包装复合材料层、包装容器及包装复合材料层的制作方法

摘要

本申请提供了一种包装复合材料层、包装容器及包装复合材料层的制作方法，其中，该包装复合材料层用于包装液体食品，该包装复合材料层包括依次叠层设置的外层、纸层以及复合层；其中，外层和复合层是采用由妥尔油和/或油脂中提取的可再生聚乙烯制成。本申请提供的包装复合材料层是采用由妥尔油和/或油脂中提取的可再生聚乙烯制成，以能够有效地减少对温室气体的排放，且通过使用可再生资源制成的包装复合材料层，能够有效保护具有高生物多样性价值和高碳储量的土地以及水和空气，且在全球供应链中能够促进环境、社会和经济的可持续发展。

说明书

技术领域

本申请涉及食品包装的技术领域，具体是涉及一种包装复合材料层、包装容器及包装复合材料层的制作方法。

背景技术

随着，人类社会的经济发展以及对食品饮料安全的愈加关注，其中，牛奶、饮料等液态食品已广泛在使用无菌液体包装材料进行包装。

然而，传统的无菌液体包装从材质角度来看，均是由聚乙烯、纸、铝箔等组成，而其中的聚乙烯的原料基本是通过对石油的裂解物石脑油进行提炼得到。因此，这种聚乙烯也被称为石油基聚乙烯，它既不是来源于生物，也不是来源于可再生资源，而是依赖于稀缺的石油，且石油基、化石燃料的基材也会造成大量的二氧化碳排放进入大气，以致通常被认为是目前温室效应的主要成因。

且与基于石油或化石燃料的有机分子相比，来自可再生资源的含碳有机产品，则被认为不会进一步造成温室效应。

然而，目前市场上已经能够看到的生物基聚乙烯，是通过种植大面积甘蔗，然后从甘蔗中提取乙醇，再通过乙醇聚合成生物基聚乙烯，同时甘蔗在生长过程中会吸收周围环境中大量的二氧化碳。但缺点是，种植大面积的甘蔗意味着需要使用更多的土地资源，且会使用大量化肥，从而导致土壤的物理结构变化及土壤酸化，并使得植物根系不生长，土壤肥力下降，以致影响到土壤的微生物的生存，而土壤的酸化又会促进有毒元素的释放和活化，造成土壤板结等，且将进一步导致当地的农业结构不合理、森林面积减小，影响当地经济及生态的合理性。

发明内容

本申请提供了一种包装复合材料层、包装容器及包装复合材料层的制作方法，以解决现有的包装复合材料层的制成材料通常来源于不可再生的石油或化石燃料等不可再生资源，以致将加剧温室效应的产生，以及在采用农作物作为该制成材料的来源，也将导致土壤的物理结构变化及土壤酸化，并使得植物根系不生长，土壤肥力下降，当地的农业结构不合理、森林面积减小，影响当地经济及生态合理性的问题。

为解决上述技术问题，本申请提供了一种包装复合材料层，用于包装液体食品，其中，该包装复合材料层包括依次叠层设置的外层、纸层以及复合层；其中，外层和复合层是采用由妥尔油和/或油脂中提取的可再生聚乙烯制成。

其中，包装复合材料层还包括阻隔层，阻隔层设置在复合层远离纸层的一侧面上，阻隔层是采用铝箔、乙烯-乙烯醇共聚物膜、聚乙烯醇膜、聚酯膜、尼龙膜、金属镀膜、金属氧化物气相沉淀阻隔膜、生物基尼龙膜、生物基聚2，5－呋喃二甲酸乙二醇酯膜、生物基聚对苯二甲酸乙二醇酯膜、聚羟基脂肪酸酯膜、聚偏二氯乙烯膜中的至少一种制成。

其中，包装复合材料层还包括内层，内层设置在阻隔层远离复合层的一侧面上，内层是采用可再生聚乙烯和石油基聚乙烯混合制成。

其中，石油基聚乙烯是由线性低密度聚乙烯、茂金属线性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯中的至少两种形成。

其中，内层中可再生聚乙烯的含量为20wt％-80wt％。

其中，包装复合材料层还包括粘接层，粘接层设置在阻隔层和内层之间，用于使内层粘接于阻隔层上。

其中，粘接层是采用乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-甲基丙烯酸共聚物、马来酸酐改性聚乙烯中的至少一种制成。

