乾膜光阻副資材轉製再利用技術：材料世界網

吳清茂 / 工研院材化所

台灣擁有全球最大規模的PCB產業鏈，因此也衍生了不少工業用後廢棄物。淨零轉型關鍵戰略中希望達成資源循環零廢棄目標，若將此類廢品轉成新資源再利用，碳排放量則會降低。目前，PCB製程廢棄物都是委託處理機構採取相應技術處理，本文將介紹PCB乾膜光阻副資材(PE與PET膜)之處理技術，透過最新的熱裂解化學回收技術，將副資材廢塑料轉製成油品再利用。

【內文精選】

乾膜光阻副資材處理現況

乾膜光阻包含三層結構：底層的支撐膜(Carrier Layer)、中間的光阻層(Photoresist Layer)、上層的覆蓋膜(Cover Layer)。製作上是先將光阻塗料塗佈在支撐膜上，烘乾形成一層感光樹脂層後，再貼合一層覆蓋膜。一般而言，支撐膜都是選用聚對苯二甲酸乙二酯(Polyethylene Terephthalate)，簡稱PET膜；光阻層都是感光樹脂組成，可分正、負型；而覆蓋膜則採用聚乙烯(Polyethylene)，簡稱PE膜。在PCB製程乾膜光阻操作上，正常工序為：先將基板進行前處理→剝除PE覆蓋膜→貼膜→UV曝光→剝除PET支撐膜→顯影→蝕刻→剝除光阻，剝除後的PE與PET膜都會變成廢棄物。

廢塑料熱裂解化學回收技術

現行廢塑料都是透過機械回收(Mechanical Recycling)與化學回收(Chemical Recycling)處理。機械回收是指保持塑料本身分子結構，透過分類(Sorting)、清洗(Washing)、機械粉碎(Shredding)，並重新熔化(Melting)成塑料母粒，而後再用於製造新產品。化學回收則是透過分裂聚合物鏈(分子結構)形成單體、寡聚物或高等碳氫物等塑膠原料，而後再合成出近似新鮮塑料(Virgin-like Plastic)。機械回收最大問題就是雜質含量高，會弱化後續塑料產品機械強度；反之，化學回收則沒有這問題，後續產品品質幾乎和新鮮塑料製作一樣。目前化學回收可分為解聚(Depolymerization)、熱裂解(Pyrolysis)、汽化(Gasification)或者加氫裂化(Hydrocracking)等方式，其中熱裂解法被視為最具商業化潛力的技術。

基於廢塑料熱裂解化學回收程序簡單，並可減少二氧化碳氣體排放，且熱裂解後的化合物應用廣，因此近來開始有國際大廠投產。如德國BASF化學循環專案，透過「化學循環」理念，從廢塑膠中提取出的資收物，可以替代化工製造所需的石化資源；日本住友化學也開發「利用廢塑膠之烯烴製造技術」產製乙烯、丙烯；日本出光興產開發廢塑膠分子級分解之化學回收技術回收化學原料，以及利用廢塑膠生產接近原油液體。國內也有海神全球、EVP等公司投入廢塑料熱裂解化學回收技術產製燃料油。

按EVP公司網頁所公告之資料顯示，其開發一R-ONE技術，將混合和未經過洗滌的廢塑料透過催化熱裂解製程轉化為柴油。圖二顯示其製作流程，一開始廢塑料會先配選混合，之後經過進料粉碎並輸送至熱裂解槽進行高溫熱裂解反應，熱裂解產生之低鏈的碳氫化合物氣體再經過冷凝、分餾、清洗過濾，最後產生燃油。據網頁公告，R-ONE生產流程所生產之燃油可為柴油，能提供更高的燃燒效率，具低含硫量與高燃燒熱值。

圖二、EVP公司開發之R-ONE熱裂解技術示意圖

PE覆蓋膜熱裂解製油技術

鑑於廢塑料熱裂解化學回收技術日漸成熟與商業運轉可行性高，針對PE高熱值特性，工研院材料與化工研究所優先投入PE覆蓋膜廢塑料熱裂解製油技術開發。透過無觸媒熱裂解技術將PE覆蓋膜廢棄物中的PE分子鏈C-C鍵斷裂，形成低C數碳氫化合物，轉製成熱裂解油。

1. PE覆蓋膜廢塑料

PE覆蓋膜廢塑料成分包含聚乙烯(~95%)以及化學污物(~5%)。化學污物成分十分複雜，包含有機物、無機氧化物等，各成分比例不一，這些化合物存在係因為用過之PE覆蓋膜廢塑料被隨意堆置並沾染到廠內化學物質而來，比較無法控制。另一方面，聚乙烯可分為高密度聚乙烯(HDPE)與低密度聚乙烯(LDPE)兩種，HDPE多半不透明，熔點高、硬度大，且更耐腐蝕性液體之侵蝕，通常LDPE較常使用於乾膜光阻覆蓋膜。

2. PE無觸媒熱裂解機制

PE無觸媒熱裂解機制示意可參考圖四，在無觸媒條件下，低鍵結能C-C可以被斷裂，最後透過自由基成長或終止反應，產生短鏈碳氫化合物，並形成熱裂解油。目前出油率超過65%，油品顏色偏向黃、紅棕色，低鏈碳氫化合物之重量平均分子量低於700，熱值≥45 MJ/kg ---以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。