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塑膠的救贖,以塑木償還自然:NewTechWood

綠建築雜誌 Green Building 2016 OCT/NOV Vol:43
塑膠的贖罪:以塑木,償還自然
台灣建築報導雜社
採訪:張雅雲、藍雅萍 文字:藍雅萍
資料、圖片提供:新綠境實業有限公司
受訪者:張家弘(成大建築碩士/建築師高考及格)
新綠境實業專營塑木十餘年,有豐富的工程經驗及專業工程背景

塑膠的救贖:以塑木,償還自然:NewTechWood

不知不覺間,塑膠大量地參與了我們的人生。塑膠的啟用,又是一個文明進程裡的「回不去了」,難以想像零塑膠的日子,宛如無法置信沒有陽光。回不去的狀態,除了生活便利度的滿足以外,還有塑膠本身。近年來,人們開始思考如何重製使用過的塑膠,賦予廢棄塑膠第二、第三段的生命。然而,塑膠永遠只能是塑膠的面貌嗎?再製塑膠除了減少新塑膠的製造,還能對環境做出什麼回饋呢?
 
塑膠因其耐用特性而生,本為兩面刃,如果在正視塑膠之惡的同時,也能夠擅用塑膠之利,那麼也許可以讓塑膠兼顧「義」與「利」。廣用於建築工程、設備材料的塑木(Wood-Plastics Composites,WPC), 正是這種可以兼顧「義」與「利」的產品。

木粉結合塑料 友善環境的建材

專業從事品牌塑木代理營銷十幾年的新綠境實業有限公司張家弘指出,塑木是混合了高分子聚合物與植物纖維,將塑料與木粉依比例摻雜製成的複合材料。一開始,是為了結合兩者的優點與改善兩者的缺點,而將木料與塑料混和,期待製出一種具備木材質感與塑膠耐蟲蟻的材料。近幾十年來,更因人們環保意識提高,留意到隨著各地的高度開發,一方面塑膠、碎木等廢棄物總量越來越多,一方面原始森林卻快速消失,因而在全球越發成熟的綠色意識下,塑木的兩項原料:塑料與木粉,便改採回收的廢棄塑膠、下腳料、鋸末、枝椏,以及稻糠、稭稈、果殼、亞麻等植物纖維,做為複合的原料。張家弘認為,塑木不但解決了單一材料的使用限制,在提升建材品質的同時,更再生了廢棄塑膠與木粉,某種程度上減低廢棄塑膠的汙染及雨林的開發,達到環境永續的效用。
 
細究塑木的原料組成, 主要有三樣: 塑料、木粉、添加劑。塑料的部分,以熱塑性高分子聚合物的泛用塑膠為主,例如HDPE、LDPE、PS、PVC、PE、PP 等等;木粉的部分,則可以使用木屑、稻草、稻殼、亞麻、竹子、大麥稈、玉米骨、甘蔗渣、椰殼等植物纖維。不過張家弘特別提醒,選購的塑木最好是以無毒的PE、PP 為塑料是最好的,木粉則是以通過FSC 認證(Forest Stewardship Council森林監管委員會)為最佳。因為塑木品質要優良,原料端不可忽視,特別是塑料的部分,回收的廢棄物必須經過嚴格的檢測、分揀,徹底去除雜質,才能確保塑料的純一,避免成品受到影響。
 
張家弘舉例, 以NewTechWood® 研發的UltraShield® 系列雙層共擠型塑木,已經是世界品牌,深受信賴,行銷五大洲,數十個國家都有當地代理商,廣受市場歡迎。造就其高品質的優勢之一,就在於NewTechWood®美新超越® 塑木的美國母企業從事全球塑膠回收利用已近30 年,每個月有一千兩百萬磅塑料經再生處理利用,免遭永久性堆埋。可以說是從原料端就有嚴格的把關,清楚掌握塑料的品質與技術。因此,NewTechWood®美新超越® 塑木塑料只使用熱塑性的HDPE,不含有毒的氯、酚樹酯與三聚氰胺,即使燃燒也只會產生二氧化碳與水,不會釋放有毒的氣體。此外,美新塑木在木粉方面,也通過FSC 的認證,塑木產品更經Rohs 的認證,無重金屬,更無塑化劑的釋出,因而可以與日本製造的塑木競爭,打入高端塑木的市場,深獲歐美客戶的肯定。
 
