CN121268356A - 一体化复合膜，其制备方法，以及使用该一体化复合膜的复合片材和包装容器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种一体化复合膜，其制备方法，以及使用该一体化复合膜的复合片材和包装容器。本发明用于食品，特别是液体食品的包装，通过使用一体化复合膜，在一次操作中施加密封层、处理层、涂覆层和沉积层(对应于常规复合片材的沉积层和聚合物内层)，由此通过在工艺流程上更简单的方法，在更大的纤维比下，获得了不逊于甚至优于现有复合片材的性能，例如氧和水蒸气透过率以及阻光率的复合片材，并由此获得了性能优越的包装容器。

Description

一体化复合膜，其制备方法，以及使用该一体化复合膜的复合 片材和包装容器

技术领域

本发明涉及一种一体化复合膜，其制备方法，以及使用该一体化复合膜的复合片材和包装容器。

背景技术

食品，特别是液体食品，经常被包装在包装容器中，从而使其便于生产、运输和携带，并延长其保质期。

常见的包装容器包括玻璃、陶瓷、可带有涂层或覆层的铝和马口铁等制成的瓶子和罐子。这样的瓶子和罐子在生产、运输和使用中显示出了诸多缺点。例如，包装容器的形状基于圆柱形，导致其难以实现密集的堆放；包装容器相对较重，导致运输中能源消耗的增加；包装容器通常需要在单独的包装工厂生产，从而导致从包装工厂到灌装工厂之间运输的麻烦；包装容器必须用很大的力才能打开，并且打开过程中存在形成尖锐边缘，导致使用者受伤的风险；以及包装容器表面很难直接打印信息，等等。

有鉴于此，现有技术中已经普遍使用了由复合片材制成的包装容器。

例如，包装容器可以通过以下方式制造：通过将最内和最外可热封热塑性聚合物层焊接在一起将幅材的两个纵向边缘在搭接接头中彼此结合在一起，将所述层压包装材料幅材重整成管；该管用液体食品填充，然后通过管中内容物水平面下的彼此之间相距预定距离的重复的横向密封件将该管分成单独的包装；通过沿着横向密封件的切口将包装与管分离，并且通过沿着包装材料中制备的折痕线折叠成形而得到期望的几何构型，通常为平行六面体或立方体。

再例如，包装容器还可以通过以下方式制造：从折叠成平坦的包装层压材料的管状坯料开始，将坯料制造成形成开口管状容器封装体来生产包装，其中一个开口端通过折叠和热封整体端面板来封闭；已经封闭的容器封装体通过其开口端填充液体食品，然后通过进一步折叠和热封相应的整体端面板来封闭开口端。

由片状和管状坯料制成的包装容器的例子是传统的所谓“山形顶包装”，以及具有由塑料制成的模制顶部和/或螺旋帽的包装。

上述复合片材和使用该复合片材生产包装容器的方法具有多种优点，例如，由折叠得到的包装容器具有基于长方体的形状，很容易实现复合片材和包装容器的密集堆放；包装容器的重量远低于上述瓶子和罐子，大大减少了运输中能源的消耗；包装容器的生产比瓶子和罐子更容易，可以避免从包装工厂到灌装工厂之间运输的麻烦；包装容器更容易打开，并且打开过程中不形成尖锐边缘；包装容器表面也更容易直接打印信息，等等。

常见的复合片材具有层压结构，其按照从外侧到内侧的顺序包括起支撑作用并为包装容器提供在充满状态下的结构稳定性的载体层、隔离例如水和氧气的阻隔层，以及提供对容器内盛装的液体的液密性和包装容器的可热封性的聚合物内层，其中载体层通常为纸层或纸板层，阻隔层通常为铝箔层，聚合物内层通常为聚烯烃层，特别是聚乙烯层。复合片材的各层还可以包含其他层，例如在聚合物内层和阻隔层之间可以存在粘合层，以提供改善聚合物内层和阻隔层之间的粘合作用。

可见，聚合物在复合片材中具有多种功能，其使用是难以避免的。

然而，聚合物的使用为现有技术复合片材以及其制备和使用带来了很多问题。

一方面，由于复合片材中存在的聚合物，特别是聚合物内层中存在的聚烯烃等难以降解的聚合物的使用带来了严重的环境问题。大量聚合物废弃物在使用后被送往垃圾填埋场并且长期无法降解。这是由聚合物结构的固有稳定性决定的。

为了缓解乃至消除难以降解的聚合物，特别是聚烯烃带来的环境问题，一个重要的方法是降低复合片材中聚合物的使用量。

因此，本领域迫切需要这样一种复合片材，其使用提高的纸的比例和降低的塑料的比例，即更高的纤维比，以方便复合片材的回收，并且具有不逊于甚至优于现有复合片材的性能。

另一方面，在制备复合片材时，通常采用从载体层开始逐层构建复合片材结构的方法，其中多次使用淋膜操作。作为这样一种制备方法的例子，首先在用作载体层的纸层的外侧表面上通过第一次淋膜施加主要为聚合物的外层，然后在该纸层的内侧表面上通过第二次淋膜施加主要为聚合物的层压层，再将用作阻隔层的铝箔或阻隔膜通过第一粘合层施于层压层上，最后通过第三次淋膜施加第二粘合层和聚合物内层。该方法共包括三次淋膜操作，工艺步骤多，硬件投入大。

