■耀德講堂 / 邱耀弘 博士
緣起
在2023年初，ACMT蔡理事長神秘的告訴我，上海有位老闆找我去當顧問，不過，挑戰是這位老闆晝伏夜出，且腦中充滿無數奇思妙想，但在消耗顧問數量的方面也絕對是魔王級的。Dr.Q自己掂了掂體重，估計超過三兩三，可以上梁山了。於是，Dr.Q開啓了粉末成型技術的新領域，粉墨，正式登場──化妝品行業，我們材料科學的工程師（攻城的獅子們）來了。
化妝──人類保護自己的行為
如圖1所表示，在原始的人類社會中，化妝原本是在皮膚上塗上各種色彩以嚇唬敵人的一種行為，當然也有人說是為了保護皮膚防曬防蚊蟲的說法，也是許多宗教法會和代表人用來象徵地位的一種方式，這些都是早期化妝的重要目的。不論如何，現代的化妝在職場上已經是一種禮儀象徵，把自己美好的一面呈現給別人，也是一種值得開心的事情，化妝在人類文明中已經成為自身情緒價值的具體表現。
那麼Dr.Q來說說這幾個月對化妝品的認識，僅針對面部用的化妝品，其他分類不太懂的就不談。在去年以前的我總認為，面部化妝那是女人該注意的，可是在經過一年的顧問服務後，當我看到男人、小孩子也開始用起面部化妝品時，才發現我的想法不對。由於不同化妝品的包裝容器需要講究不同的材料，因此化妝品行業運用各種材料技術的深度可不是開玩笑，而這是材料科學應用的一個重大商機。Dr.Q觀察到化妝品的訂單特色，既潮（新潮）且長（長期訂單），更有少量訂單也能夠投入產出，應該這麼說，化妝品行業的包裝材料用得起智慧手機的設計和構想，智慧手機行業卻沒有辦法扛得住化妝品少量多樣且產品壽命長的考驗。這讓長期接觸智慧手機產業的Dr.Q很意外，給予了我新的材料設計、應用、製造的不同機會。據統計，全球化妝品的銷售每年的數量超過智慧手機(Smart Phone)的總產值和總量，因為化妝品是消耗品，用完了就要買，供需上甚至包含回收容器和包材回收的議題都要很嚴肅地思考。
如圖2所表示，化妝品包含工具有非常多的種類，令人目不暇給。其中Dr.Q認為面部的化妝品(Cosmetic sets)有四大件套，可簡單以妝區分類應為：
- 唇妝(Lip cosmetic)：包含口紅和唇釉
- 眼妝(Eyes cosmetic)：睫毛膏、眼線筆、眼影
- 眉妝(Eyebrow cosmetic)：眉筆、妝飾彩筆
- 臉妝(Face cosmetic)：粉底、面霜
同時根據面部使用的妝區不同，化妝(Make up)應包含卸妝(Makeup Removal)部分，因此還包括使用的工具、裝飾性貼片，甚至包含電子商品如化妝模擬應用軟體(APP)。這個分類法並非該行業的標準分類，在那些多年經驗的化妝師面前更是屬於班門弄斧。（Dr.Q先說好哈~這些只是我個人的意見。）不過，就算Dr.Q不化妝也不代表與化妝品行業無緣，因為化妝品已經成為現代人類一定會接觸的工業產品，並不亞於智慧手機，這已經是不爭的事實了。
材料科學與化妝品的關係
無論如何，扣除紙包裝材料之外，各種型態的化妝品妝材形態（液、膠、膏）都必須要一個容器加以裝盛保護，以避免外來物的污染和溫度作用的揮發、滲漏等，所有Dr.Q以前描述的材料包含金屬與合金、各種塑膠原料、陶瓷容器包含玻璃和水晶，通通都在化妝品行業中派上用場，別忘了，用完後的容器要考慮環保問題，如何精準的回收與再製造，是大材料科學的一項重要產業議題，這是毫無疑問的！
首先，大家最容易想到的便是常用的塑膠原料，利用塑膠射出成型來做各種的管、罐、盒容器本身和蓋子，以及各種機構零件如泵（將液體或膏狀物抽引出來的機構），這必然需要塑膠射出成型和模具，自然也就與模流分析有關。不過在化妝品的裝盛並接觸妝材用的塑膠材料可不能用一般的泛用塑膠，必須確保塑膠中的成分不會釋放與妝材反應，因此規格不低於醫療器材接觸人體的規格，尤其是常用的射出成型助劑被嚴格禁止使用，也就是說化妝品的塑膠容器規範和醫療與食品等級的材料規範是相同的。當然，泛用塑膠可以使用在沒接觸到妝材的地方。然而2024年開始，歐洲要求化妝品去塑化的比例要加高（少用塑膠材料），這加速了化妝品容器代工廠改變容器材料往全金屬、陶瓷以及玻璃等方向研究、製造，挑戰已經開始！
