五大泛用塑膠種類有哪些？認識 PET、PE、PVC、PP、PS 特性與用途
宏觀世界看塑膠
現今生活中充滿各式各樣的材料，而塑膠因具有價格相對親民、加工彈性高、種類多元與可塑性佳等特性，早已成為生活與工業製造中不可或缺的材料。
回顧人類材料使用的歷史，從石器、銅器到鐵器時代，歷經數千年的演變；直到 20 世紀中葉，隨著石油與化學工業快速發展，高分子塑膠材料開始大量進入日常生活與工業應用。
短短數十年間，塑膠已廣泛應用於包裝、家用品、電子產品、汽機車、醫療與各式工業產品，人類也正式進入了與「高分子塑膠」密不可分的時代。
千變萬化的高分子工藝
塑膠材料是石化工業、高分子化學與材料加工技術長期發展的成果。
從原油中的輕油經過裂解、分離與純化，可以取得不同的單體原料，再透過化學合成與不同加工技術，製成今天我們所看到的各式塑膠材料與產品。
隨著高分子材料技術發展，研究人員也透過不同單體、分子結構與材料配方，開發出具有不同性能的材料，例如彈性體（Elastomer）、纖維材料（Fiber）與塑膠（Plastics）。
不同材料還可以透過摻混、補強或添加不同功能性材料，進一步改變原本的性能。
例如 ABS 泛用塑膠、PA 尼龍工程塑膠，以及纖維補強塑膠（Fiber-Reinforced Plastics，FRP），便是透過不同材料結構與配方，取得所需要的強度、韌性或其他物理性能。
另外，塑膠材料也可能依產品需求加入碳黑、白煙、塑化劑、安定劑、抗氧化劑、交聯劑、耐燃劑、防火劑或抗 UV 添加劑等，以因應不同產品的使用環境與性能要求。
因此，我們日常看到的「塑膠」，實際上並不是一種單一材料，而是一個包含非常多材料種類、配方與加工技術的龐大領域。
高分子塑膠材料的聚合反應
關於泛用塑膠材料，雖然其單體原料簡單（如下圖所示），但是千變萬化的聚合條件和單體原料組合，可以製造各種性質的相似材料，以聚乙烯（PE）為例，同樣屬於 PE，依照分子結構與密度不同，又可以進一步區分為高密度聚乙烯（HDPE）、低密度聚乙烯（LDPE）等不同材料。雖然了解塑膠材料的來龍去脈，但從其輕油的裂解、分離、提純及到聚合等階段，從塑膠材料經過各種不同的加工製程到產品，這些各個工段的領域絕對是專業的範疇，而塑膠產品幾乎已經與我們的日常生活密不可分，因此，即使不深入研究高分子化學，仍值得認識生活中最常接觸的塑膠材料，以及不同材料之間的基本差異。
泛用塑膠聚合示意圖
聚對苯二甲酸乙二酯（PET）聚合示意圖
五大常見塑膠材料有哪些？
目前常見的塑膠材質種類相當多，若以國際塑膠生產與使用量來看，以下四種材料是相當重要且廣泛使用的泛用塑膠：
- 第一、聚乙烯（Polyethylene ，簡稱PE）
- 第二、聚丙烯（Polypropoylene ，簡稱PP）
- 第三、聚氯乙烯（Polyvinyl chloride ，簡稱PVC）
- 第四、聚苯乙烯（Polystyrene ，簡稱PS）
這四種塑膠，是國際通稱的泛用塑膠（Universal Plastics）。另外，生活中還有一種我們每天都可能接觸到的材料— 聚對苯二甲酸乙二酯（Polyethylene terephthalate ，PET），常見於寶特瓶、透明聚酯薄膜與聚酯纖維。這五種塑膠分別是一種具有高分子量（一萬以上或百萬單位以下的分子量）直線型的有機材料，具有熱塑性，加熱至適當溫度後會逐漸軟化、熔融，再透過不同加工方式形成所需要的產品；冷卻後則重新形成固體，故又通稱為「熱塑性塑膠」（Thermoplastics）。