因此，本领域也迫切需要工艺流程上更简单的制备复合片材的方法。

发明内容

本发明涉及一种一体化复合膜，其制备方法，以及使用该一体化复合膜的复合片材和包装容器。

在本发明中，将对应于现有技术复合片材中的阻隔层的沉积层，对应于现有技术复合片材中的聚合物内层的基膜，以及用于增强沉积层和基膜之间的附着力的涂覆层一起作为一体化复合膜在一次操作中引入复合片材，并且一体化复合膜与常规复合片材的聚合物内层和阻隔层的组合在组成上也不同。本发明由此通过在工艺流程上更简单的方法，在更大的纤维比下，获得了不逊于甚至优于现有复合片材的性能，例如氧和水蒸气透过率以及阻光率的复合片材，并由此获得了性能优越的包装容器。

具体而言，作为本发明的第一方面，本发明涉及一种一体化复合膜，其总克重数为20-60gsm，并且依次包括基膜、涂覆层和沉积层，其中所述基膜包括密封层和处理层，所述处理层邻接所述涂覆层。

优选地，所述涂覆层包含PVA、EVOH、PU或PVDC，其克重数为0.2-2gsm，优选0.3-1.5gsm。

优选地，所述密封层的克重数为10-30gsm，并且包含0-80重量％的mPE和20-100重量％的LDPE。

优选地，所述处理层的克重数为10-30gsm，并且包含70-100重量％的HDPE，0-30重量％的LDPE，以及0-30重量％的mPE。

优选地，在所述一体化复合膜中，HDPE的MI为0.1-8g/10min，优选1-5g/10min，密度为0.95-0.975g/cm³，优选0.96-0.973g/cm³；LDPE的MI为0.1-8g/10min，优选1-6g/10min，密度为0.915-0.93g/cm³，优选0.918-0.93g/cm³；

mPE的T_m为90-125℃，优选95-120℃，密度为0.90-0.918g/cm³，优选0.91-0.915g/cm³，MI为0.1-8g/10min，优选1-6g/10min。

优选地，所述沉积层包括铝层、氧化铝层或二氧化硅层，其厚度优选为1-60nm。

作为本发明的第二方面，本发明涉及上述一体化复合膜的制备方法，其包括以下步骤：1a)通过多层共挤，优选多层共挤吹塑或多层共挤拉伸制备所述基膜；1b)优选通过电晕处理，对所述处理层的表面进行处理；1c)优选通过溶液涂布或熔体挤出涂布，在所述处理层的表面上形成涂覆层；1d)优选通过沉积，在所述涂覆层的表面上形成沉积层。

本发明还涉及由上述方法制备的一体化复合膜。

作为本发明的第三方面，本发明涉及一种用于制备包装容器的复合片材，其在从外侧到内侧的方向依次包括外层、载体层、层压层、粘合层和上述一体化复合膜，其中所述粘合层邻接所述一体化复合膜的沉积层。

优选地，所述层压层的克重数为5-25gsm，优选包含30-100重量％的HDPE和0-70重量％的LDPE，并且任选包含着色剂。

优选地，所述粘合层包含EAA、EMAA或EMAH，克重数为2-6gsm。

优选地，在所述复合片材除所述一体化复合膜以外的部分中，HDPE的MI为0.1-15g/10min，优选3-10g/10min，密度为0.95-0.975g/cm³，优选0.96-0.973g/cm³；

LDPE的MI为0.1-15g/10min，优选3-10g/10min，密度为0.915-0.93g/cm³，优选0.918-0.93g/cm³。

作为本发明的第四方面，本发明涉及上述复合片材的制备方法，包括以下步骤：2a)提供载体层；2b)在所述载体层的外侧表面上形成外层；2c)在所述载体层的内侧表面上形成层压层和粘合层；2d)将所述一体化复合膜施于所述粘合层的表面上，其中所述一体化复合膜的沉积层邻接所述粘合层。

作为本发明的第五方面，本发明涉及一种包装容器，其由上述复合片材或由上述方法制备的复合片材制造。

作为本发明的第六方面，本发明涉及制造上述包装容器的方法，包括以下步骤：提供上述复合片材或由上述方法制备的复合片材，其包括第一纵向边缘和第二纵向边缘；

折叠所述复合片材并将所述第一纵向边缘接触并搭接到所述第二纵向边缘，从而获得纵向接缝。

附图说明

图1是显示实施例1中使用的本发明复合片材结构和本发明复合片材制备方法的示意图，其中制备方法步骤后附带的箭头表明了制备的结构的施加方向，例如“2b)↓”说明在步骤2b)中形成的层施于内侧的层上。

具体实施方式

术语

本文中“基本由某一物质组成的层”的含义是所述层中所述物质的含量足够高，以致该层表现出本领域技术人员认为与仅由该物质组成的层等同的物理和/或化学性质。例如，所述层中所述物质的含量可以为至少60重量％，至少75重量％，至少85重量％，至少90重量％，至少95重量％，或100重量％，基于所述层的重量。上述含量的计算中不包括必然包含的杂质。

本文中复合片材或其某一层的“内侧”的含义是复合片材或该层接近包装容器盛装的内容物的一侧，相应地，复合片材或其某一层的“外侧”的含义是复合片材或该层接近包装容器所处的外部环境的一侧。

在本文中“层A‘邻接’层B”的含义是，层A和层B彼此相对的表面直接接触，或者层A和层B彼此面对的表面之间仅具有用于促进层A和层B的结合的层，例如本发明中的涂覆层或粘合层。

