TWI628212B

TWI628212B - 漿料及其製備方法、食品包裝材料及其製備方法，及食品包裝構件

Info

Publication number: TWI628212B
Application number: TW106100252A
Authority: TW
Inventors: 黃宗之; 黃承森
Original assignee: 黃宗之
Priority date: 2017-01-05
Filing date: 2017-01-05
Publication date: 2018-07-01
Also published as: CN107964119B; WO2019128705A1; TW201825566A; CN107964119A

Abstract

一種漿料，用於食品包裝材料，包含水、乙二醇及平均粒徑範圍為100nm以下的氧化鎢粒子，該氧化鎢粒子包括W₁₈O₄₉，且以該漿料的總量為100wt%計，該氧化鎢粒子的總含量範圍為18wt%至28wt%。一種食品包裝材料是由一包含上述的漿料，及用來形成聚酯的原料組分的混合物經共同聚合反應所形成，且包含聚酯及粒子平均粒徑範圍為100nm以下的氧化鎢，以該聚酯的總量為100克計，該氧化鎢粒子的總含量範圍為0.1毫克至5毫克。一種食品包裝構件，由包含上述的食品包裝材料的物料組分，經一加熱處理及一成型處理所形成，可以加速材料重熱功能並節能，並提高產品品質。

Description

漿料及其製備方法、食品包裝材料及其製備方法，及食品包裝構件

本發明是有關於一種漿料、食品包裝材料及食品包裝構件，特別是指一種包含平均粒徑範圍為100nm以下的氧化鎢粒子的漿料、製備漿料的方法、包含平均粒徑範圍為100nm以下的氧化鎢粒子的食品包裝材料、製備食品包裝材料的方法，及包含平均粒徑範圍為100nm以下的氧化鎢粒子的食品包裝構件，可加速粗胚速熱及節能，構件業經美國食品藥物局(FDA)認證，合乎食品接觸安全。

中國大陸公開第103732666號專利案揭示任一種可以相容液體製劑、一種容器預製件及一種包裝容器。

該液體製劑包含與聚酯相容的載體及分散在該載體中的氧化鎢粒子，其中，該載體為乙二醇、植物油或礦物油，且該氧化鎢粒子具有式WO_2.72且其中少於5wt%的氧化鎢粒子具有超過100μm的粒度。在該專利案的實施例中，已研磨氧化鎢粒子的粒度的平均值為1.22μm，且中值為0.97μm(相當於970nm)。

該容器預製件包含聚合物組成物。該聚合物組成物包括聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)及12ppm至50ppm的氧化鎢粒子。該聚合物組成物是由該液體製劑及一用來形成聚對苯二甲酸乙二醇酯的原料組分經酯化反應及縮聚合反應所形成，但未有實施例證明是否會有化學活性，相互反應負面效果。

該包裝容器，例如飲料瓶，是由該容器預製件經成型加熱處理所形成。該成型加熱處理是利用一石英紅外線加熱器及一模具來進行。該專利案完全未提出該包裝容器是符合食品安全規範的依據證明，故將該包裝容器用來盛裝食品是存在有安全上的疑慮。

該專利案透過該具有式WO_2.72的氧化鎢粒子能吸收該石英紅外線加熱器的能量的特性，增加了對該容器預製件進行加熱處理的加熱速率，因而使得該包裝容器的生產速率得以被提升。

雖然該專利案可提升該容器預製件進行加熱處理的加熱速率，然而，該專利案的容器預製件的霧度及透明度不佳，且該容器預製件吸收該石英紅外線加熱器的能量的效果亦不佳。

因此，本發明的第一要義目的，即在提供一種不會產生沉澱現象而利於儲存及操作、分散的漿料。

於是，本發明漿料，能用於食品包裝材料，且包含水、乙二醇及平均粒徑範圍為100nm以下的氧化鎢粒子，其中，該氧化鎢粒子包括W₁₈O₄₉，且以該漿料的總量為100wt%計，該氧化鎢粒子的總含量範圍為18wt%至28wt%，能在聚合製程中加入，以降低成本，組分又不會有與製程反應而有負面影響。

本發明的第二要義目的，即在提供一種較優製備漿料的技術方法，生產快速、成本經濟、品質卓越。

於是，本發明製備漿料的方法，包含以下步驟：一混合步驟，將乙二醇、水及平均粒徑範圍為大於100nm的氧化鎢物質混合，形成一配方混合物，其中，該氧化鎢物質包括W₁₈O₄₉；一粉碎步驟，對該配方混合物進行一粉碎處理，以形成包含乙二醇、水及平均粒徑範圍為100nm以下的氧化鎢粒子的漿料，其中，該粉碎處理是依序利用尺寸由大至小的數個階段大小不同的研磨珠，且分別對應該等研磨珠的操作線速度，由小至大來進行，藉配方的獨特技術，達成成功的分級研磨。

