TWI789930B - 食品包裝用的阻隔膜及其製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明公開一種食品包裝用的阻隔膜及其製造方法。製造方法包含：提供一基材薄膜；於所述基材薄膜的表面蒸鍍一無機疊層膜；其中，所述無機疊層膜包含彼此堆疊的至少一第一無機材料蒸鍍層及一第二無機材料蒸鍍層，所述第一無機材料蒸鍍層及所述第二無機材料蒸鍍層是在同一道的真空蒸鍍程序、且在未退真空的條件下所形成，並且所述第一無機材料蒸鍍層及所述第二無機材料蒸鍍層分別是由不同的無機金屬氧化物通過所述同一道的真空蒸鍍程序所形成；以及塗佈一阻隔塗佈液於所述無機疊層膜上，並且固化所述阻隔塗佈液，以形成一阻隔塗佈層。
Description
本發明涉及一種阻隔膜，特別是涉及一種食品包裝用的阻隔膜及其製造方法。
在食品包裝用的阻隔膜的技術領域中，現有技術多使用金屬材料及/或鋁箔材料、以及增加蒸鍍層的厚度及塗佈層的層數，藉以使得阻隔膜的水氧阻隔效果被提升。
然而，現有技術存在許多問題與限制。舉例而言，現有技術的阻隔膜使用的金屬材料及/或鋁箔材料大部分不具有透明性，其會使得阻隔膜的表面無法具有高的透明度，從而限制了阻隔膜的應用。
再者，現有技術的阻隔膜使用單一蒸鍍層及/或單一塗佈層，其可能使得阻隔膜的氧氣穿透率及水氣穿透率過高，從而無法達到高的水氧阻隔性。
進一步言之，儘管增加單一蒸鍍層的厚度及/或增加塗佈層層數可以使得阻隔膜達到高的水氧阻隔性，然而其也會相對增加塗佈工繳與生產成本。
於是，本發明人有感上述缺陷可改善，乃特潛心研究並配合科學原理的運用，終於提出一種設計合理且有效改善上述缺陷的本發明。
本發明所要解決的技術問題在於，針對現有技術的不足提供一種食品包裝用的阻隔膜及其製造方法。
為了解決上述的技術問題，本發明所採用的其中一技術方案是，提供一種食品包裝用的阻隔膜的製造方法，其包括：提供一基材薄膜；於所述基材薄膜的表面蒸鍍一無機疊層膜；其中，所述無機疊層膜包含彼此堆疊的至少一第一無機材料蒸鍍層及一第二無機材料蒸鍍層，所述第一無機材料蒸鍍層及所述第二無機材料蒸鍍層是在同一道的真空蒸鍍程序、且在未退真空的條件下所形成，並且所述第一無機材料蒸鍍層及所述第二無機材料蒸鍍層分別是由不同的無機金屬氧化物通過所述同一道的真空蒸鍍程序所形成；以及塗佈一阻隔塗佈液於所述無機疊層膜上，並且固化所述阻隔塗佈液，以形成一阻隔塗佈層。
優選地，所述第一無機材料蒸鍍層的材料硬度大於所述第二無機材料蒸鍍層的材料硬度；當所述食品包裝用的阻隔膜經彎折時，所述第二無機材料蒸鍍層經配置緩衝所述第一無機材料蒸鍍層的應力。
優選地，所述基材薄膜為一聚酯薄膜，所述基材薄膜具有介於5微米至300微米之間的一厚度，所述第一無機材料蒸鍍層具有介於1奈米至100奈米之間的一厚度，並且所述第二無機材料蒸鍍層具有介於1奈米至100奈米之間的一厚度。
優選地，所述無機金屬氧化物具有透明性、且是選自由氧化鋁(AlOx)、氧化矽(SiOx)、氧化钴(CoOx)、氮化矽(SiNx)、二氧化鋯(ZrO2)、氧化銦錫(ITO)、及五氧化二鉭(Ta2O5)，所組成的材料群組的至少其中之一。
優選地，所述無機金屬氧化物是選自由氧化鋁(AlOx)及氧化
矽(SiOx)所組成的材料群組的至少其中之一；其中，所述第一無機材料蒸鍍層為氧化鋁(AlOx)蒸鍍層，並且所述第二無機材料蒸鍍層為氧化矽(SiOx)蒸鍍層。
優選地，於所述基材薄膜的所述表面蒸鍍所述無機疊層膜的步驟包含：將所述基材薄膜置放於一真空蒸鍍設備的一載盤上，並且將兩種不同的無機材料分別置放於所述真空蒸鍍設備的兩個鎢舟載台；以一真空幫浦對所述真空蒸鍍設備的一蒸發室進行抽真空，以產生一真空環境；及以所述真空蒸鍍設備的一第一加熱源及一第二加熱源通過旋轉切換的方式分別對兩種不同的所述無機材料進行加熱、以在同一道的所述真空蒸鍍程序、且在未退真空的條件下、於所述基材薄膜的所述表面上依序蒸鍍所述第一無機材料蒸鍍層及所述第二無機材料蒸鍍層；其中，所述第一加熱源為一熱電阻式加熱源，並且所述第二加熱源為一電子束式加熱源。
優選地，所述阻隔塗佈液包含：一樹脂材料、一交聯劑、一經表面改質處理劑處理的填充粒子、一添加劑、及一水溶媒；其中，基於所述阻隔塗佈液的總重為100wt%，所述樹脂材料的含量範圍是介於2wt%至20wt%，所述交聯劑的含量範圍是介於1wt%至10wt%，所述經表面改質處理劑處理的填充粒子的含量範圍是介於0.05wt%至40wt%，所述添加劑的含量範圍是介於0.05wt%至10wt%，並且所述水溶媒的含量範圍是介於25wt%至85wt%。
