專利名稱：耐溶劑的液體包裝紙板，其制造方法和應(yīng)用，以及由其制成的飲用杯的制作方法
耐溶劑的液體包裝紙板，其制造方法和應(yīng)用，以及由其制成
的飲用杯本發(fā)明涉及一種可熱密封液體包裝紙板，所述可熱密封液體包裝紙板耐溶劑如烈 性含酒精飲料(alcoholic drink)，并且包含纖維基底，所述纖維基底在其至少一側(cè)上設(shè)置 有聚合物涂層。此外，本發(fā)明包括制造這樣的液體包裝紙板的方法、以及由所述紙板通過(guò)熱 密封制成且耐烈性含酒精飲料的飲用杯。本發(fā)明還包括所述液體包裝板在打算用于含酒精 飲料、液體皂、溶劑和其它溶劑基產(chǎn)品的包裝或容器中的應(yīng)用。通常，聚合物涂布的包裝紙板被用于打算用于液體食品和其它液基或濕產(chǎn)品的包 裝和容器中。包裝或容器的內(nèi)部聚合物層保護(hù)紙板不受潮或被潤(rùn)濕，并且取決于聚合等級(jí)， 對(duì)容納在封閉包裝中的產(chǎn)品提供氧和/或風(fēng)味的保護(hù)。聚合物也能夠保護(hù)紙板不受產(chǎn)品中 包含的脂肪的影響。此外，聚合物涂層使得在制造包裝或容器時(shí)能夠?qū)⒓埌鍩崦芊狻３酆衔锿坎嫉膬?nèi)表面以外，卡紙(carboard)包裝或容器的內(nèi)切邊或所謂的毛 邊暴露于濕的或液體產(chǎn)品，液體可能通過(guò)該邊緣被吸收到紙板中。為了避免于此，可以將紙 板在其邊緣周圍折疊，以便將毛邊藏在密封的包裝或容器的殼內(nèi)部或者將它們翻到其外表 面上，或者可以將紙板的邊緣削薄并在其后雙折，以便封閉毛邊。另一個(gè)解決毛邊吸收問(wèn)題 的方法是通過(guò)適宜的紙板的施膠來(lái)防止所述吸收。例如，專利說(shuō)明書(shū)WO 2005/003460描述 了卡紙高壓滅菌包裝(autoclave package)，其中為了減少毛邊吸收，用疏水性膠料處理紙 板，所述疏水性膠料比如是烯基琥珀酸酐(ASA)或烷基乙烯酮二聚物(AKD)、濕強(qiáng)化膠料如 聚酰胺型胺表氯醇樹(shù)脂(PAAE)以及鋁或鈣化合物，這些均以最優(yōu)化的相互關(guān)系使用。說(shuō)明書(shū)WO 01/49938描述了一種液體包裝紙板，其適用于奶制品、果汁、熱飲料 等，并且其粘合有AKD膠料、濕強(qiáng)化膠料和碳酸鈣以提高紙板的疏水性。然而，所述疏水性 對(duì)于所需應(yīng)用是不足的。想要使用由液體包裝紙板制成的包裝和容器的典型產(chǎn)品包括不同的液體和濕的 食品比如奶制品、水、果汁、酒、咖啡以及其它熱飲料，湯，甜點(diǎn)和經(jīng)加工的食品。主要由于通 過(guò)毛邊被吸收到紙板中的乙醇的溶解作用而使現(xiàn)有液體包裝紙板不耐烈性含酒精飲料。這 也適用于液體皂、有機(jī)溶劑和溶劑基產(chǎn)品。毛邊吸收可以根據(jù)紙板和在其上的液滴之間的 接觸角評(píng)定；接觸角越大，紙板在防水液體中越好。因此，可以通過(guò)適宜的膠料增加紙板和 水之間的接觸角，然而乙醇、其它有機(jī)溶劑和皂降低了現(xiàn)有液體包裝紙板的接觸角，盡管它 們中包含了膠料。在現(xiàn)有用于一次性的適用于咖啡、茶、果汁、啤酒或類似的不烈含酒精飲料的飲用 杯的制杯用紙板中，用樹(shù)脂膠料和大量的明礬進(jìn)行施膠(sizing)。技術(shù)上，用AKD膠料代替 樹(shù)脂膠料，但是由于經(jīng)濟(jì)原因在制杯用紙板中的情況不是這樣的。說(shuō)明書(shū)JP 2006-16032IA公開(kāi)了一種打算用于尤其是烈性含酒精飲料的卡 紙飲用杯，將其外殼邊緣薄化并折疊，從而消除了外殼的垂直接縫的毛邊。說(shuō)明書(shū)JP 2003-182719A公開(kāi)了適于包裝酒、果汁、水、奶和其它飲料的圓柱形包裝容器，其外殼是通 過(guò)從連續(xù)的包裝紙板卷材卷繞形成的。將卷材的一邊折兩次，以便將該卷材的毛邊保留在 容器的外殼結(jié)構(gòu)的內(nèi)部并且在其外表面上。說(shuō)明書(shū)JP 2002-002792A進(jìn)一步描述了作為含酒精飲料的包裝的卡紙杯，其中將酒包裝在杯內(nèi)的密封的塑料袋里。因而，在所有這些已知 解決方案中，都防止了醇和紙板的毛邊的接觸。