账号:
密码:
CTIMES / 文章 /   
循环经济有赖产销提升经济效益
塑橡胶机械市场趋势成型

【作者: 陳念舜】2021年07月20日 星期二

浏览人次:【2146】
  

因应国际循环经济潮流,「限塑」政策当道,如何在防疫期间外送餐盒、酒精喷雾瓶用量剧增之下,还能提高废弃塑料再生率,已成为塑橡胶产业重大议题。最大挑战便在於分类不易,导致终端回收再利用的经济效益不隹,还须从上游材料研发到中下游设备制造、加工等领域全面革新,始能塑造形成完整循环生态系。


目前全球塑橡胶产业除了在产业发展及产品销售趋势的材料开发上,配合产品需求外,更注重该如何降低环境负荷、减少初级塑胶用量,进而回收再利用?甚至是将废弃塑胶材料视为矿物来源之一,发掘出新价值,从而减少使用新料。因此诞生的新观念是(Redefine),也就是重新定义产品、消费者使用习惯;进而重新设计(Redesign)产品,方便回收再创新价值。


即业者除了生产制造要让市场接受的产品之外,还要顾及回收概念,不怕因此经过合适拆解分类,再进入後端制程而增加成本。例如处理电子材料废弃物的最大困难,便在於须经合理拆解、分类後回收再利用;还要有各国共识推动法规和补助,以防受阻於现今逆全球化潮流。反观一次性耗材,则因为量大容易处理,回收相对容易落实,可用於低强度、功能的外观件。



图1 : 如何在外送餐盒、酒精喷雾瓶用量剧增之下,还能提高废弃塑料再生率,已成为塑橡胶产业重大议题。(source:ichef.bbci.co.uk)
图1 : 如何在外送餐盒、酒精喷雾瓶用量剧增之下,还能提高废弃塑料再生率,已成为塑橡胶产业重大议题。(source:ichef.bbci.co.uk)

然而目前虽已有许多国内外厂商纷纷投入革新制程、设备、技术,并引进智慧制造概念,却难免在建构整体循环体系上遭遇困难。主因即在於实际回收塑胶材料再利用时,又可分为厂内/外循环不同,其中在制造端的内循环变数较大,已经废弃再回收的材料,也可能因为被污染或物性改变、降低,若想要回复到可再利用的情况,即与材料、设备等技术直接相关。


现已有台湾相关业者预见这波「循环经济(circular economy)趋势,纷纷利用自身强大的智慧制造优势脱颖而出。包含经由弹性、高效、客制化,以及低耗能、友善环境的创新能力改造塑橡胶产业生态;进而结合如塑胶工业中心(PIDC)等法人单位,投入从原材料供应到高阶产品开发设计、制造、回收等流程,以满足客户对於最新的循环经济和永续企业要求。


塑胶中心推动创新材料再利用 延伸产品生命周期与价值

塑胶中心指出,从技术上来看现今回收塑料(Plenty of potential for recycling)完全没有问题,也带来庞大潜力,内部循环已是业界常态,使用纯级原塑料生产的工序,无浪费的工厂已司空见惯。对於消费後产生的废物,还有日趋成熟再利用的策略,以再制塑料技术来替代原始材料生产的产品亦越来越普遍。


其中生质材料在近几年来已成为业界关注的热门话题,又可分为生物基(Bio based)、生物可分解(Biodegradable)领域,後者特色在於最终只能分解成为水和CO2,而非原本未存在过大自然的人工或合成物质,可应用於苗圃和园艺的地面覆盖膜、育苗盆、堆肥袋等相关产品,使用後毋须回收,不会对环境造成额外负担;另为了尽量减少高分子聚合物的塑胶材料用量,也有业者开始添加天然物质或其他元素。



