本發(fā)明涉及用作包裝材料的對氣體和濕氣具有高阻隔性能的涂布紙。

背景技術(shù)：

1、包裝在全球塑料廢物污染中占很大比例，因此人們正在推動尋找由可生物降解材料制成的替代品。

2、食品包裝尤其具有挑戰(zhàn)性，因為它需要對氧氣、水蒸氣和微生物具有好的阻隔性能。食品包裝材料通常由例如塑料組成，例如聚對苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚氯乙烯(pvc)、聚乙烯(pe)和聚丙烯(pp)，這是因為它們除了好的阻隔性能之外還具有低重量和高機械穩(wěn)定性。

3、與塑料材料相比，紙基包裝材料具有許多優(yōu)點，例如可再生性、可回收性和可堆肥性。然而，由于其阻隔性能通常較差且對濕氣高度敏感，其應(yīng)用受到限制。

4、為了提高阻隔性能，紙基包裝材料可以與鋁或石油基聚合物(如pe、evoh和pvc衍生物)層壓。然而，這些涂層使廢物分類和回收變得復(fù)雜，并降低了可堆肥性。因此，從生態(tài)角度來看，使用基于天然生物基聚合物的阻隔層或替代傳統(tǒng)的基于金屬或塑料的層是非常理想的。

5、用于包裝應(yīng)用測試的天然聚合物的例子包括殼聚糖、半纖維素、微纖化纖維素和淀粉。然而，許多天然聚合物是親水性的，由這些材料制成的薄膜通常具有吸濕性，導(dǎo)致其在高空氣濕度下部分喪失其阻隔性能。

6、jp?2006?096981a描述了一種用于基材(例如薄膜、薄片、紙張、織物或無紡布)的涂料液體，其賦予基材防潮性。涂料液體的主要成分是蟲膠和石蠟。為了達到所需的防潮性，必須對涂覆層進行在至少90℃的溫度的熱處理，持續(xù)至少5秒。水蒸氣透過率應(yīng)小于50g/(m2d)。然而，用這種方式涂覆的紙張的生物降解性較差。

7、wo?2020/152292a1描述了一種用作食品包裝的阻隔紙。阻隔紙由紙漿纖維質(zhì)量比例大于或等于90％的紙基材和設(shè)置在紙基材正面和/或背面的阻隔層構(gòu)成。阻隔層含有聚合物穩(wěn)定劑，例如聚乙烯醇或淀粉，以及至少一種蠟，例如蜂蠟和/或至少一種植物油，例如橄欖油、豆油或菜籽油。借助該阻隔紙，據(jù)信水蒸氣透過率根據(jù)din?53122-1小于或等于150g/(m2d)。但這樣的值未經(jīng)證實。

8、wo?2020/011824?a1描述了一種包裝系統(tǒng)，包括具有顆粒活性炭的第一紙層、設(shè)置在紙層上的由粘合劑和顏料組成的第一阻隔層以及設(shè)置在所述第一阻隔層上的包含丙烯酸酯共聚物和蠟的第二阻隔層。借助該阻隔紙，據(jù)信水蒸氣透過率根據(jù)din?53122-1標準在23℃和85％的氣候條件下小于或等于125g/(m2d)。但這樣的值在此也未經(jīng)證實。

9、us?9,902815b2和由同一作者出版的科學(xué)出版物hult等人，2013年描述了用脂肪酸酯化木質(zhì)素的酯化方法，特別是用來自妥爾油脂肪酸的混合物酯化木質(zhì)素的酯化方法。該混合物的主要成分是不飽和脂肪酸，例如油酸、亞油酸和亞麻酸，它們與木質(zhì)素反應(yīng)至不同的酯化程度。

10、de?10?2017?108?577?a1涉及包含至少一種聚合物和至少一種可結(jié)晶材料的涂層及其生產(chǎn)方法。在可結(jié)晶材料的熔融溫度下，聚合物的粘度據(jù)信不超過1012mpas。這會產(chǎn)生超疏水且可再生的層。但這些層的氣體阻隔性非常低。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明尤其基于以下令人驚奇的發(fā)現(xiàn)：一方面至少一種天然蠟或羧酸組分與另一方面至少一種天然樹脂的組合產(chǎn)生對氣體和濕氣具有高阻隔效果的涂層，該涂層能夠被生物降解。用該涂層生產(chǎn)的根據(jù)本發(fā)明的涂布紙對于應(yīng)用于食品工業(yè)具有足夠的阻隔效果，并且可生物降解和可回收。本發(fā)明的涂層可以是二元組合物，也可以是天然樹脂、天然蠟和羧酸組分的三元組合物。三元組合物不僅尤其可以實現(xiàn)更高的阻隔效果，還可以為涂布紙?zhí)峁╊~外的性能，例如提高的抗油性。