在本文中材料的“纤维比”的含义是，材料中纤维类物质的重量占总重量的百分数。现有复合片材的纤维比一般为70％左右。

聚乙烯、LDPE、HDPE和mPE

聚乙烯是乙烯均聚的产物。乙烯均聚通常是自由基聚合过程，其产物经常分类为高密度聚乙烯(High Density Polyethylene，HDPE)、中密度聚乙烯(Middle DensityPolyethylene，MDPE)、低密度聚乙烯(Low Density Polyethylene，LDPE)、线性低密度聚乙烯(Linear Low Density Polyethylene，LLDPE)、极低密度聚乙烯(Very Low DensityPolyethylene，VLDPE)和茂金属聚乙烯(Metallocene Polyethylene，mPE)。

一方面，聚乙烯按照密度的分类标准是本领域技术人员已知的。作为参考，完全无定型的和完全结晶的聚乙烯的密度分别为0.880和1.000g/cm³。

一般而言，当在乙烯聚合反应中使用高压(例如82-276MPa的压力)条件时，得到的聚合物的密度为0.915-0.940g/cm³，其被分类为LDPE。反应通常在132-332℃的温度下进行，导致了大量支化的产生。因此，LDPE结构上是具有大量随机分布的支化的无规长链，所述支化的长度并不均匀，而是有一定分布，主要为2、3或4个碳原子。LDPE通常是透明的稍显白色的弹性固体。

按照ASTM D1248-84中的定义，HDPE是密度在0.940g/cm³以上的聚乙烯。HDPE是由在低压条件下，例如在催化剂存在下进行的聚合过程中获得的，其具有基本直链的结构，尽管可能出于特定目的而故意加入少量支化。HDPE的分子量分布取决于聚合过程中使用的催化剂，并且通常具有中等的分布峰宽度。HDPE通常是不透明的白色刚性固体。

另一方面，聚乙烯包括由茂金属催化体系存在下的聚合反应制备的mPE。所述茂金属催化体系包括通常为Ti或Zr的中心金属原子被置于两个例如环戊二烯基的有机配体之间的有机金属化合物主要组分，以及通常包括有机铝化合物如MAO(即甲基铝氧烷)或全氟硼芳香化合物的助催化剂次要组分。茂金属催化体系是单活性中心催化剂，与常规的齐格勒-纳塔催化剂相比，其能够更有效地控制聚合物的结构，从而得到性能更优异的聚烯烃。mPE通常具有相对更窄的分子量分布。mPE可以是选自mLDPE(即茂金属低密度聚乙烯)、mLLDPE(即茂金属线性低密度聚乙烯)和mHDPE(即茂金属高密度聚乙烯)中的一种或多种的组合，优选mLLDPE。

LDPE、HDPE和mPE可以通过本领域技术人员已知的方法制备。然而，更常见地，LDPE、HDPE和mPE可以商购。例如，LDPE可以是来自美国Dow Chemical的LDPE系列产品，mPE可以是来自美国Dow Chemical的Affinity系列产品，HDPE可以是来自Ineos的Rigidex系列产品。

需要强调的是，本发明的复合片材中使用的HDPE、LDPE和mPE的范围是本领域技术人员已知的，并且可能并不限于以上描述。换而言之，在了解特定的聚乙烯的物理/化学性质和制备方法的情况下，本领域技术人员很容易确定其是否属于本发明复合片材中使用的HDPE、LDPE和mPE，而不一定需要机械地参照以上描述。

优选地，在所述一体化复合膜中，HDPE的MI为0.1-8g/10min，优选1-5g/10min，密度为0.95-0.975g/cm³，优选0.96-0.973g/cm³；LDPE的MI为0.1-8g/10min，优选1-6g/10min，密度为0.915-0.93g/cm³，优选0.918-0.93g/cm³；

mPE的T_m为90-125℃，优选95-120℃，密度为0.90-0.918g/cm³，优选0.91-0.915g/cm³，MI为0.1-8g/10min，优选1-6g/10min。

优选地，在所述复合片材除所述一体化复合膜以外的部分中，HDPE的MI为0.1-15g/10min，优选3-10g/10min，密度为0.95-0.975g/cm3，优选0.96-0.973g/cm³；

LDPE的MI为0.1-15g/10min，优选3-10g/10min，密度为0.915-0.93g/cm³，优选0.918-0.93g/cm³。

一体化复合膜的组成和结构

本发明的第一方面涉及一种一体化复合膜。本发明的一体化复合膜将成为复合片材接触容器内容物的部分。

本发明的一体化复合膜的总克重数为20-60gsm，并且依次包括基膜、涂覆层和沉积层，其中所述基膜包括密封层和处理层，所述处理层邻接所述涂覆层。

基膜

本发明一体化复合膜的基膜对应于现有技术中的聚合物内层，并且与该聚合物内层类似地为制造包装容器的复合片材提供了对包装容器内盛装的内容物的密闭性和包装容器的可热封性。

本发明一体化复合膜的基膜包括密封层和处理层，优选由密封层和处理层组成。

基膜的密封层主要用于提供对包装容器内盛装的内容物的密闭性和包装容器的可热封性。

优选地，所述密封层包含0-80重量％的mPE和20-100重量％的LDPE。例如，该密封层可以不包含mPE，或者包含10重量％，20重量％，30重量％，40重量％，50重量％，60重量％，70重量％，或80重量％的mPE。再例如，该密封层可以仅包含LDPE，包含90重量％，80重量％，70重量％，60重量％，50重量％，40重量％，30重量％，或20重量％的LDPE。显然，该密封层的所有组分的含量之和必须为100重量％。

