抗湿涂料的制作方法
【专利说明】抗湿涂料
[0001] 相关申请的夺叉引用
[0002] 本申请要求2013年1月11日提交的美国专利申请号13/740,025的权益，这个专 利申请要求2012年12月31日提交的美国临时专利申请号61/747, 955的优先权，这个临 时专利申请以引用的方式并入本文中。
【背景技术】
[0003] 塑料和纸污染正达到流行水平，污染了我们的海洋并且迅速填满了我们可用的填 埋容量。常规的一次性食品包装和食品服务项目是这种污染的一个实例。其通常由用聚合 防水材料（诸如蜡、聚乙烯或或聚酯膜）涂布、浸渍或层压的纸或纸板制成，或由多种塑料 之一（聚苯乙烯是最常用的）制成。这些材料具有良好至极好的抗湿性，可以绝缘（例如， 发泡聚苯乙烯或"Styrofoam"），并且不昂贵而且耐用。另外，可烘烤的一次性用品由铝或 CPET制成，通常被称为可双重烘烤的塑料。
[0004] 许多国家为了达到产业地位所作的当前激励已经大大缩短了其工作人群在家中 准备食物或创造特制项目的自由时间。随着这个趋势持续加快，对一次性包装的需求正在 呈指数增长。此外，越来越多地认识到，与可生物降解和/或可堆肥的天然产品相比使用这 些"廉价"材料的环境成本（从生产到废弃）可能相当高。聚苯乙烯杯的预期寿命例如可 以长达500年，并且每个美国人每年平均废弃约100个这样的杯子。此外，聚苯乙烯是通过 苯和乙烯的化学加工而制成，这两种石油工业的副产品都被公认造成环境问题。虽然世界 各地的政府由于难运转和过高成本而几乎已经放弃实施再循环程序，但其仍然具有有待解 决的垃圾堆积问题并且许多已经开始对不可降解的包装征税。需要解决关于一次性食品服 务和食品包装项目的环境问题。
[0005] 制造解决上文所论述的环境问题的耐用的一次性食品服务和包装物品的最大挑 战是抗湿性的固有缺乏。导致有机材料降解的所有生物过程都依靠水来起作用。因此，很 难制造高度抗湿，而且将为可生物降解和可堆肥的材料。
[0006] 当前用于解决关于常规的一次性食品容器产品的环境问题的一种方法是制造基 于淀粉和/或纤维素的一次性食品服务项目，诸如托盘、碟子以及碗。许多基于淀粉和/或 纤维素的包装材料具有若干缺点，最重要的是容器易受水影响。蒸煮过的未改性淀粉通常 可溶于水。因为当前正在制造的所有基于淀粉的可生物降解的食品服务项目加热模具中形 成，所以这些项目中的大部分或所有淀粉都被蒸煮，并且由此形成的产品对潮湿敏感。纤维 素纤维（例如，纸和纸板或纸浆）和纤维素衍生物（例如，玻璃纸和纤维素酯、醚等等）也 是相当透水的。当暴露于水、其它含水流体或大量水蒸气时，这些项目可能变得非常软，从 而失去形态稳定性并且变得易被餐具（例如，刀和叉）刺穿。
[0007] 可以对基于淀粉和/或纤维素的可生物降解物品作出改进以使其更加抗湿。改进 还可以通过增强化学和物理特性而用来加强基质材料，并且包括添加蜡或蜡乳液、纤维上 浆剂、增塑剂、聚合物或其组合。这些物品在低湿度条件下在食品和非食品应用中同样表现 最佳。所述可生物降解容器的实例见于2009年6月30日授予的美国专利7, 553, 363 ;2005 年11月21日提交的美国专利申请序列号11/285,508 ;2008年7月3日提交的美国专利申 请序列号12/168, 049 ;以及2008年10月23日提交的美国专利申请序列号12/257, 289中， 这些专利以全文引用的方式并入本文中。
[0008] -些应用需要进一步增加的抗湿性。举例来说，一些需要添加热水或沸水的方便 食品和饮料，诸如汤或速溶咖啡，必须具有比用于加热固体食品（诸如一块吃剩的鸡肉）的 碟子更加能够抵抗吸湿的容器。可能需要增加的抗湿性的这种类型的高要求应用的其它实 例是用于学校、监狱以及其它机构的预制即食餐，烘焙项目，冷冻或冷藏的制备餐，汤和面 条碗，用于咖啡、热巧克力以及其它饮料的杯子，谷物碗，冰淇淋和酸奶杯，以及其它类似的 高湿度应用。一种用以改进各种可生物降解材料的抗湿性的方式是通过将涂料施加至产品 上。除了抗湿性之外，一些应用需要不粘或脱模特征。所述应用包括烘焙项目，例如馅饼、 面包、松饼、披萨、蛋糕等等。