優選地，所述樹脂材料是選自由：聚醚胺、乙烯-丙烯酸乙酯、乙烯-乙烯醇類共聚物、及聚乙烯醇，所組成的材料群組的至少其中之一；其中，所述交聯劑是選自由：馬來酸、酒石酸、均苯三甲醯氯、丁二酸、辛二酸、蘋果酸、乙二醛、戊二醛、及甲苯二醛，所組成的材料群組的至少其中之一；其中，所述表面改質處理劑是選自由：乙烯基矽烷偶聯劑、環氧基矽
烷偶聯劑、苯乙烯基矽烷偶聯劑、甲基丙烯醯氧基矽烷偶聯劑、丙烯醯氧基矽烷偶聯劑、氨基矽烷偶聯劑、異氰脲酸酯基矽烷偶聯劑、脲基矽烷偶聯劑、及異氰酸鹽矽烷偶聯劑，所組成的材料群組的至少其中之一；其中，所述填充粒子是選自由：石墨烯、奈米碳管、黏土、滑石粉、雲母粉、高嶺石、蒙脫石、氧化矽、氧化鋁、及碳酸鈣，所組成的材料群組的至少其中之一；其中，所述添加劑是選自由：流平劑、潤濕劑、消泡劑、紫外線吸收劑、防腐劑、及抗靜電劑，所組成的材料群組的至少其中之一。
為了解決上述的技術問題，本發明所採用的另外一技術方案是，提供一種食品包裝用的阻隔膜，其包括：一基材薄膜；一無機疊層膜，其形成於所述基材薄膜的表面上；其中，所述無機疊層膜包含彼此堆疊的至少一第一無機材料蒸鍍層及一第二無機材料蒸鍍層，所述第一無機材料蒸鍍層及所述第二無機材料蒸鍍層是在同一道的真空蒸鍍程序、且在未退真空的條件下所形成，並且所述第一無機材料蒸鍍層及所述第二無機材料蒸鍍層分別是由不同的無機金屬氧化物通過所述同一道的真空蒸鍍程序所形成；以及一阻隔塗佈層，其形成於所述無機疊層膜上，並且所述阻隔塗佈層是由一阻隔塗佈液塗佈於所述無機疊層膜上、且經過固化而形成。
優選地，所述第一無機材料蒸鍍層的材料硬度大於所述第二無機材料蒸鍍層的材料硬度；當所述食品包裝用的阻隔膜經彎折時，所述第二無機材料蒸鍍層經配置緩衝所述第一無機材料蒸鍍層的應力。
優選地，所述食品包裝用的阻隔膜具有不大於1cc/m2．day．atm的一氧氣穿透率、不大於1g/m2．day．atm的一水氣穿透率、不小於90%的一可見光穿透率、及不大於3%的一霧度值。
優選地，所述基材薄膜為一聚酯薄膜，所述基材薄膜具有介於5微米至300微米之間的一厚度，所述第一無機材料蒸鍍層具有介於1奈米至100
奈米之間的一厚度，並且所述第二無機材料蒸鍍層具有介於1奈米至100奈米之間的一厚度。
優選地，所述無機金屬氧化物是選自由氧化鋁(AlOx)及氧化矽(SiOx)所組成的材料群組的至少其中之一；其中，所述第一無機材料蒸鍍層為氧化鋁(AlOx)蒸鍍層，並且所述第二無機材料蒸鍍層為氧化矽(SiOx)蒸鍍層。
優選地，所述阻隔塗佈液包含：一樹脂材料、一交聯劑、一經表面改質處理劑處理的填充粒子、一添加劑、及一水溶媒；其中，基於所述阻隔塗佈液的總重為100wt%，所述樹脂材料的含量範圍是介於2wt%至20wt%，所述交聯劑的含量範圍是介於1wt%至10wt%，所述經表面改質處理劑處理的填充粒子的含量範圍是介於0.05wt%至40wt%，所述添加劑的含量範圍是介於0.05wt%至10wt%，並且所述水溶媒的含量範圍是介於25wt%至85wt%。
為了解決上述的技術問題，本發明所採用的另外一技術方案是，提供一種食品包裝用的阻隔膜，其包括：一基材薄膜；一無機疊層膜，其形成於所述基材薄膜的表面上；其中，所述無機疊層膜包含彼此堆疊的至少一第一無機材料蒸鍍層及一第二無機材料蒸鍍層，所述第一無機材料蒸鍍層及所述第二無機材料蒸鍍層分別是由不同的無機金屬氧化物所形成，所述第一無機材料蒸鍍層的材料硬度大於所述第二無機材料蒸鍍層的材料硬度；以及一阻隔塗佈層，其形成於所述無機疊層膜上，並且所述阻隔塗佈層是由一阻隔塗佈液塗佈於所述無機疊層膜上、且經過固化而形成；其中，當所述食品包裝用的阻隔膜經彎折時，所述第二無機材料蒸鍍層經配置緩衝所述第一無機材料蒸鍍層的應力。
本發明的其中一有益效果在於，本發明實施例的食品包裝用的
製造方法具有低損耗及低的塗佈工繳成本。本發明實施例的食品包裝用的阻隔膜具有高的透明性、低的霧度、及優良的水氧阻隔性，其可以提升阻隔膜的應用性，例如：讓購買者可以看到食品包裝的內容物。
為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。
1:基材薄膜
2:無機疊層膜
21:第一無機材料蒸鍍層
22:第二無機材料蒸鍍層
3:阻隔塗佈層
100:真空蒸鍍設備
H1:第一加熱源
H2:第二加熱源
C1:第一鎢舟載台
C2:第二鎢舟載台
S:載盤
P:檔板
ER:蒸發室
V:真空幫浦
R:旋轉切換機構
圖1為本發明實施例食品包裝用的阻隔膜的製造方法的流程示意圖。
圖2A至圖2C分別為本發明實施例食品包裝用的阻隔膜的製造方法的步驟S110至步驟S130的示意圖。
圖3為本發明實施例真空蒸鍍設備的內部構造示意圖。