其中，可再生聚乙烯的熔体流动速率为3-24g/10min，密度为0.905-0.950g/cm

为解决上述技术问题，本申请采用的又一个技术方案是：提供一种包装容器，用于容置液体食品，其中，该包装容器是采用如上任一项所述的包装复合材料层制成。

为解决上述技术问题，本申请采用的又一个技术方案是：提供一种包装复合材料层的制作方法，其中，该包装复合材料层的制作方法包括：提供一纸层，采用淋膜工艺将外层涂覆材料涂覆在纸层的一侧面上并层压，以得到叠层设置于纸层一侧面上的外层；采用淋膜工艺将复合层涂覆材料涂覆在纸层背离外层的另一侧面上并层压，以获取到包装复合材料层，其中，外层涂覆材料和复合层涂覆材料是采用由妥尔油和/或油脂中提取的可再生聚乙烯配置得到。

本申请的有益效果是：区别于现有技术，本申请提供的包装复合材料层用于包装液体食品，该包装复合材料层包括依次叠层设置的外层、纸层以及复合层，且其中的外层和复合层是采用由妥尔油和/或油脂中提取的可再生聚乙烯制成，从而有效地避免了采用石油或化石燃料等不可再生资源，其实现成本低，且有效地减少了温室气体的排放，并能够保护具有高生物多样性价值和高碳储量的土地以及水和空气，且在全球供应链中能够促进环境、社会和经济的可持续发展。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请包装复合材料层第一实施方式的结构示意图；

图2是本申请包装复合材料层第二实施方式的结构示意图；

图3是本申请包装复合材料层第三实施方式的结构示意图；

图4是本申请包装复合材料层第四实施方式的结构示意图；

图5是本申请包装复合材料层的制作方法一实施方式的流程示意图；

图6是图5中包装复合材料层的制作方法一具体应用场景中涂覆复合层，并与纸层和阻隔层进行层压的工艺流程示意图；

图7是图5中包装复合材料层的制作方法一具体应用场景中多层共挤吹膜工艺流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本申请作进一步的详细描述。特别指出的是，以下实施例仅用于说明本申请，但不对本申请的范围进行限定。同样的，以下实施例仅为本申请的部分实施例而非全部实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请中的术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。本申请的描述中“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。本申请实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

下面结合附图和实施例对本申请进行详细的说明。

请参阅图1，图1是本申请包装复合材料层第一实施方式的结构示意图。

在本实施方式中，提供一种包装复合材料层1，该包装复合材料层1用于制作包装容器，如制作包装袋或包装盒等，以用于对液体食品进行无菌包装。当然，在其他实施例中，该包装复合材料层1还可以应用在其他应用场景，或其他需要进行无菌包装的物品中，本实施例对此并不加以限制。

具体地，该包装复合材料层1包括依次叠层设置的外层10、纸层20以及复合层30。且其中的外层10和复合层30是采用由妥尔油和/或油脂中提取的可再生聚乙烯制成。

则可理解的是，该外层10和复合层30所采用的可再生聚乙烯是从妥尔油和/或油脂中提取得到，其具体可以是对生物基石脑油进行裂解后聚合而成，且可分为两类，第一类由一种妥尔油的物质制成；第二类由废弃的植物油、动物脂肪和日常生活中及餐饮业产生的废油制成。

其中，妥尔油可以是造纸过程中产生的残留物的提取物，具体地，其可以来自可持续生产管理的森林，以在纸浆生产和分离木浆的过程中，从相应产生的一种残留物中提取出来。且由于这种残留物属于一种工业副产物，无其他用途，且数量庞大，更不能用于制作食物，而仅通过对该妥尔油依次进行纯化、裂解、加氢处理、蒸馏等步骤即可得到该生物石脑油，因而具有极好的经济效益，可节省大量的资源成本。此生物石脑油便是制成聚烯烃的原料，再对生物基石脑油通过裂解和聚合，便可制成可再生聚乙烯(妥尔油)。

