[发明专利]氧气阻隔膜和层压材料及其制造方法

说明书

本发明涉及基于纤维的氧气阻隔膜，其包含(i)微原纤化纤维素(MFC)膜、(ii)氧气阻隔聚合物层、(iii)任选的连接层以及(iv)最外侧的聚烯烃层。本发明甚至涉及层压材料，其中所述多层膜借助中间聚乙烯层与纤维质的纸或板基材结合。氧气阻隔聚合物层(其优选为EVOH)和聚烯烃层通过共挤出置于MFC膜上。根据本发明的膜和层压材料的目标在于在高湿度条件下的改进的氧气阻隔以及在对氧敏感的食物包装中具有应用。

本发明涉及基于纤维的氧气阻隔膜和包含该膜的层压材料(层合物)。本发明甚至涵盖制造该膜和层压材料的方法，以及膜或层压材料的用途。

背景技术

存在着特定的聚合物，其已经常规地用于提供氧气阻隔层，其是一层对氧气是高度不渗透的材料。乙基乙烯醇共聚物(EVOH)、聚酰胺(PA)、聚乙烯醇共聚物(PVOH)和聚氯乙烯(PVC)是这样的聚合物的实例。

在包装行业需要有效的氧气阻隔层用于屏蔽对氧敏感的产品，由此延长它们的保质期。这些特别地包括许多食物产品。已知的具有氧气阻隔性质的包装材料可包括聚合物膜或涂覆有氧气阻隔聚合物的层(通常作为多层涂层结构的一部分)的纤维质的纸或板。

最近，微原纤化纤维素(MFC)膜(其中原纤维通过氢键相互键合)已经被提出用作气体阻隔层。出版物EP 2 554 589 A1描述了该膜的制备，其中在纸或聚合物基底上涂覆水性纤维素纳米纤维分散体，干燥且最终作为纳米纤维膜片被剥离。教导用于改进气体阻隔膜的实施方式包括加入无机化合物用于改进在潮湿条件下的水蒸气不可渗透性，以及加入热塑性聚合物(例如LDPE)层以赋予可热封性。

WO 2015/034426 A1描述了MFC膜作为用于食物或液体包装目的的氧气阻隔聚合物膜。MFC膜通过对原纤化纤维素悬浮体进行真空过滤，随后干燥来制造。该出版物教导了纤维的交联，以便降低膜对水和湿气的亲和性。包装材料可包含与基材材料结合的MFC膜，所述基材材料可以是纸或纸板。EVOH、PA、PET、LDPE或HDPE层可作为水蒸气阻隔膜加入，或者作为最外侧的层或者夹在基材材料和MFC膜层之间。

WO 2011/078770 A1描述了包含纸或纸板基底、MFC层和最外侧的聚合物层(优选PE或PET)的基于纤维的包装材料。MFC层优选通过湿涂添加至基底，且聚合物层通过层压或挤出涂覆置于MFC层之上。任选地，EVOH层可以夹在MFC和最外侧的聚合物层之间的方式包括进来。MFC和聚合物的结合据称赋予材料阻隔性质，比如对氧气和蒸气的抗性。

SE 1351552 A1描述了特别地用于高压灭菌包装的多层包装材料，其包含纤维质的纸或板基材、涂覆至纤维质基材上的MFC层分散体和一个或多个朝向包装内部的内部聚合物层。在纤维质基材的背侧上提供另一个聚合物涂层。聚合物层的目的在于提供高压灭菌所需的液体阻隔，且MFC层的目的在于替代之前使用的铝作为氧气阻隔层。PA或EVOH层可作为另一个氧气阻隔层加入。

由MFC膜赋予的气体阻隔性是基于膜的无孔塑化特性。然而，该气体阻隔性在高湿度条件下被破坏。即便作为氧气阻隔材料的EVOH对湿度也是敏感的，且倾向于失去阻隔性质。加入屏蔽MFC或EVOH氧气阻隔层的外侧蒸气阻隔PE层也不能提供完全的补偿。

MFC膜的另一方面在于为了实现优异的氧气阻隔，其中氧气透过率(OTR)低于50ml/m²，或优选低于15ml/m²，在24h内在50％的相对湿度(RH)下(ASTM标准D3985-05)，膜必须以低生产速度制造，这是高成本的。在高速度下生产的低成本膜的OTR在100-8000ml/m²的范围内或甚至更高。现有技术已经认为这样的膜作为氧气阻隔层是无用的。

发明内容