密封层也可以基本由聚丙烯(PP)组成。

优选地，所述密封层的克重数为10-30gsm，例如可以为10gsm，15gsm，20gsm，25gsm或者30gsm。

基膜的处理层位于上述密封层外侧，主要用于为外侧的沉积层提供衬底。

优选地，所述处理层包含70-100重量％的HDPE，0-30重量％的LDPE以及0-30重量％的mPE。例如，该处理层可以包含70重量％，75重量％，80重量％，85重量％，90重量％，或95重量％的HDPE，或者仅包含HDPE。再例如，该处理层可以不包含LDPE，或者包含5重量％，10重量％，15重量％，20重量％，25重量％，30重量％的LDPE。又例如，该处理层可以不包含mPE，或者包含5重量％，10重量％，15重量％，20重量％，25重量％，30重量％的mPE。显然，该处理层的所有组分的含量之和必须为100重量％。

优选地，所述处理层的克重数为10-30gsm，例如可以为10gsm，12.5gsm，15gsm，17.5gsm，20gsm，22.5gsm，25gsm，27.5gsm，或者30gsm。

当如下所述的沉积层不能达到足够的阻光效果时，特别是当沉积层不是金属层或其厚度不够大时，所述处理层优选包含着色剂，例如以色母粒形式添加的着色剂。

沉积层

本发明的一体化复合膜进一步包括沉积层。沉积层(也被称为阻挡层)主要起到隔离例如水和氧气的作用，从而保证包装容器内的内容物，特别是液体食品可以长期保存。

在本发明的一个实施方式中，使用金属层、非金属层、金属氧化物层或非金属氧化物层作为沉积层。

所述金属或非金属可以是本领域技术人员已知适合用于形成沉积层的金属或非金属，特别是适合通过气相沉积形成沉积层的金属或非金属，例如铝。也可以使用其他金属(例如铁、铜和钛)或非金属(例如硅)。

所述金属氧化物或非金属氧化物可以是本领域技术人员已知适合用于形成沉积层的金属氧化物或非金属氧化物，特别是上述金属(例如铝、铁、铜、钛)或非金属(例如硅)的氧化物。

优选地，本发明的沉积层包括铝层、氧化铝层或二氧化硅层。

显然，本发明的沉积层也可以包括上述金属层、非金属层、金属氧化物层和非金属氧化物层中任意两者或更多者的组合。

优选地，沉积的金属层、非金属层、金属氧化物层或非金属氧化物层的厚度为纳米级，例如1nm至60nm，例如1nm，10nm，20nm，30nm，40nm，50nm，60nm。

需要强调的是，本发明沉积层的组成、制备和使用并不限于以上公开的内容，而是可以使用本领域已知的用于复合片材的任何沉积层，其组成、结构和使用方法的选择和针对本发明技术方案的适应性调整是本领域技术人员已知的。

涂覆层

本发明的一体化复合膜在基膜的处理层和沉积层之间进一步包括涂覆层。涂覆层主要起到增强沉积层和基膜的处理层的附着力以及阻隔的作用。

在本发明的一个实施方式中，所述涂覆层包含聚乙烯醇(PVA)、乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)、聚氨酯(PU)或聚偏二氯乙烯(PVDC)。

优选地，所述涂覆层的克重数为0.2-2gsm，例如0.3gsm，0.4gsm，0.6gsm，0.8gsm，1gsm，1.2gsm，1.4gsm，1.6gsm，1.8gsm，2gsm，优选0.3-1.5gsm。

一体化复合膜的制备方法

本发明的第二方面涉及上述一体化复合膜的制备方法，其中包括以下步骤：1a)通过多层共挤制备所述基膜；1b)对所述处理层的表面进行处理；1c)在所述处理层的表面上形成涂覆层；以及1d)在所述涂覆层的表面上形成沉积层，从而得到本发明的一体化复合膜。

基膜的制备

本发明的基膜可以通过多层共挤(优选多层共挤吹塑或多层共挤拉伸)制备。

在多层共挤操作中，将构成基膜各层的聚合物分别由挤出机熔融，经过各自的流道，在多层共挤机头中汇合并挤出，以得到具有多层结构的型坯。通过对上述型坯的进一步处理，获得具有多层结构的薄膜。

多层共挤操作，其中具体使用的设备，例如挤出机、螺杆和多层共挤机头，以及使用的条件，例如多层共挤机头中各层的温度，是本领域技术人员已知的或者可以通过实验确定的。

当处理层包含着色剂时，优选地，在多层共挤之前，以色母粒形式将着色剂加入处理层的材料中。

对上述具有多层结构的型坯进行的进一步处理可以通过吹塑、拉伸(例如单向拉伸和双向拉伸)或流延，优选吹塑或拉伸进行。

例如，在吹塑操作中，使用压缩空气将型坯在模具型腔内吹胀，从而成型为具有多层结构的薄膜，然后进一步将得到的薄膜牵引、收卷和分切。

吹塑操作中具体使用的设备，例如吹膜装置和冷却装置(例如风环)以及使用的条件是本领域技术人员已知的或者可以通过实验确定的。

又例如，在拉伸方法(例如单向拉伸方法和双向拉伸方法)中，将型坯通过纵拉机和/或横拉机先后沿纵向和/或横向进行一定倍数的拉伸，然后在拉紧状态下热定型，最后将具有多层结构的薄膜冷却牵引、收卷和分切。

拉伸方法中具体使用的设备(例如纵拉机和横拉机)以及使用的条件是本领域技术人员已知的或者可以通过实验确定的。

基膜处理层表面的处理

在形成基膜之后，优选在收卷处理之前，对基膜处理层的表面进行表面处理，优选电晕处理。在上述电晕处理中，对处理层的表面施加高频高压电并产生低温等离子体，诱发处理层表面分子化学键的断裂降解，从而产生极性基团(如羰基和过氧化物)，增大表面粗糙度，并且可能伴随着表面结构的改变(例如交联结构的减少)。

