本發(fā)明涉及一種制造用于液體食品包裝容器的層壓包裝材料卷材的方法、轉(zhuǎn)換單元和層壓包裝材料卷材。

背景技術(shù)：

1、用于液體食品的一次性包裝容器通常由層壓包裝材料制成。層壓包裝材料以連續(xù)卷材形式生產(chǎn)，可用于卷筒進(jìn)料填充機(jī)或切割成單獨(dú)的坯料以用于坯料進(jìn)料包裝機(jī)。

2、層壓包裝材料采用轉(zhuǎn)換程序(converting?procedure)生產(chǎn)，其中多種材料被連接和加工以形成即用的(ready-to-use)層壓包裝材料卷材。

3、在轉(zhuǎn)換過程中，形成層壓包裝材料芯層的紙板層通常在外側(cè)(即，作為層壓包裝材料外側(cè)的一側(cè))進(jìn)行數(shù)字印刷，例如通過噴墨(ink-jet)印刷，干燥并層壓在可密封層之間。可選地，紙板層可以在印刷之前預(yù)涂，和/或已經(jīng)粘合到一個(gè)或多個(gè)層上。

4、在整個(gè)轉(zhuǎn)換過程中，重要的是保持紙板層所需的水分水平；不僅要確保各種轉(zhuǎn)換過程的最佳性能，還要控制最終包裝容器的所需特性。

5、在使用水基油墨(例如顏料型水基油墨)進(jìn)行印刷(特別是數(shù)字印刷)后，建議使用紅外輻射技術(shù)來干燥紙板層。雖然這種技術(shù)可以快速干燥，但據(jù)觀察，更強(qiáng)大的干燥也會(huì)使紙板層干燥，即紙板層的水分含量會(huì)降低。紙板層某一區(qū)域的水分損失將隨印刷設(shè)計(jì)而變化，特別是與該區(qū)域上印刷的顏色(特別是黑色顏料的量)有關(guān)。對于液體食品包裝材料，印刷油墨在印刷后可能不會(huì)被涂層(如清漆)覆蓋。它們通過例如聚合物層層壓以保護(hù)干燥后的印刷。因此，在干燥油墨印刷區(qū)域時(shí)，可能難以避免過度干燥，尤其是未印刷的表面。因此，很難提供均勻(even)干燥。低紙板水分含量會(huì)對轉(zhuǎn)換過程產(chǎn)生負(fù)面影響，尤其是當(dāng)紙板層在層壓之前折痕時(shí)。如果紙板層的水分含量降低到一定水平，紙板層將破裂而不是彎曲，從而可能降低最終層壓包裝材料卷材和由層壓包裝材料卷材制成的包裝容器的質(zhì)量。另一方面，如果印刷圖案未充分干燥，則可能導(dǎo)致與裝飾層的印刷彩色圖案磨損或弄臟相關(guān)的缺陷。因此，本領(lǐng)域需要改進(jìn)層壓包裝材料卷材的制造技術(shù)，特別是在油墨干燥方面。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是至少部分地克服現(xiàn)有技術(shù)的上述一個(gè)或多個(gè)局限性。特別地，本發(fā)明的目的是提供一種可靠且有效的方法來制造層壓包裝材料卷材，即使印刷設(shè)計(jì)發(fā)生變化，也能保持紙板層的水分水平。

2、為了解決這些目的，提供了一種用于制造層壓包裝材料卷材的連續(xù)在線方法。該方法包括：在紙板層上噴墨印刷多個(gè)墨滴(ink?droplets)，例如以形成裝飾層，所述墨滴包括色料和溶劑；確定墨滴的第一子集相對于全部多個(gè)墨滴的比例，所述第一子集包括僅一種特定顏色的色料；基于墨滴的第一子集的確定比例(determined?proportion)確定調(diào)整后的干燥功率；并且通過在調(diào)整后的干燥功率下施加熱空氣和/或紅外輻射來蒸發(fā)(換句話說，干燥)至少部分溶劑，使得色料被固定。這一技術(shù)方案的優(yōu)點(diǎn)在于，即使印刷設(shè)計(jì)發(fā)生變化，紙板層的水分含量也基本保持不變。紙板層的水分含量例如可以為4％或更多，在5％至10％之間，或者優(yōu)選地在5％至8.5％之間。

