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科技專案成果

植物塑膠取代傳統石化原料 指日可待
發佈日期:2015-11-16
單位:工業技術研究院
案例年度:2014
簡介:
  • 2012年榮獲全球百大科技研發獎(R&D 100 Awards)
  • 2013年被美國科學人雜誌(Scientific American)5月號選為7個下世代材料之一
  • 藉木質素有機溶劑溶解性提升與環氧化改質方法,解決目前90%環氧樹脂還使用雙酚A(Bisphenol-A,BPA)原料問題,保護環境與保障消費者食的安全。

特色:
「媽咪!我要喝奶奶。」聽到彤彤的聲音,芬蘭忙著張羅,想起懷孕時,國內剛好爆發塑化劑風暴,民眾對食安問題高度敏感,讓她對準備給彤彤吃的奶粉,用的奶嘴、奶瓶,穿的貼身衣物,還有塑料玩具等,都再三小心!

 

生質材料取代石化原料並非遙不可及

 

 

就以奶瓶來說,以前哪管它是否含有環境荷爾蒙,但國際間已陸續在近年明文禁止嬰幼兒所會接觸的食品包裝和容器使用雙酚A環境荷爾蒙。

 

 

然而要以木質素、纖維素這種生質材料來取代石化原料需要一些條件的支持,包括價格要合理、來源要多樣化、製程要經過驗證等,並非易事,不過,希望改寫化學、化工產業與高汙染劃上等號或有害人體健康的工研院材化所應用化學組,卻在發現木質素的分子結構和物性與雙酚A相似之後,發展出我國第一個通過食品器具、容器、包裝衛生金屬罐檢測標準測試,達到無雙酚A、無重金屬危害性物質殘留的「生質環氧樹脂」,並因此榮獲2012年R&D 100 Awards,以及被美國科學人雜誌(Scientific American)2013年5月號選為7個下世代材料之一。

 

 

儘管「無雙酚A生質環氧樹脂」吸引國際塗料大廠競相表達合作興趣,但還是以扶植國內業者、增進民生福祉為前提。然而要將新材料導入產品開發,對於習慣買整廠服務的國內廠商來說,如果沒有研發技術的法人單位協助,可能還是會無疾而終。所以在拉近商用化落差的過程中,格外考驗研發團隊的耐力,當然也需要政府持續挹注資源。

 

 

食品罐頭市場 具有指標意義

 

 

以食品罐頭的罐內漆為例,業者曾反映在實驗室明明可行,為何一到廠區就做不出來?可能是設備、環境條件的不同、配方合成的順序不對,抑或塗佈的技巧不夠熟練。為了掌握罐頭製作流程,以及需要通過哪些測試,研究團隊勤跑位於彰化的供應鏈,也向食品大廠請教。

 

 

工研院在釐清製程的同時,也是確認未來可能合作的對象有哪些。副組長沈永清說:「過去我們是以設備來將就材料,現在則能調整材料去適應既有的設備,而且材料和製程成本,都可達到石化產品等級,消費者買到不含雙酚A的八寶粥、咖啡、茶、魚罐頭,已指日可待。」

 

 

綠建材、複合織物 應用日趨普及

 

 

除了食品之外,綠建材也是當初執行科專計畫的衍生應用之一,此外,還有複合織物,強調透氣舒適的機能性之餘,也因使用天然原料,就算不再穿著,回收後和環境的相容性也較無疑慮。

 

 

沈永清說,先進國家推動綠建材,對於使用生質材料的建材設有認證標章,同時在鼓勵消費者購買方面,也提供房屋稅賦優惠等誘因,完善的配套措施才能導引產業朝向綠色發展,這樣的經驗值得我國借鏡。

 


小辭典:「無雙酚A生質環氧樹脂」
雙酚A( Bisphenol A, BPA ) 又稱之為酚甲烷, 是長期用於食品罐內漆的環氧樹酯(Epoxy)的化學材料, 可以防止罐體腐蝕, 進而保存食品安全。不過它也是一種環境荷爾蒙,可能造成男性性徵不明顯、擾亂人體新陳代謝, 對兒童發育影響尤其深遠。工研院無意間發現任何植物都存在的木質素,其特性與雙酚A相似,於是展開取而代之的實驗,才有無雙酚A生質環氧樹脂的問世。
 

 

左為粉狀木質素,右為經過改質的合成樹脂
左為粉狀木質素,右為經過改質的合成樹脂

上線塗佈後鐵皮
上線塗佈後鐵皮
再製成罐體
再製成罐體

罐內漆也要通過所有食品檢測最重要的「滅菌」程序,將試片放進模擬液裡,送進高溫蒸煮設備,藉此測試漆膜是否會脫落。
罐內漆也要通過所有食品檢測最重要的「滅菌」程序,將試片放進模擬液裡,送進高溫蒸煮設備,藉此測試漆膜是否會脫落。

耐溶劑擦拭,看罐內漆的附著牢固與否
耐溶劑擦拭,看罐內漆的附著牢固與否

 

 

 


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