本發明的第三要義目的，即在提供一種可見光無色或淡色，但能選擇性吸收近紅外線功能，效果佳，可以加速粗胚重新被加熱時提高生產效率，及節能的食品包裝材料。

於是，本發明食品包裝材料，包含聚酯及平均粒徑範圍為100nm以下的氧化鎢粒子，其中，該氧化鎢粒子包括W₁₈O₄₉，且以該聚酯的總量為100克計，該氧化鎢粒子的總含量範圍為0.1 毫克至5毫克。本發明氧化鎢粒子在D₅₀=80nm左右發生光學尺寸粒徑吸收效應，使得其有效地吸收對應的近紅外線(uear infrared，簡稱NIR)能量，繼而使得其吸收熱能效果相較於使用粒徑較大的1.0μm的W₁₈O₄₉的吸收熱能效果有2到5倍，舉例來說，等質量下，參閱圖3中的(c)，當波長在1350nm時，粒徑為80nm的W₁₈O₄₉的穿透率為8.3%，而在圖3的(a)中，粒徑為0.5μm至2μm的W₁₈O₄₉的穿透率為56.6%，依據比爾定律(Beer’s law)可知，粒徑為80nm的W₁₈O₄₉的吸收度為1.081(即log0.083)，而粒徑為0.5μm至2μm的W₁₈O₄₉的吸收度為0.247(即log0.566)，由此可知，粒徑為80nm的W₁₈O₄₉對波長在1350nm的吸收度，為粒徑為0.5μm至2μm對W₁₈O₄₉的吸收度的4.37倍(即1.081/0.247)，此表示使用粒徑為80nm的W₁₈O₄₉的吸收熱能效果會為粒徑為0.5μm至2μm對W₁₈O₄₉的吸收熱能效果的4.37倍。

本發明的第四要義目的，即在提供一種製備食品包裝材料的方法。

於是，本發明製備食品包裝材料的方法，包含以下步驟：提供用來形成聚酯的原料組分及上述的漿料；使該用來形成聚酯的原料組分進行酯化反應及聚合反應，並於該酯化反應或該聚合反應的過程中加入該漿料，繼而形成包含聚酯及平均粒徑範圍為100nm以下的氧化鎢粒子的食品包裝材料，所使用的配方，與PET製程及與其原料相容，不會相互反應，及未有奈米材料化學的活性等負面效果，業經多次先導工廠(Pilot)試驗無誤，可以一起反應。

本發明的第五要義目的，即在提供一種高透明度且低霧度的食品包裝構件，再熱昇溫時，粗胚內外昇溫都能均勻，並提高被加工構件品質不會有脆裂性。

於是，本發明食品包裝構件，是由一包含上述的食品包裝材料的物料組分，經一加熱處理及一成型處理所形成。參閱圖2，圖2用來說明不同粗胚的穿透率。在波長為1050nm處，NIR能量達最高點，由上而下分別表示石英燈的光波長各能量分佈曲線、表1中的比較例1的空白粗胚的穿透率曲線(以下稱為編號B)、實施例2的粗胚的穿透率曲線，及含有80ppm的W₁₈O₄₉的粗胚的穿透率曲線。編號B表示僅由純的聚對苯二甲酸乙二酯所形成的瓶胚，且該瓶胚對1660nm的近紅外線有非常好的吸收，但1660nm的近紅外線，依據光學分析穿透過4mm的瓶胚的深度的0.5mm，即吸收27.5%的光，相對的4mm處深度的0.5mm只吸收5.85%的光，兩者相差4.7倍，也就是表面昇溫高達100℃時，而最內部只昇高21.3℃，使得4mm的瓶胚存在有表面(約0.5mm)溫度過高，而內部卻有遠遠不夠熱的問題。且另參閱圖3，由圖3可知，在等質量下粒徑為0.5μm至2μm對W₁₈O₄₉對1660nm的近紅外線也有非常好的吸收，因此，更存在有表面溫度過高而內部不夠熱的問題，同時，由於其曲線在近紅外線區域為一平坦區段，表示其不具有光學尺寸粒徑效應。而參閱本發明圖5粒徑非常集中，而得到圖4杯型曲線可知，本發明食品包裝材料因使用平均粒徑範圍為100nm以下的氧化鎢粒子，是具有光學尺寸粒徑吸收效應，曲線翹楚以至於減少了對1660nm的近紅外線的吸收，而對700nm至1600nm區域的近紅外線有更很好的吸收效果，尤其是加強1150nm處吸收，如此使得瓶胚內外能受熱均勻，繼而避免瓶胚產生表面溫度過高而內部不夠熱的問題，導致過冷吹瓶時內部產生瑕疵，且表面過熱促使聚對苯二甲酸乙二酯結晶霧化，二者皆使得食品包裝構件在壓力充填時產生破裂。此光學尺寸粒徑吸收效應，就是像雨後有彩虹一樣，粒徑小到一個程度時，能對應到一個光頻，入射光進入此粒子內部時，會不斷的全反射，因而粒徑有頻率選擇性吸收，又有2到5倍的吸收效果，如圖4。

