TWI863656B

TWI863656B - 保鮮膜

Info

Publication number: TWI863656B
Application number: TW112141180A
Authority: TW
Inventors: 廖德超; 袁敬堯; 王誌鋒
Original assignee: 南亞塑膠工業股份有限公司
Priority date: 2023-10-27
Filing date: 2023-10-27
Publication date: 2024-11-21
Also published as: JP7590538B1; TW202517452A; CN119898093A; JP2025073947A

Abstract

本發明公開一種保鮮膜。在保鮮膜的剖面結構中，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。以內層區域的總重為100重量百分比，內層區域中含有40重量百分比至60重量百分比的乙烯彈性體、35重量百分比至55重量百分比的丙烯無規共聚物以及1重量百分比至10重量百分比的氫化石油樹脂。表層區域中含有乙烯醋酸乙烯酯。

Description

保鮮膜

本發明涉及一種保鮮膜，特別是涉及一種適用於全自動包裝機械的保鮮膜。

相較於其他高分子材料的保鮮膜而言，聚氯乙烯（polyvinyl chloride，PVC）保鮮膜具有較佳的拉伸特性，可被廣泛應用於全自動包裝機械中。然而，聚氯乙烯保鮮膜中包含氯成分，容易對環境造成影響。

為了避免汙染環境，各國都相繼提出相應的政策。例如：澳洲預計於2025年把聚氯乙烯保鮮膜列為禁用。不幸的是，目前市面上非PVC材料保鮮膜（例如：聚乙烯保鮮膜）雖不含氯成分，但無法應用於全自動包裝機械上。

以聚乙烯保鮮膜為例，聚乙烯的結晶性高，經拉伸後可能會產生結晶形變。在全自動包裝機械上，保鮮膜經全自動包裝機械拉伸後，保鮮膜的表面會產生橫向紋路或明顯皺褶。如此一來，產品的包裝外觀不佳，而無法被消費者接受。

因此，如何通過材料的改良，來提升聚乙烯保鮮膜的拉伸特性，以取代聚氯乙烯保鮮膜，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保鮮膜。在保鮮膜的剖面結構中，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。以內層區域的總重為100重量百分比，內層區域中含有40重量百分比至60重量百分比的乙烯彈性體、35重量百分比至55重量百分比的丙烯無規共聚物以及1重量百分比至10重量百分比的氫化石油樹脂。表層區域中含有乙烯醋酸乙烯酯。

於一些實施例中，內層區域中的乙烯彈性體、丙烯無規共聚物及氫化石油樹脂以連續相方式均勻混合。

於一些實施例中，丙烯無規共聚物的熔點為130°C至150°C。

於一些實施例中，丙烯無規共聚物的熔融指數為1克/10毫米至10克/10毫米。

於一些實施例中，丙烯無規共聚物是由丙烯單體與乙烯單體共聚合成。

於一些實施例中，氫化石油樹脂是以碳數為5的單體聚合的氫化石油樹脂或以碳數為9的單體聚合的氫化石油樹脂。

於一些實施例中，以內層區域的總重為100重量百分比，內層區域中進一步含有4重量百分比至8重量百分比的防霧劑。

於一些實施例中，以表層區域的總重為100重量百分比，表層區域中進一步含有2重量百分比至5重量百分比的防霧劑。

於一些實施例中，以保鮮膜的總厚度為100%，內層區域占保鮮膜總厚度的50%至70%。

於一些實施例中，保鮮膜的楊氏係數為3.5 MPa至5.6 MPa。

本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的保鮮膜，其能通過“內層區域中含有40重量百分比至60重量百分比的乙烯彈性體、35重量百分比至55重量百分比的丙烯無規共聚物以及1重量百分比至10重量百分比的氫化石油樹脂”的技術方案，以提升保鮮膜的拉伸特性。

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“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。

