CN115926234A - 食品包装用的阻隔膜及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种食品包装用的阻隔膜及其制造方法。制造方法包含：提供一基材薄膜；于所述基材薄膜的表面蒸镀一无机叠层膜；其中，所述无机叠层膜包含彼此堆叠的至少一第一无机材料蒸镀层及一第二无机材料蒸镀层，所述第一无机材料蒸镀层及所述第二无机材料蒸镀层是在同一道的真空蒸镀程序、且在未退真空的条件下所形成，并且所述第一无机材料蒸镀层及所述第二无机材料蒸镀层分别是由不同的无机金属氧化物通过所述同一道的真空蒸镀程序所形成；以及涂布一阻隔涂布液于所述无机叠层膜上，并且固化所述阻隔涂布液，以形成一阻隔涂布层。借此，本发明的食品包装用的制造方法具有低损耗及低的涂布工缴成本。

Description

食品包装用的阻隔膜及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种阻隔膜，特别是涉及一种食品包装用的阻隔膜及其制造方法。
背景技术
在食品包装用的阻隔膜的技术领域中，现有技术多使用金属材料及/或铝箔材料、以及增加蒸镀层的厚度及涂布层的层数，借以使得阻隔膜的水氧阻隔效果被提升。
然而，现有技术存在许多问题与限制。举例而言，现有技术的阻隔膜使用的金属材料及/或铝箔材料大部分不具有透明性，其会使得阻隔膜的表面无法具有高的透明度，从而限制了阻隔膜的应用。
再者，现有技术的阻隔膜使用单一蒸镀层及/或单一涂布层，其可能使得阻隔膜的氧气穿透率及水气穿透率过高，从而无法达到高的水氧阻隔性。
进一步言之，尽管增加单一蒸镀层的厚度及/或增加涂布层层数可以使得阻隔膜达到高的水氧阻隔性，然而其也会相对增加涂布工缴与生产成本。
于是，本发明人有感上述缺陷可改善，乃特潜心研究并配合科学原理的运用，终于提出一种设计合理且有效改善上述缺陷的本发明。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足提供一种食品包装用的阻隔膜及其制造方法。
为了解决上述的技术问题，本发明所采用的其中一技术方案是，提供一种食品包装用的阻隔膜的制造方法，其包括：提供一基材薄膜；于所述基材薄膜的表面蒸镀一无机叠层膜；其中，所述无机叠层膜包含彼此堆叠的至少一第一无机材料蒸镀层及一第二无机材料蒸镀层，所述第一无机材料蒸镀层及所述第二无机材料蒸镀层是在同一道的真空蒸镀程序、且在未退真空的条件下所形成，并且所述第一无机材料蒸镀层及所述第二无机材料蒸镀层分别是由不同的无机金属氧化物通过所述同一道的真空蒸镀程序所形成；以及涂布一阻隔涂布液于所述无机叠层膜上，并且固化所述阻隔涂布液，以形成一阻隔涂布层。
优选地，所述第一无机材料蒸镀层的材料硬度大于所述第二无机材料蒸镀层的材料硬度；当所述食品包装用的阻隔膜经弯折时，所述第二无机材料蒸镀层经配置缓冲所述第一无机材料蒸镀层的应力。
优选地，所述基材薄膜为一聚酯薄膜，所述基材薄膜具有介于5微米至300微米之间的一厚度，所述第一无机材料蒸镀层具有介于1纳米至100纳米之间的一厚度，并且所述第二无机材料蒸镀层具有介于1纳米至100纳米之间的一厚度。
优选地，所述无机金属氧化物具有透明性、且是选自由氧化铝(AlOx)、氧化硅(SiOx)、氧化钴(CoOx)、氮化硅(SiNx)、二氧化锆(ZrO2)、氧化铟锡(ITO)、及五氧化二钽(Ta2O5)，所组成的材料群组的至少其中之一。
优选地，所述无机金属氧化物是选自由氧化铝(AlOx)及氧化硅(SiOx)所组成的材料群组的至少其中之一；其中，所述第一无机材料蒸镀层为氧化铝(AlOx)蒸镀层，并且所述第二无机材料蒸镀层为氧化硅(SiOx)蒸镀层。
优选地，于所述基材薄膜的所述表面蒸镀所述无机叠层膜的步骤包含：将所述基材薄膜置放于一真空蒸镀设备的一载盘上，并且将两种不同的无机材料分别置放于所述真空蒸镀设备的两个钨舟载台；以一真空帮浦对所述真空蒸镀设备的一蒸发室进行抽真空，以产生一真空环境；及以所述真空蒸镀设备的一第一加热源及一第二加热源通过旋转切换的方式分别对两种不同的所述无机材料进行加热、以在同一道的所述真空蒸镀程序、且在未退真空的条件下、于所述基材薄膜的所述表面上依序蒸镀所述第一无机材料蒸镀层及所述第二无机材料蒸镀层；其中，所述第一加热源为一热电阻式加热源，并且所述第二加热源为一电子束式加热源。
优选地，所述阻隔涂布液包含：一树脂材料、一交联剂、一经表面改质处理剂处理的填充粒子、一添加剂、及一水溶媒；其中，基于所述阻隔涂布液的总重为100wt％，所述树脂材料的含量范围是介于2wt％至20wt％，所述交联剂的含量范围是介于1wt％至10wt％，所述经表面改质处理剂处理的填充粒子的含量范围是介于0.05wt％至40wt％，所述添加剂的含量范围是介于0.05wt％至10wt％，并且所述水溶媒的含量范围是介于25wt％至85wt％。
