TWI863113B

TWI863113B - 可堆肥保鮮膜

Info

Publication number: TWI863113B
Application number: TW112103795A
Authority: TW
Inventors: 廖德超; 馬登科; 袁敬堯
Original assignee: 南亞塑膠工業股份有限公司
Priority date: 2023-02-03
Filing date: 2023-02-03
Publication date: 2024-11-21
Also published as: TW202432378A; CN118438764A; US20240263007A1; JP2024110889A

Abstract

本發明公開一種可堆肥保鮮膜，以可堆肥保鮮膜的總重為100重量百分比，形成可堆肥保鮮膜的材料包括90重量百分比以上的聚己二酸對苯二甲酸丁二醇酯，在可堆肥保鮮膜的剖面結構中，可堆肥保鮮膜具有一內層區域與一表層區域，表層區域完整包覆內層區域；其中，內層區域中添加有一油酸酯類化合物或表層區域中添加有一醚類化合物。

Description

可堆肥保鮮膜

本發明涉及一種保鮮膜，特別是涉及一種可堆肥保鮮膜。

保鮮膜是一種常用的食品包裝用品，對菜餚有一定的保鮮效果，並可避免菜餚放入冰箱後混雜其他氣味。在一般家庭中，保鮮膜的使用率非常高，然而，保鮮膜屬於一次性包裝物，每次使用後皆需丟棄。就長久而言，廢棄的保鮮膜會對環境產生負擔。

並且，目前市面上常見的保鮮膜大多是以石化塑膠（例如：聚氯乙烯或聚乙烯）製成，石化塑膠在自然環境中幾乎不會分解，使得使用保鮮膜不環保的問題逐漸被重視。

有鑑於保鮮膜不易分解的問題，各國皆致力於研究如何加速塑膠的自然分解，以解決一次性塑膠對環境造成的汙染。

有些保鮮膜在製造過程中添加氧化降解添加劑，並聲稱該保鮮膜可被氧化降解。然而，經歐盟證實，該種保鮮膜雖可崩解成塑膠碎片，但塑膠碎片本身仍然無法被環境分解，且塑膠碎片中含有重金屬成分，反而造成更嚴重的環境迫害。因此，氧化降解添加劑目前已被禁止使用。

故，如何通過材料的改良，來改善保鮮膜的生物可分解性，來克服上述的缺陷，已成為該項事業所欲解決的重要課題之一。

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可堆肥保鮮膜。

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可堆肥保鮮膜。以可堆肥保鮮膜的總重為100重量百分比，形成可堆肥保鮮膜的材料包括90重量百分比以上的聚己二酸對苯二甲酸丁二醇酯，在可堆肥保鮮膜的剖面結構中，可堆肥保鮮膜具有一內層區域與一表層區域，表層區域完整包覆內層區域。內層區域中添加有一油酸酯類化合物或表層區域中添加有一醚類化合物。