塑料與木粉的混和比例,依照各種高分子聚合物的不同物性,將木粉的添加比例維持在30% ∼ 70% 之間;一般來說,木粉含量都會超過50% 以上。張家弘表示,由於高分子聚合物具有疏水性,與高吸濕率、極性強的植物纖維,宛若油與水那般,兩者的相容性極差,因此還必須添加耦合劑或相容劑,使塑料與木粉緊密地結合起來,但每一家塑木製造廠商的膠結技術不同,膠結技術好的塑木吸水率就低,性能就好;反之,膠結技術差的塑木,容易吸水,導致變形、曲翹、破碎等質變問題。
 
大致上,製作流程會先進行基材的準備,將回收的廢棄塑膠與植物,清洗、篩選後碎裂成粉碎狀,再經過脫水或乾燥處理。接著,將製作好的塑料與木粉,以及適當的添加劑,一起置入混煉造粒機結合。再經過押出機將混煉後的顆粒加熱熔融後押出成型,至後端相關設備之後便可隨需求加工使用。塑木依其高分子的種類而有不同的用途與加工,例如最常採用的塑料PP、HDPE,這種塑木通常使用在戶外地板、圍欄、步道、公園座椅等等。整體而言,塑木因為擁有高分子材料易於加工的特性,遂能以自動化生產的技術製成各種建材製品。

原木的替身 抵擋時間與風候

塑木是結合了塑膠的木材,用途實與木材相去不遠,那麼,如果有天然原木可以使用,何以要再製造人工產品呢?混入塑膠,除了減低廢棄塑膠的汙染及雨林的開發,在建材的性能上,它還標示了哪些意義?張家弘認為,原木的質感難以被其他建材取代,但是原木容易腐朽萎爛的缺點,卻可以由具備極佳耐候性與易於維護的NewTechWood® 美新超越® 塑木來彌補。況且,張家弘進一步指出,原木建材為了防腐而上了防腐劑,這些藥劑對人體健康與環境生態都造成了極大的負擔,且需要定期塗上油漆保養,不只麻煩,底部切口更不易達到效果;更因原木使用年限短,維護成本與汰換材料,更花費了很多寶貴時間與成本在拆除及重置上,讓原木不如我們想像中的天然環保。
 
反觀塑木,多項研究證實,其整體能耗遠低於原木建材,在各項生態效益的評比下,更是優於木材與塑膠。內政部在2008 年已將塑木列為綠建材,綠建材本身的認定即是:「在原料採取、產品製造、應用過程和使用以後的再生利用循環中,對地球環境負荷最小,對人體健康無害的材料」。在這裡最主要是基於塑木理論上應可以較實木耐久,能延長使用年限及減少資源開採。根據工研院2006年11 月的一份研究顯示,塑木的吸水率每48 小時僅增重0.5 ∼ 1.0%,天然木材卻高達55.30%,將近塑木的55 倍之多;易腐性方面,塑木的失重率最高僅為0.7% 左右,天然木材則為32%。雨水實是左右天然木在戶外是否耐用的關鍵指標,水份會將木材的防腐藥劑及營養物質溶出,讓強度下降,對真菌白蟻的抵抗能力也降低,是導致天然木不耐久用的最大原因。因此可以說,塑木成為原木的替身,主要是改善木材易腐朽的問題。
 
張家弘便分享自身的經驗,十幾年來不斷有客戶因為實木平台的高頻率損壞,而找新綠境評估更換塑木。而這些損壞的地方,大都是從木材底部、切口、螺絲孔等處發生被白蟻蛀空或是長蕈類香菇,因為這些位置都是極難上漆及護木油的地方,因此再勤的保養也只能保色而無法確實防腐。相較之下,塑木是均質體,本身就能抵抗白蟻及真菌的侵蝕,而不需靠油漆或護木油的保護。不過他也指出,塑木其實並不適合在長期泡水潮濕的場所,但是因為NewTechWood ® 有極低的吸水率與吸水膨脹率,所以用在潮濕的場所還是展現其絕佳的耐候品質。例如他2009年在斗南安裝的輪式及龍骨水車,即以美新塑木® 一代產品固定在水車不銹鋼的骨架上作為輪葉,在那種戶外水池飽經潮濕、雨水與日照的環境下,至今還正常使用中,證明NewTechWood ® 比起業界的塑木,有著極高的技術與品質。
 
