專利名稱：一種透明隔熱聚氯乙烯膠布及其制法的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是一種非涂布加工方式制得的透明隔熱節(jié)能型聚氯乙烯膠布其制法，具有 良好的紅外線及紫外光遮蔽效果，進而達到隔熱及防護的目的。該成品適合應用于建筑物 玻璃、汽車窗戶、冷凍儲藏展示柜及有節(jié)能訴求等的產(chǎn)品。
背景技術：
太陽光產(chǎn)生熱能的來源主要有二，包括波長介于400nm 700nm的可見光及波長 范圍介于700nm ISOOnm的紅外光(屬于非可視光范圍)，而一般應用在建筑物玻璃、汽 車窗戶、冷凍儲藏展示柜及有省能訴求的產(chǎn)品，除了必須具備視覺上透明的要求以外，還必 須兼具阻隔紅外光所產(chǎn)生的熱能的功效，所以必須選用具備光波長選擇性材料，才能有效 濾除700nm 1800nm的紅外光線，達到隔熱功效，并讓400nm 700nm的可見光線透過，以 保有視覺上透明的要求。另外，太陽光中200nm 400nm的紫外光范圍，依波長又可細分成 UVA(3IOnm 400nm)、UVB (285nm 310nm)及 UVC(200nm 285nm)三種波段，其中 UVA、 UVB會對人體造成某種程度的傷害，因此在建筑玻璃或汽車窗戶用材料中皆會添加有機UV 吸收劑，使該材料具備UV遮蔽的能力，進而達到保護人體的功能。傳統(tǒng)的隔熱材，如聚對苯二甲酸乙二脂(polyethylene ter印hthhalate簡 稱PET)、聚碳酸脂(polycarbonate)、聚丙烯酸脂或聚甲基丙烯酸脂(polyacrylate or polymethacrylate)、環(huán)狀烯(cyclicolefin)、聚苯乙烯(polystyrene)等，是在塑料基材 上以干式或濕式涂布具有隔熱功能的隔熱材所構成。已往，以干式涂布加工制成的公知隔熱透明膠膜10如圖1所示，是以真空濺鍍或 蒸鍍方式，將金屬或金屬氧化物等無機材料12均勻附著在塑料基材11的上面而形成隔熱膜。以濕式涂布加工制成的隔熱透明膠膜20，如圖2所示，是將具隔熱功能的無機顆 粒22均勻分散在合適的樹脂23及溶媒中，經(jīng)配制成黏度合宜的涂布液后，再涂布在塑料基 材21的上面；經(jīng)干燥去除溶媒后，無機顆粒22及樹脂23就形成附著在塑料基材21上面的 隔熱膜。『干式涂布』或『濕式涂布』的傳統(tǒng)制備過程，其共同特征是至少須經(jīng)由兩道程 序。程序之一是先制成片材或薄膜來當作基材；程序之二是利用線外(Off-line)『干式涂 布』或『濕式涂布』的方式施作于程序之一所制成的基材表面，使其具有紅外線阻隔或紫外 線遮蔽的功能。此涂布法所衍生的問題有以濕式涂布法加工，工藝中溶劑揮發(fā)，污染空氣，影響身體健康；以濕式涂布法加工，涂布液制備所產(chǎn)生的廢溶劑處理的環(huán)保問題；濕式涂布，需增設設備包括額外的卷出、涂布、干燥、成卷、裁切等，而干式涂布需 增設濺鍍機或蒸鍍機，工藝設備及加工成本高；及多一道涂布工藝，除了不利于成品良率外，涂布后還包括裁切所增加的余廢料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種非涂布加工方式制成的透明隔熱聚氯乙烯膠布及其制法。本發(fā)明的第二目的是提供一種其隔熱顆粒采內(nèi)添加方式均勻分散于聚氯乙烯膠 布組織內(nèi)的透明隔熱聚氯乙烯膠布。