CN119836500A

CN119836500A - 具有高氧气阻隔特性的羊皮纸

Info

Publication number: CN119836500A
Application number: CN202380058389.2A
Authority: CN
Inventors: 奥利维耶·帕凯; 米雷列·鲁
Original assignee: Ahlstrom Corp
Current assignee: Ahlstrom Corp
Priority date: 2022-08-09
Filing date: 2023-08-04
Publication date: 2025-04-15
Also published as: EP4569167A1; WO2024033267A1; EP4321682A1

Abstract

本发明涉及一种阻隔纸，所述阻隔纸包含羊皮纸基材和在其表面上形成的非连续涂层，其中所述非连续涂层由水溶性聚合物和水分散性聚合物中的至少一者制成。

Description

具有高氧气阻隔特性的羊皮纸

技术领域

本发明涉及一种羊皮纸，所述羊皮纸可以用作氧气敏感物品的包装材料中的氧气阻隔层。本发明的另外的方面包括一种用于生产氧气阻隔羊皮纸的方法和一种包含所述氧气阻隔羊皮纸的包装材料。

背景技术

包装材料造成大量废弃物，许多国家目前试图通过用完全可生物降解、可堆肥和生物来源的包装材料替换基于燃料的塑料包装材料来减少所述废弃物。此类可生物降解包装材料必须满足各种条件，具体取决于最终用途。例如，当用作食品包装时，它们必须对食品接触安全，当用作生命科学和诊断装置的包装时，它们必须符合严格的安全要求。具体地，当用作氧气敏感产品的包装材料时，包装材料的足够的气体阻隔特性是必须的。已知由100％纤维素制成的纯植物羊皮纸(GVP)是可生物降解包装材料，具有湿蒸气阻隔特性和固有的油脂阻隔特性。

为了实现期望的氧气阻隔特性，羊皮纸要么被生产为具有非常高的羊皮化水平，要么在其上层压另外的氧气阻隔层。

EP 3 819 426 A1描述了具有非常高的羊皮化水平的羊皮纸。

然而，当使用具有非常高的羊皮化水平的GVP时，在机械特性方面存在一些限制。尽管此类非常高度羊皮化的GVP等级非常有趣，因为它们具有固有的氧气阻隔特性，并且它们是完全生物来源的(由100％纤维素制成)，并且经过认证是家用可堆肥的，但非常高度羊皮化的GVP等级由于非常高度地转化而可能更脆和易碎，这使得它们对褶皱和撕裂相对敏感。这可能会限制高度羊皮化的GVP等级在一些包装应用中的使用，尤其是那些需要将片材形成为期望的形状以容纳食品的应用。在以较高幅材负载运行的转换设备中，它们也可能有些难以处理。

此外，非常高度羊皮化的GVP等级需要非常特殊的制造过程来提供低于5cm³/m2/天的氧气透过率(OTR)值，并且可能导致生产过程中的大量废弃物和低生产效率。因此，需要提出一种改进的过程和产品来实现高OTR，简化制造过程并减少废弃物量。

WO 2018/197676 A1描述了一种多层制品，所述多层制品包含植物羊皮纸载体和含有聚乙烯醇(PVOH)的氧气阻隔层。

当用如PVOH、聚偏二氯乙烯(PVdC)等氧气阻隔涂层涂覆GVP时，所获得的OTR特性并不总是令人满意，这要么是由于涂层对使用条件的敏感性(PVOH对水分敏感)，要么是因为环境问题(PVdC)。当将GVP与如聚合物层(例如聚烯烃挤出涂层)等氧气阻隔层层压时，可以赋予阻隔特性，但这些方法涉及另外的处理阶段，并且对产品的生命周期具有负面影响。换句话说，使用聚烯烃层压对包装材料的可持续性有非常不利的影响(较低的生物来源含量，并且没有积极的寿命终止方案)。

此外，气相沉积也可以用于覆盖GVP。尽管金属化或其他气相过程允许用很少的原材料赋予优异的阻隔特性，但这些过程非常昂贵，并且通常在特定的真空条件下完成，这需要外部转换步骤。此外，如果使用纸基材，在金属化之前需要另外的涂层步骤来改善表面粗糙度。事实上，如果没有此类另外的涂层，纸基材可能会因水分而膨胀，并且金属涂层可能会破裂并失去阻隔特性。除了对包装成本具有强烈影响外，这些过程的生命周期仍有待讨论。

总之，为了获得期望的氧气阻隔特性，需要专门的过程条件或使用非可生物降解材料。

因此，本发明的目的是提供一种改进的可生物降解包装材料，所述改进的可生物降解包装材料具有非常好的氧气阻隔特性和优异的机械特性，例如撕裂强度、湿破裂强度和干破裂强度。本发明的另外的目的是提供一种易于以节约能量且减少废弃物的方式并以低成本制造的可生物降解包装材料。