图2 : 聚乳酸材料(PLA)在台湾常被应用於一次性包材的常温包装饮料与鸡蛋盒、保鲜膜、生鲜盘等保质期较短的消费品(source:sc01.alicdn.com)
图2 : 聚乳酸材料(PLA)在台湾常被应用於一次性包材的常温包装饮料与鸡蛋盒、保鲜膜、生鲜盘等保质期较短的消费品(source:sc01.alicdn.com)

而且有可供使用者、消费者遵循的国际规范,例如生物分解材料验证法规ISO-14855等,带来主要成长动能。台湾在这方面起步相对虽晚,但考量最终无论是否可被生物分解塑胶,都须要能纳入循环系统,所以塑胶中心现也建立台湾唯一可完整检测生物可分解塑胶的物性、分解率的实验室。


其中聚乳酸材料(PLA)因为硬、脆的特性又不耐高温,所以在台湾常被应用於一次性包材长达10年以上,如常温包装饮料(65%)与鸡蛋盒、保鲜膜、生鲜盘等保质期较短的消费品;又有良好生物相容性,可广泛应用於医疗材料的管材、输送带及膜袋等(20%);透明性隹,被大量应用於淋膜、器皿与包装材料(15%)。


未来还应逐步朝向兼具功能性和成本效益的包装产品发展,包含在新鲜蔬果、冷冻食品、蛋糕与零食的软包装;以及因为PLA抗紫外线、低可燃性与低烟雾形成的特性,近年来也被引进织品、寝具、汽车踏垫等高值化领域;利基应用的3C电子外壳、3D列印线材、缝线及骨板/钉等医材。


防疫宅经济化危机为商机 聚焦耐微波快速蒸煮食品包材发展

随着近来变种疫情升温,防疫宅经济带动外食商机,也带动业者更聚焦耐微波快速蒸煮食品包材发展。据统计台湾聚窬产量虽达到全世界10%,但多为不耐热低价之包装产品,无法符合高阶「微波复热」食品包装需求,导致产能过剩,限制台湾技术高值化研发及产业转型发展。


例如传统超商微波食品生产过程,皆须先??饪食材成熟後,再经过分装、密封膜、运送过程,容易增加二次污染的高风险;且因底部餐盒使用耐高温PP包材的物理阻隔特性较低,保存期限一过当天就要销毁,造成不必要的浪费。


所以塑胶中心也寻求与业界合作,先在经过重新设计,热处理过後的高结晶C-PET包材放入食材後,改变其配方、制程,提高耐微波加热的高水气与氧气阻隔率比达PP材质的25倍;以及可自动排气结构设计密封膜,进行高温高压加热、杀菌等连续式自动化生产流程,避免在加入热水後融化变形。


塑胶中心进一步指出,通常未经热处理过的PET保特瓶结晶度约在10%以下,承受热变形温度较低。惟经由回火处理(Annealing)过後,结晶度将随着温度递增,待结晶度达20.4~23.4%的耐微波产品,可承受高温约为120~140℃,产生白雾颜色程度也会更多。


现与两家业者分别合作的CPET材质试验,包含热真空成型板材制程、热胶道射出粒子成型制程,其除了皆通过溶出试验安全标准,随着国内外薄壁射出成型技术更纯熟,得以於成型一次性微波餐盒容器时,不必因为浪费裁切边料,再重新粉碎造料,即可100%用料生产;未来经过调整配方,产出耐冲击的高结晶度PET,还可透过自动贩卖机销售。


虽然受限於成本考量,目前超商引进PET材质餐盒的意愿不高,反而是日本市场开始能逐步接受以高结晶度CPET餐碗/盘取代美耐皿材质,不会因为材料不纯而溶出三聚??涞、痤及甲??。塑胶中心指出,其采用的热塑性聚窬二次结晶控制技术过去因急速冷却PET来不及结晶,导致分子链无定向,具透明性,常用於保特瓶、食品包材、面板光学膜等各式押出膜板产业。


