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絕對天然的「塑膠」-高耐熱聚乳酸材料

17生質素PLA報導/陸子鈞

1、2、3、4、5、6、7,這些代表不同材質的塑膠編號,讓你昏頭了嗎?在挑選食物容器時,總在不同材質間猶豫不決,很擔心挑選到會釋出毒素的塑膠製品。不過現在看到007的「7」就可以放心入手了!工研院材料與化工研究所,開發出新一代的全天然聚乳酸製品,可取代生活中常見的塑膠製品,除了兼具使用安全,也更環保。

生活中有大量的塑膠製品,其中很多又作為食物容器或者和人體貼身接觸的產品,像是奶瓶、便當盒、外帶湯湯水水的塑膠袋、紙製便當盒的內膜、環保隨手杯……等等。遇到高溫時,很怕容器中的毒素就釋入食物中,不知不覺就將這些毒素吃進肚子裡。投入研發全天然聚乳酸材質的鄭琇毓博士說:「塑膠的『毒』大都不是來自材質本身,而是那些在製程中加入的助劑-像是塑化劑,在遇熱之後會從塑膠中釋出。」

新一代聚乳酸材質「全天然」的關鍵就在於助劑。聚乳酸(Polylactic Acid,縮寫PLA)材質其實已經問世多年,由於原料來自可再生資源,所以又被認為是「綠色塑料」。不過PLA在製程中還是像其他塑料一樣,需要加入助劑以提高產品的耐熱性,所以不能稱為「全天然」。鄭博士提到:「PLA在製程中加入有毒助劑就失去了PLA當初講求『天然』的目的了。這些助劑可能在遇熱後釋出之外,也可能在掩埋分解之後流入自然界,並不是真的eco friendly(對環境友善)。」因此,張博士和研究團隊努力找尋天然助劑,希望能開發出真正全天然的PLA製品。

嘗試了很多材料之後,研究團隊發現一種礦物質還有萃取自生物體的膠體,可以取代目前的人造助劑,鄭博士說:「因為原料取自自然,所以當PLA產品掩埋分解之後,無論是塑料或者助劑,回歸自然也不會傷害環境。」當初這項技術剛完成的時候受到不少質疑,大家會問:「你說這安全,但你敢吃嗎?」鄭博士說:「有一次我被其他研究同仁這麼問,我現場就吃了一口全天然助劑,讓其他人都傻眼,從此沒人敢這樣問我了。」十足顯示研究團隊對這項技術的信心!

這項技術還有個有趣的特色,在製造過程中不會產生刺鼻的氣味,反而會讓空氣中瀰漫焦糖的香甜,鄭博士說:「每次進廠實驗,整天都會覺得很餓。」也因為這樣,PLA很適合作為家用3D列印機的原料,「你總是不希望在列印的時候整個房間都是塑膠味吧?」

對製造業者來說,更重要的是這兩種助劑與PLA原料適用既有的機台,不需花額外的成本修改設備。只要調整助劑添加的比例,就可以應用在淋膜(紙餐具內膜)、吹袋(手提袋)、雙軸延伸(保護貼、食品包裝)、射出,這四種製程,取代PE、PP、PET、PS和PC。此外,工研院的這項技術在射出級的PLA製程,成型時間只要30秒,比市售耐熱PLA的2~30分鐘成型時間還短,可大幅提高每小時內的產能,而且助劑用量只需1~3%與市售商品須10~30%助劑相比能減少製造成本。

研究團隊未來希望能提高PLA的材質強度,讓PLA有更多的應用(像是3C產品的機殼)。張博士也提到,越多廠商採用,原料的成本就能降得更低,這有賴於消費者的認同,他說:「PLA製品和其他塑膠製品看起來一樣,即使你費心解釋,消費者還是會對它有『塑膠,有毒』的刻板印象。只要這點突破,消費者接受了,廠商自然會跟進。」

技術專頁:天然PLA保健康

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