3、很可能的紙板層是用于液體食品包裝的紙板層。換句話說，很可能的層壓包裝材料卷材是層壓液體食品包裝材料卷材，或者稱為液體包裝板。

4、液體包裝板中使用的紙板通常具有一個(gè)面，稱為頂面，針對印刷進(jìn)行了優(yōu)化，另一個(gè)面，即背面，具有防水性能以抵抗來自外部環(huán)境的水吸收。因此，如果需要的話，比如干燥后過度干燥，紙板不適合從背面潤濕。對于使用水基油墨印刷的紙板，在干燥后也不能從頂面潤濕，以免溶解已印刷的油墨的問題。由于食品安全要求，重新潤濕對于液體食品包裝材料生產(chǎn)來說也不是優(yōu)選的。

5、在一個(gè)實(shí)施方案中，使用cmyk(青色、品紅色、黃色和黑色)組合，印刷可能達(dá)到超過200％tac(總面積覆蓋率)。這些印刷品不能僅通過紅外線干燥，否則黑色區(qū)域會(huì)過熱。這會(huì)導(dǎo)致紙板區(qū)域過度干燥，并導(dǎo)致紙板干燥不均勻和水分含量不均勻。

6、在一個(gè)實(shí)施方案中，油墨不僅可能含有水，還可能含有一些有機(jī)揮發(fā)物。水和揮發(fā)性有機(jī)物含量的組合可能導(dǎo)致更高的沸點(diǎn)來干燥油墨。因此，如果僅使用ir，則可能需要更高的干燥能量，這可能導(dǎo)致紙板過度干燥。

7、該方法還可以包括柔版印刷或其他印刷技術(shù)，因此裝飾層可以僅通過噴墨印刷或通過結(jié)合兩種或更多種印刷技術(shù)的混合方法獲得。換句話說，裝飾層可以是噴墨印刷和柔版印刷。用于噴墨印刷的油墨可以包含比用于柔版印刷的油墨更高的溶劑與顏料的比率。例如，噴墨油墨可以包含比柔版印刷油墨多約4倍的水含量。此外，與柔版印刷相比，噴墨印刷在紙板層上放置的油墨總量是其幾倍。因此，對于噴墨印刷而言，提供不降低紙板層水分含量的快速干燥工藝就顯得更加重要。

8、該方法還可以包括在噴墨印刷之前將印刷基材層施加到所述紙板層。

9、在一個(gè)實(shí)施方案中，當(dāng)紙板層需要盡快干燥時(shí)，本發(fā)明可能更有益。例如，如果紙板具有印刷基材層，該印刷基材層可避免油墨溶劑(最有可能是水基油墨)通過紙板遷移，那么盡可能快地干燥而不過度干燥包裝材料可能更有益。換句話說，如果紙板具有印刷基材層，該印刷基材層可保持幾乎所有油墨溶劑(最有可能是水基油墨)印刷在印刷基材層上，那么盡可能快地干燥而不過度干燥包裝材料可能更有益。

10、施加印刷基材層可以包括例如用預(yù)涂層涂覆紙板層，或通過等離子處理對紙板層進(jìn)行底漆處理(priming)以在紙板層的表面上形成印刷基材層，或施加表面調(diào)節(jié)劑，從而改變與靜電有關(guān)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(topology)或特性。印刷基材層可以完全覆蓋紙板層，可以僅覆蓋裝飾層要覆蓋的區(qū)域，或者它們可以覆蓋紙板層的中等大小的區(qū)域。

11、在一個(gè)實(shí)施方案中，紙板層可包括可印刷涂層，例如白色顏料和粘土涂層作為印刷基材層。這種粘土涂層將在紙板層上形成防水表面，這意味著油墨溶劑不能遷移并被吸收到紙板纖維層中。這需要增加干燥功率，因?yàn)樵谶M(jìn)行進(jìn)一步的下游工藝之前快速干燥油墨非常重要。