本發(fā)明的目的是提供改良的聚合物涂布的可熱密封液體包裝紙板、制杯用紙板， 特別地，其毛邊經(jīng)得住與下列產(chǎn)品的接觸烈性酒，即，30-45體積％乙醇的水溶液；液體 皂；或其它具有強(qiáng)溶解作用的液體，因此沒(méi)有必要將容納液體的包裝或容器的內(nèi)部毛邊通 過(guò)折疊或利用其它根據(jù)已知技術(shù)的類似方法進(jìn)行機(jī)械保護(hù)。因此可以通過(guò)將內(nèi)部毛邊留 在可見(jiàn)接縫處的常規(guī)方法加工紙板以形成液體包裝或容器，比如飲用杯。本發(fā)明基于一些 測(cè)試，根據(jù)這些測(cè)試，可以通過(guò)結(jié)合包括以下事實(shí)的特征而將液體包裝紙板對(duì)溶劑的耐受 性顯著地提高紙板的纖維基底含有至少1. 3kg的含烷基乙烯酮二聚物(AKD)的疏水性 膠料/1噸干燥物質(zhì)，和含有至少1.0kg的濕強(qiáng)化膠料/1噸干燥物質(zhì)，纖維基底的密度為 630-800kg/m3并且在紙板上層中的可熱密封聚合物的量多于未涂布纖維基底的Bri stow輪 粗糙體積(Bristow wheel roughness volume)和 / 或?yàn)橹辽?14g/m2。所述本發(fā)明的所述特征在結(jié)合時(shí)顯著地減少?gòu)?qiáng)溶解性液體比如乙醇溶液通過(guò)包 裝或容器的內(nèi)部毛邊吸收到紙板的纖維層中。根據(jù)觀察，通過(guò)將毛邊附近的聚合物涂布的 紙板熱密封、以及通過(guò)其中產(chǎn)生的紙板的壓扁增強(qiáng)了所述作用。在不將本發(fā)明限制于任何 理論的條件下，例如似乎乙醇傾向于在包裝紙板中沿著在纖維基底和聚合物涂層的界面上 的空氣泡前進(jìn)(乙醇溶液和塑料之間的接觸角小于乙醇溶液和紙板之間的接觸角)，并且 在熱密封時(shí)纖維基底的壓扁消除了這些便于乙醇滲透的傳播途徑。熱密封也使化學(xué)紙漿結(jié) 晶，從而降低它的溶脹和液體的滲透，并且促進(jìn)AKD向纖維基底和聚合物的界面遷移。根據(jù)本發(fā)明觀察到的其它降低對(duì)乙醇溶液的毛邊滲透的因素包括紙板的堿度， 即PH，其是根據(jù)ISO 6588的方法從紙板的水提出物測(cè)量的，并且其為高于7. 0，優(yōu)選高于 7.5 ；以及疏水性膠料烷基乙烯酮二聚物的選擇，使其碳鏈含有至少16個(gè)碳原子(C16)，并 且優(yōu)選至少18個(gè)碳原子(C18)。作為通常所說(shuō)的化學(xué)紙漿纖維的膠料的疏水性膠料烷基乙烯酮二聚物，可以是基 于不飽和或飽和的、直鏈或支鏈C16-C22脂肪酸或這樣脂肪酸的混合物的。優(yōu)選用于本發(fā) 明的C18烷基乙烯酮二聚物膠料是可商購(gòu)的產(chǎn)品。從成品紙板測(cè)量根據(jù)本發(fā)明的AKD膠料 的最小量按每噸干燥物質(zhì)計(jì)為1.3kg。AKD膠料的量按成品紙板的每噸干燥物質(zhì)計(jì)優(yōu)選為 至少1. 5kg并且更優(yōu)選至少1. 7kg。當(dāng)AKD膠料全部都未被保留時(shí)，相應(yīng)的用于紙漿或金屬 絲(wire)的劑量稍微偏高。根據(jù)本發(fā)明，適宜的濕強(qiáng)化膠料為聚酰胺型胺表氯醇樹(shù)脂(PAAE)，特別地，其也在 紙張施膠中廣為人知。作為其它可能的濕強(qiáng)化膠料，可以提及脲甲醛樹(shù)脂、三聚氰胺-甲醛 樹(shù)脂、聚丙烯酰胺和乙二醛的縮合物、聚乙烯胺、聚氨基甲酸酯和聚異氰酸酯。纖維基底可以由化學(xué)紙漿或化學(xué)紙漿和化學(xué)預(yù)熱機(jī)械漿(CTMP)的混合物構(gòu)成， 在此，所述混合物包含至少7重量％、優(yōu)選至少10重量％的0￥ 。根據(jù)本發(fā)明，纖維基底的 密度為 630-800kg/m3，優(yōu)選 650_750kg/m3。根據(jù)本發(fā)明，特別是易于熱密封的聚乙烯，適用于紙板的涂層聚合物。其它可能的 涂層聚合物包括聚丙烯、聚酰胺和聚對(duì)苯二甲酸乙二酯。例如，聚合物涂層也可以包含若干 層并由各種在涂層中實(shí)現(xiàn)各種阻擋作用的聚合物組成。