CN114269658A - 提供耐油脂和耐水性质的纸浆组合物制造的模制品 - Google Patents
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Abstract
具有耐油脂和耐水性质的食品安全组合物和所得的制品，包含石油蜡基水性乳液、食品安全涂覆制剂和烷基烯酮二聚体(AKD)，其中所述组合物展示耐油脂和耐水性质而在组合物中不存在氟化化合物。提供了制造所述组合物的方法，以及使用所述组合物以形成如食品安全容器和其他纸浆基食品包装及器皿的纸浆模制品的方。
Description
相关申请的交叉引用
本国际申请要求提交于2020年4月3日的美国申请号16/839,340的优先权，其要求2019年4月4日在美国专利商标局提交的美国临时申请号62/829,368的优先权。其公开内容通过引用以其全文并入本文。
技术领域
本发明涉及用于容纳食品的纸浆模制品，更特别地涉及具有耐油脂和耐水性质的这类纸浆模制品。
发明背景
在食品服务包装行业，制造要被用作食品包装材料的纸浆模制品，以安全地容纳在食品服务经营中用于消费的食品或从食品服务经营中运输。这些制品必须得对食品安全且理想地耐受油脂和水，以防止食品泄露或沾污人们不想弄脏的地方或物品。多年来，食品服务包装行业使用FDA批准的化学品来提供那种功能耐性。然而，这些当前使用的化学品为氟化化合物。
尽管FDA批准，有若干非政府组织近来的研究被这些组织用来提高对于氟化化合物以及它们对于人类健康的影响的关注的意识。此外，生物可降解产品协会(其为可堆肥性的领先认证机构)已经设定了2020年1月1日起生效的总氟限制，这意在消除有意添加的氟化化合物。有努力示出这些化合物是生物累积性的，并且如此将“汇聚”在可应用于农作物的堆肥中，且因此可用于植物和它们的果实。如此，工业上想要且需要识别出不使用氟化化合物但递送相似的耐油脂和耐水性质的替代的湿部化学物质。
发明内容
本发明涉及一种化学组合物、制造方法以及由其制造的用于容纳食品的纸浆模制品，其中没有氟化化合物。
在本发明的一个实施方案中，提供了一种纸浆模制品。所述制品包含天然纤维、烷基烯酮二聚体(AKD)、食品安全涂覆制剂以及石油蜡基水性乳液。
在本发明的一个实施方案中，纸浆模制品包含至少95%的天然纤维、至少0.15%的烷基烯酮二聚体(AKD)、至少0.1%的石油蜡基水性乳液以及少于1%的醋酸乙烯酯-乙烯醇聚合物，其中所述制品展示耐油脂性质且适用于食品接触。
在本发明的一个实施方案中，制品包含：96%到99.65%的天然纤维、 0.15%到1.1%的烷基烯酮二聚体(AKD)、 0.1%到1.9%的食品安全涂覆制剂以及0.1%到1%的石油蜡基水性乳液，其中百分数为基于所述制品的干重量制剂的重量百分数。
在本发明的其他实施方案中，所述制品从纸浆组合物模制而成。所述制品成型为托盘、容器、盘、碗、器皿、盖或杯。所述制品在工业堆肥设施中可堆肥。所述制品的厚度少于2 毫米。所述制品的厚度为至少0.5毫米。
在本发明的一个实施方案中，提供了一种添加剂组合物。所述添加剂组合物包含食品安全涂覆制剂、石油蜡基水性乳液以及烷基烯酮二聚体(AKD)。
在本发明的一个实施方案中，添加剂组合物包含石油蜡基水性乳液和烷基烯酮二聚体(AKD)。
在本发明的一个实施方案中，提供了一种纸浆基组合物。所述纸浆基组合物包含0.1重量%到10重量%的石油蜡基水性乳液、0.1重量%到10重量%的食品安全涂覆制剂、0重量%到0.5重量%的阳离子聚合物、0.1重量%到10重量%的烷基烯酮二聚体以及69.5重量%到99.7重量%的纸浆，其中重量百分数基于所述纸浆基组合物的总重量。