本發明的功效在於：透過該氧化鎢粒子的粒徑及配方成份含量的設計，使得該漿料不會產生沉澱現象而利於儲存及研磨分散，及操作使用均勻分配分散，且由該漿料所形成的食品包裝材料，對700nm至1600nm區域的近紅外線的吸收效果佳，尤其是對1150nm的近紅外線的吸收效果更佳，再者，由該食品包裝材料所形成的食品包裝構件，因氧化鎢粒子的粒徑小，且添加量又少，因而具有高透明度及低霧度的功效。且由於該食品包裝材料對700nm 至1600nm區域的近紅外線的吸收效果佳，使得瓶胚內外受熱均勻，且不會促使聚對苯二甲酸乙二酯結晶霧化，因此，應用至廣口瓶或軟性飲料壓力瓶(CSD瓶)，可避免廣口瓶因瓶壁厚，難以被加熱昇溫的問題，以及壓力瓶易於充填時因脆裂而破瓶的問題。

以下將就本發明內容進行詳細說明。

<漿料>

本案漿料中的氧化鎢粒子是要接觸食品，即要能符合食品安全規範中的食品接觸物質(Food Contact Substance，簡稱FCS)申請，是要經過美國食品藥物管理局(Food and Drug Administration，簡稱FDA)認證，並獲得FDA對其食品接觸物質通告(Food Contact Substance Notification，簡稱FCN)，以確保使用的安全。該食品接觸物質的申請過程要做各種溶出試驗，對水、酸、鹼、溫度、化性、物性穩定度，材料的不純度，溶出物對人體攝入量，及該物質對生物的毒理剖析及研究，相關基因疾病，誘導致癌性，傳染病，材料各種相關奈米論述，甚至包含動物人體實驗等都是必要的，要做各項詳細分述並總結做安全性總敘述(Safety Narrative，簡稱SN)和全面毒理學綜述(Comprehensive Toxicological Profile，簡稱CTP)，甚而材料對環境影響等。FDA聲稱本申請人，不可更改已申請所用材料，及其所用製程否則核准失效，任何人引用必須重新申請。有了通過可接觸食品的認證，才可以談可應用於食品接觸。

由於該漿料中的氧化鎢粒子分散於該乙二醇水中，而乙二醇上的OH基能與氧化鎢粒子界面相容並抓住該氧化鎢粒子，而不會使得該氧化鎢粒子相互團聚，因而使得該漿料於儲存的過程中不易有沉澱現象發生，且乙二醇是做PET原料之一，水又是其酯化時的反應物對製程無害。較佳地，該氧化鎢粒子的中值粒徑(D₅₀)為0.08μm。本案申請人要強調的是，將氧化鎢粒子的粒徑尺寸，要達到奈米等級是極度不容易的事，且本案是透過分級粉碎處理，以及調整處理過程中配方的黏度及線速度，才能製備出具有光學尺寸粒徑效應的D₅₀=80nm氧化鎢粒子，其效果如圖3及圖4及粒徑分佈如圖5。

本發明漿料的製備方法包含以下步驟：一混合步驟及一粉碎分散步驟。該混合步驟是將乙二醇及平均粒徑範圍為大於100nm的氧化鎢物質混合，形成一混合物，其中，該氧化鎢物質包括W₁₈O₄₉。該粉碎步驟是對該混合物進行一粉碎處理，可得到最節能，效率最高，效果最好之成品。該粉碎處理是利用多個研磨機並透過多種粒徑不同研磨珠，來分別研磨該混合物，或者，利用一均質機來進行。該均質機例如但不限於高壓均質機。因該研磨機或均質機並非本發明主要的技術特徵，且該研磨機可採用以往眾所周知的研磨機，而均質機可採用以往眾所周知的高壓均質機，為了精簡的因素，故細節在此不多作說明。該研磨珠例如但不限於鋯珠。為使該氧化鎢物質有效地被研磨至平均粒徑範圍為100nm以下、維持氧化鎢物質結構性質，並符合經濟研磨時間成本的效果，較佳地，該等研磨珠的尺寸範圍為大於0mm至1.2mm。為使該氧化鎢物質有效地被研磨至粒徑範圍為100nm以下，較佳地，該研磨機的操作線速度範圍為8m/s至14m/s。較佳地，依序以尺寸為1.2mm的研磨珠且操作線速度為8m/sec、尺寸為0.3mm的研磨珠且操作線速度為11m/sec，及尺寸為0.1mm的研磨珠且操作線速度為14m/sec的條件下進行粉碎處理。