於一些實施例中，油酸酯類化合物的分子量為350克/莫耳至450克/莫耳。

於一些實施例中，醚類化合物的分子量為150克/莫耳至250克/莫耳。

於一些實施例中，以可堆肥保鮮膜的總重為100重量百分比，油酸酯類化合物的含量為0.3重量百分比至1.5重量百分比。

於一些實施例中，以可堆肥保鮮膜的總重為100重量百分比，醚類化合物的含量為0.3重量百分比至1.5重量百分比。

於一些實施例中，以可堆肥保鮮膜的總重為100重量百分比，形成可堆肥保鮮膜的材料進一步包括3重量百分比至7重量百分比的聚丁二酸丁二醇酯。

於一些實施例中，以可堆肥保鮮膜的總厚度為100%，內層區域占可堆肥保鮮膜總厚度的60%至90%。

於一些實施例中，表層區域中進一步添加有分子量為200克/莫耳至500克/莫耳的一醯胺類化合物。

於一些實施例中，以可堆肥保鮮膜的總重為100重量百分比，醯胺類化合物的添加量為0.1重量百分比至0.3重量百分比。

於一些實施例中，表層區域中進一步添加有分子量為200克/莫耳至10000克/莫耳的聚異丁烯。

於一些實施例中，以可堆肥保鮮膜的總重為100重量百分比，聚異丁烯的添加量為0.5重量百分比至1.5重量百分比。

本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的可堆肥保鮮膜，其能通過“形成可堆肥保鮮膜的材料包括90重量百分比以上的聚己二酸對苯二甲酸丁二醇酯”以及“內層區域中添加有一油酸酯類化合物或表層區域中添加有一醚類化合物”的技術方案，使得可堆肥保鮮膜具有良好的功能特性以及堆肥分解效果。

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。

以下是通過特定的具體實施例來說明本發明所公開有關“可堆肥保鮮膜”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。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。

為了克服現有保鮮膜分解性不佳，而對環境造成負擔的問題，本發明提供一種可堆肥保鮮膜。根據EN13432/ASTMD6400測試方法，本發明的保鮮膜可在堆肥180天內被完全分解。並且，由於保鮮膜的材料中不包含金屬添加劑，故被分解後不會對環境造成二次汙染。

本發明的可堆肥保鮮膜是以聚己二酸對苯二甲酸丁二醇酯（polybutylene adipate terephthalate，PBAT）作為主材料所形成，以使可堆肥保鮮膜具有良好的堆肥分解效果。以可堆肥保鮮膜的總重為100重量百分比，聚己二酸對苯二甲酸丁二醇酯的含量為90重量百分比以上。例如：91重量百分比、92重量百分比、93重量百分比、94重量百分比、95重量百分比、96重量百分比或97重量百分比。

除了聚己二酸對苯二甲酸丁二醇酯之外，形成可堆肥保鮮膜的材料還可進一步包括聚丁二酸丁二醇酯（Poly(butylene succinate)，PBS），添加聚丁二酸丁二醇酯可使膜材具有一定的挺性，但當聚丁二酸丁二醇酯的添加量過多時，則原料成本過高。以可堆肥保鮮膜的總重為100重量百分比，聚丁二酸丁二醇酯的含量為3重量百分比至7重量百分比，例如：4重量百分比、5重量百分比或6重量百分比。

為了符合用途需求，一般會於保鮮膜中添加一些功能助劑，使得保鮮膜可具有良好的透明性、防霧性及包裝性（以下簡稱功能特性）。

因此，為了兼顧保鮮膜的堆肥分解效果以及功能特性，本發明選用特定化合物，並將特定化合物添加於保鮮膜的特定區域。如此一來，本發明的可堆肥保鮮膜可在保有保鮮膜功能特性的前提下，更具備可堆肥分解的效果。

請合併參閱圖1及圖2所示，本發明的可堆肥保鮮膜Z在剖面結構中具有一內層區域1與一表層區域2，表層區域2完整包覆內層區域1。

值得說明的是，形成內層區域1與表層區域2的材料大致相同，皆是以聚己二酸對苯二甲酸丁二醇酯作為主材料，另可選擇性添加聚丁二酸丁二醇酯。內層區域1與表層區域2的差異在於：添加有不同的特定化合物。

因此，就產品外觀而言，內層區域1與表層區域2是一體成形，但實際去分析含有的成分，便可將可堆肥保鮮膜Z區分為內層區域1與表層區域2。

於一示範實施例中，可堆肥保鮮膜Z的厚度為5微米至20微米，例如：7微米、9微米、11微米、13微米、15微米、17微米或19微米。以可堆肥保鮮膜Z的總厚度為100%，內層區域1占可堆肥保鮮膜Z的總厚度的60%至90%。舉例來說，內層區域1占可堆肥保鮮膜Z的總厚度的70%或80%。

於本發明中，可選擇性於內層區域1添加油酸酯類化合物、於表層區域2添加醚類化合物，或是同時於內層區域1添加油酸酯類化合物並於表層區域2添加醚類化合物。如此一來，可使可堆肥保鮮膜Z具有良好的功能特性以及堆肥分解效果。

