纸塑容器、其工艺方法及其盛装可烤箱或微波炉加热的即食食品的用途

技术领域

本发明是有关于一种纸塑容器、其工艺方法及其用途，特别是有关于一种具防热油渗透、可控制低透气度及可密封的纸塑容器及其工艺方法，以及其盛装可烤箱或微波炉加热的即食食品的用途。

背景技术

随着环保概念不断被各国所重视，全球提倡生质再生能源、可分解回收材料、减少塑胶产品的使用已经成了许多国家共同努力的目标。然而于食品相关领域，塑胶容器依旧是经常用于盛装食物的材料，因塑胶具有良好的阻气、高温耐油、可加热密封及防水性，且价格便宜，现今除了塑胶外未有可符合上述要求的其他材料，是以目前市面上微波烤箱用即食食品包装容器唯有塑胶容器。

目前市面上虽发展有许多纸塑容器用于短时间盛装食物，然常见的纸塑容器的阻气及阻油性能相对较差，用于烤箱或微波炉加热时也难保持其防油性，故纸塑容器在食品的盛装上仍旧受到限制。方便食品店及超市的即食食品包装容器需求大且为一次性抛弃，因性能要求较复杂，尚无人使用纸塑产品。再者，现有纸塑容器均无法经加热封合密闭防止污染，无法作为市面上较长时间盛装即食食品的用途。目前的改良做法为于纸塑容器上贴一层塑胶膜，然此作法的塑胶含量仍然较高且材料昂贵，亦造成不易回收的问题。

因对即食食品的新鲜要求，其货架时间(shelf life)通常为2～10天，因此即食食品的包装设计可脱离必须使用金属、玻璃、塑胶及纸类复合具阻隔性包材容器，可在并不增加太高成本的前提下，开发直接由纸浆工艺中添加小量添加剂的纸塑容器，而达到具防油、低透气度的特性，如此也可合乎环保的永续要求，以解决目前尚无以具环保要求材料制备装盛即食食品的容器的技术问题。

综上所述，开发一种可生产、具有良好阻气及耐油性能，且可在高温下使用符合环保要求的纸塑容器及其工艺方法至关重要。

发明内容

本发明的一目的在于以可分解、可纸类回收、可取代塑胶或减量塑胶的环保材料或再生材料，制备微波炉或烤箱用即食食品的纸塑容器及其工艺方法。于纸塑容器工艺方法中，通过在帚化纸浆中添加纳米纤维素及/或淀粉等添加物，使纸塑容器具高温耐油及低透气度的功效，可提升目前纸塑容器的耐高热油渗透、并可合乎即食食品包装所需具备的功能，进而将纸塑容器应用于食品或液体的盛装、保存与加热，并同时能解决塑胶包装容器高温时烫手的问题，而可替代目前即食食品用的塑胶容器，是以可为对一次性塑胶容器的减塑对策。

本发明的一方式提供一种纸塑容器工艺方法，包含提供一主料、进行一散浆步骤、进行一磨浆步骤、进行一添加物添加步骤以及进行一热压成型步骤。主料包含一长纤维纸浆与一短纤维纸浆，其中基于主料为100重量百分比，长纤维纸浆为1重量百分比至99重量百分比。散浆步骤是将主料于水中均匀散布，形成一纸浆水溶液。磨浆步骤是将纸浆水溶液以一机械方式使纸浆水溶液帚化，形成一帚化纸浆。添加物添加步骤是将一添加物添加进帚化纸浆中并混合，形成一纸塑纸浆，其中添加物包含一纳米纤维素及/或一淀粉，且基于主料为100重量百分比，纳米纤维素的添加量为0.1重量百分比至30重量百分比，淀粉的添加量为1重量百分比至50重量百分比。热压成型步骤是将纸塑纸浆以热压方式成型，形成一纸塑容器。