以下是通過特定的具體實施例來說明本發明所公開的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明的構思下進行各種修改與變更。另外，本發明的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍。
應當可以理解的是，雖然本文中可能會使用到“第一”、“第二”、“第三”等術語來描述各種元件或者信號，但這些元件或者信號不應
受這些術語的限制。這些術語主要是用以區分一元件與另一元件，或者一信號與另一信號。另外，本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能包括相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。
請參閱圖1、及圖2A至圖2C，本發明實施例提供一種食品包裝用的阻隔膜的製造方法。所述食品包裝用的阻隔膜的製造方法包含：步驟S110、步驟S120、及步驟S130。
其中，圖1為本發明實施例食品包裝用的阻隔膜的製造方法的流程示意圖，並且圖2A至圖2C分別為本發明實施例食品包裝用的阻隔膜的製造方法的步驟S110至步驟S130的示意圖。
必須說明的是，本實施例所載之各步驟的順序與實際的操作方式可視需求而調整，並不限於本實施例所載。
如圖1及圖2A所示，所述步驟S110包含：提供一基材薄膜1(base film)。
在本實施例中，所述基材薄膜1具有介於5微米至300微米之間的一厚度。所述基材薄膜1的材料組成包含有聚酯樹脂(如：PET resin)，並且所述聚酯樹脂於基材薄膜1中的一含量範圍是介於50wt%至95wt%之間。也就是說，所述基材薄膜1為一聚酯薄膜(polyester film)。
所述基材薄膜1的材料組成進一步包含無機填充粒子。所述無機填充粒子具有介於0.1微米至10微米之間的一粒徑範圍。所述無機填充粒子的材料種類可以例如是二氧化矽(silicon dioxide)、磷酸鈣(calcium phosphate)、或高嶺土(kaolin)。所述無機填充粒子於基材薄膜1中的一含量範圍是介於5wt%至50wt%之間。
所述無機填充粒子的添加可以使基材薄膜1具有抗粘連的作
用，從而提升基材薄膜1的加工性。
再者，所述基材薄膜1具有不小於90%的一可見光穿透率，因此適合用於製作具有透明性的食品包裝用的阻隔膜。
如圖1及圖2B所示，所述步驟S120包含：在同一道的真空蒸鍍程序、且在未退真空的條件下、於所述基材薄膜1的表面蒸鍍一無機疊層膜2。其中，所述無機疊層膜2包含彼此堆疊的至少一第一無機材料蒸鍍層21以及一第二無機材料蒸鍍層22。
也就是說，所述第一無機材料蒸鍍層21是形成於基材薄膜1的表面上，並且所述第二無機材料蒸鍍層22是形成於第一無機材料蒸鍍層21的表面上。
從另一個角度說，所述第一無機材料蒸鍍層21及所述第二無機材料蒸鍍層22是在同一道的真空蒸鍍程序、且在未退真空的條件下所形成。再者，所述第一無機材料蒸鍍層21及所述第二無機材料蒸鍍層22分別是由不同的無機金屬氧化物通過所述同一道的真空蒸鍍程序所形成。
所述第一無機材料蒸鍍層21具有介於1奈米至100奈米之間的一厚度、優選介於10奈米至100奈米、且特優選介於10奈米至50奈米，但本發明不受限於此。相似地，所述第二無機材料蒸鍍層22具有介於1奈米至100奈米之間的一厚度、優選介於10奈米至100奈米、且特優選介於10奈米至50奈米，但本發明不受限於此。
在本發明的一些實施方式中，所述無機金屬氧化物具有透明性、且是選自由氧化鋁(AlOx)、氧化矽(SiOx)、氧化钴(CoOx)、氮化矽(SiNx)、二氧化鋯(ZrO2)、氧化銦錫(ITO)、及五氧化二鉭(Ta2O5)所組成的材料群組的至少其中之一。其中，x介於1~2。優選地，所述無機金屬氧化物是選自由氧化鋁(AlOx)及氧化矽(SiOx)，所組成的材料群組的
至少其中之一。
舉例而言，所述第一無機材料蒸鍍層21為氧化鋁(AlOx)蒸鍍層，並且所述第二無機材料蒸鍍層22為氧化矽(SiOx)蒸鍍層，但本發明不受限於此。在本發明的另一實施例中，所述第一無機材料蒸鍍層21也可以為氧化矽(SiOx)蒸鍍層，並且所述第二無機材料蒸鍍層22也可以為氧化鋁(AlOx)蒸鍍層。
在本發明未繪示的實施例中，所述無機疊層膜可以例如包含依序堆疊的一第一無機材料蒸鍍層(如：氧化鋁蒸鍍層)、一第二無機材料蒸鍍層(如：氧化矽蒸鍍層)、及一第三無機材料蒸鍍層(如：氧化鋁蒸鍍層)。也就是說，所述無機疊層膜可以為具有三層無機材料蒸鍍層的疊層結構，並且任何相鄰的兩個無機材料蒸鍍層分別是由不同的無機金屬氧化物通過所述同一道的真空蒸鍍程序所形成。