[0009] 为了符合生产可生物降解和可堆肥的容器的需求，增加抗湿性的涂料还需要是可 生物降解和可堆肥的。纤维素酯取决于取代度可以是可生物降解的，并且在本领域中已知 为用于涂料和油墨中的基体聚合物。纤维素酯本身具有非常高的湿蒸气透过率（MVTR)并 且因此仅提供短期抗水性。
[0010] 具有足以用于如上文所描述的高湿度应用的抗湿性、以及经济上有效并且完全可 生物降解和可堆肥的涂料还有待完善。
[0011] 因此，本发明的一些实施方案的一个目的是提供完全可生物降解和可堆肥的涂 料，其具有改进的抗湿性以使得湿蒸气透过率（MVTR)显著降低，由此允许用于高湿度应用 中。
[0012] 本发明的一些实施方案的另一个目的是包含蜡以减少或消除在高温下涂布食品 服务或包装项目或在高于蜡的熔点下使所述项目暴露于长时间的干燥/加热以获得最低 MVTR的需要。
[0013] 本发明的一些实施方案的另一个目的是提供高度抗湿涂料，其也有成本效益。
[0014] 本发明的一些实施方案的另一个目的是提供高度抗湿涂料，其为可双重烘烤的、 可热密封的，并且在烘焙应用中提供产品脱模。
【发明内容】
[0015] 本发明的实施方案提供具有增加的抗湿性的可生物降解和可堆肥的涂料的新颖 配方，其适合用于各种高度吸收性和/或渗透性基材上。一个实施方案提供用于可生物降 解和可堆肥的一次性项目的可生物降解和可堆肥的涂料，这些项目可以充当用于高湿度应 用的功能性食品包装和/或食品服务项目。所述项目可以例如包括冰淇淋和其它冷冻甜食 产品；预制即食的新鲜或冷冻的制备餐；汤和/或面条；咖啡、热巧克力以及其它饮料；谷 物；酸奶；烘焙制品，诸如蛋糕、松饼、曲奇以及面包；水果、肉以及蔬菜馅饼；披萨饼、糖果 产品；以及设计成由人类或动物食用的其它高湿度产品。另一个实施方案提供用于可生物 降解和可堆肥的一次性项目的可生物降解和可堆肥的涂料，其为可双重烘烤的（即，可以 用于微波与常规烤箱中）并且在烘焙应用中提供改进的产品脱模。另一个实施方案提供用 于可生物降解和可堆肥的一次性项目的可生物降解和可堆肥的涂料，其为可热密封的。另 一个实施方案提供可生物降解和可堆肥的涂料，其具有改进的抗湿性以允许可生物降解和 可堆肥的一次性项目用于高湿度应用中。另一个实施方案提供制造用于可生物降解和可堆 肥的一次性项目的可生物降解和可堆肥的涂料的方法，所述涂料具有改进的抗湿性。包含 蜡的其它实施方案提供一种涂布可生物降解和可堆肥的一次性项目的方法，以使得在不需 要在高温下涂布或在高于蜡的熔点下长时间干燥或加热的情况下获得改进的隔湿特性。
[0016] 本发明的其它特征和优点从以下详细描述将变得显而易见。然而，应了解，详细描 述和特定实施例虽然指示本发明的优选实施方案，但仅作为说明而给出，这是因为在本发 明的精神和范围内的各种变化和修改从这个详细描述将为本领域的技术人员显而易见。
【具体实施方式】
[0017] 为了完全理解获得根据本发明的上文所叙述的细节以及其它优点和目的的方式， 本发明的更详细描述将参考其特定实施方案而提供。
[0018] 在一个实施方案中，可以将可生物降解和可堆肥的涂料施加至可生物降解和可堆 肥的一次性物品上以使得其部分或完全渗透这（这些）项目的外表面和/或内表面，从而 改进容器的抗水性和热密封特性。
[0019] 可以使用本领域中已知的涂布纸、纸板、塑料、膜、聚苯乙烯、金属片、玻璃或其它 包装材料的任何方式将涂料施加至物品上，所述方式包括喷涂、刮涂、胶涂、气刀涂布、印刷 涂布、达尔格伦涂布（Dahlgren coating)、凹版涂布、幕帘涂布、浸涂以及粉末涂布。如本发 明的实施方案中的任一者所描述，还可以通过用可生物降解和可堆肥的涂料配方喷涂物品 或将物品浸入含有可生物降解和可堆肥的涂料配方的桶中或使物品通过涂料配方的幕帘 来施加涂料。可以通过一起使用的一种或多种方法来施加多种涂料。举例来说，可以通过 适合的方法施加第一或底层涂料，接下来通过另一种方法施加第二或顶层涂料。在步骤之 间可能干燥或可能不干燥物品。用于涂布物品的装置将取决于物品的形状。举例来说，平 坦的物品可能以不同于杯子、碗等的方式涂布。
[0020] 取决于下面的成分的选择，一些实施方案是可双重烘烤和/或可热密封的并且在 烘焙应用中可以包