依据前述实施方式的纸塑容器工艺方法，其中所述纳米纤维素可为纳米纤维纤维素、纳米纤维素晶体或细菌纳米纤维素，所述淀粉可为天然淀粉或修饰淀粉。

依据前述实施方式的纸塑容器工艺方法，其中添加物可还包含至少一无机物及/或一聚合物，且所述聚合物不包含纳米纤维素和淀粉。

依据前述实施方式的纸塑容器工艺方法，其中无机物可包含碳酸钙、膨润土、蒙脱土、贝壳粉、硅酸钙、高岭土、云母、硼砂、硅藻土、磷灰石、滑石、钛白粉、铝化合物及其混合物，聚合物可包含聚己二酸对苯二甲酸丁二酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚丁二酸丁二酯共聚物、聚羟基辛酸酯、聚己内酯、聚乙烯醇、聚乳酸、聚乙醇酸、聚羟基烷酸酯、聚羟基丁酸酯、3-羟基丁酸-co-3-羟基戊酸共聚物、对羟基苯甲酰肼、三仙胶、纤维素衍生物、动物胶、植物胶、甲壳素、蛋白质、聚烯纤维、马来酸酐聚合物、聚胺酯、蜡浆、聚乙烯呋喃酸酯、水性压克力、烷基烯酮二聚体、聚合氯化铝或其混合物。

依据前述实施方式的纸塑容器工艺方法，其中基于主料为100重量百分比，无机物的添加量可为1重量百分比至10重量百分比，聚合物的添加量可为0.1重量百分比至20重量百分比。

依据前述实施方式的纸塑容器工艺方法，可还包含一涂布步骤，其是将一第一涂布剂及/或一第二涂布剂涂布于纸塑容器表面。

依据前述实施方式的纸塑容器工艺方法，其中第一涂布剂和第二涂布剂可分别包含碳酸钙、膨润土、蒙脱土、贝壳粉、硅酸钙、高岭土、云母、硼砂、硅藻土、磷灰石、滑石、钛白粉、铝化合物、聚己二酸对苯二甲酸丁二酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚丁二酸丁二酯共聚物、聚羟基辛酸酯、聚己内酯、聚乙烯醇、聚乳酸、聚乙醇酸、聚羟基烷酸酯、聚羟基丁酸酯、3-羟基丁酸-co-3-羟基戊酸共聚物、对羟基苯甲酰肼、三仙胶、淀粉、纤维素、纤维素衍生物、动物胶、植物胶、甲壳素、蛋白质、聚烯纤维、马来酸酐聚合物、聚胺酯、蜡浆、聚乙烯呋喃酸酯、水性压克力、烷基烯酮二聚体、聚合氯化铝或其混合物，且第一涂布剂和第二涂布剂可以相同或不相同。

依据前述实施方式的纸塑容器工艺方法，其中基于主料为100重量百分比，第一涂布剂的涂布量可为0.1重量百分比至40重量百分比，第二涂布剂的涂布量可为0.1重量百分比至40重量百分比。

依据前述实施方式的纸塑容器工艺方法，其中热压成型步骤前可还包含一预淀粉糊化步骤，其是纸塑纸浆于100℃以上预热1秒以上，以得到一预淀粉糊化纸塑纸浆。

依据前述实施方式的纸塑容器工艺方法，其中于热压成型步骤中，可将预淀粉糊化纸塑纸浆于100℃以上热压10秒以上进行糊化反应定型，以得到纸塑容器。

借此，本发明的纸塑容器工艺方法以纳米纤维素及/或淀粉做为主要添加物，可制得具高温耐油、低透气度、可密封及易开封特性的纸塑容器。

本发明的另一方式提供一种纸塑容器，其是以前述的纸塑容器工艺方法制得，其中纸塑容器的定量气体透气度测试秒数提升大于20％。

依据前述实施方式的纸塑容器，其中所述纸塑容器可具有可密封及易开封性，且易开封拉力值为50克至1200克。

依据前述实施方式的纸塑容器，其中所述纸塑容器可具有高温耐油性。

借此，本发明的纸塑容器可应用于盛装即食食品，并可使其经冷藏或冷冻保存及/或经微波炉或烤箱加热。

本发明的再一方式提供一种纸塑容器的用途，其是用于盛装一即食食品，所述即食食品经冷藏或冷冻保存及/或经微波炉或烤箱加热食用。

附图说明

为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，附图的说明如下：

图1绘示本发明一实施方式一实施例的纸塑容器工艺方法的步骤流程图；以及

图2绘示本发明一实施方式另一实施例的纸塑容器工艺方法的步骤流程图。

【符号说明】

100,200:纸塑容器工艺方法

110,120,130,140,150,210,220,230,240,250,260270:步骤

具体实施方式

以下将参照附图说明本发明的多个实施例。为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明部分实施例中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化附图起见，一些习知惯用的结构与元件在附图中将以简单示意的方式绘示；并且重复的元件将可能使用相同的编号表示。