电晕处理中具体使用的设备(例如电晕处理器和放电架)和条件(例如电极间隙、处理电压和功率)是本领域技术人员已知的或者可以通过实验确定的。

涂覆层的制备

可以通过涂布将涂覆层施于处理层上的经过电晕处理的表面上。

在本发明的一个实施方式中，采用溶液涂布的方法实现涂布。在溶液涂布中，制备聚合物在适当的溶剂中的溶液，并将溶液通过涂布设备，如刮刀、滚筒、喷头，或采用诸如旋涂的技术，均匀地转移到处理层上。涂布完成后，将溶剂例如通过干燥或固化处理除去，使聚合物形成连续且稳定的薄膜。溶剂优选在处理后循环使用。

在本发明的另一个实施方式中，采用熔体挤出涂布的方法实现涂布。在熔体挤出涂布中，首先使用本领域技术人员已知的挤出工具实施挤出操作。所使用的挤出工具可以是市售的，例如挤出机，优选螺杆挤出机。在挤出机的末端优选具有开口，聚合物的熔体团块通过开口被挤出到处理层上，从而获得叠加在处理层上的聚合物的层。在挤出过程中，通常将聚合物加热至例如210-350℃的温度，在挤出机模头出口处下方的熔融聚合物膜处测量。

在通过上述方法将熔融的聚合物层施加到处理层上之后，为了热定形的目的，可将熔融层冷却，该冷却优选通过与温度保持在5-50℃，更优选10-30℃的表面接触来实现。

随后，至少将侧面与表面分离。所述分离可以以本领域技术人员熟知的并且看起来适合的任何方式进行，以便快速地、尽可能准确地和干净地分离侧翼。优选地，分离通过刀、激光束或水射流、或这些中的两种或更多种的组合进行。

溶液涂布和熔体挤出涂布中具体使用的设备和条件是本领域技术人员已知的或者可以通过实验确定的。

沉积层的制备

可以通过将用于形成沉积层的金属、非金属、金属氧化物或非金属氧化物气相沉积(例如物理气相沉积或化学气相沉积)在涂覆层表面上来制造沉积层。

在物理气相沉积操作中，在真空条件下，例如通过加热或用高能离子轰击靶材，产生靶材材料的蒸气，将其输送并沉积到基材表面上，从而得到靶材材料在基材上的膜。常见的物理气相沉积包括真空蒸发镀膜、真空溅射镀膜和真空离子镀膜。

例如，在本发明的一个实施方式中，通过真空蒸发镀膜形成作为本发明沉积层的铝层，其中，在真空条件下，将作为靶材的铝通过例如电阻加热加热到高温以产生铝蒸气，将铝蒸气输送到基膜涂覆层的表面上，从而形成铝膜。

又例如，在本发明的一个实施方式中，通过真空溅射镀膜形成作为本发明沉积层的铝层，其中，例如在充氩气的真空条件下，通过使氩气辉光放电将氩原子电离成氩离子，氩离子在电场力的作用下加速，轰击作为靶材的铝，使原子态的铝从靶材表面溅射出来，转移并沉积到基膜涂覆层的表面上，从而形成铝膜。

在化学气相沉积操作中，使能够反应形成将沉积在靶材上的物质的反应物在气态条件下或在基材上发生化学反应，生成沉积在靶材上的固态物质。

例如，在本发明的一个实施方式中，将铝的金属有机物气化后利用一般为氩气的载气通入反应室，和氧气发生化学反应，并使反应产物沉积到基膜涂覆层的表面上，从而形成氧化铝膜。

沉积层的气相沉积中具体使用的设备和条件是本领域技术人员已知的或者可以通过实验确定的。

在基膜上形成沉积层后，可以对产品进行进一步处理，例如收卷和分切，从而获得作为单独产品的一体化复合膜。

复合片材的组成和结构

本发明的第三方面涉及一种复合片材，用于制备包装容器，其在从外侧到内侧的方向依次包括外层、载体层、层压层、粘合层和上述一体化复合膜，其中所述粘合层邻接本发明一体化复合膜的沉积层。

载体层

本发明的复合片材首先包括载体层。载体层在复合片材中起到支撑作用，为由复合片材制造的包装容器提供在充满状态下的容器结构稳定性。

可以采用现有技术中常用的载体层作为本发明的载体层。

在本发明的一个实施方式中，本发明的载体层包括纸层或纸板层。纸层或纸板层通过将经过适当处理(例如打浆)的植物纤维、矿物纤维、动物纤维、化学纤维，优选植物纤维，或其混合物的悬浮液沉淀到成型装置上，并且经过干燥处理制成。所述植物纤维可以为例如得自马尾松、落叶松、红松、云杉的针叶木纤维，以及例如得自桦木、杨木、椴木、桉木、枫木的阔叶木纤维，或其组合。

本发明的植物纤维例如可以以木材机械浆、化学浆和机械化学浆的形式获得。木材机械浆由机械制浆法制得，例如将木段从长度方向压向湿润粗糙、匀速旋转的磨石上，从而将纤维从木段中分离，经筛选浓缩后制成纸浆。木材化学浆由化学制浆法制得，例如将木片浸入例如氢氧化钠和硫化钠的混合液或者氢氧化钠和硫化钠的混合液的化学药品水溶液中，在高温高压下蒸煮，使木片中的木质素溶出，得到完整的纤维素。木材化学机械浆由综合了化学法和机械法的半化学制浆法制得，例如将木片首先用化学物质局部软化或蒸煮，然后用机械法完成糊化作用。