与WO 2021/089778 A1中教导的现有技术纸相比，由于用作基材的羊皮纸具有较低的羊皮化水平和在其上形成的薄的非连续氧气阻隔涂层，本发明具有更好的机械特性，并且可以以更有效的方式生产。与包含羊皮纸原纸和氧气阻隔涂层的现有多层产品相比，本发明提供了一种完全可堆肥的材料，由于由水溶性聚合物和/或水分散性聚合物制成的薄非连续涂层，所述材料具有更好的氧气阻隔特性。

发明内容

本发明通过以下方式解决了现有技术的问题。

在第一方面，本发明涉及一种阻隔纸，所述阻隔纸包含作为基材的羊皮纸和在所述基材的表面上形成的非连续涂层，其中所述非连续涂层由水溶性聚合物和水分散性聚合物中的至少一者制成。

已经发现，施加到羊皮纸上的水溶性聚合物和/或水分散性聚合物的非连续涂层通过提供具有优异的氧气阻隔特性并同时表现出有利的机械特性的可生物降解阻隔纸来解决现有技术的问题。

在第二方面，本发明涉及一种用于生产阻隔纸的方法，所述方法包含将至少一种水溶性聚合物或水分散性聚合物施加到作为基材的羊皮纸的表面上以形成非连续涂层。

因此，本发明的另外的优点在于，与现有技术程序相比，可以以可持续和更有效的方式制备本文所描述的阻隔纸，并且可以减少废弃物和生产成本。

在第三方面，本发明涉及一种用于氧气敏感产品的包装材料，所述包装材料包含本文所描述的阻隔纸。

附图说明

图1示出了扫描电子显微镜(SEM)下未涂覆的羊皮纸的横截面视图。

具体实施方式

本发明涉及一种阻隔纸，所述阻隔纸包含作为基材的羊皮纸和在所述基材的表面上形成的非连续涂层，其中所述非连续涂层由水溶性聚合物和水分散性聚合物中的至少一者制成。

在本发明的上下文中，以下定义和测试方法适用。

表达“可生物降解”通常符合EN13432标准而定义。当应用于材料或产品时，表达“可生物降解”意指材料或整个产品将可生物降解和崩解。“生物降解”意指化学结构或材料在微生物的作用下分解，而“崩解”意指材料或由其制成的产品在典型的堆肥周期结束时，会在物理上分解成视觉上无法区分的细小碎片。

术语“羊皮纸”或“纯植物羊皮纸(GVP)”是指一种主要包含纤维素的材料，所述材料经受了羊皮化过程。纤维素材料源自人造来源，如再生纤维素纤维或薄膜，或来自天然来源，如来自木本植物或非木本植物的纤维或纸浆。在羊皮化过程中，纤维素纸张在限制胶凝剂与纤维素之间的反应时间以控制纤维素溶解、水解和降解的条件下用包含例如硫酸的胶凝剂处理。然后彻底洗涤经处理的纸以去除胶凝剂，然后将其干燥。浴液化学物质部分溶解或胶凝纸张中的纤维素。当通过洗涤经处理的纸来稀释浴液化学物质时，溶解的纤维素随后沉淀。此过程被称为羊皮纸化(parchmenting)或羊皮纸化(parchmentizing)，形成了非常坚硬、坚固、光滑的纸，其外观有些像真正的羊皮纸的外观。因为以这种方式处理的纸在干燥时有变脆和起皱的趋势，所以有时会用增塑剂(例如甘油、葡萄糖或山梨醇)处理。硫化纤维是通过用包含例如氯化锌的胶凝剂处理纤维素纸张而制成的相关产品。羊皮纸或GVP的表面通常具有在其中形成的小裂缝和凹槽，这可能会引起一定的平均表面粗糙度。

术语“非连续涂层”是指在基材的表面上形成的涂层，所述涂层提供所述表面的非连续覆盖。这意味着虽然非连续涂层均匀分布在基材的整个表面上，但其可能以不足以形成连续涂层的量施加。在本发明中，非连续涂层不一定覆盖基材的整个表面区域，而是可以代表部分涂层，只要非连续涂层填充基材的表面的裂缝和凹槽即可。表面的一些部分可以保持暴露，而不会被涂层覆盖。填充有非连续涂层的裂缝和凹槽均匀地分布在基材的整个表面区域上方，从而形成更均匀的表面(具有比所用基材降低的表面粗糙度)。

术语“水溶性聚合物”是指基本上可溶于水的聚合物，即通过溶解在其中而与水形成基本上均匀的溶液的聚合物。本文所描述的水溶性聚合物在使用前完全溶解。水溶性聚合物的示例是羧甲基纤维素(CMC)、羟乙基纤维素(HEC)、羟丙基甲基纤维素(HPMC)、聚乙烯醇和阳离子淀粉。

术语“水分散性聚合物”是指基本上不溶于水但可以与水混合以形成非均匀混合物的聚合物，所述非均匀混合物可以是分散体或乳液。水分散性聚合物的示例是丙烯酸胶乳、丁苯胶乳、苯乙烯丙烯酸胶乳、淀粉和如聚乳酸(PLA)、聚羟基丁酸酯(PHB)、聚羟基链烷酸酯(PHA)等生物聚酯或其混合物。

