包含得自从用过的饮料纸盒获得的纤维的高度精磨纸浆的阻隔纸或阻隔膜的制作方法

本公开内容涉及用于从用过的饮料纸盒(ubc)回收利用纤维级分的方法。

背景技术：

1、饮料纸盒的多层结构提供了一种资源高效、轻质且可回收利用的包装解决方案，且可以由可再生资源制成。持续性来源的原生纤维素纤维提供强度和刚度，而其它层提供对液体、水蒸气、油/油脂、氧气和光的阻隔以保护包装的内容物。恰当的材料组合确保了食品运输和储存安全，且同时通过保护内容物不变质来防止食品腐败和浪费。这些阻隔层可由各种聚合物或聚合物与铝箔或涂层的组合组成，这取决于待包装产品的类型，以及产品是否保持冷藏，或其是否在室温下分销和储存。

2、呈其最简单形式的饮料纸盒包含至少一个纸板层以及至少一个液体阻隔层，典型地聚烯烃层。饮料纸盒还可包含额外的阻隔层，典型地铝箔或涂层，或者高阻隔聚合物层，如聚酰胺或evoh。这样的饮料纸盒通常用于无菌包装，因此通常被称为无菌饮料纸盒。

3、无菌纸盒的典型结构包括聚烯烃(典型地ldpe(低密度聚乙烯))外层，该外层提供水分和液体阻隔，保护施加到板上的印刷油墨层，并且使包装能够热密封。所用纸板的类型取决于被包装的产品、其所销售的市场以及制造条件，但它通常为具有经漂白或粘土涂布的外层的两或三层片(ply)或甚至最多至五层片材料，并且通常含有ctmp(化学热磨机械浆)、tmp(热磨机械浆)、未洗硫酸盐浆(brown pulp)或高产率浆；纸板给予包装所需的机械刚度，并且典型地占包装总重量的约65-75％。纸板的内侧涂布有ldpe以使其与铝箔层接合，从而提供气味、光，以及气体阻隔。铝箔与最内侧塑料层的粘附通过使用例如emaa(聚(乙烯-共-甲基丙烯酸))的接合层来实现。最终，应用ldpe内层以使纸盒能够热封。

4、术语“用过的饮料纸盒(ubc)”在本文中用于表示使用后所收集的消费后饮料纸盒，并且特别是消费后无菌饮料纸盒。

5、与许多其它回收利用的资源相比，ubc的组成有所不同。ubc典型地特征在于：

6、·高量的经漂白或未经漂白的化学、半化学、或机械纤维

7、·高塑料含量

8、·高含量的箔和涂层中的铝

9、·食品或液体残余物

10、·高微生物(微生物体)含量

11、·高量的有机物质，包括不同的脂肪和油

12、·高含量的单价和多价离子或盐

13、·可能存在重金属

14、·非有意添加物质(nias)

15、·含有包装和包装物品的混合废物，如一次性组件(盖、吸管以及长绳状材料，如打包钢丝等)

16、所收集的ubc可以含有印刷油墨和清漆。尽管通常大部分纤维未直接经受印刷油墨，但在崩解步骤期间，溶解的油墨或油墨碎片可重新再沉积到纤维上。

17、回收利用可以分类为初级、二级、三级，以及四级回收利用。初级回收利用是指将材料再加工回其原始用途或同等或更高质量的可比产品，但目前这并非消费后纸盒的选项，因为它们不能直接转换回其原始用途。二级回收利用是对ubc最普遍的回收利用选项，其中材料被加工且用于不需要原始材料特性的应用中。纸纤维与聚合物和铝残余物(本文中也称为polyal残余物)分离，并且纤维被掺入到纸制品中。另一种二级回收利用工艺涉及将切碎的ubc转化为建筑材料。三级回收利用涉及使产品分解成其化学构件，然后将那些化学品回收利用到各种产品中。ubc的四级回收利用涉及焚烧和能量回收，但该工艺在许多国家不被视为回收利用。

18、由于其多层结构和特征组成，难以有效地回收利用和再利用ubc。因此，目前，ubc通常被收集起来，然后作为填埋的废弃物处置，焚烧或加工成不同的较低价值级分(例如，富聚合物级分、富纤维级分，以及废水或污泥级分)。富纤维级分典型地用于复合材料、非食品包装应用，以及容许较高杂质含量的其它等级，如纸巾、毛巾、衬垫以及书写纸。

19、由于纸板典型地占纸盒总重量的65-75％，该级分的回收一直是纸盒回收利用方法的显著焦点。回收利用可以在造纸厂通过使用常规水力碎浆机或鼓式碎浆机回收纸纤维来实现。水力碎浆机是底部带有叶轮的大型圆柱形容器，其打碎纸纤维并产生相对较稀的纤维浆料，其可在工厂内进一步加工。水与纸层之间的接触发生在水力碎浆机中，并且这些层由于碎浆机内部的液压力而分离。不需要化学品，但是有时可使用溶剂或酸或碱性溶液来改善分离效率。水力碎浆机中纸浆的稠度典型地低于15重量％。水力碎浆机通常配备有绞绳机，该绞绳机从浆料移除polyal残余物、盖、吸管以及长绳状材料，如打包钢丝。在从碎浆机移除之后，使polyal残余物在多孔旋转圆筒中洗涤，以回收任何夹带的纤维。鼓式碎浆机基本上为带有挡板的旋转倾斜滚筒，其使碎片与纤维在制浆和筛分部分中分离，且纤维损失最小。

