TWM641765U - 雙軸延伸聚丙烯具生物可分解效果之功能性薄膜 - Google Patents

Abstract

本創作係有關於一種以聚丙烯為主體之生物可分解膜，其包含：一芯層、以及二表層，該二表層分別位於芯層的上、下表面；其中，芯層、及二表層包含以乙烯、丙烯、及丁烯中之一種或兩種以上均聚或共聚而成之聚合物或此等之混合物，以及具有可讓聚丙烯分子轉化成易被微生物分解物質之生物可分解母粒(Biodegradable Master Batch)，並經共擠出及雙軸延伸處理後而成。藉此，此環保的生物可分解膜，可衍生出各種不同用途之產品。如生物可分解膜(膠帶、麵包袋用途等)，生物可分解熱封膜(吸管包裝等)，生物可分解防霧熱封膜(冷熱食品包裝等)。

Description

雙軸延伸聚丙烯具生物可分解效果之功能性薄膜

本創作雙軸延伸聚丙烯具生物可分解效果之功能性薄膜，係關於一種以聚丙烯為主體的環保包裝材料。

「節能環保、環境永續」是目前國際間最熱門的議題，特別是塑膠製品，因其質輕耐用、價格便宜、可大量生產之特性，大量用於各類產品之包裝，但卻也衍生出各式環境污染之問題，如海洋和土壤污染；國際間也開始倡議和推動塑膠製品的相關回收規範，並鼓勵塑膠新製品中要添加一定比例塑膠回收料，來達成「減塑」目標

尤其塑膠薄膜因其輕薄、韌性佳，常被用來包裝各式生鮮食材或熟食；也因其輕薄特性，膜面被污染後不易做清潔。所以在目前國內的塑膠回收體系中，屬於難回收、價值低的類別，除了少部分做為垃圾進入焚化爐燃燒外，大部分因未被充分回收、遺棄在戶外而造成環境污染。

目前市面上雖有廠商推出多種生物可分解材料，如PBAT、PBS、PHA，惟其產量少、單價高，難以被普遍使用來取代既有之PP、PE薄膜；而目前國際間主流的生物可分解測試規範，如ASTM D6400、ASTMD6868、EN 13432，因需特定的作業條件(溫度/濕度)環境，而無法進行全面推廣。

本創作雙軸延伸聚丙烯具生物可分解效果之功能性薄膜之主要目的係在提供一種具生物可分解功效之多層膜，其為三層結構，含有可讓聚丙烯分子結構轉化成容易被微生物分解物質之有效成份，係於製作時就將具上述功效之生物可分解母粒(Biodegradable Master Batch)加入芯層及二表層之樹脂母粒中作預先攪拌，並經T型模頭進行三層共擠出後再進行雙軸延伸而成，薄膜成型時即具備可生物分解之功效，且薄膜透明度佳，用於包裝時不會影響到內容物的外觀、能清晰可見。

為達成上述目的，本創作雙軸延伸聚丙烯具生物可分解效果之功能性薄膜其提供的是一種生物可分解膜，包含一芯層、以及二表層，而二表層分別位於芯層的上、下表面；其中，芯層及二表層包含乙烯、丙烯、及丁烯中之一種或兩種以上均聚或共聚而成之聚合物或此等之混合物，並經共擠出及雙軸延伸處理後而成。

在一些實施例中，本創作雙軸延伸聚丙烯具生物可分解效果之功能性薄膜之二表層的厚度可各為1~3μm，而芯層厚度可為13~58μm，且總厚度可為14~61μm。

在一些實施例中，本創作雙軸延伸聚丙烯具生物可分解效果之功能性薄膜，其芯層與兩表層內包含聚丙烯，該聚丙烯係結晶度94%以上，且熔融指數(MI)介於2~9(g/10min)之均聚物。

在一些實施例中，本創作雙軸延伸聚丙烯具生物可分解效果之功能性薄膜其芯層及二表層中，層體內進一步可包含具有可讓聚丙烯分子結構轉化成容易被微生物分解物質之分解母粒，此分解母粒佔所在層體之重量百分比的1~10%。

在一些實施例中，藉由使本創作雙軸延伸聚丙烯具生物可分解效果之功能性薄膜於層體內包含具有可讓聚丙烯分子結構轉化成容易被微生物分解物質，可使薄膜於成型時即具備生物可分解功效，且用於包裝時不會影響到內容物的外觀、能清晰可見，又無需複雜製程，便可有效降低製膜成本，更有利於包裝市場之推廣。

在一些實施例中，本創作雙軸延伸聚丙烯具生物可分解效果之功能性薄膜，可在自然環境下被微生物分解。

在一些實施例中，本創作雙軸延伸聚丙烯具生物可分解效果之功能性薄膜之二表層中至少一層之表面可經電暈處理，其潤濕張力值為36~44Dyne/cm。其中電暈處理之主要目的係為表面改質，即對表面之潤濕張力進行改質，便於進行印刷加工。惟，可運用於本創作之表面改質方法包含但不限於電暈處理，其他為了獲取不同的表面性質，亦可採取火焰處理、電漿處理、或其他等效之表面改質技術。

