TWI768953B - 一種含貝殼粉之塑料膜片及其應用 - Google Patents

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陳君如
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曾向榮
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桑國忠
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Abstract

一種含貝殼粉之塑料膜片，其包含：一貝殼粉，其平均粒徑介於0.1μm～300μm間；一生物可降解塑料；以及該貝殼粉以濃度小於20 wt%混合於該生物可降解塑料中；本發明將廢棄牡蠣殼回收再利用，並且導入具有經濟商業價值的相關包裝材料上，不僅解決目前牡蠣殼被蚵農丟棄所導致的環境問題，也提供此類海洋廢棄物一個能夠產生附加經濟價值的出路。

Description

一種含貝殼粉之塑料膜片及其應用
本發明是一種有機粉體與塑料混合的膜片領域，特別是一種貝殼有機粉體與塑料混合後具有優異抗菌性、可降解性以及特殊機械性能的膜片材料及其相關應用產品。
本發明的貝殼粉塑料首先針對於扁平狀的膜片材，並將其應用於需要特定使用方式的食品包裝材料上，但本發明所提供的含貝殼粉塑料膜片材並不僅侷限於此些應用上，其他相同或近似的技術手段與應用範疇都涵蓋於本發明所宣稱的範圍內。
牡蠣是一種具有豐富營養的魚產，享有「海洋牛奶」、「海洋之超米」等盛名，在餐桌上是一種高貴但不貴的食材，對於漁業盛行的國家，牡蠣是一種能夠人工大量繁殖且富高經濟價值的產物。
台灣西部沿海地帶是廣闊的大海，在海與陸地交界處的海灘上，常見一堆堆、一落落的灰白色小山丘，是台灣牡蠣(或稱蚵仔)養殖業豐碩戰果的證明，發達的牡蠣養殖漁業讓台灣成為亞洲遠近馳名的養蚵國。這些白色小山丘是蚵農採集蚵肉後所留下的蚵殼，由於蚵殼屬於大自然的產物，並非像是塑膠等人工製品，因此多數蚵農會將這些蚵殼推疊於沙灘上讓其自然分解，但是分解的過程中會造成惡臭、飛蟲滿天飛得問題，又佔據的大幅的沙灘面積，是一種隱形的環境殺手。
對於此，現有待一種能夠將廢棄牡蠣殼回收並再利用的機制，來改善前揭廢棄牡蠣殼所造成的環境問題。
為了改善廢棄牡蠣殼所造成的環境問題，本發明旨為提供一種貝殼粉塑料膜片材料與其應用，能將廢棄牡蠣殼變成有效資源，甚至成功導入商業化且具有經濟價值的製品，且牡蠣殼本身所具有的抗菌力，不僅能提升製品的附加價值，更能解決廢棄牡蠣殼無處置放的問題，還給沿海沙灘更好的環境與美景。
本發明首要技術概念是一種含貝殼粉之塑料膜片，其包含：一貝殼粉，其平均粒徑介於0.1μm～300μm間；一生物可降解塑料；以及該貝殼粉以濃度小於20 wt%混合於該生物可降解塑料中。
其中，該貝殼粉為牡蠣殼粉，更佳為粉碎煅燒後的牡蠣殼粉，，該煅燒是採用煅燒溫度及時間範圍在600~1300℃下，煅燒45分鐘至12小時。。
其中，該生物可降解的塑料包含聚乳酸(PLA)、聚3-羥基烷酸酯(PHA)、聚ε-己內酯(PCL)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)或聚乙烯醇(PVA)。
其中，該貝殼粉之平均粒徑也包含為0.3μm～280μm。
其中，該貝殼粉之平均粒徑也包含0.33μm～270μm。
其中，該含貝殼粉之塑料膜片之垂直機械牽引方向的機械強度強於平行機械牽引方向的機械強度。
本發明另一技術概念是一種包裝材料，其包含前述的含貝殼粉之塑料膜片。
藉由上述說明可知，本發明具有以下優異功效與有利特性：
1.本發明將廢棄牡蠣殼回收再利用，並且導入具有經濟商業價值的相關包裝材料上，不僅解決目前牡蠣殼被蚵農丟棄所導致的環境問題，也提供此類海洋廢棄物一個能夠產生附加經濟價值的出路。