12、在一個(gè)實(shí)施方案中，印刷基材層可以是粘土涂層，其也在噴墨印刷的之前進(jìn)行底漆處理(primed)。

13、在一個(gè)實(shí)施方案中，印刷基材層可以在同一生產(chǎn)現(xiàn)場的噴墨印刷之前設(shè)置在紙板層上；和/或在此之前，例如在另一個(gè)生產(chǎn)現(xiàn)場，即在實(shí)現(xiàn)噴墨印刷的現(xiàn)場，不實(shí)現(xiàn)印刷基材層的施加。

14、在一個(gè)實(shí)施方案中，對于預(yù)定義的循環(huán)重復(fù)印刷圖案，墨滴的第一子集相對于全部多個(gè)墨滴的比例基本恒定，并且針對每個(gè)預(yù)定義的循環(huán)重復(fù)印刷圖案確定調(diào)整后的干燥功率。這是有益的，因?yàn)樗试S每個(gè)印刷圖案高效且均勻地干燥，并且有利于保持紙板層的水分含量。

15、在一個(gè)實(shí)施方案中，該方法還包括向所述紙板層提供折痕線圖案。作為示例，折痕線圖案可以在機(jī)器方向上重復(fù)。

16、在可能的實(shí)施方案中，折痕線可以設(shè)置在噴墨印刷的上游和/或下游。

17、優(yōu)選地，紙板層的厚度至少為90μm，和/或重量至少為65gsm。

18、在噴墨印刷和/或施加印刷基材層之前，紙板層可以是未涂覆的紙板，或者層壓有一個(gè)或多個(gè)層(例如聚合物層)的紙板。

19、紙板層可以以基本恒定的速度沿機(jī)器方向輸送，例如以200m/min或更快的速度輸送。

20、在一個(gè)實(shí)施方案中，通過施加熱空氣和紅外輻射的組合來蒸發(fā)溶劑，并且熱空氣在紅外輻射之后施加。

21、在一個(gè)實(shí)施方案中，干燥裝飾層還包括通過調(diào)節(jié)紅外輻射和熱空氣流之間的比率來控制紙板層的水分含量。這是有益的，因?yàn)樗试S精確控制裝飾層和紙板層，并有助于在最短的干燥時(shí)間內(nèi)保持水分含量。

22、干燥裝飾層還可以包括通過將熱空氣的質(zhì)量流量調(diào)節(jié)至干燥器(即沖擊式干燥器)中的供氣槽中的目標(biāo)流速，以及調(diào)節(jié)熱空氣的溫度來控制紙板層的水分含量。

23、熱空氣干燥機(jī)的槽速度可以為45-85m/s，空氣溫度為55-80℃。可以控制由熱空氣干燥機(jī)供給的用于干燥裝飾層的熱空氣中的濕度，優(yōu)選在線控制。

24、在一個(gè)實(shí)施方案中，可以控制紙板的溫度，優(yōu)選在線控制。如果印刷和層壓包裝材料具有多于一條的通道，則在印刷期間和/或干燥期間和/或干燥下游可以單獨(dú)控制將用于供給液體食品填充機(jī)的每一條通道，以避免出現(xiàn)溫度梯度。

25、在一個(gè)實(shí)施方案中，控制水分水平包括確定干燥時(shí)間，并通過最小化紅外輻射量同時(shí)仍確保在干燥時(shí)間內(nèi)完全干燥來確定紅外輻射與熱空氣流之間的比率。通過這種方式，與紙板層中的水分損失相關(guān)的問題被最小化。

26、可以通過將紙板層的區(qū)域暴露于紅外輻射，然后將紙板層的相同區(qū)域暴露于熱空氣流來干燥裝飾層。例如，可以將紙板層的區(qū)域暴露于紅外輻射，直到達(dá)到紙板的確定的水分水平，并且可以通過熱空氣流進(jìn)行裝飾層的剩余干燥。通過這種方式，確保了該方法的時(shí)間效率，同時(shí)仍然確保了紙板層中的所需水分含量。

27、紅外輻射可以具有0.4μm-4μm內(nèi)的光譜發(fā)射。換句話說，紅外輻射可以是近紅外輻射、短波紅外輻射、中波紅外輻射或多個(gè)紅外區(qū)域中的輻射。

