TW564220B - Shrinkable iridescent film - Google Patents

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TW564220B TW091120073A TW91120073A TW564220B TW 564220 B TW564220 B TW 564220B TW 091120073 A TW091120073 A TW 091120073A TW 91120073 A TW91120073 A TW 91120073A TW 564220 B TW564220 B TW 564220B
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Daniel J Graney
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564220 A7 B7 五、發明説明（彳） 本發明係有關擁有充足水平可透過熱能施加而活化的 彈性記憶之膜材，其可用於各種包裝應用中，例如收縮標 籤和裝飾性收縮裏材。後文中，此種膜有時候稱爲，，收縮 膜”。用於此目的之習用膜係由聚乙烯醇，二醇改質之由 乙烯、二醇和環己烷二甲醇與對苯二甲酸製成的聚對苯二 甲酸乙二醇酯，與聚丙烯等結構體所製成者，取決於所欲 收縮程度和特殊的應用。可能得到高達5 0或6 0 %的收 縮率。通常係將收縮膜預形成爲管子，然後切成恰當尺寸 以施加到一容器或某種其他物體之上。經常需要使該膜包 圍該物體收縮，其方式爲使其正確地與該物體的形狀相合 〇 因爲光干涉而具有窄反射帶的多層共擠壓反光膜係已 知者。當反射帶發生於可視波長範圍內時，膜會呈現爲虹 彩。有需要採用此等虹彩膜作成收縮膜供收縮包裝應用所 用，但至今爲止都不能達到該目的。 多層共擠壓虹彩膜係由眾多槪括平行的透明熱塑性樹 脂膜所構成，其中相接毗連層爲不同樹脂材料所形成，彼 等的折射率相差至少0 · 〇 3。此等膜包含至少1 〇層， 不過更常者包括至少3 5層且較佳者至少約7 0層。市售 膜常含有5 0到1 0 0重複聚合物配對，產生稱爲虹彩的 光學效應。每一個別層都非常薄且常在約3 0 - 5 0 0奈 米的級次。虹彩多層共擠壓膜的品質決定於個別層，且要 保持槪括地平行且具有實質一致的厚度。偏離此等要求時 本纸張尺度適用中.國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公| ) Iβ-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1Τ 線 經濟部智站財產局員工消費合作社印製 -4 - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 564220 A7 ___B7_ 五、發明説明（2 ) 會干擾合意的光學效應。 傳統多層共擠壓虹彩膜擁有小程度的彈性記憶且在暴 露於熱時會有幾分收縮。不過，此等膜所能收縮的膜不足 以使彼等作爲收縮包裝應用所用的膜且也會伴隨著個別層 所具光學特性的變化致使虹彩性變更或喪失及/或使接合 層之間的層間黏合被干擾而導致諸層的內部脫層或分開。 過去已有致力於改良多層共擠壓反光膜的機械性質者 ，雖則不是爲了達到收縮膜之目的。美國專利 4， 3 10， 5 8 4述及熱塑性對苯二甲酸聚酯或共聚酯 樹脂作爲兩相毗連聚合物膜的一成分之用途；而另一改良 係載於美國專利5， 0 8 9， 3 1 8中，其中採用熱塑性 彈性體作爲一種樹脂材料。雖然有這些改良，該等膜相對 於習用膜結構體仍具有不足供收縮包裝應用所用機械和光 學性質。 發現，經由恰當地選擇不同的熱塑性樹脂材料及將由 所選材料製成的共擠壓膜定向拉伸（orienting)，即可達 到具有可接受的性質之收縮性虹彩膜。 綜上所述，本發明的目的爲提出一種適合收縮包裝應 用所用的可收縮之虹彩膜。