專利名稱：可自然分解的免洗餐具及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種可自然分解的免洗餐具及其制備方法，特別是一種以天然的有機材料為原料所制成的，無毒性、具有環(huán)保功效，可以解決傳統(tǒng)免洗餐具的高污染，或是違反環(huán)保目標的餐具。
利用天然材料制作飲食用的免洗餐具(如碗、盤)，以期達到環(huán)保目標的技術開發(fā)，在產(chǎn)業(yè)界以及科技界已進行了多年，其中某些技術亦早已為人們所熟知且公開，例如中國臺灣專利申請第74103826號的“簡便衛(wèi)生餐具及其制造方法”(以下簡稱826號案)、中國臺灣專利申請第82104019號的“環(huán)保餐盤的制造方法”(以下簡稱019號案)、以及美國專利第5500089號的“免洗餐盤及碗的制造方法(Method for makingdisposable bowls and trays)”等專利申請案中均公開了相關的技術。
826號案所公開的技術是以五谷與自然的植物淀粉物質(zhì)(或是樹薯的粉狀物)為原料，以水調(diào)合，先蒸處一段時間，待冷卻至某一溫度之后，再置入模具之內(nèi)施以高壓然后成型為餐具。這種餐具所用的原料雖然均以天然原料為主，但于制成器物的過程中需經(jīng)高溫高壓的制程(如蒸處)方可成型，其所需的加工條件較嚴，而所含的植物淀粉物質(zhì)或樹薯(淀粉)成分，將會使得所制成的餐具在耐濕能力上顯然不佳，尤其是淀粉極易因為受潮而發(fā)霉變壞，而這些現(xiàn)象對于安全標準要求極高的飲食器具而言，無異是一項致命的缺陷。
019號案以及美國專利第5500089號專利之中所公開的技術，其中所使用的材料是將一種具有明顯條狀分束纖維的天然植物中的有機性纖維截斷成短纖維，作打散處理，再與作為粘合劑的淀粉，經(jīng)充分的攪拌然后糊化成一膠稠狀的混合物，利用極細網(wǎng)目的透氣性模具作壓干、脫水的處理后，再經(jīng)以加溫、加壓的模具定型化處理，成為碗盤等餐具，最后經(jīng)過干燥、凝固等處理方可完成；所以其在制程方面顯然又遠較上述的826號案復雜，又因為使用淀粉為粘合劑，故仍存在著不耐水、易受潮、甚至于發(fā)霉等諸多問題，至于其采用天然的短纖維為基材，不但材料的取得步驟繁雜，短纖維所形成的組織，更將使得制品的質(zhì)地多孔而疏松，其在防漏防水的能力上勢必受到考驗。
另一方面，以上二件已知的技術在制作的過程中，必需使用到大量的水，相對地將會造成許多的廢水，對于環(huán)保將是一項威脅，而污水的處理又將造成生產(chǎn)成本的提高。
本發(fā)明的主要目的在于提供一種可以自然分解，甚至還可以充作肥料或飼料的環(huán)保免洗餐具。由于本發(fā)明所公開的免洗餐具是以取材于自然谷類外皮的有機原料，配合無毒性又可自然分解的粘合劑和填充劑等原料所制成，因此可以在自然的環(huán)境中分解，甚至再作為肥料或是飼料，其既具有器物的效用，又可以在丟棄之后被分解或是再利用為肥料、或飼料等用途，實為一種既環(huán)保又具有極高的利用價值的免洗餐具。
本發(fā)明的又一目的在于提供一種制造容易、原料價格低廉、原料取得容易的符合環(huán)保要求的免洗餐具制造技術。
為達到上述目的，本發(fā)明的一種可自然分解的免洗餐具，該免洗餐具包括有一復合材料層，用以構成該免洗餐具的實體，該復合材料層包含有一由谷類外皮所制成的粉末狀基材，其組成重量百分比為47％-53％；一填充劑，其為碳酸鈣，該填充劑的組成重量百分比為25％-31％，用以填補該復合材料的縫隙；以及一粘合劑，其為聚乙烯醇，該粘合劑的組成重量百分比為19％-25％，以水為媒介將該基材以及該填充劑借助鍵結(jié)作用而粘結(jié)在一起；該免洗餐具還包括一防水層，其借助涂布環(huán)氧樹脂或是乙烯類的水性防水劑而形成，且該防水層分布于該免洗餐具用以盛裝食物且與食物接觸的接觸表面，用以保護該復合材料層不受水分或其他成分浸漬而分解。