请参照1图1，其绘示本发明一实施方式一实施例的纸塑容器工艺方法100的步骤流程图。纸塑容器工艺方法100包含步骤110、步骤120、步骤130、步骤140以及步骤150。

步骤110为提供一主料，详细来说，主料包含一长纤维纸浆与一短纤维纸浆，其中基于主料为100重量百分比，长纤维纸浆为1重量百分比至99重量百分比，较佳地，长纤维纸浆可为10重量百分比至50重量百分比。一般而言，长纤维纸浆主要影响产品的拉力耐受性，短纤维纸浆主要影响产品的均匀性，故可通过调控主料中长纤维纸浆与短纤维纸浆的比例而得到所需的产品性质。

步骤120为进行一散浆步骤，其是将主料于水中均匀散布，以形成一纸浆水溶液。

步骤130为进行一磨浆步骤，其是将纸浆水溶液以一机械方式使纸浆水溶液帚化，形成一帚化纸浆。详细来说，帚化是指纸浆水溶液中所含的纤维的细胞壁产生起毛、撕裂、分丝等现象，借此可让纸浆水溶液具有柔软性及可塑性，并提高纤维间的结合力。具体来说，于步骤130中可对纸浆水溶液进行多次磨浆，使帚化纸浆的游离度达到300至600之间，但本发明并不以此为限。

更仔细地说，游离度可用于测定纸浆的滤水性能，而游离度与纸浆磨浆的程度有关，故本发明的纸塑容器工艺方法100可通过对纸浆水溶液进行多次磨浆以提高游离度至所需的范围，以调整帚化纸浆的滤水性能。

步骤140为进行一添加物添加步骤，其是将一添加物直接少量添加进帚化纸浆中并混合，形成一纸塑纸浆，而所述纸塑纸浆为低成本且符合大量生产的要求。其中添加物包含一纳米纤维素及/或一淀粉，且基于主料为100重量百分比，纳米纤维素的添加量为0.1重量百分比至30重量百分比，淀粉的添加量为1重量百分比至50重量百分比。详细来说，纳米纤维素具有高机械强度、可调变的表面化学性质、结晶性、阻隔性与生物可降解性，其可为纳米纤维纤维素(nano cellulose fibril,NCF)、纳米纤维素晶体(cellulosenanocrystal,CNC)或细菌纳米纤维素(bacterial nanocellulose,BNC)。所述淀粉可为天然淀粉或修饰淀粉，而修饰淀粉可为变性淀粉、阳性淀粉或两性淀粉，并可通过后续控制淀粉糊化程度以达到高温耐油、阻气特性的目的。

此外，淀粉糊化度及淀粉与纳米碳纤维添加量的多少均有所限制无法添加过量，因此可依据所需纸塑容器的效能强度不同，例如降低透气度、提升可密封及易开封性或高温耐油性，而于添加物中可还包含一无机物或/及一聚合物，添加物亦可添加如MF300等防油剂。其中所述无机物可包含碳酸钙、膨润土、蒙脱土、贝壳粉(例如可为抗菌贝壳粉)、硅酸钙、高岭土、云母、硼砂、硅藻土、磷灰石、滑石、钛白粉、铝化合物(例如硫酸铝、三氧化二铝等)及其混合物。所述聚合物不包含纳米纤维素和淀粉，其可为生物可分解聚合物或不可生物分解聚合物，生物可分解聚合物包含石油基(oil-base)合成聚合物、生物基(biomass-based)合成聚合物、微生物发酵聚合物、天然物聚合物，进一步地说，所述聚合物可包含聚己二酸对苯二甲酸丁二酯(poly-butyleneadipate-co-terephthalate,PBAT)、聚丁二酸丁二醇酯(polybutylene-succinate,PBS)、聚丁二酸丁二酯共聚物(polybutylenesuccinate adipate,PBSA)、聚己内酯(polycaprolactone,PCL)、聚乙烯醇(polyvinylalcohol,PVA)、聚乳酸(polylactide,PLA)、聚乙醇酸(polyglycolic acido,PGA)、聚羟基辛酸酯(poly-hydroxyoctanoate,PHO)、聚羟基烷酸酯(poly-hydroxyalkanoates,PHA)、聚羟基丁酸酯(poly-hydroxybutyrate,PHB)、3-羟基丁酸-co-3-羟基戊酸共聚物[poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate),PHBV]、对羟基苯甲酰肼(p-hydroxybenzoicacid,PHBH)、三仙胶、纤维素衍生物(例如羧甲基纤维素、甲基纤维素、羟丙基纤维素、乙基纤维素，或来源可为啤酒渣或甘蔗渣)、动物胶(例如明胶)、植物胶(例如果胶、鹿角菜胶、刺槐豆胶、海藻胶、松香)、甲壳素(例如几丁聚醣)、蛋白质(例如乳清蛋白、酪蛋白、白蛋白、大豆蛋白裂解物)、聚烯纤维、马来酸酐聚合物、聚胺酯(polyurethane,PU)、蜡浆、聚乙烯呋喃酸酯(poly(ethylene 2,5-furanoate),PEF)、水性压克力、烷基烯酮二聚体(alkyl ketenedimer,AKD)、聚合氯化铝(poly aluminium chlorohydrate,PAC)或其混合物。此外，基于主料为100重量百分比，所述聚合物的添加量可为0.1重量百分比至20重量百分比，无机物的添加量可为1重量百分比至10重量百分比。