有鑒于以干式或濕式涂布加工方式將金屬或金屬氧化物等無機隔熱材料附著在 塑料基材表面形成的傳統(tǒng)隔熱膜，有如上述各項衍生缺失及問題，本發(fā)明人等經(jīng)過長期的 思考、研究及不斷的試驗，于制造聚氯乙烯聚合物膠布時，先將改質(zhì)劑等紫外線吸收劑、無 機隔熱顆粒、可塑劑混合改質(zhì)攪拌均勻后再依序投入聚氯乙烯樹脂，可塑劑、安定劑、滑劑 及色料等進行混合及膠化時發(fā)現(xiàn)所制成的PVC膠布的組織中的無機隔熱顆粒能均勻分散 達到分散的效果，可消彌傳統(tǒng)先前技術衍生的缺失及問題，而制造透明隔熱膜。因為不再使用傳統(tǒng)的涂布加工方法，直接將隔熱顆粒先與助劑混合改質(zhì)攪拌均 勻，后將隔熱劑均勻分散于聚氯乙烯膠布組織中，無傳統(tǒng)制法的缺失及問題可生產(chǎn)透明隔 熱膜或膠布，加工成本低廉，產(chǎn)速又快及具環(huán)保上的優(yōu)點。本發(fā)明的不使用涂布加工工藝，改以其無機隔熱顆粒采內(nèi)添方式均勻添加于聚氯 乙烯膠布的配方中，制備兼具透明性、低霧度、良好隔熱效果、紫外線遮蔽等質(zhì)量特性的聚 氯乙烯膠布。依據(jù)本發(fā)明進行制備聚氯乙烯膠布具有如下的優(yōu)點省卻濕式涂布工藝所需的卷出、涂布、干燥、成卷及干式濺鍍、蒸鍍的設備投資。濺 鍍、蒸鍍的產(chǎn)速慢，本發(fā)明可降低加工成本。避免加工工藝溶劑所造成的環(huán)保問題。采用非涂布工藝方式將具備隔熱及紫外線遮蔽等功能的材料填加于聚氯乙烯膠 布配方中，除了能保有聚氯乙烯膠布的透明性、低霧度、隔熱及紫外線遮蔽等效果外，并能 克服析出的問題。本發(fā)明的配方組成部份特征是以聚氯乙烯為主要原料，其它尚包含a)可塑劑、 b)隔熱材、c)安定劑、d)滑劑、e)助劑及f)色料。其中隔熱材先經(jīng)助劑混合改質(zhì)。本發(fā)明的制備方法為先使用含有特定配方的可塑劑、無機隔熱顆粒及其它添加 助劑的混合改質(zhì)料，利用傳統(tǒng)聚氯乙烯膠布的壓延機或T-Die機或吹氣成型機加工，制得 一種隔熱聚氯乙烯透明膠布。這種隔熱聚氯乙烯透明膠布，不僅保有聚氯乙烯既有物性，更 兼具透明性、低霧度及優(yōu)異的紅外線及紫外線遮蔽效果。本發(fā)明直接使用聚氯乙烯膠布的傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝，可制得隔熱聚氯乙烯透明膠布， 除不必使用涂布加工的外，更可省卻涂布制法的設備投資，亦可避免濕式涂布制法的廢溶 劑環(huán)保問題。因此，本發(fā)明的制法具工藝簡單、加工成本低廉、產(chǎn)速快及環(huán)保的優(yōu)點。


圖1是以公知干式涂布加工制得的透明隔熱膠膜的斷面放大圖。圖2是以公知濕式涂布加工制得的透明隔熱膠膜的斷面放大圖。圖3是以非涂布加工制得的本發(fā)明具遮蔽紅外線及紫外線效果的透明隔熱聚氯 乙烯膠布的斷面放大圖。圖4是本發(fā)明的透明隔熱聚氯乙烯膠布以多層迭合在一起使用的示意圖。
圖5是本發(fā)明的透明隔熱聚氯乙烯膠布與另一片塑料基材迭合在一起使用的示 意圖。附圖中主要組件符號說明10...透明隔熱膠膜11...塑料基材
12...金屬或金屬氧化物等無機物
20...透明隔熱膠膜21...塑料基材
22...無機隔熱顆粒23...樹脂
30...透明隔熱聚氯乙烯膠布
31...聚氯乙烯膠布32...無機隔熱顆粒
40...塑料基材