材料的“氧气透过率(OTR)”是指在1.013巴(1atm)的大气压，23℃的温度和50％的相对湿度下，一天的期间内通过材料指定区域(m²)的氧气量(cm³)。氧气透过率(OTR)(cm³/m2/天)根据ASTM D 3985和ASTM F 1927测量。除非另有描述，否则本文所描述的OTR是在OX-TRAN 2/22装置上测量的(供应商：MOCON)，其符合ASTM D3985标准。材料的OTR是材料的氧气阻隔特性的量度，并且指示气体阻隔水平。换句话说，材料的OTR越低，传输穿过材料的气体量就越小，这使得材料对气体，尤其是氧气提供了高阻隔。

如上文所描述的，本发明的第一方面涉及一种阻隔纸，所述阻隔纸包含作为基材的羊皮纸，所述羊皮纸具有在其表面上形成的由水溶性聚合物和水分散性聚合物中的至少一者制成的非连续涂层。本发明人惊奇地发现，当用水溶性聚合物和/或水分散性聚合物涂覆羊皮纸以获得非连续涂层时，阻隔纸具有高氧气阻隔特性，并且同时具有优异的机械特性。当用1.5g/m²或更少，优选地0.05g/m²至1.5g/m²，更优选地0.2g/m²至1.0g/m²的水溶性聚合物和/或水分散性聚合物涂覆羊皮纸时，氧气阻隔特性尤其优异。

本发明的一个重要方面在于发现在羊皮纸的表面上形成非连续涂层已经足以显著提高其氧气阻隔特性。如图1所示，羊皮纸的表面通常含有某些不平整，如裂缝和凹槽，这降低了羊皮纸的氧气阻隔特性。据认为，根据本发明的阻隔纸的高氧气阻隔特性是由于非连续涂层填充了用作基材的羊皮纸的表面中存在的不平整。

本发明的另外的关键方面是发现了在用非连续涂层涂覆之前，具有高至中等羊皮化水平且氧气阻隔特性不足的羊皮纸可以适当地用作阻隔纸的基材。具体地，当使用具有低氧气阻隔特性的羊皮纸作为基材时，可以通过用由水溶性聚合物和/或水分散性聚合物制成的非连续涂层涂覆这种羊皮纸来获得改进的氧气阻隔特性。

因此，本文所描述的阻隔纸可以有利地用作用于构建高度不透气和不透湿包装材料的阻隔层，尤其是用作氧气敏感物品的包装材料。此外，由于本文所描述的阻隔纸在撕裂强度、湿破裂强度和干破裂强度方面具有优异的机械特性，其也可以用作包装材料的构造的增强层，特别是用于具有预定形状的包装。

本发明提供了一种完全可生物降解、可堆肥和生物来源的产品，所述产品基本上由纤维素组成，并且充当氧气阻隔层以及增强层。由于可以使用具有较低羊皮化水平的羊皮纸作为原纸，由此可以节省生产过程中的羊皮化期间所需的能量，并且可以减少生产期间生产的废弃物，使生产过程更高效且更廉价。

基材

用作基材的羊皮纸可以是纯植物羊皮纸(GVP)。在优选的实施方案中，羊皮纸基本上由短纤维纸浆制成。

用作基材的羊皮纸优选地包含至少50％，并且甚至更优选地至少80％的纤维素。在优选的实施方案中，羊皮纸由100％纤维素构成，使羊皮纸是完全生物来源的且完全可生物降解/可堆肥。因此，羊皮纸优选地含有不超过5wt.％的不可堆肥材料或不确定堆肥性的材料，以满足EN 13432标准的要求。最优选地，添加到纤维素纤维基片材中的任何添加剂都是可堆肥的。

用作基材的羊皮纸的OTR优选地小于10,000cm³/m2/天，更优选地小于5000cm³/m2/天，甚至更优选地小于1000cm³/m2/天，如在23℃和50％的相对湿度下测量的。当使用OTR超过10,000cm³/m2/天的羊皮纸作为基材时，所得阻隔纸的OTR值可能不够低，不适合包装氧气敏感物品。在基重相同的情况下，羊皮纸的OTR越高，其羊皮化水平越低。例如，OTR为约5000-150,000cm³/m2/天的羊皮纸具有低羊皮化水平(例如Ahlstrom制造的Sulpack)，OTR为约150-3000cm³/m2/天的羊皮纸具有中等羊皮化水平(例如Ahlstrom制造的Sulflex)，并且OTR为10cm³/m2/天或更低的羊皮纸具有非常高的羊皮化水平(例如Ahlstrom制造的PureBarrier)。