优选地，所述树脂材料是选自由：聚醚胺、乙烯-丙烯酸乙酯、乙烯-乙烯醇类共聚物、及聚乙烯醇，所组成的材料群组的至少其中之一；其中，所述交联剂是选自由：马来酸、酒石酸、均苯三甲酰氯、丁二酸、辛二酸、苹果酸、乙二醛、戊二醛、及甲苯二醛，所组成的材料群组的至少其中之一；其中，所述表面改质处理剂是选自由：乙烯基硅烷偶联剂、环氧基硅烷偶联剂、苯乙烯基硅烷偶联剂、甲基丙烯酰氧基硅烷偶联剂、丙烯酰氧基硅烷偶联剂、氨基硅烷偶联剂、异氰脲酸酯基硅烷偶联剂、脲基硅烷偶联剂、及异氰酸盐硅烷偶联剂，所组成的材料群组的至少其中之一；其中，所述填充粒子是选自由：石墨烯、纳米碳管、黏土、滑石粉、云母粉、高岭石、蒙脱石、氧化硅、氧化铝、及碳酸钙，所组成的材料群组的至少其中之一；其中，所述添加剂是选自由：流平剂、润湿剂、消泡剂、紫外线吸收剂、防腐剂、及抗静电剂，所组成的材料群组的至少其中之一。
为了解决上述的技术问题，本发明所采用的另外一技术方案是，提供一种食品包装用的阻隔膜，其包括：一基材薄膜；一无机叠层膜，其形成于所述基材薄膜的表面上；其中，所述无机叠层膜包含彼此堆叠的至少一第一无机材料蒸镀层及一第二无机材料蒸镀层，所述第一无机材料蒸镀层及所述第二无机材料蒸镀层是在同一道的真空蒸镀程序、且在未退真空的条件下所形成，并且所述第一无机材料蒸镀层及所述第二无机材料蒸镀层分别是由不同的无机金属氧化物通过所述同一道的真空蒸镀程序所形成；以及一阻隔涂布层，其形成于所述无机叠层膜上，并且所述阻隔涂布层是由一阻隔涂布液涂布于所述无机叠层膜上、且经过固化而形成。
优选地，所述第一无机材料蒸镀层的材料硬度大于所述第二无机材料蒸镀层的材料硬度；当所述食品包装用的阻隔膜经弯折时，所述第二无机材料蒸镀层经配置缓冲所述第一无机材料蒸镀层的应力。
优选地，所述食品包装用的阻隔膜具有不大于1cc/m2.day.atm的一氧气穿透率、不大于1g/m2.day.atm的一水气穿透率、不小于90％的一可见光穿透率、及不大于3％的一雾度值。
优选地，所述基材薄膜为一聚酯薄膜，所述基材薄膜具有介于5微米至300微米之间的一厚度，所述第一无机材料蒸镀层具有介于1纳米至100纳米之间的一厚度，并且所述第二无机材料蒸镀层具有介于1纳米至100纳米之间的一厚度。
优选地，所述无机金属氧化物是选自由氧化铝(AlOx)及氧化硅(SiOx)所组成的材料群组的至少其中之一；其中，所述第一无机材料蒸镀层为氧化铝(AlOx)蒸镀层，并且所述第二无机材料蒸镀层为氧化硅(SiOx)蒸镀层。
优选地，所述阻隔涂布液包含：一树脂材料、一交联剂、一经表面改质处理剂处理的填充粒子、一添加剂、及一水溶媒；其中，基于所述阻隔涂布液的总重为100wt％，所述树脂材料的含量范围是介于2wt％至20wt％，所述交联剂的含量范围是介于1wt％至10wt％，所述经表面改质处理剂处理的填充粒子的含量范围是介于0.05wt％至40wt％，所述添加剂的含量范围是介于0.05wt％至10wt％，并且所述水溶媒的含量范围是介于25wt％至85wt％。
为了解决上述的技术问题，本发明所采用的另外一技术方案是，提供一种食品包装用的阻隔膜，其包括：一基材薄膜；一无机叠层膜，其形成于所述基材薄膜的表面上；其中，所述无机叠层膜包含彼此堆叠的至少一第一无机材料蒸镀层及一第二无机材料蒸镀层，所述第一无机材料蒸镀层及所述第二无机材料蒸镀层分别是由不同的无机金属氧化物所形成，所述第一无机材料蒸镀层的材料硬度大于所述第二无机材料蒸镀层的材料硬度；以及一阻隔涂布层，其形成于所述无机叠层膜上，并且所述阻隔涂布层是由一阻隔涂布液涂布于所述无机叠层膜上、且经过固化而形成；其中，当所述食品包装用的阻隔膜经弯折时，所述第二无机材料蒸镀层经配置缓冲所述第一无机材料蒸镀层的应力。
本发明的其中一有益效果在于，本发明实施例的食品包装用的制造方法具有低损耗及低的涂布工缴成本。本发明实施例的食品包装用的阻隔膜具有高的透明性、低的雾度、及优良的水氧阻隔性，其可以提升阻隔膜的应用性，例如：让购买者可以看到食品包装的内容物。
为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与图式，然而所提供的图式仅用于提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
图1为本发明实施例食品包装用的阻隔膜的制造方法的流程示意图。
图2A至图2C分别为本发明实施例食品包装用的阻隔膜的制造方法的步骤S110至步骤S130的示意图。
图3为本发明实施例真空蒸镀设备的内部构造示意图。