具體實施例方式本發(fā)明的透明隔熱聚氯乙烯膠布30，如圖3所示，是厚度介于0. 02 2. Omm具透 明性及遮蔽紅外線及紫外線特性的透明軟質(zhì)或半硬質(zhì)或硬質(zhì)膠布；其結(jié)構特征為厚度介 于0. 02 2. Omm的聚氯乙烯膠布31為基材，其無機隔熱顆粒32均勻分散于所述的聚氯乙 烯膠布31的組織中。本發(fā)明的透明隔熱聚氯乙烯膠布30的工藝，包括下列步驟將改質(zhì)劑0. 01 15. 0PHR、紫外線吸收劑0. 01 5. 0PHR、分散劑0. 01 5. 0PHR、 無機隔熱顆粒0. 01 15. 0PHR、可塑劑0 45PHR先投入混合機混合改質(zhì)攪拌均勻，然后 再依序投入聚氯乙烯樹脂100PHR、可塑劑0 85PHR、安定劑0. 1 15. 0PHR、滑劑0. 1 15. 0PHR、色料0. 0 12. OPHR于混合機混合均勻后，引入萬馬力機均勻混煉；再經(jīng)輥輪機進一步膠化后，料溫控制在150 190°C送料至壓延機，加工成型厚度 控制于0. 05mm 1. Omm,隨即引入溫度在20 85°C的水中冷卻硬化，然后經(jīng)過除水；或熱 熔膠布成型后，或以T-Die機加工成型厚度控制介于0. 05mm 2. Omm ；或以吹氣成型機加 工成型厚度控制介于0. 02mm 0. 8mm的熱熔膠布后，直接引入步驟(3)；及將膠布弓I入冷卻輪組冷卻定型，經(jīng)卷取制成本發(fā)明的透明隔熱聚氯乙烯膠布30。本發(fā)明用的于步驟(1)中的聚氯乙烯樹脂，可選自以塊狀聚合 (BulkPolymerization)> 溶液聚合(Solution Polymerization)> M M (SuspensionPolymerization)或乳化聚合(Emulsion Polymerization)所制得的聚氯乙 烯聚合物或共聚物的其中一種或一種以上的組合物。可塑劑；選自磷酸酯類、酜酸系、苯三酸酯類、環(huán)氧類偏苯三酸三辛酯(Τ0ΤΜ)、檸 檬酸酯、己二酸酯可塑劑聚酯類或脂肪族二酸酯類可塑劑的其中一種或一種以上。無機隔熱顆粒；粒徑介于0. 005 21 μ m，為視透明度、霧度等不同物性的需求，可 選自二氧化鈦(TiO2)、氧化鋅(ZnO)、氧化釩(V2O5)、氧化銦(In2O3)、氧化鋪(CeO2)、氧化錫 (SnO2)、氧化銻(Sb2O3)、銦錫氧化物(ITO)、銻錫氧化物(ΑΤ0)、銻鋅氧化物(AZO)及類似金 屬氧化物、硫化鋅(ZnS)的其中一種或一種以上。以及六硼化物(包括六硼化鑭(LaB6)、六硼化鈰(CeB6)、六硼化鐠(PrB6)、六硼 化釹(NdB6)、六硼化釤(SmB6)、六硼化銪(EuB6)、六硼化釓(GdB6)、六硼化弒(TbB6)、六硼化 鏑(DyB6)、六硼化鈥(HoB6)、六硼化鉺(ErB6)、六硼化銩(TmB6)、六硼化鐿(YbB6)、六硼化鎦(LuB6)、六硼化鍶(SrB6)、六硼化鈣(CaB6)、六硼化釔(YB6))的其中一種或一種以上。無機隔熱顆粒選自上述金屬氧化物或六硼化物的一種或一種以上的混合物。安定劑，可選自鋇鋅系(Ba-Zn系)或鈣鋅系(Ca-Zn系)或有機錫系辛硫醇錫 (Octyl Tin Mercaptide)等，例如南亞公司出品LQX-3K-8T、SD-8032S的一種或多種復合 安定劑?；瑒?；可以是硬脂酸系、脂肪酸酯系、脂肪酸酰胺類、金屬石堿類、有機硅系等的滑 劑。可利用上述不同種類的滑劑其中的一種或多種甚至全部搭配使用皆可。助劑包括改質(zhì)劑、分散劑、或紫外線吸收劑的其中一種或一種以上搭配而成。添加 助劑的目的，在于促使聚氯乙烯膠布31的組織中的無機隔熱顆粒32達到均勻分散的目的。其中所述的改質(zhì)劑，選自有機硅烷化合物、有機鋯鋁化合物或有機鈦鋁化合物的 其中一種(例如信越公司的Amino silane Coupling AgentKBM-603)。