28、本發(fā)明可以在干燥之后不提供任何再加濕或潤濕的情況下進(jìn)行。因此，可以避免與此相關(guān)的額外操作和控制。

29、在一個(gè)實(shí)施方案中，層壓包裝材料的印刷和干燥方法可以卷對卷(roll-to-roll)地進(jìn)行，這意味著可以在印刷上游展開紙板卷材，并在與另一層層壓后的下游收卷。卷起層壓包裝材料會(huì)對印刷品產(chǎn)生摩擦和拉伸力，因此印刷品應(yīng)適當(dāng)干燥，同時(shí)不會(huì)引起紙板過度干燥。此外，如果在層壓包裝材料上形成折痕線圖案，則這些圖案應(yīng)借助于紙板中保持的水分含量來抵抗摩擦和拉伸力。卷起的包裝材料卷材可以以方便的方式輸送到下一步，例如將產(chǎn)品(可能是液體食品)填充到包裝材料卷材內(nèi)。

30、方法步驟的順序可能不是對本發(fā)明的限制。技術(shù)人員可以使用上述步驟的各種順序，只要在技術(shù)上可以實(shí)現(xiàn)通過紅外干燥和熱空氣干燥基本保持紙板層水分含量的優(yōu)點(diǎn)即可。

31、油墨溶劑可包含不同的揮發(fā)性和非揮發(fā)性有機(jī)物，例如乙二醇。油墨溶劑可包含水。

32、在一個(gè)實(shí)施方案中，該方法還包括將至少另一層層壓到已印刷的紙板層上。

33、在一個(gè)實(shí)施方案中，通過在調(diào)整后的干燥功率下施加熱空氣和/或紅外輻射來蒸發(fā)至少部分溶劑，使得紙板層的表面溫度不超過65℃，優(yōu)選地紙板層的表面溫度不超過60℃，更優(yōu)選地紙板層的表面溫度不超過56℃。這樣，與紙板層的表面溫度相關(guān)的缺陷被最小化。此外，增加對表面溫度的控制有助于增加對紙板層的水分含量的控制。

34、與全部多個(gè)墨滴相比，墨滴的第一子集可能具有深色。根據(jù)深色的墨滴的比例確定調(diào)整后的干燥功率是干燥紙板層上的印刷裝飾的有效方法，使得即使裝飾的設(shè)計(jì)發(fā)生變化，紙板層的水分含量也能保持。特別是對于ir干燥，較深的顏色往往會(huì)吸收更多的ir輻射，從而產(chǎn)生更多的熱量，增加表面溫度并干燥紙板層的水分含量。通過為深色區(qū)域設(shè)置干燥功率極限，即使它只是所用油墨的子集，也會(huì)限制淺色印刷區(qū)域表面溫度的升高，從而有助于維持紙板層中足夠高的水分含量。

35、深色可能意味著與用于印刷的其他顏色相比，顏色具有更多的黑色顏料。

36、在一個(gè)實(shí)施方案中，在層壓至少另一層之后，可以將已印刷和已層壓的包裝材料卷到輥上。如果在所述紙板層上設(shè)置折痕線圖案，則可以在層壓至少另一層之后將已印刷、已折痕和已層壓的包裝材料卷到輥上。因此，卷起的包裝材料卷材可以以便利的方式輸送到下一步驟，例如將產(chǎn)品(可能是液體食品)填充到包裝材料卷材內(nèi)。

37、本發(fā)明的另一個(gè)方面涉及一種轉(zhuǎn)換單元，其被配置為制造層壓包裝材料卷材。轉(zhuǎn)換單元可以被配置為執(zhí)行本文所述的用于制造層壓包裝材料卷材的連續(xù)在線方法，因此隱含了關(guān)于該方法公開的所有方面。轉(zhuǎn)換單元包括紙板層進(jìn)料站、噴墨印刷機(jī)，其被配置為在紙板層上印刷包含色料和溶劑的油墨、干燥站，其被配置為通過將紙板層暴露于紅外輻射和熱空氣流以調(diào)整后的干燥功率干燥油墨。干燥站包括控制單元，其被配置為基于油墨的第一子集相對于全部油墨的確定比例來確定調(diào)整后的干燥功率，第一子集包含僅一種特定顏色的色料。由此，即使印刷設(shè)計(jì)發(fā)生變化，制造的紙板層的水分含量也將保持在足夠高的水平。