為使該粉碎處理過程中黏度符合需求而可更有效地粉碎出平均粒徑範圍為100nm以下的氧化鎢粒子，在該粉碎步驟中，加入水，以調整黏度。該水的添加量依製程需求調整。

<食品包裝材料>

該用來形成聚酯的原料組分，例如但不限於一用來形成聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，簡稱PET)的原料組分。該聚酯例如但不限於聚對苯二甲酸乙二酯。該食品包裝材料的製備方法包含以下步驟：將一用來形成聚酯的原料組分進行酯化反應及縮聚合反應，並於該縮聚合反應前加入該漿料。該聚酯是採用以往所知的聚酯，而該用來形成聚酯的原料組分是依據所選用的聚酯進行選擇，舉例來說，所要選用的聚酯為聚對苯二甲酸乙二酯時，而該用來形成聚酯的原料組分包含對苯二甲酸及乙二醇。該酯化反應及縮聚合反應的溫度或時間等操作條件依據所要形成的聚酯進行調整。該酯化反應的操作溫度範圍為210℃至270℃。該縮聚合反應的操作溫度範圍為260℃至290℃。該縮聚合反應的操作壓力範圍為250mmHg以下。一般為促使該縮聚合反應的進行，該食品包裝材料的製備方法還包含加入催化劑的步驟。該催化劑例如但不限於三氧化二銻(Sb₂O₃)、磷酸穩定劑、醋酸銻、氧化鍺或鈦觸媒等。該鈦觸媒例如但不限於四丁基鈦。但催化劑的添加都不會與漿料反應發生負面作用。

由於該食品包裝材料的氧化鎢粒子的平均粒徑範圍為100nm以下，使得該氧化鎢粒子及該食品包裝材料具有光學尺寸粒徑效應，既在那球體粒徑尺寸下，一定頻率光線進入此粒子內部時會一再全反射，故消光吸熱效果加大，控制粒徑從而能夠對應到要生產用的近紅外線的光波頻率，因而可更有效地吸收近紅外線。經實驗證實比較，本發明氧化鎢粒子對近紅外線吸收效果是優於目前市面上所有近紅外線吸熱材料，以光學理論設計出，粗胚內外部都能吸熱溫昇均勻，不會造成破瓶及俱備食品接觸安全規範。在本發明的食品包裝材料中，因氧化鎢粒子的結構具有微孔洞，因此，在該縮聚合反應過程時，聚酯將會進入氧化鎢粒子的微孔洞中，使得氧化鎢粒子被聚酯所束縛住，所以造成氧化鎢粒子更不易被遷移(Migration)出來的特性，更俱食品安全性。此外，本發明氧化鎢粒子因平均粒徑範圍為100nm以下，相較於以往粒徑大的氧化鎢粒子，更因光學尺寸效應，能夠對應到生產所用近紅外線的光波頻率，如圖3、圖4所示使得在近紅外線吸收效果上有3倍以上，而且避開PET本身會吸收1660nm NIR部分，以免粗胚表面過熱，而內部又不熱問題，對照圖2及圖4曲線卽可知，它的吸熱區段改善了粗胚會被冷延伸吹瓶，即粗胚不夠熱，在玻璃轉化點(Tg點)以下被吹瓶問題，使用本發明技術，如此可以不致造成潛藏脆裂，改善了瓶子充填後破瓶大問題。

<食品包裝構件>

本發明食品包裝構件具有高透明性、低霧度、不易脆裂等性質，且該氧化鎢粒子不易從該食品包裝構件中被遷移溶出來。本發明食品包裝構件製程符合美國食品藥品管理局的規範及其認證，並正式獲得食品接觸物質通告且公告號碼為FCN1669，而可安全地用來包裝食品。本發明食品包裝構件以美國食品藥品管理局所訂試驗方法FDA177.1630溶出試驗，以高精密感應耦合電漿(inductively coupled plasma，簡稱ICP)儀器測量鎢的遷移量，且由該試驗結果可知當本發明食品包裝構件中的氧化鎢粒子含量為50ppm(以該聚酯的總量為40克計)時，只約0.05ppb被溶出到 1000克瓶子的水中，遠遠低於美國FDA 21 CFR 10.115規範的溶出量0.5ppb，甚至比飲用的自來水中鎢含量為3.32ppb以及井水中鎢含量為10ppb還要更低，所以本發明食品包裝構件對食品接觸是安全，不致影響人體建康。