為了解決現有聚乙烯保鮮膜的延展性以及拉伸外觀不佳的問題，本發明提供一種保鮮膜，保鮮膜具有良好的延展性以及拉伸外觀（即適當的拉伸特性），可應用於全自動化包裝機械。因此，本發明的保鮮膜可取代目前市面上的聚氯乙烯保鮮膜。

一般來說，拉伸特性會與楊氏係數呈正相關。因此，本說明書中會以楊氏係數（Young's modulus）來量化保鮮膜的拉伸特性。具體來說，保鮮膜的楊氏係數是根據ASTM D638的標準測試方法測量而得，本發明的保鮮膜的保鮮膜的楊氏係數可以達3.5 MPa至5.6 MPa。

在具有適當的拉伸特性的前提下，本發明保鮮膜還可維持低霧度的特性，不會因拉伸特性的改變，而影響保鮮膜的透明度。具體來說，保鮮膜的霧度可小於5%，較佳的，保鮮膜的霧度可小於2%。

請合併參閱圖1及圖2所示，本發明的保鮮膜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。

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，可將保鮮膜Z區分為內層區域1與表層區域2。

舉例來說，保鮮膜Z可以由三層膜結構經層合後形成。三層膜結構包括兩表層膜以及置於兩表層膜之間的一內層膜。經層合後，內層膜形成內層區域1，兩表層膜構成表層區域2，並包覆內層區域1。然而，本發明不以此為限。

通過調整內層區域1以及表層區域2的成分組成，本發明的保鮮膜Z具有與一般保鮮膜相近的功能特性，使得本發明的保鮮膜Z可具有適當的拉伸特性，而可應用於全自動化包裝機械中，保鮮膜Z也不會於拉伸過程中產生橫向條紋。

也就是說，通過材料將保鮮膜Z區分為內層區域1與表層區域2，可使保鮮膜Z在保有原有功能特性的前提下，取代目前市面上的聚氯乙烯保鮮膜。

本發明的保鮮膜是特別針對聚乙烯保鮮膜進行改良。為了改善現有聚乙烯保鮮膜拉伸後外觀不佳的問題，本發明選用乙烯彈性體作為內層區域1的材料之一。

乙烯彈性體中包括一軟鏈段部分以及一硬鏈段部分。因此，相較於乙烯聚合物，乙烯彈性體可使保鮮膜Z具有更佳的拉伸特性以及彈性回復力。

然而，乙烯彈性體本身質地較硬，若乙烯彈性體的含量過高，在製造薄膜（15微米以下的薄膜）的過程中容易破膜。因此，在保鮮膜Z的內層區域1中（以內層區域的總重為100重量百分比），乙烯彈性體的含量需小於65重量百分比，較佳的，乙烯彈性體的含量小於或等於60重量百分比。

具體來說，保鮮膜Z的內層區域1中，乙烯彈性體的含量為40重量百分比至60重量百分比。較佳的，乙烯彈性體的含量為40重量百分比至50重量百分比。舉例來說，乙烯彈性體的含量可以為42重量百分比、44重量百分比、46重量百分比或48重量百分比。

另外，為了在保鮮膜Z的拉伸特性以及質地之間取得平衡，乙烯彈性體的熔融指數（melt flow index，MI）為0.5克/10毫米至10克/10毫米。較佳的，乙烯彈性體的熔融指數為1克/10毫米至3克/10毫米。

如前所述，乙烯彈性體的含量具有上限值，故無法使用乙烯彈性體單一材料來製造薄膜。因此，本發明選用丙烯無規共聚物與乙烯彈性體混合，作為形成內層區域1的材料。

丙烯無規共聚物的添加，可保有乙烯彈性體提升的拉伸特性，又不會使形成內層區域1的材料過於硬且脆，故可防止材料於成膜過程中破膜的問題。

相較於其他聚合物結構（例如：交替共聚物或嵌段共聚物），無規共聚物具有較多的非晶相，故可避免結晶形變的發生。因此，丙烯無規共聚物的添加，也可避免橫向條紋的產生。

具體來說，保鮮膜Z的內層區域1中（以內層區域的總重為100重量百分比），丙烯無規共聚物的含量為35重量百分比至55重量百分比。較佳的，丙烯無規共聚物的含量為40重量百分比至50重量百分比。舉例來說，丙烯無規共聚物的含量可以為42重量百分比、44重量百分比、46重量百分比或48重量百分比。