非常高度羊皮化的羊皮纸(例如PureBarrier)可以显示出小于10cm³/m2/天的有利的OTR值。然而，当提高羊皮化水平时，羊皮纸的机械特性降低，因为非常高的羊皮化水平会导致纸更脆且对开裂敏感。通过将具有高至中等羊皮化水平的羊皮纸与非连续涂层组合，可以避免机械特性的降低，并且可以获得具有显著更好的机械特性(例如在抗撕裂性方面)以及具有优异的氧气阻隔特性的阻隔纸。

用作基材的羊皮纸的平均贝克平滑度(Bekk smoothness)优选地为4.0s至20.0s，更优选地为5.0s至16.0s。当具有在此范围内的平均贝克平滑度时，可以在羊皮纸的表面上形成非连续涂层，使得羊皮纸的表面中存在的不平整(裂缝和凹槽)被涂层填充，并且可以获得更均匀的厚度轮廓。因此，可以有利地降低所得阻隔纸的OTR。用作基材的羊皮纸的平均贝克平滑度可以根据贝克粗糙度(Bekk roughness)确定方法ISO 5627:1995进行测量。平均贝克平滑度可以用Buchel 131ED装置确定。

用作基材的羊皮纸的轮廓粗糙度参数优选地如下。优选的是羊皮纸基材的-Ra值小于6μm，优选地为1μm至6μm，并且更优选地为1μm至4μm；

-Rq值小于15μm，优选地为2μm至15μm，并且更优选地为2μm至10μm；并且

-Rz值小于35μm，优选地为5至35，并且更优选地为5至25。

Ra值是轮廓高度与平均线的偏差的算术平均值，Rq值是轮廓高度与平均线的偏差的均方根平均值，并且Rz值是单个采样长度内的轮廓的最大峰到谷高度。Ra值、Rq值、Rz值越低，基材的厚度轮廓越均匀。由于OTR是厚度的函数，优选的是具有相对恒定的厚度轮廓以最小化弱点的出现。轮廓粗糙度参数Ra、Rq和Rz可以根据EN ISO 4287标准使用表面粗糙度测试仪进行测量。

用作基材的羊皮纸的基重可以根据纤维和/或丝的构成以及预期的最终用途来选择。在一些实施方案中，基于干基的羊皮纸的基重可以是200gsm或更小，优选地30gsm至130gsm，更优选地45gsm至115gsm。当羊皮纸的基重在这些范围内时，由此获得的阻隔纸具有优异的机械特性，并且提供优异的阻隔特性。

从实现优异的机械增强特性的观点来看，用作基材的羊皮纸的平均厚度通常为30μm至200μm，优选地35μm至140μm，甚至更优选地45μm至120μm。

从实现优异的氧气阻隔特性的观点来看，用作基材的羊皮纸的密度优选地为至少800kg/m³，更优选地800kg/m³至1200kg/m³，甚至更优选地850kg/m³至1150kg/m³。事实上，密度越高，孔体积越小。因此，通过施加非连续涂层，可以实现令人满意的OTR值。

通常，羊皮纸将不包括粘合剂和其他添加剂。然而，添加剂可以用于实现特定期望的结果。例如，可以添加如甘油等软化剂以使羊皮纸不那么脆，或可以添加如TiO₂等填料以改变羊皮纸的不透明度，或可以添加颜料以改变羊皮纸的颜色。优选地，羊皮纸含有不超过5wt.％的不可堆肥材料或不确定堆肥性的材料，以满足EN 13432标准的要求。最优选地，添加的任何添加剂都是可生物降解和/或可堆肥的。

非连续涂层

非连续涂层在基材的表面上形成。优选的是以1.5g/m²或更少的量施加非连续涂层。以非常轻的量施加非连续涂层(即最多1.5g/m²的量)就已经足以获得优异的氧气阻隔特性。可以施加少量的涂层，因为羊皮纸的表面中存在的裂缝和凹槽至少部分被涂层填充就足够了。在另外的优选的实施方案中，非连续涂层以0.1g/m²至1.5g/m²，更优选地0.1g/m²至1.0g/m²，甚至更优选地0.1g/m²至0.5g/m²，并且最优选地0.2g/m²至0.3g/m²的量施加，从而填充用作基材的羊皮纸的表面中存在的不平整，使得所得阻隔纸具有更光滑的表面，即具有降低的轮廓粗糙度参数的表面。轮廓粗糙度参数可以降低约10％至20％，进一步最小化弱点的出现。因此，阻隔纸具有小于10cm³/m2/天的低OTR。

非连续涂层由水溶性聚合物和水分散性聚合物中的至少一者制成。

水分散性聚合物没有特别限制，只要其在使用条件下是可分散的即可。水分散性聚合物优选地为选自以下的至少一者：丙烯酸胶乳、丁苯胶乳、苯乙烯丙烯酸胶乳、淀粉和如聚乳酸(PLA)、聚羟基丁酸酯(PHB)、聚羟基链烷酸酯(PHA)等生物聚酯或其混合物。在优选的实施方案中，水分散性聚合物是丙烯酸胶乳。

