑料層組成的包裝層壓材料，從該包裝層壓材料，其中所含纖維(紙或紙板)易于以最大可能的程度和可能的最純形式被回收和重新使用。
本發(fā)明還有一個目的是提供一種易于分層并具有氧氣阻擋層性能的包裝層壓材料。解決方案通過具有所附權(quán)利要求1中所規(guī)定特征的包裝層壓材料，本發(fā)明的各個目的和優(yōu)點能得以實現(xiàn)。
對本發(fā)明包裝層壓材料的有利和優(yōu)選特征從所附從屬權(quán)利要求2-5所述特征部分會進一步了解。
使用施加于紙或紙板和塑料層(和各自的多個塑料層)間的水溶性聚合物的粘合層，按本發(fā)明將會獲得一種包裝層壓材料，該材料一方面能顯示紙或紙板層與上述塑料層間的優(yōu)良整體性和優(yōu)良的內(nèi)部粘合力(粘合強度)，另一方面，該材料易于分層，即該包裝層壓材料在使用后，能分成其單個材料層。更確切地說，已證明由本發(fā)明包裝層壓材料有可能生產(chǎn)一種包裝，該包裝具有氣體阻擋層性能、足夠的機械強度和耐外界應(yīng)力的構(gòu)型堅固性，該應(yīng)力是在通常裝卸和使用時發(fā)生的，但不會造成變形或別的損壞，并且包裝中來自包裝層壓材料中所含的纖維(紙或紙板)采用簡單有效的方法即可容易地被回收和再次使用，纖維不會由于分離和粘在分離的塑料部分而造成過量的損失。
這種能起“脫離劑層”作用的水溶性聚合物粘合劑的實例可以是所謂的生物聚合物或合成的、水溶性聚合物。上述生物聚合物的功能良好實施例是羧甲基纖維素(CMC)、淀粉、淀粉衍生物、糊精和果膠，其中淀粉和淀粉衍生物是比較好的。合成水溶性聚合物功能良好和切實可行的實例是聚乙烯醇。
在根據(jù)本發(fā)明已完成的切合實際的實驗中，已經(jīng)證明處在中間的層，即使在量非常少時如低至約0．1g(干重)／m2，一方面有很好的整體性同時又是易于可分層的包裝層壓材料。根據(jù)本發(fā)明，對于處于中間粘合劑層的實際數(shù)量范圍大約為0．1g(干重)／m2-約5g(干重)／m2，優(yōu)選約0．5-1g(干重)／m2。
按照本發(fā)明另一方面，將進一步實現(xiàn)生產(chǎn)整體性非常好的，同時又是易于分層的由紙或紙板層和塑料層組成的包裝層壓材料的方法。按本發(fā)明的方法，如獨立權(quán)利要求6中所規(guī)定的特征，而本發(fā)明方法的優(yōu)選和有用的特征則根據(jù)從屬權(quán)利要求7-10所述。附圖的簡述本發(fā)明將借助本發(fā)明一個優(yōu)選實施方案的包裝層壓材料的非限制性實施例，并參考附圖在下文予以更詳細地描述，其中

圖1示意說明按照本發(fā)明一個實施方案的包裝層壓材料的截面圖。
圖2示意說明圖1包裝層壓材料的生產(chǎn)方法。最佳實施方案的描述參見附圖1，由此示意說明本發(fā)明簡單實施方案的包裝層壓材料截面圖，用通用的參考號數(shù)10表示。為了以盡可能明了的方式說明原理，在本文中采用“簡單實施方案”一詞表明包裝層壓材料10，僅用非常有限數(shù)目的單個層來表示。然而在實踐中，包裝層壓材料可能含有比附圖所示的層數(shù)多許多倍。盡管舉例說明的包裝層壓材料具有四個獨立層，但對于本技術(shù)領(lǐng)域的一般技術(shù)人員來說很明顯這個數(shù)目是可以改變的，由此下面的描述不應(yīng)視為對本發(fā)明的限制。