而废弃油脂的原材料是一种可再生碳氢化合物(生物基石脑油)，可使用废油和渣油等可持续生物基原材料生产，且该废油和渣油可来源于日常生活、餐饮业等回收的动物脂肪、植物油、地沟油等，也即可通过对可再生碳氢化合物(生物基石脑油，废弃油脂)进行裂解和聚合来制成可再生聚乙烯，且具有极好的经济效益。

其中，可再生聚乙烯(妥尔油)和可再生聚乙烯(废弃油脂)均包括有可再生低密度聚乙烯(Renewable-LDPE)、可再生中密度聚乙烯(Renewable-MDPE)、可再生高密度聚乙烯(Renewable-HDPE)、可再生线性低密度聚乙烯(Renewable-LLDPE)、可再生茂金属线性低密度聚乙烯(Renewable-mLLDPE)等中的一种或多种混合。

且由于该包装复合材料层1的制成材料避免了从石油或化石燃料等不可再生资源中提炼获得，也便能够有效缓解石油资源的紧张、降低二氧化碳的排放，进而有效地避免了进一步加剧温室效应的产生，且相应的实现成本也更低。此外，因该包装复合材料层1的制成材料也避免了采用从单一的农作物，如甘蔗中提取、合成生物基聚乙烯，因而也能够避免因使用化肥而产生土壤酸化、农业结构不合理的隐患，进而能够保护具有高生物多样性价值和高碳储量的土地以及水和空气，同时通过废物的再利用有利于形成有益的循环，具有可观的环保、经济效益。

可选地，可再生聚乙烯的熔体流动速率MFR(ASTM-D1238或者ISO-1133，190℃/2.16kg)为3-24g/10min，以能够在相应的制作工艺中较适宜的制成相应材料层。

优选地，可再生聚乙烯的熔体流动速率为4-20g/10min，更优选为5-15g/10min。

可选地，可再生聚乙烯的密度(ASTM-D792或者ISO-1183)为0.905-0.950g/cm3；抗张强度(断裂)(ISO-527-2)为10-16MPa；断裂伸长率(ISO 527-2)为350-650％。

优选地，可再生聚乙烯的密度为0.908-0.930g/cm3，更优选为0.910-0.925g/cm3；且可再生聚乙烯的抗张强度(断裂)(ISO-527-2)为10-13MPa；断裂伸长率(ISO-527-2)为400-600％。

请继续参阅图2，图2本申请包装复合材料层第一实施方式的结构示意图。本实施方式中的包装复合材料层与图1中的包装复合材料层第一实施方式的区别在于，该包装复合材料层1还包括阻隔层40。

其中，阻隔层40设置在复合层30远离纸层20的一侧面上，且该阻隔层40是采用铝箔、乙烯-乙烯醇共聚物膜、聚乙烯醇膜、聚酯膜、尼龙膜、金属镀膜、金属氧化物气相沉淀阻隔膜、生物基尼龙膜、生物基聚2，5－呋喃二甲酸乙二醇酯膜、生物基聚对苯二甲酸乙二醇酯膜、聚羟基脂肪酸酯膜、聚偏二氯乙烯膜中的至少一种制成，以能够隔绝氧气和水分子的渗透，从而在使用相应的包装复合材料层1包装液体食品时，能够有效防止相应液体食品的腐坏、变质。

可选地，该金属氧化物气相沉淀阻隔膜的金属氧化物包括氧化铝AlOx和氧化硅SiOx，基材包括PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PA(生物基)、PE(聚乙烯)、PP(聚丙烯)中的一种。该生物基尼龙膜包括生物基PA-610、生物基PA11、生物基MXD-10、生物基PA-510、生物基PA-1010、生物基PA-56中的一种。

请继续参阅图3，图3本申请包装复合材料层第三实施方式的结构示意图。本实施方式中的包装复合材料层与图2中的包装复合材料层第二实施方式的区别在于，该包装复合材料层1还包括内层50。

其中，内层50设置在阻隔层40远离复合层30的一侧面上，内层50是采用可再生聚乙烯和石油基聚乙烯混合制成。

可选地，该石油基聚乙烯是由线性低密度聚乙烯LLDPE、茂金属线性低密度聚乙烯mLLDPE、低密度聚乙烯LDPE中的至少两种形成。

可选地，内层50中可再生聚乙烯的含量为20wt％-80wt％；其熔体流动速率MFR(ASTM-D1238或者ISO-1133，190℃/2.16kg)为3-24g/10min；其密度(ASTM-D792或者ISO-1183)为0.908-0.930g/cm

