製造耐熱性聚合物塗覆的爐板的方法、可由該方法獲得的爐板、食品託盤和食品包裝與流程
2023-08-11 02:46:46 1
本發明涉及製造耐熱性聚合物塗覆的爐板的方法以及可通過該方法獲得的爐板。此外，本發明涉及在爐中承受加熱的食品託盤和氧不可滲透的食品包裝。
背景技術：
食品包裝材料要求是蒸氣和氣體不可滲透的以便實現產品的足夠的可保存性。此外，包裝的性質可包括能在爐灶或微波爐中對產品進行加熱。為了滿足這些要求，通常從至少一側上用一種或多種聚合物層塗覆用於食品包裝的板，使得不同的層在所述板或成品包裝中提供不同的功能。由於其約為250℃的高熔化溫度，聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)已經是用於塗覆爐板的優選的聚合物材料。
EP 2 222 462B1公開了一種聚合物塗覆的爐板，其包含聚醯胺(PA)的氧阻隔層和粘附至該氧阻隔層的聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)的表面層，各個層已藉助於共擠出工藝(即擠出聚合物的熔體並從模具(die)將其施加至板)被施加至所述板。PA旨在加強結構並彌補由PET帶來(lent)的氣體阻隔(性)的不足。
然而，現有技術中的擠出技術涉及多種局限性。根據所述的EP 2 222 462B1，擠出的PET塗覆層的重量應為20-50g/m2、優選地30-40g/m2。因此，這種技術要求厚的PET層用來在共擠出過程中實現(獲得)對下面的PA層的足夠(充分)的結合(bonding)。使PET層變薄(thinning down)會導致與PA結合的失敗。可以藉助於中間聯結樹脂層(intermediate tie-resin layer)(例如改性的丙烯酸乙二醇酯樹脂，如來自杜邦的Bynell 22E804)來實現擠出的PET和其它聚合物層之間的良好的粘附，然而遺憾的是，這樣的聯結樹脂缺乏足夠的耐熱性以應用於可雙重烘烤的(dual-ovenable)食品包裝。
擠出的PET塗層不結晶，這在阻隔性能方面是進一步的缺點。當經塗覆的板變成(is turned to)託盤和包裝時，過(最，overmost)厚的PET層還具有在彎曲處和拐角處開裂的傾向。
因此問題在於找到一種改進的用於製造爐板的技術，其滿足耐熱性和足夠的蒸氣和氣體阻隔性方面的需求，同時避免在所述板變成託盤和包裝時開裂的風險，並通過減小所需的PET塗層的厚度而帶來聚合物材料的節省。
發明概要
根據本發明，通過製造聚合物塗覆的可烘烤(ovenable)的板的新穎的方法解決了上述問題，其中通過擠出層壓(extrusion lamination)將包括聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)或其衍生物的耐熱性膜粘附至纖維板基底，其中在耐熱膜和板基底之間擠出包括聚醯胺(PA)的粘合劑層。
一般來說，下面凡是提及PET亦涵蓋PET的衍生物，其具有基本類似的耐熱性能和可烘烤性。
在本發明中，擠出的PA層充當將預製的固態PET膜結合至板基底的結合介質。與共擠出的PET層相比，根據本發明的預製膜的使用產生了許多改進的性能。
因此，在擠出層壓步驟中在與擠出的PA貼合之前，耐熱性PET膜可以是拉伸定向(取向)的。拉伸帶來了結晶化和藉此提高的強度和改進的氣體阻隔性能。
膜可具有高的結晶度，這也改進了氣體阻隔性，並且所述膜可用於添加的聚合物或無機塗層(塗料,coating)以賦予其多種功能或以其它方式調整其性能。例如，膜可在其外側金屬化，形成具有極大的改進的氣體、油脂和香味阻隔性能的最終產品的表面。另外的處理例如電暈處理會改善膜與下面的PA層的結合。
PET膜還可具有其自身的多層聚合物結構，所述多層聚合物結構通過共擠出而被製造。與單層相比，多層膜一般具有改進的機械強度。多種PET等級(grades)或衍生物可在共擠出中作為非常薄的層而結合從而可約束總的膜厚度。
特別地，預製的PET膜允許將聚合物克重最多降低至約50％。根據本發明，靠著(against)粘合劑PA層(7)的PET膜層的重量可在10-30g/m2、優選10-20g/m2的範圍。粘合劑PA層的重量可為3-15g/m2、優選5-10g/m2。
在最簡單的情況下，塗層可以是由粘附至板基底的擠出的粘合劑PA層和粘附至所述PA層並形成產品的表面層的耐熱性PET膜組成的雙層塗層。
取決於最終用途，聚合物塗層僅存在於板基底的一側上，或可類似地在板基底的兩側上進行塗覆。
使用的PA可以是特定等級的以促進對板基底的粘附和對PET的結合。本發明涵蓋了多種PA衍生物(包括不同的PA等級和具有基本相似的性能的聚醯亞胺的共混物)的使用。還涵蓋了PA與其它聚合物例如PET的共混物，條件是在所述共混物中PA是具有超過50％的份額的主要成分。填料例如CaCO3或除氧劑可被包括在PA層中。在本發明中可使用PA等級例如PA6(尼龍6)和MXD6(尼龍MXD6)。優選的材料是以商品名Grivory HB 5299出售的高阻隔性的聚醯胺(HBPA)。與PET相比，HBPA具有優異的阻隔性能並且在被彎曲或被折(creased)時沒有開裂的傾向。