详细来说，前述的添加物均为质地致密或颗粒细小的材料，故含有前述的添加物的纸塑纸浆所制成的纸塑容器具有高温耐油性及较低的透气度，这是由于纸塑容器中原本可让气体及油脂通过的缝隙被前述的添加物的细小颗粒所阻挡，导致气体或油脂于通过纸塑容器时产生「绕道效应」，即气体或油脂需经由更长的路径才有可能穿透纸塑容器。再者胶类亦可做为纸浆纤维的结合剂(binder)增加强度，可减少纸浆原料使用成本。因此本发明的纸塑容器工艺方法100所制得的纸塑容器可具有优良的阻气及阻油效果。

步骤150为进行一热压成型步骤，其是将纸塑纸浆以热压方式成型，形成一纸塑容器。详细来说，本发明并不以纸塑容器的外观或结构设计为限，只要其结构可有效地阻气及阻油的盛装食品或液体即可。

请参照图2，其是绘示本发明一实施方式另一实施例的纸塑容器工艺方法200的步骤流程图。纸塑容器工艺方法200包含步骤210、步骤220、步骤230、步骤240、步骤250、步骤260以及步骤270，其中步骤210、步骤220、步骤230及步骤240与图1的纸塑容器工艺方法100的步骤110、步骤120、步骤130及步骤140相同，故在此不另赘述。

步骤250为进行一预淀粉糊化步骤，其是将经步骤210至步骤240所得的纸塑纸浆于100℃以上预热1秒以上，以得到一预淀粉糊化纸塑纸浆，经步骤250处理后的预淀粉糊化纸塑纸浆含水率约为50％～90％，其为关键技术，会影响淀粉完全糊化度及速度，且不影响大量生产的需求，其预热时间和温度会因机械不同而异。

步骤260为进行一热压成型步骤，其是将预淀粉糊化纸塑纸浆于100℃以上热压10秒以上进行糊化反应定型，以得到纸塑容器，定型后可再进一步干燥，经步骤260处理糊化完全后的纸塑容器含水率约为5％～10％。

步骤270为进行一涂布步骤，其是将一第一涂布剂及/或一第二涂布剂涂布于纸塑容器表面。详细来说，第一涂布剂和第二涂布剂分别包含碳酸钙、膨润土、蒙脱土、贝壳粉(例如可抗菌贝壳粉)、硅酸钙、高岭土、云母、硼砂、硅藻土、磷灰石、滑石、钛白粉、铝化合物(例如硫酸铝、三氧化二铝等)、聚己二酸对苯二甲酸丁二酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚丁二酸丁二酯共聚物、聚羟基辛酸酯、聚己内酯、聚乙烯醇、聚乳酸、聚乙醇酸、聚羟基烷酸酯、聚羟基丁酸酯、3-羟基丁酸-co-3-羟基戊酸共聚物、对羟基苯甲酰肼、三仙胶、淀粉、纤维素、纤维素衍生物、动物胶、植物胶、甲壳素、蛋白质、聚烯纤维、马来酸酐聚合物、聚胺酯、蜡浆、聚乙烯呋喃酸酯、水性压克力、烷基烯酮二聚体、聚合氯化铝或其混合物，且第一涂布剂和第二涂布剂可以相同或不相同。其中基于主料为100重量百分比，第一涂布剂的涂布量可为0.1重量百分比至40重量百分比，第二涂布剂的涂布量可为0.1重量百分比至40重量百分比。