再经过一段时间调整结晶区温度以控制结晶度,使得可耐热性随之上升,得以接受高温杀菌制程,符合工程塑胶产品要求,直到150~155℃时结晶度达到高峰。未来即可要求市面上现有CPET结晶度至少约25%以上才微波,其隔热性也比金属材质隹、耐磨耗,又不像玻璃易碎、陶瓷过重,若是比重较高的餐具,让消费者感到微沉手感,反而更提高购买与使用意愿。



图3 : 塑胶中心正寻求与业界合作,透过重新设计高结晶C-PET包材,提高耐微波加热的高水气与氧气阻隔率;以及可自动排气结构设计密封膜,进行连续式自动化生产流程。(source:塑胶工业中心)
图3 : 塑胶中心正寻求与业界合作,透过重新设计高结晶C-PET包材,提高耐微波加热的高水气与氧气阻隔率;以及可自动排气结构设计密封膜,进行连续式自动化生产流程。(source:塑胶工业中心)

值得一提的是,如今超商为免密封膜於微波加热过程中产生大量水蒸汽而爆破,所以必须先撕开密封膜,导致不便携带或增加人工二次污染风险。虽有业者开始设计额外排气装置,在密封膜上预留排汽切囗再贴胶带,却造成外型容易变形、不美观及制程繁杂。


未来塑胶中心希??协助业者开发「耐微波自动调压密封膜」连续性制程,热封层无须加工就直接上机,消费者能不必撕开封膜或戳洞,就能排除蒸汽,使得产品外观平整;排气孔小又均匀、阻隔性隹,再经过印刷、局部涂胶遮蔽不易见;并符合相关材质分析、溶出实验、微波加热等安全法规。


富强鑫从设备制造端出发 致力降低回收门槛

富强鑫精密工业公司(FCS)执行长王俊贤指出,循环经济和限塑政策密切相关,对於材料、设备制造厂商带来的挑战可能还大於机会,尤其是对於部份塑胶袋、吸管等一次性抛弃产品而言,虽然有效抑制污染物数量,却也同时造成金属、玻璃、渔具等污染物上升,因此他认为:「限塑不应该是目的,而是保护环境的手段之一。」


机会则从可替代性材料来思考,透过制程革新让塑胶更符合环保概念,将业界充斥许多一次性产品的塑胶材料,如食品包材、保特瓶等产品能完全分解,或透过回收循环再利用,以延长使用寿命,减少浪费及污染环境,推动资源永续发展。进而将塑胶化为环保助力,如电动车要求轻量化趋势和原本就很完善的回收制度,用来取代玻璃、金属板材和木质栈板,改以回收塑料生产,亦有助於成为保护资源、永续发展的助力,而非环保阻力。


富强鑫也针对如PET保特瓶这类目前塑胶业用量最多产品,诉求可以在使用过後,经粉碎、分类、清洗/分离、筛选过程,成为可当二次料使用的净片,例如PET卷片材料,即可分别用於压制(Stamping)成非直接接触的水果包材、抽丝(Filament yarn)成运动衣的长纤环保纱等。


但他坦言,现今循环经济要在制造端落实,主要面临两大关键课题:首先是在回收时,还须留意不同材质的特性,例如在防疫期间的喷雾罐等消毒器材需求大增,却因为包含玻璃珠、金属弹簧等材质,而难以被完全回收,所以必须从制造端解决,促使塑胶替代玻璃、金属材质,更容易落实回收。


其次是使用回生料的困难处,主要在於材料本身经回收过後变得不均匀,加上每批回生料的熔点、密度、黏度都不同,应用难度会比原始材料更高。所以对於塑胶加工机制造厂商而言,势必要开发相应智慧制造技术,改善回收料在成型过程中不稳定特性,提高品质,才能提高客户使用回生料生产意愿。


富强鑫技研体系经理林宗彦进一步表示,富强鑫的企业使命就是「Shape a better world」,身为塑橡胶产业的一员,正致力於协助客户以更环保、更有效率的方式生产塑胶产品,藉以节省能源、提升良率、减少塑料浪费。