這是因為NewTechWood® UltraShield® 美新UltraShield®「超越塑木」長期投入研發,將美國最新塑木雙層共擠科技導入,並與四川大學、華南理工大學、同濟大學、上海大學、中國科學院等中國高等學術機構建立緊密的產學研合作,在技術上多有突破,已擁有多項國家發明專利、新型專利和外觀專利等等。最新一代的UltraShield®「超越塑木」便經過各種耐候實驗,達到90 小時以上的沸騰測試後,共擠層和芯層依然牢固黏合,無任何破損或爆裂;QUV 檢測則是3000 小時Delta E< 4.0,外觀顏色無明顯差異,紅酒與醬油也不沾色;多種霉菌測試也長達28 天零成長,其耐久性與易於維護,有目共睹。

塑木的特性 限制與挑戰

比起天然原木,塑木固然耐水、防腐以及耐蟲度改善許多,然而張家弘指出,來自大自然的太陽光、雨水、霉菌、真菌等等所造成的紫外線褪色、老化脆化與霉變,仍是塑木必須克服的挑戰。此外,塑木屬於蠕性材料,會因高溫與長期載重造成潛變,並不適合用作結構材使用;同時,也會有較大的熱漲冷縮量,所以施工過程必須保留適當的板間隙,作為熱漲冷縮的空間,搭配能夠兼顧定位與允許伸縮的工法,方可避免這種特性造成的彎曲變形與起翹。另外,塑木也因其較有彈性,底樑支撐的跨矩也必需比實木小,此處亦是工法上得留意之處。
 
因此,要達到真正耐候耐久,不可忽視任何一個環節。尤其是塑膠及木粉都是回收,每一個批次都是不同的原料,如何調整修正以確保成品的品質均一性,還真是有難度。因此,市售塑木還是有很多發生吸水膨脹、變形,過度的熱漲冷縮量以及陽光紫外線、雨水溫濕度變化下所導致的快速降解老化、脆化、褪色、粉化、崩裂、曲翹、霉變等現象,令人詬病而猶豫不前。
 
而消費者在選購時,對於塑木的優劣,實難一眼從外觀來做判別。是以建立品牌,讓消費者有選購的依據, 方可放心使用。NewTechWood®,即是已經行銷五大洲的世界品牌,受到數十個國家的歡迎與肯定。並且對於家用場所的Decking,NewTechWood® 的 UltraShield® 更開出25 年的有限保固,而且每一片NewTechWood ® 的 UltraShield®塑木都在側面有雷射標籤與生產編號,是品質與保固的保證,也方便消費者判別。

技術新研發UltraShield®共擠全包覆,為塑木帶來一場真正的革命!

因為塑木的芯層是塑料與木粉的混合,如果含有植物纖維的芯層與外面環境接觸的面積越多,那麼塑木便容易因木粉吸水而產生質變。因此塑木外殼的品質與包覆率,也是影響塑木耐候性的關鍵。張家弘便表示,過去第一代的塑木是沒有外殼的,芯層直接裸露,伴隨木粉與塑膠的自然變化,就產生了很多問題。
 
而縱觀現今的國際PE 塑木市場,大致上可以分成共擠和非共擠兩大類,從包覆層的覆蓋率去看,又細分為五類(圖12),D、E 類即是第一代塑木,沒有保護層,有降解、粉化、褪色、黴變、開裂、劃痕與汙漬的疑慮;B、C 類則添加了部分的殼層,可以阻擋上方的UV,在一定時間內可降低褪色的程度,也可以減少刮痕和汙漬的問題,但是殼層和芯層是由不同的材料組成的,而他們的熱脹冷縮率和吸水率不相同,所以產生了另一個嚴重的問題:吸水膨脹、彎曲變形以及殼層的爆裂。
 
至於NewTechWood® UltraShield® 美新超越®的共擠型塑木,以耐候性極佳的高分子材料做為外殼,與芯層一同擠出成型,從上層、下層到卡槽切口,將芯層全面包覆在裡面,只有這樣才可以做出終極的戶外板材。如此可抵禦惡劣環境下水氣的進入與紫外線的直接曝曬,以及真菌和細菌孳生,徹底加強塑木的耐候性。使板材壽命更久,不腐爛、不開裂、不發黴或長真菌,同時也抗汙漬、抗刮痕,更不需要刷油漆保護,使板材歷久如新,超低維護,省錢省時。
 