包裝層壓材料10具有構(gòu)型上堅固，但可折疊的紙或紙板芯層11，其主要功能是給予包裝層壓材料10以機械強度和穩(wěn)定性，以便適合由包裝層壓材料10生產(chǎn)構(gòu)型穩(wěn)定的包裝。芯層11是包裝層壓材料10中顯示較大厚度的一層，對于與本發(fā)明特別有關(guān)的包裝層壓材料類型來說，其厚度可從約100μm變化到約300-400μm。然而芯層11的厚度對本發(fā)明而言并非嚴格的參數(shù)，在其最寬的范圍內(nèi)，使本發(fā)明用于包裝層壓材料的芯層厚度對比本發(fā)明具體規(guī)定的可小些也可大些。
在芯層11的兩側(cè)，有塑料外層12、13，借助于它們的幫助保護內(nèi)部能吸收液體的纖維層11(紙或紙板)免遭來自兩個方向上的水分和濕氣滲透否則它們將很容易滲透并使纖維層濕透而變得無用。所述兩外層12和13中的塑料選擇是可變的，但優(yōu)選由與例示說明過的實施方案相同塑料組成的層，最好是可擠塑的熱塑性塑料，例如低密度聚乙烯(LDPE)。用LDPE層作為本發(fā)明包裝層壓材料10中外部不透液體層12和13的優(yōu)點之一是，它們通過通常所說的熱封就能相互和本身易于被密封，這是一種供應(yīng)包裝的有效方法，正如下文將要進行的詳細說明，在包裝層壓材料10轉(zhuǎn)變成為構(gòu)型穩(wěn)定的包裝過程中，所述包裝是通過折痕成形為包裝預(yù)定不變幾何構(gòu)型產(chǎn)生的。優(yōu)先選擇相應(yīng)各外部塑料層12和13的厚度以便使纖維層達到所要求的水分和防潮，同時有可能在兩層互相面對的表面之間進行有效的熱封。實際上，相應(yīng)各塑料層12和13的厚度介于約10和40μm。
從圖1可見，在所述簡單實施方案中，外塑料層12和外塑料層13借助各自的粘結(jié)劑或粘合劑的中間層14和15的中介而與內(nèi)部紙或紙板粘結(jié)，該粘結(jié)劑或粘合劑具有這樣一種性質(zhì)，即它可以以良好的粘合強度與紙或紙板層11以及與各自的外塑料層12和13連接。
本發(fā)明的這種粘合劑的實例或是所謂的生物聚合物或是合成聚合物，除其優(yōu)良的粘合能力外，還必須是水溶性的，為的是在使用之后使包裝層壓材料有可能容易分層。有用的本發(fā)明所謂生物聚合物的實例是羧甲基纖維素(CMC)、淀粉、糊精和果膠，其中淀粉或淀粉衍生物是最優(yōu)選的。功能齊全的水溶性合成聚合物的實例是聚乙烯醇。
在分層時能起“脫離劑層”作用處在中間的粘合劑層14，15的厚度為從約0．1g(干重)／m2和0．1g(干重)／m2以上，如0．1-5g(干重)／m2。優(yōu)選的是，厚度約為0．5-1g(干重)／m2。
意外地發(fā)現(xiàn)所涂淀粉層具有氧氣阻擋層的性能。十分驚奇的是，在工業(yè)可接受的氣體阻擋層性能僅通過很少量的含水淀粉聚合物就可獲得。
通過實施例，發(fā)現(xiàn)使用各具有0．5和1g／m2厚度的淀粉聚合物層14、15，在24小時和1atm下可提供氧氣阻擋層為289cm3／m2。
進一步發(fā)現(xiàn)使用厚度各為1g和1．5g／m2的聚合物層14、15，在24小時和1atm下可提供141cm3／m2的氧氣阻擋層。
上述阻擋層性能應(yīng)與常規(guī)的紙板-聚乙烯層壓材料但無常規(guī)阻擋層(如EVOH-層或Al-箔)作一比較，這種常規(guī)層壓材料具有的氧氣阻擋層在24小時和1atm下為3000cm3／m2。
本發(fā)明的包裝層壓材料10可按圖2示意說明的方法生產(chǎn)，其中與圖1相同的參考數(shù)字用于相同或相應(yīng)的部分，以便有利于兩幅附圖的對比。