水溶性聚合物没有特别限制，只要其在使用条件下是完全可溶的即可。水溶性聚合物优选地为选自以下的至少一者：羧甲基纤维素(CMC)、羟乙基纤维素(HEC)、羟丙基甲基纤维素(HPMC)、聚乙烯醇(PVOH)和阳离子淀粉。在更优选的实施方案中，水溶性聚合物是CMC。

虽然CMC通常被用作涂层组合物的增稠剂添加剂，但本发明人惊奇地发现，CMC可用作GVP的薄非连续涂层，从而生产高OTR特性。非连续涂层优选地包含50重量％或更多的CMC，更优选地80重量％的CMC，并且甚至更优选地100重量％的CMC。当非连续涂层主要或甚至完全由CMC制成时，可以获得非常高的OTR特性。

CMC的分子量(Mw)优选地为100,000g/mol至750,000g/mol，优选地为100,000g/mol至400,000g/mol。CMC的Mw可以通过原材料选择和其制造过程的条件两者进行调节。

CMC的Mw对涂层组成具有关键影响。当Mw低于100,000g/mol时，这造成CMC的粘度较低，这使得其应用更容易，但降低了所得阻隔纸的氧气阻隔特性。当Mw高于750,000g/mol时，这造成CMC的粘度较高，这使得其在基材的表面的施用出现问题，而OTR特性没有增益。因此，从选择流变学与OTR特性之间的最佳折衷的观点来看，使用Mw在上文所提及的范围内的CMC是优选的。

通过向非连续涂层组合物中添加如甘油等软化剂，可以进一步增强阻隔纸的OTR特性。软化剂有助于形成更均匀的非连续涂层，所述更均匀的非连续涂层均匀地填充基材的表面中的不平整并避免形成另外的裂缝，从而使得进一步增强所获得的阻隔纸的氧气阻隔特性。在优选的实施方案中，相对于非连续涂层组合物的总干量，非连续涂层组合物包括小于20重量％的甘油。

阻隔纸的OTR特性还可以通过向非连续涂层组合物中添加如盐等加工助剂来进一步增强。盐可以降低组合物的粘度并有助于更均匀地铺展涂层。这增强了所获得的阻隔纸的氧气阻隔特性。在优选的实施方案中，相对于非连续涂层组合物的总量，非连续涂层组合物包括小于5重量％的盐，如氯化钙。

阻隔纸

根据本发明的阻隔纸包含作为基材的羊皮纸和在基材的表面上形成的非连续涂层。由于施加到羊皮纸基材的表面的水溶性聚合物和/或水分散性聚合物的非连续涂层，提供了一种具有优异的氧气阻隔特性并同时表现出有利的机械特性的可生物降解阻隔纸。

由于施加到其上的非连续涂层，阻隔纸的OTR优选地为0.05cm³/m2/天至20.0cm³/m2/天，更优选地为0.05cm³/m2/天至5.0cm³/m2/天。

根据本发明的阻隔纸的构造，即使当使用具有较低羊皮化水平和伴随的低气体阻隔特性的羊皮纸作为基材时，也可以获得足够的氧气阻隔特性。

用于生产阻隔纸的方法

在第二方面，本发明涉及一种用于制造阻隔纸的方法，所述方法包含将至少一种水溶性聚合物或水分散性聚合物施加到作为基材的羊皮纸的表面上以形成非连续涂层。

用作基材的羊皮纸的OTR优选地小于10,000cm³/m2/天，更优选地小于5000cm³/m2/天，甚至更优选地小于1000cm³/m2/天。此外，优选的是用作基材的羊皮纸的OTR不小于150cm³/m2/天。当使用表现出至少150cm³/m2/天的OTR的羊皮纸作为基材时(即具有中等至高羊皮化等级的羊皮纸)，所述基材的生产更容易且更高效，因为不需要进行过度的羊皮化处理，而获得具有非常高的羊皮化等级的羊皮纸则需要进行这种处理。

如前所描述的水溶性聚合物和/或水分散性聚合物以及其量可以用于根据本发明的用于生产阻隔纸的方法。

将水溶性聚合物和/或水分散性聚合物施加到羊皮纸基材的表面上的步骤优选地使用300kPa或更高，更优选地500kPa至2000kPa的压力进行。这可以通过例如使用施胶压榨过程、薄膜压制过程或压力浸渗过程来完成。还可以任选地包括后续的压延步骤。压延可以帮助均匀化阻隔纸的厚度并提高其密度，从而改善氧气阻隔特性。任选地，也可以在涂覆步骤之前进行压延步骤以改善基材的表面特性。

当使用至少300kPa的压力施加水溶性聚合物和/或水分散性聚合物时，水溶性聚合物和/或水分散性聚合物可以更好地渗透到羊皮纸基材的表面中存在的裂缝和凹槽中，从而更好地(更均匀地)形成非连续涂层。结果，所获得的阻隔纸具有更高的氧气阻隔特性。