具体实施方式
以下是通过特定的具体实施例来说明本发明所公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本发明的优点与效果。本发明可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不悖离本发明的构思下进行各种修改与变更。另外，本发明的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘，事先声明。以下的实施方式将进一步详细说明本发明的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本发明的保护范围。
应当可以理解的是，虽然本文中可能会使用到“第一”、“第二”、“第三”等术语来描述各种组件或者信号，但这些组件或者信号不应受这些术语的限制。这些术语主要是用以区分一组件与另一组件，或者一信号与另一信号。另外，本文中所使用的术语“或”，应视实际情况可能包括相关联的列出项目中的任一个或者多个的组合。
[食品包装用的阻隔膜的制造方法]
请参阅图1、及图2A至图2C，本发明实施例提供一种食品包装用的阻隔膜的制造方法。所述食品包装用的阻隔膜的制造方法包含：步骤S110、步骤S120、及步骤S130。
其中，图1为本发明实施例食品包装用的阻隔膜的制造方法的流程示意图，并且图2A至图2C分别为本发明实施例食品包装用的阻隔膜的制造方法的步骤S110至步骤S130的示意图。
必须说明的是，本实施例所载之各步骤的顺序与实际的操作方式可视需求而调整，并不限于本实施例所载。
如图1及图2A所示，所述步骤S110包含：提供一基材薄膜1(base film)。
在本实施例中，所述基材薄膜1具有介于5微米至300微米之间的一厚度。所述基材薄膜1的材料组成包含有聚酯树脂(如：PET resin)，并且所述聚酯树脂于基材薄膜1中的一含量范围是介于50wt％至95wt％之间。也就是说，所述基材薄膜1为一聚酯薄膜(polyesterfilm)。
所述基材薄膜1的材料组成进一步包含无机填充粒子。所述无机填充粒子具有介于0.1微米至10微米之间的一粒径范围。所述无机填充粒子的材料种类可以例如是二氧化硅(silicon dioxide)、磷酸钙(calcium phosphate)、或高岭土(kaolin)。所述无机填充粒子于基材薄膜1中的一含量范围是介于5wt％至50wt％之间。
所述无机填充粒子的添加可以使基材薄膜1具有抗粘连的作用，从而提升基材薄膜1的加工性。
再者，所述基材薄膜1具有不小于90％的一可见光穿透率，因此适合用于制作具有透明性的食品包装用的阻隔膜。
如图1及图2B所示，所述步骤S120包含：在同一道的真空蒸镀程序、且在未退真空的条件下、于所述基材薄膜1的表面蒸镀一无机叠层膜2。其中，所述无机叠层膜2包含彼此堆叠的至少一第一无机材料蒸镀层21以及一第二无机材料蒸镀层22。
也就是说，所述第一无机材料蒸镀层21是形成于基材薄膜1的表面上，并且所述第二无机材料蒸镀层22是形成于第一无机材料蒸镀层21的表面上。
从另一个角度说，所述第一无机材料蒸镀层21及所述第二无机材料蒸镀层22是在同一道的真空蒸镀程序、且在未退真空的条件下所形成。再者，所述第一无机材料蒸镀层21及所述第二无机材料蒸镀层22分别是由不同的无机金属氧化物通过所述同一道的真空蒸镀程序所形成。
所述第一无机材料蒸镀层21具有介于1纳米至100纳米之间的一厚度、优选介于10纳米至100纳米、且特优选介于10纳米至50纳米，但本发明不受限于此。相似地，所述第二无机材料蒸镀层22具有介于1纳米至100纳米之间的一厚度、优选介于10纳米至100纳米、且特优选介于10纳米至50纳米，但本发明不受限于此。
在本发明的一些实施方式中，所述无机金属氧化物具有透明性、且是选自由氧化铝(AlOx)、氧化硅(SiOx)、氧化钴(CoOx)、氮化硅(SiNx)、二氧化锆(ZrO2)、氧化铟锡(ITO)、及五氧化二钽(Ta2O5)所组成的材料群组的至少其中之一。其中，x介于1～2。优选地，所述无机金属氧化物是选自由氧化铝(AlOx)及氧化硅(SiOx)，所组成的材料群组的至少其中之一。
举例而言，所述第一无机材料蒸镀层21为氧化铝(AlOx)蒸镀层，并且所述第二无机材料蒸镀层22为氧化硅(SiOx)蒸镀层，但本发明不受限于此。在本发明的另一实施例中，所述第一无机材料蒸镀层21也可以为氧化硅(SiOx)蒸镀层，并且所述第二无机材料蒸镀层22也可以为氧化铝(AlOx)蒸镀层。