使紙或紙板卷材11沿著箭頭方向從卷片軸(未畫出)引向圖2左邊的涂覆臺20，在涂覆場所處卷材11的兩個側(cè)面，用常規(guī)的涂覆裝置21涂上一層所選的水性聚合物例如淀粉或聚乙烯醇的水溶液或分散液的薄層。涂于卷材11兩個側(cè)面上的水溶液或分散液的數(shù)量以這樣的一種方式選擇，以便各個涂覆過的聚合物層具有介于0．1和5g(干重)／m2，優(yōu)選約0．5-1g(干重)／m2的厚度。
雙面涂覆過的卷材11被進一步引到干燥臺30處，在該處卷材的雙側(cè)面借助于干燥設(shè)備31除去原先涂覆的含水聚合物層中的水(干燥)而得到干燥。干燥后，各個聚合物層的厚度，如早已提到的，優(yōu)選在0．1-5g(干重)／m2之間。理想地約為0．5-1g(干重)／m2。
來自干燥臺30、干燥過的卷材11經(jīng)轉(zhuǎn)向輥40進一步引入擠塑機臺50，在該處在雙面涂上薄塑料外層的卷材11，借助于合適的擠塑機51，在干燥過的聚合物層上被擠塑，同時把卷材引過兩個旋轉(zhuǎn)冷卻輥52，52中間的壓輥間隙，為的是制成成品的包裝層壓材料10，正如環(huán)形區(qū)A內(nèi)以放大方式表示。如前所述，擠塑的塑料優(yōu)選熱塑性的，最好是低密度聚乙烯(LDPE)，它適合通過所謂的熱封有效轉(zhuǎn)化包裝層壓材料10成為不透液體，尺寸穩(wěn)定的包裝。
從板或卷材，優(yōu)選預(yù)先弄有拆縫和裝飾過顏色的包裝層壓材料10的坯料，采用常規(guī)“成形-裝填-密封”技術(shù)可生產(chǎn)單一用途易處置的、不透液體，尺寸穩(wěn)定的包裝，按此技術(shù)通過新式的、合理的包裝和填充機即可使包裝成形、裝料和密封。例如，用一種包裝層壓材料的卷材，生產(chǎn)這樣的包裝，其方法是首先把卷材做成管子，沿該管的兩個縱向邊緣通過熱封縱向搭接接合密封處使管的邊緣相互結(jié)合。在該管中注滿適當?shù)膬?nèi)含物，例如液體食品，再于管中內(nèi)含物水平之下，橫切管的縱軸，通過重復(fù)橫向密封管子把管分成多個獨立的包裝。最后沿縱向封口處縱向切開使包裝相互分開，采用本質(zhì)上是已知的方法借助于附加成形和熱封操作產(chǎn)生所要求的幾何形狀，通常是平行六面體。
使用后，采用普通的方法和使用有效技術(shù)及裝置時，用作包裝的材料很容易被分成其各個組成部分，并且以非常純的形式被回收和再次使用。根據(jù)本發(fā)明，尤其是包裝(在包裝層壓材料的芯層中的紙或紙板)中所含的纖維大量地被回收且以極純的形式被再次使用，在這種情況下首先把空的、用過的包裝機械分割成小片或小條。把粉碎的材料送入常規(guī)的攪碎機中再于40-60℃的熱水中攪拌進行機械加工處理以便溶解起“脫離劑”作用的水溶性聚合物層，由此纖維能有效地與塑料分離而不含有任何纖維粘附和伴隨塑料表面。之后用物理方法把這樣分離的纖維和塑料部分相互分開，借此使大量分離出來的纖維得到回收并以極純的形式再次使用，例如供重新生產(chǎn)紙或紙板用。
顯而易見的是根據(jù)前面的描述本發(fā)明的包裝層壓材料有可能生產(chǎn)出不透液體、尺寸穩(wěn)定的包裝，同時作為相應(yīng)的包裝層壓材料，和由該包裝層壓材料制造的包裝，很容易分成薄層，結(jié)果，采用普通的技術(shù)和早已現(xiàn)成的設(shè)備，就能容易地回收和再次使用。尤其是，本發(fā)明有利于作為包裝層壓材料的紙或紙板，由此使該包裝層壓材料所含的全部纖維(紙或紙板)實際上都能被回收并以極純凈的形式得到再次使用。