优选地，内层50中可再生聚乙烯的熔体流动速率MFR(ASTM-D1238或者ISO-1133，190℃/2.16kg)为4-20g/10min；其密度(ASTM-D792或者ISO-1183)为0.910-0.925g/cm3；其抗张强度(断裂)(ISO-527-2)为10-13MPa；其断裂伸长率(ISO-527-2)为400-600％。

请继续参阅图4，图4本申请包装复合材料层第四实施方式的结构示意图。本实施方式中的包装复合材料层与图3中的包装复合材料层第三实施方式的区别在于，该包装复合材料层1还包括粘接层60。

其中，粘接层60设置在阻隔层40和内层50之间，以使内层50能够可靠地粘接于阻隔层40上。

可选地，粘接层是采用乙烯-丙烯酸共聚物EAA、乙烯-甲基丙烯酸共聚物EMAA、马来酸酐改性聚乙烯MAH-g-PE中的至少一种制成。

可选地，其中乙烯-丙烯酸共聚物EAA中的丙烯酸的含量(AAwt％)为6.0-9.5wt％；乙烯-甲基丙烯酸共聚物EMAA中的甲基丙烯酸的含量(MAAwt％)为7.5-11.3wt％；粘接层60的熔体流动速率MFR(ASTM-D1238或者ISO-1133，190℃/2.16kg)为6-11g/10min；其密度(ASTM-D792或者ISO-1183)为0.925-0.945g/cm

优选地，其中乙烯-丙烯酸共聚物EAA中的丙烯酸的含量(AAwt％)为7.5-8.5wt％；乙烯-甲基丙烯酸共聚物EMAA中的甲基丙烯酸的含量(MAAwt％)为8.7-10.5wt％；粘接层60的熔体流动速率MFR(ASTM-D1238或者ISO-1133，190℃/2.16kg)为7-8.5g/10min；其密度(ASTM-D792或者ISO-1183)为0.930-0.940g/cm

由此可知，该包装复合材料层1因为使用的是可再生聚乙烯，因此也属于生物基材料。

可选地，该包装复合材料层1的各材料层中的生物基的含量分别对应为：其外层10的生物基含量为100％，复合层30的生物基含量为100％，内层50的生物基含量为20-80％。该包装复合材料层1总的生物基含量为71-90％，优选为80-88％；且纸层20也属于生物基材料。

可选地，该包装复合材料层1中的可再生聚乙烯占比为12-34％，优选为16-29％；其中可再生聚乙烯占包装复合材料层1中的总聚烯烃的比例为60-85％，优选为66-83％。

其中，该包装复合材料层1还可以是具有如下表1所示特征的实施1、实施例2以及实施例3。

表1

其中，该包装复合材料层1用于无菌液体食品的包装，可以制作体积为65ml～2000ml的包装容器，且通过使用可再生聚乙烯，该包装复合材料层1的各项性能和传统的使用石油基聚乙烯的无菌液体包装，在各层结构厚度一致的前提下进行比较，如表2，结果表明两者各项性能指标基本一致。

表2：包装复合材料层1和现有无菌液体食品包装材料的性能

基于总的发明构思，本申请还提供了一种包装容器，其中，该包装容器用于容置液体食品，且该包装容器是采用如上任一项所述的包装复合材料层制成。

可选地，该包装容器的容积为65ml-2000ml。

可选地，该包装容器可以制作成砖形包装、枕形包装、三角形包装、钻石形包装、斧形包装等任一合理的形状样式，本申请对此不做限定。

可选地，该包装容器用于无菌液体食品包装所对应的液体食品至少包括超高温灭菌(UHT)牛奶、巴氏杀菌奶、长期货架奶、奶油、风味和配方乳品、发酵乳品、浓缩奶、炼乳、复原乳、果汁、非碳酸饮料、茶、椰子水、汤料、番茄酱、芝士和酱料等任一合理的液体食品中的一种，以能够有效地保持上述液体食品及其他液体食品的风味。