包装材料

包装材料没有特别限制，并且可以用于保存氧气敏感物品，例如，氧气敏感食品或氧气敏感生命科学和诊断装置。用于氧气敏感食品的包装材料可以例如选自由以下组成的组：黄油包装、饮料容器、咖啡胶囊、咖啡饼、巧克力包装和饼干包装。优选地，包装材料用于咖啡胶囊的构造，更优选地用于咖啡胶囊的盖。用于氧气敏感生命科学和诊断装置的包装材料可以例如选自由以下组成的组：测试试剂盒包装、生物样本收集和保存卡包装、实验室测试过滤器包装、测试垫包装和DNA/RNA提取介质包装。

包装材料包含阻隔纸和任选地另外的层。也就是说，包装材料可以是多层产品，所述多层产品包含作为第一材料层的阻隔纸和至少一个另外的材料层，其中所述至少一个另外的材料层层压在所述阻隔纸的表面上。另外的层没有特别限制，并且可以根据包装材料应补充的期望的另外的特性适当地进行选择。另外的层优选地选自由以下组成的组：水蒸气阻隔层、香气阻隔层、防水层、可热封层、耐油脂层、饰面清漆层和可印刷层。

实施例

根据以下方法测量了本实施例中使用的羊皮纸和本实施例中制备的阻隔纸的特性。

氧气透过率(OTR)已经根据ASTM D 3985在OTR测量装置“OX-TRAN 2/22”(由MOCON生产)上测量。

湿破裂强度已经根据ISO 3689进行测量，并且干破裂强度已经根据ISO 2758进行测量。

平均贝克平滑度已经根据贝克粗糙度确定方法ISO 5627:1995进行测量。

轮廓粗糙度参数Ra、Rq和Rz已经根据EN ISO 4287标准在表面粗糙度测试仪Mitutoyo(Surftest SJ-210[mm]，“R2μm；0,75mN”)上使用表面粗糙度测试仪进行测量。

本实施例中使用了以下原材料。

基材：

本实施例和比较实施例中使用的基材在表1中示出。

表1

非连续涂层：

(i)水溶性聚合物：

●“CMC FinnFix 300”(由Nouryon生产)，这是一种含有2.3重量％的羧甲基纤维素的水溶液，Mw为约180,000g/mol

●“PVOH AQ 4104”(由Kuraray生产)，这是一种含有3.2重量％的聚乙烯醇的水溶液

●“PVOH Mowiol 28/99”(由Kuraray生产)，这是一种含有2.6重量％的聚乙烯醇的水溶液

●“阳离子淀粉HiCat 5213A”(由Roquette生产)，这是一种含有2.5重量％的阳离子淀粉的水溶液

●“阳离子淀粉Perfectafilm X115”(由Avebe生产)，这是一种含有3.1重量％的阳离子淀粉的水溶液

(ii)水分散性聚合物：

●“丙烯酸胶乳Rhobarr 135”(由Dow生产)，这是一种含有40重量％的固体的丙烯酸水乳液；将乳液稀释到固体含量为2.5重量％，使得具有低涂层重量

实施例1：原纸类型评估

如表2所示，已经对不同类型的原纸的氧气阻隔特性进行了评估，所述原纸要么是未涂覆的，要么是通过在其表面施加0.3g/m²的CMC FinnFix 300而涂覆的(实施例1.1至1.3和比较实施例1.1和1.2)。

表2

将CMC涂层施加到Cristal^TM纸和Cristalline^TM纸上不会显著影响这些基材纸的氧气阻隔特性(参见比较实施例1.1和1.2)。然而，当将CMC涂层施加到羊皮纸时，可以观察到此类效果。通过向其施加薄CMC涂层，可以有利地降低具有中等至高羊皮化水平的羊皮纸的OTR(参见实施例1.1至1.3)。OTR的降低在中等至高度羊皮化的纸中尤为明显(参见实施例1.1和1.2)。具有非常高羊皮化等级的PureBarrier 70从一开始就已经具有低的OTR，使得其OTR值的降低并不那么明显(参见实施例1.3)。

实施例2：涂层的类型的评估

如表3所示，已经对向用作羊皮纸基材的Sulflex 70的表面以0.3g/m²的量施加的不同类型的非连续涂层的氧气阻隔特性进行了评估。

表3

	涂层材料	OTR(cm³/m²/天)
			实施例2.1	CMC FinnFix 300	0.34
实施例2.2	PVOH Kuraray AQ 4104	4.3
			实施例2.3	PVOH Kuraray Mowiol 28/99	0.4
实施例2.4	阳离子淀粉Roquette HiCat 5213A	2.3
			实施例2.5	阳离子淀粉Perfectafilm X115	3.1
实施例2.6	丙烯酸胶乳Rhobarr 135	0.8