2、因此，根據(jù)第一方面，本發(fā)明涉及涂布紙，其包括原紙和至少一層直接或間接施加到原紙上的涂層，其中所述涂層包含：

3、a)至少一種天然蠟和/或至少一種羧酸組分，以及

4、b)至少一種天然樹脂；

5、其中，與原紙相比，所述涂布紙對于至少一種氣體的滲透性降低。

6、令人驚訝的是，如果將天然蠟或羧酸組分與至少一種成膜劑(特別是纖維素衍生物)一起作為涂層施加到原紙上，則對于不含天然樹脂的涂布紙也可以實現(xiàn)對氣體和濕氣的阻隔效果的類似性能。因此，根據(jù)第二方面，本發(fā)明涉及涂布紙，其包括原紙和至少一層直接或間接施加到原紙上的涂層，

7、其中所述涂層包含：

8、a)至少一種天然蠟和/或至少一種羧酸組分，以及

9、b)至少一種成膜劑，特別是纖維素衍生物；

10、其中，與原紙相比，涂布紙對于至少一種氣體的滲透性降低。

11、本發(fā)明的阻隔效果和生物降解性是通過具有上述組分和合適溶劑的二元或三元涂料實現(xiàn)的。

12、因此，根據(jù)第三方面，本發(fā)明涉及用于涂布紙的涂料，其包含根據(jù)第一或第二方面所定義的組分和選自水、四氫呋喃(thf)、乙醇、甲醇和乙酸乙酯的溶劑，優(yōu)選溶劑為水。

13、涂布紙中的涂層的基本阻隔作用特別是通過根據(jù)本發(fā)明用于生產(chǎn)涂布紙的方法實現(xiàn)的。因此，根據(jù)第四方面，本發(fā)明涉及生產(chǎn)具有原紙和涂層的涂布紙的方法，包括以下步驟：

14、a)通過各組分的混合來制備涂料；

15、b)提供原紙；

16、c)將所述涂料施加到原紙上，優(yōu)選使用簾涂法或刮涂法；和

17、d)使所述涂料固化以形成所述涂層。

18、根據(jù)第五方面，本發(fā)明涉及包裝，其包括根據(jù)第一方面或第二方面的涂布紙。

技術(shù)特征：

1.一種涂布紙，其包括原紙和至少一層直接或間接施加到原紙上的涂層，

2.一種涂布紙，其包括原紙和至少一層直接或間接施加到原紙上的涂層，

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的涂布紙，其中所述涂層還包含聚合物穩(wěn)定劑。

4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的涂布紙，其中所述涂布紙對于至少一種氣體的滲透性低于具有相同原紙并且相應(yīng)具有一層由天然蠟或飽和脂肪酸制成的涂層和一層由天然樹脂制成的涂層的涂布紙的滲透性。

5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的涂布紙，其具有在38℃、超過90％空氣濕度和涂料單位面積重量10±1g·m-2下測量的不大于50g·m-2·d-1、優(yōu)選不大于20g·m-2·d-1的水蒸氣透過率(wvtr)。

6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的涂布紙，其中所述羧酸組分選自脂肪酸、羥基脂肪酸或二羧酸或它們的酯、酰胺或鹽。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的涂布紙，其中所述脂肪酸為具有12至40個碳原子的飽和或不飽和脂肪酸，優(yōu)選具有16至18個碳原子和0或1個雙鍵的脂肪酸，特別優(yōu)選選自棕櫚酸、十七酸、硬脂酸，尤其是羧酸組分為硬脂酸或其酰胺。

8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的涂布紙，其中所述天然蠟選自巴西棕櫚蠟、小燭樹蠟、蜂蠟、中國蠟和日本蠟。