基于总的发明构思，本申请还提供了一种包装复合材料层的制作方法，请参阅图5，图5是本申请包装复合材料层的制作方法一实施方式的流程示意图。本实施方式包括如下步骤：

S51：提供一纸层，采用淋膜工艺将外层涂覆材料涂覆在纸层的一侧面上并层压，以得到叠层设置于纸层一侧面上的外层。

具体地，首先提供一纸层，并采用淋膜工艺将一外层涂覆材料涂覆在纸层的一侧面上并层压，以得到叠层设置于纸层一侧面上的外层。

S52：采用淋膜工艺将复合层涂覆材料涂覆在纸层背离外层的另一侧面上并层压，以获取到包装复合材料层，其中，外层涂覆材料和复合层涂覆材料是采用由妥尔油和/或油脂中提取的可再生聚乙烯配置得到。

进一步地，采用淋膜工艺将复合层涂覆材料涂覆在纸层背离外层的另一侧面上并层压，以获取到包装复合材料层，且其中的外层涂覆材料和复合层涂覆材料是采用由妥尔油和/或油脂中提取的可再生聚乙烯配制得到。

在另一实施中，还包括：采用高速淋膜工艺将纸层和阻隔层与通过涂覆的复合层进行层压，并在高速淋膜机的内层挤出站通过共挤的方式，依次将粘接层和内层涂覆在阻隔层内表面，最终在高速淋膜机的外层站将外层涂覆在纸层外侧，因此由外到内依次制作形成一个由外层、纸层、复合层、阻隔层、粘接层、内层组成的包装复合材料层，且该包装复合材料层能够用于包装液体食品。

其中，在该包装复合材料层的制作方法中通过涂覆复合层，以层压纸层和阻隔层的工艺如图6所示，图6是图5中包装复合材料层的制作方法一具体应用场景中涂覆复合层，并与纸层和阻隔层进行层压的工艺流程示意图。其中复合层对应的挤出机模头加工温度为305-330℃，优选为315-325℃。

在高速淋膜机的内层挤出站通过共挤依次将粘接层和内层涂覆在阻隔层内表面，其中内层的挤出机模头加工温度为265-295℃，优选为275-285℃。

其中，粘结剂和内层也可以通过吹膜共挤的方式进行层压，且该内层是由可再生聚乙烯、线性低密度聚乙烯LLDPE、茂金属催化线性低密度聚乙烯mLLDPE、低密度聚乙烯LDPE中的至少两种形成。

其中，该可再生聚乙烯的含量为20wt％-80wt％，其熔体流动速率MFR(ASTM-D1238或者ISO-1133，190℃/2.16kg)为0.5-5g/10min，优选为2-4g/10min；其密度(ASTM-D792或者ISO-1183)为0.908-0.930g/cm3，优选为0.910-0.925g/cm3。

可选地，粘接层和内层对应的吹膜共挤的模头温度为110-180℃，优选为150-170℃，如图7所示，图7是图5中包装复合材料层的制作方法一具体应用场景中多层共挤吹膜工艺流程示意图。其中，粘结剂和内层的制作工艺包括：首先将粘接层或内层的制成材料通过喂料区填装进多层共挤吹膜机中，以通过该多层共挤吹膜机的模头将粘接层或内层的制成材料吹制成筒状薄膜材料层，进而通过人字夹板层压为粘接层或内层后收卷。

可选地，使用可持续包装材料的灌装成型的包装复合材料层的横向封合强度为13.8-16.9N，而其纵向的封合窗口为300-410，其单位为封合功率值。

本申请的有益效果是：区别于现有技术，本申请提供的包装复合材料层用于包装液体食品，该包装复合材料层包括依次叠层设置的外层、纸层以及复合层，且其中的外层和复合层是采用由妥尔油和/或油脂中提取的可再生聚乙烯制成，从而有效地避免了采用石油或化石燃料等不可再生资源，其实现成本低，且有效地减少了温室气体的排放，并能够保护具有高生物多样性价值和高碳储量的土地以及水和空气，且在全球供应链中能够促进环境、社会和经济的可持续发展。

以上所述仅为本申请的部分实施例，并非因此限制本申请的保护范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效装置或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。