TWI381018B - 聚乳酸發泡組成物 - Google Patents

Description

聚乳酸發泡組成物

本發明是有關於一種發泡組成物，且特別是有關於一種含有聚乳酸之發泡組成物。

一般紙製或塑膠製的一次性使用之食品容器，如杯、碗、盤等，於盛裝熱飲、熱湯等熱食時，由於食品容器本身不具有隔熱效果，熱食的熱氣除了會直接由開口散出之外，更會全面地傳導至食品容器整體並往外發散。因此，當使用者以手握持食品容器時，與食品容器接觸的部位便容易會被熱氣燙傷。

再者，一般用以盛裝熱食之食品容器，除了必須要具有良好之防漏、隔熱特性，防止使用者受傷以外，也需要具有保溫之功能，以減緩內容物與外界溫度進行熱交換而變冷，提昇內容物之賞味期。

目前，坊間常見的一次性食品保溫容器仍然以保麗龍材質為多數。主要因為保麗龍材質具隔熱與保溫作用。再者，保麗龍由聚苯乙烯或是聚氯乙烯發泡成型，其發泡後之體積可以膨脹至原材料之三到六十倍，不僅質輕且價廉。然而，由於聚苯乙烯、聚氯乙烯並無法自行分解，且廢棄後燃燒，會產生大量之有毒氣體，對自然生態環境造成極大的危害。

因此，本發明之一態樣是在提供一種聚乳酸發泡組成物，供製成具有隔熱與保溫效果之發泡體。且其所製成之發泡體為完全生物可分解性，減少對環境之污染。

依據本發明一實施方式，一種聚乳酸發泡組成物，至少包含聚乳酸、乳化劑、發泡粉與溶劑。乳化劑為幫助增加聚乳酸之親水值。聚乳酸之重量百分比為15%~55%，乳化劑之重量百分比為2%~14%，發泡劑之重量百分比為1%~18%，而溶劑則為餘量。

本發明之另一態樣是在提供一種聚乳酸發泡紙材，本身為生物可分解性，不需經過處理即可於環境中自然分解。依據本發明另一實施方式，一種聚乳酸發泡紙材，至少包含紙層與聚乳酸發泡體。聚乳酸發泡體位於紙層上，且聚乳酸發泡體包含聚乳酸發泡組成物。其中聚乳酸發泡組成物包含聚乳酸、乳化劑、發泡粉與溶劑。乳化劑為幫助增加聚乳酸之親水值，且聚乳酸之重量百分比為15%~55%，乳化劑之重量百分比為2%~14%，發泡粉之重量百分比為1%~18%，而溶劑則為餘量。

依據本發明又一實施方式，一種食品容器，至少包含前述之聚乳酸發泡紙材。

應用本發明之聚乳酸發泡組成物，由於聚乳酸為完全生物可分解性，因此於適當溫度、濕度的非密閉空間中，聚乳酸發泡組成物所製成之發泡體可被分解為水與二氧化碳。而水與二氧化碳可回歸於環境中，供生物再循環利用。此外，以聚乳酸取代傳統塑膠發泡材料，所形成之發泡體仍具有良好之隔熱及保溫效果。

有鑑於保麗龍材料無法在自然環境中自行分解，且經棄置後勢必對環境造成極大的危害，而成為環境污染的重要因素。目前市面上已有可分解性塑膠發泡產品的引進和生產研發。然而多是以傳統的塑膠發泡材料為改良標的，摻配一定比例的澱粉所製造的發泡產品。傳統的塑膠發泡材料例如聚乙烯(polyethylene，PE)、聚丙烯(polypropylene,，PP)、聚苯乙烯(Polystyrene，PS)或聚氯乙烯(Polyvinylchloride，PVC)等。此類塑膠發泡材料之改良也利用於一次性使用之碗、盤、杯、盒等食品容器之產製，藉以取代傳統的保麗龍材料之使用。

然這類產品經棄置於自然環境中後，由於並非完全由生物可分解材料所製成，仍含有部份不可分解之塑膠材料。因此僅能因化學反應或生物分解作用而碎裂成小的塑膠碎片，並不能在自然環境中完全分解。

有鑑於上述問題，在本發明之一實施方式中提出一種聚乳酸發泡組成物，用以製成完全生物可分解性之發泡體。此聚乳酸發泡組成物包含聚乳酸、乳化劑、發泡粉與溶劑。

聚乳酸為發泡組成物中之主要成份，並且完全取代以往發泡反應中之傳統塑膠，而以聚乳酸作為發泡反應之主要反應物。由於聚乳酸為完全生物可分解性，因此以聚乳酸發泡組成物製成之發泡體也為完全生物可分解性。於此實施方式中，聚乳酸發泡組成物中含有重量百分比為15%~55%之聚乳酸。根據另一實施方式，聚乳酸發泡組成物中含有重量百分比為18%～45%之聚乳酸。

乳化劑用以增加聚乳酸之親水值，使聚乳酸分散於水溶液中。因此，聚乳酸組成物可依後續使用需求以水溶液調配為不同濃稠度之混合物。於此實施方式中，乳化劑為天然動物性乳化劑或植物性乳化劑。而乳化劑之親水親油平衡值(hydrophilic-lipophilic balance,HLB)為6～18。聚乳酸發泡組成物中含有重量百分比為2%~14%之乳化劑。