在本发明未绘示的实施例中，所述无机叠层膜可以例如包含依序堆叠的一第一无机材料蒸镀层(如：氧化铝蒸镀层)、一第二无机材料蒸镀层(如：氧化硅蒸镀层)、及一第三无机材料蒸镀层(如：氧化铝蒸镀层)。也就是说，所述无机叠层膜可以为具有三层无机材料蒸镀层的叠层结构，并且任何相邻的两个无机材料蒸镀层分别是由不同的无机金属氧化物通过所述同一道的真空蒸镀程序所形成。
更具体而言，请一并参阅图3所示，所述步骤S120包含：将所述基材薄膜1置放于一真空蒸镀设备100的一载盘S上，并且将两种不同的无机材料(如：AlOx、SiOx)分别置放于所述真空蒸镀设备100的两个钨舟载台(包含第一钨舟载台C1及第二钨舟载台C2)上；以一真空帮浦V对所述真空蒸镀设备100的蒸发室ER进行抽真空，以产生一真空环境；接着，以所述真空蒸镀设备100的一第一加热源H1及一第二加热源H2、通过旋转切换机构R的旋转切换、分别对两种不同的所述无机材料进行加热、以在同一道的真空蒸镀程序且在未退真空的条件下、于所述基材薄膜1的表面依序蒸镀所述第一无机材料蒸镀层21(如：氧化铝蒸镀层)及所述第二无机材料蒸镀层22(如：氧化硅蒸镀层)。
其中，所述第一加热源H1为一热电阻式加热源(thermal resistance heatingsource)，并且所述第二加热源H2为一电子束式加热源(electron beam heating source)。
值得一提的是，本发明实施例所采用的真空蒸镀设备100主要通过采用具有第一加热源H1及第二加热源H2的双加热源设计，而实现「可以在所述同一道的真空蒸镀程序、且在未退真空的条件下、于所述基材薄膜1的表面蒸镀两种不同的无机材料蒸镀层」的技术目的。
其中，所述第一加热源H1(热电阻式加热源)是以热传导的方式来对所述无机材料进行加热。再者，所述第二加热源H2(电子束式加热源)是利用电子束动能转换成熔化无机材料的热能。此种加热方式的热转换效率高、且蒸镀速率可以精准控制。
在本发明的一些实施方式中，由于氧化铝(AlOx)无机材料具较低的蒸镀温度，因此氧化铝(AlOx)无机材料置放于邻近于第一加热源H1(热电阻式加热源)上方的第一钨舟载台C1上。再者，由于氧化硅(SiOx)无机材料具较高的蒸镀温度，因此氧化硅(SiOx)置放于邻近于第二加热源H2(电子束式加热源)上方的第二钨舟载台C2上。其中，所述第一加热源H1(热电阻式加热源)及第二加热源H2(电子束式加热源)皆在真空蒸镀设备100的蒸发室ER内，依据蒸镀需求通过旋转切换机构R进行旋转切换，从而可在不需要破真空的条件下蒸镀两层以上的无机材料蒸镀层。切换方式包含：第一加热源H1(热电阻式加热源)首先在第二加热源H2(电子束式加热源)的上方，待氧化铝(AlOx)无机材料通过蒸镀完毕后，第一加热源H1(热电阻式加热源)会移至后方，使第二加热源H2(电子束式加热源)可对氧化硅(SiOx)无机材料进行蒸镀。再者，第一加热源H1或第二加热源H2在加热的过程中会被檔板P(shutter)挡住，待温度达到设定值后，檔板P才会被移开。
值得一提的是，若真空蒸镀设备仅采用单一加热源(如：热电阻式加热源)，则无机材料的损耗可能会过大，并且蒸镀层的纯度不足。另，单一加热源(如：热电阻式加热源)一般来说在同一道的真空蒸镀程序仅能蒸镀单一无机材料蒸镀层。若需要蒸镀多层不同的无机材料蒸镀层，则真空蒸镀设备需要先被破真空、更换无机材料、及再抽真空，才能进行后续作业。
所述步骤S120进一步包含：在形成所述无机叠层膜2后，对所述真空蒸镀设备进行破真空、且将形成有所述无机叠层膜2的基材薄膜1从所述真空蒸镀设备中取出。
根据上述技术方案，本发明实施例的制造方法可以于所述基材薄膜1的表面蒸镀两层以上的无机材料蒸镀层，因此可以避免镀单层镀太厚的情况下、蒸镀层容易碎裂的问题。
再者，两层以上的无机材料蒸镀层可以兼具高的水氧阻隔性、高的透明度、低的雾度、及低的制造成本。再者，相邻两层无机材料蒸镀层分别是由不同的无机金属氧化物所形成可以提高水氧阻隔效果。
如图1及图2C所示，所述步骤S130包含：涂布一阻隔涂布液(barrier coatingsolution)于无机叠层膜2上；以及固化所述阻隔涂布液，以形成一阻隔涂布层3(barriercoating layer)。
更具体地说，所述步骤S130包含：涂布一阻隔涂布液于所述无机叠层膜2的远离于所述基材薄膜1的一侧表面上；以及固化所述阻隔涂布液(如：去除液体成分)，以使得所述阻隔涂布液形成为一阻隔涂布层3。
其中，所述阻隔涂布层3为单层涂布层。所述阻隔涂布层3用来保护无机叠层膜2，并且也具有阻挡水气及氧气的作用。
在本实施例中，所述阻隔涂布层3具有介于0.5微米至2微米之间的一厚度。