於一較佳實施例中，丙烯無規共聚物是由乙烯單體及丙烯單體所合成。由於丙烯無規共聚物有一部分是以乙烯單體合成，故可與乙烯彈性體具有較佳的相容性，進而降低保鮮膜於拉伸後形成橫向條紋的機率。

若以合成丙烯無規共聚物的單體總重為100重量百分比，乙烯單體的含量為1重量百分比至5重量百分比，丙烯單體的含量為95重量百分比至99重量百分比。適量的乙烯單體可提升丙烯無規共聚物與乙烯彈性體的相容性，若乙烯單體的含量過高，則保鮮膜的質地會偏軟。

除此之外，本發明還控制丙烯無規共聚物的熔點小於150°C。較佳的，丙烯無規共聚物的熔點為130°C至150°C。更佳的，丙烯無規共聚物的熔點為130°C至135°C。

一般而言，熔點會與結晶性呈正相關。若材料的結晶性較高，保鮮膜Z受到高強度的拉伸時，便可能形成橫向紋路，而負面影響包裝的外觀。因此，通過調整丙烯無規共聚物的熔點，可在保鮮膜Z的拉伸特性以及質地之間取得平衡。

另外，除了熔點之外，也可控制丙烯無規共聚物的熔融指數（melt flow index，MI）為1克/10毫米至10克/10毫米。丙烯無規共聚物的熔融指數會與材料的流動性相關，以利於薄膜的製造。

為了在保鮮膜Z的彈性回復力、楊氏係數、適當軟硬度、適當的結晶性之間取得平衡，本發明更進一步控制乙烯彈性體與丙烯無規共聚物的重量比為0.9至1.1，以確保乙烯彈性體與丙烯無規共聚物之間特性互補的作用。若乙烯彈性體的含量過高，則保鮮膜的質地會過硬，不利於成膜。若無規共聚物的含量過高，則保鮮膜的拉伸特性會降低，而無法應用於全自動化包裝機械中。

另外，內層區域1中還可添加一氫化石油樹脂，氫化石油樹脂的添加可提升保鮮膜Z的彈性回復力，並可提升乙烯彈性體與丙烯無規共聚物之間的相容性。當相容性提高後，拉伸保鮮膜時較不容易形成橫向條紋。並且，相容性提高後，可維持保鮮膜具有一定的透明性，進而達到維持保鮮膜的霧度小於2%的效果。

當使用一段時間使用之後，氫化石油樹脂有可能會移行至保鮮膜Z的表面，因此，氫化石油樹脂的添加，也具有提升保鮮膜Z表面黏著力的效果。

然而，氫化石油樹脂的添加量不可過多，否則材料的黏度會過高，而不利於加工製膜。因此，在保鮮膜Z的內層區域1中，氫化石油樹脂的含量需小於10重量百分比。

具體來說，保鮮膜Z的內層區域1中（以內層區域的總重為100重量百分比），氫化石油樹脂的含量為1重量百分比至10重量百分比。較佳的，氫化石油樹脂的含量為3重量百分比至7重量百分比。舉例來說，氫化石油樹脂的含量可以為4重量百分比、5重量百分比或6重量百分比。

於一示範實施例中，氫化石油樹脂可以是以碳數為5的單體聚合的氫化石油樹脂或以碳數為9的單體聚合的氫化石油樹脂。

例如：氫化石油樹脂可以是間戊二烯氫化樹脂或雙環戊二烯（DCPD）氫化樹脂，氫化石油樹脂也可以是由乙烯裂解的副產物C9餾分，通過聚合及加氫獲得的水白色熱塑性樹脂。然而，本發明不限於此。