在另一些實施例中，本創作雙軸延伸聚丙烯具生物可分解效果之功能性薄膜，亦可衍生出生物可分解熱封膜以及生物可分解防霧熱封膜。生物可分解熱封膜藉由在二表層中至少一層，於層體內包含具有可熱封效果之樹脂，其可熱封溫度為80~150℃，該可熱封樹脂可選用(乙烯/丙烯)共聚物、(乙烯/丙烯/丁烯)共聚物、聚烯烴彈性體、或此等之混合物。

在另一些實施例中，生物可分解防霧熱封膜可藉由在芯層之層體內添加1~10%重量百分比之防霧母粒，此防霧母粒成份可選用甘油脂肪酸酯類、山梨糖醇酐脂肪酸酯類、甘油單酸脂或山梨糖醇酐單酸酯的環氧乙烷加成物、或其他等效的物質。藉此，使本創作之膜體本身不僅具有可熱封效果，也具有防霧之功效，更適用於包裝各式生鮮食材或熟食。

1:雙軸延伸聚丙烯具生物可分解效果之功能性薄膜

2:芯層

3:表層

41:主擠雙螺桿壓出機

42:副擠單螺桿壓出機

43:T型模頭

5:縱向延伸設備

51:縱向延伸預熱區

52:縱向延伸延伸區

53:縱向延伸定型區

6:橫向延伸設備

61:橫向延伸預熱區

62:橫向延伸延伸區

63:橫向延伸定型區

7:電暈處理裝置

8:收卷裝置

圖1為本創作雙軸延伸聚丙烯具生物可分解效果之功能性薄膜一較佳實施例之剖面圖。

圖2為本創作雙軸延伸聚丙烯具生物可分解效果之功能性薄膜一較佳實施例之製法示意圖。

本創作將可由以下的實施例說明而得到充分瞭解，使得熟習本技藝之人士可以據以完成之，然而本案之實施並非可由下列實施例而被限制其實施型態，熟習本技藝之人士仍可依據除既揭露之實施例的精神推演出其他實施例，該等實施例皆當屬於本創作之範圍。

要特別注意的是，以下的說明中，類似的元件將以相同的元件符號來表示。再者，本創作之圖式僅作為示意說明，其未必按比例繪製，且所有細節也未必全部呈現於圖式中。

如圖1所示，本創作之雙軸延伸聚丙烯具生物可分解效果之功 能性薄膜1主要包含一芯層2、以及二表層3，該二表層3分別位於芯層2的上、下表面，同時，本實施例之芯層2包含聚丙烯，二表層3包含具可熱封效果之樹脂，且該等三層結構係經共擠出及雙軸延伸處理而成，其中該芯層2中所採用之聚丙烯係結晶度為94%以上、熔融指數(MI)介於2~9(g/10min)之均聚物，二表層3採用具可熱封效果之樹脂，另外，二表層3厚度各為1.5μm、1.5μm，芯層2厚度為17μm，故總厚度為20μm。

另外，在本創作之雙軸延伸聚丙烯具生物可分解效果之功能性薄膜之芯層2、二表層3中，於層體內包含可讓聚丙烯分子結構轉化成容易被微生物分解物質之生物可分解母粒(Biodegradable Master Batch)，其佔所在層體之重量百分比之2%。

再另一實施例中，本創作雙軸延伸聚丙烯具生物可分解效果之功能性薄膜，其二表層3於層體內可包含具有可熱封效果之樹脂，其可熱封溫度為80~150℃，該可熱封物質可選用(乙烯/丙烯)共聚物、(乙烯/丙烯/丁烯)共聚物、聚烯烴彈性體、或此等之混合物，且二表層3之下表面經電暈處理，其潤濕張力值達39Dyne/cm。

再另一實施例中，本創作雙軸延伸聚丙烯具生物可分解效果之功能性薄膜，其芯層層體內進一步可包含1~10%重量百分比之一防霧母粒，該防霧母粒成份包含甘油脂肪酸酯類、山梨糖醇酐脂肪酸酯類、甘油單酸脂或山梨糖醇酐單酸酯的環氧乙烷加成物或其他等效的物質。

如圖2所示，本創作之雙軸延伸聚丙烯具生物可分解效果之功能性薄膜的製造方法，包含以下步驟：

(1)將生物可分解母粒(Biodegradable Master Batch)、防霧母粒與樹脂充分混合後作為芯層及表層之原料，進行三層共擠出成為(表層/芯層/表層)結構；以及