所述的分散劑，選自 高分子型的共聚物分散劑、含硅成份分散劑或含氟成份分散劑的其中一種或一種以上搭配 而成(例如BYK公司的Disper byk_185)。所述的紫外線吸收劑，選自羥基苯基苯并三唑類 紫外線吸收劑、或羥基二苯甲酮類紫外線吸收劑的其中一種或一種以上。色料；可視產(chǎn)品的色相需求酌予添加，或為有機系色料，或為無機系色料，亦可采 無機、有機色料混合方式。本發(fā)明的透明隔熱聚氯乙烯膠布30可以單層使用外，視用途可以如圖4所示，多 層聚氯乙烯膠布迭合在一起使用，或者，如圖5所示，與他種塑料基材40迭合在一起使用。下面將以實施例更具體地說明本發(fā)明，雖然以較佳的實施例描述加以詳述，然而 本發(fā)明的技術及權利范圍不受其所限制。本發(fā)明的各項物性評估方法如下可見光穿透率及霧度測試采用Tokyo Denshoku Co.，Ltd. Haze Meter，型號為 TC-HIII，測試下面實施例的 聚氯乙烯膠布的光透過率及霧度值，其方法符合JIS K7705規(guī)范?？梢姽獯┩嘎试礁?、霧度 值越低代表聚氯乙烯膠布的透明性越佳。紅外線遮蔽率測試采用HOYA機臺，型號為LT-3000，測試實施例的隔熱膠布，其方法符合JIS R3106 規(guī)范。紅外線阻隔率愈高代表聚氯乙烯膠布的隔熱效果越佳。紫外線阻隔率測試采用HOYA機臺，型號為LT-3000，測試實施例的隔熱膠布，其方法符合JIS R3106 規(guī)范。紫外線阻隔率愈高代表聚氯乙烯膠布的阻隔UV效果越佳。實施例1生產(chǎn)厚度0. 2mm軟度40PHR的透明隔熱聚氯乙烯膠布30，其制法為依表1的特定配方，先將無機隔熱顆粒LaB6添加量0. 25PHR、改質(zhì)劑0. 81PHR、分散 劑0. 17PHR、紫外線吸收劑0. 8PHR、安定劑3PHR、可塑劑40PHR及聚氯乙烯樹脂100PHR等原 物料依序投入混合機(HenschelMixer 1 丄制，3001^)混合均勻后，引入萬馬力機(N. P. C 制，100L落門式)均勻混煉；再經(jīng)二支輥輪式輥輪機(N. P. C制，輥輪速差1 1. 15)膠化后，料溫控制在150 190°C，送料至四輪逆L型壓延機(N. P. C制，規(guī)格24〃 X 72")，厚度管制在0. 2mm的熱熔 膠布。隨即引入溫度在20 85°C的水中冷卻硬化，再經(jīng)過除水后；
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將膠布引入冷卻輪組冷卻定型，經(jīng)卷取即制得厚度0. 2mm軟度40PHR的隔熱聚氯 乙烯透明膠布30。測試結(jié)果如表1所示，光透過率高達72%，霧度1. 7%，顯示所制得的透明隔熱聚 氯乙烯膠布30具備透明性，其紅外線遮蔽率67%，紫外線阻隔率99%。實施例2依表1的特定配方，將無機隔熱顆粒CeB6添加量0. 25PHR、改質(zhì)劑0. 8IPHR等原料 使用實施例1的制法生產(chǎn)厚度0. 2mm軟度40PHR的透明隔熱聚氯乙烯膠布30。測試結(jié)果如表1所示，光透過率高達70%，霧度2.0%，顯示所制得的透明隔熱聚 氯乙烯膠布30具備透明性，其光透過率略遜于實施例1，其紅外線遮蔽率64 %，亦僅次于實 施例1，其紫外線阻隔率99%，且加工過程中無機隔熱顆粒不會有析出的現(xiàn)象。實施例3依表1的特定配方，將無機隔熱顆粒ATO添加量1. 8PHR及LaB6添加量0. 25PHR、 改質(zhì)劑添加量6. 