拆解的工藝：高分子塑料的化學解聚再生
化學再生技術是透過改變廢塑料的化學結構並將其轉變為可用於製造塑膠或其他產品原料(單體)的過程，包含熱解、氣化、加氫裂解和解聚等。化學再生補足了機械物理回收、溶解回收等其他塑料回收再生方法之所缺，減少焚燒或是掩埋等非循環再生的處理量。由於化學再生將聚合物分解為其結構單元，有機會可以生產具有原始塑料特性的低碳塑料，用於要求較高的應用。歐盟為塑膠制訂了雄心勃勃的循環目標，修訂的廢棄物指令目標是到2030年廢棄塑料回收率達到55%以上。在這種情況下，化學回收是減少廢棄物和促進永續發展的積極作為，隨著化學再生產業的發展，也蘊藏著新的就業機會潛力。

「廢塑膠化學回收市場發展現況與挑戰」一文指出，廢塑膠化學回收可處理機械回收無法處理的廢塑膠，產製出再生單體或化學品，近幾年在石化大廠帶頭下吸引許多投資與建廠。疫後時代國際經濟活動陸續恢復，化學回收市場與建廠也開始面臨技術、政策、成本資金等多重因素的挑戰，出現供需失衡、環保抗爭，甚至取消投資的狀況。分析師觀察，作為一種先進的回收技術，無論是裂解或解聚，相對於機械回收的成熟度，仍需要政策、價值鏈利害關係者的支持與投入，以及更多的社會溝通，才能建構完整的循環體系，讓更多的廢塑膠進入封閉循環。在國際減塑、淨零趨勢下，廢塑膠的循環再利用扮演關鍵的角色。透過聯合循環鏈上的利害關係者，建構循環體系，共同提出減塑、減碳方案，並分配共享利益成果，才能吸引更多利害關係者參與投入。

聚苯乙烯(PS)是一種由苯乙烯聚合而成的塑膠，在各個領域被廣泛使用。物理回收包含機械法或溶劑法等，受廢棄物潔淨度影響，限制再生製品的應用價值。化學回收透過熱化學反應，能將廢棄聚苯乙烯重新轉化為具經濟價值的苯乙烯，並可循環應用至既有的塑橡膠產業，同時減少焚燒碳排與降低對石化原料的依賴。「聚苯乙烯化學回收苯乙烯單體技術現狀」主要針對國內廢棄物流現況、熱裂解機制、國際製程技術以及相關發展活動進行資訊彙整；也說明工研院材化所致力於新型態塑膠熱裂解製程技術開發，導入創新設計的多效觸媒來誘導反應途徑，提高目標產物裂解選擇率；同時減少反應活化能，降低製程溫度以減少能源損耗。已建構的批次系統與開發中的連續式製程系統，可將物理回收不易處理的事業廢棄與消費後廢棄塑料轉化成單體液態油，純化後可直接導入既有塑橡膠應用產業，進一步生產出符合未來國際法規與品牌商要求之再生產品，讓相關業者在國際低碳循環原料供應上更具競爭力。

聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)俗稱壓克力，具高透明度、高絕緣性、低吸水性、高機械強度、易加工等優點。「聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)化學回收技術開發」透過文獻、實驗室測試評估、先導系統測試驗證，探討將PMMA透過化學回收的方式回收高純度r-MMA可行性。首先針對壓克力回收技術進行探討，瞭解可透過化學回收技術，產出高品質再製產品；也針對不同的化學回收方式進行討論與比較。在裂解測試驗證方面，利用流化床進行PMMA化學回收，於裂解系統進行裂解測試與時間運轉，透過蒸餾方式純化r-MMA，經過純化後r-MMA產品純度達99.5%以上，含水率低於500 ppm、色度低於5 APHA，符合市售商品的規範，也驗證流化床裂解設備搭配蒸餾設備運作之可行性，可作為商業化系統設計建置之參考。另針對商業化裂解系統進行經濟可行性分析，初步證明商業化系統之經濟可行性。期能提供國內壓克力產業升級，減少天然資源開採，兼具經濟與減碳效益的技術選項。

消費後的聚碳酸酯(PC)廢料因經過消費者長時間使用而造成其降解，也因市場上同時存在許多複合PC(主要為PC/ABS)而造成廢料組成複雜，目前僅特定PC產品具回收價值(包含板材、中空板、浪板、採光罩、水桶、太空瓶、飲水機殼、安全帽鏡片與車燈殼)，但其僅能加工進行PC次級產品應用。以目前終端品牌對達成碳中和的策略，若能將廢PC中的雙酚A (BPA)單體回收，將大幅提升回收產品價值，並可應用於高階產品，如：光學板材(PC)及印刷電路板(環氧樹脂)，藉此提高廢PC的回收價值並達到減碳目的。「聚碳酸酯(PC)化學回收」一文分享回收BPA市場需求及國內外PC化學回收技術的發展，也說明工研院材化所開發PC醇解化學回收技術，可望協助業者建立低溫常壓的低能耗PC化學回收技術及聚合級BPA循環料源純化技術，藉此將PC廢料轉化之再生BPA應用至PC或環氧樹脂產品中，實現再生PC或再生環氧樹脂產品開發。期待建立讓資源能更有效使用的新經濟模式，達到產業新發展與環境保護兼顧的永續發展目標。