值得說明的是，上述的乙烯彈性體、丙烯無規共聚物及氫化石油樹脂均勻混合後，會在內層區域1中構成均勻的連續相，使得內層區域1具有較佳的拉伸特性。因此，本發明的保鮮膜Z可取代現有的聚氯乙烯保鮮膜，並應用於全自動包裝機械中。

內層區域1在保鮮膜Z中扮演主要的支撐角色，故內層區域1在整體保鮮膜Z中具有較大的厚度佔比。若以保鮮膜Z的總厚度作為100%，內層區域1的厚度為50%至70%，表層區域2（位於內層區域1上下）的總厚度為30%至50%。

於一示範實施例中，保鮮膜Z的總厚度為8微米至12微米，較佳為9微米至11微米。也就是說，內層區域1的厚度可以為4微米至8.4微米，表層區域2的總厚度為2.4微米至6微米。

保鮮膜Z的表層區域2是以乙烯醋酸乙烯酯（ethylene-vinyl acetate，EVA）為主要成分。乙烯醋酸乙烯酯使保鮮膜Z表面具有些微的黏著力，而提升作為包裝材料時的包裝性。於一示範實施例中，乙烯醋酸乙烯酯的熔融指數為1克/10毫米至5克/10毫米。

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

於一示範實施例中，保鮮膜Z的內層區域1及表層區域2中可都含有防霧劑，防霧劑防止保鮮膜Z在低溫環境（冷藏狀態）產生霧氣。以保鮮膜Z的總重為100重量百分比，保鮮膜Z中含有3重量百分比至5重量百分比的防霧劑。

較佳的，內層區域1及表層區域2都含有防霧劑。在長時間使用後，防霧劑會移行至保鮮膜的表面，而失去防霧效果。因此，若內層區域1及表層區域2都含有防霧劑，即便表層區域2的防霧劑已移行至保鮮膜的表面，還有內層區域1的防霧劑，故可延長保鮮膜Z的防霧效果。

內層區域1與表層區域2添加的防霧劑可以相同或不同。

舉例來說，內層區域1中添加的防霧劑可以是一甘油酯類化合物，甘油酯類化合物可以是山梨糖醇酐單油酸酯（sorbitan monooleate）。

較佳的，甘油酯類化合物的分子量可以是350克/莫耳至450克/莫耳，舉例來說，甘油酯類化合物的分子量可以是375克/莫耳、400克/莫耳或425克/莫耳。通過控制甘油酯類化合物的分子量，可延長甘油酯類化合物移行至保鮮膜Z的表面的時間。

表層區域2中添加的防霧劑可以是甘油酯類化合物或一醚類化合物。甘油酯類化合物的種類及特性如上所述，故不贅述。醚類化合物的分子量可以為150克/莫耳至250克/莫耳，舉例來說，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。通過控制防霧劑的分子量，可延長防霧劑移行至保鮮膜Z的表面的時間。

由於位置的不同，位於內層區域1的防霧劑相較於位於表層區域2的防霧劑，可在保鮮膜Z中存在較久的時間。另外，通過分子量的控制，可使內層區域1中防霧劑以及表層區域2中的防霧劑，共同維持保鮮膜Z的防霧性。

在此示範實施例中，即便表層區域2中的防霧劑已經移行至保鮮膜Z的表面，保鮮膜Z中仍具有內層區域1中的防霧劑。因此，使將防霧劑添加於保鮮膜Z的不同區域（內層區域1及表層區域2），更可達到延長保鮮膜Z的防霧效果。

於一示範實施例中，以內層區域1的總重為100重量百分比，內層區域1中防霧劑的含量為4重量百分比至8重量百分比，例如：5重量百分比、6重量百分比或7重量百分比。以表層區域2的總重為100重量百分比，表層區域2中防霧劑的含量為2重量百分比至5重量百分比，例如：3重量百分比或4重量百分比。