該食品包裝構件例如但不限於與食品接觸的容器或與食品接觸的片材。該與食品接觸的容器例如但不限於飲料瓶。該與食品接觸的片材例如但不限於包裝紙。

該食品包裝構件的製備方法包含以下步驟：將一包含該食品包裝材料的物料組分進行一加熱處理及一成型處理。該加熱處理是利用一紅外線加熱器來進行。該紅外線加熱器的熱源溫度及主輻射波長依據製程及材料進行選擇。該紅外線加熱器的熱源溫度例如但不限於色溫2050℃。該紅外線加熱器的主輻射波長例如但不限於1250nm。該紅外線加熱器例如但不限於紅外線石英燈管。該成形處理是利用一模具來進行。該模具依據該食品包裝構件所需要的形體來選擇。由於該食品包裝材料具有光學尺寸粒徑效應，而能更有效地在需要區段吸收近紅外線，使得該食品包裝構件的製備方法具有節約能源且生產速度快的優點。

為使本領域具有通常知識者，能夠更清楚的知道本發明的特點及細節，達成上述的要義目的及其他目的，本發明提供：

一種漿料，用於食品包裝材料，包含乙二醇、水及平均粒徑範圍為100nm以下的氧化鎢粒子，其中，該氧化鎢粒子包括W18O49，且以該漿料的總量為100wt%計，該氧化鎢粒子的總含量範圍為18wt%至28wt%。

其中，該氧化鎢粒子的中值(D₅₀)粒徑可為0.08μm。

一種製備漿料的方法，包含以下步驟：一混合步驟，將乙二醇、水及平均粒徑範圍為大於100nm的氧化鎢物質混合，形成一配方混合物，其中，該氧化鎢物質包括W₁₈O₄₉；一粉碎步驟，對該配方混合物進行一粉碎處理，其中，該粉碎處理是依序利用尺寸由大至小的數種研磨珠，且分別對應該等研磨珠的操作線速度由小至大分級來進行，以達到經濟奈米粒徑化。

一種食品包裝材料，包含聚酯及平均粒徑範圍為100nm以下的氧化鎢粒子，其中，該氧化鎢粒子包括W₁₈O₄₉，且以該聚酯的總量為100克計，該氧化鎢粒子的總含量範圍為0.1毫克至5毫克。

其中，該氧化鎢粒子的中值粒徑為0.08μm，俱有對應NIR有優良光學尺寸粒徑吸收效應。

其中，該氧化鎢粒子的中值粒徑為0.08μm，並具對紅外線加熱生產有光學尺寸粒徑效應。光學尺寸效應，卽石英灯所發出之NIR，對於本材料之特定尺寸粒徑，有一對應的極大吸收波長頻譜，此即所謂光學尺寸粒徑效應，在此粒徑下有2倍以上甚至5倍相對於習用技術(對應中國大陸公開第103732666號專利案)的波峰值光波吸收值。

其中，該氧化鎢粒子的中值粒徑為0.08μm，吸熱峰值在1200nm左右，避開PET吸熱之1660nm NIR區域，而大粒徑吸收峰會紅移至此1660nm NIR區域部位，而造成粗胚表面過熱，而內部又不熱問題，此為利用光學技術新應用。

其中，該食品包裝材料符合FDA第FCN1669號認證之規範。

FDA第FCN1669號認證合乎食品公告，指針對原申請人，其它人引用必須各自申請。

一種製備食品包裝材料的方法，包含以下步驟：提供用來形成聚酯的原料組分及如上述的漿料；使該用來形成聚酯的原料組分進行酯化反應及聚合反應，並於該酯化反應或該聚合反應的過程中加入該漿料，繼而形成包含聚酯及平均粒徑範圍為100nm以下的奈米氧化鎢粒子的食品包裝材料，經實驗證實可行，因而材料更透明，遷移量會更少，更具經濟操作添加，沒有負面影響。

其中，於該聚合反應的過程中加入該漿料，且使該漿料中的氧化鎢W₁₈O₄₉、乙二醇、水參與該聚合反應。除實驗可行，品質更好外，經FDA認證FCN1669公告可用於食品包裝。

一種食品包裝構件，是由一包含上述的食品包裝材料的物料組分經一加熱處理及一成型處理所形成，其中，該加熱處理是利用一紅外線加熱器來進行。

本發明的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是各種石英燈的色溫的光譜圖；圖2是不同粗胚的穿透率的光譜圖；圖3是一光譜圖，說明不同尺寸的W₁₈O₄₉的穿透率；圖4是一光譜圖，說明本發明漿料的一實施例1的穿透率，圖譜在1150nm地方出現凹陷現象，此即是光學尺寸粒徑的表徵；及圖5是一實際雷射量測粒徑分佈圖，說明本發明漿料的氧化鎢粒子的粒徑實際分佈情況。