用来形成所述阻隔涂布层3的阻隔涂布液包含：一树脂材料(resin material)、一交联剂(crosslinking agent)、一经表面改质处理剂处理的填充粒子(filler particlestreated with surface modification treatment agent)、一添加剂(additive)、及一水溶媒(water solvent)。
基于所述阻隔涂布液的总重为100wt％，所述树脂材料的含量范围是介于2wt％至20wt％，所述交联剂的含量范围是介于1wt％至10wt％，所述经表面改质处理剂处理的填充粒子的含量范围是介于0.05wt％至40wt％，所述添加剂的含量范围是介于0.05wt％至10wt％，并且所述水溶媒的含量范围是介于25wt％至85wt％。
所述树脂材料是选自由：聚醚胺(polyetheramine，PEA)、乙烯-丙烯酸乙酯(ethylene-ethyl acrylate，EEA)、乙烯-乙烯醇类共聚物(ethylene vinyl alcoholcopolymer，EVOH)、及聚乙烯醇(polyvinyl alcohol，PVA)，所组成的材料群组的至少其中之一。上述树脂材料皆具有水氧阻隔效果。
所述交联剂是选自由：马来酸(maleic acid，MA，又称顺丁烯二酸)、酒石酸(tartaric acid，TAC)、均苯三甲酰氯(tri-mesoly chloride，TMC)、丁二酸(succinicacid)、辛二酸(suberic acid)、苹果酸(malic acid，又称2-羟基丁二酸)、乙二醛(glyoxal)、戊二醛(glutaraldehyde)、及甲苯二醛(toluene dialdehyde)，所组成的材料群组的至少其中之一。
所述表面改质处理剂是选自由：乙烯基硅烷偶联剂、环氧基硅烷偶联剂、苯乙烯基硅烷偶联剂、甲基丙烯酰氧基硅烷偶联剂、丙烯酰氧基硅烷偶联剂、氨基硅烷偶联剂、异氰脲酸酯基硅烷偶联剂、脲基硅烷偶联剂、及异氰酸盐硅烷偶联剂，所组成的材料群组的至少其中之一。
所述填充粒子是选自由：石墨烯(graphene)、纳米碳管(carbon nanotube)、黏土(clay)、滑石粉(talcum powder)、云母粉(mica powder)、高岭石(kaolinite)、蒙脱石(montmorillonite)、氧化硅(silica)、氧化铝(alumina)、碳酸钙(calcium carbonate)，所组成的材料群组的至少其中之一。
所述添加剂是选自由：流平剂(leveling agent)、润湿剂(wetting agent)、消泡剂(de-foamer)、紫外线吸收剂(UV absorber)、防腐剂(preservative)、及抗静电剂(antistatic agent)，所组成的材料群组的至少其中之一。
所述水溶煤的主要成分为纯水(pure water)，并且可以选择性地添加甲醇(methanol)、乙醇(ethanol)、异丙醇(iopropanol)、及/或乙二醇(ethylene glycol)等成分。
上述步骤S110至步骤S130所形成的基材薄膜1、无机叠层膜2、及阻隔涂布层3可以共同构成一食品包装用的阻隔膜。
所述食品包装用的阻隔膜具有在同一道的真空蒸镀程序形成的无机叠层膜2(其包含两个不同的无机材料蒸镀层21、22)，其可以达到高的水氧阻隔性。值得一提的是，采用两层不同的无机材料蒸镀层21、22可以互相补足彼此在材料特性上的不足，因此相较于采用两个相同的无机材料蒸镀层可以具有更高的水氧阻隔性。
举例而言，采用氧化铝(AlOx)蒸镀层搭配氧化硅(SiOx)蒸镀层相较于采用两层氧化铝(AlOx)蒸镀层具有更高的水氧阻隔性、也相较于两层氧化硅(SiOx)蒸镀层具有更高的水氧阻隔性。
所述食品包装用的阻隔膜具有不大于1cc/m2.day.atm的一氧气穿透率(oxygentransmission rate，OTR)、及不大于1g/m2.day.atm的一水气穿透率(water vaportransmission rate，WVTR)。再者，所述食品包装用的阻隔膜具有不小于90％的一可见光穿透率(visible light transmittance)、及不大于3％的一雾度值(haze value)。
所述食品包装用的阻隔膜具有形成于无机材料蒸镀层上的单层阻隔涂布层3，其可以用来保护所述无机材料蒸镀层21、22，并且所述阻隔涂布层3也具有一定的水氧阻隔性。
本发明实施例食品包装用的阻隔膜的制造方法具有低损耗、低的涂布工缴成本、及高的水氧阻隔效果…等优势。本发明实施例食品包装用的阻隔膜具有高的透明性、低的雾度、优良的阻隔性等特性，其可以提升阻隔膜的应用性，例如：让购买者可以看到食品包装的内容物。
[食品包装用的阻隔膜]
以上描述本发明实施例的食品包装用的阻隔膜的制造方法，而以下接着描述本发明实施例的食品包装用的阻隔膜。
