應用於塑膠回收料之綠色製造智慧射出機發展介紹

作者:

劉永隆

刊登日期:2022/08/30

摘要:塑膠廣泛運用於各行各業,全球塑膠使用量居高不下,塑膠的生產導致能源的耗損,各國極力推展循環經濟,希望藉由塑膠回收來降低能源的需求,追求淨零碳排永續發展的目的,射出成型是塑膠加工最重要的一環,在建構循環經濟的趨勢下,國際射出成型機等指標大廠已開發具有自適應程序控制(Adaptive Process Control, APC)之可應用於塑膠回收料之綠色製造智慧射出機,可自動偵測不同批次回收塑膠之變異,自動調整修正加工參數,穩定生產的零件品質,達到精密射出的目地,使塑膠回收可以快速實現。
Abstract:Plastics are widely used in various industries and the global plastics usage remains high. The production of plastic leads to the consumption of energy, and countries are vigorously promoting circular economy, hoping to reduce energy demand through plastic recycling, and pursue sustainable development of net zero carbon emissions. Injection molding is the most important part of plastic processing. Under the trend of constructing circular economy, major international manufacturers of injection molding machines have developed a green manufacturing smart injection machine with Adaptive Process Control (APC) that can be applied to plastic recycling materials. The smart machine can automatically detect the variation of recycled plastics in different batches, and automatically adjust and revise the processing parameters, stabilize the quality of the parts produced; to achieve the purpose of precision injection, so that plastic recycling can be quickly realized.

關鍵詞:循環經濟、射出成型、自適應程序控制
Keywords:Circular economy, Injection molding, Adaptive process control

前言
塑膠回收再利用乃是循環經濟極重要之一環,也是塑膠產業實現淨零碳排的一個重要手段,由於生活水準提升,全球之塑膠使用量大幅提升,包括建築、包裝及車輛使用之塑膠分別占使用量之前三位[1]。射出成型可用以生產形狀複雜的塑膠件,成型表面光滑外觀佳,且適合大量生產,因而被廣泛用於製作各式塑膠產品。射出成型為回收塑膠後段成型加工之重要製程。然而回收之塑膠,由於環境因子的光、熱產生的裂解及回收粉碎引起的分子鏈斷裂等因素,往往造成其材料物性降低,一般均與新料混合後加以射出成型,且比例不能太高(一般低於30%)。此外,由於回收塑膠可能來自不同的回收源,材料本身會隨批次不同,而有不同的特性(如黏度、密度等),造成在射出成型加工回收塑膠時,產生極大的差異性,在回收塑膠的射出成型上,成為極大之挑戰。
有鑑於此,在建構循環經濟及追求淨零碳排永續發展的趨勢下,國際射出成型機大廠著眼於開發具有自適應程序控制(Adaptive Process Control, APC)之全自動智慧化射出成型機,可自動偵測各不同批次回收塑膠之特性變異,自動調整修正加工參數,以得到重量均一高品質之射出成型品,實現智慧化精密射出的目的,增加其塑膠回收料再利用之價值。
塑膠循環經濟
圖1顯示,2019年全球塑膠產量約為3.68億噸,分布於三個主要區域,亞洲約51%,北美19%、歐洲16%,而亞洲又以中國大陸為大宗,約占31% [1],塑膠的使用量隨技術與文明的推展與日俱增,塑膠所衍生的環境問題日趨嚴重,因應永續發展,推動塑膠循環經濟回收再生為刻不容緩的議題;圖2顯示,歐盟從2006年,對於塑膠廢棄物的處理以掩埋為主2006年為12.9 Mt,到了2018年則降為7.2 Mt,大約下降了44%,同時,回收再利用於2006年只有4.7 Mt,到了2018年則已上升至9.4 Mt,回收再利用的數量在十來年的時間增加了100%,可知隨時間的演進,回收比例逐年增加,掩埋的方式則是逐年下降,大約在2014年掩埋與回收再利用的數量約略相等,至此之後,回收再利用,已經成為塑膠廢棄物處理的主流技術[2],歐盟也已訂定2025塑料回收的共同目標為55%[3],減塑的政策已有效引導塑膠廢棄物以回收再利用作為主要的處理方式,使得近幾年歐盟塑膠廢棄物回收得以顯著成長。事實上,塑膠廢棄物已成為全球共同的議題,除歐盟外全球也大力推展「材料密閉循環」,使用回收一次性塑膠,再製成一次性塑膠,不斷循環使用,達到循環經濟之目的,為達此目的,各項技術也因應而成,射出成型機的智慧化發展,使得塑膠循環經濟可以更有效而快速地落實。

 

圖1 全球塑膠生產分布    資料來源:PlasticsEurpoe[1] 工研院機械所重製

 

圖2 歐盟塑膠廢棄物處理的發展趨勢   資料來源:PlasticsEurpoe[2] 工研院機械所重製

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