本發明將就以下實施例來作進一步說明，但應瞭解的是，該等實施例僅為例示說明之用，而不應被解釋為本發明實施之限制。

實施例1 食品包裝構件

漿料的製備：將3000克的平均粒徑為25μm的W₁₈O₄₉、10500克的水及1500克的乙二醇置於一第一研磨機(廠牌： ASADA淺田；型號：LMJ20)中，以尺寸為1.2mm的鋯珠且操作線速度為8m/sec進行第一次研磨處理，並研磨至0.6μm。接著，轉移至一第二研磨機(廠牌：三井MITSIU；型號：SC220)，以尺寸為0.3mm的鋯珠且操作線速度為11m/sec進行第二次研磨處理，並研磨至0.20μm。然後轉移至一第三研磨機(廠牌：Hi-Team協城；型號：NANO-M2)，以尺寸為0.1mm的鋯珠且操作線速度為14m/sec的條件進行第三次研磨處理，並研磨至需要尺寸。該漿料包含水、乙二醇及中值粒徑(D₅₀)為80nm的W₁₈O₄₉。以該漿料的總量為100wt%計，該水的含量為70wt%、該乙二醇的含量為10wt%，且該W₁₈O₄₉的含量為20wt%。在漿料的製備過程中無需添加分散劑，更符合食品安全。

食品包裝材料的製備：以一定的莫爾比，將包含38公斤的對苯二甲酸(terephthalic acid，簡稱TPA)、900克的間苯二甲酸(meta-phthalic acid，簡稱IPA)及18.16公斤的乙二醇的原料組分及上述漿料投入調配槽，然後置於一加壓斧中，並在250℃的溫度下進行6.5小時的酯化反應，當酯化度約95%時，置於一真空斧環境中，以溫度約為270℃且抽真空壓力約為100mmHg進行第一次縮聚合反應，於此同時，加入230ppm的三氧化二銻(以聚對苯二甲酸乙二酯的總量計)及35ppm的磷酸穩定劑(以聚對苯二甲酸乙二酯的總量計)。接著，以溫度為270℃至290℃且壓力為低於 1mmHg進行第二次縮聚合反應，而形成黏度為0.55dL/g至0.60dL/g的混合組分。將該混合組分導入幫浦(pump)中，而以條狀被擠出並利用冷卻水急速冷卻，接著以切刀切成粒狀物，可得約50kg的濕酯粒，並將該濕酯粒置於約200℃進行固態聚合反應製程，形成黏度為0.72dL/g至0.88dL/g的合乎食品接觸的食品包裝材料，其中，以該食品包裝材料的總重為1.00002公斤計，該聚對苯二甲酸乙二酯(PET)的含量為1公斤，而平均粒徑為80nm的W₁₈O₄₉的含量有0.02克。W₁₈O₄₉經實驗証實是惰性的，沒有奈米材料化學活性等的負面影響。再經過固態聚合製程，是增強粘度及減低有害衛生的低分子量的寡聚物，如此卽可達符合食品接觸又高吸熱的PET聚酯粒。

食品包裝構件的製備：將上述食品包裝材料進行除濕乾燥，然後導入一包含一模具的射出成型機(廠牌：Husky)中。該食品包裝材料在該射出成型機中被塑化成熔體並注入該模具中而形成一成型體，接著對該成型體施予一冷卻處理，而使該成型體形成一粗胚，該粗胚的壁厚度約為4mm左右。

然後，吹瓶時使用一紅外線石英燈管(主輻射波長：約1250nm；熱源溫度約：2050℃；廠牌：Sidel)對該粗胚進行約0.5分鐘的加熱處理，以使該粗胚約4mm內外部均達到玻璃軟化轉化點，最後，施予高壓一吹塑成型處理，以形成一用來容置食品的容器。該容器的壁厚度約為0.35mm。

實施例2

漿料、食品包裝材料的製備，及食品包裝構件的製備的過程，類似實施例1的食品包裝材料的製備及食品包裝構件的製備的過程，但不同的是實施例2的該食品包裝材料包含1公斤的聚對苯二甲酸乙二酯及0.04克的平均粒徑為80nm的W₁₈O₄₉。