从实施例2.1至2.6的结果可以看出，由于形成了非连续涂层，当向羊皮纸基材的表面施加薄层的水溶性聚合物或水分散性聚合物时，可以获得优异的氧气阻隔特性。

实施例3：阻隔纸的机械特性的评估

如表4所示，已经对不同阻隔纸的机械特性进行了评估。

表4

MD＝机器方向

CD＝横向

从表4所示的结果中可以清楚地看出，与使用具有非常高的羊皮化等级的羊皮纸(PureBarrier 70，参见参考实施例3.2)相比，使用具有高羊皮化水平(参见参考例3.1)的羊皮纸能够使得阻隔纸具有改进的机械特性，尤其是在干破裂强度、湿破裂强度和撕裂强度方面。因此，当寻求实现优异的机械特性以及高氧气阻隔特性两者时，有利的是使用没有被过度羊皮化的羊皮纸，并且向其施加薄层的非连续涂层(参见实施例3.1)。

实施例4：施加非连续涂层时使用的压力的评估

当在不使用任何压力(即仅使用大约20kg的中试规模羊皮化装置的辊重量)的情况下，在中试规模羊皮化装置中使用2.3重量％的CMC涂层溶液(目标涂层重量＝0.3g/m²)将CMC涂层施加到初始OTR值为750cm³/m2/天的Sulflex 70的表面作为羊皮纸基材时，所获得的阻隔纸的OTR在300cm³/m2/天至500cm³/m2/天的范围内。然而，当在实验室施胶压榨中使用5巴的压力时，可以获得1cm³/m2/天至3cm³/m2/天的OTR，并且当在工业过程中使用高于10巴的压力时，可以获得0.2cm³/m2/天至0.6cm³/m2/天范围内的OTR。因此，当使用例如300kPa或更高的足够压力形成非连续涂层时，可以获得具有更高氧气阻隔特性的阻隔纸。

实施例5：轮廓粗糙度参数的评估

来自实施例1.3的未涂覆的和涂覆的羊皮纸的轮廓粗糙度参数如表5所报告的进行测量。非连续涂层将轮廓粗糙度参数降低了10％至20％，从而改善了阻隔纸的厚度轮廓。

表5

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种阻隔纸，所述阻隔纸包含：

羊皮纸，所述羊皮纸作为基材；以及

非连续涂层，所述非连续涂层形成于所述基材的表面上，

其中所述非连续涂层由水溶性聚合物和水分散性聚合物中的至少一者制成，并且

其中用作所述基材的所述羊皮纸的氧气透过率小于10,000cm³/m²/天，优选地小于5000cm³/m²/天，更优选地小于1000cm³/m²/天，如在23℃和50％的相对湿度下测量的。

2.根据权利要求1所述的阻隔纸，其中所述非连续涂层以1.5g/m²或更少，优选地0.1g/m²至1.5g/m²，更优选地0.1g/m²至1.0g/m²，并且甚至更优选地0.1g/m²至0.5g/m²的量形成于所述基材的所述表面上。

3.根据权利要求1或2所述的阻隔纸，其中所述水溶性聚合物是选自以下的至少一者：羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、聚乙烯醇和阳离子淀粉，并且所述水分散性聚合物是选自以下的至少一者：丙烯酸胶乳、丁苯胶乳、苯乙烯丙烯酸胶乳、淀粉和如聚乳酸(PLA)、聚羟基丁酸酯(PHB)或聚羟基链烷酸酯(PHA)等生物聚酯。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的阻隔纸，其中所述非连续涂层包含50重量％或更多的羧甲基纤维素，优选地80重量％或更多的羧甲基纤维素。

5.根据权利要求4所述的阻隔纸，其中所述羧甲基纤维素的分子量为100,000g/mol至750,000g/mol，优选地100,000g/mol至400,000g/mol。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的阻隔纸，其中用作所述基材的所述羊皮纸的平均贝克平滑度(Bekk smoothness)为4.0s至20.0s，如根据贝克粗糙度(Bekk roughness)确定方法ISO 5627:1995测量的。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的阻隔纸，其中用作所述基材的所述羊皮纸的Ra值小于6μm，优选地为1μm至6μm，并且更优选地为1μm至4μm，

Rq值小于15μm，优选地为2μm至15μm，并且更优选地为2μm至10μm，并且

Rz值小于35μm，优选地为5μm至35μm，并且更优选地为5μm至25μm，其中所述Ra值、所述Rq值和所述Rz值是根据EN ISO 4287测量的。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的阻隔纸，其中所述阻隔纸的氧气透过率为0.05cm³/m²/天至20.0cm³/m²/天，优选地为0.05cm³/m²/天至5.0cm³/m²/天。

9.一种用于生产阻隔纸的方法，所述方法包含：

将至少一种水溶性聚合物或水分散性聚合物施加到作为基材的羊皮纸的表面上以形成非连续涂层，

10.根据权利要求9所述的用于生产阻隔纸的方法，其中所述至少一种水溶性聚合物或水分散性聚合物以1.5g/m²或更少，优选地0.1g/m²至1.5g/m²，更优选地0.1g/m²至1.0g/m²，并且甚至更优选地0.1g/m²至0.5g/m²的量施加到所述羊皮纸基材的所述表面上。

