聚乙烯(PE)、聚醯胺(PA)類塑膠為食品、化妝品等製品之容器或包裝常用的材料。然而,使用此類塑膠的容器正逐漸由二氧化碳排放量較少的材料所取代。例如日本三井化學即已於2021年2月開發了製造過程之環境負荷低於既有製品的接著性聚烯烴新製品「ADMER EF series」。此系列製品係以三井化學在1970年代開始銷售,應用於瓶狀容器、管材、薄膜、片材等用途的接著性聚烯烴樹脂「ADMER」為基礎開發而成。
多層結構「接著劑」
PE、聚丙烯(PP)等一般聚烯烴材料難以與PA、乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)等極性材料混合,因此難以直接進行接著黏合。另一方面,PE、PP具有水蒸氣難以通過,而PA與EVOH則有氧氣難以通過的優點。若將兩者結合,將可獲得兼具各項優點的複合材料。三井化學表示,「ADMER」是一種在聚烯烴主鏈中導入官能基的材料,置於聚烯烴與極性材料之間可發揮接著作用。將ADMER夾在2種材料之間並透過共壓出成型等方式製造,即可獲得多層構造的製品(圖二)。若應用於芥末或美乃滋等管狀容器則可望延長賞味期限或長時間保持內容物的香氣。
新推出的「ADMER EF series」則是具有環境友善性的製品。其中之一為採用了生物質的「Biomass ADMER」,不僅具有與既有使用化石資源原料之ADMER同等程度的接著強度與成型性,並可減少製品整體生命週期的二氧化碳排放量。三井化學表示,由於使用了植物來源的原料(生物質),製品廢棄、燃燒處理之際排放的二氧化碳將可與光合作用吸收的二氧化碳相互抵消。
50~80%來自生物質
「Biomass ADMER」中50~80%的原料為生物質由來的材料。具體而言,採用了以甘蔗榨取後殘留物「廢糖蜜」製成的生質聚乙烯。比例範圍較大的原因在於依ADMER系列下製品項目所需的生物質量而有所不同,薄膜、管材、瓶狀容器等各類用途皆包括多種品牌,生物質使用程度亦有所不同。例如薄膜用途的ADMER中,生物質含量50%以上的「BE518」具有與生物質含量0%的「NF518」同等以上的接著黏合強度(圖三)。
僅由數種原料構成
三井化學表示,以有限的原料組合實現與過往同等性能的製品開發且達到商品化可說是歷盡艱辛。來自化石資源的原料選擇性豐富,既有ADMER即利用100種以上的原料予以組合應用,因應各品牌需求打造所需的性能。然而,「Biomass ADMER」的原料種類仍較少,且須從僅有的數種原料組合中導引出所需的性能。目前已有化妝品容器相關的應用需求,今後三井化學也將進一步投入提高生物質比例之研究開發。三井化學在2016、2017年即已投入「ADMER EF series」的開發,除了上述「Biomass ADMER」之外,亦已推出了可做為再利用輔助材料的添加劑,添加至塑膠成型廢料的粉碎、再生過程中,將可抑止強度、抗衝擊性等物理性能的降低。
資料來源:
https://xtech.nikkei.com/atcl/nxt/mag/nmc/18/00098/00007/
https://jp.mitsuichemicals.com/jp/release/2021/2021_0218/index.htm