20、虽然许多造纸厂具有可以回收利用ubc的水力碎浆机，但与其它纸包装的85％或更高相比最大理论产率仅为75％这一事实却是一项阻碍因素，同时也是经济地处理polyal残余物的挑战。此外，回收的ubc纤维中的高量的杂质，特别是来自食物残余物和非有意添加物质(nias)，可使得它们不适于混合到原始或较少污染的纸浆料流中。目前，在纸板制造工艺中使用回收利用的材料有严格的规定和限制。从ubc获得的纤维可能含有不应允许返回到纸板制作工艺中的组分。实例包括塑料粒子、金属金属化合物、光学增白剂(oba)或荧光增白剂(fwa)、油墨残余物或矿物油，并且特别是微生物、有毒组分，以及食物残余物。这些杂质可以干扰湿部化学(工艺性能)，而且还干扰最终产品特性(机械或产品性能、阻隔特性、杂质、微生物生长等)。

21、从ubc获得的纤维可能通常表现出高微生物活性或高微生物负载，并且在纤维或纸浆能够被再利用之前，典型地需要对纤维或纸浆进行微生物灭活或灭菌。

22、回收利用的ubc的另一项挑战在于，从ubc获得的纤维在被回收利用和再利用时被视为降级。这种降级部分地由于过度的机械和化学处理所致的机械特性降低。回收利用的纤维可能受到机械损坏，或者使用影响例如其强度和机械性能的方法被处理。

23、一般来讲，在制造用于食品或饮料包装应用的纸板中，仅使用原生纸纤维。需要增加用于食品包装应用的纸板中回收利用的纤维内容物的量。由于高程度的污染、微生物负载，以及回收利用的材料的降级，人们普遍认为来自ubc的纤维不可有效地再用于食品或饮料包装层叠材料或产品中。

24、因此，需要找到允许来自ubc的纸浆尤其地以较高含量用于食品或饮料包装基材和层叠材料的方法，而不会影响基材和层叠材料的机械特性或者引起包装内容物污染的风险。

技术实现思路

技术特征：

1.用于食品或液体包装层叠材料的阻隔纸或阻隔膜，所述阻隔纸或阻隔膜包含：

2.根据权利要求1所述的阻隔纸或阻隔膜，其中所述基材层包含至少50重量％的所述高度精磨的纤维素组合物。

3.根据权利要求1所述的阻隔纸或阻隔膜，其中所述基材层还包含从化学浆、cmp、ctmp、ht-ctmp、tmp、或损纸获得的纤维。

4.根据前述权利要求中任一项所述的阻隔纸或阻隔膜，其包含设置在所述基材层的两侧上的聚合物气体阻隔涂层。

5.根据前述权利要求中任一项所述的阻隔纸或阻隔膜，其中所述聚合物气体阻隔涂层包含一种或多种选自以下的水溶性或水分散性成膜聚合物：多糖、聚乙烯醇、聚乙烯醇乙酸酯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯吡咯烷酮、丙烯酸类聚合物、丙烯酸类共聚物、聚氨酯，以及胶乳乳液，如苯乙烯/丙烯酸酯胶乳。

6.根据前述权利要求中任一项所述的阻隔纸或阻隔膜，其还包含设置在所述基材层的至少一侧上的聚合物密封层。

7.根据前述权利要求中任一项所述的阻隔纸或阻隔膜，其还包含设置在所述基材层的两侧上的聚合物密封层。

8.根据前述权利要求中任一项所述的阻隔纸或阻隔膜，其中所述聚合物密封层包含聚烯烃层，优选地聚乙烯层。

9.根据前述权利要求中任一项所述的阻隔纸或阻隔膜，其中所述基材层的克重在15-120gsm的范围内，优选地在20-70gsm的范围内。

10.根据前述权利要求中任一项所述的阻隔纸或阻隔膜，其中所述高度精磨的纤维素组合物具有50-100范围内，优选地70-100范围内，优选地85-98范围内，并且更优选地90-98范围内的肖伯尔-瑞格勒(sr)值，通过标准iso 5267-1所测定。

11.根据前述权利要求中任一项所述的阻隔纸或阻隔膜，其中所述高度精磨的纤维素组合物的长度>0.2mm的纤维的含量为基于干重计每克至少1000万根纤维，并且优选地基于干重计每克至少1500万根纤维。

12.根据前述权利要求中任一项所述的阻隔纸或阻隔膜，其中所述高度精磨的纤维素纤维组合物的长度>0.2mm值的纤维的平均原纤维面积为至少14％，优选地至少20％，更优选地至少22％。

13.根据前述权利要求中任一项所述的阻隔纸或阻隔膜，其中所述高度精磨的纤维素组合物是微原纤化纤维素(mfc)组合物。

14.根据前述权利要求中任一项所述的阻隔纸或阻隔膜，其中所述高度精磨的纤维素组合物通过以下方式获得：

15.制造用于食品或液体包装层叠材料的阻隔纸或阻隔膜的方法，所述方法包括：

技术总结本发明涉及一种用于食品或液体包装层叠材料的阻隔纸或阻隔膜，所述阻隔纸或阻隔膜包含：基材层，该基材层包含含有从用过的饮料纸盒(UBC)获得的纤维的高度精磨的纤维素组合物，以及聚合物气体阻隔涂层，该聚合物气体阻隔涂层设置在基材层的至少一侧上。技术研发人员：C-H·勒琼奎斯特,K·巴克福克受保护的技术使用者：斯道拉恩索公司技术研发日：技术公布日：2024/6/13