[发明专利]纳米涂覆的基材的制造方法

说明书

本发明涉及纳米涂覆的基于浆的基材的制造方法，包括如下步骤：a)提供包含浆的悬浮体，所述浆具有至少70°的肖伯尔瑞格勒值；b)使用步骤a)的悬浮体形成湿幅材；c)将湿幅材脱水和/或干燥以形成基材；d)降低基材的表面粗糙度；在步骤d)中获得的基材的表面上提供纳米涂层，使得在基材上提供具有在0.1nm至100nm范围内的厚度的纳米涂层。

技术领域

本发明涉及纳米涂覆的基于浆(pulp，纸浆)的基材的制造方法。

背景技术

包括大量微纤化纤维素(MFC)的膜和阻隔纸是本领域知晓的。取决于其如何制造，膜可具有特别有利的强度和/或阻隔性质，同时是生物可降解的且可再生的。包括MFC的膜例如在包装材料制造中使用并且可层压或以其它方式提供在纸或纸板材料的表面上。

已知的是，水或湿气可负面地影响MFC膜的阻隔性质。已经测试各种化学和机械解决方案例如用热塑性聚合物的层压。

需要用于制备经表面处理的基于浆的基材的有效方法，所述经表面处理的基材还提供阻隔和强度性质。

另外，如果这样的经表面处理的基材能够为可堆肥的和/或可容易再循环的和/或可再制浆的并且基本上不含塑料，则这将为期望的。然而，当在基于纤维素的基材上提供涂层和表面处理时，困难可出现。若将分散体或基于水的溶液施加到薄幅材或基材上，幅材分解或尺寸稳定性问题可发生。这是由于水吸着和渗透到亲水基材中所致，影响原纤维、纤维和添加剂之间的氢键。

一种解决方案为增加施加的溶液的固体，尽管这经常导致较高的涂层重量和较高的溶液粘度。另一方面，高粘度产生较高的在基材上的应力并且通常产生较高的涂层重量。

由于这些原因，提供足够的阻隔性质是困难的，尤其是以低的涂层重量。

因此，铝箔或成膜聚合物例如胶乳或热塑性聚合物被用于这些意图并且通常提供足够的在油或油脂和/或香味或气体例如氧气的渗透或扩散方面的性质。铝或成膜聚合物还提供增强的水蒸气阻隔，这对于在高相对湿度条件下的阻隔和包装功能性或减少被包装的液体产品的蒸发是重要的。

然而，使用铝箔的一个问题是，其导致环境挑战、在再循环过程中可成问题并且取决于用量可导致不可堆肥的包装材料。因此，期望使用尽可能少量的铝。然而，同时维持包装材料的阻隔性质是必要的。

提供可为有机或无机的纳米涂层例如陶瓷或金属纳米涂层是本领域中知晓的。纳米涂层非常薄，例如厚度为约0.1nm至约100nm。例如，金属化表面使用非常少量的金属或金属氧化物例如铝或TiO₂、Al₂O₃、MgO或ZnO。例如，原子层沉积(ALD)、动态复合沉积(DCD)、化学气相沉积(CVD)、例如等离子体CVD、物理气相沉积(PVD)和金属等离子体-沉积为适合在表面上提供少量金属的技术。然而，如下仍是必要的：包装材料当提供有纳米涂层(例如金属化的)时可维持阻隔性质并且是足够抗裂的。

成膜聚合物例如胶乳和热塑性基于化石的聚合物的一个问题是，获得的包装材料典型地不被认为是单材料并且再循环问题可出现。很多成膜聚合物的另外问题是，成膜聚合物经常以含水溶液或分散体的形式提供。溶液或分散体的水含量可破坏纸基材。亲水纤维素材料典型地提供对氧气的阻隔性质但对水和水蒸气敏感。

在使用纳米涂层时的另外问题是，这样的涂层不仅对于涂层施加于其上的基材的粗糙度而且对于在这样的表面上可存在的灰尘、污染物和杂物是敏感的。这样的灰尘、污染物和杂物可导致纳米涂层中的针孔。

因此，需要调整基材使得可施加非常少量的纳米涂层而不劣化阻隔性质。

发明内容

已经意外发现，前述问题的一些或全部可通过提供制造具有水蒸气阻隔性质的纳米涂覆的基材的改进方法而解决。