9.根據(jù)權(quán)利要求2至8中任一項所述的涂布紙，其中所述聚合物穩(wěn)定劑是交聯(lián)或未交聯(lián)的穩(wěn)定劑，選自以下組：聚乙烯醇、淀粉、羧基改性的聚乙烯醇、乙烯-乙烯醇共聚物、聚乙烯醇與乙烯-乙烯醇共聚物的組合、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、硅烷醇基改性的聚乙烯醇、雙丙酮改性的聚乙烯醇、改性聚乙二醇、未改性聚乙二醇、α-異癸基-ω-羥基-聚(氧-1,2-乙二基)、丁苯膠乳、苯乙烯-丙烯酸酯聚合物、丙烯酸共聚物、羧基改性的聚乙烯醇、乙烯-乙烯醇共聚物、聚乙烯醇與乙烯-乙烯醇共聚物的組合、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、硅烷醇基改性的聚乙烯醇、雙丙酮改性的聚乙烯醇、改性聚乙二醇、未改性聚乙二醇、α-異癸基-ω-羥基-聚(氧-1,2-乙二基)、丁苯膠乳、苯乙烯-丙烯酸酯聚合物、丙烯酸共聚物及其混合物以及它們的混合物。

10.根據(jù)權(quán)利要求2至9中任一項所述的涂布紙，其中所述涂層包含羧酸組分、天然樹脂和任選的聚合物穩(wěn)定劑，其中：

11.根據(jù)權(quán)利要求2至9中任一項所述的涂布紙，其中所述涂層包含天然蠟、天然樹脂和任選的聚合物穩(wěn)定劑，其中：

12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項所述的涂布紙，其中所述涂層包含至少一種纖維素衍生物作為成膜劑，選自甲基纖維素(mc)、乙基纖維素(ec)、甲基乙基纖維素(mec)、羥乙基纖維素(hec)、羥甲基纖維素(hmc)、羧甲基纖維素(cmc)、羥丙基纖維素(hpc)、羥丙基甲基纖維素(hpmc)、羥乙基甲基纖維素(hemc)，其中所述涂層優(yōu)選包含兩種纖維素衍生物作為成膜劑，其中所述成膜劑為mc和cmc。

13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的涂布紙，其中所述涂層包含羧酸組分、兩種纖維素衍生物作為成膜劑和至少一種聚合物穩(wěn)定劑，其中：

14.根據(jù)權(quán)利要求1和3至9中任一項所述的涂布紙，其中所述涂層包含：

15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的涂布紙，其中所述涂層包含兩種天然蠟、天然樹脂和任選的聚合物穩(wěn)定劑，其中：

16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的涂布紙，其包含天然蠟、羧酸組分、天然樹脂和任選的聚合物穩(wěn)定劑，其中：

17.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的涂布紙，其中，所述涂層的單位面積重量處于2至30g·m-2的范圍內(nèi)，優(yōu)選處于5至20g·m-2的范圍內(nèi)，尤其處于8至15g·m-2的范圍內(nèi)。

18.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的涂布紙，其中所述涂布紙具有以下特征中的至少一項：

19.一種用于涂布紙張的涂料，其包含根據(jù)權(quán)利要求1至16中任一項所限定的組分和選自水、四氫呋喃(thf)和乙醇的溶劑，其中所述溶劑優(yōu)選為水。

20.一種用于制備具有原紙和涂層的涂布紙的方法，包括以下步驟：

21.一種包含根據(jù)權(quán)利要求1至18中任一項所述的涂布紙的包裝。

22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的包裝，其用于食品；用作電子元件的附件，例如硅膠包；用于醫(yī)療產(chǎn)品，例如快速測試；用于洗滌劑和清潔劑，特別是呈粉末或片劑形式。

技術(shù)總結(jié)
本申請涉及一種涂布紙，其包括原紙和至少一層直接或間接施加到所述原紙上的涂層，其中所述涂層包含a)至少一種天然蠟和/或至少一種羧酸組分和b)至少一種天然樹脂；其中，與原紙相比，所述涂布紙對于至少一種氣體的滲透性降低。本申請還涉及用于生產(chǎn)該涂布紙的涂料、生產(chǎn)方法以及由此生產(chǎn)的包裝。

技術(shù)研發(fā)人員：蒂莫·斯塔林,邁克爾·霍恩,妮可·拉特,馬庫斯·畢薩斯基,馬塞爾·克勞斯,馬克西米利安·瑙
受保護的技術(shù)使用者：科勒創(chuàng)新科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15