[實驗數據]

為了證實本發明的保鮮膜具有良好的拉伸特性，可用於全自動包裝機械，且不會因拉伸而產生橫向紋路。根據表1中的成分比例，通過流延押出製得實施例1至3以及比較例1至3的保鮮膜，另將市售聚乙烯保鮮膜（產品型號：妙潔保鮮膜）作為比較例4。

在表1中，使用購自台塑（型號為5050）的丙烯無規共聚物、購自陶氏（DOW）（型號為ENGAGE ^™8100）的乙烯彈性體、購自日本出光（型號為P-125）的氫化石油樹脂、購自理研（RIKEN）（型號為EAR-770）的甘油酯類化合物（防霧劑）以及購自日本東曹（型號為630）的乙烯醋酸乙烯酯。補充說明，內層區域與表層區域中使用的防霧劑相同。

在實施例1至3以及比較例1至3中，是先使用秤量飼機（lost in weight feeder）稱取特定含量（如表1所示）的乙烯彈性體、丙烯無規共聚物、氫化石油樹脂以及防霧劑，以混合機熔融混合作為內層材料。並使用秤量飼機稱取特定含量（如表1所示）乙烯醋酸乙烯酯以及防霧劑，以混合機熔融混合作為表層材料。

接著，將上述內層材料以及表層材料分別經過單螺桿押出熔融，經過T die成型模具後形成內層膜及表層膜。內層膜以及表層膜的厚度經測量後列於表2中。

在製成內層膜及表層膜之後，將內層膜設置於兩層表層膜之間，形成三層膜結構，再以共押出的方式層合製得保鮮膜Z。具體來說，共押出後內層膜與兩層表層膜會融為一體，且內層膜會被包覆於兩層表層膜之間。其中，內層膜構成內層區域1，兩層外層膜合併構成表層區域2。

測量實施例1至3以及比較例1至4的保鮮膜Z的物理特性，並將測量結果列於表2中。

在表2中，保鮮膜的楊氏係數（Young's modulus）是根據ASTM-D638標準測試方法測得。

保鮮膜的自動包裝性，是使用購自寺岡（型號為AW4600）的包裝機進行包裝後評估。若包裝後外觀平整，無橫向紋路或明顯皺紋，以「○」表示。若包裝後外觀有橫向紋路明顯皺紋，以「×」表示。

保鮮膜的防霧性，是於250毫升的燒杯秤取100毫升的水，將保鮮膜蓋於燒杯上，置於4°C的冷藏庫中冷藏十分鐘，取出後觀察保鮮膜表面的水滴附著情形。若水氣在保鮮膜表面形成水膜，但無霧氣，以「○」表示。若水氣在保鮮膜表面形成水滴狀，無法透視，以「×」表示。

表1

	實施例	比較例
1	2	3	1	2	3	4
內層材料（重量份）	丙烯無規共聚物	45.5	44	46	47.5	48	45.5	市售 PE 保鮮膜
乙烯彈性體	45.5	44	46	47.5	48	45.5
氫化石油樹脂	4	7	4	-	4	4
甘油酯類化合物	5	5	4	5	-	5
表層材料（重量份）	乙烯醋酸乙烯酯	97	97	95	97	97	100
甘油酯類化合物	3	3	5	3	3	-

表2

	實施例	比較例
1	2	3	1	2	3	4
楊氏係數（MPa）	MD方向	5.4	5.0	5.3	7.1	5.3	5.4	13.3
CD方向	4.1	4.0	4.1	6.0	4.1	4.2	11.6
厚度（微米）	表層膜	2.2	2.2	2.2	2.2	2.2	2.2	2.2
內層膜	6.6	6.6	6.6	6.6	6.6	6.6	6.6
表層膜	2.2	2.2	2.2	2.2	2.2	2.2	2.2
自動機械包裝加工性	○	○	○	×	○	○	×
防霧性	○	○	○	○	×	×	○