代替擠出的單PA層，粘合劑層可以是共擠出的多層結構，所述粘合劑層在與板基底和與預製膜臨近的兩側上具有PA或PA共混物層。這樣的結構的實例為PA6/MXD6、PA6/HBPA、HPBA/MXD6和PA6/PGA/PA6(PGA＝聚乙醇酸)。因此，在共擠出的結構中可包括除PA以外的、承受爐溫並在擠出過程中粘附至PA層的聚合物作為中間層。
本發明包括的PET衍生物特別地包括乙二醇改性的聚對苯二甲酸乙二醇酯(PETG)。耐熱性膜可包括PET和/或PETG。PETG具有無定形的優勢，從而當經塗覆的板被壓成託盤時其填充皺紋和皺褶，並且由於用熱密封的蓋體封閉託盤包裝，因此允許氣密密封。膜可包括或由以下組成：PET和PETG的多個共擠出的層。在拉伸方向上，PET將結晶並增加強度和阻隔性，而PETG作為表面層保持無定形並且確保在託盤拐角和氣密密封至蓋體處的優異的結合。此外，膜可包括最內部(innermost)的PA層，其在擠出層壓步驟中易於緊密結合至擠出的粘合劑PA層。
根據本發明的、承受爐溫並且可由上述方法獲得的聚合物塗覆的板產品的特徵在於，塗層包括含聚醯胺(PA)並且直接地粘附至板基底的擠出的內部的層、和含聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)或其衍生物的外部的耐熱性單層或多層膜，所述膜直接地粘附至所述內部PA層，該內部PA層的重量為3-15g/m2且所述外部的耐熱性膜的重量為10-30g/m2。
優選地，耐熱性膜式拉伸定向(取向)的膜。代替或除PET之外，所述膜可有利地包括PETG。有利地，擠出的PA層包括MXD6和/或HBPA。
根據本發明的可烘烤的食品託盤包括如上所述的爐板，其以這樣的方式被安置：至少在所述託盤的內部表面上存在疊置的聚合物層。
根據本發明的，被熱密封從而不透氧的並且可在爐灶或微波爐中加熱的食品包裝包括如上所述的爐板，從而疊置的聚合物塗料層(coating layers)至少位於所述包裝中的板基底的內側(inside)上。
附圖說明
藉助於實施例、參照所附的圖示對本發明進行說明，其中
圖1示出了根據本發明的聚合物塗覆的板的製造，和
圖2至6示出了根據本發明的經塗覆的板結構的實施例。
詳細說明
圖1示出了根據本發明的、用於製造可烘烤的塗覆包裝板1的方法，所述包裝板包括板基底、以及聚醯胺(PA)內部塗層和聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)外部塗層。所述方法是擠出層壓的一種，其中在板基底2和預製的固態PET膜4之間擠出熔化的PA的層3以在它們之間形成結合。膜4可以是單層或多層膜，並且在整合進板產品1之前可以是拉伸定向(取向)的。
根據圖1，將紙板幅2和PET膜的幅4從各自的輥5,6引至由驅動輥8和冷卻輥9形成的輥隙7，並且從噴嘴10擠出PA熔體3以在輥隙7處與板幅和膜幅2,4會合。冷卻輥9冷卻熔融的PA，並且輥8,9同時擠壓層2,3,4以形成完成了的板產品1。
圖2示出了按照圖1的方法在其最簡單的情況下製備的板產品1的結構。板基底2具有PA的內部塗層3和PET的外部塗層4。在該圖中，僅為說明起見而強調了在擠出的內部的層3和外部的膜層4之間的分界線10；實際上在層3,4之間存在平滑的粘附性結合。
圖3對應於圖2但示出的是作為用於擠出的層和預製的膜層3,4的備選的材料的HBPA和PETG。當然，將PA與PETG結合或將HDPA與PET結合用於所述的兩個層3,4也是可能的。
紙板基底2的重量可在約120-250g/m2的範圍內變化。使用更重的硬紙板用於基底2也是可能的。板基底2可包括化學或機械紙漿或其組合，通常本領域通常作為多層結構。
擠出的粘合劑層3的重量可在約3-15g/m2、優選地5-10g/m2的範圍內變化。外部的膜層4的重量可在約10-30g/m2、優選地10-20g/m2的範圍內變化。
圖4示出了根據本發明的一項實施方式，其中預製的外部的膜由彼此結合的兩個層4′,4″組成。所述膜的材料為PET和PETG。PETG具有更好的成型性，並因此在製成的產品中形成最外部(outermost)的層4″。膜層4′,4″的組合重量優選符合上述的約10-30g/m2的範圍。
根據圖4的材料甚至也已按圖1所示的方式製造。所述膜已通過共擠出PET和PETG的層和固化該膜來製備，用於隨後在本發明的方法中的使用。
圖5示出了根據本發明的另一項實施方式，其中預製的外部的膜由彼此結合的三個層4′,4″,4″′組成。所述膜層的材料按順序為PETG、PET和PETG。
圖6示出了根據本發明的又一項實施方式，其中預製的外部的膜由PA和PETG的層4′,4″組成。PA出色地結合至擠出的最內部的PA層3，並且PETG形成用於經塗覆的板的外部表面的優選的材料。
所述塗層主要被設計用來形成在食品託盤或容器中與食品接觸的層，並且在爐灶或微波爐中承受加熱。因此，經塗覆的板可被形成為食品託盤，其中至少在所述託盤、或密封的食品容器的內部與食品接觸側上存在塗層，其中至少在容器的與食品接觸的內部表面上存在塗層。然而，還向所述託盤或容器的外側提供類似的塗層(塗料)是理想的。