阻隔紙包裝及其生產(chǎn)方法
【專利說明】阻隔紙包裝及其生產(chǎn)方法
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002] 本申請(qǐng)是2011年10月20日提交的共同待定的發(fā)明名稱為"金屬化紙包裝膜及其 生產(chǎn)方法"的美國(guó)專利申請(qǐng)序列號(hào)13/277, 974的部分繼續(xù)申請(qǐng)，并且要求該申請(qǐng)的權(quán)益和 優(yōu)先權(quán)，在此通過引用將其公開內(nèi)容并入。
【背景技術(shù)】
[0003] 本申請(qǐng)涉及用于包裝食品的具有可接受的阻隔特性的紙基柔性包裝材料和用于 制備這樣的包裝結(jié)構(gòu)的方法。
[0004] 相關(guān)領(lǐng)域的描述
[0005] 由源于化石燃料的石油基產(chǎn)品制作的多層薄膜結(jié)構(gòu)常常用于需要有利的阻隔、密 封和圖形功能特性的柔性包裝中。一層或多層的阻隔特性是重要的，以保護(hù)包裝內(nèi)的產(chǎn)品 免受光照、氧氣和/或潮氣的損害。食品的保護(hù)就存在這種需求，如果沒有足夠的阻隔特性 以防止光透射、氧氣或潮氣進(jìn)入包裝，這些食品就面臨風(fēng)味損失、老化或變質(zhì)的風(fēng)險(xiǎn)。通常 期望有圖形功能，以使消費(fèi)者能夠快速識(shí)別其所要購買的產(chǎn)品，同時(shí)這也給食品制造商在 產(chǎn)品包裝上提供標(biāo)示信息（如包裝食品的營(yíng)養(yǎng)含量）和定價(jià)信息（如條形碼）的能力。
[0006] 現(xiàn)有技術(shù)中使用的柔性包裝通常包括多層石油基樹脂層，如定向聚丙烯（"OPP"） 或聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（"PET")。當(dāng)樹脂薄膜沒有提供合適的阻隔特性時(shí)，可以在多層 薄膜的一個(gè)內(nèi)層的表面上放置阻隔層。例如，內(nèi)基層上放置的金屬層可以提供所需的阻隔 特性?，F(xiàn)有技術(shù)公知將石油基聚烯烴（如OPP)金屬化能將通過薄膜的潮氣和氧氣傳遞降 低幾個(gè)數(shù)量級(jí)。
[0007] 與其他類型的包裝相比，現(xiàn)有技術(shù)的石油基柔性薄膜具有相對(duì)較小部分的產(chǎn)生的 廢品。因此，由于收集、分離和清潔那些用過的柔性薄膜包裝所需要的能量，將其重復(fù)利用 是不經(jīng)濟(jì)的。在食品包裝中使用石油薄膜的另一個(gè)缺點(diǎn)是由于它們對(duì)環(huán)境降解和/或生物 降解的抵抗作用而造成的。因此，從預(yù)計(jì)的廢物收集流中移動(dòng)出來的丟棄包裝將在相當(dāng)長(zhǎng) 的時(shí)間段內(nèi)呈現(xiàn)為難看的垃圾。此外，即使從環(huán)衛(wèi)垃圾流里收集這樣的廢棄包裝并進(jìn)行垃 圾填埋，這樣的石油基薄膜通常長(zhǎng)期存在，很少降解。石油基薄膜的另一個(gè)缺點(diǎn)在于它們由 石油基組分制得，許多這樣的組分被認(rèn)為是有限的不可再生的資源。
[0008] 因此，對(duì)由可再生資源制得的可降解和/或可循環(huán)的并保持了所需阻隔特性的柔 性包裝存在需求。這樣的柔性包裝應(yīng)當(dāng)是食品安全的并且具有所需的阻隔特性，以在延長(zhǎng) 的時(shí)間段存儲(chǔ)低水分耐儲(chǔ)存食品，而產(chǎn)品能夠保鮮。柔性包裝應(yīng)當(dāng)具有使其能夠在現(xiàn)有的 垂直成型、充填和密封機(jī)上使用的所需的密封和摩擦系數(shù)特性。柔性包裝應(yīng)當(dāng)能夠在現(xiàn)有 再循環(huán)流中再循環(huán)和/或是可堆肥的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例涉及紙基復(fù)合包裝結(jié)構(gòu)和制備紙基復(fù)合包裝結(jié)構(gòu)的方法，所 述紙基復(fù)合包裝結(jié)構(gòu)包括紙層和填料層，其可以是層壓的或另外粘附于紙層上。在特定的 實(shí)施例中，填料層包括聚合物或生物基聚合物。按照需要，可以將可選的阻隔層放置在紙層 或填料層一側(cè)，以提供功能性阻隔特征。在其他考慮的實(shí)施例中，復(fù)合紙基薄膜結(jié)構(gòu)可以按 照需要包括其他層，如并入復(fù)合薄膜結(jié)構(gòu)中的一層或多層可選的底漆層、粘合層、墨水層和 /或密封劑層，使得給予本文中所述的復(fù)合薄膜結(jié)構(gòu)所需的功能性特征。