得到的纤维素被制成湿纸浆，并被施加到成型装置上，通过干燥得到纸层或纸板层。纸层或纸板层也可以由多个相同或不同的层的叠合获得。

纸层或纸板层可以是如上所述制备的纸层或纸板层的形式，也可以卷绕在卷轴上而得到处于卷曲状态的从存储卷轴，并在使用时解绕并得展开形式的纸层或纸板层。

当然，纸层或纸板层也可以作为商品获得。

本发明纸层或纸板层的一侧或两侧可以具有覆盖层，以改善纸层或纸板层的物理化学性质或提供特定功能。例如，纸层或纸板层的最外侧可以具有印刷层，从而提供显示在包装容器外表面的图案或信息。

在本发明的另一个实施方式中，本发明的载体层包括纸板层。优选的纸板层具有单层或多层结构，并且可以在一面或两面具有一层或两层或多层外层。例如，纸板层可以按照从外侧到内侧的顺序包括面层、芯层和底层。

优选地，本发明载体层的克重数可以为120至450g/m²，优选130至400g/m²，更选150至380g/m²。

需要强调的是，本发明载体层的组成、制备和使用并不限于以上公开的内容，而是可以使用本领域已知的用于复合片材的任何载体层，其组成、结构和使用方法的选择和针对本发明技术方案的适应性调整是本领域技术人员已知的。

外层

在本发明的一个实施方式中，本发明的复合片材可以在最外侧包括外层，该外层旨在与由复合片材制造的包装容器的外部环境相接触。优选地，该外层是液密的。该外层例如可以是基本由LDPE组成的层。

层压层

在本发明的一个实施方式中，本发明的复合片材可以在载体层内侧表面上包括层压层。该层压层旨在用于将载体层(如纸板层)和本发明一体化复合膜的沉积层层压在一起。

优选地，所述层压层的克重数为5-25gsm，例如5gsm，10gsm，15gsm，20gsm或25gsm。

优选地，所述层压层包含30-100重量％的HDPE，例如30重量％，40重量％，50重量％，60重量％，70重量％，80重量％，90重量％或100重量％的HDPE。

进一步地，所述层压层优选包含0-70重量％的LDPE，例如不包含LDPE，或者包含10重量％，20重量％，30重量％，40重量％，50重量％，60重量％或70重量％的LDPE。

例如当沉积层不能达到足够的阻光效果时，特别是当沉积层不是金属层或其厚度不够大时，所述层压层优选包含着色剂，例如以色母粒形式添加的着色剂。

粘合层

层压层内侧具有粘合层，以进一步改善其两侧的层(即层压层和一体化复合膜的沉积层)之间的粘合。

该粘合层的粘合剂可以是基于聚烯烃的粘合剂，即主要由聚烯烃单体单元(例如聚乙烯单体单元)构成。优选地，其在190℃，2.16kg(按照ISO-1133测量)下的熔体流动指数为4至12g/10min，并且羧基官能团的含量为3至10重量％。

优选地，上述粘合剂是乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物或接枝共聚物，例如乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)、乙烯-甲基丙烯酸共聚物(EMAA)或乙烯-甲基丙烯酸-马来酸酐共聚物(EMAH)。

优选地，所述粘合层的克重数为2-6gsm，例如2gsm，3gsm，4gsm，5gsm或6gsm。

本发明的复合片材还可任选地包含其它层，以赋予该复合片材特定的性能。该其它层的组成、结构和制备和针对本发明技术方案的适应性调整可以是本领域技术人员已知的。

复合片材的制备

本发明的第四方面涉及本发明复合片材的制备方法。

一旦明确了本发明复合片材的组成和结构，本领域技术人员可以从现有技术中容易地获得制备上述复合片材的方法。

在本发明的一个实施方式中，首先分别形成本发明的一体化复合膜以及复合片材的其余部分，然后将一体化复合膜层压到复合片材的粘合层的表面上，其中所述一体化复合膜的沉积层邻接所述粘合层。

例如，可以在载体层外侧表面上(优选通过挤出淋膜)形成外层，然后在所述载体层内侧表面上(优选通过多层共挤淋膜)形成层压层和粘合层，最后将事先制备的一体化复合膜层压在所述粘合层的表面上。

例如，在所述外层的挤出淋膜操作中，将聚合物熔体通过挤出机机筒末端的优选为漏斗的槽的形状的开口挤出，并施于前体上。随后，优选地，将仍处于熔融状态的聚合物的层优选沿单轴方向拉伸，以实现聚合物在此方向上的取向。熔体层可被冷却以达到热定型的目的，该冷却优选通过与表面接触而产生骤冷效果。挤出淋膜中具体使用的设备和条件是本领域技术人员已知的或者可以通过实验确定的。

又例如，在所述层压层和粘合层的多层共挤淋膜操作中，将构成各个层的材料使用供料块合并被转移至模具，随后以类似挤出淋膜的方式将各层施于前体上，即所述熔体通过模具间隙(例如长500毫米，宽1毫米的模具间隙)离开模具，并被施加到正在相对于模具间隙移动的载体层内侧表面上，从而形成多个层。

