聚對苯二甲酸乙二酯(PET)因其良好的機械性能和透明度,在工業應用、電子產品及光學裝置中佔有重要地位。然而,PET的黃變問題經常影響其應用效果,特別是在需要高透明度和穩定外觀的應用中尤為顯著(郭力豪, 2009)。
PET黃變主要由於材料在紫外線照射和氧化條件下的光化學反應所致。這些反應促使PET分子結構中的芳香環產生變化,從而導致顏色的變黃。此外,高溫亦可加速此過程,進一步破壞PET的光學特性。
在工業應用中,如標籤和膠帶製造,PET的黃變不僅會影響產品的美觀,還會降低其市場競爭力。電子應用方面,如液晶顯示器的基板和隔離膜,黃變會導致透光率降低,進而影響顯示效果和顏色的準確性(于學玲、蕭金釵、劉玟君, 2010)。對於光學應用,如相機鏡頭和光纖,PET的黃變會嚴重影響光的傳輸質量,造成影像變暗或顏色失真。
( 除了 PET 以外、以下其他常見的塑料 也容易因 紫外線/熱能 使產品劣質 )
PVC | PET | PP | TPU | |
特性 | 具抗腐蝕性 和 耐化性, 但含氯緣故,對人類 健康 和環境 有潛在危害。且受高熱時,易使材質劣化。 | 具有優良物性 (高透光、低霧性、耐化學、抗候佳), 但一般PET遇熱、 遇紫外線照射時, 因光氧化作用 容易造成黃變。 | 比重0.9, 雖然結構性強、耐化學性, 但無法抵抗 陽光長期曝曬 與熱能作用, 易受光、熱 與 氧化作用 而老化 並產生 龜裂。 | 機械性能出色, 具 高韌性 和 抗疲勞性, 可耐-35℃ 低溫, 但長期在高溫下,材質容易變軟、 變形,且易受紫外線影響老化變質,但成本卻比PET貴上好幾倍。 |
塑料、包含PET 在遭受熱和紫外線攻擊時容易黃變,這不僅影響了產品的美觀,也引發了對其質量和耐用性的擔憂。然而,通過選擇適當的材料和應對策略,我們可以延緩或避免這些問題,以確保產品的長期性能和市場競爭力。
應對策略
針對PET黃變問題,目前業界已開發出多種解決策略。這些策略包括但不限於使用抗UV穩定劑來吸收或阻擋紫外線,減緩黃變過程;改進PET材料的抗氧化配方,提高其在高溫條件下的穩定性;以及在PET表面塗覆特殊塗層來提供額外的保護。每一種策略都有其利弊,例如抗UV穩定劑和抗氧化配方可能會隨著時間減少其效力,需要定期重新處理,而特殊塗層則可能增加材料的成本並影響其回收性:
添加穩定劑:為了抑制或減緩變質的劣化作用,在加工時添加的化學品,使其降低熱、氧化與紫外光對於薄膜的破壞,例如 抗氧化劑,光穩定劑,熱穩定劑 等。但穩定劑並不能永久阻止這些影響,隨著時間的推移,塑膠中的穩定劑會逐漸分解或失效,特別是在受到紫外線、高溫、濕度等環境因素影響的情況下,這種過程會更加迅速。一旦穩定劑失效,塑膠就會開始受到氧化、分解等反應的影響,導致塑膠的黃化現象。
抗UV塗層:添加保護塗層在薄膜上添加抗UV塗料和耐熱塗料,進行物理隔離。這提供物理障礙,防止紫外線直接作用於PET材料,延長產品外觀和功能壽命。然而,這會增加生產成本和加工步驟,可能影響材料的回收性。
使用不易黃變材料 : (1) TAC (三醋酸纖維素):由天然纖維素與醋酸酐經由酯化反應製成的高分子,擁有高透光率和優異的耐熱性,使得TAC可運用在光學應用上,但TAC具有吸濕性,容易在製膜或貼合過程中產生翹曲、起皺、收捲變形等問題,且生產成本較高。(張崇學 2022) (2) PVC:具抗腐蝕性和耐化性,現有的PVC成品是經由複雜配方(塑化劑、安定劑、無機添加劑、顏料等)加工而成的塑膠產品,外加含有氯的緣故,被國際綠色和平組織稱為「毒塑膠」,對人類健康和環境有潛在危害,近年來各國已逐漸限制含有機氯的高分子材料的應用。(黃景忠、陳幹男 2011)
添加穩定劑 或使用抗UV塗層 確實可能減緩黃變 但是並不是長久之計。 使用高端的不易黃變材料 取代 確實可以 解決黃變 問題 但是往往會 受到
①成本 以及 ② 不環保 ③以及犧牲 PET 的加工性 帶來的負面影響
不易黃變的 rPET : RESHINE® 除此之外 敝司的 rPET薄膜 RESHINE® 即使不添加穩定劑與保護塗料,受到熱與陽光長時間照射,與石油提煉的 PET相比更不易出現黃變現象,這意味無需擔心因外界因素而失去光學上的優勢
普遍來說使用回收再製塑膠,因容易含有雜質導致材質劣化,但是 RESHINE® 具有 雜質低、耐候性佳、不易劣化的特性,故與石油提煉的PET薄膜相比 擁有同等的物性
RESHINE® 使用的材料 最高 百分之百來自 回收材質,更含有高達80%的PCR原料。 rRESHINE® 更獲得 Underwriters Laboratories (UL) UL2809 認證。
並與一般石油提煉 原料 相比 減少高達 27% 碳排放; 是一款既 環保
又擁有極佳耐候性的材料。
References:
1、郭力豪(Li-Hao Guo),多功能型紫外線吸收劑在塑膠上的應用研究,摘要,2009年,FROM: https://www.airitilibrary.com/Article/Detail/U0006-1708200914385800
2、于學玲、蕭金釵、劉玟君,工研院量測中心,透明材質霧度量測規範之分析與比較,第28期,第116頁,FROM: https://www.materialsnet.com.tw/DocDnld.aspx?id=5074
3、張崇學,工研院產科國際所,新材料發展下的LCD補償膜市場趨勢,2022.12.19,FROM: https://www.materialsnet.com.tw/DocView.aspx?id=51640
4、黃景忠、陳幹男,淡江大學化學系博士班,塑膠時代的必備常識,2011.07.11,
5、經濟部產業發展署、台灣優良食品發展協會,食品積層複合包裝材料與製程運用,112年10月,FROM: https://www.tqf.org.tw/Uploads/Download/2023-11/112%E5%B9%B4%E7%94%A2%E6%A5%AD%E5%BC%B7%E5%8C%96_%E9%A3%9F%E5%93%81%E7%A9%8D%E5%B1%A4%E8%A4%87%E5%90%88%E5%8C%85%E8%A3%9D%E6%9D%90%E6%96%99%E8%88%87%E8%A3%BD%E7%A8%8B%E9%81%8B%E7%94%A8.pdf
6、小而美SRM,什麼是塑膠塗裝?,2023.08.22,FROM: https://www.srme.com.tw/news/details.php?id=15771&group_id=4282
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