更具體而言，請一併參閱圖3所示，所述步驟S120包含：將所述基材薄膜1置放於一真空蒸鍍設備100的一載盤S上，並且將兩種不同的無機材料(如：AlOx、SiOx)分別置放於所述真空蒸鍍設備100的兩個鎢舟載台(包含第一鎢舟載台C1及第二鎢舟載台C2)上；以一真空幫浦V對所述真空蒸鍍設備100的蒸發室ER進行抽真空，以產生一真空環境；接著，以所述真空蒸鍍設備100的一第一加熱源H1及一第二加熱源H2、通過旋轉切換機構R的旋轉切換、分別對兩種不同的所述無機材料進行加熱、以在同一道的真空蒸鍍程序且在未退真空的條件下、於所述基材薄膜1的表面依序蒸鍍所述第一無機材料蒸鍍層21(如：氧化鋁蒸鍍層)及所述第二無機材料蒸鍍層22(如：氧化矽蒸鍍層)。
其中，所述第一加熱源H1為一熱電阻式加熱源(thermal resistance heating source)，並且所述第二加熱源H2為一電子束式加熱源
(electron beam heating source)。
值得一提的是，本發明實施例所採用的真空蒸鍍設備100主要通過採用具有第一加熱源H1及第二加熱源H2的雙加熱源設計，而實現「可以在所述同一道的真空蒸鍍程序、且在未退真空的條件下、於所述基材薄膜1的表面蒸鍍兩種不同的無機材料蒸鍍層」的技術目的。
其中，所述第一加熱源H1(熱電阻式加熱源)是以熱傳導的方式來對所述無機材料進行加熱。再者，所述第二加熱源H2(電子束式加熱源)是利用電子束動能轉換成熔化無機材料的熱能。此種加熱方式的熱轉換效率高、且蒸鍍速率可以精準控制。
在本發明的一些實施方式中，由於氧化鋁(AlOx)無機材料具較低的蒸鍍溫度，因此氧化鋁(AlOx)無機材料置放於鄰近於第一加熱源H1(熱電阻式加熱源)上方的第一鎢舟載台C1上。再者，由於氧化矽(SiOx)無機材料具較高的蒸鍍溫度，因此氧化矽(SiOx)置放於鄰近於第二加熱源H2(電子束式加熱源)上方的第二鎢舟載台C2上。其中，所述第一加熱源H1(熱電阻式加熱源)及第二加熱源H2(電子束式加熱源)皆在真空蒸鍍設備100的蒸發室ER內，依據蒸鍍需求通過旋轉切換機構R進行旋轉切換，從而可在不需要破真空的條件下蒸鍍兩層以上的無機材料蒸鍍層。切換方式包含：第一加熱源H1(熱電阻式加熱源)首先在第二加熱源H2(電子束式加熱源)的上方，待氧化鋁(AlOx)無機材料通過蒸鍍完畢後，第一加熱源H1(熱電阻式加熱源)會移至後方，使第二加熱源H2(電子束式加熱源)可對氧化矽(SiOx)無機材料進行蒸鍍。再者，第一加熱源H1或第二加熱源H2在加熱的過程中會被檔板P(shutter)擋住，待溫度達到設定值後，檔板P才會被移開。
值得一提的是，若真空蒸鍍設備僅採用單一加熱源(如：熱電阻式加熱源)，則無機材料的損耗可能會過大，並且蒸鍍層的純度不足。另，
單一加熱源(如：熱電阻式加熱源)一般來說在同一道的真空蒸鍍程序僅能蒸鍍單一無機材料蒸鍍層。若需要蒸鍍多層不同的無機材料蒸鍍層，則真空蒸鍍設備需要先被破真空、更換無機材料、及再抽真空，才能進行後續作業。
所述步驟S120進一步包含：在形成所述無機疊層膜2後，對所述真空蒸鍍設備進行破真空、且將形成有所述無機疊層膜2的基材薄膜1從所述真空蒸鍍設備中取出。
根據上述技術方案，本發明實施例的製造方法可以於所述基材薄膜1的表面蒸鍍兩層以上的無機材料蒸鍍層，因此可以避免鍍單層鍍太厚的情況下、蒸鍍層容易碎裂的問題。
再者，兩層以上的無機材料蒸鍍層可以兼具高的水氧阻隔性、高的透明度、低的霧度、及低的製造成本。再者，相鄰兩層無機材料蒸鍍層分別是由不同的無機金屬氧化物所形成可以提高水氧阻隔效果。
如圖1及圖2C所示，所述步驟S130包含：塗佈一阻隔塗佈液(barrier coating solution)於無機疊層膜2上；以及固化所述阻隔塗佈液，以形成一阻隔塗佈層3(barrier coating layer)。
更具體地說，所述步驟S130包含：塗佈一阻隔塗佈液於所述無機疊層膜2的遠離於所述基材薄膜1的一側表面上；以及固化所述阻隔塗佈液(如：去除液體成分)，以使得所述阻隔塗佈液形成為一阻隔塗佈層3。
其中，所述阻隔塗佈層3為單層塗佈層。所述阻隔塗佈層3用來保護無機疊層膜2，並且也具有阻擋水氣及氧氣的作用。
在本實施例中，所述阻隔塗佈層3具有介於0.5微米至2微米之間的一厚度。
用來形成所述阻隔塗佈層3的阻隔塗佈液包含：一樹脂材料(resin material)、一交聯劑(crosslinking agent)、一經表面改質處理劑處
理的填充粒子(filler particles treated with surface modification treatment agent)、一添加劑(additive)、及一水溶媒(water solvent)。
