TW202031971A - 以均溫擠壓成型系統製作防止墨料汙染包裝材料之方法 - Google Patents

Abstract

本發明為一種以均溫擠壓成型系統製作防止墨料汙染包裝材料之方法，其包括下列步驟：提供一均溫擠壓成型系統，提供線壓力為10-200kg/cm又30-350°C之擠壓加工溫度；提供一基材；形成墨料層；形成陽離子水性溶液介面層；以及使用線壓均溫擠壓成型系統形成淋膜層。藉由本發明之實施，不但能夠製造出無墨料汙染的包裝材料，也能達到有效隔絕墨料層，以保護使用者之飲用或食用的衛生及安全之功效。

Description

以均溫擠壓成型系統製作防止墨料汙染包裝材料之方法

本發明為一種以均溫擠壓成型系統製作防止墨料汙染包裝材料之方法，特別是一種應用於食品包裝容器，其使用均溫擠壓成型系統製作防止墨料汙染包裝材料之方法。

一般市面上現有的容器，尤其是印製有墨料的紙杯結構，因要求成本之控管，不論是使用黑白或彩色墨料，其使用的包裝材料之品質參差不齊，很難確保其使用之安全無虞或不會產生汙染。此外，目前使用量甚大的紙杯，其印製的墨料大多不經覆蓋，經常直接暴露而接觸使用者，甚至汙染到所盛裝的內容物，非常容易造成使用者飲用或食用的安全疑慮。

再者，目前對於使用墨料的法律規範尚未臻齊全，且時下使用的墨料又大多仍含有或多或少的有毒物質，使用者在使用容器或是紙杯時所受到的毒物汙染之風險，實際上大大超出一般人的想像。

另一方面，包裝材料、容器或紙杯的運送或儲存，為了減少其占用體積，通常又皆以互套或堆疊方式為之，如此包裝材料、容器或紙杯所印製的高結合性墨料層之墨料，又會以接觸方式，汙染到互套或堆疊的其他包裝材料、容器或紙杯。

有鑑於此，必須儘速發明設計出一種防止墨料汙染包裝材料之方法，不但可以保留包裝材料的方便與易於量產的特性，又可以有效隔離墨料，避免墨料對使用者或內容物造成汙染，進而能成為包裝材料、容器、紙杯及其廣大應用產業，一個重要的創新與進步。

本發明係要解決如何製作防止墨料汙染包裝材料時，墨料層與淋膜層無法有效結合成為一體的問題。

本發明提供一種以均溫擠壓成型系統製作防止墨料汙染包裝材料之方法，其包括下列步驟：提供一線壓均溫擠壓成型系統，其具有一壓力滾輪及一均溫滾輪，壓力滾輪及均溫滾輪間形成有線壓力為10-200kg/cm；又均溫滾輪提供30-350°C之擠壓加工溫度； 提供基材，其係提供一基材，做為防墨料汙染包裝材料的基底；形成墨料層，其係將一墨料層形成於基材之至少一表面；形成介面層，其係將一陽離子水性溶液之介面層(Primer Layer)形成於墨料層上；以及形成淋膜層，其係使用線壓均溫擠壓成型系統，在線壓力為10-200kg/cm，擠壓加工溫度為30-350°C的條件下，將一淋膜層形成於基材或介面層上。

藉由本發明的實施，至少可以達到下列進步功效： 一、   能使墨料層與淋膜層有效的結合為一體。 二、   可以有效隔離墨料，避免產生包裝材料或容器之相互汙染。 三、   避免墨料汙染使用者或內容物，確保包裝材料或容器之使用衛生及安全。

為了使任何熟習相關技藝者了解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點，因此將在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點。

如圖1所示，本實施例為一種以均溫擠壓成型系統製作防止墨料汙染包裝材料之方法100，其包括：提供線壓均溫擠壓成型系統(步驟S10)；提供基材(步驟S20)；形成墨料層(步驟S30)；形成介面層 (步驟S40)；以及形成淋膜層(步驟S50)。其主要藉由乙烯亞胺水性聚合物含有胺基的聚合物，其為高陽離子性為極性基團，因此能聚烯烃(polyolefin)類材料產生鍵結，藉此以產生良好介面處理的效果，又藉由線壓均溫擠壓成型系統，在淋膜模時提供良好的工作壓力及工作溫度。

如圖1及圖2A至圖2F所示，提供線壓均溫擠壓成型系統(步驟S10)，所述之線壓溫擠壓成型滾輪系統100，其至少具有一壓力滾輪110及一均溫滾輪120，又壓力滾輪110及均溫滾輪120間，可以形成有線壓力為10-200kg/cm；此外、均溫滾輪可以提供30-350°C之擠壓加工溫度。

