塑化業升級 「熱塑」躍寵兒
因應國際淨零趨勢，降低碳排放、減少廢棄物和可回收再利用的材料成為現階段的開發重點，可展現高性能的材料也是市場首選。碳纖維複合材料因其輕量和高強度的特點，在交通運輸、綠能、3C與運動器材等領域得到廣泛應用。
然而，傳統的「熱固」纖維材料就像烘烤餅乾一旦成型就難以再改變或回復，存在需低溫保存、製程時間長及難以回收等問題，而「熱塑」性複材就像巧克力，可以反覆加熱、改變形狀，因此促使各國開始發展更環保、可多樣加工成型且可回收的「熱塑」性複材。
目前全球大部分的熱塑碳纖維複材都掌握在國際大廠手中，歐、美、日等國更將其列為戰略管制材料，取得不易，台灣複材產業面臨挑戰。國內複材供應鏈業者欲切入熱塑性碳纖維複材領域發展，卻遇到不同產業瓶頸。塑膠、碳纖維原料業者因大紗束碳纖維不易展開、熱塑性高分子因為黏度高，不容易滲透進材料內部的技術問題，需透過「高含浸」加工技術讓樹脂完全滲透填充至碳纖維之間的微小空隙，如同海綿吸水的過程讓每個孔隙都充滿水，使材料變得非常堅固又輕便；複材加工業者則是缺乏量產高品質熱塑碳纖複材的核心技術及關鍵自動化加工設備問題；而產品設計及通路業者面臨高效生產與低耗能製程瓶頸。
在經濟部產業技術司補助下，塑膠中心聚焦高端碳纖維與熱塑複合材料關鍵技術研發及擴散產業應用，以協助國內複合材料產業創造新興價值鏈，帶動整體產業升級。
在局關鍵領域之高值應用方面，Maximize Market Research指出，2023年全球熱塑性複合材料市值為258.9億美元，2030年將達到448.7億美元，主要是應用於航空、國防及電動車等商領域，近年來更因為輕量化設計掀起無人機、綠能（風電、氫能）的擴大應用。
為因應減碳需求，航空業在新型飛機上大量採用碳纖複材，以降低重量提高燃油效率及飛行性能，在低碳燃料或電動航空器尚未成熟階段，多採用減重方案，以達到減碳目的。
在軍事上，採用碳纖維的飛行載具所帶來的輕量化附加效益，有助提高機動性能。此外，熱塑複材不同於熱固複材料，可常溫儲存且成型時間短，有效減少製程能源消耗，如果搭配焊接技術還可減少上萬個五金扣件，整體結構件重量較金屬材質減重50%、較熱固複材減輕20%。此外，熱塑複材具更高的抗衝擊及抗疲勞性，並在其生命周期結束時，可回收再生應用於其他次結構零組件，或導入其他領域使用。
歐盟議會在2000年頒布歐盟廢棄車輛指令，明訂2015年後車商生產車輛的85%部件須回收利用，無疑帶動熱塑性纖維複材大量應用，例如：座椅框架、電池托盤、保險桿梁、車頂元件、閥蓋、操作面板及引擎下護蓋等。近年隨著混合動力車與電動汽車的發展，延長可行駛里程成為重點突破項目，一輛中型汽車使用17%碳纖維複材可減少30%重量，對於電動載具的電池可用里程具有著顯著貢獻。
風能、太陽能、氫能等潔淨再生能源是減碳的重要發展目標，應用碳纖維複材可提高再生能源儲備效率、抗候性。例如：近年氫能源發展所需的燃料電池、高壓氣瓶等儲存、運輸器具，導入碳纖複材較一般鋼材更具輕量、高強度、化學穩定及低熱膨脹表現，因而成為氫能運輸配備之材料，若採用可再生熱塑複材，則更具永續環保性能。
為帶動國內產業躍升自主角色，產業技術司協助塑膠中心建置「高含浸熱塑連續碳纖維製程技術」及「高端複材精密混成加工技術整合平台」，串聯國內上游大廠投入高階熱塑複材示範產線，建構高端熱塑複材新供應鏈體系，整合研發能量，協助導入高溫自動化熱塑複材加工成型製程，投入航太、國防與電輔車的輕量化精密零組件研發，接軌全球高階領域應用。
同時，產研合作開發熱裂解技術，回收廢棄熱固性複材的再生碳纖維，結合循環塑膠材料，開發全再生熱塑碳纖複材，引領產業投身綠色熱塑材料領域，與產業共榮共好。（作者是塑膠中心技術研究發展部經理）