繽紛的跨域高科技—環保功能油墨的新型材料與配方技術
油墨從包裝/裝潢/家飾的民生應用，到電路印刷/導光板/微透鏡/3D立體影像/自修復的高科技應用，其發展已走向功能化、環保化，且成長快速。油墨的主要成分包括顏料/功能微粉、樹脂及助劑，隨著印刷的廣泛應用及功能需求，油墨中的樹脂及微粉開發亦日新月異。油墨要極低化VOC必須去除溶劑，由水或UV單體取代之，相對應的，其使用的樹脂除需可溶於水/分散於水或相容於UV單體，並需具備印刷快速且賦予印製墨膜之應用物性與特性。水性油墨重點在如何導入賦予功能性之Non VOC樹脂、助劑，以及透過油墨成分組成來設計配方相容化之各組成分，以達到印刷適性、速度及
墨膜物性，使其可與溶劑型油墨相當；而無溶劑LED UV油墨之重點，除導入賦予功能性之UV寡聚物及相容化各組成分外，還需考量光起始劑與LED UV波長的搭配，以及與色墨吸光波長之相互匹配性，同時探討如何運用增感劑提高光固化反應率，以提升物性並降低單體殘留量；永續型油墨以往朝向生質型發展為主，近來因循環利用議題，已啟動橡、塑膠回收利用於油墨的開發。
「自修復微膠囊於導電油墨和防蝕塗料之開發與應用」係導入自修復微膠囊賦予噴墨印刷銀導線自修復功能的新穎油墨。文中主要討論藉由微膠囊包覆核心物質，並運用於有自行修復之需求材料的相關議題。由於微膠囊尺度小，其表面能大容易團聚，所以必須透過一些分散方法使微膠囊在基質中可以均勻分散，以提高微膠囊與基質的相容性，目的在於提高微膠囊的修復效率。文中並提出幾種微膠囊應用於修復電路中之斷路、噴墨列印油墨，以及防腐蝕塗料的應用例子。
因應全球數位化及環保節能省材的發展趨勢，印刷產業已轉型至數位噴印，工業應用數位噴印主流走向LED UV型油墨。「LED UV數位噴印材料與應用」介紹LED UV噴印墨水的組成材料及其應用，文中指出LED UV噴印墨水在研製時，除需符合後端產品應用物性外，更需搭配噴墨頭的規格與限制。研製配方時可掌握幾個重點：單體與寡聚物需注意低黏度、表面張力、官能基數等；色料需注意顏料色彩性質、安定性與黏度等；光起始劑需注意搭配的光源及墨水對光的吸收來設計光起始劑配比；助劑需注意調控表面張力（噴墨適性）、潤濕（需考量噴墨嘴及基材）與附著等。這些都有助於開發物性優良的LED UV噴印墨水之研發效率。
從環保要求來看，全球各國對於油墨VOC的規範日益嚴苛，美國加州規範VOC含量為50 g/L、歐洲則訂定為30 g/L，油墨的發展必須走向環保化；加上品牌廠紛紛要求製造過程中不可有溶劑製程，墨水走向水性化。水性墨水的主要組成包含顏料、樹脂、助劑和水。原料的選用對墨水的物性有著重要的作用，並影響後續的應用物性。水性墨水對於基材潤濕、墨乾性及墨膜物性上需改善，如何選用原物料和水性墨水配方設計是關鍵技術。「水性墨水材料」一文介紹水性墨水常用的材料包含樹脂、助劑等，讓讀者對原料有更深入的了解，在篩選和墨水配方設計及配製時，能有事半功倍的效果。
環境保護是全球性的重要課題，大多數國家執行環保法規以減少工業活動對環境的影響，油墨和塗料工業也不例外。無論是對VOC的使用與排放加以限制，或是對VOC含量較高的油墨與塗料徵稅，種種措施驅使油墨與塗料由溶劑型轉向水性化產品。為了配合開發水性配方，高性能水性油墨與塗料的相關添加劑研究正如火如荼地進行中。「新一代高分子型水性分散劑在油墨與塗料的應用」一文，由潤濕分散劑的穩定原理及分子結構介紹新型水性高分子型分散劑，並提供數個測試實例展示高分子型分散劑在水性油墨與塗料方面的應用。