从下文提供的详细描述，本发明的更多适用范围将显而易见。应理解，详细描述和具体示例，虽然指明了本发明的优选实施方案，但仅旨在阐明的目的而不旨在限制本发明的范围。
附图说明
从详细描述和附图，将更全面地理解本发明。所述附图不一定按比例，其中：
图1为阐明本发明的一个实施方案的工艺流程图。
具体实施方式
本发明的实施方案的以下描述本质上仅为示例性的，且绝不旨在限制本发明、其应用或用途。本文仅以示例的方式提供以下描述，用于提供本发明的可实施的公开内容的目的，但不限制本发明的范围或实质。
在本发明的一个实施方案中，提供了一种具有耐油脂和耐水性而不使用氟化化合物的添加剂组合物。所述添加剂组合物用于纸制浆机器或工艺的湿部。术语“湿部”为制纸机器或工艺涉及纤维、填料或其他添加剂的浆料的部分的通用术语。纸机器的“干部”通常为形成纸卷的地方。湿部和干部间粗略的分界线通常画在湿压榨部，所述湿压榨部为将水从湿纸幅抽出的最后位置。对于此规则的一个例外是施胶压榨，因为施胶压榨处理可与湿部所发生的事情紧密关联。湿部的开端通常被认为在主磨浆机***处，因为大多数造纸化学品在该点之后加入。
依照本发明的一个实施方案，添加剂组合物包含食品安全涂覆制剂、石油蜡基水性乳液和烷基烯酮二聚体(AKD)，基本由它们组成，或由它们组成。此添加剂组合物在本文和图1中称为“添加剂组合物1”。
添加剂组合物1为如下物质的乳化物：35重量%到55重量%的食品安全涂覆制剂、15重量%到35重量%的石油蜡基水性乳液以及20重量%到40重量%的AKD，其中重量百分数基于该添加剂组合物的总重量；且产生15重量%到 35重量%的总活性固体的最终乳液，总活性固体中 1重量%到 20重量%为食品安全涂覆制剂、1重量%到20重量%为蜡乳液，且1重量%到10重量% 为AKD。这些化学品被乳化一段时间以确保乳液保持悬浮状态。
优选地，添加剂组合物1为如下物质的乳化物： 40重量%到50重量%的食品安全涂覆制剂、20重量%到30重量%的石油蜡基水性乳液以及25重量%到35重量%的AKD，其中重量百分数基于该添加剂组合物的总重量；且产生20重量%到30重量%的总活性固体的最终乳液，总活性固体中8重量%到12重量%为食品安全涂覆制剂、8重量%到12重量%为蜡乳液，且4重量%到6重量%为AKD。这些化学品被乳化一段时间以确保乳液保持悬浮状态。
依照本发明的另一个实施方案，添加剂组合物包含石油蜡基水性乳液和烷基烯酮二聚体(AKD)，基本由它们组成，或由它们组成。此添加剂组合物在本文和图1中称为“添加剂组合物2”。
添加剂组合物2为50重量%到70重量%的石油蜡基水性乳液和30重量%到50重量%的AKD的乳化物，其中重量百分数基于该添加剂组合物的总重量；且产生10重量%到 35重量%的总活性固体的最终乳液，总活性固体中5重量%到20重量%为蜡乳液，且1重量%到20重量%为AKD。这些化学品被乳化一段时间以确保乳液保持悬浮状态。
优选地，添加剂组合物2为55重量%到65重量%的石油蜡基水性乳液和35重量%到45重量%的AKD的乳化物，其中重量百分数基于该添加剂组合物的总重量，且产生15重量%到30重量%的总活性固体的最终乳液，总活性固体中10重量%到15重量%为蜡乳液，且8重量%到12重量%为AKD。这些化学品被乳化一段时间以确保乳液保持悬浮状态。
本发明的添加剂组合物展示耐油脂和耐水性质，在添加剂组合物中不存在氟化化合物。