本發明此項和他項目的可由諳 於此技者從下面詳細說明獲得明白。 < 發明槪沭_ 本發明係有關適合收縮包裝應用所用的可收縮之虹彩 膜及有關製造該膜的方法。更特別者，一種可收縮之虹彩 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ---------¢------1T------1 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -5- 564220 經濟部智慧財產局Μ工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（3 ) 多層共擠壓膜係包含至少1 〇層槪括平行，具有實質均一 厂享度的非常薄層，其相接毗連.層爲由不同熱可收縮性熱塑 1生樹脂材料所形成，各材料可在至少一維上對施熱反應而 有*至少1 0 %的量之熱收縮率，該共擠壓相接毗連層可相 應於施熱而實質均勻地收縮以在收縮後具有相差至少約 〇 · 0 3的折射率而產生一光學效應。該膜係經由選擇恰 #的熱塑性樹脂材料，將彼等共擠壓成相對厚的膜，接著 在使用溫度變化型態的溫度下將該膜定向拉伸以達到合意 的顏色和收縮性質。 發明說明 根據本發明，可收縮之虹彩多層共擠壓膜係經由針對 傳統製造程序的所用樹脂材料的選擇，共擠壓膜的厚度， 及由定向拉伸賦與膜材彈性記憶等項予以變異而製成的。 多層共擠壓虹彩膜本身是技藝中已知者。其載於給 Cooper，Shetty and Pinksy 的美國專利 Re 3 1 , 7 8 0 號及都是屬於Shetty and Cooper的美國專利 5， 089， 318和5， 451， 449之中，彼等全 部都以引用方式倂於本文，及其他專利中。此虹彩膜，如 彼等所描述者，爲含至少1 0非常薄的層，較佳者至少約 3 5層且更佳者至少約7 0層的透明熱塑性樹脂共擠壓積 層膜，每一層的厚度通常在約3 0 - 5 0 〇奈米（n m ) 且更佳者約5 0 - 4 0 0奈米的範圍內，諸層槪括地呈平 行且相接毗連層爲不同的透明熱塑性樹脂材料，彼等的折 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ 297公釐） 裝 訂 線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -6 - 經濟部智祛財產局員工消費合作社印製 564220 A7 B7 五、發明説明（4 ) 射率差異至少約0 · 0 3，且更佳者，至少約〇 · 〇 6。 該膜的最外層構成一表層，其在存在時，分別爲膜所具總 厚度的至少約5 %。 本發明所用熱塑性樹脂材料需要符合數項特性。首先 ，在形成爲具有約1 2 — 1 5 〇微米，較佳者約1 5 -7 5微米厚度的薄膜時，該膜必須在該膜的平面中的一或 更多維中對應於約7 0 - 3 0 〇 °c的施熱爲可熱收縮達至 少1 0 %的量，較佳者至少約2 0 %，且更佳者約4 0 -5 0 %。較佳者，作爲膜的樹脂材料爲在該膜的平面中之 所有方向都可熱收縮，其程度爲所有方向實質相同者。第 二，該樹脂材料也必須，在形成爲相接毗連膜層之時，以 在整個層中實質均一的速率收縮。在該膜的平面中沿不同 維的收縮速率不需要相同，但沿任一所給維的速率對於兩 相接層應該要實質地相同。例如，縱軸收縮率可與橫軸收 縮率不同，但只要兩長軸收縮速率與兩橫軸收縮速率實質 相同即可。最後，樹脂材料必須選擇成使得收縮後的折射 率相差至少約0 . 0 3，且較佳者至少約0 . 0 6。於定 向拉伸之前，折射率不需有此等値的差異，係因定向拉伸 可能變更所給層的折射率，因而定向拉伸前折射率相差小 於0 · 0 3的兩層可能在定向拉伸之後導致超過0 · 〇 3 的差値。於大部份情況中，定向拉伸後但在收縮之前的折 射率差値與在收縮後的差値係大約相同的。 