基於所述阻隔塗佈液的總重為100wt%，所述樹脂材料的含量範圍是介於2wt%至20wt%，所述交聯劑的含量範圍是介於1wt%至10wt%，所述經表面改質處理劑處理的填充粒子的含量範圍是介於0.05wt%至40wt%，所述添加劑的含量範圍是介於0.05wt%至10wt%，並且所述水溶媒的含量範圍是介於25wt%至85wt%。
所述樹脂材料是選自由：聚醚胺(polyetheramine，PEA)、乙烯-丙烯酸乙酯(ethylene-ethyl acrylate，EEA)、乙烯-乙烯醇類共聚物(ethylene vinyl alcohol copolymer，EVOH)、及聚乙烯醇(polyvinyl alcohol，PVA)，所組成的材料群組的至少其中之一。上述樹脂材料皆具有水氧阻隔效果。
所述交聯劑是選自由：馬來酸(maleic acid，MA，又稱順丁烯二酸)、酒石酸(tartaric acid，TAC)、均苯三甲醯氯(tri-mesoly chloride，TMC)、丁二酸(succinic acid)、辛二酸(suberic acid)、蘋果酸(malic acid，又稱2-羥基丁二酸)、乙二醛(glyoxal)、戊二醛(glutaraldehyde)、及甲苯二醛(toluene dialdehyde)，所組成的材料群組的至少其中之一。
所述表面改質處理劑是選自由：乙烯基矽烷偶聯劑、環氧基矽烷偶聯劑、苯乙烯基矽烷偶聯劑、甲基丙烯醯氧基矽烷偶聯劑、丙烯醯氧基矽烷偶聯劑、氨基矽烷偶聯劑、異氰脲酸酯基矽烷偶聯劑、脲基矽烷偶聯劑、及異氰酸鹽矽烷偶聯劑，所組成的材料群組的至少其中之一。
所述填充粒子是選自由：石墨烯(graphene)、奈米碳管(carbon nanotube)、黏土(clay)、滑石粉(talcum powder)、雲母粉(mica powder)、高嶺石(kaolinite)、蒙脫石(montmorillonite)、氧化矽(silica)、氧化鋁(alumina)、碳酸鈣(calcium carbonate)，所組成的材料群組的至少其中之
一。
所述添加劑是選自由：流平劑(leveling agent)、潤濕劑(wetting agent)、消泡劑(de-foamer)、紫外線吸收劑(UV absorber)、防腐劑(preservative)、及抗靜電劑(antistatic agent)，所組成的材料群組的至少其中之一。
所述水溶煤的主要成分為純水(pure water)，並且可以選擇性地添加甲醇(methanol)、乙醇(ethanol)、異丙醇(iopropanol)、及/或乙二醇(ethylene glycol)等成分。
上述步驟S110至步驟S130所形成的基材薄膜1、無機疊層膜2、及阻隔塗佈層3可以共同構成一食品包裝用的阻隔膜。
所述食品包裝用的阻隔膜具有在同一道的真空蒸鍍程序形成的無機疊層膜2(其包含兩個不同的無機材料蒸鍍層21、22)，其可以達到高的水氧阻隔性。值得一提的是，採用兩層不同的無機材料蒸鍍層21、22可以互相補足彼此在材料特性上的不足，因此相較於採用兩個相同的無機材料蒸鍍層可以具有更高的水氧阻隔性。
舉例而言，採用氧化鋁(AlOx)蒸鍍層搭配氧化矽(SiOx)蒸鍍層相較於採用兩層氧化鋁(AlOx)蒸鍍層具有更高的水氧阻隔性、也相較於兩層氧化矽(SiOx)蒸鍍層具有更高的水氧阻隔性。
所述食品包裝用的阻隔膜具有不大於1cc/m2．day．atm的一氧氣穿透率(oxygen transmission rate，OTR)、及不大於1g/m2．day．atm的一水氣穿透率(water vapor transmission rate，WVTR)。再者，所述食品包裝用的阻隔膜具有不小於90%的一可見光穿透率(visible light transmittance)、及不大於3%的一霧度值(haze value)。
所述食品包裝用的阻隔膜具有形成於無機材料蒸鍍層上的單層
阻隔塗佈層3，其可以用來保護所述無機材料蒸鍍層21、22，並且所述阻隔塗佈層3也具有一定的水氧阻隔性。
本發明實施例食品包裝用的阻隔膜的製造方法具有低損耗、低的塗佈工繳成本、及高的水氧阻隔效果...等優勢。本發明實施例食品包裝用的阻隔膜具有高的透明性、低的霧度、優良的阻隔性等特性，其可以提升阻隔膜的應用性，例如：讓購買者可以看到食品包裝的內容物。
以上描述本發明實施例的食品包裝用的阻隔膜的製造方法，而以下接著描述本發明實施例的食品包裝用的阻隔膜。
如圖2C所示，所述食品包裝用的阻隔膜包含：一基材薄膜1、一無機疊層膜2、及一阻隔塗佈層3。
