全回收物理發泡EVA材料
簡介與應用
演講者:台塑公司聚烯部 巫宏懋 博士
文稿整理:塑膠產業創新論壇(PIIF) 編輯小組
根據 NYH Perez (2022) 的報告指出,全球每人每年平均約買3雙新鞋,而舊鞋的全球廢棄量一年高達3億雙,而一雙鞋子在大自然中要分解至8成的話,需要至少40年的時間,而且這僅是指聚酯纖維(表面那一層)而非鞋底這一層。以運動鞋來說,EVA中底大約會佔200克左右,換算起來一年大約會有6萬噸的EVA廢料,顯示出鞋材急需創新技術的導入,以改善後端的廢棄處理問題。
EVA回收的技術突破

EVA材質因具備柔軟性和彈性,且材質輕巧且易加工成型,故經常被使用於運動鞋的製作。然而傳統的製鞋過程中,會將EVA材料放入射出發泡機內,將材料加熱後射到模具中,讓它進行化學反應產生交聯,因為此原料會混著交聯劑與化學發泡劑,而化學發泡劑在高溫加熱下會釋放出氣體產生發泡動作,故產品開模後會出現很大的體積膨脹倍率約5到10倍。為了在體積膨脹的情況下維持鞋子的形狀,故需要進行高度的交聯,因為高度交聯而造成這個材料沒有回收的可能性。在這樣的製程中,大約7到13分鐘便可產出一雙鞋。

後來其他業者有推出可回收的E-TPU材質運動鞋,並主打高端市場,讓台塑也加緊腳步研發出TAISOX SF材料。此材料的特性是能以物理高壓含浸超臨界流體的方式產生發泡行為,故材料本身交聯度要求較低,而具有部分回收的潛力。缺點是需要2小時起跳的含浸時間,相較於傳統製程而言較久。

物理發泡級EF-EVA產品

因此,台塑持續精進材料的研發,並推出物理發泡級EF-EVA材料,其具備輕量化、良好加工性、收縮率低、泡孔均一等特性,並且以物理發泡方式取代傳統不可回收的化學發泡製程,具備100%可回收再次發泡成型的環境友善特質。目前台塑自行實驗,此材料可完全回收再造粒,再物理射出發泡3回都具備良好特性,而使用回收的EF-40生產鞋款,可較使用EVA新料減少至少60%碳排放,能符合目前市場需要的低碳永續特性。

台塑使用此材料搭配下游設備合作廠商,共同研發出超臨界流體射出發泡技術,透過此設備不僅縮短製程時間,最短8分鐘即可完成發泡成形,與傳統化學發泡製程相同,並且鞋子也具有可回收的特性,達到雙贏的效果。

台塑未來也將持續開發滿足市場需求的創新產品,不僅朝高值與前瞻的市場應用邁進,例如開發能源領域材料,如Type IV氫氣瓶專用的可靠HDPE內膽;更能促成循環再生的包裝材料,如MDOPE、HDPE、LLDPE;以及符合現代生活需求的高性能纖維材料,如具柔軟特性的MDPE、高強度特性的HDPE/UPE等。如果有更多材料使用需求,請洽台塑聚烯部技術處巫博士,信箱:duck0519@fpc.com.tw
參考資料: Perez, N. Y. H. (2022). Evaluation of Sustainability & Materials Among Major Footwear Brands.

November, 03 / 2022

塑膠產業創新論壇