事實上, 這是因為NewTechWood® 自己掌握全球塑膠回收系統,所以有絕佳品質的塑膠原料、技術及FSC 認證的木粉,搭配全自動化控制的生產,塑木品質可靠穩定,各項指標傲人,所以指標產品UltraShield®「超越塑木」的吸水率僅達0.1%。況且,早在2010 年NewTechWood® 就推出UltraShield® 系列共擠型產品。UltraShield® 在原本極佳的芯層多加了一層全包覆共擠外殼保護,大大增加塑木的外觀及耐候性。質感及顏色也更接近各種天然木,發展至今,甚至還有類似手刮地板的立體凹凸紋路,對抗紫外線能力也更加提昇了,如此保色性當然更佳,吸水率更低,防汙力更好,濕防滑係數高達0.59,對於使用者來說,是兼顧理性與感性的選擇,美觀安心又省事。
 
除此之外,NewTechWood® 考慮到一般家庭DIY 的需求,也提供了Quickdeck 快組巧拼地板、Deck-A-Floor 系列地板與花箱裝置等等。讓消費者可以用最低的價格,享受一樣高品質的NewTechWood® 美新超越® 塑木。

完善的施工 塑木耐用的關鍵

NewTechWood®固定扣件分為咬和件與滑動件,二者相互配合,方可達到定位與可伸縮性。不僅如此,NewTechWood®更嚴謹地 對地板做了ICC-ES® 的評估報告,在每平方公尺500KG活載重的條件下做了評估,建議連續跨的跨距為40cm、單跨25cm;不過,NewTechWood®為了提高安全係數,規範將連續跨的跨距建議為35cm,但已經比坊間塑木採用30cm的跨距,高出快二成距離,足見NewTechWood® 的強度優異。
 
超耐久的NewTechWood® 塑木也必須有穩固的底部結構做為支撐,才能有相對應的耐久性,因此張家弘不建議採用塑木當底樑結構,因為塑木不是良好的結構材。張家弘表示,最適合做結構材是不銹鋼管,其次為鋁管及鍍鋅管,因為金屬管有良好的結構穩定性,不銹鋼更有超長的壽命。雖然這些配套成本較高,但能超出實木與其他塑木數倍的使用時間,故而看起來貴,其實是最便宜。長期下來不只省了金錢,省了消費者在維護保養上的寶貴時間。更重要的是在減低塑膠廢棄物與樹木砍伐上貢獻了一點心力。
 
以NewTechWood® 美新超越® 塑木來看,是一個行銷世界的品牌,符合世界各國嚴格的環保要求及適應全球各地不同的氣候。從原料的取得、製造的過程,到相關配件、施工細則,皆有完善的規劃設計,施工上更因有完整的配套與解說都能讓設計師及師傅很容易理解原因及原則,一做就上手,做出成熟度很高的作品,且能經久耐用,可以很有信心的推薦客戶使用,而不必擔心日後保固的問題。反觀台灣近年許多塑木平台或步道失敗的案例,在台灣潮濕高溫的氣候下,難逃破碎、彎曲、變形的命運,不只無法改善原木的先天缺陷,還導致潛藏的公安危機。這一再說明,在減低環境衝擊與人體危害的訴求下,綠建材本身的耐用度、維護性還是不容犧牲的。事實上,一樣物品用得久、又不需花費太多額外資源去維護,本身就達到某種程度的節能了,不是嗎?而經過多年台灣在2014 年終於制訂出CNS15730 木材- 塑膠之再生複合材的專章規範,NewTechWood® 經過SGS 檢測,完全符合室外用第一類步道用甲板材的規範,並遠遠超過標準值許多。因為,這是NewTechWood® 自我的堅持,更是耐用的保證,也希望能提供給公共工程一個參考。
 
縱然塑膠還是不易回收消滅困難,我們卻可以用對它的特性,將之放在有利於環境的位置,好讓幾世代的塑膠子民,能夠擁有向自然贖罪的機會。而塑木,正是一個有機會讓塑膠償還自然的產品。

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