所述無機疊層膜2是形成於基材薄膜1的一表面上，所述無機疊層膜2包含彼此堆疊的至少一第一無機材料蒸鍍層21及一第二無機材料蒸鍍層22，所述第一無機材料蒸鍍層21及第二無機材料蒸鍍層22是在同一道的真空蒸鍍程序、且在未退真空的條件下所形成，並且所述第一無機材料蒸鍍層21及第二無機材料蒸鍍層22分別是由不同的無機金屬氧化物通過所述同一道的真空蒸鍍程序所形成。所述阻隔塗佈層3是形成於無機疊層膜2上，所述阻隔塗佈層3是由一阻隔塗佈液塗佈於無機疊層膜2上，並且經過固化而形成。
所述食品包裝用的阻隔膜具有不大於1cc/m2．day．atm的一氧氣穿透率(oxygen transmission rate，OTR)、及不大於1g/m2．day．atm的一水氣穿透率(water vapor transmission rate，WVTR)。再者，所述食品包裝用的阻隔膜具有不小於90%的一可見光穿透率(visible light transmittance)、及不大於3%的一霧度值(haze value)。
值得一提的是，所述食品包裝用的阻隔膜適合用於貼合於一無
延伸聚丙烯膜(non-stretched polypropylene film，CPP膜)，以形成一食品包裝材料。
更具體而言，所述食品包裝用的阻隔膜的基材薄膜1(如：PET膜)是面對外界環境，所述食品包裝用的阻隔膜的阻隔塗佈層3是用於貼合於所述無延伸聚丙烯膜、且面對包裝材料的內部，但本發明不受限於此。
進一步地說，所述基材薄膜1為一聚酯薄膜，並且所述基材薄膜1具有介於5微米至300微米之間的一厚度。所述第一無機材料蒸鍍層21具有介於1奈米至100奈米之間的一厚度，並且所述第二無機材料蒸鍍層22具有介於1奈米至100奈米之間的一厚度。所述阻隔塗佈層3具有介於0.5微米至2微米之間的一厚度。
在本發明的一些實施方式中，所述無機金屬氧化物具有透明性、且是選自由氧化鋁(AlOx)、氧化矽(SiOx)、氧化钴(CoOx)、氮化矽(SiNx)、二氧化鋯(ZrO2)、氧化銦錫(ITO)、及五氧化二鉭(Ta2O5)所組成的材料群組的至少其中之一。優選地，所述無機金屬氧化物是選自由氧化鋁(AlOx)及氧化矽(SiOx)所組成的材料群組的至少其中之一，所述第一無機材料蒸鍍層為氧化鋁(AlOx)蒸鍍層，並且所述第二無機材料蒸鍍層為氧化矽(SiOx)蒸鍍層。
在本發明的一些實施方式中，所述阻隔塗佈液包含：一樹脂材料、一交聯劑、一經表面改質處理劑處理的填充粒子、一添加劑、及一水溶媒。其中，基於所述阻隔塗佈液的總重為100wt%，所述樹脂材料的含量範圍是介於2wt%至20wt%，所述交聯劑的含量範圍是介於1wt%至10wt%，所述經表面改質處理劑處理的填充粒子的含量範圍是介於0.05wt%至40wt%，所述添加劑的含量範圍是介於0.05wt%至10wt%，並且所述水溶媒的含量範圍是介於25wt%至85wt%。
以下，參照實施例1至5及比較例1至4詳細說明本發明之內容。然而，以下實施例僅作為幫助了解本發明，本發明範圍並不限於這些實施例。
實施例1：食品包裝用的阻隔膜依據本發明上述實施例製造方法製造。其中，基材薄膜是使用PET膜，其厚度如下表1所示。無機疊層膜包含第一無機材料蒸鍍層及第二無機材料蒸鍍層，第一無機材料蒸鍍層為氧化鋁(AlOx)蒸鍍層，第二無機材料蒸鍍層為氧化矽(SiOx)蒸鍍層，並且氧化鋁(AlOx)蒸鍍層的厚度及氧化矽(SiOx)蒸鍍層的厚度如下表1所示。用於形成阻隔塗佈層的阻隔塗佈液包含：水溶媒、填充粒子(滑石粉及雲母粉)、樹脂材料(EVOH及PVA)、交聯劑(馬來酸及戊二醛)、及添加劑(潤濕劑、消泡劑、UV吸收劑、及防腐劑)。阻隔塗佈液中各個成份的含量範圍(wt%)如下表1所示。實施例1阻隔膜的物性測試結果如下表1所示。其中，阻隔膜的可見光透過率為92%，阻隔膜的霧度值為2.2%，阻隔膜的水氣穿透率(WVTR)為0.087g/m2．day．atm，並且阻隔膜的氧氣穿透率(OTR)為0.075cc/m2．day．atm。實施例2至5使用的材料與上述實施例1相同，不同之處在於AlOx蒸鍍層的厚度、SiOx蒸鍍層的厚度，以及阻隔塗佈液的配方。
實施例1至5的食品包裝用的阻隔膜皆具有不大於1cc/m2．day．atm的氧氣穿透率(OTR)、不大於1g/m2．day．atm的水氣穿透率(WVTR)、不小於90%的可見光穿透率、及不大於3%的霧度值。
比較例1至4與上述實施例1至5的不同之處在於，比較例1至4未同時具有第一及第二無機材料蒸鍍層的疊層結構，或者未具有阻隔塗佈層。比較例1至4的氧氣穿透率(OTR)及水氣穿透率(WVTR)皆明顯高於實施例1至5，因此不具有理想的水氧阻隔效果。
