臺灣多年來,由於塑膠廢棄物無法分解而累積,而造成生態環境之衝擊。在現今自然生態環境遭受人類文明嚴重破壞之際,維護自然生態環境,已成為全球應有的共識及責任。
為了關懷大自然並防止生態環境的逐漸惡化,同時為地球環境盡一份維護的心力,偉盟工業於民國88年成立了「環保材料部」。
部門成立初期,結合國內外專業人士,努力共同引進並成功地開發出革命性材料 Mater-Bi(生物可分解熱塑性材料,俗稱綠色塑膠)產品,是一項相當符合環保的新世紀產品,亦能大幅度改善、降低環境的衝突與迫害。但由於在某些層面上的技術無法突破與應用而改以引進美國NatureWorks®公司所生產之PLA。
PLA就是聚乳酸,俗稱Poly Lactic Acid。它是由玉米經過萃取、發酵並聚合而成的100%完全生物可分解材料,可廣泛應用在各種塑膠加工上,在堆肥的環境下可被微生物完全分解成植物生長所需的二氧化碳與水,並獲得臺灣衛生署食品可接觸許可及美國FDA等各國際認證,其「天然」、「無毒」、「環保」、「永續」等四大特性,符合「取之於自然,回歸於自然」的資源生命循環哲理。
偉盟工業推廣的新材料與新技術,除了讓環境資源達到永續性外,也期望利用此項新材料與技術能讓傳統塑膠產業轉型為高科技產業而達到企業永續性發展;並期許生物可分解材料能從國家環保政策到生活、生產及生態保護上逐步落實與積極推廣,進而改善民生消費習慣、資源化與有效再利用日常生活中有機廢棄物,共同為開創臺灣成為一個資源永續循環利用的環境而努力。
發展狀況
環保材料部針對市場上對於PLA﹝聚乳酸﹞的物、化、機械性質等需求,進行了改質、應用及量產化,整個開發技術的項目大致說明如下:
(一) 防霧板材加工技術開發:
目前政府限塑執行方針及市場需求,主要為食品包材應用,生鮮食品需要的就是新鮮並且看得見,為符合產品防霧功能需求,已成功提升成型後的防霧效果。
(二) 耐熱成品加工技術開發:
PLA﹝聚乳酸﹞的耐熱性不佳,環保材料部已利用特殊加工技術及環保添加劑有效地提升了材料本身之結晶性,非透明材料已成功開發,可自行量產製做,透明材料部分亦經特殊成型條件,有效提升耐溫性。
(三) 耐衝擊及抗凍板材開發:
PLA﹝聚乳酸﹞屬剛性強且易碎之材質,在未改質之前,產品的應用受到限制,為使產品應用能涵蓋更大的範疇,環保材料部已成功利用環保添加劑及加工設備,在不影響該材料對環境的親和性下,成功地增加材料於常溫及低溫的耐衝擊性,已付諸於量產試作的階段。
(四) 紙淋膜及貼合膜開發:
為因應環保署限塑政策,原使用傳統塑膠做淋膜及貼合的產品,在後續垃圾處理上造成回收極大的不便,環保材料部已成功配合廠商開發出可使用PLA﹝聚乳酸﹞做紙淋膜及貼合的產品應用。
(五) 透明包裝膜開發:
包裝膜的應用幾乎皆為一次性使用,PLA﹝聚乳酸﹞本身具生物可分解特性,正符合了這項產品應用的需求,環保材料部以兩種方式來開發這項產品,分別為板材兩次延伸及雙軸延伸薄膜。
(六) 射出及射吹成品開發:
射出成形是另一產品應用的大方向,舉凡目視所見有許多東西和射出成型品有關,環保材料部已成功開發出許多射出成形的產品。
(七) 工業包裝材開發:
針對工業包裝材需具備耐衝擊及抗靜電特性需求,改質劑部分已取得來源,將著手進行評估開發。
PLA是一種丙交酯聚酯,俗稱聚乳酸,它的原料主要是來自植物,而非倚賴有限的石油資源,因此具有永續發展的特點。更值得指出的是,PLA可以在土壤中被微生物分解成二氧化碳和水,沒有環境汙染。在未來十年內,PLA將逐漸取代性質相近之塑膠如PET、PS成為最有前途的聚合物。
PLA即Poly Lactic Acid ﹝聚乳酸酯﹞,1932年杜邦公司Carothers在真空情況下加熱乳酸,生成了低分子的聚乳酸。在當時的技術條件下,由於不能形成高分子物質,沒有多少實用價值,因此不久研究就停下來了。後來由於醫學需要,杜邦公司和Ethicon公司研究低、中等聚合物,用於手術縫合線等體內醫療用材料,一直到九十年代,日本島津公司、三井東南亞化學公司才開發小量聚乳酸用於塑料。