由於油酸酯類化合物與醚類化合物無法與聚己二酸對苯二甲酸丁二醇酯完全相容，油酸酯類化合物與醚類化合物會隨時間慢慢移行至可堆肥保鮮膜Z的表面，進而失去作用。為了確保油酸酯類化合物與醚類化合物存在於可堆肥保鮮膜Z中，可分別控制油酸酯類化合物與醚類化合物的分子量，以減緩移行的速度。

具體來說，油酸酯類化合物的分子量大於醚類化合物的分子量。油酸酯類化合物的分子量可以為350克/莫耳至450克/莫耳，例如，油酸酯類化合物的分子量可以為375克/莫耳、400克/莫耳或425克/莫耳。醚類化合物的分子量可以為150克/莫耳至250克/莫耳，例如，醚類化合物的分子量可以為175克/莫耳、200克/莫耳或225克/莫耳。

油酸酯類化合物與醚類化合物分布於不同區域，故也會影響油酸酯類化合物與醚類化合物存在於可堆肥保鮮膜Z中的時間。油酸酯類化合物位於內層區域1，故相較於位於表層區域2的醚類化合物，可在可堆肥保鮮膜Z中存在較久的時間。因此，當內層區域1中含有油酸酯類化合物，且表層區域2中含有醚類化合物時，可堆肥保鮮膜Z可長時間具有良好的功能特性。

於另一些實施例中，以可堆肥保鮮膜的總重為100重量百分比，醚類化合物的含量為0.3重量百分比至1.5重量百分比。

另外，本發明選用親水性較高的油酸酯類化合物與醚類化合物。如此一來，可堆肥保鮮膜可符合低溫冷藏膜表面無水覆著，或僅局部有小水珠覆著，不應有水滴大面積附著在膜表面。於一示範實施例中，油酸酯類化合物可以是山梨糖醇酐單油酸酯（sorbitan monooleate），醚類化合物可以是聚氧乙烯基醚（polyoxyethylene ether）。

於一示範實施例中，可選擇性於表層區域2中進一步添加醯胺類化合物、硬酯酸鈣、有機矽化合物或其混合物，以提升可堆肥保鮮膜Z的功能特性。

在表層區域2中添加醯胺類化合物、硬酯酸鈣、有機矽化合物或其混合物，可使形成的可堆肥保鮮膜Z輕易分離，而方便收卷。由於容易分離是可堆肥保鮮膜Z的表面特性，故只需於表層區域2添加醯胺類化合物、硬酯酸鈣、有機矽化合物或其混合物，便可使可堆肥保鮮膜Z具備容易分離的特性。因此，本發明只於特定區域添加特定成分的技術手段，可達到減少醯胺類化合物、硬酯酸鈣、有機矽化合物或其混合物使用量的效果。

於一較佳實施例中，表層區域2中添加有醯胺類化合物，例如：油酸醯胺和芥酸醯胺。相較於硬酯酸鈣及有機矽化合物，醯胺類化合物具有較高的親水性，可加速細菌分解的速率，進而達到提升堆肥分解的效果。以可堆肥保鮮膜的總重為100重量百分比，醯胺類化合物的含量為0.1重量百分比至0.3重量百分比，例如：0.15重量百分比、0.20重量百分比或0.25重量百分比。

於一示範實施例中，醯胺類化合物的分子量為200克/莫耳至500克/莫耳。舉例來說，醯胺類化合物的分子量為250克/莫耳、300克/莫耳、350克/莫耳、400克/莫耳或450克/莫耳。

於一示範實施例中，可選擇性於表層區域2中進一步添加聚異丁烯，以提升可堆肥保鮮膜Z的功能特性。以可堆肥保鮮膜的總重為100重量百分比，聚異丁烯的含量為0.5重量百分比至1.5重量百分比，例如：0.75重量百分比、1.0重量百分比或1.25重量百分比。

