陳松柏｜綺彥股份有限公司 技術顧問

塑膠產業在台灣過去數十年的發展下，已經構建成一個完整的生態供應鏈，從最上游的石油裂解、塑膠材料合成、塑膠材料改質、模具設計製造、塑膠製品成型加工、零部件組裝等，提供國內外客戶一站式的採購，同時也創造了龐大的國內就業需求並替台灣賺進了一筆又一筆的外匯。但是隨著地球人口的增長以及開發中國家人民所得穩定的提高下，全球塑膠使用量也持續攀升，根據美國艾倫‧麥克阿瑟基金會的統計，2019年全球一年生產超過3億噸的塑膠原料，大量使用塑膠製品所造成的環境汙染，也催生了近幾年來消費者、品牌廠商以及通路業者，在永續發展意識的蓬勃發展，進而加速各國政府推出各項的限塑政策，包括以法規面強制塑膠製品在某些場合不得使用，或是要求塑膠製品需使用綠色材料降低對環境的衝擊。

過去十多年來全球技術發展下，綠色塑膠材料已經商業化，且廣為人知的方向包括以下三大類：一、回收塑膠再利用(recycled material)，例如寶特瓶回收再製成衣服、牛奶瓶回收再製成塑膠文件夾等。二、可分解材料生產及配方改質(bio-degradable material)，例如以植物為原料因此也屬於生質材料的聚乳酸(PLA)、以石油為原料的PBAT或PBS等高分子材料的合成，或是將澱粉、農業資材粉末，與各種可分解材料進行熔融混摻技術改質，也持續蓬勃發展中，目標是兼顧製品的成本以、加工性及可分解性。三、生質材料(bio-based material)，標榜使用植物或動物為原料，減少石油的開採及消耗，同時植物行光合作用而生長，因此具備原料生生不息來源的優勢。

目前全球最大的生質原料來源，是以甘蔗為原料發酵得到生質酒精，主導國家為南美洲的巴西，挾著地理環境種植之便並引進美國和日本的資金和技術，所生產的生質酒精其成本最具國際競爭力。生質酒精經過脫水及聚合反應後可得到生質聚乙烯(bio-PE)，應用在塑膠袋以及塑膠瓶罐的生產，這部分產品已經廣泛使用在歐美市場，生質聚乙烯屬於不可分解的材料，訴求是不使用石化原料來生產，且有較低的碳排放。另外也可以將生質酒精先轉化成生質乙二醇，再和石油基的對苯二甲酸聚合成PET材料，用於衣服以及寶特瓶的生產，可口可樂的飲料瓶已經開始使用。另外從蓖麻油提煉而成的癸二酸，經過聚合反應得到的生質尼龍(bio-Nylon)，則是工程塑膠中訴求生質材料，目前發展最快的一個。

其中生質材料因為牽涉到如何將農作物進行有效率的大規模種植、生物發酵技術以及終端的純化分離等技術，這些關鍵技術的垂直整合缺一不可，因此台灣廠商能涉入到量產的部分有限，這部分不論是原料單體(monomer)或是高分子材料(polymer)全部都是從國外進口，相對來說塑膠回收再利用以及可分解材料，國內廠商能自主生產的品項則較多，以下則針對台灣廠商目前能提供的環保塑膠材料一一做說明。

一、塑膠回收再利用：首先還是要強調，不論是品牌商還是通路商所認定的回收塑膠，是屬於消費後回收再處理的原料，英文稱作post-consumer recycl ed(以下簡稱PCR)，而非傳統我們認知的工廠下腳料或邊料，分類粉碎後再利用，以下就根據回收塑膠材質來進行分類，介紹台灣能供料的廠商。

PET：寶特瓶瓶身所使用的材料為PET，而衣服所使用的聚酯纖維材料恰好也為PET，因此將寶特瓶回收後再製成衣服、毯子、布偶填充材、購物袋等產品，已經廣為國人所熟知，台灣於民國78年成立第一家寶特瓶回收處理廠，經過多年的發展後，目前國內從事回收寶特瓶粉碎及清洗的廠商。較具規模的有三家，包括亞東綠材、瑞曼迪斯以及永溢環保等。近幾年因為環保議題的興起，國內每年約10 萬噸的寶特瓶回收量並不足以供應市場需求，因此國內處理廠會合法的從東南亞國家，例如菲律賓或馬來西亞，進口已經分類且經過壓縮的寶特瓶瓶磚，來台灣進行粉碎、清洗以及抽絲織布等加工，並供應這些環保織物給國際知名運動品牌廠商，例如Nike、Adidas、Puma等，尤其是四年一度的世界盃足球賽舉辦時，台灣在寶特瓶回收再製商品的能量，就會隨著各大品牌贊助商一同登上國際媒體。