适用于所述组合物中的石油蜡基水性乳液的示例为石蜡的阳离子乳液，更特别地为全精炼石蜡的阳离子乳液。石油蜡基水性乳液的市售供应商包括但不限于WalkerIndustries的WE20、Michelman, Inc的HY708等等。
食品安全涂覆制剂的示例为包含醋酸乙烯酯-乙烯醇聚合物的涂覆制剂。优选地，所述涂覆制剂具有选自以下物质的组分：醋酸乙烯酯-乙烯醇聚合物、异噻唑啉酮、聚亚烷基二醇和它们的组合。市售食品安全涂覆制剂和供应商的示例包括但不限于Michelman,Inc的MC525等等。
使用助留剂以在制纸***中的成品片材上保留小纤维(细粒)、填料和其他小颗粒，以及帮助在成型工艺过程中抽取更多水以降低制纸机器或***的干部的脱水负荷。助留剂的示例为阳离子聚合物，更优选为阳离子聚丙烯酰胺。市售助留剂和它们的供应商包括但不限于Buckman Laboratories International, Inc.的Bufloc 5321、SolenisInternational LLC等等。
适合用于所述组合物的施胶剂的示例为烷基烯酮二聚体(AKD)。市售施胶剂的供应商包括但不限于Ares Chemical、Kemira Chemicals等等。
其他添加剂可在组合物中存在或可在工艺过程中加入。其他添加剂的示例包括但不限于：助留剂、施胶剂、颜料、染料、其他着色剂和它们的组合。
参考附图，图1示意了依照本发明的工艺的一个实施方案。纸浆浆料(例如约3%干重量的纸浆和97%的水)进入致密漂白纸浆罐50(“罐1”)。从纸浆罐50将致密纸浆加入到混合罐60。用于本发明的纸浆类型的示例包括但不限于甘蔗纤维、甘蔗渣、竹子、麦秆和芒草。
添加剂1为石油蜡基水性乳液。与致密纸浆加入同时，将罐10中的添加剂1加入混合罐60。在完成前两个加入步骤后，开启混合罐60中的混合器一段时间，例如几分钟的时间。
添加剂2为食品安全涂覆制剂。将罐20中的添加剂2加入到混合罐60且混合一段时间，比如几分钟的时间。添加剂4为AKD。将罐30中的添加剂4加入到混合罐60中且混合几分钟的时间。将罐80中来自水循环池的新鲜(自来)水加入到混合罐60。注意取决于罐的尺寸、纸浆浆料的粘度、纤维尺寸和其他工艺参数，混合期可不同。
添加剂3为助留剂。与新鲜水加入同时将罐40中的添加剂3加入。在加入新鲜水和添加剂3后将混合罐60混合。混合后，将成品混合纸浆从混合罐60泵送到成型罐70。
板可保持于110℃的顶部和底部温度。
在一个替代方法中，添加剂1、2和4共混在一起作为罐5的添加剂组合物1，并随后加入到罐中的纸浆浆料，或在任何其他添加剂之前直接加入管中且在加入到罐中后组合。
在另一个替代方法中，添加剂1和4共混在一起作为罐5的添加剂组合物2，并随后加入到罐中的纸浆浆料中，或在任何其他添加剂之前直接加入管中且在加入到罐中后组合。
在本发明的一个实施方案中，提供了纸浆基组合物。所述纸浆基组合物包含：0.1重量%到10重量%的石油蜡基水性乳液、0.1重量%到10重量%的食品安全涂覆制剂、0重量%到0.5重量%的阳离子聚合物、0.1重量%到10重量%的烷基烯酮二聚体以及69.5重量%到99.7重量%的纸浆，其中重量百分数基于所述纸浆基组合物的总重量。
所得的纸浆基组合物可随后成型或模制成安全用于接触或容纳食品(也称为“食品安全”)的纸浆模制产品。“食品安全”通常指对于与人类消费的食品接触是安全的。
本发明的组合物的优点之一是所述化学组合物不使用氟化化合物来达到可接受的耐油脂性和耐水性。本发明的不含氟化物的化学组合物达到了对于食品服务中大多数食品应用可接受的耐油脂性而无安全风险。