精準設計、預測和塗佈成型技術  完美結合實現智慧製造
塗佈工藝技術係將具有特殊功能的材料均勻被覆在底材上，以增加產品的光學特性、電氣特性、導熱性、導電性和接著性等功能，進而提升產品的附加價值。這項技術在半導體膠材、印刷電路板材料、平面顯示器/光學膜、儲能產業、陶瓷電容器、被動元件、膠帶業和機能性布料等領域都有應用。塗佈產品的價格範圍相當廣泛，從每平方米不到20元的低價產品到高達5,000元的高價產品都有，價格差異主要取決於產品的獨特性、功能性、不可或缺性，以及應用產業的特殊需求。在當前追求產品開發的快速需求下，傳統的經驗和實驗設計方法已無法滿足現今要求，國內許多產業已經從傳統的代工模式邁向智慧製造，塗佈產業也不例外。因此，如何快速且準確地進行材料配方調配、製程參數設計以及設備開發已成為國際上各大廠商爭相追求的目標。

為達到多功能塗佈產品要求，塗佈產品結構已經由單層結構朝向雙層結構、甚至三層以上結構發展。在提升製程效率並提高產品品質的需求下，開發雙層或三層同時塗佈製程技術有其必要性。「多層同時塗佈技術與應用」針對狹縫式雙層及三層同時塗佈技術及工研院材化所在此技術的發展現況做一介紹。雙層及三層同時塗佈技術影響因子眾多，包括：各層厚度、塗佈樣式(連續或間隔)、塗料的物性(黏度、表面張力、固含量、溶劑系統)、內部流道及模唇形狀及尺寸等，但其具有製程效率高、可節能減碳、產品結構設計彈性增加、材料設計空間變大等優點，因此雖然技術難度較高，但效益宏大。展望未來，雙層或三層結構產品會持續被開發出來，工研院材化所已擁有雙層及三層同時塗佈的軟硬體技術，可協助有志於投入雙層及三層塗佈的公司及相關材料研發人員，開發各種先進雙層或三層塗佈產品，以加速導入市場應用。

捲對捲連續式塗佈製程中的乾燥製程，常常直接影響產品的塗膜品質。不恰當的乾燥製程參數，將導致塗膜的品質產生缺陷。考量產品品質、耗能與生產成本、環保法規需求、操作安全性等要求，塗膜乾燥製程之精準操作技術逐漸被重視。「塗膜乾燥製程精準操控技術」一文介紹以理論模式預測塗膜乾燥過程中溶劑的變化，取代經驗法則之乾燥參數設定，以達到製程參數優化；並輔以應用案例，包括底片製程、膠帶產業、鋰電池極板製程、彩塗鋼捲產業、光學膜產品、濾膜、鈣鈦礦太陽能電池等，說明乾燥製程參數對產品與結構造成的影響。工研院材化所近幾年開發塗膜製程的乾燥固化預測工具並積極拓展於相關產業之應用，期能與國內相關業者進行合作，對技術進行不同的塗佈產品與製程條件驗證。

比爾蓋茲在2023年提出AI時代已經來臨，並指出能夠善用AI的企業將會脫穎而出。近年來塗佈產業面臨產品開發週期縮短、訂單少量多樣以及人力成本增加等因素，借鑒德國工業4.0發展智慧製造，導入人工智慧、大數據、物聯網等技術，透過自動化、數位化和智慧化的生產模式提升效率和品質，以因應未來市場的需求。「智慧化塗佈製程設備發展」探討如何發展塗佈製程設備智慧化及相關技術介紹。工研院材化所多年來專注於塗佈製程技術的開發，建立塗佈產品缺陷AOI檢測及塗佈相關技術，並加入AI高效率人工智慧的診斷平台技術，透過AOI缺陷與製程參數資料庫建立，導入AI模型演算法，協助產業界能在線上有系統性地判別，快速標註出缺陷相對位置與精準辨識缺陷種類，回饋缺陷解決對策。藉此以達到智能化、精準化、快速化、數位化的缺陷預測，解決產業界目前技術瓶頸問題，完成快速精準之高品質塗佈產品開發。

「鈣鈦礦太陽能電池大面積塗佈技術與發展趨勢」一文說明，近年來鈣鈦礦太陽能電池引起了科學家和能源專家的關注，相較於傳統的矽晶體太陽能電池，鈣鈦礦太陽電池擁有較高的開路電壓、低溫低能耗、適合於柔性襯底材料等優勢。其製造過程主要分為乾式和濕式兩種方法，在濕式塗佈技術中，狹縫式塗佈技術的應用日益廣泛。狹縫式塗佈技術具有高膜厚均勻性、高塗佈速度、高塗料使用率與可適應不同基板等優勢；此外，狹縫式塗佈技術也可與其他塗佈技術結合，讓鈣鈦礦太陽能電池實現更好的效果。目前，已有多項研究證實了這種技術的可行性和優勢，然而，大面積元件製造中仍需解決一些製程上的挑戰。工研院材化所開發狹縫式模具內部流道模擬技術、塗佈液珠流場模擬技術、塗膜乾燥調控技術，期解決鈣鈦礦塗膜之超薄層塗佈、塗層厚度均勻度以及量產穩定性等需求。未來的研究將聚焦於製程優化和生產條件的控制，以實現更高效、穩定和可持續性的鈣鈦礦太陽能電池生產製程。