本發(fā)明的制造可自然分解的免洗餐具的方法，其包括(1)提供一具有微粘性的復合材料，其包括有下列步驟(1-1)將取出谷粒的谷類外皮研磨成粉末狀基材；(1-2)將該粉末狀基材與一碳酸鈣以及一聚乙烯醇，依重量比為5∶2.8∶2.2的關系攪拌成均勻的混合物；以及(1-3)將水以及該混合物，依重量百分比為1∶2.5的關系混合在一起，并且攪拌成一微具粘性的復合材料；(2)將該復合材料壓延成片狀；(3)以成型加工法，將該片狀復合材料成型為該免洗餐具的初坯；(4)將該免洗餐具的初坯干燥定型；以及(5)形成一防水層于該免洗餐具與食物接觸的接觸表面。
由上可知，本發(fā)明的用以制成可自然分解的免洗餐具的制程，其主要是將由谷類外皮所制成的粉末狀基材、填充劑(碳酸鈣)、以及粘合劑(聚乙烯醇；PVA)，依恰當?shù)谋壤旌暇鶆?，再以水為媒介調(diào)和，致使粉末狀基材與填充劑借助粘合劑的鍵結(jié)作用粘結(jié)成一種具有可塑性的混合物，再將此混合物壓延成片狀的復合材料，經(jīng)真空成型為餐具后，再施以精簡的干燥以及防水處理，便可制成一種質(zhì)地細致，且具環(huán)保功效的免洗餐具。
本發(fā)明所使用的主要原料是為谷類的外皮，由于谷類的產(chǎn)量極高，經(jīng)取出谷粒之后的谷類外皮相對的亦具有極大的數(shù)量，一般而言均視同廢料處理，縱然另有用途，則其價格亦非常低廉，原料的取得亦不困難；反觀一般所謂的環(huán)保餐具，大部份均是以木材或是紙質(zhì)材料為其主要原料，由于木材的取得不易，亦需砍伐林木方可取得，故其成本較高，不及本發(fā)明的方法經(jīng)濟，而為了取得材料所造成的樹木砍伐，對于自然資源日益珍貴且逐漸減少的現(xiàn)今的環(huán)境而言，傳統(tǒng)以木材為主要的環(huán)保材料顯然較不經(jīng)濟，除了間接影響生態(tài)的發(fā)展，甚至于還會造成水土保持的重大問題。
本發(fā)明提供了一種質(zhì)地細致的環(huán)保免洗餐具，由于本發(fā)明采用粉末狀的谷類外皮，再以粉狀碳酸鈣(CaCO3)為填充劑，用以填實餐具組織的縫隙，因此可以得到一種質(zhì)地不象纖維組織般疏松的優(yōu)質(zhì)環(huán)保免洗餐具。
本發(fā)明所公開的免洗餐具，在制備過程中，僅會用到少量的水，而這些水又將全數(shù)用于調(diào)制成具有微粘性的復合材料，所以在制備過程中將不會產(chǎn)生大量的廢水，對環(huán)保以及降低成本而言，均有極大的益處。
以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細地說明

圖1為本發(fā)明餐具的構造斷面圖；圖2為本發(fā)明的制作流程圖；圖3為本發(fā)明餐具的實施例1的成品外觀圖；圖4為本發(fā)明餐具的實施例2的成品外觀圖。