Cargill公司和Dow chemical公司在聚乳酸酯開發方面做了突破性的發展,他們使用玉米為原料,將聚乳酸的生產從試驗廠進展到工業生產,2001年建成了世界上第一個中產能之生產裝置和商品生產工廠,產品名稱為Nature Works。
Cargill公司位於美國Minnesota州的Minnetonka地區,它是美國最大的穀物生產公司,它長期從事將玉米製成澱粉和葡萄糖的業務。Dow Chemical公司位於美國Minnesota州,是美國知名的化學公司。這兩個公司以各佔50%的股份在美國Minnesota州Minnetonka新建了一個PLA生產公司─Cargill Dow polymers LLC公司﹝即CDP公司﹞。該公司在美國Minnesota州的Sovage地區建成了一個PLA中產能之生產廠,2001年生產能力為6000噸/年。2001年CDP公司又在美國內不拉斯加州的Blair地區建成了世界第一個PLA生產工廠,2002年初總能力已達14萬噸,這個工廠位於Cargill公司的一個玉米濕磨工廠附近。可以很方便地提供PLA工廠的澱粉及葡萄糖原料。
2002年前,Cargill Dow polymers LLC公司公佈有4家公司要與它合作開發PLA的生產和應用工作,其中有的公司本身是具備PLA的生產能力。它們分別是鐘紡公司﹝Kanebo Gohsen﹞、尤利帝加公司 ﹝Unitika Fiber﹞和倉敷公司﹝Kuraray﹞。
2001年8月CDP公司還公佈日本三菱樹脂公司要與其合作開發PLA在日本的應用市場。2002年初CDP公司也公佈在臺灣大陸等區域市場由臺灣的偉盟工業股份有限公司﹝www.weimon.com.tw﹞作為其亞洲市場(除日本外)的獨家代理公司,也使PLA的觸角更深入了亞洲市場。
鐘紡公司﹝Kanebo Gohsen﹞:鐘紡公司在1989年就開始研究開發生物降解合纖。1992年集中力量研究PLA樹脂的市場,1994年完成了從PLA聚合物到纖維的工藝研究。2001年1月與CDP公司合作,CDP公司為鐘紡公司建成了PLA連續生產線。鐘紡公司目前擁有的PLA纖維生產能力每年只有幾百噸,但它的目標是1萬噸,主要市場是日本,並打算向西歐美國出口,產品名稱為"Lactron”。
尤利帝加公司﹝Unitika Fiber﹞:尤利帝加公司是與CDP公司接觸最早的公司。它從CDP公司購買PLA,開發產品之使用範圍非常廣泛,有薄膜、板材、纖維、非製造布等產品,該公司是採用PLA最早生產非織造布的生產商。尤利帝加的PLA產品名稱為"Teremac”
倉敷公司﹝Kuraray﹞:早在1998年,倉敷公司就採用CDP公司的PLA製造纖維,並開發了自己獨特的專利技術,在開發的最初階段,是採用PLA的均聚合物製造長絲和短纖。
PLA聚合物比物理性質相近之傳統樹脂具更加優良的特性,而且不再用石油為原料,因為石油是不可再生資源,石油資源枯竭已不是遙遠的事了,因此依賴植物為原料的PLA具有永恆的生命力。隨著泛用傳統樹脂的增加,環境汙染已到了刻不容緩的地步,以PET為例,儘管近年來可以把PET瓶用聚酯變成填充棉,也可以把PET重新變成乙二醇和PTA,使之重新變成PET的原料。但只不過是從一種形式變成另一種形式,PET的總量依然存在於自然界,而PLA可以在短期之內重新變成CO2和H2O進入自然界,再通過太陽光合作用,變成澱粉,是真正無公害可再生的綠色環保塑膠產品。
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