当层压层包含着色剂时，优选地，在层压层和粘合层多层共挤淋膜之前，以色母粒的形式将着色剂加入层压层的材料中。

最后将事先制备的一体化复合膜层压在所述粘合层的表面上。

显然，上述描述仅仅是示例性的，本领域技术人员也可以使用其他方法获得本发明的复合片材。

包装容器及其制造方法

作为第五方面和第六方面，本发明还涉及由本发明复合片材制造的包装容器以及该包装容器的制造方法。

可以使用本领域技术人员已知的方法由本发明的复合片材制造包装容器。

在本发明的一个实施方式中，制造包装容器的基本方法包括以下步骤：提供本发明的复合片材，其包括位于复合片材相对侧的第一纵向边缘和第二纵向边缘；折叠所述复合片材，使所述第一纵向边缘接触并搭接到所述第二纵向边缘，从而获得纵向接缝。

在本发明的一个优选的实施方式中，本发明的包装容器为立方体容器，亦即所谓“砖型”容器。在该立方体容器的制造中，首先如上所述将包括位于复合片材相对侧的第一纵向边缘和第二纵向边缘的本发明的复合片材折叠，使所述第一纵向边缘接触并搭接到所述第二纵向边缘，从而获得纵向接缝，由此得到夹克状的容器前体。然后将该容器前体运送到商业灌装机，通过折叠而产生容器的底部区域，并且例如通过用热空气吹而密封。接着将内容物(例如液体食品)灌装入带有底部区域的容器，并通过进一步折叠产生容器的顶部区域，并且例如通过超声波密封和关闭容器，从而得到盛装了内容物的包装容器。

由本发明复合片材制造包装容器的方法中涉及的步骤、条件和设备是本领域技术人员可以根据实际需要确定的。

技术效果

本发明通过使用一体化复合膜，在一次操作中施加密封层、处理层、涂覆层和沉积层(对应于常规复合片材的沉积层和聚合物内层)，由此通过在工艺流程上更简单的方法，在更大的纤维比下，获得了不逊于甚至优于现有复合片材的性能，例如氧和水蒸气透过率以及阻光率的复合片材，并由此获得了性能优越的包装容器。

实施例

以下将结合实施例对本发明技术方案及其技术效果做出更加具体的描述。显然，以下实施例仅仅涉及本发明的一些而不是全部技术方案。本发明的范围应由所附权利要求书限定，而不仅限于说明书中描述的技术方案，更不仅限于以下实施例。

用于一体化复合膜和复合片材的原料

用于制备处理层和密封层的HDPE是来自美国Dow Chemical的Elite5960G1，LDPE是来自美国Dow Chemical的LDPE 450E，mPE是来自美国Dow Chemical的Affinity 1845G。

用于制备涂覆层的PVA来自美国Michelman，PU和EVOH来自德国BASF。

用于制备粘合层的EAA、EMAA和EMAH分别来自美国Dow Chemical。

用于制备层压层和外层的HDPE是来自瑞士Ineos Group的Rigidex HD6070FA，LDPE是来自泰国PTT Public Company Limited的LDPE 2420K。

用作载体层的纸板来自芬兰Stora Enso公司。

一体化复合膜和复合片材的制备

按照以下方法，如图1所示，制备一体化复合膜，并进一步制备复合片材：

1a)使用德国Hosokawa Alpine吹膜设备将密封层1和处理层2的材料多层共挤吹塑，吹膜机挤出机温度为170℃，模口温度为165℃，线速度为65m/min，收卷前对处理层2的外侧表面进行在线电晕处理，使处理层表面达因值大于38，由此制备由密封层1和处理层2组成的基膜9；

1b)使用意大利Bobst涂布机将涂覆层3的材料施于基膜处理层2的外侧表面上，速度为150m/min，干燥温度为90℃，由此制备涂覆层3；

1c)使用意大利Bobst真镀设备将沉积层4的材料施于涂覆层3的外侧表面上，速度为500m/min，由此制备沉积层4，至此获得一体化复合膜10；

2a)提供作为载体层5的纸板；

2b)使用美国Davis Standard淋膜机将外层6的材料挤出淋膜在载体层5的外侧表面上，温度为320℃，淋膜机速度为500m/min，由此制备外层6；

2c)使用美国Davis Standard淋膜机将层压层7的材料和粘合层8的材料多层共挤淋膜在载体层5的内侧表面上，其中层压层7与载体层8的内侧表面直接接触，温度为300℃，淋膜机速度为500m/min，由此制备层压层7和粘合层8；同时将步骤1c)中获得的一体化复合膜10复合在粘合层8的内侧表面上，其中粘合层8与步骤1c)中获得的沉积层4直接接触，至此获得复合片材11。

包装容器的制造

按照以下方法将复合片材折叠并密封以制造立方体(“砖型”)包装容器：将复合片材折叠，使其两个纵向边缘接触并搭接，从而获得纵向接缝，通过密封纵向接缝产生夹克状包装容器前体；将该夹克状包装容器前体运送到商业灌装机上，通过折叠产生包装容器底部区域，并通过用温度为300℃的热空气吹使底部密封；将包装容器装满水，通过进一步折叠的方式产生包装容器顶部区域，通过超声波密封关闭顶部区域。

氧透过率的测试方法

使用GB/T 1038.2-2002“塑料制品薄膜和薄片气体透过性试验方法第2部分：等压法”中的测试方法测定复合片材的氧透过率(即透氧率)，测试条件为23℃，50％湿度。

水蒸气透过率的测试方法

使用GB/T 26253-2010“塑料薄膜和薄片蒸气透过率的测定红外检测器法”中的测试方法测定复合片材的水蒸气透过率，测试条件为40℃，90％湿度。

阻光率的测试方法

使用GB/T 2410-2008“透明塑料透光率和雾度的测定”中的测试方法测定复合片材的阻光率。

成形系数

成形系数是综合地表征包装容器或用来制备包装容器的复合片材的参数之一。包装容器的成形系数的定义和测试方法在CN107434065A中公开。按照CN107434065A中描述的方法测定包装容器的成形系数。