發泡粉用以幫助聚乳酸進行發泡反應，發泡粉之添加量決定後續聚乳酸組成物之發泡程度。於此實施方式中，發泡粉之發泡溫度為70～160℃。添加發泡粉後之聚乳酸之發泡程度達10倍發泡。因此，視所需之發泡程度，聚乳酸發泡組成物中含有重量百分比為1%~18%之發泡粉。根據另一實施方式，聚乳酸發泡組成物中含有重量百分比為2%～17%之發泡粉。

依照本發明之一實施方式，聚乳酸發泡組成物中也可添加其他添加劑，以增加發泡後之發泡體中之介質成分，降低熱傳導率。添加劑可為木質粉或中空玻璃珠粉末。所添加之添加劑除增加隔熱效果外，也影響發泡體之軟硬程度。當添加之木質粉或中空玻璃珠粉末越多，則聚乳酸發泡組成物發泡後之發泡體的硬度越高；反之，當添加之木質粉或中空玻璃珠粉末越少，則聚乳酸發泡組成物發泡後之發泡體的硬度越低，即發泡體較為柔軟。當聚乳酸發泡組成物中具有添加劑時，添加劑之重量百分比為1%~3%。視產品硬度需求，調整添加劑之重量百分比。

上述聚乳酸發泡組成物之成分皆需分散於溶劑中。於此實施方式中，溶劑為水。聚乳酸發泡組成物之溶劑添加量則為聚乳酸發泡組成物中上述成份不足重量百分比100%之餘量。

根據本發明之另一實施例，一種聚乳酸發泡紙材包含紙層與聚乳酸發泡體，其中聚乳酸發泡體位於紙層上。聚乳酸發泡體係由將上述之聚乳酸發泡組成物塗佈於紙層上，經過後續加熱製程直接於紙層上形成。

前述聚乳酸發泡組成物利用噴塗、滾塗或刷塗之方式塗佈於紙層上。因此聚乳酸發泡組成物可依照聚乳酸發泡紙材之製程需求，調配為不同濃稠度。例如，利用噴塗時聚乳酸發泡組成物若太黏稠，則聚乳酸發泡組成物無法由噴嘴中噴出。當聚乳酸發泡組成物塗佈於紙層上後，經過70℃之烘烤以及100℃之熱壓膜熱壓後，聚乳酸發泡組成物即會受熱發泡，直接於紙層上形成完全可分解之聚乳酸發泡體。

上述之聚乳酸發泡紙材可用於各種食品容器之製造。如水杯、咖啡杯、餐盤類或碗類容器等一次性使用之食品容器。

本發明之聚乳酸發泡組成物中以乳化劑增加聚乳酸之親水值，使得聚乳酸可依照後續製程需求調配為不同濃稠度之組成物。而應用本發明之聚乳酸發泡組成物所製成之紙材與食品容器於使用廢棄後，可幾近完全被分解為水與二氧化碳。而水與二氧化碳可回歸於環境中，供生物再利用，減少環境污染。此外，以聚乳酸發泡紙材製成之食品容器仍具有隔熱、保溫、防水、防油之作用。再者，利用聚乳酸發泡紙材製成之食品容器使用後，即使利用焚化方式處理，產生的熱能亦較一般塑膠材質低，可延長焚化爐的使用壽命。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (13)

1. 一種聚乳酸發泡組成物，至少包含：一聚乳酸，重量百分比為15%~55%；一乳化劑，重量百分比為2%~14%，該乳化劑幫助增加該聚乳酸之親水值；一發泡粉，重量百分比為1%～18%；以及一溶劑，餘量。
2. 如請求項1所述之聚乳酸發泡組成物，其中該乳化劑之親水疏水平衡值為6～18。
3. 如請求項1所述之聚乳酸發泡組成物，其中該乳化劑為天然性乳化劑。
4. 如請求項1所述之聚乳酸發泡組成物，其中該乳化劑為動物性乳化劑或植物性乳化劑。
5. 如請求項1所述之聚乳酸發泡組成物，其中該發泡粉之發泡溫度為70℃～160℃。
6. 如請求項1所述之聚乳酸發泡組成物，更包含一添加劑。
7. 如請求項6所述之聚乳酸發泡組成物，其中該添加劑為一木質粉。
8. 如請求項6所述之聚乳酸發泡組成物，其中該添加劑為一中空玻璃粉末。
9. 如請求項6所述之聚乳酸發泡組成物，其中該添加劑之重量百分比為1%～3%。
10. 如請求項1所述之聚乳酸發泡組成物，其中該溶劑為水。
11. 一種聚乳酸發泡紙材，至少包含：一紙層；以及一聚乳酸發泡體，位於該紙層上，且該聚乳酸發泡體具有一聚乳酸發泡組成物，其中該聚乳酸發泡組成物包含：一聚乳酸，重量百分比為15%~55%；一乳化劑，重量百分比為2%~14%，該乳化劑幫助增加該聚乳酸之親水值；一發泡粉，重量百分比為1%~18%；以及一溶劑，餘量。
12. 如請求項11所述之聚乳酸發泡紙材，其中該聚乳酸發泡組成物以噴吐、滾塗或刷塗方式塗佈於該紙層上，並於加熱烘烤後形成聚乳酸發泡體。
13. 一種食品容器，至少包含如請求項11所述之聚乳酸發泡紙材。