為了能清楚瞭解上述之名詞，特別再次說明，有關『線壓力』係指壓力滾輪110及均溫滾輪120，對兩者所形成夾持部所施加之壓力。

具體而言，均溫擠壓成型系統100，其包括：一壓力滾輪110以及一均溫滾輪120；又其中均溫滾輪結構120包括：一滾輪本體21；一對轉軸22；及複數支熱交換管23。

壓力滾輪110，用以施加適當的壓力於膜體130上，又膜體130包括基材20、墨料層30、形成介面層40，以及淋膜層50。壓力滾輪110一般可以為一橡膠滾輪或一金屬滾輪，又壓力滾輪110可以為單純只提供施壓之壓力滾輪110，亦可以為同時具有施壓及加熱/散熱之一加壓均溫滾輪120。

均溫滾輪120主要設置於與壓力滾輪110可以共同擠壓至少一膜體130之相對位置，藉此可以使均溫滾輪120及壓力滾輪110可以協同作用，夾持住膜體130待加工的膜體130，如此才能有效地進行膜體130的生產製造，一般情況下，均溫滾輪120常為一金屬製之均溫滾輪120。

滾輪本體21，均溫滾輪120包括一滾輪本體21，滾輪本體21為一圓柱形之中空殼體，一般情況大多是使用金屬滾輪，滾輪本體21具有一均溫腔室230，均溫腔室230內設有一對隔板211，隔板211設置於均溫腔室230之兩側，藉此將均溫腔室230區隔成各自獨立之一第一腔室212、一第二腔室213及一第三腔室214，其中第一腔室212及一第三腔室214係用以讓溫度調節介質160快速流通使用，又第二腔室213主要是讓滾輪本體21達成快速均溫使用。

第二腔室213系設計為一耐壓且密閉空間，為了讓滾輪本體21整體能快速的達到熱均勻，因此第二腔室213可以充填有至少一超臨界流體170，藉由超臨界流體170具有低表面張力、低黏度以及高擴散性的氣體狀態性質，可以快速而有效的使第二腔室213達成全面性的均溫效果。

超臨界流體170充填於第二腔室213中，並且與各個熱交換管23大面積接觸，使得流通於熱交換管23中之溫度調節介質160，能有效的控制滾輪本體21之溫度，進而達到使均溫滾輪120產生均溫加熱或者均溫散熱之功效。

又超臨界流體170可以為一二氧化碳、水、甲烷、乙烷、丙烷、乙烯、丙烯、甲醇、乙醇或丙酮…等其中之一或其組合之超臨界流體170，每一種超臨界流體170均有不同的臨界溫度，因此有關超臨界流體170之選擇，可以依照均溫滾輪120所需要之作用溫度，而選擇不同類型之超臨界流體170。

轉軸22，為了讓滾輪本體21進行轉動，因此將轉軸22分別形成於滾輪本體21之兩側板215上，又為了使滾輪本體21能進行加熱或散熱，因此本實施例必須將一溫度調節介質160，例如熱水、冷媒或煤油…等有效的輸入及輸出滾輪本體21，以進行熱交換，因此在每一轉軸22內設有一流道221，又該些流道221分別與第一腔室212及第三腔室214連通，以便溫度調節介質160能有效的在第一腔室212及第三腔室214內展開或聚集。

複數支熱交換管23，為了能讓溫度調節介質160有效的在第二腔室213作用，因此將複數支熱交換管23設置於第二腔室213內，每一熱交換管23之兩端係分別與第一腔室212及第三腔室214連通，如此可以使溫度調節介質160快速的在第一腔室212及第三腔室214間流通，並藉由該些熱交換管23產生熱交換；又為了增加熱交換之效果，於至少一熱交換管23上，可以進一步形成有複數個熱交換鰭片231，以增加熱交換之面積。

為了有效的進行超臨界流體170之補充、調整或更換，於滾輪本體21之一側板215上，可以設有一逆止閥216，又逆止閥216係與第二腔室213相連通，如此可以藉由逆止閥216快速的對第二腔室213內之超臨界流體170進行補充、調整或更換。

如圖3A及圖3B所示，提供基材(步驟S20)，其係準備一基底材質，做為製造防墨料汙染包裝材料的基底，使用之基材20可以選擇為一紙板或一高分子板材。

當所述之基材20，其材質選擇為紙質基材20，此時，由以均溫擠壓成型系統製作防止墨料汙染包裝材料之方法S200製造之防墨料汙染包裝材料所形成的容器，可以是一紙杯、一紙碗或一紙盒。