這樣的聚合物組合是本領(lǐng)域技術(shù)人 員眾所周知的。可以將聚合物擠壓在纖維基底的兩側(cè)上，以便使包裝或容器的外表面也變成聚合物涂布的。作為對(duì)于涂層聚合物的量的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)使用的Bristow輪粗糙體積是基于根據(jù)標(biāo) 準(zhǔn)ASTM D5455-93(2003)對(duì)通過(guò)紙板基底吸收的液體量的測(cè)量結(jié)果的，將所述測(cè)量結(jié)果外 推到時(shí)間t = O的時(shí)刻，即，當(dāng)液體僅填充了保留在噴嘴和紙板表面之間的體積(粗糙體 積)而未滲透進(jìn)入紙板的結(jié)構(gòu)中時(shí)的時(shí)刻。根據(jù)本發(fā)明，在制造上述耐溶劑的液體包裝紙板的方法中，通過(guò)造紙和紙板機(jī)制 造纖維基底，并對(duì)該纖維基底提供擠壓在其至少一側(cè)上的聚合物涂層。根據(jù)本發(fā)明，將按每 1噸干燥物質(zhì)計(jì)至少1. 3kg的含AKD的疏水性膠料(從成品紙板測(cè)定)結(jié)合到纖維基底中， 和將按每1噸干燥物質(zhì)計(jì)至少1. Okg的濕強(qiáng)化膠料(從成品紙板測(cè)定)比如PAAE結(jié)合到 纖維基底中，優(yōu)選將AKD膠料和濕強(qiáng)化膠料添加到在造紙和紙板機(jī)的金屬絲上的原料中， 或在之前進(jìn)行。為了達(dá)到上述成品紙板的>7.0的pH值，將放水(tail water)的pH調(diào)節(jié) 至堿性，適宜地調(diào)節(jié)至> 9的值，并且最優(yōu)選調(diào)節(jié)至> 9. 5的值。將紙板的纖維基底干燥并 通過(guò)機(jī)械壓緊至630-800kg/m3、優(yōu)選650-750kg/m3的密度，并且在纖維基底上擠壓涂層聚
合物的量大于未涂布纖維基底的Bristow輪粗糙體積，和/或?yàn)橹辽?4g/m2，優(yōu)選至少17g/m2。根據(jù)本發(fā)明的熱密封卡紙飲用杯，其耐含酒精飲料并且由包括纖維基底和構(gòu)成杯 的內(nèi)表面的聚合物涂層的制杯用紙板形成，其特征在于為了降低紙板的毛邊滲透，纖維基 底在杯的內(nèi)部密封處包含至少1. 3kg的含烷基乙烯酮二聚物的疏水性膠料/1噸干燥物質(zhì)， 和含有至少1. Okg的濕強(qiáng)化膠料/1噸干燥物質(zhì)，纖維基底的密度為630-800kg/m3，并且涂 層中聚合物的量多于未涂布的纖維基底的Bristow輪粗糙體積，和/或?yàn)橹辽?4g/m2。根據(jù)本發(fā)明的飲用杯能夠盛裝溫度為23°C的30重量％乙醇溶液達(dá)至少1小時(shí)。 這意味著毛邊阻止了溶液滲透進(jìn)入纖維基底中，很大程度上防止了杯結(jié)構(gòu)的疏松或軟化。 根據(jù)更嚴(yán)格的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，該杯耐受在所述溫度的40或50重量％乙醇溶液或者耐受40°C或 60°C的30%乙醇溶液達(dá)1小時(shí)。本發(fā)明還包括根據(jù)以上的或根據(jù)以上制造的液體包裝紙板在打算用于含酒精飲 料、液體皂或溶劑的包裝或容器中，特別是在打算用于烈性含酒精飲料的飲用杯中的用途。實(shí)施例1為了限定聚合物涂布的量的影響，將層重量為10_30g/m2的聚乙烯(PE)擠壓涂布 在三層液體包裝紙板的兩側(cè)上，該三層液體包裝紙板為用AKD和濕強(qiáng)化膠料施膠的并且重 為285g/m2，并且其外層由100 %化學(xué)紙漿構(gòu)成而中間層含30 %的化學(xué)紙漿和70 %的CTMP， 以及其密度為650kg/m3。從未涂布的紙板(纖維基底)測(cè)定Bristow輪粗糙體積為12g/m2。 從涂布的紙板切成條狀紙板，它們的尺寸為25mmX75mm。將這些條狀紙板在染色皂溶液中 保持1小時(shí)，該染色皂溶液含有2重量％的在水中的皂(AerosolOT)，并且其溫度為23°C。 對(duì)于最大毛邊吸收(REP)，測(cè)定為這些條狀紙板在不同量的聚乙烯涂布時(shí)的吸收長(zhǎng)度。結(jié)果 顯示在下表1中。表權(quán)利要求