[0010] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，紙基復(fù)合包裝結(jié)構(gòu)和制備紙基包裝結(jié)構(gòu)的方法包括底 漆層，所述底漆層包括放置在填料層上的硅石層，所述填料層包括聚羥基烷酸酯（PHA)聚 合物、聚乳酸（PLA)聚合物或其他生物聚合物，將其通過本領(lǐng)域已知的常規(guī)擠出或涂覆技 術(shù)施用于紙層上。為了密封能力，也可以將可選的密封劑層施用于紙層的一側(cè)。本發(fā)明的 可替換實(shí)施例包括施用其他可選的金屬、非金屬、聚乙烯-乙烯醇（PVOH)、聚乙醇酸（PGA)、 乙烯-乙烯醇（EVOH)、聚偏二氯乙烯（PVDC)、無定形PLA (aPLA)、蠟、淀粉和/或墨水層，其 施用于、層壓、涂覆、沉積或另外粘附或接觸上述復(fù)合薄膜結(jié)構(gòu)。
[0011] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，紙基復(fù)合薄膜和制備紙基復(fù)合薄膜的方法包括單網(wǎng)狀 物（monoweb)，其包括底漆層、PHA層和紙層。可替換的實(shí)施例包括其他可選層，其包括施用 于、層壓、涂覆、沉積或另外粘附或接觸上述復(fù)合薄膜結(jié)構(gòu)的金屬、非金屬、PGA、PVDC、無定 形PLA、PHA、蠟、聚醋和共-聚醋、粘合劑、密封劑和/或墨水層。
[0012] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，紙基復(fù)合薄膜和制備紙基復(fù)合薄膜的方法包括紙層和 沉積在紙層至少一側(cè)的PGA層?？商鎿Q的實(shí)施例包括其他可選層，其包括施用于、層壓、涂 覆、沉積或另外粘附或接觸上述復(fù)合薄膜結(jié)構(gòu)的底漆、密封劑、粘合劑、墨水和/或阻隔層。
[0013] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，紙基復(fù)合薄膜和制備紙基復(fù)合薄膜的方法包括墨水 層、淀粉層和紙層?？商鎿Q的實(shí)施例包括其他可選層，其包括施用于、層壓、涂覆、沉積或另 外粘附或接觸上述復(fù)合薄膜結(jié)構(gòu)的金屬、非金屬、聚醋、共聚醋、PGA、無定形PLA、PHA、蠟、聚 酯和共-聚酯和/或?qū)印?br>[0014] 從以下記載的詳細(xì)描述將清楚說明本發(fā)明的上述以及其他特征和優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0015] 在所附權(quán)利要求中列出了認(rèn)為是本發(fā)明特征據(jù)信的新特征。然而，結(jié)合附圖閱讀 時(shí)，參考以下說明性實(shí)施例的詳細(xì)描述，將最好地理解本發(fā)明自身及其優(yōu)選的使用方式、更 多的目的和優(yōu)點(diǎn)，其中：
[0016] 圖1描繪了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例制得的多層柔性包裝的放大示意性橫截面。
[0017] 圖2描繪了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的多層柔性包裝的放大示意性橫截面。
[0018] 圖3描繪了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的多層彈性包裝的放大示意性橫截面。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 本發(fā)明涉及可再循環(huán)和/或可堆肥的紙基多層復(fù)合包裝。在各種公開的實(shí)施例 中，紙基復(fù)合包裝結(jié)構(gòu)是可堆肥和/或可再循環(huán)的，因?yàn)榧埡蜕锘酆衔锾盍蠈訉⒃诙?肥條件下分解和/或滿足再循環(huán)需求。紙基復(fù)合結(jié)構(gòu)適用于在以下所述的典型紙?jiān)傺h(huán)過 程中的再利用。
[0020] 通常通過使用機(jī)械再-打漿方法來再循環(huán)紙基物質(zhì)。同樣，結(jié)合紙基物質(zhì)使用的 任何聚合物必須與目前的機(jī)械再-打漿方法相容。在機(jī)械再-打漿之前，紙還可以經(jīng)受化 學(xué)再-打漿方法?；瘜W(xué)再-打漿通常使用苛性鈉、漂白劑或其他化學(xué)物質(zhì)，以溶解和另外除 去雜質(zhì)或紙基表面的聚合物涂層。將聚乙烯（PE)或聚丙烯（PP)涂覆于紙表面時(shí)，聚合物 將結(jié)合紙纖維，并且通過機(jī)械再-打漿方法分離時(shí)，通常導(dǎo)致超過15%紙纖維的損耗，因?yàn)?在再-打漿過程中，聚合物粘在紙纖維上并且在處理廢物流中帶走一些紙纖維。由于這個(gè) 原因，大部分造紙廠將拒絕聚合物涂層的紙用于再循環(huán)操作。
[0021] 由于高化學(xué)抵抗性，再-打漿過程的苛性洗滌不會(huì)降解聚乙烯和其他聚烯烴。然 而，PGA、PHA、PLA和其他生物基聚合物在針對(duì)縮合聚合物的解聚條件下溶解，留下聚合物之 間易受NaOH和其他試劑化學(xué)攻擊的化學(xué)連接。PGA、aPLA和PHA聚合物的聚合導(dǎo)致從所得 到的化學(xué)結(jié)構(gòu)除去水分子。然而，通過將水加入聚合聚合物中，這種化學(xué)反應(yīng)是可逆的。因 此，在再-打漿過程中水、熱（以提供能量）和化學(xué)試劑（例如，NaOH)的添加能夠除去聚 合物或至少與聚乙烯和聚丙烯