另一方面，當基材20之材質選擇為高分子材質，則所使用之高分子材質，可選擇較易取得且成本控制較佳的橡塑膠或矽膠材質。

形成墨料層(步驟S30)，其係於基材20之至少一表面形成一墨料層30，且墨料層30可以是形成於整個基材20的表面，或僅形成於基材20表面的一部份。

墨料層30係可以形成於基材20之至少一表面。而墨料層30可以為水性的墨料層30、油性的墨料層30、固體的墨料層30，或者是綜合性的墨料層30。

如圖4A及圖4B所示，形成介面層(步驟S40)，其係將一陽離子水性溶液之介面層40(Primer Layer)形成於墨料層30上，所述介面層40係可以為總固含量5%~50%之乙烯亞胺水性聚合物所形成，又乙烯亞胺水性聚合物中可以含有1%~25%之含有胺基的聚合物。又形成淋膜層(步驟S50)，其係將一淋膜層50附著於基材20或介面層40上。

於基材20之表面形成有墨料層30時，因為墨料層30有時不易與淋膜層50黏附，因此，在覆蓋形成淋膜層50之前，先於墨料層30上形成一層與淋膜層50及墨料層30都容易黏附的介面層40，可以確保淋膜層50之穩固附著。

如圖4A、圖4B、以及圖6A至圖8B所示，淋膜層50附著於覆蓋墨料層30的介面層40上，可以有效遮蔽墨料層30，避免了墨料層30直接與使用者或其他物體產生接觸，可以避免墨料層30所使用的墨料汙染使用者或其他物體而產生不良影響。

又為了有效的使墨料層30、介面層40及淋膜層50有效的結合，因此必須提供適當的線壓力及高均勻性的溫度；因此在進行淋膜層50時，可以使用線壓均溫擠壓成型系統，在線壓力為10-200kg/cm，擠壓加工溫度為30-350°C的條件下，進行形成淋膜層(步驟S50)之步驟，將淋膜層50形成於基材20或介面層40上，藉此以製作出防止墨料汙染包裝材料100。

至於形成淋膜層(步驟S50)所使用之淋膜層50，可以是由高分子材料所形成，而使用之高分子材料，則係可以為聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、低密度聚乙烯 (LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚苯乙烯(PS)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚合物(ABS)、聚醯胺樹脂(Nylon)、聚酯樹脂(PET)或乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA樹脂)、或矽膠。

再者，如圖5及圖6A至圖8B所示，製造方法S100，係為以均溫擠壓成型系統製作防止墨料汙染包裝材料之方法S100進一步包括一形成容器(步驟S60)之步驟，其係以防墨料汙染包裝材料100形成一防墨料汙染容器200，又防墨料汙染容器200可以為杯體、碗體或盒體。

如圖6A及圖6B所示之防墨料汙染容器200，係僅基材20之外表面形成有墨料層30。如圖7A及圖7B所示之防墨料汙染容器200，係基材20之外表面及內表面皆形成有墨料層30。而如圖8A及圖8B所示之防墨料汙染容器200，則係基材20之外表面、內表面及內底面皆形成有墨料層30。

如圖6A至圖8B所示，不論是直接於基材20表面或是介面層40之上，防墨料汙染容器200內部或外部之表面層皆為淋膜層50。

綜上所述，具有淋膜層50的防墨料汙染容器200皆使用介面層40使墨料層30之上可以確實附著淋膜層50，而能使淋膜層50同時能附著於基材20及墨料層30之上，以淋膜層50有效隔離墨料層30中之墨料，達到防止墨料汙染之功效，而能確保使用衛生與避免接觸墨料中有毒物質之可能。

惟上述各實施例係用以說明本發明之特點，其目的在使熟習該技術者能瞭解本發明之內容並據以實施，而非限定本發明之專利範圍，故凡其他未脫離本發明所揭示之精神而完成之等效修飾或修改，仍應包含在以下所述之申請專利範圍中。

S100:以均溫擠壓成型系統製作防止墨料汙染包裝材料之方法S10:提供線壓均溫擠壓成型系統S20:提供基材S30:形成墨料層S40:形成介面層S50:形成淋膜層S60:形成容器100:防墨料汙染包裝材料200:防墨料汙染容器10:線壓均溫擠壓成型系統110:壓力滾輪120:均溫滾輪結構21:滾輪本體210:均溫腔室211:隔板212:第一腔室213:第二腔室214:第三腔室215:側板216:逆止閥22:轉軸221:流道23:熱交換管231:熱交換鰭片130:膜體160:溫度調節介質170:超臨界流體20:基材30:墨料層40:介面層50:淋膜層