UV油墨具有快速固化、印刷速度快、印刷品質及性能佳、覆著力強、印刷適應性佳等優勢，適用於多種不易吸附油墨以及熱敏感之承印基材印刷，且不含有機溶劑，為無VOC問題之環保油墨。除凹版印刷因為製程限制，目前還是由溶劑型油墨獨占外，UV油墨可適用且已經廣泛應用於柔版、平版、絲網、噴墨印刷，以及3D列印增層製造等多種印刷技術。「光固化壓克力樹脂之油墨應用及趨勢」一文簡介了UV固化壓克力樹脂於印刷油墨、3D列印、印刷電路板油墨之行業應用及市場趨勢，並淺顯地解釋了技術特點以及適合之材料推薦。
熱裂解為處理塑膠廢棄物的一種主要方式，可將塑膠轉化為碳氫化合物和固體殘餘物。「環保回收碳材料用於水性黑色墨水之製備」是發展將熱裂解輪胎的固體殘餘物進行處理，繼而回收其中的碳黑並轉換為高價值墨水的製程。回收的碳黑具有易聚集以及疏水的特性，經由與聚（4-苯乙烯磺酸鈉）(PSS)球磨後，除了降低碳黑的顆粒大小外，並可以將PSS修飾到碳黑表面，形成穩定水溶液。再與水性聚氨酯球磨後，產生的黑色墨水所印出的圖樣，除了具有深邃的黑色之外，並且具有抗水耐磨的能力。
環境友善之水資源循環與有價物質回收技術
零液體排放(Zero Liquid Discharge; ZLD)技術有各種不同的處理程序，如何有效且經濟地將廢水分離成可再利用的水資源與有價物質回收，同時減少固體廢棄物產生與清運量，甚至於轉化成原物料或有價物質再利用，是ZLD技術發展的重點。典型的ZLD處理程序主要為前處理、減量濃縮、固液分離等單元的組合，產出的水可回收再利用，高濃度廢液或固體物則進行資源化。利用前處理單元降低有機物與鈣、鎂、矽等結垢因子，避免在濃縮程序中造成結垢，再藉由濃縮技術將廢水減量，降低能耗與成本，並採用蒸發與結晶等單元進行固液分離。近年來，針對高濃度廢液進行鹽分離與酸/鹼回收的技術也逐漸被重視，可將一價鹽、酸及鹼等產物回收再利用。當處理成本達合理的經濟效益，可全量回收水資源與原物料，使廢水對水體環境的衝擊降至最低，同時成為真正符合環境友善的循環技術的目標。
全球零液體排放技術市場在2018年需求約為5,442百萬美元，其中水前處理需求約占30%、水處理過濾需求約占31%、水處理蒸發與結晶系統需求約占39%，預估到2023年全球ZLD市場需求將成長至8,090百萬美元，年複合成長率約為8.3%；產業應用占比最大者為能源與動力產業，其次為石化與化學產業。「工業廢水循環資源化技術與零液體排放(ZLD)市場發展趨勢」一文報導，全球ZLD廢水處理技術主要領導廠商包含Aquatech、Veolia Water、GEA Group、Saltworks Technologies、Condorchem Envitech、Oasys Water、Memsys、Aquafortus等公司，公司經營型態多具有廢水處理系統設計、施工和全面性的工業廢水處理系統營運管理服務，並針對廠商需求開始導入自動化、智能管理技術。
隨著經濟的快速發展，水資源需求不斷地上升，如何將廢水進一步回收，甚至是零排放廢水，將成為未來人類不得不面對的問題。「軟化樹脂與薄膜在零排放系統的應用」一文從業界角度，先介紹典型的廢水零排放處理流程，再藉由探討零排放的主要關鍵技術：超濾(UF)、軟化樹脂、逆滲透(RO)、納濾(NF)與超高壓逆滲透膜(UHPRO)來說明零排放的發展與挑戰，並以煤化工(Coal to Chemical)廢水零排放的實際案例來總結其成效。