日常生活中的塑膠產品，也常可透過產品上的塑膠材質辨識碼，辨認不同塑膠材料的種類。
國際通用回收塑膠辨識標誌與號碼
PET、PE、PVC、PP、PS 有什麼不同？
在逐一認識五種塑膠之前，可以先從它們的材料特性與常見用途快速比較：
| 材料 | 主要特性 | 常見用途 |
| PET | 剛性、韌性與化學穩定性佳，質量輕 | 寶特瓶、聚酯薄膜、聚酯纖維 |
| PE | 依密度及分子結構不同，可呈現不同軟硬度與性能 | 瓶罐、塑膠袋、包裝膜、保鮮膜 |
| PVC | 可透過不同配方調整軟硬度，應用範圍廣 | 管材、電線、合成皮、地磚 |
| PP | 質量輕、耐化學性佳，耐熱性較 PE 高 | 食品容器、瓶罐、吸管、工業零件 |
| PS | 吸水率低、尺寸安定性佳、質量輕 | 玩具、外殼、包裝與 EPS 緩衝材料 |
不同塑膠材料並沒有單純的優劣之分，主要還是需要依照產品的功能、使用環境、加工方式與成本需求進行選擇。
接下來，再分別認識這五種塑膠的材料特性與應用。
聚對苯二甲酸乙二酯（PET）
1950 年代杜邦生產堅韌的聚酯薄膜（Mylar film），當時主要是為了要應用在太空的研究材料、影音記錄磁帶、X 光或照相底片等；在1976 年則廣泛應用於飲料的瓶子，也就是俗稱的「寶特瓶」。
PET 具有良好的剛性與韌性，同時質量輕、耐摔耐撞、化學穩定性佳，因此相較傳統玻璃容器，在攜帶、運輸與大量製造上都有其優勢，也逐漸成為世界各地大量使用的包裝材料。
PET 不只有寶特瓶，也可以製成聚酯纖維
PET 與聚酯纖維具有相同的主要化學結構，因此回收後的 PET 寶特瓶經過適當處理，也可以再製成聚酯纖維。
透過回收體系將使用後的寶特瓶集中，再經過分類、清洗、破碎與重新加工，可以讓原本被丟棄的 PET 材料重新進入材料循環。
例如，再生 PET 所製作的聚酯纖維，可以應用於衣物、運動服飾與其他織品。近年來隨著全球對循環經濟與永續材料的關注提高，PET 回收再利用也成為塑膠材料循環的重要案例之一。
寶特瓶如何變成聚酯織品？
- Step1：回收寶特瓶後，去除標籤並進行清洗、消毒及乾燥，再經破碎與加工製成再生原料。
- Step2：經料管加熱塑料顆粒並透過押出設備機器形成一條條紗線。
- Step3：再將紗線進一步加工成不同用途的織品。
這種回收回來的再製產品的材料，其衣物面料的排水性及快乾特性極佳。最近幾年「寶特瓶」PET 材質也被應用於建材上， 2010~2011 年在台北市舉辦的國際花卉博覽會場流行館「遠東環生方舟」，便大量運用了回收寶特瓶再製材料，展現 PET 除了容器與纖維之外的另一種材料應用方式。
聚乙烯（PE）
聚乙烯（PE）可以依照分子量、密度與分子結構不同，形成具有不同熔點、軟硬度、透明度與機械性能的材料。
常見的 PE 包括超高分子量聚乙烯（UHMWPE）、高密度聚乙烯（HDPE）、中密度聚乙烯（MDPE）、低密度聚乙烯（LDPE）、線性低密度聚乙烯（LLDPE）、超低密度聚乙烯（ULDPE）以及架橋型 PE 等。