如图2C所示，所述食品包装用的阻隔膜包含：一基材薄膜1、一无机叠层膜2、及一阻隔涂布层3。
所述无机叠层膜2是形成于基材薄膜1的一表面上，所述无机叠层膜2包含彼此堆叠的至少一第一无机材料蒸镀层21及一第二无机材料蒸镀层22，所述第一无机材料蒸镀层21及第二无机材料蒸镀层22是在同一道的真空蒸镀程序、且在未退真空的条件下所形成，并且所述第一无机材料蒸镀层21及第二无机材料蒸镀层22分别是由不同的无机金属氧化物通过所述同一道的真空蒸镀程序所形成。所述阻隔涂布层3是形成于无机叠层膜2上，所述阻隔涂布层3是由一阻隔涂布液涂布于无机叠层膜2上，并且经过固化而形成。
所述食品包装用的阻隔膜具有不大于1cc/m2.day.atm的一氧气穿透率(oxygentransmission rate，OTR)、及不大于1g/m2.day.atm的一水气穿透率(water vaportransmission rate，WVTR)。再者，所述食品包装用的阻隔膜具有不小于90％的一可见光穿透率(visible light transmittance)、及不大于3％的一雾度值(haze value)。
值得一提的是，所述食品包装用的阻隔膜适合用于贴合于一无延伸聚丙烯膜(non-stretched polypropylene film，CPP膜)，以形成一食品包装材料。
更具体而言，所述食品包装用的阻隔膜的基材薄膜1(如：PET膜)是面对外界环境，所述食品包装用的阻隔膜的阻隔涂布层3是用于贴合于所述无延伸聚丙烯膜、且面对包装材料的内部，但本发明不受限于此。
进一步地说，所述基材薄膜1为一聚酯薄膜，并且所述基材薄膜1具有介于5微米至300微米之间的一厚度。所述第一无机材料蒸镀层21具有介于1纳米至100纳米之间的一厚度，并且所述第二无机材料蒸镀层22具有介于1纳米至100纳米之间的一厚度。所述阻隔涂布层3具有介于0.5微米至2微米之间的一厚度。
在本发明的一些实施方式中，所述无机金属氧化物具有透明性、且是选自由氧化铝(AlOx)、氧化硅(SiOx)、氧化钴(CoOx)、氮化硅(SiNx)、二氧化锆(ZrO2)、氧化铟锡(ITO)、及五氧化二钽(Ta2O5)所组成的材料群组的至少其中之一。优选地，所述无机金属氧化物是选自由氧化铝(AlOx)及氧化硅(SiOx)所组成的材料群组的至少其中之一，所述第一无机材料蒸镀层为氧化铝(AlOx)蒸镀层，并且所述第二无机材料蒸镀层为氧化硅(SiOx)蒸镀层。
在本发明的一些实施方式中，所述阻隔涂布液包含：一树脂材料、一交联剂、一经表面改质处理剂处理的填充粒子、一添加剂、及一水溶媒。其中，基于所述阻隔涂布液的总重为100wt％，所述树脂材料的含量范围是介于2wt％至20wt％，所述交联剂的含量范围是介于1wt％至10wt％，所述经表面改质处理剂处理的填充粒子的含量范围是介于0.05wt％至40wt％，所述添加剂的含量范围是介于0.05wt％至10wt％，并且所述水溶媒的含量范围是介于25wt％至85wt％。
[实验数据测试]
以下，参照实施例1至5及比较例1至4详细说明本发明之内容。然而，以下实施例仅作为帮助了解本发明，本发明范围并不限于这些实施例。
实施例1：食品包装用的阻隔膜依据本发明上述实施例制造方法制造。其中，基材薄膜是使用PET膜，其厚度如下表1所示。无机叠层膜包含第一无机材料蒸镀层及第二无机材料蒸镀层，第一无机材料蒸镀层为氧化铝(AlOx)蒸镀层，第二无机材料蒸镀层为氧化硅(SiOx)蒸镀层，并且氧化铝(AlOx)蒸镀层的厚度及氧化硅(SiOx)蒸镀层的厚度如下表1所示。用于形成阻隔涂布层的阻隔涂布液包含：水溶媒、填充粒子(滑石粉及云母粉)、树脂材料(EVOH及PVA)、交联剂(马来酸及戊二醛)、及添加剂(润湿剂、消泡剂、UV吸收剂、及防腐剂)。阻隔涂布液中各个成份的含量范围(wt％)如下表1所示。实施例1阻隔膜的物性测试结果如下表1所示。其中，阻隔膜的可见光透过率为92％，阻隔膜的雾度值为2.2％，阻隔膜的水气穿透率(WVTR)为0.087g/m2.day.atm，并且阻隔膜的氧气穿透率(OTR)为0.075cc/m2.day.atm。实施例2至5使用的材料与上述实施例1相同，不同之处在于AlOx蒸镀层的厚度、SiOx蒸镀层的厚度，以及阻隔涂布液的配方。
实施例1至5的食品包装用的阻隔膜皆具有不大于1cc/m2.day.atm的氧气穿透率(OTR)、不大于1g/m2.day.atm的水气穿透率(WVTR)、不小于90％的可见光穿透率、及不大于3％的雾度值。
比较例1至4与上述实施例1至5的不同之处在于，比较例1至4未同时具有第一及第二无机材料蒸镀层的叠层结构，或者未具有阻隔涂布层。比较例1至4的氧气穿透率(OTR)及水气穿透率(WVTR)皆明显高于实施例1至5，因此不具有理想的水氧阻隔效果。
