[发明专利]含半纤维素的涂料

说明书

本发明描述了用包含半纤维素和/或木质素和蔗糖脂肪酸酯的组合物处理纤维素材料以改变此类材料的阻隔功能的方法。所公开的方法使用半纤维素或木质素与糖脂肪酸酯结合以在纤维素质材料上形成膜，包括本公开内容提供通过所述方法制备的产品。由此处理的材料具有更有效的阻隔功能和机械性能，并且可用于需要这些特征的任何应用中。

发明背景

本发明总体上涉及处理半纤维素，更具体地涉及使用与半纤维素结合的生物基酯产生基于半纤维素的涂料的方法，所述涂料克服对高相对湿度的抗性，其中所述酯和方法可用于将半纤维素改性以开发用于纸、纸板和包装产品的涂料。

背景技术

在许多食品包装应用中，保护食品免受氧气影响是重要的，因为由于氧气的进入导致芳香化合物、脂肪化合物和维生素的氧化降低产品的质量和/或风味。这可通过使用具有低透氧率的阻隔材料来完成。此外，希望该材料是柔性的、耐机械性的、透明且低成本。此外，其他阻隔性能(如香气阻隔和油脂阻隔)也可为非常重要的。

半纤维素是在大多数植物中生物合成的多糖，它们充当存在于纤维素微原纤维之间的基质材料以及木质素和纤维素之间的连接物。半纤维素已在商业上用作食品中的甜味剂、增稠剂和乳化剂。目前为止，半纤维素的非食品应用非常有限。

半纤维素与液体/水分相互作用，并且在高相对湿度下氧气、香气和油脂的渗透性增加。该材料的水溶性在涂覆工艺中具有优势，但对于许多包装应用而言可为缺点。

该问题通常在工业中通过使用某种疏水性有机材料/碳氟化合物、硅氧烷(其对下面的半纤维素进行物理防护，以免受内容物中的水/脂质的影响，包括防止在纤维间隙中的芯吸、油脂流入褶皱，或使附着材料脱落)涂覆半纤维素来解决。例如，PVC/PEI/PE等材料通常用于此目的，并以物理方式附着(即喷涂或挤出)在待处理的表面上。

需要设计一种疏水/疏油且可堆肥的“绿色”生物基涂料，其可与半纤维素一起使用，而不牺牲由其制成的产品的生物降解性和/或可回收性。

发明内容

本公开内容涉及用含半纤维素的涂料处理纤维素材料的方法，包括用提供给纤维素组分增加的疏水性和/或疏油性同时保持其生物降解性/可回收性的组合物处理含纤维素的材料。所公开的方法提供了将糖脂肪酸酯(SFAE)与半纤维素结合，并且不需要使用有机载体、碱或单独的催化剂以使所述涂料结合至基于纤维素的材料。结合反应可应用于纤维素或预制材料。

在实施方案中，公开了包含结合了SFAE-半纤维素的基于纤维素的材料的组合物，其中SFAE和半纤维素以足够的浓度存在，以使结合的基于纤维素的材料具有低透氧率。在一个相关方面，糖脂肪酸酯包含至少一个糖基团和至少一个包含8至30个碳的脂族基团，并且涂料以足够的浓度存在以使结合的基于纤维素的材料与不含涂层的相同材料相比具有疏水性。在另一个方面，SFAE-半纤维素涂料可释放地或不可释放地结合到基于纤维素的材料上。

在另一个方面，SFAE以足够的浓度存在以使结合的基于半纤维素的材料具有等于或大于90°的水接触角，其中所述水接触角在不存在任何次级疏水物的情况下实现。在一个相关方面，涂料包含以干重百分比计1-99％的半纤维素含量。

在实施方案中，公开了一种组合物，其包括结合了SFAE-木质素的基于纤维素的材料，其中SFAE和木质素以足够的浓度存在以使结合的基于纤维素的材料具有耐水性。

在一个相关方面，包含组合物的基于纤维素的材料包括纸、纸片、纸板、纸浆、食品储存纸盒、羊皮纸、蛋糕板、屠夫纸、离型纸/衬垫、食品储存袋、购物袋、运输袋、培根板、隔绝材料、茶包、咖啡或茶容器、堆肥袋、餐具、冷热饮料容器、杯、盖、盘、充碳酸液体储存瓶、礼品卡片、非充碳酸液体储存瓶、食品包装薄膜、垃圾处理容器、食品处理工具、织物纤维(例如棉或棉混纺)、水储存和输送工具、酒精或非酒精饮料容器、电子产品的外壳或屏幕、家具内部或外部零件、窗帘和室内装潢品。