在此之前製備虹彩膜所用的任何熱塑性樹脂材料都可 用於本發明中，只要個別材料具有上文所列出的特性且同 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ---------裝------訂------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -7- 564220 經濟部智慈財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（5 ) 樣地，所選樹脂材料的組合具有上文詳述的特性即可。可 用的組合之典型非限制性例子包括聚苯乙烯/乙烯-乙酸 乙烯酯，聚苯乙烯/聚乙烯，PETG —共聚酯（用乙二 醇和環己烷二甲醇製成的二醇改質聚對苯二甲酸乙二醇酯 > /壓克力，及P E T G —共聚酯/乙烯—乙酸乙烯酯。 所選樹脂材料係經由使用習用技術製成多層膜，其中 修改成使每一夾膜較爲厚以容許在定向拉伸中厚度縮減。 例如，可用冷卻輥澆鑄技術使用傳統單歧管平膜模頭與可 從二或更多擠壓機收集熔融體的進料組塊（feedblock )糸且 合製成膜並將彼等安排成合意的膜層樣式。適當的進料組 塊載於例如美國專利第3，5 6 5，9 8 5和 3，7 7 3， 8 8 2號之中。進料組塊可以用來形成兩成 分（亦即A B A B…）；三成分（A B C A B C A…或 ACBACBC…）或更多成分的交錯層。非常窄的多層 物流流經單一歧管平膜模頭，於該處諸層同時展開到模頭 的寬度並薄化到最後模頭出口厚度。諸層的數目與彼等的 厚度分布可以經由插置不同的進料組塊模組予以改變。通 常，在該片材的一側上之最外層或最化多層都比其他層較 爲厚。該較厚的表層可能由構成光核的成分之一所構成或 可能爲用來賦與良好機械，熱封或其他性質所用的不同聚 合物所構成。 將膜定向拉伸的任何習用方法都可用於本發明方法中 只要能夠保持住諸層實質均勻的厚度和平行取向即可。定 向拉伸可爲單軸或多軸向。例如，可沿所需方向施加張力 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210x^97公瘦） 1 I IIi I m I m i —--i 士K n 1 m - n I I ——.--------------1 --------- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -8- 564220 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（6 ) 來拉伸該膜且該拉伸可發生在一冷卻輥與收緊單元（take-up unit ) 之間， 張力係 由一拉 輥或諸 拉輥的 組合施 加的。 可以用來促成定向拉伸的另一程序爲壓碾。其中，係 將多層膜通過滾筒，諸滾筒係經配置成使厚度減小到原來 多層膜厚度的約2 0 - 5 0 %。於膜通過兩輥之間的夾隙 時於膜上面使用潤滑劑，且可以直接施加到膜上或施加到 滾筒表面上使得在膜通過滾筒之間時轉移到膜的表面上。 該潤滑劑可爲任何液體或爲可在輥壓可施加到膜的區域內 以液體形式作用的任何物質。其作用爲在輥與膜之間形成 完全或部份的流體膜使得輥表面與膜表面被液體潤滑劑所 分隔由是在積體層進入夾隙時防止接觸及增加移動性。可 以使用水作爲潤滑劑且也宜於在水中包含界面活性劑。 於定向拉伸中，被定向的膜通常被經由輥接觸及/或 空氣加熱到低於該樹脂材料的結晶熔點以下之溫度。加工 溫度決定於要定向拉伸的特別虹彩片且可以爲從周溫到 1 4 5 °C或更高者。定向拉伸可賦與樹脂膜彈性記憶使得 其在施加熱之下收縮。有需要採用熱固，或限制高溫退火 來調節特別虹彩收縮膜的活化範圍。若超過樹脂材料的熱 固溫度時，該材料的膜就不會如意地收縮。 下面給出多項實施例以期闡明本發明。於此等實施例 中，如同本說明書和申請專利範圍中整體一般，除非另有 不同指明，否則所有部件和百分比都以重量計，且所有溫 度者P是以。C爲單位。 ---------辦衣------1T------線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -9- 經濟部智慧財產局g(工消費合作社印製 564220 A7 B7 五、發明説明（7 ) " 實施例1 選擇聚苯乙烯和乙烯一乙酸乙烯酯共聚物作爲熱塑性 樹脂材料。將該樹脂材料共擠壓以製備一膜樣品，其光芯 含有約1 0 0交錯層，彼等具有適合於隨後拉伸定向到預 定厚度之諸維。樣品中的表面層爲聚烯烴。該共擠壓膜係 經製成具有3 5到7 0微米的厚度且展現出幾乎沒有反射 顏色。 然後將該無色擠壓膜使用兩階段Marshall-Williams設 備加工並以1 1 0 - 1 1 5 °C的不同定向拉伸溫度予以拉 伸。有效抽拉比例爲1 · 8到2 . 6 : 1且採用1 2到 2 5微米的預定最終量度。定向拉伸的結果發展出虹彩現 象。跨越薄片進行顏色測量以測定所發展出的虹彩顏色之 均句性。沿著垂直於移動薄片的平面中所含個別微層沒有 不均勻抽拉的跡象。 經包圍一玻璃瓶捲繞的經定向拉伸多層膜樣品暴露於 2 0 0 °C溫度的熱空氣流中5秒鐘。即使其沿著定向拉伸 方向有約1 5 %的收縮，該膜中也觀察到均勻的虹彩，且 都貼合到該玻璃瓶的輪廓。經由將該玻璃瓶置於2 2 5 °C 烘箱內5分鐘後，也得到類似的結果。 實施例2 將共聚酯和聚甲基丙烯酸酯共擠壓以製備一膜樣品， 其光芯含有約2 0 0交錯層，彼等具有適合於隨後拉伸定 向到預定厚度之諸維。樣品中的表面層爲共聚酯。該共擠 本紙張尺度適用中國國家標準（CMS ) A4規格（210X 297公釐） ---------辦衣------1T------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -10- 經濟部智慈財產局0(工消費合作社印製 564220 A7 B7__ 五、發明説明（8 ) 壓膜係經製成具有4 0到1 2 0微米的厚度且展現出幾乎 沒有反射顏色。然後將該無色擠壓膜使用單階段Marshall-Williams MDO力□工並以8 0 — 1 2 5 °C的不同定向拉伸溫 度予以拉伸。有效抽拉比例爲1 · 8到3 . 5 : 1且採用 2 5到4 0微米的預定最終量度。定向拉伸的結果發展出 虹彩現象。跨越薄片進行顏色測量以測定所發展出的虹彩 顏色之均勻性。沿著垂直於移動薄片的平面中所含個別微 層沒有不均勻抽拉的跡象。 將包圍一玻璃瓶捲繞的經定向拉伸多層膜樣品暴露於 2 0 0 t溫度的熱空氣流中5秒鐘。即使其沿著定向拉伸 方向有約2 5 %的收縮，該膜中也觀察到均勻的虹彩，且 都貼合到該玻璃瓶的輪廓。經由將該玻璃瓶置於2 2 5 °C 烘箱內5分鐘後，也得到類似的結果。 實施例3 重複實施例2，不同處在於將共聚酯和乙烯-乙酸乙 烯酯共聚物共擠壓以製備一膜樣品，其光芯含有約1 〇 〇 和2 0 0層及7 5到1 0 0微米之間的總膜厚度。透過雙 軸向拉伸加工該膜，拉伸比例爲2 ·· 1到5 ·· 1或更高。 所得膜擁有即使暴露於誘導1 5 - 5 0 %收縮的熱能量後 仍保持住的虹彩性質。 實施例4 重複實施例3，不同處在於共擠壓膜在其光芯中具有 本^張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ' ^ 裝 訂 線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -11 - 564220 A7 B7 五、發明説明（9 ) 約2 〇 〇層且總膜厚度爲1 2 5到3 〇 〇微米之間。 對於本發明方法和產品可作出多種改變和修飾而不違 離本發明旨意和範圍。例如，在任何聚合物液流中摻入染 料，顏料和加工助劑即爲標的光學效應之明顯擴展。收縮 前的最終厚膜度可以調整到實際的任何實用膜或片之尺寸 。該膜也可經表面塗覆或積層到另一材料。於本文m胃$ 的各具體實例係僅供闡明本發明所用而無意用以限制本發 明。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) '举' Γ — i -_ 絲 * 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 國 中 用 適· 一度 尺 I張 紙 準 標 家 釐 公 -12-