[表1]
Figure BDA0003431496820000131
Figure BDA0003431496820000141
[实施例的有益效果]
本发明实施例的食品包装用的制造方法具有低损耗及低的涂布工缴成本。本发明实施例的食品包装用的阻隔膜具有高的透明性、低的雾度、及优良的水氧阻隔性，其可以提升阻隔膜的应用性，例如：让购买者可以看到食品包装的内容物。
进一步地说，由于无机叠层膜的第一无机材料蒸镀层及第二无机材料蒸镀层是在同一道的真空蒸镀程序、且在未退真空的条件下所形成，因此第一无机材料蒸镀层及第二无机材料蒸镀层之间的结合接口可更致密，具有更加的结合力，从而可以提升无机叠层膜的水氧阻隔效果。反过来说，若在形成第一无机材料蒸镀层的步骤之后先破真空，则第一无机材料蒸镀层的表面可能会因为接触空气而质变，以使第一无机材料蒸镀层及第二无机材料蒸镀层之间的结合力变差，从而降低无机叠层膜的水氧阻隔效果。
进一步地说，由于无机叠层膜的第一无机材料蒸镀层及第二无机材料蒸镀层是在同一道的真空蒸镀程序、且在未退真空的条件下所形成，因此阻隔膜的制造成本可以被有效地降低。
进一步地说，无机叠层膜是由至少两种不同的无机材料蒸镀层所构成，两种不同的无机材料蒸镀层在材料特性上互补，因此可以具有更好的水氧阻隔效果。
进一步地说，第一无机材料蒸镀层为氧化铝(AlOx)蒸镀层，第二无机材料蒸镀层为氧化硅(SiOx)蒸镀层，第一无机材料蒸镀层的材料硬度大于第二无机材料蒸镀层的材料硬度，也就是说，第二无机材料蒸镀层较第一无机材料蒸镀层柔软。因此，当食品包装用的阻隔膜弯折时，第二无机材料蒸镀层经配置缓冲第一无机材料蒸镀层的应力，从而避免破裂的情形发生。
以上所公开的内容仅为本发明的优选可行实施例，并非因此局限本发明的申请专利范围，所以凡是运用本发明说明书及图式内容所做的等效技术变化，均包含于本发明的申请专利范围内。

Claims (15)

1.一种食品包装用的阻隔膜的制造方法，其特征在于，所述食品包装用的阻隔膜的制造方法包括：
提供一基材薄膜；
于所述基材薄膜的表面蒸镀一无机叠层膜；其中，所述无机叠层膜包含彼此堆叠的至少一第一无机材料蒸镀层及一第二无机材料蒸镀层，所述第一无机材料蒸镀层及所述第二无机材料蒸镀层是在同一道的真空蒸镀程序、且在未退真空的条件下所形成，并且所述第一无机材料蒸镀层及所述第二无机材料蒸镀层分别是由不同的无机金属氧化物通过所述同一道的真空蒸镀程序所形成；以及
涂布一阻隔涂布液于所述无机叠层膜上，并且固化所述阻隔涂布液，以形成一阻隔涂布层。
2.根据权利要求1所述的食品包装用的阻隔膜的制造方法，其特征在于，所述第一无机材料蒸镀层的材料硬度大于所述第二无机材料蒸镀层的材料硬度；当所述食品包装用的阻隔膜经弯折时，所述第二无机材料蒸镀层经配置缓冲所述第一无机材料蒸镀层的应力。
3.根据权利要求1所述的食品包装用的阻隔膜的制造方法，其特征在于，所述基材薄膜为一聚酯薄膜，所述基材薄膜具有介于5微米至300微米之间的一厚度，所述第一无机材料蒸镀层具有介于1纳米至100纳米之间的一厚度，并且所述第二无机材料蒸镀层具有介于1纳米至100纳米之间的一厚度。
4.根据权利要求1所述的食品包装用的阻隔膜的制造方法，其特征在于，所述无机金属氧化物具有透明性、且是选自由氧化铝(AlOx)、氧化硅(SiOx)、氧化钴(CoOx)、氮化硅(SiNx)、二氧化锆(ZrO2)、氧化铟锡(ITO)、及五氧化二钽(Ta2O5)，所组成的材料群组的至少其中之一。
5.根据权利要求4所述的食品包装用的阻隔膜的制造方法，其特征在于，所述无机金属氧化物是选自由氧化铝(AlOx)及氧化硅(SiOx)所组成的材料群组的至少其中之一；其中，所述第一无机材料蒸镀层为氧化铝(AlOx)蒸镀层，并且所述第二无机材料蒸镀层为氧化硅(SiOx)蒸镀层。
6.根据权利要求1所述的食品包装用的阻隔膜的制造方法，其特征在于，于所述基材薄膜的所述表面蒸镀所述无机叠层膜的步骤包含：将所述基材薄膜置放于一真空蒸镀设备的一载盘上，并且将两种不同的无机材料分别置放于所述真空蒸镀设备的两个钨舟载台；以一真空帮浦对所述真空蒸镀设备的一蒸发室进行抽真空，以产生一真空环境；及以所述真空蒸镀设备的一第一加热源及一第二加热源通过旋转切换的方式分别对两种不同的所述无机材料进行加热、以在同一道的所述真空蒸镀程序、且在未退真空的条件下、于所述基材薄膜的所述表面上依序蒸镀所述第一无机材料蒸镀层及所述第二无机材料蒸镀层；其中，所述第一加热源为一热电阻式加热源，并且所述第二加热源为一电子束式加热源。