[圖1]為本發明實施例之一種以均溫擠壓成型系統製作防止墨料汙染包裝材料之方法之流程步驟圖； [圖2A]為本發明之一種均溫擠壓成型系統於淋膜應用之示意圖； [圖2B]為本發明之一種雙均溫滾輪之實施例圖； [圖2C]為本發明之一種均溫滾輪剖視實施例圖； [圖2D]為圖3之A-A剖線剖視圖； [圖2E]為圖4之B-B剖線剖視圖； [圖2F]為本發明之一種均溫滾輪其熱交換管進一步具有熱交換鰭片之剖視實施例圖； [圖3A]為本發明實施例之一種基材的示意圖； [圖3B]為本發明實施例之一種基材上形成墨料層之示意圖； [圖4A]為本發明實施例之一種基材上形成墨料層及淋膜層之示意圖； [圖4B]為本發明實施例之一種形成淋膜層之示意圖； [圖5]為本發明方法實施例進一步包含一形成容器之步驟之流程步驟圖； [圖6A]為本發明方法實施例所製造之容器的立體示意圖； [圖6B]為圖6A實施例之立體縱剖視示意圖； [圖7A]為本發明方法實施例所製造之另一種容器的縱剖視示意圖； [圖7B]為圖7A實施例之局部放大圖； [圖8A]為本發明方法實施例所製造之又一種容器的剖視示意圖；以及 [圖8B]為圖8A實施例之局部放大圖。

S100:以均溫擠壓成型系統製作防止墨料汙染包裝材料之方法

S10:提供線壓均溫擠壓成型系統

S20:提供基材

S30:形成墨料層

S40:形成介面層

S50:形成淋膜層

Claims (10)

1. 一種以均溫擠壓成型系統製作防止墨料汙染包裝材料之方法，其包括下列步驟： 提供線壓均溫擠壓成型系統，其具有一壓力滾輪及一均溫滾輪，該壓力滾輪及該均溫滾輪間形成有線壓力為10-200kg/cm；又該均溫滾輪提供30-350°C之擠壓加工溫度； 提供基材，其係提供一基材，做為該防墨料汙染包裝材料的基底； 形成墨料層，其係將一墨料層形成於該基材之至少一表面； 形成介面層，其係將一陽離子水性溶液之介面層形成於該墨料層上；以及 形成淋膜層，其係使用該線壓均溫擠壓成型系統，在線壓力為10-200kg/cm，擠壓加工溫度為30-350°C的條件下，將一淋膜層形成於該基材或該介面層上。
2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該基材為一紙質基材或一高分子基材。
3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該墨料層係為一水性墨料層。
4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該陽離子水性溶液又含有乙烯亞胺水性聚合物。
5. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該介面層係為總固含量5%~50%之乙烯亞胺水性聚合物所形成。
6. 如申請專利範圍第5項所述之方法，其中該乙烯亞胺水性聚合物中含有1%~25%之含胺基聚合物。
7. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該淋膜層係為聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚苯乙烯 (PS)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚合物(ABS)、聚醯胺樹脂(Nylon)、聚酯樹脂(PET)或乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA樹脂) 、或矽膠所形成。
8. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其進一步包括一形成容器之步驟，以形成一防墨料汙染容器。
9. 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中該防墨料汙染容器為一杯體、一碗體或一盒體。
10. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該線壓均溫擠壓成型系統，其包括： 一壓力滾輪；以及 一均溫滾輪，設置於與該壓力滾輪共同擠壓至少一膜體之相對位置，又該均溫滾輪包括： 一滾輪本體，其具有一均溫腔室，該均溫腔室內設有一對隔板將該均溫腔室區隔成各自獨立之一第一腔室、一第二腔室及一第三腔室； 一對轉軸，分別形成於該滾輪本體之兩側板上；及 複數支熱交換管，設置於該第二腔室內，每一該熱交換管之兩端係分別與該第一腔室及該第三腔室連通； 其中該第二腔室為一密閉空間且用以內設有至少一超臨界流體，又一溫度調節介質輸入及輸出該滾輪本體，以進行熱交換，因此每一該轉軸內設有一流道，又該些流道分別與該第一腔室及該第三腔室連通，以便該溫度調節介質能有效的在該第一腔室及該第三腔室內展開或聚集；及 其中該壓力滾輪及該均溫滾輪間所形成之線壓力為10-200kg/ cm；又該均溫滾輪提供30-350°C之擠壓加工溫度。

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