11.根据权利要求9或10所述的用于生产阻隔纸的方法，其中使用300kPa或更高，优选地500kPa至2000kPa的压力将所述至少一种水溶性聚合物或水分散性聚合物施加到所述羊皮纸基材的所述表面上。

12.根据权利要求9至11中任一项所述的用于生产阻隔纸的方法，其中所述水溶性聚合物是选自以下的至少一者：羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、聚乙烯醇和阳离子淀粉，并且所述水分散性聚合物是选自以下的至少一者：丙烯酸胶乳、丁苯胶乳、苯乙烯丙烯酸胶乳、淀粉和如聚乳酸(PLA)、聚羟基丁酸酯(PHB)或聚羟基链烷酸酯(PHA)等生物聚酯，优选地其中所述非连续涂层包含50重量％或更多的羧甲基纤维素，更优选地100重量％的羧甲基纤维素。

13.一种用于氧气敏感产品的包装材料，所述包装材料包含根据权利要求1至8中任一项所述的阻隔纸。

Claims

1.一种阻隔纸，所述阻隔纸包含：

羊皮纸，所述羊皮纸作为基材；以及

非连续涂层，所述非连续涂层形成于所述基材的表面上，

其中所述非连续涂层由水溶性聚合物和水分散性聚合物中的至少一者制成。

3.根据权利要求1或2所述的阻隔纸，其中用作所述基材的所述羊皮纸的氧气透过率小于10,000cm³/m²/天，优选地小于5000cm³/m²/天，更优选地小于1000cm³/m²/天，如在23℃和50％的相对湿度下测量的。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的阻隔纸，其中所述水溶性聚合物是选自以下的至少一者：羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、聚乙烯醇和阳离子淀粉，并且所述水分散性聚合物是选自以下的至少一者：丙烯酸胶乳、丁苯胶乳、苯乙烯丙烯酸胶乳、淀粉和如聚乳酸(PLA)、聚羟基丁酸酯(PHB)或聚羟基链烷酸酯(PHA)等生物聚酯。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的阻隔纸，其中所述非连续涂层包含50重量％或更多的羧甲基纤维素，优选地80重量％或更多的羧甲基纤维素。

6.根据权利要求5所述的阻隔纸，其中所述羧甲基纤维素的分子量为100,000g/mol至750,000g/mol，优选地100,000g/mol至400,000g/mol。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的阻隔纸，其中用作所述基材的所述羊皮纸的平均贝克平滑度(Bekk smoothness)为4.0s至20.0s，如根据贝克粗糙度(Bekk roughness)确定方法ISO 5627:1995测量的。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的阻隔纸，其中用作所述基材的所述羊皮纸的Ra值小于6μm，优选地为1μm至6μm，并且更优选地为1μm至4μm，

9.根据权利要求1至8中任一项所述的阻隔纸，其中所述阻隔纸的氧气透过率为0.05cm³/m²/天至20.0cm³/m²/天，优选地为0.05cm³/m²/天至5.0cm³/m²/天。

10.一种用于生产阻隔纸的方法，所述方法包含：

将至少一种水溶性聚合物或水分散性聚合物施加到作为基材的羊皮纸的表面上以形成非连续涂层。

11.根据权利要求10所述的用于生产阻隔纸的方法，其中所述至少一种水溶性聚合物或水分散性聚合物以1.5g/m²或更少，优选地0.1g/m²至1.5g/m²，更优选地0.1g/m²至1.0g/m²，并且甚至更优选地0.1g/m²至0.5g/m²的量施加到所述羊皮纸基材的所述表面上。

12.根据权利要求10或11所述的用于生产阻隔纸的方法，其中用作所述基材的所述羊皮纸的氧气透过率小于10,000cm³/m²/天，优选地小于5000cm³/m²/天，更优选地小于1000cm³/m²/天，如在23℃和50％的相对湿度下测量的。

13.根据权利要求10至12中任一项所述的用于生产阻隔纸的方法，其中使用300kPa或更高，优选地500kPa至2000kPa的压力将所述至少一种水溶性聚合物或水分散性聚合物施加到所述羊皮纸基材的所述表面上。

14.根据权利要求10至13中任一项所述的用于生产阻隔纸的方法，其中所述水溶性聚合物是选自以下的至少一者：羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、聚乙烯醇和阳离子淀粉，并且所述水分散性聚合物是选自以下的至少一者：丙烯酸胶乳、丁苯胶乳、苯乙烯丙烯酸胶乳、淀粉和如聚乳酸(PLA)、聚羟基丁酸酯(PHB)或聚羟基链烷酸酯(PHA)等生物聚酯，优选地其中所述非连续涂层包含50重量％或更多的羧甲基纤维素，更优选地100重量％的羧甲基纤维素。

15.一种用于氧气敏感产品的包装材料，所述包装材料包含根据权利要求1至9中任一项所述的阻隔纸。