魏翊庭、呂銘聰、吳志宏 / 工研院材化所
本文針對化學交聯發泡之乙烯–醋酸乙烯酯共聚物(EVA)廢料開發高效再生技術，透過熱機械反應方式將殘留在化學交聯發泡EVA廢料中的乙酸去除，避免分子鏈過度降解產生二次交聯，以及去除化學交聯發泡後的小分子殘留物，最終開發出EVA再生材料(rEVA)。目前研究建立了脫乙醯化指數(DI)和極性化合物指數(PCI)兩項重要量化指標，應用於評估rEVA品質。比較分析顯示工研院的再生技術具有最低的DI值(0.06)和PCI值(0.04)，明顯優於常溫再生技術(DI = 0.36, PCI = 0.29)和未處理的發泡廢料(DI = 0.50, PCI = 0.19)。另外，經由發泡流變分析，證實開發之rEVA展現出與原始EVA材料相似的優異發泡交聯性能，包括適當的泡沫壓力發展和受控的扭矩增長，並與DI和PCI具有相關性，為EVA化學交聯發泡廢棄物的回收再利用提供了可靠的品質評估方法，促進高品質rEVA再生材料的生產與應用。
【內文精選】
概 論
1. 化學交聯EVA泡棉簡介及回收挑戰
化學交聯發泡乙烯醋酸乙烯酯(Ethylene Vinyl Acetate Copolymers; EVA)是一種廣泛使用的彈性體，由乙烯(Ethylene)和醋酸乙烯酯(Vinyl Acetate)共聚而成。在過氧化物等自由基引發劑的存在下，EVA優先在醋酸乙烯酯基團之間發生交聯反應，形成三維分子網狀結構。這些網狀結構能夠維持發泡泡孔的泡壁強度與泡孔氣密性，封閉的泡孔可應用於鞋材、防震等許多不同的領域。而EVA在生產過程中及生命週期結束後都會產生固體廢棄物，由於化學交聯發泡EVA中存在較多用以維持泡壁與泡孔的交聯化學鍵，並且具有過氧化物交聯所產生的熱固特性，使EVA難以使用常規方法回收再利用。
實驗分析與結果討論
將ATR-FTIR光譜與發泡流變性能進行關聯性分析，發現ATR-FTIR光譜數據與發泡流變行為(圖六)之間存在直接且可量化的關聯性，特別是交聯發泡添加劑的殘留測定以及乙酸脫除程度，並可以反映EVA中醋酸酯基團的保存程度，經過計算羰基峰與不飽和結構峰的強度比值，量化了乙酸酯基團的保留程度；在實際應用中，結合羰基區域分析與極性化合物含量的分析，可作為rEVA再生材料品質判斷的初步依據。下文將分析探討ATR-FTIR光譜區域與發泡流變數據的關係。
圖六、不同技術之再生EVA於發泡流變的表現
(3) 羰基之特徵峰區域(1,750~1,700 cm-1)
羰基之特徵峰區域為評估再生EVA品質的核心指標，與交聯反應控制直接相關。圖九顯示本研究之工研院再生技術處理的材料，在羰基區域峰值強度(約0.33)接近原材料(約0.35)；相比之下，常溫再生材料的羰基峰強度顯著降低(約為0.13) ---以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
圖九、羰基之特徵峰區域(1,750~1,700 cm-1)
★本文節錄自《工業材料雜誌》463期，更多資料請見下方附檔。