封合强度

使用GB/T 18192-2008“液体食品无菌包装用纸基复合材料”中的测试方法测定包装容器顶部和底部的封合强度。

实施例1-6

按照表1和表2中的组成和上述一体化复合膜和复合片材的制备方法制备一体化复合膜，并进一步制备复合片材，其中，以实施例1的密封层的组成为例，“LDPE/mPE 40％”指的是LDPE和mPE的混合物，其中mPE为40重量％：

测量复合片材和一体化复合膜的氧透过率、水蒸气透过率和阻光率，结果见表1和表2。

对于实施例1-3，按照上述制造包装容器的方法制造包装容器，确定成形系数、顶部封合强度和底部封合强度。经测试，包装容器的顶部封合强度小于底部封合强度，并且顶部封合强度在11-26N范围内，成形系数在1.0-10.0m²/kg范围内。

附图标记清单：

1 密封层

2 处理层

3 涂覆层

4 沉积层

5 载体层

6 外层

7 层压层

8 粘合层

9 基膜

10 一体化复合膜

11 复合片材

1a)通过多层共挤吹塑和电晕处理制备密封层和处理层，

由此获得基膜

1b)通过熔体挤出涂布制备涂覆层1c)通过真空镀膜制备沉积层，由此获得一体化复合膜2a)提供纸板

2b)通过挤出淋膜制备外层2c)通过多层共挤淋膜制备层压层和粘合层，并通过复

合施加一体化复合膜，由此获得复合片材

Claims (15)

1.一种一体化复合膜，其总克重数为20-60gsm，并且依次包括基膜、涂覆层和沉积层，其中所述基膜包括密封层和处理层，优选由密封层和处理层组成，所述处理层邻接所述涂覆层。

2.权利要求1的一体化复合膜，其中所述涂覆层包含PVA、EVOH、PU或PVDC，其克重数优选为0.2-2gsm，优选0.3-1.5gsm。

3.权利要求1或2的一体化复合膜，其中所述密封层的克重数为10-30gsm，并且包含0-80重量％的mPE和20-100重量％的LDPE。

4.前述权利要求任一项的一体化复合膜，其中所述处理层的克重数为10-30gsm，并且包含70-100重量％的HDPE，0-30重量％的LDPE，以及0-30重量％的mPE。

5.前述权利要求任一项的一体化复合膜，其中所述沉积层包括铝层、氧化铝层或二氧化硅层，其厚度优选为1-60nm。

6.前述权利要求任一项的一体化复合膜，其中，

HDPE的MI为0.1-8g/10min，优选1-5g/10min，密度为0.95-0.975g/cm³，优选0.96-0.973g/cm³；

LDPE的MI为0.1-8g/10min，优选1-6g/10min，密度为0.915-0.93g/cm³，优选0.918-0.93g/cm³；

mPE的T_m为90-125℃，优选95-120℃，密度为0.90-0.918g/cm³，优选0.91-0.915g/cm³，MI为0.1-8g/10min，优选1-6g/10min。

7.前述权利要求任一项的一体化复合膜的制备方法，其包括以下步骤：

1a)通过多层共挤，优选多层共挤吹塑或多层共挤拉伸，制备所述基膜；1b)优选通过电晕处理，对所述处理层的表面进行处理；

1c)优选通过溶液涂布或熔体挤出涂布，在所述处理层的表面上形成涂覆层；

1d)优选通过沉积，在所述涂覆层的表面上形成沉积层。

8.由权利要求7的方法制备的一体化复合膜。

9.一种用于制备包装容器的复合片材，其在从外侧到内侧的方向依次包括外层、载体层、层压层、粘合层和权利要求1-6和权利要求8任一项的一体化复合膜，其中所述粘合层邻接所述一体化复合膜的沉积层。

10.权利要求9的复合片材，其中所述层压层的克重数为5-25gsm，优选包含30-100重量％的HDPE和0-70重量％的LDPE，并且任选包含着色剂。

11.权利要求9或10的复合片材，其中所述粘合层包含EAA、EMAA或EMAH，克重数为2-6gsm。

12.权利要求9-11任一项的复合片材，其中，在所述复合片材除所述一体化复合膜以外的部分中，

HDPE的MI为0.1-15g/10min，优选3-10g/10min，密度为0.95-0.975g/cm³，优选0.96-0.973g/cm³；

LDPE的MI为0.1-15g/10min，优选3-10g/10min，密度为0.915-0.93g/cm³，优选0.918-0.93g/cm³。

13.权利要求9-12任一项的复合片材的制备方法，包括以下步骤：2a)提供载体层；

2b)优选通过挤出淋膜，在所述载体层的外侧表面上形成外层；

2c)优选通过多层共挤淋膜，在所述载体层的内侧表面上形成层压层和粘合层；

2d)通过复合，优选层压，将所述一体化复合膜施于所述粘合层的表面上，其中所述一体化复合膜的沉积层邻接所述粘合层。

14.一种包装容器，其由权利要求9-12任一项的复合片材或由权利要求13的方法制备的复合片材制造。

15.制造权利要求14的包装容器的方法，包括以下步骤：

提供权利要求9-12任一项的复合片材或由权利要求13的方法制备的复合片材，其包括第一纵向边缘和第二纵向边缘；

折叠所述复合片材，和

将所述第一纵向边缘接触并搭接到所述第二纵向边缘，从而获得纵向接缝。