為了拓展回收PET在非纖維製品的其他應用，通路商IKEA已經在部分收納盒產品使用PET再生料，跟國內回收PET處理廠購買塑膠粒子，並委託台灣射出廠商進行加工，因為PET為透明材料，因此可染成各式各樣鮮豔的顏色，缺點則是PET材料天生耐熱性不佳。遠東新世紀則是將回收的PET塑膠粒子，經過特殊的造粒設備以及固態聚合反應(Solid State Polymerization)製程，前者製程可以有效將回收寶特瓶中有毒揮發物脫除，後者製程則可以讓PET的分子量再次提高，在超過200℃的高溫下，透過固態聚合時間的控制，可以調整PET的IV值到符合寶特瓶生產的要求，讓寶特瓶回收的PET材料可以再製成寶特瓶，也就是所謂的bottle to bottle recycling，並通過FDA的要求可再應用於食品接觸的製品，並獲得可口可樂、百事可樂、Danone等知名飲料廠商的認證，於2010年於台灣觀音廠開始量產，後續也因應可口可樂的要求前進日本，與日本當地廠商合資設廠，在地化將回收寶特瓶再製成可食品接觸的PET原料。

PP及HPPE：PP和HPPE屬於比重小於1的材質，其他塑膠材料比重大都大於1，因此PP、PE若混合到其他材質粉碎後丟入水中，PP、PE會浮於水面輕易即可分離。在一次性的包裝材料中，寶特瓶的瓶身為PET材質，瓶蓋的材料則有PP和HDPE兩種，加上回收瓶蓋具備各種顏色，若要將顏色及材質分開並不符合經濟效益，因此市場上大多將回收瓶蓋碎片，進行增韌改質及添加黑色母染色後，射出成黑色塑膠棧板、水果籃或是置物箱等。另外超市冷藏區的瓶罐類飲料，例如牛奶瓶、豆漿瓶、每日C則是使用PP或HDPE材質，非透明的洗潔精和沐浴乳瓶材質則為HDPE。

大豐環保公司為國內主要處理瓶罐類塑膠粉碎、清洗及再製塑膠粒的廠商，產品有回收HDPE以及回收PP塑膠粒子，並取得德國藍天使(blue angel)標章，因為兩者皆為瓶罐容器回收再製，因此特性上熔融指數(melting index)偏低，後續應用仍是以吹瓶或是抽板的製品加工為主，例如辦公室文件夾、汽機車機油瓶、再製成洗潔精和沐浴乳瓶等，但不可再用於食品接觸的容器。

PC(聚碳酸酯)：PC材料玻璃轉化溫度接近150℃、耐衝擊強度是泛用PP的10倍以上，過去廣泛使用在嬰兒用奶瓶以及戶外運動用的水壺，但因為PC合成時會使用原料雙酚A，因此合成後的PC材料會有未反應完全的雙酚A殘留，經過動物研究的科學發現，雙酚A極可能干擾人體內分泌系統，但是否會誘發癌症的產生則尚無定論，不管如何PC材料在很多國家都被禁止使用於食品接觸材料。

但PC材料還有兩個常見的用途，一個是CD光碟片、另一個是汽車的前檔大燈；CD光碟片回收後先經過粉碎處理，接著透過高溫鹼洗槽的長時間攪拌，將CD上方的印刷層以及下方的染料塗層清洗乾淨，可得到乾淨的PC碎片，因為光碟片是環保署公告的應回收廢棄物，處理廠需要受到相關的稽核和認證，國內鍱德公司為台灣北部最大的處理廠，其PC塑膠粒子也取得德國TUV的PCR認證，近幾年也積極開發回收PC和回收PET的高分子混摻技術，並提供給國內外電子品牌廠商，導入環保PCR工程塑膠料的選擇。