比較例1 食品包裝構件

食品包裝材料的製備，及食品包裝構件的製備的過程，類似實施例1的食品包裝材料的製備及食品包裝構件的製備的過程，但不同的是未加入本發明漿料。

比較例2 食品包裝構件

漿料的製備：將3公斤的平均粒徑為25μm的W₁₈O₄₉、10.5公斤的水及1.5公斤的乙二醇置於一第一研磨機(廠牌：ASADA淺田；型號：LMJ20)中，以尺寸為1.2mm的鋯珠且操作線速度為8m/sec進行第一次研磨處理，並研磨至0.6μm，但先前技術10373266只磨到0.97μm。接著，轉移至一第二研磨機(廠牌：MITSU三井；型號：SC220)，以尺寸為0.3mm的鋯珠且操作線速度為11m/sec進行第二次研磨處理，並研磨至需要尺寸。該漿料包含水、乙二醇及中值粒徑(D₅₀)為0.20μm的W₁₈O₄₉。以該漿料的總量為100wt%計，該水的含量為70wt%、該乙二醇的含量為 10wt%，且該W₁₈O₄₉的含量為20wt%。

比較例2食品包裝材料的製備及食品包裝構件的製備的過程同實施例1的食品包裝材料的製備及食品包裝構件的製備的過程。參閱圖3及依據比爾定律可知，比較例2的食品包裝材料因使用0.20μm的W₁₈O₄₉，使得其吸熱效果僅為實施例1的食品包裝材料(含有D₅₀為80nm的W₁₈O₄₉)的0.5倍。

比較例3 食品包裝構件

漿料的製備：將3公斤的平均粒徑為25μm的W₁₈O₄₉、10.5公斤的水及1.5公斤的乙二醇置於一研磨機(廠牌：三井MITSIU；型號：SC220)中，以尺寸為1.2mm的鋯珠且操作線速度為8m/sec進行研磨處理，並研磨至需要尺寸。該漿料包含水、乙二醇及中值粒徑(D₅₀)為0.6μm的W₁₈O₄₉。以該漿料的總量為100wt%計，該水的含量為70wt%、該乙二醇的含量為10wt%，且該W₁₈O₄₉的含量為20wt%。

比較例3食品包裝材料的製備及食品包裝構件的製備的過程同實施例1的食品包裝材料的製備及食品包裝構件的製備的過程。參閱圖3a及依據比爾定律可知，該比較例3的食品包裝材料因使用0.97μm的W₁₈O₄₉，使得其吸熱效果僅為實施例1的食品包裝材料(含有D₅₀為80nm的W₁₈O₄₉)的0.2至0.3倍。

評價項目

粒徑尺寸(單位：nm)量測：使用MALVERN-2000雷射粒徑分析儀。1μm=1000nm。

穿透率(單位：%)量測：使用日本SHIMADZU-2600 UV-Visible-NIR對不同尺寸的W₁₈O₄₉、實施例1的漿料得圖4及實施例2有含本發明材料，與比較例1空白沒有含本發明的材料的瓶胚(瓶壁厚度為4mm)進行量測。量測瓶胚時，由瓶胚的一側照射並於瓶胚的另一側接收量測，厚度共8mm。

L、La及Lb量測：L值、La與Lb值是依據一使用國際照明協會1976年所定CIE1976的表色方式，L代表白度100最高0最低，La正代表紅，負代表綠；Lb正代表黃，負代表藍度，儀器是以Macbeth color eye 2145光譜儀所測得，其中操作時使用的觀測角是2°，發光源是D65。當測試樣品是瓶胚時，樣品厚度定為4mm。

粗胚霧度值(Haze，單位：%)量測：使用Konica Minolta霧度儀。該霧度值為(Td/Tt)×100，其中，Td為散透光率；Tt為總透光率，ASTM-D1003方法。

吸熱效果量測：如下表1量測實施例1至2及比較例1的粗胚經紅外線石英燈管加熱後，以感溫槍感測的表面溫度方式來測量。該溫度越高，大致表示該粗胚吸熱效果越佳。

表1

由表1的實驗數據可知，相較於比較例1的粗胚對近紅外線的吸收效果，由本發明的漿料所形成的粗胚對近紅外線的吸收效果極佳，且吸收溫度分別提升了22℃[熱增加率為25.9%(為22×100%/(110-25常溫))]及40℃[熱增加率為47.0%(為40×100%/(110-25常溫))]。再者，相較於表1比較例1的粗胚的霧度，由本發明的漿料所形成的粗胚的霧度低，此表示本發明的食品包裝構件具有高透明度。此外，由圖3的數據可知，相較於以往粒徑大的氧化鎢粒子，本發明的氧化鎢粒子較細，效果較好，又有光學尺寸粒徑效應，更能夠對應到生產用近紅外線的光波頻率，使得在近紅外線吸收效果上有3倍至5倍甚至以上的吸收。