2. 經過實驗測試，貝殼粉在特定的粒徑與濃度範圍下，能夠產生特殊的機械性質，基於此，本發明利用此一發現將貝殼粉導入生物可分解塑料中並製成對於特定方向有機械性質需求的相關產品應用上，除了解決前述提及的海洋廢棄物問題，也同時改善了既有包材不可降解或是在特定方向上不適用於包裝過程機械拉扯力量的缺點。
為了能詳細瞭解本發明的技術特徵及實用功效，並可依照說明書的內容來實施，進一步以如圖式所示的較佳實施例，詳細說明如下。
《本發明含貝殼粉的塑料膜片較佳實施例》
本發明所使用的貝殼粉主要是來自於廢棄之貝殼，例如牡蠣殼經粉碎煅燒後，所獲得具有抗菌性的牡蠣殼粉，平均粒徑介於0.1μm～300μm，較佳介於0.3μm～280μm，更佳介於0.33μm～270μm間。本發明所謂的平均粒徑是指每一批次進行粉碎煅燒的牡蠣殼粉中，所有粉體顆粒擁有的粒徑範圍為0.067μm-152.453μm，可取其平均值為0.33964μm，或約為0.33μm，而上述平均粒徑範圍係經多次相同粉碎煅燒後所得之牡蠣殼粉所得的平均粒徑範圍。其中，該煅燒步驟所採用之煅燒溫度及時間範圍係為在600~1300℃下，煅燒45分鐘至12小時，而較佳範圍係為在700~1200℃下煅燒1至3小時，最佳範圍則為在850~1000℃下煅燒60至120分鐘。煅燒完畢後，所餘粉末成分經分析後，主要包含有氧化鈣(CaO)、氯化鎂、鉀、硫、磷、鋅等物質。
本發明所提供的膜片材是將上述的貝殼粉與一生物可降解的塑料(Biodegradable Plastic)混合後，以一般製膜製程所製得膜片材。其中，該生物可降解的塑料包含但不限於聚乳酸(PLA)、聚3-羥基烷酸酯(PHA)、聚ε-己內酯(PCL)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)或聚乙烯醇(PVA)等，而該貝殼粉混合於該生物可降解的塑料中濃度小於20 wt%。
《本發明含貝殼粉的膜片材應用較佳實施例》
本發明將上述粉碎煅燒後的牡蠣殼粉導入生物可分解塑料中並製成膜片材，以下是其相關的機械性質測試數據。以下表格各實施例是分別製作濃度0%、1%、5%、10%及20%的塑料膜片，使用聚乳酸為生物可分解塑料。
表1。(MD：平行機械牽引方向；TD：垂直機械牽引方向)
機械性質 拉伸強度 (kgf/cm 2)
施力方向 MD TD
濃度/粒徑 270μm 0.33μm 270μm 0.33μm
0 wt% (比較例) 140.9±11.9 104.2±9.9
1 wt% - 107.9±13.4 - 67.6±7.8
5 wt% 68.8±5.7 85.6±16.9 10.1±3.5 51.1±8.1
10 wt% 74.2±11.5 97.5±6.8 14.5±4.0 47.8±5.5
20 wt% 44.1±3.9 70.1±13 11.4±2.2 38.2±7.9
表2。(MD：平行機械牽引方向；TD：垂直機械牽引方向)
機械性質 延伸率 (％)
施力方向 MD TD
濃度/粒徑 270μm 0.33μm 270μm 0.33μm
0 wt% (比較例) 215.2±23.1 51.2±23.9
1 wt% - 365.6±58.9 - 112.3±55.4
5 wt% 460.9±24.1 500±65.4 0.8±0.2 432.0±83.4
10 wt% 537.6±25.6 520±16.6 1.0±0.2 581.3±73.4
20 wt% 552.2±21.2 474.1±17.6 2.2±0.4 498.2±116.4
表3。(MD：平行機械牽引方向；TD：垂直機械牽引方向)
機械性質 撕裂強度 (gf)
施力方向 MD TD
濃度/粒徑 270μm 0.33μm 270μm 0.33μm
0 wt% (比較例) 110.6±18.2 264.0±17.5
1 wt% - 37.0±2.8 - 278.8±10.7
5 wt% 5.0±1.3 148.6±11.3 1.2±0.3 275.4±14.1
10 wt% 6.4±1.0 166.8±18.0 1.9±0.4 295.4±55.1