在表層區域2中添加聚異丁烯，可使形成的可堆肥保鮮膜Z具有一定的黏性，而可方便包裝或密封食物。由於方便包裝是可堆肥保鮮膜Z的表面特性，故只需於表層區域2添加聚異丁烯，便可使可堆肥保鮮膜Z具備方便包裝的特性。因此，本發明只於特定區域添加特定成分的技術手段，可達到減少聚異丁烯使用量的效果。

於一示範實施例中，聚異丁烯的分子量為200克/莫耳至10000克/莫耳。舉例來說，聚異丁烯的分子量為500克/莫耳、1000克/莫耳、1500克/莫耳、2000克/莫耳、3000克/莫耳、4000克/莫耳、5000克/莫耳、6000克/莫耳、7000克/莫耳、8000克/莫耳或9000克/莫耳。

本發明是通過吹膜方式，製成一體成型的可堆肥保鮮膜。首先，使用秤量飼機（lost in weight feeder）稱取特定含量的膠粒（PBAT、PBS），並以混合機熔融混合。由於本發明會於內層區域1與表層區域2分別添加不同的化合物，故需分別配製一內層材料配方以及一表層材料配方。

接著，依照幅寬控制押出機的轉速，並調整冷卻風的風量及溫度，以向上吹膜的方式製膜。經吹膜、切割後，使用夾輪固定膜層，控制輪具速度引取膜層，並控制膜捲張力進行前後膜的收捲。

在分別使用內層材料配方以及表層材料配方，製成內層膜以及表層膜之後。將內層膜設置於兩層表層膜之間，以共壓出的方式層合製得可堆肥保鮮膜Z。由於內層膜與表層膜具有相同的材質，共壓出後會融為一體，且內層膜會包覆於兩層表層膜之間。內層膜構成內層區域1，而兩層外層膜合併構成表層區域2。

為了證實本發明的可堆肥保鮮膜Z可兼具功能性以及良好的堆肥效果，根據表1的配方，並依序通過上述吹膜步驟以及共壓出步驟，製得實施例1至3的可堆肥保鮮膜Z以及比較例1、2的保鮮膜。

接著，測量實施例1至3的可堆肥保鮮膜Z以及比較例1、2的保鮮膜的物理特性，並將測量結果列於表2中。表2中的特性是根據GB/T 10457-2021標準進行測試。另外，在防霧性的評價標準中，「佳」表示防霧效果極佳，可清楚觀察到內容物，「良好」表示防霧效果佳，僅有些許霧氣產生，「差」表示防霧效果差，霧氣濃厚而無法看清楚內容物。

表1

（重量份）	實施例1	實施例2	實施例3	比較例1	比較例2
內層材料配方	PBAT	96.6	94.55	95	100	94.55
PBS	2.5	5	5	0	5
油酸酯類化合物	0.9	0.45	0	0	0.45
表層材料配方	PBAT	92.95	93.5	92.7	93.95	94.4
PBS	5	5	5	5	5
醚類化合物	0	0.45	0.9	0	0.45
醯胺化合物	0.15	0.15	0.15	0.15	0.15
聚異丁烯	0.9	0.9	0.9	0.9	0

表2

	標準要求	實施例1	實施例2	實施例3	比較例1	比較例2
外觀顏色	透明	乳白	乳白	乳白	乳白	乳白
厚度(μm)	±3	9	9	9	9	9
透光率(%)	≧85	91.2	92.6	92.1	91.5	91.9
霧度(%)	≦4	3.5	3.4	3.3	3.1	3.2
拉伸強度(MPa)	MD	≧10	84	85	83	84	82
CD	≧10	58	60	61	59	60
伸長率(%)	MD	≧100	355	350	340	345	360
CD	≧100	835	850	860	843	854
直角撕裂強度(N/mm)	MD	≧40	140	145	150	151	148
CD	≧40	147	150	155	152	153
自黏性(N/cm ²)	≧0.5	0.8	0.9	0.9	0.8	0.1
開捲性(秒)	在5秒內完全剝開	2	3	3	3	1
防霧性	-	良好	佳~良好	良好	差	佳~良好

