陳世言、彭美枝、施志鳴、黃靖婷、杜逸昌 / 工研院材化所
偏光板是由多層高分子材料所組成，包括PVA、TAC、PET，將廢棄偏光板中的這些塑料回收再利用是一種兼顧環保與經濟效益的處理方法，其中PVA在這些回收塑料中屬於較簡易分離且後續容易加工的塑料。回收PVA所配製的水膠可以製成環保型木製產品或是加工成輕型發泡建材。近年來，環保與永續發展意識逐漸受到全球關注，將回收PVA部分取代既有的原料，亦可達到ESG理念。
【內文精選】
聚乙烯醇
聚乙烯醇(PVA)是一種無毒且生物可分解的水溶性高分子，其多元醇(Polyol)的結構可以和水形成氫鍵而易溶解於水中，也可溶解於含有羥基(Hydroxyl Group)的溶劑，如甘油、乙二醇。PVA一般是由聚醋酸乙烯酯(Polyvinyl Acetate; PVAc)部分或完全水解製備而成，其水解程度的不同會影響PVA的化學及物理性質，例如溶解性、結晶性、與水的親和性。
PVA具有優異的成膜能力、高抗拉強度、良好的黏著性、氧氣阻絕性和化學溶劑抗性，廣泛應用於各種領域，包括黏著劑原料、紙張塗層、紡織品、水溶性包裝材料以及面板產業，偏光板中的偏光子即是使用PVA薄膜經過微熱拉伸所製成。此外，透過與硼酸鹽、戊二醛或其他交聯試劑交聯，可使其形成具有柔軟性、保濕性及自我修復性的PVA水凝膠。利用水凝膠的高吸水性，可以應用在日常生活用品當中，如尿布、應急用尿袋、面膜等；其保水性則可以應用在農業或園藝用的保水材料；在工業應用上可以用於空氣濾材、廢水處理等吸附處理；生物醫學應用方面能夠擴及到藥物傳遞、隱形眼鏡、組織工程和其他生物醫學領域。
廢棄偏光板回收處理技術
工研院材料與化工研究所建立廢棄偏光板去碘(Deiodination)回收與高效循環資源化技術，主要是為了解決廢棄偏光板回收與處理量能不足的問題。去碘的製程可以去除廢棄偏光板中碘的成分，排除廢棄物在焚燒時所釋放碘蒸氣的疑慮，除此之外還能夠進一步地分離廢棄偏光板中高回收再利用價值的塑料。在此技術中，工研院材化所開發了偏光板回收的「固–液萃取系統」噸級處理線，透過選擇與配製特定萃取液，利用偏光板中成分對於萃取液的反應性與溶解度差異，選擇性地先後將碘、PVA及TAC萃取出。經過檢測，碘的去化率可達99%以上，且PVA、TAC等高分子材料回收率高於九成。
廢棄偏光板回收PVA的應用
近年來，環保與永續發展意識逐漸受到全球關注，ESG(Environmental環境保護、Social社會責任、Governance公司治理)是企業社會責任的一個重要指標，許多國家和企業已經開始積極推動ESG相關工作，反映出社會對永續發展和企業責任日益重視。許多企業已將ESG納入其發展決策中，以確保他們的產品是兼顧環保與社會責任。雖然從廢棄偏光板回收的PVA是已經過交聯處理的PVA，其物理、化學性質皆與一般PVA存在著差異性，例如黏度、酸鹼度等性質，但仍然可以利用部分取代的方式為產品增添ESG屬性。以下將針對回收PVA製成的水膠(Hydrogel)以及其加工性進行應用說明。
1. 環保型木製產品
將回收PVA調配成水膠並與木質材料(如木材、竹材)和其他添加劑黏著或混合，可以製成環保型木製產品。工研院材化所將廢棄偏光板回收PVA混合一般PVA調製成水膠，並與廢棄木質纖維混合塑型，製成環保型木製緩衝材(圖六)，具有良好的緩衝能力。
圖五、廢棄偏光板回收PVA配製水膠(左)；圖六 廢棄木質纖維與回收PVA水膠製作之緩衝材(右)
2. 輕型發泡建材
PVA可透過添加適當的發泡劑，並在特定溫度、壓力的條件下進行發泡製程，形成PVA的發泡材料，具有質輕、防震性能良好、耐酸鹼、絕緣性佳等優點，可以應用於建築、包裝、運動器材等領域。工研院材化所將回收PVA與發泡試劑混合進行化學性發泡製程，所製成的PVA發泡樣品具有輕質量且高強度的性質(圖八)。若將PVA發泡材料添加具有耐燃性的添加劑以提升其防火性能，將可作為建築用隔板，適合應用於輕型建築材料。根據市場調查，預測於2022年至2027年間輕型建材的國際市場需求價值為5.273億美元，並且在預測期間內年複合成長率高達11.06%，極具優異的應用潛力 ---以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
圖八、硬質輕量PVA發泡材料
★本文節錄自《工業材料雜誌》439期，更多資料請見下方附檔。