一種耐溶劑的可熱密封液體包裝紙板，特別是包含纖維基底的制杯用紙板，在所述纖維基底的至少一側(cè)上提供有聚合物涂層，其特征在于，為了降低所述紙板的毛邊滲透，所述纖維基底包含至少1.3kg的含烷基乙烯酮二聚物(AKD)的疏水性膠料/1噸干燥物質(zhì)，和包含至少1.0kg的濕強(qiáng)化膠料/1噸干燥物質(zhì)，所述纖維基底的密度為630 800kg/m3，并且所述涂層中可熱密封聚合物的量高于未涂布的纖維基底的Bristow輪粗糙體積和/或?yàn)橹辽?4g/m2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體包裝紙板，其特征在于所述聚合物涂層的重量為至少 17g/m2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的液體包裝紙板，其特征在于涂層聚合物為聚乙烯。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的液體包裝紙板，其特征在于所述纖維基底包含至 少1. 5kg的含烷基乙烯酮二聚物(AKD)的疏水性膠料/1噸干燥物質(zhì)，優(yōu)選至少1. 7kg/l噸 干燥物質(zhì)。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的液體包裝紙板，其特征在于所述AKD包含長(zhǎng)度為 至少C18的碳鏈。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的液體包裝紙板，其特征在于所述濕強(qiáng)化膠料為聚 酰胺型胺表氯醇樹(shù)脂(PAAE)。
7 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的液體包裝紙板，其特征在于通過(guò)ISO6588方法 測(cè)量的所述紙板的水提出物的PH為高于7. 0，優(yōu)選高于7. 5。
8.—種制造根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的液體包裝紙板的方法，其中通過(guò)造紙或 紙板機(jī)制備纖維基底并且在該纖維基底的至少一側(cè)上提供擠壓的聚合物涂層，所述方法特 征在于為了降低所述紙板的毛邊滲透，將按每1噸干燥物質(zhì)計(jì)至少1. 3kg的含烷基乙烯酮 二聚物(AKD)的疏水性膠料結(jié)合到所述纖維基底中，以及按每1噸干燥物質(zhì)計(jì)至少1. Okg 的濕強(qiáng)化膠料，所述纖維基底的密度為630-800kg/m3，并且將所述聚合物以如下的量擠壓 在所述纖維基底上所述量高于未涂布的纖維基底的Bristow輪粗糙體積和/或?yàn)橹辽?14g/m2。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，將所述AKD膠料和濕強(qiáng)化膠料添加到在 所述造紙或紙板機(jī)的金屬絲上的原料中或者在這之前添加，并且將放水的PH調(diào)節(jié)至高于9 的值，優(yōu)選高于9. 5的值。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于將所述聚合物擠壓在所述纖維基底上 以形成重量為至少17g/m2的涂層。
11.一種熱密封的卡紙飲用杯，所述熱密封的卡紙飲用杯耐含酒精飲料，并且由包含纖 維基底和構(gòu)成所述杯的內(nèi)表面的聚合物涂層的制杯用紙板形成，其特征在于，為了降低所 述紙板的毛邊滲透，所述纖維基底在所述杯的內(nèi)接縫處包含至少1. 3kg的含烷基乙烯酮二 聚物(AKD)的疏水性膠料/1噸干燥物質(zhì)和包含至少1. Okg的濕強(qiáng)化膠料/1噸干燥物質(zhì)， 所述纖維基底的密度為630-800kg/m3，并且所述涂層中聚合物的量高于未涂布的纖維基底 的Bristow輪粗糙體積和/或?yàn)橹辽?4g/m2。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的飲用杯，其特征在于所述纖維基底的密度為650-750kg/m3.
