市場趨勢

從2023 IPF看橡塑膠材料低碳化發展現況(上)

  • 刊登日期:2024-04-11
  • 資料來源:材料世界網
  • 作者:蔡旻霏 / 工研院材化所
2023國際橡塑膠展IPF於日本東京幕張展覽館展出(圖一),為日本3年舉辦一次的國際橡塑膠大展,是亞洲指標性橡塑膠專業展,展示之最新技術及創新設備受業界矚目。因疫情延宕6年,上次2017年展覽有來自30國700多家業者參展,包含臺灣、德國、中國大陸、義大利、韓國、瑞士等,展出近2,500個攤位,吸引4萬多名參觀者。2023年再次舉辦實體展,展示主題包括回收應用、複材製造、添加劑、塑膠成型等各家廠商,走一趟展會即可獲得全球上、中、下游材料技術及廠商的訊息。以此次觀察來看,材料部份圍繞在目前全球共通議題:減少溫室氣體排放方案,如:回收永續材料、生質材料及非熱固性增強材料應用,都圍繞在減碳議題的討論上。
 
一、低碳措施之生質高分子—蓖麻油源PA
Arkema公司在減碳議題上,針對生質PA系列材料開發不同比例生質碳源PA,利用非可食性蓖麻油進行聚合產出RILSAN系列產品,提供獨特的生物物料產業鏈,其中以RILSAN PA11為100%生質源(圖二)  。相關系列材料各以不同比例混摻RILSAN PA11(圖三),如: RILSAN S(PA610)為62%生質碳源、 RILSAN HT為70%生質碳源(半芳香族PA)、RILSAN Clear為非晶性透明PA、PEBAX RNEW為一系列17~97%生質碳源,以及PLATAMID涵蓋80%生質碳源,希望兼顧高分子加工性與碳源減量之目的。
 
同樣的,不僅在將生質料源導入作為減碳的手段,Arkema打造Vitucycle program回收材料系列(圖四、五),針對PA11、PA12、PEPA彈性體、PVDF氟化高分子進行回收,次系列回收材料為AGIPLAST產品,為100%回收料原材料,提供Arkema公司減碳措施一大進展。
 
圖四、Arkema系列性減碳提案
圖四、Arkema系列性減碳提案
 
Arkema公司計算生質材料RILSAN PA11之碳足跡<2kgCO2 eq/kg,藉由導入RILSAN PA11於相關市場應用可有機會在2023年達到70%減碳目標(圖六、七)。 RILSAN PA11具有密度較輕、衝擊強度高於PA6、PA12的特性。可藉由玻璃纖維混摻強化,例如添加到GF65%之PA11具高彎曲模量、高彈性模量特性,在醫療用品上應用也沒有問題(圖八) ---此為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。
 
二、減碳措施之輕量化複合材料
在此次IPF展中,現場最吸睛的便是全車複合材料製作的輕量化未來概念車,全車不同部位有10~100%不同比例CNF(奈米纖維素混摻),材料囊括聚丙烯、尼龍、環氧樹脂。各項部件以射出、blow molding、3D printed方式完成。概念車串聯TOYOTA BOSHOKU CORPORATION、TOYOTA MOTOR EAST JAPAN, INC.、RISHO KOGYO CO., LTD、KYORAKU CO., LTD、INOAC CORPORATION, SHOWA MARUTSUTSU CO., LTD.、TOYOTA AUTO BODY CO., LTD.多達7家材料與車體公司,結合東京大學NAGOYA Institute of technology,展現未來輕量化車體的可行性,以及串連各家技術達到產品化的跨領域結合(圖十四~十八)。
 
圖十五、複合材料輕量化概念車內裝
圖十五、複合材料輕量化概念車內裝
 
圖十七、輕量化概念車減低碳排
圖十七、輕量化概念車減低碳排
 
然而,雖然輕量化複材極具運輸應用之減碳優化特性,然而複材在實際應用上仍有需要克服的難題。例如由利昌工業發表的100%的CNF表層引擎蓋,雖然可達到輕量化減碳目的,但其承認耐衝擊還是有待加強(圖十九)---此為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。
 
圖十九、利昌工業發表的100%的CNF表層引擎蓋
圖十九、利昌工業發表的100%的CNF表層引擎蓋
 
三、減碳措施之輕量化碳纖複材
延續全車輕量化複材的概念,各家複材廠皆針對未來高碳排金屬產線提出替代方案,這次展覽有非常多的高機械能且能回收再利用的碳纖複材提案。其中Solvay公司提出兩種製程源SolvaLite(熱固形碳纖複材)與EvoLite(熱塑形碳纖複材),熱塑形碳纖複材具有可回收再利用特性,然而目前整體功能性較佳的應用面還是不能全捨棄熱固形碳纖複材(圖廿)。---以上為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。
 
圖廿、Solvay公司發表的輕量化碳纖複材
圖廿、Solvay公司發表的輕量化碳纖複材
 
 
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