高分子材料為人們的日常生活帶來許多便利性,但產生的廢棄物也對環境帶來嚴重影響。雖然廢棄塑膠已進行有效分類與回收再利用,但仍有許多複雜的廢棄混合高分子材料無法有效回收利用。
本文將從以下大綱,介紹廢棄塑膠回收分選機制以及產業應用。
‧廢塑膠回收分選機制
1. 密度分選技術
2. 光學分選技術
3. 靜電分選技術
‧廢塑膠循環再生應用
1. 相容助劑開發
(1) 何謂相容劑
(2) rPP/PE-rPET增強型再生相容助劑開發
2. 廢車輛塑件回收與應用
3. 環保再生綠建材
‧結語
【內文精選】
一般社區或學校進行回收工作時,通常將所有的塑膠容器歸為一個大類,回收商回收後需要進一步將之細分類為聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚乳酸(PLA)、Acrylonitrile Butadiene Styrene (ABS)等,才能為後端再生處理廠所利用,目前這部分的工作還多倚賴人工進行分類。根據環保署資料顯示,105年廢塑膠容器總回收量約為18.5萬公噸(表一、圖二),其中PET回收量占一半以上、PP/PE的回收量次之,此兩類材質的回收量占總回收量97%以上(圖三),其回收量的部份亦逐年增加(表一)。
圖二、105年廢容器總量(463,244,548公斤)
廢塑膠回收分選機制
塑膠種類繁多,目前針對廢塑料分選技術主要分為人工分選與自動分選兩大類。自動分選法又可以細分成密度分選、光學分選、靜電分選三種分選技術。
3. 靜電分選技術
靜電分選技術是利用各種塑膠導電率不同以及電場作用於塑膠上的靜電性能來進行分選。先對廢塑膠進行破碎處理,使之達到合適的粒徑,雖然塑料的電傳導性低,但仍可利用塑膠顆粒之間相互摩擦,使不同的塑料帶上異種電荷,通過高壓靜電場對帶電顆粒進行分選收集。其中,荷電步驟決定了顆粒是否能得到充足的電荷而被電場吸引,而靜電分選步驟則決定了帶電顆粒的運動軌跡,從而決定了最終的純度和回收率。常見塑料的帶電順序如圖四。
靜電分選過程原理簡單且分離效率高,適合密度相近不易分選的塑料,但也會受到塑料添加劑的種類及塑料顆粒表面狀況的影響。靜電分選技術目前大多用於分離PE、PVC和Nylon的塑料廢棄物,廢棄物回收率可高達98%,而分離後的材料純度可達95%。
廢塑膠循環再生應用
1. 相容助劑開發
每年約有650噸不可回收的混合片材、平板、塑膠板(PP、PE、PET、少量PVC等)廢棄量,對環境造成相當大的負擔,亟需想辦法來處理。工研院材化所致力於再生塑料複材助劑開發,利用低成本、高效率的改質方法,將無經濟效益的廢平板容器混合料進行回收再製,開發增強型再生相容助劑,除了可以去化廢棄的塑膠外,經過再生純化改質製程後使再生相容助劑的相容性更好、價值提升,可應用在更多高附加價值的產品。
2. 廢車輛塑件回收與應用
國內目前廢棄車輛的塑件回收以廢保險桿為大宗,再製成塑膠酯粒原料。塑膠件占全車種比例25%,PC、ABS、PC/ABS約占塑膠件5~10%,即1.5噸車款約有375公斤塑膠,其中PC、ABS、PC/ABS約18~37.5公斤。PC在汽車中主要用於製造燈罩、左右輪罩護板、左右風框蓋、中間風框蓋(PC/ABS)、儀表擋板本體(PC/ABS)與後保險桿緩衝墊;而ABS則是主要用於汽車的內飾件與外飾件。以台灣車輛公會估算,2017年台灣15年以上車輛約有220萬輛,若報廢數量高,則廢棄之PC、ABS、PC/ABS可達3.9~8.25萬噸,目前去化此類塑膠件多以焚化處理。為達環保訴求,工研院材化所致力於廢機動車輛塑膠(PC、ABS、PC/ABS)品質管制指標、螺桿脫揮純化技術及回收料高值化改質技術建立,開發符合資訊器材外殼部件之物性規格的ABS/PC回收再生酯粒,透過製程放大與塑膠之再生酯粒驗證(PIDC、TÜV)後,未來將可應用於資訊器材外殼件材料並取得EPEAT產品認證(圖八)...…以上為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。
圖八、廢機動車輛衍生塑膠件再生示意圖
作者:陳良哲、黃冠燁/工研院材化所
★本文節錄自「工業材料雜誌」383期,更多資料請見下方附檔。