根據表1、表2的結果可得知，本發明的可堆肥保鮮膜具有高透光率與低霧度的特點，且具有符合應用需求的拉伸強度、伸長率、直角撕裂強度、自黏性、開捲性以及防霧性。如此一來，本發明的可堆肥保鮮膜具有與目前市面上保鮮膜相同的功能。

相較之下，比較例1的保鮮膜未添加油酸酯類化合物及醚類化合物，而具有較差的防霧性。比較例2的保鮮膜未添加聚異丁烯，而具有較低的自黏性，無法良好的包覆食材或容器。

另將實施例2的可堆肥保鮮膜，依據EN 13432 / ASTM D6400進行分解測試，由結果可知，本發明的可堆肥保鮮膜可在180天內分解，且已取得歐洲DIN CERTCO及美國BPI認證。

[實施例的有益效果]

更進一步來說，本發明選用特定化合物，並將特定化合物添加於保鮮膜的特定區域的技術手段，除了可延長可堆肥保鮮膜的功能特性之外，還可減少原料成本。

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。

Z:可堆肥保鮮膜 1:內層區域 2:表層區域

圖1為本發明可堆肥保鮮膜的立體示意圖。

圖2為圖1的II-II截線的剖面示意圖。

Z:可堆肥保鮮膜

Claims

一種可堆肥保鮮膜，以所述可堆肥保鮮膜的總重為100重量百分比，形成所述可堆肥保鮮膜的材料包括90重量百分比以上的聚己二酸對苯二甲酸丁二醇酯，在所述可堆肥保鮮膜的剖面結構中，所述可堆肥保鮮膜具有一內層區域與一表層區域，所述表層區域完整包覆所述內層區域；其中，所述內層區域中添加有一油酸酯類化合物和/或所述表層區域中添加有一醚類化合物；其中，所述表層區域中進一步添加有一醯胺類化合物與一聚異丁烯。
如請求項1所述的可堆肥保鮮膜，其中，所述油酸酯類化合物的分子量為350克/莫耳至450克/莫耳。
如請求項1所述的可堆肥保鮮膜，其中，所述醚類化合物的分子量為150克/莫耳至250克/莫耳。
如請求項1所述的可堆肥保鮮膜，其中，以所述可堆肥保鮮膜的總重為100重量百分比，所述油酸酯類化合物的含量為0.3重量百分比至1.5重量百分比。
如請求項1所述的可堆肥保鮮膜，其中，以所述可堆肥保鮮膜的總重為100重量百分比，所述醚類化合物的含量為0.3重量百分比至1.5重量百分比。
如請求項1所述的可堆肥保鮮膜，其中，以所述可堆肥保鮮膜的總重為100重量百分比，形成所述可堆肥保鮮膜的材料進一步包括3重量百分比至7重量百分比的聚丁二酸丁二醇酯。
如請求項1所述的可堆肥保鮮膜，其中，以所述可堆肥保鮮膜的總厚度為100%，所述內層區域占所述可堆肥保鮮膜總厚度的60%至90%。
如請求項1所述的可堆肥保鮮膜，其中，所述醯胺類化合物的分子量為200克/莫耳至500克/莫耳。
如請求項8所述的可堆肥保鮮膜，其中，以所述可堆肥保鮮膜的總重為100重量百分比，所述醯胺類化合物的添加量為0.1重量百分比至0.3重量百分比。
如請求項1所述的可堆肥保鮮膜，其中，所述聚異丁烯的分子量為200克/莫耳至10000克/莫耳。
如請求項10所述的可堆肥保鮮膜，其中，以所述可堆肥保鮮膜的總重為100重量百分比，所述聚異丁烯的添加量為0.5重量百分比至1.5重量百分比。