不同種類 PE 也有不同的應用，例如：超高分子量 PE 可應用於漁網、工業布膜與高性能纖維；高密度 PE 常見於牛奶瓶、容器與化學藥品容器；中低密度 PE 則常見於塑膠袋、包裝盒與食品冷藏產品；LLDPE、ULDPE 可應用於包裝膜與保鮮膜；架橋型 PE 則可應用於保護墊、瑜珈墊、瓶蓋墊片及其他特殊產品。
也就是說，雖然這些材料都稱為「PE」，但透過不同的聚合條件與分子結構，可以形成從柔軟、具有彈性，到相對堅硬、具有較高剛性的多種材料。
聚氯乙烯（PVC）
聚氯乙烯（PVC）具有價格相對容易控制、加工性佳及難燃性較佳等特性，並可以依照產品需求，透過不同材料配方調整製品的軟硬度與其他性能，因此應用範圍相當廣泛。
常見 PVC 產品包含各式軟硬水管、部分醫療用管件、家電電線、合成皮，以及塑膠地磚等。例如汽車內裝、家具沙發、皮包、皮帶、鞋面、雨衣或透明桌墊所使用的合成皮材料，都可能看到軟質 PVC 的應用。
PVC 也可以透過加入不同比例的塑化劑（Plasticizer）調整材料的柔軟程度；另外，也可能添加無機填料或其他功能性添加物，以提升剛性、耐磨耗、耐候性或其他產品所需要的材料性能。
正因為 PVC 的材料性能可以透過不同配方進行調整，也使它長期被應用於非常多不同類型的產品。
聚丙烯（PP）
聚丙烯（PP）主要用於蓄電池外殼、瓶罐、吸管等產品。PP與PE兩者的分子鏈結構極為相似，多項的物理性能及機械性能比PE佳，例如︰PP熔點可高達130~140℃，因此可以使用蒸氣消毒或製成微波加熱專用的容器。多數常見的吸管和飲料杯均是由PP材料所製成；甚至有一些國家的國家通行貨幣，即是使用加工PP膜來取代傳統紙鈔，其耐油優點，可大幅增強使用的耐用年限與降低人為長期使用的損壞程度。
澳大利亞的通行貨幣（PP 紙）
其它各國的通行貨幣（塑膠紙）
聚苯乙烯（PS）
聚苯乙烯（PS）吸水性極低，且其尺寸安定性佳、質輕、透明；未發泡的PS主要應用於玩具、攪拌棒、免洗餐具杯子與一些家電的外殼等；發泡型PS（EPS，俗稱保麗龍），是在製程中添加發泡劑進行20~100 倍不等倍率來發泡，用於包裝家電、資訊產品、蛋糕的緩衝包裝材，或具絕熱的冰品容器、熱飲的杯子、免洗餐具等。由於發泡 PS 體積較大，廢棄後的收集、運輸與回收處理相對不易，因此近年不少國家與地區逐漸降低一次性發泡塑膠製品的使用。但因為保麗龍其耐用佳、耐候性好、浮力佳等優點，在漁產的養殖應用還是很廣泛。
PVC為什麼需要添加塑化劑
在上述的五大塑膠材料，除了PVC材料以外，均屬單純的高分子材料，單純依據其物理及化學特性來應用在不同產業，製程當中可無需藉助任何添加物即可製成我們所需的產品。只有PVC需要添加許多添加物，如必要摻入的塑化劑，其塑化劑的用量（約5~30%）調整不同軟硬度的用途，也需視產品在應用的環境考量，加入安定劑來延長使用年限等。
塑化劑為什麼會受到關注？
塑化劑並不是單一物質，而是一大類可以改善材料柔軟性與加工性的添加物。過去 PVC 產品曾廣泛使用鄰苯二甲酸酯類塑化劑，其中包含 DEHP 等物質。由於塑化劑與 PVC 高分子本身並非以化學鍵結固定，部分添加物可能隨著時間、溫度、接觸介質與使用環境產生遷移（Migration）。