97PHR等原料，使用實施例1的制法生產(chǎn)厚度0. 2mm軟度40PHR的透明隔 熱聚氯乙烯膠布30。測試結(jié)果如表1所示，光透過率高達69%，霧度2.6%，顯示所制得的透明隔熱聚 氯乙烯膠布30具備透明性，其紅外線遮蔽率91%，紫外線阻隔率99%，顯示所制得的透明 隔熱聚氯乙烯膠布30具備優(yōu)異光透過率，與比較例1相當，但其紅外線遮蔽率則遠優(yōu)于比 較例1，其加工過程中無機隔熱顆粒不會有析出的現(xiàn)象。比較例1依表1的特定配方，將無機隔熱顆粒ATO 15PHR、改質(zhì)劑10. 77PHR等原料使用實施 例1的制法生產(chǎn)厚度0. 2mm軟度40PHR的透明隔熱聚氯乙烯膠布30。測試結(jié)果如表1所示，光透過率19%，霧度10. 4%，其紅外線遮蔽率91 %，紫外線 阻隔率99%，顯示所制得厚度0. 2mm透明隔熱聚氯乙烯膠布30具備相當優(yōu)異紅外線遮蔽率 及紫外線阻隔率，但其光透過率低，霧度高，為其主要缺點，顯示ATO添加量偏高所致。比較例2除厚度為0.2mm外，所制得的透明隔熱聚氯乙烯膠布30的原物料配方及制法皆同 實施例1，無機隔熱顆粒ATO添加量2. 2PHR。測試結(jié)果如表1所示，光透過率69 %，霧度2. 6 %，其紅外線遮蔽率43 %，紫外線阻 隔率99%顯示所制得厚度0. 2mm透明隔熱聚氯乙烯膠布30具備透明性、且具備中等程度紅 外線遮蔽率，但較實施例1 3差，其加工過程中無機隔熱顆粒不會有析出的現(xiàn)象。比較例3生產(chǎn)厚度0. 2mm軟度40PHR的聚氯乙烯透明膠布，其原物料配方除不含無機隔熱 顆粒、改質(zhì)劑、分散劑外，其制法皆同實施例1。測試結(jié)果如表1所示，光透過率高達86 %，霧度1. 4 %，其紅外線遮蔽率僅8 %，紫 外線阻隔率98%，比較實施例1 3顯示光透過率較高，但紅外線遮蔽率幾乎無效，與一 般膠布相同。比較例4生產(chǎn)厚度0. 2mm軟度40PHR的聚氯乙烯透明膠布，其原物料配方除不含改質(zhì)劑、分 散劑外，無機隔熱顆粒ATO添加量2. 2PHR，其余皆同比較例2。
測試結(jié)果如表1所示，光透過率高達50 %，霧度12. 0 %，其紅外線遮蔽率僅29 %， 紫外線阻隔率98%，顯示所制得的厚度0. 2mm聚氯乙烯透明膠布，因為沒有使用改質(zhì)劑、分 散劑，在紅外線遮蔽率及紫外線阻隔率方面皆較實施例1 3劣化。而且，加工過程中會有 析出現(xiàn)象，進而影響聚氯乙烯透明膠布產(chǎn)品的加工性及分散性質(zhì)量。比較例5以尺寸100mm*100mm*0. 3mm的無色透明玻璃為對照對象，測量其光透過率、霧度、
紅外線遮蔽率及紫外線阻隔率。測試結(jié)果如表1所示，顯示無色透明玻璃的紅外線遮蔽率及紫外線阻隔率確實不 佳，較實施例1 3相差很多。本發(fā)明雖然以較佳的實施例被露加以詳述，惟本發(fā)明的技術及權利范圍不受其所 限制，由申請的權利要求范圍所界定。表1 實施方式配方用量單位為PHR(每百份重量樹脂)名稱實施例 1實施例 2實施例 3比較例 1比較例 2比較例 3比較例 4比較例 5基材聚氯 乙烯IOO100100100100100100—玻璃---—--無色透 明玻璃可塑劑DINP404040-40404040—ATO—一1.8152.2—2.2-無機隔 熱顆粒LaB60.25—0.25—-——-CeB6—0.25—————-安定劑鋇鋅系3333333—滑劑硬酯酸0.40.40.40.40.40.40.4一改質(zhì)劑0.810.816.9710.774.02——一助劑分散劑0.170.170.952.610.75———紫外線吸收 劑0.80.80.80.B0.80.80.8—基材厚度(mm)0.20.20.20.20.20.20.20.3S光透過率(％)7270691969865093霧度(％)1.72.02.610.42.61.412.00.6紅外線遮蔽率(％)676491914382922紫外線阻隔率(％)9999999999989827加工過程無機隔 熱顆粒是否析出否否否否否否會-