38、在一個(gè)實(shí)施方案中，轉(zhuǎn)換單元可以包括折痕站，其被配置為向紙板層提供折痕線圖案。

39、所包括的站可以按以下順序排列，從上游到下游：噴墨印刷機(jī)、干燥站、折痕站、層壓站。

40、轉(zhuǎn)換單元還可以包括至少一個(gè)層壓站，該層壓站被配置為將多個(gè)層層壓到已印刷和已折痕的紙板層上。

41、干燥站可以包括單獨(dú)的熱空氣干燥器和紅外干燥器，并且熱空氣干燥器可以布置在紅外干燥器的下游。這樣，確保了該方法的時(shí)間效率，同時(shí)最小化了紙板層中的水分損失。

42、也可以將折痕站置于噴墨印刷機(jī)的上游；或者在噴墨印刷機(jī)的下游和上游都設(shè)置多個(gè)折痕站；或者具有用于噴墨印刷機(jī)和折痕站的組合單元，其允許在印刷之前和/或之后進(jìn)行折痕。

43、轉(zhuǎn)換單元還可以包括印刷基材站，該印刷基材站被配置為施加印刷基材層以在通過噴墨印刷機(jī)印刷之前準(zhǔn)備紙板層。如上所述，施加印刷基材層可以包括用預(yù)涂層(例如粘土涂層或涂底漆的粘土涂層)涂覆紙板層，或通過等離子處理對紙板層進(jìn)行底漆處理以在紙板層的表面上形成印刷基材層，或施加表面調(diào)節(jié)劑或以其他方式改變紙板層的表面特性。轉(zhuǎn)換單元還可以包括第二干燥站，用于干燥印刷基材層。

44、各站的工序順序?qū)τ诒景l(fā)明來說可以是不受限制的。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以使用上述站的各種順序，只要在技術(shù)上能夠?qū)崿F(xiàn)通過紅外干燥和熱空氣干燥基本保持紙板層的水分含量的優(yōu)點(diǎn)即可。

45、在一個(gè)實(shí)施方案中，轉(zhuǎn)換單元可以是卷對卷單元，這意味著可以在印刷上游展開紙板卷材，并在與另一層層壓后的下游收卷。層壓包裝材料的卷起會(huì)對印刷品產(chǎn)生摩擦和拉伸力，因此印刷品應(yīng)適當(dāng)干燥，同時(shí)不會(huì)引起紙板過度干燥。此外，如果在層壓包裝材料上形成折痕線圖案，則這些圖案應(yīng)借助紙板中保持的水分含量來抵抗摩擦和拉伸力。卷起的包裝材料卷材可以方便地運(yùn)輸?shù)较乱徊?，例如將產(chǎn)品(可能是液體食品)填充到包裝材料卷材內(nèi)。

46、本發(fā)明的另一個(gè)方面提供了一種層壓包裝材料卷材。該層壓包裝材料卷材包括紙板層，該紙板層具有噴墨印刷的裝飾層，該裝飾層包括多個(gè)墨滴。紙板層的水分含量為4％或更多，優(yōu)選在5％至8.5％之間。

47、例如，在噴墨印刷裝飾層之后，紙板層的水分含量可能在6％至8.5％之間，而在最終的層壓包裝材料卷材中，紙板層的水分含量可能基本相同或略低。這意味著紙板層沒有遭受任何顯著的水分損失，至少其程度不會(huì)導(dǎo)致層壓包裝材料卷材出現(xiàn)任何重大缺陷。

48、層壓包裝材料可以具有折痕線圖案，并且，例如，折痕線圖案可以在機(jī)器方向上循環(huán)重復(fù)。

49、如果上文或下文沒有相反陳述，則本發(fā)明的所有方面的所有實(shí)施方案可以組合并且彼此適用。

50、本發(fā)明的其他目的、特征、方面和優(yōu)點(diǎn)將從以下詳細(xì)描述以及附圖中顯現(xiàn)出來。