根據表1及表2的結果可得知，本發明的保鮮膜具有適當的楊氏係數。保鮮膜在機器方向（machine direction，MD）的楊氏係數為4.8 MPa至5.6 MPa，在橫向方向（cross direction，CD）的楊氏係數為3.5 MPa至4.5 MPa。較佳的，保鮮膜在機器方向的楊氏係數為4.9 MPa至5.5 MPa，在橫向方向（cross direction，CD）的楊氏係數為3.8 MPa至4.2 MPa。

由比較例1的內容可得知，氫化石油樹脂的添加，可避免保鮮膜於拉伸時形成橫向紋路或明顯皺紋。由比較例2、3的內容可得知，同時於內層區域以及表層區域添加防霧劑，可達到較佳的防霧效果。由比較例4的內容可得知，本發明的保鮮膜可解決現有聚乙烯保鮮膜於拉伸時會形成橫向紋路或明顯皺紋問題。

[實施例的有益效果]

進一步而言，通過選用乙烯彈性體、丙烯無規共聚物及氫化石油樹脂，並均勻混合形成內層材料後，可使本發明的保鮮膜具備適當的拉伸特性，經全自動包裝機械拉伸後可具有良好的外觀。據此，可取代現有的聚氯乙烯保鮮膜。

本發明還分別控制乙烯彈性體、丙烯無規共聚物及氫化石油樹脂的特性，以最適化內層材料的綜觀特性。例如：控制合成乙烯彈性體的含量及重量平均分子量，控制丙烯無規共聚物的合成單體、熔點及熔融指數，並控制氫化石油樹脂的合成單體。

另外，本發明在內層區域及表層區域中都含有防霧劑，通過選用特定的防霧劑種類，可在不增加保鮮膜霧度的前提下提升防霧氣效果。並且，還可進一步控制防霧劑的分子量範圍，使保鮮膜具有長效的防霧氣效果。

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:保鮮膜

1:內層區域

2:表層區域

圖1為本發明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:保鮮膜

Claims

一種保鮮膜，在所述保鮮膜的剖面結構中，所述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，以所述內層區域的總重為100重量百分比，所述內層區域中含有40重量百分比至60重量百分比的乙烯彈性體、35重量百分比至55重量百分比的丙烯無規共聚物以及1重量百分比至10重量百分比的氫化石油樹脂，所述乙烯彈性體與所述丙烯無規共聚物的重量比為0.9至1.1；所述表層區域中含有乙烯醋酸乙烯酯。
如請求項1所述的保鮮膜，其中，所述內層區域中的所述乙烯彈性體、所述丙烯無規共聚物及所述氫化石油樹脂均勻混合形成一連續相。
如請求項1所述的保鮮膜，其中，所述丙烯無規共聚物的熔點為130℃至150℃。
如請求項1所述的保鮮膜，其中，所述丙烯無規共聚物的熔融指數為1克/10毫米至10克/10毫米。
如請求項1所述的保鮮膜，其中，所述丙烯無規共聚物是由丙烯單體與乙烯單體共聚合成。
如請求項1所述的保鮮膜，其中，所述氫化石油樹脂是以碳數為5的單體聚合的氫化石油樹脂或以碳數為9的單體聚合的氫化石油樹脂。
如請求項1所述的保鮮膜，其中，以所述內層區域的總重為100重量百分比，所述內層區域中進一步含有4重量百分比至8重量百分比的防霧劑。
如請求項1所述的保鮮膜，其中，以所述表層區域的總重為100重量百分比，所述表層區域中進一步含有2重量百分比至5重量百分比的防霧劑。
如請求項1所述的保鮮膜，其中，以所述保鮮膜的總厚度為100%，所述內層區域占所述保鮮膜總厚度的50%至70%。
如請求項1所述的保鮮膜，其中，所述保鮮膜的楊氏係數為3.5MPa至5.6MPa。