(2)進行雙軸延伸處理。

更進一步詳細說明，本創作之雙軸延伸聚丙烯具生物可分解效果之功能性薄膜的製造方法，包含以下步驟：

(1)將生物可分解母粒(Biodegradable Master Batch)、防霧母粒依所需求之比例與樹脂混合(混合比例如下表1)，以達成分散性要求並具備生物可分解、防霧功能之目的；

(2)經T型模頭43上下流道擠出後，進入冷卻成型設備44，其工作溫度為15℃~70℃，接著冷卻成型設備44將三層高溫疊合物冷卻成三層疊合膜片，進而將三層疊合膜片導入縱向延伸設備5，其中該冷卻成型設備44包含冷卻大輪、及水槽；

(3)導入縱向延伸設備5後，先以溫度在100~160℃進行預熱，將三層疊合膜片軟化後，再進行3~7倍縱向倍率延伸及回火定型後，再將三層疊合膜續導入橫向延伸設備6，該縱向延伸設備5包含縱向延伸預熱區51、縱向延伸延伸區52、以及縱向延伸定型區53；

(4)導入橫向延伸設備6後，先以溫度100~200℃進行預熱軟化，將其進行4~12倍橫向倍率拉伸並進行回火定型及冷卻20℃~80℃後，而成為雙軸延伸之三層疊合膜，再導入電暈處理裝置7，該橫向延伸設備6包含橫向延伸預熱區61、橫向延伸延伸區62、以及橫向延伸定型區63；

(5)利用高週波放電裝置以10~120W之功率，將三層疊合膜經電暈處理 後，使其三層疊合膜之表面可均勻達到36~44dyne/cm之潤濕張力值；

(6)經電暈處理後之薄膜，以收卷設備8進行收捲，再視末端需求分條各種寬度及長度之捲紙式薄膜。

表一 雙軸延伸聚丙烯具生物可分解效果之功能性薄膜之不同實施例配方表

經上述製法製得之本創作雙軸延伸聚丙烯具生物可分解效果之功能性薄膜具備如表2所示之物性：

唯以上所述者，僅為本創作之一較佳實施例而已，當不能以之限定本創作實施之範圍；即大凡依本新型申請專利範圍所作之均等變化與修飾，皆應仍屬本新型專利涵蓋之範圍內。

1:雙軸延伸聚丙烯具生物可分解效果之功能性薄膜

2:芯層

3:表層

Claims (9)

1. 一種雙軸延伸聚丙烯具生物可分解效果之功能性薄膜，包含：一芯層；以及二表層，該表層分別位於該芯層的上、下表面，其中，該芯層及該二表層包含聚丙烯，該芯層及該二表層中層體內進一步包含一生物可分解母粒，該生物可分解母粒佔所在層體之重量百分比的1~10%。
2. 如請求項1之雙軸延伸聚丙烯具生物可分解效果之功能性薄膜，其中該聚丙烯係結晶度為94%以上、熔融指數(MI)介於2~9(g/10min)之均聚物。
3. 如請求項1之雙軸延伸聚丙烯具生物可分解效果之功能性薄膜，其中該二表層中至少一表層的表面係經電暈處理，其潤濕張力值為36~44Dyne/cm。
4. 如請求項1之雙軸延伸聚丙烯具生物可分解效果之功能性薄膜，其中該二表層的厚度為1~3μm，芯層厚度為13~58μm，總厚度為14~61μm。
5. 如請求項1之雙軸延伸聚丙烯具生物可分解效果之功能性薄膜，其中該二表層中至少一表層之層體內進一步包含具有一可熱封效果之樹脂，該可熱封效果之樹脂可熱封溫度為80~150℃，該可熱封效果之樹脂包含(乙烯/丙烯)共聚物、(乙烯/丙烯/丁烯)共聚物、聚烯烴彈性體或其組合之混合物。
6. 如請求項5所述之雙軸延伸聚丙烯具生物可分解效果之功能性薄膜，其中該芯層之層體內進一步包含1~10%重量百分比之一防霧母粒，該防霧母粒成份包含甘油脂肪酸酯類、山梨糖醇酐脂肪酸酯類、甘油單酸脂或山梨糖醇酐單酸酯的環氧乙烷加成物或其他等效的物質。
7. 如請求項5之雙軸延伸聚丙烯具生物可分解效果之功能性薄膜，其中該聚丙烯係結晶度為94%以上、熔融指數(MI)介於2~9(g/10min)之均聚物。
8. 如請求項5之雙軸延伸聚丙烯具生物可分解效果之功能性薄膜，其中該二表層中至少一表層的表面係經電暈處理，其潤濕張力值為36~44Dyne/cm。
9. 如請求項5之雙軸延伸聚丙烯具生物可分解效果之功能性薄膜，該兩表層的厚度為1~3μm，該芯層厚度為13~58μm，總厚度為14~61μm。

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