具体来说，第一涂布剂及第二涂布剂于干燥后具有致密结构，故气体或液体不易穿透过第一涂布剂及/或第二涂布剂所形成的涂层，借此可进一步强化纸塑容器的阻气及阻油效果。

本发明的另一方式提供一种纸塑容器，其是以前述的纸塑容器工艺方法100或纸塑容器工艺方法200所制得，添加物阻挡纸塑容器的微孔隙让纸塑容器的定量气体透气度测试秒数提升大于20％。较佳地，当添加物添加步骤中的添加物还包含聚合物及/或无机物时，因绕道效应使添加物阻挡纸塑容器的微孔隙，进而让纸塑容器的定量气体透气度测试秒数提升大于1.5倍。更佳地，当纸塑容器工艺方法中包含涂布步骤，所制得的纸塑容器包含涂布层可阻挡纸塑容器的微孔隙，让纸塑容器的定量气体透气度测试秒数提升大于32倍。

具体来说，请参照下表一，为不同的配方及/或工艺来制备本发明的纸塑容器可达到的不同特性需求。其中◎表示结果优良，○表示结果良好，Δ表示结果尚可，×表示结果差。且比较例1为未加入添加物的纸塑容器、比较例2为非纸塑的纸板折迭容器，比较例3为塑胶类容器作为对照比较。

表一

由表一的比较结果可见，经本发明的纸塑容器工艺方法所制得的纸塑容器高温耐油、低透气度并具可密封及易开封性，因此可用于盛装即食食品，且即食食品可经冷藏或冷冻保存，及/或可再经微波炉或烤箱加热食用。本发明的纸塑容器工艺方法因具有加入特殊的添加物，可改善纸塑容器的强韧性，因此可用以制备纸杯及/或纸杯盖，使纸杯与纸杯盖在开合使用中不易因变形而导致泄漏的问题。此外，因一般纸容器装热汤油液体会有渗漏的问题，因此外送食品均使用塑胶袋装，但塑胶袋大都含有塑化剂不适合装热液体。本发明的纸塑容器特别适用于盛装含热汤、热油的食品，不需再使用塑胶袋，为一环保、安全和卫生的解决方法。

[试验例]

为达到不同的特性需求，于下述试验例中以不同的配方及/或工艺来制备本发明的纸塑容器，并以习知的纸塑容器做为比较例，请参照下表二，为本发明的纸塑容器的各试验例和比较例的添加物组成。此外，基于主料为100重量百分比，以下各试验例所使用的主料所包含的长纤维纸浆均为30重量百分比，短纤维纸浆均为70重量百分比，以避免各试验例间因主料组成不同而影响测试结果。

表二

试验上进一步将上述试验例和比较例进行耐油测试、定量气体透气度测试及易开封拉力测试，其中耐油测试依据TAPPI557标准测试Kit值，及联盟公司方法测试耐油温度渗透。定量气体透气度测试依据ASTM D726及GB/T458以Gurley透气仪测试。易开封拉力测试依据ASTM D882方法测量。并请参照下表三为试验例和比较例进行上述试验的结果。

表三

由表三高温耐油测试的测试结果可见，油温超过80℃亦不会渗透过本发明的纸塑容器。显示本发明的纸塑容器工艺方法所制得的纸塑容器均具有更佳的高温耐油效能，且可应用于盛装热食或以微波炉、烤箱对所盛装的食品进行加热。此外，添加有添加物的各试验例的纸塑容器的定量气体透气度测试秒数均高于比较例1的纸塑容器的定量气体透气度测试秒数，证明经本发明的纸塑容器工艺方法所制得的纸塑容器具有更佳的阻气效果，进而可维持包装内容的风味。再者，本发明的纸塑容器工艺方法所制得的纸塑容器均具有可密封及易开封特性，是以可密封包装以防止异物、细菌等污染包装内容物。

综上所述，本发明的纸塑容器工艺方法通过于帚化纸浆中添加纳米纤维素及/或淀粉，或进一步添加无机物及/或不包含纳米纤维素和淀粉的聚合物，使本发明的纸塑容器具备优良的阻气及阻油效果，使其可做为盛装及保存食品或液体的容器，并可用于以微波炉或烤箱加热，相较于目前习知的纸塑容器，可具有更佳广泛的应用。

虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。