本發明實施例的食品包裝用的製造方法具有低損耗及低的塗佈工繳成本。本發明實施例的食品包裝用的阻隔膜具有高的透明性、低的霧度、及優良的水氧阻隔性，其可以提升阻隔膜的應用性，例如：讓購買者可以看到食品包裝的內容物。
進一步地說，由於無機疊層膜的第一無機材料蒸鍍層及第二無機材料蒸鍍層是在同一道的真空蒸鍍程序、且在未退真空的條件下所形成，
因此第一無機材料蒸鍍層及第二無機材料蒸鍍層之間的結合介面可更緻密，具有更加的結合力，從而可以提升無機疊層膜的水氧阻隔效果。反過來說，若在形成第一無機材料蒸鍍層的步驟之後先破真空，則第一無機材料蒸鍍層的表面可能會因為接觸空氣而質變，以使第一無機材料蒸鍍層及第二無機材料蒸鍍層之間的結合力變差，從而降低無機疊層膜的水氧阻隔效果。
進一步地說，由於無機疊層膜的第一無機材料蒸鍍層及第二無機材料蒸鍍層是在同一道的真空蒸鍍程序、且在未退真空的條件下所形成，因此阻隔膜的製造成本可以被有效地降低。
進一步地說，無機疊層膜是由至少兩種不同的無機材料蒸鍍層所構成，兩種不同的無機材料蒸鍍層在材料特性上互補，因此可以具有更好的水氧阻隔效果。
進一步地說，第一無機材料蒸鍍層為氧化鋁(AlOx)蒸鍍層，第二無機材料蒸鍍層為氧化矽(SiOx)蒸鍍層，第一無機材料蒸鍍層的材料硬度大於第二無機材料蒸鍍層的材料硬度，也就是說，第二無機材料蒸鍍層較第一無機材料蒸鍍層柔軟。因此，當食品包裝用的阻隔膜彎折時，第二無機材料蒸鍍層經配置緩衝第一無機材料蒸鍍層的應力，從而避免破裂的情形發生。
以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例，並非因此侷限本發明的申請專利範圍，所以凡是運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的申請專利範圍內。
Claims (15)
- 一種食品包裝用的阻隔膜的製造方法，其包括：提供一基材薄膜；於所述基材薄膜的表面蒸鍍一無機疊層膜；其中，所述無機疊層膜包含彼此堆疊的至少一第一無機材料蒸鍍層及一第二無機材料蒸鍍層，所述第一無機材料蒸鍍層及所述第二無機材料蒸鍍層是在同一道的真空蒸鍍程序、且在未退真空的條件下所形成，並且所述第一無機材料蒸鍍層及所述第二無機材料蒸鍍層分別是由不同的無機金屬氧化物通過所述同一道的真空蒸鍍程序所形成；以及塗佈一阻隔塗佈液於所述無機疊層膜上，並且固化所述阻隔塗佈液，以形成一阻隔塗佈層；其中，所述食品包裝用的阻隔膜具有不大於1g/m2．day．atm的一水氣穿透率、不小於90%的一可見光穿透率、及不大於3%的一霧度值。
- 如請求項1所述的食品包裝用的阻隔膜的製造方法，其中，所述第一無機材料蒸鍍層的材料硬度大於所述第二無機材料蒸鍍層的材料硬度；當所述食品包裝用的阻隔膜經彎折時，所述第二無機材料蒸鍍層經配置緩衝所述第一無機材料蒸鍍層的應力。
- 如請求項1所述的食品包裝用的阻隔膜的製造方法，其中，所述基材薄膜為一聚酯薄膜，所述基材薄膜具有介於5微米至300微米之間的一厚度，所述第一無機材料蒸鍍層具有介於1奈米至100奈米之間的一厚度，並且所述第二無機材料蒸鍍層具有介於1奈米至100奈米之間的一厚度。
- 如請求項1所述的食品包裝用的阻隔膜的製造方法，其中，所述無機金屬氧化物具有透明性、且是選自由氧化鋁(AlOx)、 氧化矽(SiOx)、氧化钴(CoOx)、氮化矽(SiNx)、二氧化鋯(ZrO2)、氧化銦錫(ITO)、及五氧化二鉭(Ta2O5)，所組成的材料群組的至少其中之一。
- 如請求項4所述的食品包裝用的阻隔膜的製造方法，其中，所述無機金屬氧化物是選自由氧化鋁(AlOx)及氧化矽(SiOx)所組成的材料群組的至少其中之一；其中，所述第一無機材料蒸鍍層為氧化鋁(AlOx)蒸鍍層，並且所述第二無機材料蒸鍍層為氧化矽(SiOx)蒸鍍層。
- 如請求項1所述的食品包裝用的阻隔膜的製造方法，其中，於所述基材薄膜的所述表面蒸鍍所述無機疊層膜的步驟包含：將所述基材薄膜置放於一真空蒸鍍設備的一載盤上，並且將兩種不同的無機材料分別置放於所述真空蒸鍍設備的兩個鎢舟載台；以一真空幫浦對所述真空蒸鍍設備的一蒸發室進行抽真空，以產生一真空環境；及以所述真空蒸鍍設備的一第一加熱源及一第二加熱源通過旋轉切換的方式分別對兩種不同的所述無機材料進行加熱、以在同一道的所述真空蒸鍍程序、且在未退真空的條件下、於所述基材薄膜的所述表面上依序蒸鍍所述第一無機材料蒸鍍層及所述第二無機材料蒸鍍層；其中，所述第一加熱源為一熱電阻式加熱源，並且所述第二加熱源為一電子束式加熱源。