20 wt% 5.4±1.2 160.4±12.1 1.9±0.4 202.0±11.4
由上述表1～3的本發明膜片材測試數據可知，在特定粒徑與濃度下的膜片材能夠在垂直機械牽引方向(TD)具有優異的機械行能表現。由此本發明可以應用於在特定方向需求較佳延展的相關包裝材料上。目前食品包材，特別是肉品、漁產品的分裝包裝上，其所使用的膜片材在包裝機械的拖拉下，需要於特定方向具有較好的延伸力，否則容易在機械拉扯的過程中斷裂產生裂品。
請參考圖1，本發明所提供的含貝殼粉的膜片材可以形成一包裝捲材10應用於包裝一盒裝肉品20，該包裝捲材10是於長度方向具有優異的延伸特性，而於橫向方向的機械性質較弱，於此情況下，當包裝機械拖拉本發明並包覆於該盒裝肉品20時(例如圖1箭頭方向)，能夠適度施予於長度方向的拉力，使該包裝捲材10能很好的貼覆並包裝於該盒裝肉品20，當需要截斷該包裝捲材10時，因其橫向方向的機械性質弱的特性，能夠很輕易地撕斷並自該包裝捲材10中取下。
請參考圖2～圖6，本發明利用所製成的含貝殼粉的膜片材進行抗菌性測試，結果顯示，在貝殼粉為濃度0.2%時大腸桿菌(Escherichia coli, BCRC11634、金黃葡萄球菌(Staphylococcus aureus, BCRC10451)、副溶血孤菌(Vibrio parahaemolytieus, BCRC12863)等菌體有部分抑菌效果，嗜水氣單胞菌(Aeromonas hydrophila, BCRC13881)菌體具有完全的抑菌效果；濃度達到0.3%時，Escherichia coli (BCRC11634)、Staphylococcus aureus (BCRC10451)、Vibrio parahaemolytieus (BCRC12863)與綠膿桿菌(Pseudomonas aeruginosa, BCRC10944)達到完全抑菌效果
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並非用以限定本發明主張的權利範圍，凡其它未脫離本發明所揭示的精神所完成的等效改變或修飾，均應包括在本發明的申請專利範圍內。
10:包裝捲材 20:盒裝肉品
圖1為本發明應用於包裝材料一較佳實施例示意圖。 圖2為本發明的含貝殼粉的膜片材進行大腸桿菌之抗菌性測試結果。 圖3為本發明的含貝殼粉的膜片材進行金黃葡萄球菌之抗菌性測試結果。 圖4為本發明的含貝殼粉的膜片材進行綠膿桿菌之抗菌性測試結果。 圖5為本發明的含貝殼粉的膜片材進行副溶血孤菌之抗菌性測試結果。 圖6為本發明的含貝殼粉的膜片材進行嗜水氣單胞菌之抗菌性測試結果。
10:包裝捲材
20:盒裝肉品

Claims (5)

  1. 一種含貝殼粉之塑料膜片，其包含：一貝殼粉，其粒徑為270μm；一生物可降解塑料；該貝殼粉以濃度5~20wt%間混合於該生物可降解塑料中；該含貝殼粉之塑料膜片之平行機械牽引方向的拉伸強度與延伸率大於垂直機械牽引方向的拉伸強度與延伸率。
  2. 如申請專利範圍第1項的含貝殼粉之塑料膜片，其中：該貝殼粉為牡蠣殼粉。
  3. 如申請專利範圍第2項的含貝殼粉之塑料膜片，其中：該牡蠣殼粉為粉碎煅燒後的牡蠣殼粉，該煅燒是採用煅燒溫度及時間範圍在600~1300℃下，煅燒45分鐘至12小時。
  4. 如申請專利範圍第1項的含貝殼粉之塑料膜片，其中：該生物可降解的塑料包含聚乳酸(PLA)、聚3-羥基烷酸酯(PHA)、聚ε-己內酯(PCL)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)或聚乙烯醇(PVA)。
  5. 一種包裝材料，其包含：前述申請專利範圍1~4項任一項的含貝殼粉之塑料膜片。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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