請參閱圖1，本發(fā)明所公開的環(huán)保餐具10，自其斷面的構造組成而言，包括有一復合材料層20，用以構成餐具10的實體；以及一防水層30，其覆蓋于餐具10用以盛裝食物且與食物接觸的接觸面101上，用以保護復合材料層20不受食物中的水分或是其他成分浸漬而分解；但另一方面，為了使得以天然物質(zhì)所組成的復合材料層20可以在丟棄后自然分解，所以在餐具10未接觸食物的其余表面，則不施以防水層30；為達到前述目的，在選擇防水層的材料時，以不與食物中的水分(H2O)或其它成分，如淀粉、脂肪等反應的物質(zhì)為原則，另外由于此防水劑直接與食物接觸，故防水劑的分解性與毒性也是考慮因素之一，綜合前述，能適用的防水劑材料為環(huán)氧樹脂或是乙烯類的水性防水劑，前述乙烯類的水性防水劑所指的是具有乙烯基、且可當作防水劑的化合物，其中環(huán)氧樹脂的物化性能已廣為人知，其不具有分解性與毒性，而其中一種所使用的乙烯類防水劑為改性乙烯樹脂，其經(jīng)由美國食物藥品管理局(Foodand Drug Administration，F(xiàn)DA)證明不具有分解性與毒性。
上述復合材料層10，其基本的組成物質(zhì)包括a.由谷類外皮所制成的粉末狀基材，其組成重量百分比為50％±3％(亦即為47％-53％)；b.填充劑，用以填補復合材料層10的縫隙，其組成重量百分比為28％±3％(亦即為25％-31％)；以及c.粘合劑，用以將基材以及填充劑借助鍵結(jié)作用而粘結(jié)在一起，其組成重量百分比為22％±3％(亦即為19％-25％)。
其中的粉末狀基材，是取自于谷類(如稻、麥)的谷粒取出后的外皮，經(jīng)研磨設備將此外皮研磨成粉末狀，再經(jīng)細自網(wǎng)篩選而成，其間無需施行凈化步驟，原則上此一粉末狀基材以可通過50篩目者占70％，可通過60-100篩目者占30％；填充劑，為碳酸鈣(CaCO3)，用以填實復合材料的縫隙，以增加復合材料的密實性，其中碳酸鈣為粉末狀，且可通過100篩目者占99％；粘合劑，為聚乙烯醇(PVA)，可通過以水作為潤滑劑，使得由這三種基本組成物質(zhì)混合而成的混合體，借助鍵結(jié)的作用形成一種微具粘性的復合材料，以便于進行成型加工而制成器物，而聚乙烯醇(PVA)的特性請參考表1，其中聚乙烯醇為高分子，依照分子量的不同，粘度、溶解度等物化性能也會隨之不同，在本發(fā)明中所能適用的聚乙烯醇種類如表2所示，且其對水的溶解度如表3所示，原則上以高粘度聚乙烯醇(如BP-24)的效果較佳。
請參閱圖2，本發(fā)明所公開的環(huán)保餐具的制程，包括有
(1)提供一具有微粘性的復合材料；(2)將復合材料壓延成厚度約為0.8mm-1.3mm的片狀復合材料；(3)以成型加工法(如負壓成型)，將片狀復合材料成型為餐具初坯；(4)將餐具初坯干燥定型；以及(5)于餐具10與食物接觸的接觸表面形成一防水層。
其中步驟(1)包括有下列步驟(1-1)將取出谷粒的谷類外皮研磨成可通過100篩目與可通過60-100篩目的兩種粉末，再將前述兩種粉末依適當比例(其中可通過100篩目者占70％，60-100篩目者占30％)混合成粉末狀基材；(1-2)將粉末狀基材、填充劑以及粘合劑三者依組成比例混合攪拌成均勻的混合物，而這三者彼此之間的重量比大的為5∶2.8∶2.2，其中任一種組成物質(zhì)的容許變動量約為±3％；以及(1-3)以重量比大約為1∶2.5的關系，將水以及步驟2所完成的混合物混合在一起(而此二者的容許變動量約為±5％)，并且攪拌成復合材料，其中由于填充劑(聚乙烯醇)于常溫下在水中只吸收膨潤，而不溶解，致使所形成的復合材料具有微粘性。
而步驟(3)的成型方法，是將含有少許水分呈可塑性的片狀復合材料，利用預設有餐具形狀的抽引模具，直接于模具之上抽引成餐具10的初坯；當然在餐具10的初坯完成之初，若是具有不必要的毛邊亦可趁此初坯仍具有可塑性之時，予以修整裁切較為容易。
步驟(4)的干燥步驟，則可以在抽引模具維持于負壓抽引的條件下，利用不超過200℃的熱風予以烘干至定型，所需時間則視成型的餐具10的實際含水量，以及熱風的溫度而定。