「廢水全回收與所產生固體廢棄物資源化之技術進展」一文闡釋，近年來工業廢水全回收之需求日益增高，其程序歷經演進，目前處理流程主要為前處理、薄膜濃縮與熱蒸發乾燥等單元串接。一般先將廢水經前處理去除造成薄膜表面積垢物質後，透過薄膜技術將廢水濃縮至一定程度，再導入熱技術進行最後蒸發濃縮與結晶乾燥。此一流程藉由薄膜技術減少熱技術所需處理廢水量，可達到節約能源消耗目的。而為進一步降低整體成本，將全回收後固體廢棄物（以殘鹽為主）資源化，已為廢水全回收程序新興發展方向。
為因應水資源短缺及永續發展需求，行政院再生水推動目標預期將於民國120年達每日132萬噸。在工業廢水回收再生領域因廢水來源複雜，採UF/RO做為再生水程序時常受加壓膜濾之限制，僅約有50%之回收水量。「電透析技術應用於水回收再利用及其自主膜材開發」一文指出，而EDR係以電場驅動水中帶電離子遷移透膜，其回收率可達80%以上。然EDR核心離子交換膜材掌握在國際大廠，使國內廠商在技術推廣及發展上備受限制，如何建立本土化離子交換膜材的設計製造及量產能力，將是國內拓展EDR產業的關鍵問題。
主題專欄
「仿生全疏膜在薄膜蒸餾上之應用」一文指出，全球水資源與物質缺乏之困境是人類已經面臨的挑戰。啟發於昆蟲皮殼層表面之特殊結構，台大研究團隊以化學水浴沉積法與低表面能改質，製備具有氧化鋅凹角結構之玻璃纖維全疏薄膜以及氧化鋁中空纖維全疏膜，同時探討全疏膜表面奈米結構（奈米柱與奈米顆粒）對薄膜全疏性質之影響，其全疏性質搭配薄膜蒸餾程序能有效處理低表面能之廢水。此技術有機會成為未來零排放（水資源、有價金屬回收）、碳捕捉甚至藥物高純度結晶等應用上之發展趨勢。
建築物智慧化已是不可擋的趨勢，「有感智慧、永續節能」逐步成為建築業規劃設計新主流。「有感建築、永續共生 IWA平台賦予智慧建築新概念」一文，分享群光電能以「讓建築為人而生」為願景，打造「IWA智慧建築整合管理平台」，以數據分析、物聯網技術為基礎，藉由友善的圖形化操作介面，協助物業主、建築師、建商與設備維運商等各方參與者進行整體考量及規劃；並整合空間內所有子系統與機電設備，包括空調、窗簾、照明、電力、門禁、給/排水、消防、監視、物業管理、動力、設施管理系統等，以全面滿足使用者舒適便利、安全節能之需求。IWA平台致力於從各個細節塑造智慧建築的完整風貌，期讓建築物化身為有感覺、能思考、可對話、與自然共存的智慧綠能大樓。
燃料電池技術發展已超過百年，但在2000年代以前並未大規模應用且技術發展緩慢。在此以後，燃料電池各項應用逐步成長，帶動相關產品技術發展。至2015年，燃料電池的發展重心在定置型發電技術；隨著運輸型技術發展逐漸成熟，近期燃料電池汽車市場逐漸興起。目前各技術開發重心仍多為提高發電效率與降低成本，其發展速度將為未來市場與廠商的成長關鍵。「全球燃料電池技術與廠商發展趨勢」分析包括燃料電池技術發展歷史、技術發展現況、未來趨勢以及主要廠商動態。
接續上期探討聚對苯二甲酸乙二酯(PET)的化學回收技術，本期「化學回收產業趨勢與應用(下)」繼續探討聚氨酯(PU)、聚醯胺(Nylon)、聚醯亞胺(PI)三種常見塑材的的化學回收方式。包括PU的醇解法與酸解法；處理Nylon回收的酸解、水解、氨解技術；以及PI之水解法與超臨界流體法兩種解聚機制。分享其利用化學回收循環再利用的現況，未來期待建立資源能更有效使用的新經濟模式，為達到產業新發展與環境保護兼顧的永續發展目標做努力。
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