至於汽車大燈的回收處理就比較有難度，因為PC屬於不耐磨、不耐刮的材料，因此車燈射出成型後需要再經過hard coating的表面處理，這部分的表面處理層和PC塑膠間有很強的接著，因此不易單純只透過高溫鹼洗的方式去除，有些廠商會搭配表面機械研磨的方式進行前處理，之後再經過高溫鹼洗過程，得到乾淨的回收車燈PC粉碎料。

二、石油基(fossil based)為原料的可分解材料：如同本文前面所述，目前市場上使用植物為來源得到的單體原料(monomer)，其技術大多掌握在國外廠商手中，例如目前已經商業化生產的生質乙二醇、生質丙二醇、生質癸二酸、生質琥珀酸等。因此國內石化大廠在可分解材料的布局，目前是以傳統的石化原料為基礎，合成出具有可分解性的高分子結構。

可分解材料目前在市場上最常使用的有四大類：改性澱粉、PLA、PBAT以及PBS，其中改性澱粉較知名的供應商有義大利的Novamount以及武漢華麗；PLA最大的生產廠商為NatureWork以及Total Corbion兩家公司；PBAT主要供應商為德國BASF以及中國的金發科技；PBS主導廠商則為日本的三菱化學，目前台灣能自主生產的可分解材料為PBS以及PBAT，皆是屬於聚酯高分子(polyester polymer)材料，以下就針對這兩個材料的發展及特性做詳細的說明。

A.PBAT材料：PBAT學名為聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯，由德國BASF公司所發明並申請合成專利，其商品名為Ecoflex，從學名中可以看到所使用的原料為丁二醇、己二酸以及對苯二甲酸。在傳統的高分子合成觀念中，認為分子結構中如果具有苯環結構，所合成出來的材料具有較佳的耐熱性以及機械強度，但相對的可被環境分解的能力就大大降低，BASF公司研究後發現，在上述的三種原料配比中，當對苯二甲酸添加量低於某個莫爾數以下時，所合成出來的PBAT竟然具有可分解特性，並將此化學結構配比申請專利保護及註冊商品Ecoflex和Ecovio，其售價約在7USD/kg上下，屬於價格昂貴的塑膠原料。

國內遠東新世紀在既有的聚酯合成技術下，也曾經嘗試在合成方法上突破BASF的專利進行PBAT的合成，並成功申請台灣專利核准，但是因為合成出來的PBAT材料其外觀色相不穩定，後來並沒有正式進入量產。而國內長春集團中的大連化工本身就有生產丁二醇販售，加上長春也有合成聚酯工程塑膠PBT的技術，因此當BASF的專利快過期的時候，長春也開始破解其結構上的組成並進行聚合反應的穩定性開發，並於2020年正式投產並公開對外販售，補足台灣在可分解材料自主生產上的缺口。

和常聽到的PLA相比，PBAT屬於軟質的可分解材料，其抗拉強度只有15MPa(PLA抗拉強度為60MPa、PBS抗拉強度為35MPa、PP抗拉強度為35MPa)，因此PBAT目前在市場上的應用主要有兩個：一是做為PLA材料的增韌劑，PLA屬於剛硬的高分子因此耐衝擊強度很低，NatureWork公司的主流規格PLA 2003D耐衝擊強度小於2kgf-cm/cm²，低耐衝擊強度限制了PLA的市場應用，而PBAT屬於軟性的可分解材料，斷裂延伸率大於500%，和PLA材料於螺桿押出機中進行高分子熔融混摻後，雖然會犧牲PLA的透明性，但是卻可以有效提升耐衝擊強度同時也不影響其可分解的特性，讓增韌改質的PLA可以應用在塑膠盒或是文具用品等市場。

二是作為可分解膜袋類產品的主要原料，如物性上顯示PBAT性質類似PE，抗拉強度低、延伸率佳，適合用在膜袋類的產品生產，加上膜袋類產品本身就不易回收再處理，用可分解材料來製作，使用棄置後對環境的影響最小，目前廣泛使用於農用膜以及可分解塑膠袋的生產，但是因為PBAT屬於價格昂貴的材料，為了解決因為成本過高的問題，BASF開發了吹膜級的可分解材料Ecovio，將PBAT、PLA以及澱粉等三種可分解材料，在雙螺桿壓出機進行熔融混摻改質，提高PBAT的抗拉強度同時也可以降低成本。銘安科技為國內目前可分解材料複合配方，技術開發最成功的公司，使用PBAT、PLA、澱粉、農業廢棄物或其他可分解材料，根據終端客戶對製品的需求進行客製化的混合配方開發。