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權利要求
一種非涂布加工方式制得的透明隔熱聚氯乙烯膠布，其厚度介于0.02mm～2.0mm，其隔熱顆粒采內(nèi)添加方式，均勻分布于聚氯乙烯膠布內(nèi)，配方組成包括聚氯乙烯樹脂、可塑劑、無機隔熱顆粒、安定劑、滑劑、改質(zhì)劑、紫外線吸收劑、分散劑以及色料。
2.如權利要求1所述的透明隔熱聚氯乙烯膠布的制備方法為將改質(zhì)劑0. 01 15. 0PHR、紫外線吸收劑0. 01 5. 0PHR、分散劑0. 01 5. 0PHR、無機 隔熱顆粒0. 01 15. 0PHR、可塑劑1 45PHR先投入混合機混合改質(zhì)攪拌均勻，然后依序再 投入聚氯乙烯樹脂100PHR、可塑劑1 85PHR、安定劑0. 1 15. 0PHR、滑劑0. 1 15. 0PHR、 色料0. 0 12. 0PHR,于混合機混合均勻后，引入萬馬力機均勻混煉；再經(jīng)輥輪機進一步膠化后，料溫控制在150 190°C送料至壓延機，加工成型厚度控制 于0. 05mm 1. Omm,隨即引入溫度在20 85°C的水中冷卻硬化，然后除水；或熱熔膠布于 成型后，或以T-Die加工制成厚度介于0. 05mm 2. Omm的熱熔膠布成型；或以吹氣加工制 成厚度介于0. 02mm 0. 8mm的熱熔膠布后成型；將膠布弓I入冷卻輪組冷卻定型。
3.如權利要求1或2所述的透明隔熱聚氯乙烯膠布，其中，所述的無機隔熱顆粒，粒徑 介于0. 005 2μπι，包括六硼化物或金屬氧化物的一種或一種以上的混合物；其金屬氧化 物選自銻錫氧化物、銻鋅氧化物；六硼化物選自六硼化鑭、六硼化鈰。
4.如權利要求1所述的透明隔熱聚氯乙烯膠布，其中，助劑包括改質(zhì)劑、分散劑及紫外 線吸收劑。
5.如權利要求1所述的透明隔熱聚氯乙烯膠布，其中，改質(zhì)劑包括有機硅烷化合物偶 合劑、有機鋯鋁化合物偶合劑或有機鈦鋁化合物偶合劑。
6.如權利要求1所述的透明隔熱聚氯乙烯膠布，其中，分散劑選自高分子型的共聚物 分散劑、含硅成份分散劑或含氟成份分散劑的其中一種或一種以上。
7.如權利要求1所述的透明隔熱聚氯乙烯膠布，其中，紫外線吸收劑選自羥基苯基苯 并三唑類紫外線吸收劑、或羥基二苯甲酮類紫外線吸收劑的其中一種或一種以上。
全文摘要
本發(fā)明是一種以非涂布的加工方式制得透明隔熱聚氯乙烯膠布及其制法，所制得的膠布具有紅外線及紫外線阻隔的節(jié)能功效。其制備方法是先使用隔熱材料與助劑混合改質(zhì)攪拌均勻，將隔熱顆粒適當分散，再依序與聚氯乙烯樹脂、可塑劑及助劑混合。膠化后直接導入膠布機壓延等加工工藝。由本發(fā)明所產(chǎn)出的膠布，具有良好隔熱效果及透明等物性。
文檔編號C09J7/00GK101962516SQ20091016160
公開日2011年2月2日 申請日期2009年7月22日 優(yōu)先權日2009年7月22日
發(fā)明者馮殿潤, 吳文義, 林昭賢, 程嘉和, 黃英德 申請人:南亞塑膠工業(yè)股份有限公司