上述的步驟(5)又包含有下列步驟
(5-1)涂布如環(huán)氧樹脂或乙烯類的水性防水劑于餐具10與食物接觸的接觸表面，在此因防水層不具分解性，為避免當餐具除防水層之外其余部份皆自然分解后，殘留太多的防水層，故將防水層的涂層厚度減到最低，為6-10μm。一般而言，為了便于涂布，防水劑內(nèi)部會添加溶劑，以增加其流動性，其中所選用的溶劑種類、及添加量都與防水劑種類有關，這些信息在使用者購買防水劑的同時廠商都會提供，通常使用者所購買到的防水劑，已添加有溶劑，以便使用者無需調(diào)配，即可直接使用；以及(5-2)烘干去除防水劑內(nèi)含的溶劑，致使防水劑可以固定于餐具10的表面，其中前述烘干條件與所選用的溶劑種類有關，前述烘干條件在防水劑的使用說明上都會有所標示。舉例言之，本發(fā)明向得利涂料(Dulux Paints)公司購買改性乙烯樹脂當作防水劑，其所提供的溶劑為F850-59453(此為產(chǎn)品代號)，烘干條件為T(溫度)＝193℃，t(時間)＝3.5分鐘。
當然在制成餐具10之后，應當再施予一般的殺菌處理(如紫外線殺菌)，以確保餐具的衛(wèi)生安全。
最后請參圖3，圖4的根據(jù)本發(fā)明公開的制程所完成的免洗餐具10的實施例外觀圖，由于本發(fā)明利用生產(chǎn)快速的負壓成型技術及片狀的可塑性復合材料，較適用于餐盤10a或是免洗便當盒10b這類深度較淺的容器或是承物餐具的制作，配合這類餐具10的深度較淺，配合片狀復合材料未予以干燥時的極佳可塑性，故極易借助負壓成型的技術制成。
因為餐具10在使用的過程中，難免與水接觸，此時可借助防水層而維持數(shù)小時的使用能力而不會分解，使用完畢若是當作垃圾丟棄，因餐具未與食物接觸的其余表面未施以防水層，可接觸空氣中的水分，受潮而軟化、分解，待最外層軟化分解后，暴露出內(nèi)層表面，再進行相同地分解過程，如此一層層地分解，最后只剩下一層薄防水層，在此因防水層不具有毒性及分解性，不會對環(huán)境造成影響。依上述分解步驟，餐具將可于短期內(nèi)自然分解，并具備肥料的價值，若是流入河川或是湖泊之中，則以天然有機物為主要成分所構成的主體，仍可以為魚類所食用，而不會造成任何污染，顯然是既環(huán)保又具實用性。
當然，以上的實施例僅用以揭示本發(fā)明的技術內(nèi)容，并非用以限定本發(fā)明的范圍，任何熟悉此項技術的人員，在了解本發(fā)明的技術內(nèi)容之后，于不脫離本發(fā)明的技術特征下所做的任何變化，均應由后述的權利要求書的范圍所限定。
由上可知，本發(fā)明的具有如下的功效1.具環(huán)保的功效，于丟棄之后亦不會造成污染；本發(fā)明所公開的免洗餐具，為取自于天然以及無毒性的原料所制成的一種環(huán)保餐具，使用完畢后若是當作拉圾丟棄，將可于短期內(nèi)自然分解，并具備肥料的價值，若是流入河川或是湖泊之中，則以天然有機物為主要成分所構成的主體，仍可以為魚類所食用，而不會造成任何污染。
2.原料容易取得，且成本低；用以制備本發(fā)明的環(huán)保餐具的原料，主要以取材自谷類外皮的基材為主，而在谷類產(chǎn)量極大的情況之下，谷類外皮的取得并不困難，其原本便已視如廢料，除了充作飼料之外并無其他明顯的利用價值，故在取得的成本上顯然要較廣為使用的另一種環(huán)保原料(木材)更為低廉。
表1
表2 PVA的分子量與平均聚合度1.完全堿化品 2.平均聚合度(DP) 3.分子量
2.部分堿化品
3.超低堿化品
4.低灰分部分堿化品
表權利要求