為方便比較，本案創作人將先前技術第[0002]段中所述的中國大陸公開第103732666號專利案的實驗數據呈現在表2及表3中。該專利案是於射出機進料口處加入不同粒徑的氧化鎢粒子。表2及表3的實驗數據是以烤箱來測試溫昇，其效果約為本案的一半左右。問題是由表面量測會有溫昇，而其內部尚未溫昇，平均實際全部只有溫昇約9.5℃，就只有本案的1/3效果而已。若以光譜掃描實驗依據，先前技術該專利案效果應為本案1/3不到才正確，本案是以光譜掃描來做分析，及用紅外照射實際實驗相互印証，故最為正確無疑。

參閱圖3，圖3用來說明等質量不同尺寸的W₁₈O₄₉的光譜穿透率。圖3中的(a)表示0.5μm至2μm的W₁₈O₄₉的穿透率曲線、圖3中的(b)表示200nm的W₁₈O₄₉的穿透率曲線、圖3中的(c)表示80nm的W₁₈O₄₉的穿透率曲線、圖3中的(d)表示60nm x 10nm的針狀W₁₈O₄₉的穿透率曲線，及圖3中的(e)表示40nm x 7nm的針狀W₁₈O₄₉的穿透率曲線。由圖3的光譜曲線可知，不同尺寸的氧化鎢對NIR吸收竟有如此大的差別，且粒徑較細的氧化鎢對吸收NIR效果比粒徑較大的氧化鎢好上好幾倍，故利用本發明所使用的配方，及研磨方式卽能以低成本經濟方式來達成。

本案材料W₁₈O₄₉ CAS Reg.No.12037-57-9，早在1985年Thin Solid Films,130(1985)181-194由B.YOUS,S.ROBIN,J.ROBIN ETA.DONNADIEU氏等都已有詳盡論文提出，此材料俱有優良紅外線吸收性能，早已應用在玻璃隔熱紙吸熱上，但無人能證明能應用在食品安全接觸上，本案申請人為首位業經申請獲得FDA認證，公告號碼FCN1669，可應用在PET食品包裝接觸上。

該FDA第FCN1669號認證，請參見專利申請書專利附送書件的其他欄位中文件檔名FDA_FCN1699的文件。

綜上所述，本發明透過該氧化鎢粒子的粒徑及配方含量的設計，使得該漿料不會產生沉澱現象而利於儲存、分散、使用操作，且由該漿料所形成的食品包裝材料對近紅外線的吸收效果佳，再者，由該食品包裝材料所形成的食品包裝構件具有高透明度及低霧度、瓶子不會脆裂的功效，及能符合食品安全規範，故確實能達成本發明的目的。

惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。

Claims

一種漿料，用於食品包裝材料，包含：乙二醇、水及平均粒徑範圍為100nm以下的氧化鎢粒子，其中，該氧化鎢粒子包括W₁₈O₄₉，且以該漿料的總量為100wt%計，該氧化鎢粒子的總含量範圍為18wt%至28wt%。
如請求項1所述的漿料，其中，該氧化鎢粒子的中值(D₅₀)粒徑為0.08μm。
一種製備漿料的方法，包含以下步驟：一混合步驟，將乙二醇、水及平均粒徑範圍為大於100nm的氧化鎢物質混合，形成一配方混合物，其中，該氧化鎢物質包括W₁₈O₄₉；一粉碎步驟，對該配方混合物進行一粉碎處理，以形成包含乙二醇、水及平均粒徑範圍為100nm以下的氧化鎢粒子的漿料，其中，該粉碎處理是依序利用尺寸由大至小的數種研磨珠且分別對應該等研磨珠的操作線速度由小至大分級來進行。
一種食品包裝材料，包含聚酯及平均粒徑範圍為100nm以下的氧化鎢粒子，其中，該氧化鎢粒子包括W₁₈O₄₉，且以該聚酯的總量為100克計，該氧化鎢粒子的總含量範圍為0.1毫克至5毫克。
如請求項4所述的食品包裝材料，其中，該氧化鎢粒子的中值粒徑為0.08μm。
如請求項4所述的食品包裝材料，其中，該食品包裝材料符合FDA第FCN1669號認證之規範。
一種製備食品包裝材料的方法，包含以下步驟：提供用來形成聚酯的原料組分及如請求項1至2中任一項所述的漿料；使該用來形成聚酯的原料組分進行酯化反應及聚合反應，並於該酯化反應或該聚合反應的過程中加入該漿料，繼而形成包含聚酯及平均粒徑範圍為100nm以下的奈米氧化鎢粒子的食品包裝材料。
如請求項7所述的製備食品包裝材料的方法，其中，於該聚合反應的過程中加入該漿料，且使該漿料中的氧化鎢W₁₈O₄₉、乙二醇、水參與該聚合反應。
一種食品包裝構件，是由一包含如請求項4至6中任一項所述的食品包裝材料的物料組分經一加熱處理及一成型處理所形成，其中，該加熱處理是利用一紅外線加熱器來進行。