生質合膠於綠色電子產業的應用現況

 

刊登日期:2011/12/8
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近年來全球氣候急遽變遷,嚴重威脅全人類及地球上其他生物的生命與生存空間,因此逐漸喚起人們高度的環保意識。2005 年的日本京都議定書與2007 年歐盟之WEEE/EuP 等國際綠色環保法規的制訂,要求企業在設計新產品時,不僅要考慮功能、性能、材料、結構、外觀等常規因素,還要考慮整個產品生命週期對能源、環境、自然資源的影響程度,以符合節能、減碳、減廢、3R 等訴求,所謂綠色科技包含:1. 節能設計;2. 材料無毒害(如RoHS 規範);3. 使用綠色低碳材料;4. 更環保的包裝等。
 
生質塑膠的應用限制與挑戰
以市面上產量最大的主流生質塑膠PLA 為例,應用於耐久性電子產品材料主要的挑戰點有:1. 未結晶PLA 的耐熱性僅在60°C 左右,不僅無法通過電子產品的環境測試,甚至連海運的最低耐熱條件都無法達到;2. 經過結晶處理的PLA 雖然耐熱性可達100°C 以上,但目前仍有射出成型Cycle Time 過長,造成生產效率低的問題,另外還有尺寸安定性不佳、成型收縮等問題仍需克服;6. 成本問題(如表一所示),目前PLA 的售價仍較高,但石化原料不斷地飆漲與合成技術的持續改良,此消彼長之下,預估PLA 的原料售價將在未來十年趨近於ABS 、PS 、PP 等石化塑膠,而價格更低廉的TPS 應用技術也持續發展。
 
生質合膠技術
高分子合膠即兩種或兩種以上的高分子直接以熔融加工的方式混摻成均勻的單一材料,宛如合金一般,因此也稱之為高分子合金。高分子奈米複合材料領域中,奈米合膠與有機- 無機奈米複合材料之最大不同點在於,奈米合膠會因為所選擇的系統、組成、添加劑及加工條件的不同而產生獨特的相行為,如兩相高分子產生的共連續相結構,不僅能使複材同時具有兩種高分子的特性,有時更能產生協同作用 (Synergistic Effect),其性能比其中任一相更佳。透過混練加工將生質塑膠的高性能化的主要方法有:1. 與植物纖維混練;2. 與各種添加劑混練;3. 與石油系樹膠混練成生質合膠等方法。
 

圖二、目前主流的生質合膠相關標章
 
生質合膠的應用現況
1. 東麗- Ecodear PC/PL 生質合膠
由東麗(Toray)製造開發之Ecodear® 是以PLA 為原料生產製造出塑膠、纖維、薄膜等產品之商品名總稱,這些產品使用許多不同種類的PLA 合膠,其中技術門檻最高的成果為PC/PLA 合膠。 
 
9. 工研院-高透明低色偏PMMA/PLA 光學材料
生質合膠若非完全相容,即使非常少量的添加仍會嚴重影響透光性,因此將其應用於光學材料上最大的困難點在於添加石油塑膠提高耐熱性的同時,要如何維持其透明性。為了使生質合膠達到高透光度,就必須選擇相容性良好的高分子配對,其中PMMA/PLA 為PLA 合膠中相容性最佳的典型配對,即使將熔融黏度差異很大的兩種原料進行混練,低黏度的PLA 仍會進入PMMA 的分相中,進而降低整體的熔融黏度,因此生質合膠的加工性能通常更良好。 
10. 工研院- TPS/ABS 生質合膠
TPS (Thermoplastic Starch)為將食用/ 非食用澱粉直接透過可塑化技術改質的新型態生質塑膠,其優點為其原料來源廣泛,價格也比PLA (Polylactic Acid)低廉並具更低碳排放特性,是一種具有價格優勢的綠色生質材料……以上內容為重點摘錄,如欲詳全文請見原文
 

圖七、工研院材化所自製低色偏PMMA/PLA
合膠
  
作者:鍾曜竹、廖聖茹 /工研院材化所 
★本文節錄自「工業材料雜誌300期」,更多資料請見:https://www.materialsnet.com.tw/DocView.aspx?id=9789

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