1.一種可自然分解的免洗餐具，該免洗餐具包括有一復合材料層，其包含有一由谷類外皮所制成的粉末狀基材，其組成重量百分比為47％-53％；一填充劑，其為碳酸鈣，該填充劑的組成重量百分比為25％-31％；以及一粘合劑，其為聚乙烯醇，該粘合劑的組成重量百分比為19％-25％，以水為媒介將該基材以及該填充劑借助鍵結(jié)作用而粘結(jié)在一起；以及一防水層，其借助涂布環(huán)氧樹脂或是乙烯類的水性防水劑而形成，且該防水層分布于該免洗餐具用以盛裝食物且與食物接觸的接觸表面。
2.如權利要求1所述的可自然分解的免洗餐具，其中所述免洗餐具為深度較淺的容器或是承物餐具。
3.如權利要求2所述的可自然分解的免洗餐具，其中所述免洗餐具為餐盤。
4.如權利要求2所述的可自然分解的免洗餐具，其中所述免洗餐具為便當盒。
5.一種制造如權利要求1的可自然分解的免洗餐具的方法，其包括(1)提供一具有微粘性的復合材料，其包括有下列步驟(1-1)將取出谷粒的谷類外皮研磨成粉末狀基材；(1-2)將該粉末狀基材與一碳酸鈣以及一聚乙烯醇，依重量比為5∶2.8∶2.2的關系攪拌成均勻的混合物；以及(1-3)將水以及該混合物，依重量百分比為1∶2.5的關系混合在一起，并且攪拌成一微具粘性的復合材料；(2)將該復合材料壓延成片狀；(3)以成型加工法，將該片狀復合材料成型為該免洗餐具的初坯；(4)將該免洗餐具的初坯干燥定型；以及(5)形成一防水層于該免洗餐具與食物接觸的接觸表面。
6.如權利要求5所述的可自然分解的免洗餐具的方法，其中所述復合材料為含水且具微粘性的團狀。
7.如權利要求5所述的可自然分解的免洗餐具的方法，其中所述步驟(1-1)中不包括谷類凈化的步驟。
8.如權利要求5所述的可自然分解的免洗餐具的方法，其中所述粉末狀基材能通過50篩目者占70％，能通過60-100篩目者占30％。
9.如權利要求5所述的可自然分解的免洗餐具的方法，其中所述粉末狀基材、碳酸鈣以及聚乙烯醇之中任一者的容許變動量為±3％。
10.如權利要求5所述的可自然分解的免洗餐具的方法，其中所述水與混合物的容許變動量為±5％。
11.如權利要求5所述的可自然分解的免洗餐具的方法，其中所述片狀復合材料的厚度為0.8mm-1.3mm。
12.如權利要求5所述的可自然分解的免洗餐具的方法，其中所述步驟(3)是利用預設有餐具形狀的抽引模具，直接于該模具之上利用負壓抽引成該免洗餐具的初坯。
13.如權利要求5所述的可自然分解的免洗餐具的方法，其中所述步驟(3)還包括修整該免洗餐具的初坯。
14.如權利要求5所述的可自然分解的免洗餐具的方法，其中所述步驟(4)是在該抽引模具維持于負壓的條件下，利用不超過200℃的熱風予以烘干至定型。
15.如權利要求5所述的可自然分解的免洗餐具的方法，其中所述步驟(5)包括有(5-1)涂布環(huán)氧樹脂或是乙烯類的水性防水劑于該免洗餐具與食物接觸的接觸表面，以及(5-2)烘干去除防水劑中的溶劑。
16.如權利要求14所述的可自然分解的免洗餐具的方法，其中所述防水劑涂布的厚度為6-10μm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可自然分解的免洗餐具及其制備方法，其是以谷類外皮所制成的粉末狀基材、填充劑(碳酸鈣)、以及粘合劑(聚乙烯醇)，依恰當?shù)谋壤旌暇鶆颍僖运疄槊浇檎{(diào)和，致使粉末狀基材與填充劑借助粘合劑的鍵結(jié)作用粘結(jié)成一具有可塑性的混合物，再壓延成片狀的復合材料，經(jīng)成型加工所制成的一種具有環(huán)保功效，甚至可作肥料/飼料的餐具。
文檔編號B32B23/04GK1393197SQ01129670
公開日2003年1月29日 申請日期2001年6月27日 優(yōu)先權日2001年6月27日
發(fā)明者陳春輝 申請人:保綠股份有限公司