因此，如果 PVC 產品涉及食品接觸、兒童用品、醫療用途或長時間人體接觸，材料配方與塑化劑種類就需要符合產品用途及市場所在地的相關規範。也就是說，在評估 PVC 是否適合某項產品時，不能只看「PVC」這個材料名稱，而需要進一步確認：實際使用的材料配方、塑化劑種類、使用環境以及產品適用規範。
至於 PVC 廢棄處理，也需要透過適當的回收及廢棄物處理系統管理。由於 PVC 材料含氯，在不適當的燃燒條件下可能產生具有環境與健康風險的物質，因此更需要依照正確的廢棄物處理方式進行管理。
使用塑膠時應注意哪些事項？
PET、PE、PVC、PP、PS 各自具有不同的材料性能。塑膠雖然具有加工容易、耐用、用途廣泛等優點，但如果使用方式超出材料原本設計的條件，也可能造成產品變形、劣化甚至失去原有功能。
因此，在使用塑膠產品時，可以特別留意以下幾個方向：
- 注意產品實際使用溫度
熱塑性塑膠受到高溫影響後可能逐漸軟化或變形，但不同材料、不同牌號與不同產品設計所能承受的溫度並不相同。因此，不宜單純以「塑膠能不能耐熱」來判斷。如果產品需要接觸熱水、高溫食品、蒸氣、微波或其他高溫環境，應依照產品標示、材料規格與實際用途確認適合的使用溫度。
- 避免不適當的高熱或火源
塑膠屬於有機高分子材料，不同塑膠具有不同的燃燒與阻燃特性。若產品應用在電子、電器或其他具有防火需求的環境，就需要依照實際產品規範，選擇具有適當阻燃性能的材料。
- 注意與化學物質的相容性
不同塑膠對油脂、酒精、酸鹼、清潔劑與有機溶劑的耐受程度不同。某些塑膠接觸特定化學物質後，可能出現膨潤、軟化、龜裂、變色或機械性能下降等情況。因此，如果產品會長時間接觸特定化學物質，就應在產品設計與選材階段確認材料與介質之間的化學相容性。
了解五種塑膠之後，材料該怎麼選？
PET、PE、PVC、PP、PS 各有不同的材料特性，因此實際產品開發時，並不能只從「哪一種比較耐熱」、「哪一種比較便宜」來決定使用哪種塑膠。例如，同樣是一個塑膠容器，如果需要盛裝常溫食品、接觸高溫液體、長期放置戶外或接觸化學藥劑，所需要考量的材料條件就會完全不同。
選擇塑膠材料時，通常需要一起考量產品使用溫度、強度與韌性、耐候性、耐化學性、尺寸穩定性、外觀需求，以及後續加工方式。如果產品還需要進一步進行印刷、烤漆、熔接、組裝或其他後加工，也需要確認材料是否適合後續製程。
另外，產品預計採用的製造方式也很重要。同一種塑膠在不同加工方式下，需要考量的材料流動性、成型條件與產品結構也不完全相同。
因此，實際產品選材並沒有單一的「最好材料」，而是需要回到產品本身：要用在哪裡、需要什麼性能，以及最後要用什麼方式製造成產品。
這三件事情一起評估，才比較容易找到真正適合的塑膠材料。
塑膠材料不同，射出成型條件也會不同
如果產品預計採用塑膠射出成型，材料選擇除了會影響產品最終的性能，也會進一步影響模具設計與實際成型條件。例如不同材料在熔融流動性、加工溫度、收縮率、冷卻速度、吸濕性與尺寸穩定性等方面都可能有所差異。因此，即使是相同的產品設計，從 PP 改成 PE，或從泛用塑膠改成工程塑膠，都不代表可以完全沿用相同的模具與成型條件。
這也是為什麼在產品開發階段，材料評估除了考慮產品最終用途，也需要把後續模具與量產條件一起納入考量。葉合佑長期接觸不同塑膠材料與射出成型應用，可從產品用途、材料特性與實際製造需求，共同評估適合的材料與後續射出方式。