許多上述予以專門描述過的包裝層壓材料的改進和變更方案對本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員來說是顯而易見的，沒有偏離在本發(fā)明中公開的本發(fā)明基本原理。例如，包裝層壓材料除了有上面提到的那些層以外，還可能含有許多相同或不同材料的其它層，例如另外的阻擋層材料(如Al-箔或EVOH)。在這樣的情況下，本發(fā)明包裝層壓材料還可能在上面提到的附加層中間含有能起脫離劑層作用的附加粘合劑層，為的是使包裝層壓材料可能簡便分層，致使這些附加層能被回收和再次使用。由此這些改進和變更方案落入了如附加權(quán)利要求中定義的本發(fā)明原理的精神和范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1．一種由紙或紙板層(11)和一層或多層塑料(12，13)組成的包裝層壓材料，其特征在于紙或紙板層(11)和所說的塑料層(12，13)通過水溶性聚合物的中間粘結(jié)或粘合層(14，15)的中介而相互結(jié)合。
2．按權(quán)利要求1所述包裝層壓材料，其特征在于中間粘結(jié)或粘合層(14，15)是由生物聚合物組成的。
3．按權(quán)利要求1所述包裝層壓材料，其特征在于中間粘結(jié)或粘合層(14，15)是由聚乙烯醇組成的。
4．按前述權(quán)利要求中的任一項所述包裝層壓材料，其特征在于中間粘結(jié)或粘合層(14，15)的存在量介于0．1和5g／m2(干重)。
5．按前述權(quán)利要求中的任一項所述包裝層壓材料，其特征在于中間粘結(jié)或粘合層(14，15)的存在量介于0．5和1g／m2(干重)。
6．一種生產(chǎn)按權(quán)利要求1所述包裝層壓材料(10)的方法，其特征在于紙或紙板卷材(11)的至少一個側(cè)面上涂有聚合物水溶液的薄層(14，15)；使卷材干燥以便除去涂覆過的含水聚合物層(14，15)中的水；和使干燥過的卷材與塑料膜(12，13)結(jié)合，該塑料膜是擠塑在卷材上并通過與中間聚合物層(14，15)的表面熔合而結(jié)合在卷材上。
7．按權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于聚合物水溶液是通過涂覆操作施加的。
8．按權(quán)利要求6或7所述的方法，其特征在于聚合物水溶液施加量應(yīng)使涂覆過的聚合物層(14，15)在干燥后的存在量介于0．1和5g／m2。
9．按權(quán)利要求6-8中任一項所述的方法，其特征在于聚合物水溶液中的聚合物由生物聚合物組成。
10．按權(quán)利要求6-9中任一項所述的方法，其特征在于聚合物水溶液中的聚合物由聚乙烯醇組成。
全文摘要
本發(fā)明涉及由紙或紙板層(11)和在紙或紙板卷材(11)的兩側(cè)面上的外部、不透液體的塑料層(12,13)組成的層壓包裝材料(10)。為了有利于層壓包裝材料(10)使用后材料的回收,使包裝材料(10)在紙或紙板層(11)和各個外部塑料涂層(12,13)之間有水溶性聚合物層(14,15),所述層(14,15)是起粘合劑的作用。由于粘合劑層(14,15)以可靠的粘合力把各層粘接在一起形成充分整體化的包裝材料的同時,也有了能使包裝材料在使用后通過材料處理,優(yōu)選分割成小片,在約40—60℃的熱水下,易于分離或分層,借此粘合劑層(14,15)溶解而留下分別為紙或紙板和塑料易分離部分。粘合劑的實例可以是生物聚合物或合成的,水溶性聚合物,例如淀粉或聚乙烯醇,其涂覆量介于0.1和5g/m
文檔編號B32B43/00GK1205670SQ9619928
公開日1999年1月20日 申請日期1996年10月30日 優(yōu)先權(quán)日1995年10月30日
發(fā)明者I·萊思, M·貝林, B·隆格倫, M·本特馬爾 申請人:利樂拉瓦爾集團及財務(wù)有限公司