因应目前循环经济问题主要集中於二次回收料来源不一致,材料的本体黏度变异性大,该如何实现射出成型生产及品质稳定?林宗彦指出,富强鑫所开发的「熔体变异适应控制系统」,则能在射出机侦测到因二次料造成熔体黏度变化时,机台将根据黏度变异的范围自行调整、设定成型叁数,让成品维持允收的品质标准。


此外,由於富强鑫的主要客群多属汽机车零组件和包装产业,近年来也面对环保议题在交通领域最为人熟知的就是电动车产业兴起,轻量化零组(配)件技术应用而生,富强鑫也为此成功发展了「PC Glazing(类玻璃成型)」、「MuCell 微发泡成型(减重/增强/降噪/隔温)」、「碳长纤成型(强化塑件)」等技术,以替代玻璃与金属在汽机车产业的应用需求。


林宗彦举「MuCell微发泡成型」技术为例,其首先采取物理发泡原理,而非过去普遍使用添加物而成的化学发泡,便初步免除了发泡剂造成的污染问题;其次是MuCell可广泛应用於一般热塑性塑胶,?加塑件的可回收性;除了可帮塑件减重,还具有尺寸安定、抗翘曲、抗收缩、隔热、降噪等优势,制程上也能降低射出压力、锁模力及保压时间,间接达到节能效果。



图4 : 富强鑫「MuCell微发泡成型」技术可广泛应用於一般热塑性塑胶,?加塑件的可回收性,也能在制程上间接达到节能效果。(source:富强鑫)
图4 : 富强鑫「MuCell微发泡成型」技术可广泛应用於一般热塑性塑胶,?加塑件的可回收性,也能在制程上间接达到节能效果。(source:富强鑫)

现今运动鞋为了符合款式多样化需求,业者便透过专业的制造经验,采用物理发泡技术作为鞋中底材料,以提供良好的触感、支撑性和缓冲性,具有减震、高弹性、轻量化、低形变、耐久舒适等功能,同时客制化出不同颜色。


总结

然而,无论是从材料或制造端解决来提升经济效益,形塑循环经济生态系。尤其是在防疫期间大量外送餐点,反而增加塑胶使用量,必须加速导入绿色设计、节能制造,使用生质或回收材料。最终还是要教育消费者能接收回生材料物性下降、洁净度恐不如新料,却是利用高阶先进技术生产出来观念,能让市场接受,制造端才会源源不绝生产,形成良性循环。


**刊头图(source:domf5oio6qrcr.cloudfront.net)


相关文章
中下游数控与设备业者各显神通
塑化循环经济再添竞争力
塑胶成型机导入智慧元素 着重跨域横向整合能力
产业发展与环保孰重?循环经济真正落实永续愿景
对抗??价??涨的最隹方案:??金环保回收技术
comments powered by Disqus
相关讨论
  相关新闻
» 国际中橡掌握碳黑新解方 TaipeiPLAS 2021 DigitalGo展示研发成果
» 台德论坛链结开放式平台 建构智慧机械生态系
» 大陆启动能耗双控政策 将再考验台湾PCB产业灵活适应力
» 2021 TPS论坛导入精实与创新 成就精实的机械业供应链
» 工具机公会推SaaS交换规范 带领产业数位转型
  相关产品
» Igus推出轻量化iglidur工程塑胶自润轴承
» 轻量化且免上油 iglidur自润轴承助双体船升空
» 居家防疫清洁家电需求升温 ECOVACS DEEBOT N9+扫拖机器人当助手
» igus新型摩擦优化线材可打造零件坚固耐磨
» OnRobot全新电磁夹爪MG10适用於制造、汽车与航空产业

AD


刊登廣告 新聞信箱 读者信箱 著作權聲明 隱私權聲明 本站介紹

Copyright ©1999-2021 远播信息股份有限公司版权所有 Powered by O3
地址:台北市中山北路三段29号11楼 / 电话 (02)2585-5526 / E-Mail: webmaster@ctimes.com.tw