「創新超濾膜材產品與社區大樓淨水應用」報導，台灣居住型態日益趨向於集合式住宅，為因應集中人口的用水，許多公寓大樓都使用蓄水池與水塔作為穩定供水的設備。然而，供水設備在經過一段時間的使用後，經常會出現水管生鏽、發霉、髒汙及水垢，造成飲用水水質的疑慮。工研院材化所以獨特的樹脂配方與塗佈相轉製程技術，開發出奈米孔洞等級的超濾(UF)膜材，只要透過簡單清洗即可重複使用，免換濾芯，為ESG概念產品，除了應用於社區大樓淨水已具有實績外，對於工業製程所需的超純水需求，也有明顯的製程改善效果。另外，針對硬水問題，材化所亦已開發一種創新的軟水處理技術，特殊的濾料技術除了可保留人體所需之鈣、鎂離子等礦物質外，且不產生水垢，同時因不需要使用鹽錠，所以並無吃鹽的風險。隨著過濾膜材技術的進步，居家淨水設備不斷地提升改良，未來的淨水模組需具備節水減碳、重複再利用的優點，並且能夠去除水中的塑膠微粒、細菌、病毒等有害物質，以達到家庭用水安全且水質良好的穩定來源。

主題專欄與其他
隨著全球環境保護意識增強，實現淨零碳排放成為各國政府追求的目標；另一方面，AI大數據時代來臨，數據中心的能源消耗與熱管理問題，也因需求增加而變得更加棘手。為了應對這一挑戰，浸沒式冷卻技術應運而生。利用冷卻液冷卻晶片，提高了散熱效率，並確保高性能伺服器穩定運行，從而提供更為高效且節能的散熱解決方案。「浸沒式冷卻液技術及特性檢測平台」介紹單、雙相式冷卻系統技術及其優缺點，特別關注單相式非氟系冷卻液的發展現況；工研院材化所在此領域的研究也已持續多年，不僅成功開發新型的單相非氟系冷卻液，還建立了完備的冷卻液特性檢測平台，並與國際知名大廠Intel以及工研院電光所共同建立聯合實驗室，提供了一個接近真實應用環境的平台，讓業界廠商能夠進行4U載具驗證及相關測試，為相關產業的發展提供了堅實的基礎和豐富的資源。

「高溫熱輻射控制塗層原理與應用」一文探討，節能減碳在現代社會是一個重要的議題，如何讓能源有效率地運用並減少能源消耗，已成為目前全球關注的研究項目。許多產業在製程中需要使用於高溫環境下操作的高溫爐，工業用高溫爐維持在高溫下操作耗費相當大的能源，提升高溫爐在高溫下的能源使用效率，有助於降低能源的消耗。工業用高溫爐因為使用的需求，必須維持在高溫下運作，但是在以熱輻射傳遞為主的環境中，冷卻水路等外界冷卻循環系統，容易帶走環境中的熱能，致使熱效率下降，造成能源的浪費。如果可以有效率地將高溫下的熱輻射反射回系統內，降低能量的散失速度，將有助於提高設備系統的能源使用效率，達到節能減碳的目的。

新冠肺炎疫情蔓延，嚴重威脅全球公共衛生，並對經濟、教育體系及社會生活造成重大衝擊。雖然疫苗研發持續進展，但病毒仍不斷變異，因此削減細菌與病毒對於降低疾病傳播風險至關重要。目前市售空氣清淨機大多僅將細菌與病毒捕捉至濾網，其殺菌、滅病毒功能有待提升。「空氣清淨雙重殺菌技術與應用」介紹雙重殺菌空氣清淨機技術，工研院材化所研發團隊將雙重殺菌技術應用於空氣清淨機內：首先將塵蟎、細菌、病毒等微生物，以醫療級HEPA濾網捕捉後，利用高能量深紫外燈作為第一重殺菌，把大部分的微生物體消滅；再利用紫外線高濃度臭氧作為第二重殺菌，將紫外燈無法照射、殺菌不完全處進行徹底之殺菌，同時也將異味去除；最後，再結合團隊研發之富氧炭材專利技術，將完成殺菌後的高濃度臭氧利用富氧炭材濾網過濾。透過雙重殺菌之空氣清淨機，可得到無菌、無異味的乾淨空氣，其結合集氣罩應用於採檢、插管等操作，可於疫情發生時期，提供更清新、安全與衛生的室內空間，以保護第一線醫療人員的健康與生命安全。

專文篇篇精彩，歡迎賞閱！凡對以上內容有興趣的讀者，歡迎參閱2024年6月號《工業材料》450期或參見《材料世界網》，並歡迎長期訂閱或加入材料世界網會員，以獲得最快、最即時的資訊！