顏光廷、蔡旻霏、陳姵吟 / 工研院材化所
因應低碳建材與耐久模板需求，本文介紹以循環聚苯乙烯(R-PS)為基材，整合材料鑑別、配方設計與超臨界流體（CO2或N2）微孔發泡製程，開發可部分取代木模板之多層輕量建築模板。技術路徑涵蓋回收料篩選/清洗與污染物管控、FTIR/TGA/DSC與流變/熔體強度分析，以及以壓力–分段溫度–停留時間為核心的微結構押出發泡視窗最佳化。產品擬採外層實心PS與芯層微孔PS泡體之三明治結構，目標達成平均泡孔尺寸≤100 μm、發泡體密度≤0.7 g/cm3與模板輕量化≥ 20%，並兼顧低吸水與工地周轉耐用性。本文並整理台灣在PS原料/回收、發泡設備與建材端之產業鏈能量，提出由試量產示範、工程驗證到綠建材標章與封閉式回收的發展藍圖。
【內文精選】
低碳建材、模板耗材與循環塑膠的新交會點
建築工程中，模板是混凝土澆置成型時 不可或缺的暫時性結構材料，其功能包含支撐、定位、抗側壓與確保表面平整度等。傳統木模板在成本、加工便利性與現場取得性方面具優勢，因此仍被廣泛使用；然而木模板在多次澆置、乾濕循環、搬運堆置與釘孔破壞後，往往容易吸水膨潤、翹曲變形或表面破損，導致重複使用次數有限，工地周轉次數常僅約4~8次。當模板壽命到期後，多數木模板最終進入焚化或掩埋途徑，不僅造成廢棄物量增加，也使建築施工階段的碳排與環境負荷上升，形成「耗材型模板」難以迴避的痛點。
另一方面，在全球淨零政策與供應鏈碳管理日益嚴格的趨勢下，建築材料的低碳化與循環化已逐步由倡議走向採購門檻。模板雖屬施工過程中的暫時材料，但其使用量大、汰換頻繁、物流與廢棄處理成本高，使其成為值得優先導入循環材料與延長壽命設計的切入點。因此，若能開發兼具低碳、耐久與可回收再利用特性的模板材料，不僅可降低一次性耗材的消耗，也有機會同時改善工程端的成本結構（周轉次數、維修與報廢率、廢棄處理與堆置管理等）。在此背景下，聚苯乙烯(PS)發泡材料因可透過閉孔結構降低熱傳導、具質量輕、施工便利、尺寸穩定等特性，已長期應用於屋頂隔熱、外牆節能與保溫系統，如圖一所示。
圖一、PS屋頂隔熱建築應用示意
若進一步針對機械耐久性與表面耐磨耗進行結構設計與製程調控， PS發泡材料有潛力從「隔熱保溫材」延伸至「建築模板材」等更高負載與高周轉應用， PS建築多層模板之應用與開發流程如圖二所示。
圖二、PS多層模板開發背景與流程示意
更重要的是，PS同時為產量龐大且暴露量高的塑膠材料之一。若回收體系未能有效導流，後端廢棄PS可能流入焚化處理，依材料元素組成推估， PS重複單元可表示為(C8H8)n，焚燒每1公斤PS會產生約3.3~3.4公斤的 CO2 ---以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
★本文節錄自《工業材料雜誌》473期，更多資料請見下方附檔。