Claims (1)

  1. 564220 A8 B8 C8 D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、 申請專利範圍 1 八# 1 I 1 • 一 種具 有約1 2到1 5 0 微 米 厚 度 的 定 向 拉 伸 多 1 1 I 層 共 擠 壓 虹 彩膜 ，該膜包括至少 1 0 層 非 常 薄 的 實 質 均 勻 1 1 I 厚 度 層 ， 該 等層 係槪括地平行著 且 鄰 接 諸 層 係 不 同 的 熱 可 請 1 1 收 縮 熱 塑 性 樹脂 材料，該等材料 在 該 膜 的 平 面 中 之 至 少 一 先 閱 讀 1 1 維 對 應 於 在 約7 0 — 3 0 0 °C 範 圍 內 所 施 加 之 熱 可 有 至 少 ΡΆ 背 面 1 1 1 0 % 的 熱 收縮 率，且其中經共 擠 壓 的 該 等 鄰 接 的 諸 不 同 注 意 古 1 I 熱 可 收 縮 熱 塑性 樹脂材料層對應 於 該 範 圍 內 的 施 加 爲 實 質 ψ 項 再 1 1 1 上 可 均 勻 收 縮的 ，且在該收縮之後具有相 丨差 至 少約 % 本 1 〇 • 0 3 的折射 率且導致虹彩現象。 頁 1 1 2 • 如 申請 專利範圍第1項 之 定 向 拉 伸 多 層 共 擠 壓 虹 1 1 彩膜 y 其 中 該膜 包括至少3 5層 非 常 薄 的 實 質 均 勻 厚 度 層 1 I 且 每 一 種 該等 熱塑性樹脂材料 在 該 膜 的 平 面 中 之 至 少 一 訂 I 維 對 應 於 該: 施加; 熱有至少2 0 %的熱收 :縮 率 〇 1 1 I 3 • 如 申請 專利範圍第2項 之 定 向 拉 伸 多 層 共 擠 壓 虹 1 1 彩 膜 > 其 中 該等 熱塑性樹脂材料 在 該 收 縮 之 後 具 有 相 差 至 1 1 少約 〇 • 〇 6的i F斤射率。 線 I 4 • 如 申請 專利範圍第3項 之 定 向 拉 伸 多 層 共 擠 壓 虹. 1 1 I 彩 膜 其 中 該膜 包括至少7 0層 非 常 薄 的 實 質 均 勻 厚 度 層 1 1 1 且 每 一 種 該等 熱塑性樹脂材料 在 該 膜 的 平 面 中 之 至 少 — 1 1 維 對 m 於 該 施加; 熱而有至少約4 0 — 5 0 % 的 熱 收 縮 率 〇 1 | 5 • 如 由三主 中δ円 專利範圍第4項 之 定 向 拉 伸 多 層 共 擠 壓 虹 1 I 彩 膜 y 其 中 該膜: 具有約1 5到7 5 德 【米之 厚 度 〇 1 1 6 • 如 申請 專利範圍第1項 之 定 向 拉 伸 多 層 共 擠 壓 虹 1 1 彩 膜 ， 其 中 該等 熱塑性樹脂材料 在 該 收 縮 之 後 具 有 相 差 至 1 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -13- 564220 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8六、申請專利範圍2 少約0 · 0 6的折射率。 7 .如申請專利範圍第1項之定向拉伸多層共擠壓虹 彩膜，其中該膜包括至少7 0層非常薄的實質均勻厚度層 ，且每一種該等熱塑性樹脂材料在該膜的平面中之至少一 維可對應於該施加熱有至少約4 0 - 5 0 %的熱收縮率。 8 ·如申請專利範圍第7項之定向拉伸多層共擠壓虹 彩膜，其中該膜具有約1 5到7 5微米之厚度。 9 .如申請專利範圍第1項之定向拉伸多層共擠壓虹 彩膜，其中該膜具有約1 5到7 5微米之厚度。 