- 如請求項1所述的食品包裝用的阻隔膜的製造方法，其中，所述阻隔塗佈液包含：一樹脂材料、一交聯劑、一經表面改質處理劑處理的填充粒子、一添加劑、及一水溶媒；其中，基於所述阻隔塗佈液的總重為100wt%，所述樹脂材料的含量範圍是介於2wt%至20wt%，所述交聯劑的含量範圍是介於1wt%至10wt%，所述經表面改質處理劑處理的填充粒子的含量範圍是介於0.05wt%至40wt%，所述添加劑的含量範圍是 介於0.05wt%至10wt%，並且所述水溶媒的含量範圍是介於25wt%至85wt%。
- 如請求項7所述的食品包裝用的阻隔膜的製造方法，其中，所述樹脂材料是選自由：聚醚胺、乙烯-丙烯酸乙酯、乙烯-乙烯醇類共聚物、及聚乙烯醇，所組成的材料群組的至少其中之一；其中，所述交聯劑是選自由：馬來酸、酒石酸、均苯三甲醯氯、丁二酸、辛二酸、蘋果酸、乙二醛、戊二醛、及甲苯二醛，所組成的材料群組的至少其中之一；其中，所述表面改質處理劑是選自由：乙烯基矽烷偶聯劑、環氧基矽烷偶聯劑、苯乙烯基矽烷偶聯劑、甲基丙烯醯氧基矽烷偶聯劑、丙烯醯氧基矽烷偶聯劑、氨基矽烷偶聯劑、異氰脲酸酯基矽烷偶聯劑、脲基矽烷偶聯劑、及異氰酸鹽矽烷偶聯劑，所組成的材料群組的至少其中之一；其中，所述填充粒子是選自由：石墨烯、奈米碳管、黏土、滑石粉、雲母粉、高嶺石、蒙脫石、氧化矽、氧化鋁、及碳酸鈣，所組成的材料群組的至少其中之一；其中，所述添加劑是選自由：流平劑、潤濕劑、消泡劑、紫外線吸收劑、防腐劑、及抗靜電劑，所組成的材料群組的至少其中之一。
- 一種食品包裝用的阻隔膜，其包括：一基材薄膜；一無機疊層膜，其形成於所述基材薄膜的表面上；其中，所述無機疊層膜包含彼此堆疊的至少一第一無機材料蒸鍍層及一第二無機材料蒸鍍層，所述第一無機材料蒸鍍層及所述第二無機材料蒸鍍層是在同一道的真空蒸鍍程序、且在未退真空的條件下所形成，並且所述第一無機材料蒸鍍層及所述第二無機材料蒸鍍層分別是由不同的無機金屬氧化物通過所述同一道的真空蒸鍍程序所形成；以及 一阻隔塗佈層，其形成於所述無機疊層膜上，並且所述阻隔塗佈層是由一阻隔塗佈液塗佈於所述無機疊層膜上、且經過固化而形成；其中，所述食品包裝用的阻隔膜具有不大於1g/m2．day．atm的一水氣穿透率、不小於90%的一可見光穿透率、及不大於3%的一霧度值。
- 如請求項9所述的食品包裝用的阻隔膜，其中，所述第一無機材料蒸鍍層的材料硬度大於所述第二無機材料蒸鍍層的材料硬度；當所述食品包裝用的阻隔膜經彎折時，所述第二無機材料蒸鍍層經配置緩衝所述第一無機材料蒸鍍層的應力。
- 如請求項9所述的食品包裝用的阻隔膜，其中，所述食品包裝用的阻隔膜具有不大於1cc/m2．day．atm的一氧氣穿透率。
- 如請求項9所述的食品包裝用的阻隔膜，其中，所述基材薄膜為一聚酯薄膜，所述基材薄膜具有介於5微米至300微米之間的一厚度，所述第一無機材料蒸鍍層具有介於1奈米至100奈米之間的一厚度，並且所述第二無機材料蒸鍍層具有介於1奈米至100奈米之間的一厚度。
- 如請求項9所述的食品包裝用的阻隔膜，其中，所述無機金屬氧化物是選自由氧化鋁(AlOx)及氧化矽(SiOx)所組成的材料群組的至少其中之一；其中，所述第一無機材料蒸鍍層為氧化鋁(AlOx)蒸鍍層，並且所述第二無機材料蒸鍍層為氧化矽(SiOx)蒸鍍層。
- 如請求項9所述的食品包裝用的阻隔膜，其中，所述阻隔塗佈液包含：一樹脂材料、一交聯劑、一經表面改質處理劑處理的填充粒子、一添加劑、及一水溶媒；其中，基於所述阻隔塗佈液的總重為100wt%，所述樹脂材料的含量範圍是介於 2wt%至20wt%，所述交聯劑的含量範圍是介於1wt%至10wt%，所述經表面改質處理劑處理的填充粒子的含量範圍是介於0.05wt%至40wt%，所述添加劑的含量範圍是介於0.05wt%至10wt%，並且所述水溶媒的含量範圍是介於25wt%至85wt%。
- 一種食品包裝用的阻隔膜，其包括：一基材薄膜；一無機疊層膜，其形成於所述基材薄膜的表面上；其中，所述無機疊層膜包含彼此堆疊的至少一第一無機材料蒸鍍層及一第二無機材料蒸鍍層，所述第一無機材料蒸鍍層及所述第二無機材料蒸鍍層分別是由不同的無機金屬氧化物所形成，所述第一無機材料蒸鍍層的材料硬度大於所述第二無機材料蒸鍍層的材料硬度；以及一阻隔塗佈層，其形成於所述無機疊層膜上，並且所述阻隔塗佈層是由一阻隔塗佈液塗佈於所述無機疊層膜上、且經過固化而形成；其中，當所述食品包裝用的阻隔膜經彎折時，所述第二無機材料蒸鍍層經配置緩衝所述第一無機材料蒸鍍層的應力；其中，所述食品包裝用的阻隔膜具有不大於1g/m2．day．atm的一水氣穿透率、不小於90%的一可見光穿透率、及不大於3%的一霧度值。
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