化妝品產業在無機與有機材料的使用情況
有機與無機材料是材料科學中常見的兩類材料，它們在化學成分、性質和用途等方面有著明顯的區別。Dr.Q認為可以簡單的從三個方面來說明兩者的區別。
- 從化學成分來看
有機材料主要是由碳、氫兩元素組成的化合物，比如石油、橡膠、纖維素等；而無機材料則以金屬元素和非金屬元素為主要成分，比如金屬、陶瓷、玻璃等。有機材料中的碳元素是其主要特徵，而無機材料則以金屬元素和非金屬元素的化合物為主要特徵。這種化學成分的差異導致了有機材料和無機材料在性質和用途上的不同。
- 從物化性質來看
有機材料通常具有較高的可塑性和柔韌性，易於加工和成型，但是容易熱分解或起火燃燒；無機材料則通常具有較高的硬度和耐磨性，具有較好的機械性能。這種性質上的差異使得有機材料和無機材料在不同的領域有著不同的應用。比如，有機材料常用於塑膠製品、纖維製品、橡膠製品等領域，而無機材料則廣泛應用於建築材料、電子材料、陶瓷製品等需要高強度高耐溫的領域。簡單來說，有機材料耐溫性能比無機材料差。（不過也有一些例外，部分無機金屬和合金的熔點低於400°Ｃ以下，遠低於無機材料。）
- 從功能用途來看
有機材料主要應用於日常生活和輕工業領域，比如塑膠製品、紡織品、橡膠製品等；無機材料則主要應用於重工業和高新技術領域，比如建築材料、電子材料、光學材料等。有機材料和無機材料的不同用途也反映了它們存在化學成分和物化性質上的差異。
這種區別使得有機材料和無機材料在不同的領域有著不同的應用，為社會生產和生活提供了豐富的選擇。那麼，化妝品的妝材和包材自然大多利用有機物為主；較為高級的化妝品則在包材上漸漸的改用無機材料來凸顯差異化的商品。
粉末──不僅只被用在化妝品妝材
化妝品的妝材其實是有機和無機物的混合體，特別是同時具有三態共體（氣/液/固）特徵的粉末大部分被用來作為載體，這些中性的無機粉末被細化後並給予表面性質調整（降低粗糙度、粒徑、球形度提升等）成為妝材的基底，添加液體與天然或人造的香料、藥劑等並根據商品特性和使用於不同面部位而成為實際的化妝品。這些大多脫離不開Dr.Q經常講的粉末4S：
- Size
粉末的粒徑，化妝品用的粉末都是微米(μm)或奈米級(nm)，其中最大不會超過30μm；
- Shape
粉末的形狀，以近似球狀到球狀，就算是造粒團也是以球狀為目標；
- Surface condition
粉末的表面狀態，透過改性略為粗糙以作為吸附藥品與妝材的載體，增加添加物在粉末表面的附著力；
- Safe
安全性，細粉的比表面積大且質量輕，易造成揚塵且增大氧化性導致爆炸風險增加。
許多時候，人類對化妝品的過敏可能來自粉末的顆粒尺寸與其形狀，粗糙和不規則外型的粉末載體可能導致摩擦皮膚引發紅腫等問題，因此化妝品製造廠對於粉末科學的理解和實作要比粉末冶金工業的金屬壓製、金屬注射成型或是金屬積層製造的同業更為計較粉末的4S。
競爭和決勝──環保回收是關鍵
近年來，環境保護的意識高漲，尤其是化妝品行業中的包材與容器更是經常被拿來討論，所以目前化妝品的OEM/ODM製造也正改變以前大量使用塑料瓶的作法，包含容器的押金制、定點回收獎勵、妝材補充包以及使用可回收的金屬、合金以及玻璃等材料，在設計產品的一開始就已經思考並執行材料閉環(Close loop of material)，接下來，Dr.Q將針對這個如何設計與回收材料的方法，向各位讀者報告，別走開，下一期專欄見囉！