1 0 · —種製造定向拉伸多層共擠壓虹彩膜的方法， 其包括選擇一對熱塑性樹脂材料，彼等每一者在形成爲具 有約1 2 - 1 5 0微米厚度的定向拉伸薄膜時，在該膜的 平面中之至少一維對應於在約7 0 - 3 0 0 °C範圍內所施 加之熱有至少1 0 %的熱收縮率，且該對材料對應於該範 圍內的施加熱具有實質均勻的收縮率而在該收縮之後具有 相差至少約0 . 0 3的折射率；將該對材料共擠壓成爲具 有約2 4到7 5 0微米厚度的膜以形成包括至少1 〇層槪 括地平行，非常薄的實質均勻厚度層且其中鄰接諸層係不 同的熱可收縮熱塑性樹脂材料；及經由該具有約2 4到 7 5 0微米厚度的膜定向拉伸而賦予熱可收縮性同時將膜 厚度減小到約1 2到1 5 0微米。 1 1 ·如申請專利範圍第1 〇項之製造定向拉伸多層 共擠壓虹彩膜的方法，其中該對熱塑性樹脂材料係經選擇 成在該膜的平面中之至少一維對應於在約7 〇 一 3 〇 〇 t 本^張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格(210X297公釐) " '^ ~ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝· 訂 線 -14- 564220 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍3 範圍內所施加之熱有至少2 0 %的熱收縮率，且該對材料 係經共擠壓成包括至少3 5層槪括地平行的非常薄層。 1 2 .如申請專利範圍第1 1項之製造定向拉伸多層 共擠壓虹彩膜的方法，其中該對熱塑性樹脂材料係經選擇 成在該收縮之後具有相差至少約〇 . 〇 6的折射率。 1 3 ·如申請專利範圍第1 2項之製造定向拉伸多層 共擠壓虹彩膜的方法，其中該對熱塑性樹脂材料係經選擇 成在該膜的平面中之至少一維對應於在約7 0 — 3 〇 〇。(： 範圍內的施加熱而有約4 〇 - 5 0 %的熱收縮率，且該對 材料係經共擠壓成包括至少7 0層槪括地平行的非常薄層 〇 1 4 .如申請專利範圍第1 3項之製造定向拉伸多層 共擠壓虹彩膜的方法，其中該共擠壓膜的厚度爲約3 〇到 3 7 5微米且經縮減到約1 5至7 5微米。 1 5 ·如申請專利範圍第1 〇項之製造定向拉伸多層 共擠壓虹彩膜的方法，其中該對熱塑性樹脂材料係經選擇 成在該收縮之後具有相差至少約〇 · 〇 6的折射率。 1 6 ·如申請專利範圍第1 Q項之製造定向拉伸多層 共擠壓虹彩膜的方法，其中該對熱塑性樹脂材料係經選擇 成在該膜的平面中之至少一維對應於在約7 — 3 0 0 t 範圍內所施加之熱有約4 0 - 5 0 %的熱收縮率，且該對 材料係經共擠壓成包括至少7 0層槪括地平行的非常薄層 〇 · 1 7 ·如申請專利範圍第1 6項之製造定向拉伸多層 本紙張尺度適用中國國家糯準（CNS ) μ規格（2i〇X297公釐） ---------¢-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本貢) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -15 - 564220 A8 B8 C8 _ D8 六、申請專利範圍4 共擠壓虹彩膜的方法，其中該共擠壓膜的厚度爲約3 ◦到 3 7 5微米且經縮減到約1 5至7 5微米。 1 8 ·如申請專利範圍第1 〇項之製造定向拉伸多層 共擠壓虹彩膜的方法，其中該共擠壓膜的厚度爲約3 〇到 3 7 5微米且經縮減到約1 5至7 5微米。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝- 、π 線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -16-
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