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的飲用杯，其特征在于所述聚合物涂層的重量為至少17g/m2。
14.根據(jù)權(quán)利要求11-13中任一項(xiàng)所述的飲用杯，其特征在于所述杯的外表面也涂布 有聚合物涂層。
15.根據(jù)權(quán)利要求11-14中任一項(xiàng)所述的飲用杯，其特征在于所述纖維基底包含至少 1. 5kg的含烷基乙烯酮二聚物(AKD)的疏水性膠料/1噸干燥物質(zhì)，優(yōu)選至少1. 7kg/l噸干 燥物質(zhì)。
16.根據(jù)權(quán)利要求11-15中任一項(xiàng)所述的飲用杯，其特征在于所述AKD包含長(zhǎng)度為至少 C18的碳鏈。
17.根據(jù)權(quán)利要求11-16中任一項(xiàng)所述的飲用杯，其特征在于所述濕強(qiáng)化膠料為聚酰 胺型胺表氯醇樹(shù)脂(PAAE)。
18.根據(jù)權(quán)利要求11-17中任一項(xiàng)所述的飲用杯，其特征在于，在23°C溫度的30重 量％的乙醇溶液中保存至少1小時(shí)。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的或根據(jù)權(quán)利要求8制成的所述液體包裝紙板在打算用于含 酒精飲料、液體皂或溶劑的包裝或容器中的用途。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的或根據(jù)權(quán)利要求8制成的所述液體包裝紙板在打算用于烈 性含酒精飲料的一次性飲用杯中的用途。
全文摘要
本發(fā)明涉及聚合物涂布的耐溶劑比如烈性含酒精飲料的可熱密封液體包裝紙板、制造該包裝板的方法以及由其制成的飲用杯。在本發(fā)明中，通過(guò)降低紙板的毛邊滲透來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)溶劑的耐受性。為此，紙板的纖維基底含有至少1.3kg的含烷基乙烯酮二聚物(AKD)的疏水性膠料/1噸干燥物質(zhì)，和含有至少1.0kg的濕強(qiáng)化膠料/1噸干燥物質(zhì)，纖維基底的密度為630-800kg/m3，并且上層中的可熱密封聚合物的量多于未涂布的纖維基底的Bristow輪粗糙體積，和/或?yàn)橹辽?4g/m2。當(dāng)制造紙板時(shí)，將碳鏈長(zhǎng)度優(yōu)選為至少C18的AKD膠料和濕強(qiáng)化膠料如聚酰胺型胺表氯醇樹(shù)脂(PAAE)添加到在造紙或紙板機(jī)的金屬絲上的原料中或者在其之前添加。同時(shí)，將放水的pH調(diào)節(jié)至堿性，優(yōu)選調(diào)節(jié)至高于9的值，從而使獲得的紙板的水提出物的pH為約7以上。由該紙板制成的飲用杯耐受23℃的30重量％的乙醇溶液達(dá)至少1小時(shí)。
文檔編號(hào)B32B29/00GK101990588SQ200980112666
公開(kāi)日2011年3月23日 申請(qǐng)日期2009年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月9日
發(fā)明者伊斯托·海斯卡寧, 簡(jiǎn)·米呂坎加斯, 蒂莫·雷伊塞寧 申請(qǐng)人:斯塔諾阿埃索澳吉有限公司