7.根据权利要求1所述的食品包装用的阻隔膜的制造方法，其特征在于，所述阻隔涂布液包含：一树脂材料、一交联剂、一经表面改质处理剂处理的填充粒子、一添加剂、及一水溶媒；其中，基于所述阻隔涂布液的总重为100wt％，所述树脂材料的含量范围是介于2wt％至20wt％，所述交联剂的含量范围是介于1wt％至10wt％，所述经表面改质处理剂处理的填充粒子的含量范围是介于0.05wt％至40wt％，所述添加剂的含量范围是介于0.05wt％至10wt％，并且所述水溶媒的含量范围是介于25wt％至85wt％。
8.根据权利要求7所述的食品包装用的阻隔膜的制造方法，其特征在于，所述树脂材料是选自由：聚醚胺、乙烯-丙烯酸乙酯、乙烯-乙烯醇类共聚物、及聚乙烯醇，所组成的材料群组的至少其中之一；其中，所述交联剂是选自由：马来酸、酒石酸、均苯三甲酰氯、丁二酸、辛二酸、苹果酸、乙二醛、戊二醛、及甲苯二醛，所组成的材料群组的至少其中之一；其中，所述表面改质处理剂是选自由：乙烯基硅烷偶联剂、环氧基硅烷偶联剂、苯乙烯基硅烷偶联剂、甲基丙烯酰氧基硅烷偶联剂、丙烯酰氧基硅烷偶联剂、氨基硅烷偶联剂、异氰脲酸酯基硅烷偶联剂、脲基硅烷偶联剂、及异氰酸盐硅烷偶联剂，所组成的材料群组的至少其中之一；其中，所述填充粒子是选自由：石墨烯、纳米碳管、黏土、滑石粉、云母粉、高岭石、蒙脱石、氧化硅、氧化铝、及碳酸钙，所组成的材料群组的至少其中之一；其中，所述添加剂是选自由：流平剂、润湿剂、消泡剂、紫外线吸收剂、防腐剂、及抗静电剂，所组成的材料群组的至少其中之一。
9.一种食品包装用的阻隔膜，其特征在于，所述食品包装用的阻隔膜包括：
一基材薄膜；
一无机叠层膜，其形成于所述基材薄膜的表面上；其中，所述无机叠层膜包含彼此堆叠的至少一第一无机材料蒸镀层及一第二无机材料蒸镀层，所述第一无机材料蒸镀层及所述第二无机材料蒸镀层是在同一道的真空蒸镀程序、且在未退真空的条件下所形成，并且所述第一无机材料蒸镀层及所述第二无机材料蒸镀层分别是由不同的无机金属氧化物通过所述同一道的真空蒸镀程序所形成；以及
一阻隔涂布层，其形成于所述无机叠层膜上，并且所述阻隔涂布层是由一阻隔涂布液涂布于所述无机叠层膜上、且经过固化而形成。
10.根据权利要求9所述的食品包装用的阻隔膜，其特征在于，所述第一无机材料蒸镀层的材料硬度大于所述第二无机材料蒸镀层的材料硬度；当所述食品包装用的阻隔膜经弯折时，所述第二无机材料蒸镀层经配置缓冲所述第一无机材料蒸镀层的应力。
11.根据权利要求9所述的食品包装用的阻隔膜，其特征在于，所述食品包装用的阻隔膜具有不大于1cc/m2.day.atm的一氧气穿透率、不大于1g/m2.day.atm的一水气穿透率、不小于90％的一可见光穿透率、及不大于3％的一雾度值。
12.根据权利要求9所述的食品包装用的阻隔膜，其特征在于，所述基材薄膜为一聚酯薄膜，所述基材薄膜具有介于5微米至300微米之间的一厚度，所述第一无机材料蒸镀层具有介于1纳米至100纳米之间的一厚度，并且所述第二无机材料蒸镀层具有介于1纳米至100纳米之间的一厚度。
13.根据权利要求9所述的食品包装用的阻隔膜，其特征在于，所述无机金属氧化物是选自由氧化铝(AlOx)及氧化硅(SiOx)所组成的材料群组的至少其中之一；其中，所述第一无机材料蒸镀层为氧化铝(AlOx)蒸镀层，并且所述第二无机材料蒸镀层为氧化硅(SiOx)蒸镀层。
14.根据权利要求9所述的食品包装用的阻隔膜，其特征在于，所述阻隔涂布液包含：一树脂材料、一交联剂、一经表面改质处理剂处理的填充粒子、一添加剂、及一水溶媒；其中，基于所述阻隔涂布液的总重为100wt％，所述树脂材料的含量范围是介于2wt％至20wt％，所述交联剂的含量范围是介于1wt％至10wt％，所述经表面改质处理剂处理的填充粒子的含量范围是介于0.05wt％至40wt％，所述添加剂的含量范围是介于0.05wt％至10wt％，并且所述水溶媒的含量范围是介于25wt％至85wt％。
15.一种食品包装用的阻隔膜，其特征在于，所述食品包装用的阻隔膜包括：
一基材薄膜；
一无机叠层膜，其形成于所述基材薄膜的表面上；其中，所述无机叠层膜包含彼此堆叠的至少一第一无机材料蒸镀层及一第二无机材料蒸镀层，所述第一无机材料蒸镀层及所述第二无机材料蒸镀层分别是由不同的无机金属氧化物所形成，所述第一无机材料蒸镀层的材料硬度大于所述第二无机材料蒸镀层的材料硬度；以及
一阻隔涂布层，其形成于所述无机叠层膜上，并且所述阻隔涂布层是由一阻隔涂布液涂布于所述无机叠层膜上、且经过固化而形成；
其中，当所述食品包装用的阻隔膜经弯折时，所述第二无机材料蒸镀层经配置缓冲所述第一无机材料蒸镀层的应力。
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