用于容纳食品或饮料的纸浆模制品的示例包括但不限于托盘、容器、蛤壳、盖、杯、盘、碗、器皿如服务或食用器皿、或它们的组合。
另外，包装中氟化化合物的消除减少堆肥操作中这些化合物的来源，这将减少人类接触的风险。
在本发明的一个实施方案中，提供了一种食品安全制品，所述制品包含：天然纤维、烷基烯酮二聚体(AKD)、食品安全涂覆制剂和石油蜡基水性乳液。所述制品不包含氟化化合物。
优选地，所述天然纤维为甘蔗纤维。所述甘蔗纤维可为漂白的/白的甘蔗纤维或未漂白的甘蔗纤维。预期依照本发明可使用其他天然纤维。
在本发明的另一个实施方案中，所述制品包含：96重量%到99.65重量%的天然纤维、0.15重量%到1.1重量%的烷基烯酮二聚体(AKD)、0.1重量%到1.9重量%的食品安全涂覆制剂以及0.1重量%到1重量%的石油蜡基水性乳液，其中百分数为基于所述制品的干重量制剂的重量百分数。所述制品为从纸浆组合物模制的食品安全制品。所述制品展示耐油脂和耐水性质。
所述制品可为各种形状和尺寸。优选地，所述制品的厚度少于2毫米。优选地，所述制品的厚度为至少0.5毫米。
本发明的一个特征在于所述制品在工业堆肥设施中可堆肥。
因此本领域技术人员将容易理解，本发明容许广泛的实用性和应用。本发明的许多实施方案和改编，除了本文描述的那些，以及许多变化、修改和等同布置，将由本发明及其前述描述显而易见或合理建议，而不偏离本发明的实质或范围。因此，虽然本发明在本文中已关于其优选实施方案详细描述，但应该理解，本公开内容仅为本发明的说明和示例性，且仅为提供本发明的完整且可实施的公开内容的目的而做出。前述公开不旨在或应解释为限制本发明或以其他方式排除任何此类的其他实施方案、改编、变化、修改和等同布置。
Claims (39)
1.一种制品，所述制品包含：
天然纤维，
烷基烯酮二聚体(AKD)，
食品安全涂覆制剂，以及
石油蜡基水性乳液。
2.根据权利要求1所述的制品，其中所述制品为模制的、成形的或两者皆有。
3.根据权利要求1所述的制品，其中所述制品不包含氟化化合物。
4.根据权利要求1所述的制品，其中所述制品是食品安全的。
5.根据权利要求1所述的制品，其中所述天然纤维为甘蔗纤维。
6.根据权利要求5所述的制品，其中所述甘蔗纤维为漂白的或白的甘蔗纤维。
7.根据权利要求5所述的制品，其中所述甘蔗纤维为未漂白的甘蔗纤维。
8.根据权利要求1所述的制品，其中所述食品安全涂覆制剂包含选自以下物质的组分：醋酸乙烯酯-乙烯醇聚合物；1,2-苯并异噻唑啉-3-酮；二丙二醇；以及它们的组合。
9.一种制品，所述制品包含：
至少95%的天然纤维，
至少0.15%的烷基烯酮二聚体(AKD)，
至少0.1%的石油蜡基水性乳液，
以及少于1%的醋酸乙烯酯-乙烯醇聚合物，
其中所述制品展示耐油脂性质且适用于食品接触。
10.根据权利要求9所述的制品，其中所述制品从纸浆组合物模制而成。
11.根据权利要求9所述的制品，其中所述制品成型为托盘、容器、盖、杯、盘、碗和器皿之一。
12.根据权利要求9所述的制品，其中所述制品在工业堆肥设施中可堆肥。
13.根据权利要求9所述的制品，其中所述制品的厚度少于2毫米。
14.根据权利要求9所述的制品，其中所述制品的厚度为至少0.5 毫米。
15.一种制品，所述制品包含：
96%到99.65%的天然纤维，
0.15%到1.1%的烷基烯酮二聚体(AKD)，
0.1%到1.9%的食品安全涂覆制剂，以及
0.1%到1%的石油蜡基水性乳液，
其中百分数为基于所述制品的干重量制剂的重量百分数。