目前長春公司在PBAT的產品上推出兩個規格，一個是射出級的應用，流動指數MI落在20(測試條件為190℃、2.16公斤)；一個是擠出級的應用，MI落在5(測試條件為190℃、2.16公斤)，前者的規格適用在射出級可分解材料的增韌改質添加，後者適合用在軟性可分解產品的主原料，根據經銷商的資料售價為3~4USD/kg之間，可以預見的是，PBAT在專利過期後其售價大幅下降，搭配世界各國限塑的政策持續加溫，其複合材料的需求也會穩定增加，值得國內塑膠加工業者持續關注。

B.PBS材料：PBS學名為聚丁二酸丁二醇酯，從學名中可以看到所使用的原料為丁二醇以及丁二酸，聚合後其化學結構上並沒有苯環，屬於脂肪族的聚酯高分子，目前市場的主導廠商為日本三菱化學，其商品名為FORZEAS。如上一段所述，PBS其抗拉強度為35MPa類似PP、耐衝擊強度為6kgf-cm/cm²，已經可以符合泛用塑膠製品的機械特性要求，三菱化學PBS產品目前有三個主要規格，以耐衝擊強度來區分有7、10和47kgf-cm/cm²，其中高耐衝擊強度的PBS其抗拉強度為17MPa，主打的應用市場類似PBAT的軟性可分解製品。以可分解性來說，PBS材料在自然環境中的分解性明顯優於PLA以及PBAT，因此PBS生產廠商近幾年開始打著海洋可分解性優異的訴求，大力強調使用PBS材料來取代PLA更能減少環境的負擔，另外從PBS合成使用原料的觀點分析，丁二酸已經能從植物提煉而來且已經進入商業化量產，以植物為原料生產丁二醇的技術也已經進入試量產階段，未來非常有機會進入正式商轉量產。因此三菱化學在其PBS產品除了訴求海洋分解性佳之外，也強調是使用生質的丁二酸來合成PBS，並規劃未來導入生質丁二醇，得到100%的生物基且兼具可分解特性的環保材料。

如前所述長春集團中的大連公司因為有生產丁二醇原料，因此在開發PBAT材料時也同時開發了PBS材料的合成，並於2020年和PBAT一起公開在市場上販售，目前長春公司在PBS的產品一樣有兩個規格，一個是射出級的應用，流動指數MI落在20(測試條件為190℃、2.16公斤)；一個是擠出級的應用，MI落在5(測試條件為190℃、2.16公斤)，兩者的耐衝擊強度皆為6kgf-cm/cm²，售價比PBAT貴一些，和進口的PLA差不多。廠商可以根據生產加工時需要高黏度或低黏度原料進行選擇。

結論

在地球永續發展的議題下，綠色塑膠使用逐漸被品牌廠商所要求，台灣在塑膠回收再利用產業具有完整的上下游垂直整合，從塑膠的分類回收、清洗處理、造粒改質、加工成型(包含射出、抽板、紡絲、織布等)供應鏈完整，在價格、品質、透明度的優勢下，吸引了國際品牌廠商前來台灣採購環保PCR原料和製品；2020開始台灣廠商也成功量產了可分解材料PBAT和PBS，提供國內造粒改質廠、射出加工廠和抽板加工廠在地化的服務，可取代一次性使用的食品包裝材料。至於生物基(bio-based)的材料，台灣的丘陵地形不適合大面積的機械耕種，因此農作物的生產成本較高，加上生物發酵、單體純化技術的發展投入較晚，因此這部分短期還不易看到國產化的原料可量產。在綠色塑膠的發展上，台灣發展的腳步不算慢，上游的原料廠商仍持續投入資源進行研發，未來仍需要整個產業上下游更緊密的合作，才能在綠色浪潮來襲下創造出終端產品的差異化。