16.根据权利要求15所述的制品，其中所述制品为从纸浆组合物模制而成的食品安全制品，所述制品展示耐油脂和耐水性质。
17.根据权利要求15所述的制品，其中所述纸浆组合物的特征在于不存在氟化化合物。
18.根据权利要求15所述的制品，其中所述制品成型为托盘、容器、盖、杯、盘、碗和器皿之一。
19.根据权利要求15所述的制品，其中所述制品的厚度少于2毫米。
20.根据权利要求15所述的制品，其中所述制品的厚度为至少0.5 毫米。
21.一种添加剂组合物，所述添加剂组合物包含：
食品安全涂覆制剂，
石油蜡基水性乳液，以及
烷基烯酮二聚体(AKD)。
22.根据权利要求21所述的添加剂组合物，其中所述添加剂组合物还包含选自以下物质的组分：助留剂、施胶剂、颜料、染料、其他着色剂和它们的组合。
23.根据权利要求21所述的添加剂组合物，其中基于所述添加剂组合物的总重量，所述食品安全涂覆制剂以35重量%到55重量%的量存在。
24.根据权利要求21所述的添加剂组合物，其中基于所述添加剂组合物的总重量，所述石油蜡基水性乳液以15重量%到35重量%的量存在。
25.根据权利要求21所述的添加剂组合物，其中基于所述添加剂组合物的总重量，所述AKD以 20重量%到40重量%的量存在。
26.根据权利要求21所述的添加剂组合物，其中所述添加剂组合物为乳液的形式。
27.根据权利要求26所述的添加剂组合物，其中所述乳液包含15 重量%到35重量%的总活性固体。
28.根据权利要求27所述的添加剂组合物，其中所述总活性固体包含1重量%到20重量%的食品安全涂覆制剂、1重量%到20重量%的石油蜡基水性乳液以及1重量%到10重量%的AKD。
29.根据权利要求21所述的添加剂组合物，其中所述组合物展示耐油脂和耐水性质，而在添加剂组合物中不存在氟化化合物。
30.一种添加剂组合物，所述添加剂组合物包含：
石油蜡基水性乳液，以及
烷基烯酮二聚体(AKD)。
31.根据权利要求30所述的添加剂组合物，其中所述添加剂组合物还包含选自以下物质的组分：助留剂、施胶剂、颜料、染料、其他着色剂、食品安全涂覆制剂和它们的组合。
32.根据权利要求30所述的添加剂组合物，其中基于所述添加剂组合物的总重量，所述石油蜡基水性乳液以50重量%到70重量%的量存在。
33.根据权利要求30所述的添加剂组合物，其中基于所述添加剂组合物的总重量，所述AKD以30重量%到50重量%的量存在。
34.根据权利要求30所述的添加剂组合物，其中所述添加剂组合物为乳液的形式。
35.根据权利要求34所述的添加剂组合物，其中所述乳液包含10重量%到35重量%的总活性固体。
36.根据权利要求35所述的添加剂组合物，其中所述总活性固体包含5重量%到20重量%的石油蜡基水性乳液以及1重量%到20重量%的AKD。
37.一种纸浆基组合物，所述纸浆基组合物包含：
0.1重量%到10重量%的石油蜡基水性乳液，
0.1重量%到10重量%的食品安全涂覆制剂，
0重量%到0.5重量%的阳离子聚合物，
0.1重量%到10重量%的烷基烯酮二聚体，以及
69.5重量%到99.7重量%的纸浆，
其中重量百分数基于所述纸浆基组合物的总重量。
38.一种制造纸浆基组合物的方法，所述方法包含将根据权利要求37的纸浆基组合物加入纸制浆机器或工艺的湿部。
39.一种使用纸浆基组合物的方法，所述方法包含使根据权利要求37的纸浆基组合物成型或模制成食品安全的成形制品。
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