製鞋及紡織均是台灣重要之產業，擁有完整產業鏈，如何開發創新材料導入，以及符合各品牌廠商2020年在節能及減少化學品排放之綠色永續與自動化要求，是循環經濟重要的一環。對於各類型布料之機能性撥水防水處理及自動化編織鞋面，如何進一步循環利用聚酯鞋面布，開發高性能中底及取代大底功能之中底，以及可自動化加工、可回收利用中底之循環經濟，均是未來材料開發廠商值得投入的重要課題。
本文將從以下大綱，介紹利用綠色永續材料及生質資源，開發符合ZDHC要求之無氟處理劑、綠色生質及循環利用的高分子材料。
‧自動化加工及綠色循環鞋面材料
1. 符合ZDHC的鞋面布機能撥水劑
2. 高接著性的無氟撥水處理鞋面布
3. 可自動化製程一體成型鞋面布及循環經濟
4. 具循環經濟特性之共聚酯纖維鞋面布
‧高彈、吸震EVA發泡材料於鞋材中底等之應用
‧綠色生質材料於鞋材之應用
1. 綠色生質PU及EVA發泡材料之應用
2. 生質吸震EVA泡棉應用於鞋墊及中底
‧綠色環保及自動化鞋膠
【內文精選】
在世界人口增長的推動下，根據Transparency Market Research及Technavio調查顯示，全球鞋業市場每年以3%的成長率穩定增長，產值將達2,150億美元。目前全球一年可生產210億雙鞋，代表世界上每個人平均擁有三雙鞋子。在運動健身風潮的推助下，帶動運動鞋市場大幅成長，根據SGI (Sporting Goods Intelligence)調查，全球運動鞋市場規模將達500億美元，年複合成長率達5%。然而，在鞋材大量的生產與消費下，也意味將產生大量的垃圾，據環保署估計，台灣人每兩年消耗一雙鞋，代表每年將產生1千萬雙廢棄鞋子。
循環經濟倡導重新設計產品和建立新型商業模式，促進更好的資源使用效率、消除廢棄物及避免污染自然環境。於運動鞋材產業，可望透過建立新技術，使鞋材在生產及消費端納入循環經濟的架構中。於生產端，可導入再生循環材料如生質材料、回收塑料等，製成鞋面、中大底等部件，或是開發高效率的生產製程如鞋面編織技術、無溶劑接著劑。於消費端，可應用撥水劑於鞋面，減少清洗所需的水資源，或是開發環境可分解之中底材料，減少掩埋及環境污染。
自動化加工及綠色循環鞋面材料
自動化編織鞋面技術是近年來鞋材產業最重要的創新製造技術，在製鞋產業具有重要改革意義。鞋面編織技術實現自動化生產流程，可大量減少人力成本，且一體成形的編織鞋面可減少剪裁產生的廢料。編織鞋面的外觀造型、編織紋理、紗線混搭均可透過電腦軟體進行設計，再交由編織機製造成為一片式無縫編織鞋面，最終將鞋面貼上鞋底即可完成一雙鞋，如圖二(a)所示。
圖二、(a) Nike Flyknit編織鞋面技術；(b) Adidas海洋回收鞋UltraBOOST Uncaged Parley
1. 符合ZDHC的鞋面布機能撥水劑
國際綠色和平組織Greenpeace公佈抽檢40項戶外機能產品送至德國實驗室，結果發現有高達九成被檢出含全氟化合物(PFCs)。PFCs可能影響生殖與免疫系統，而動物實驗也顯示部分全氟化合物可能致癌。目前歐盟與挪威已經不同程度地限制長鏈PFCs的使用，ZDHC聯盟設定2020年達到無氟目標。各大紡織廠、成衣廠、鞋廠紛紛開始找尋無氟環保產品，生產無毒環保機能服飾與織物，因此紡織品無氟型撥水處理劑已是未來趨勢。
撥水劑依溶劑及加工需求，可以分為水性及油性兩種撥水劑。本團隊開發之水性(TS30)/油性(T80)撥水劑與國外領先廠商市售品之比較，如表一所示。無論水性或油性撥水劑都有別於市售的作法，其利用高分子合成技術、支鏈結構設計、自組排列等特性，開發高分子型撥水劑，並賦予特殊官能基可與織物產生鍵結，達到良好耐水洗效果。
4. 具循環經濟特性之共聚酯纖維鞋面布
近年來環保意識抬頭，市場上品牌商逐漸要求使用環保再生商品。例如美國服裝廠商Patagonia使用回收聚酯紗生產的滑雪夾克；英國馬莎百貨的環保計畫，鼓勵供應商使用原抽紗作為環保素材來生產成衣、背包等商品；英國連鎖超市TESCO號稱耗費5億英鎊購買原抽色紗製成的產品。總體而言，原抽紗主打以節能、減少CO2和化學品與廢水的排放等主要優勢，獲得歐美市場消費者認同，逐漸成為消費市場主流環保產品。
低熔點聚酯紗與聚酯纖維不需分離、具環保可回收性。如圖五(a)所示，一般聚酯回收可分為物理回收法、化學回收法兩類。由於聚酯低熔點紗製成的鞋面布同時具有熱熔接著、性能提升及環保可回收性，在編織鞋的發展上占有不可或缺的定位。
圖五、(a)聚酯回收方法；(b)聚酯廢料進行降解形成寡聚物或小分子
高彈、吸震EVA發泡材料於鞋材中底等之應用
中底是運動鞋中與舒適、緩衝、保護最相關的部件，也是使用最多塑料的地方，目前常用的中底材料為EVA（乙烯-醋酸乙烯共聚物）及PU（聚氨酯）發泡材料。其中PU在廢棄掩埋後可經由水解反應使材料自然分解，因此又被稱為「環保鞋底」。除了開發環境可分解的中底材料外，減少石化料源使用量也是近期的重點發展技術，作法包括導入生質材料或是3D列印技術。
綠色環保及自動化鞋膠
接著劑扮演將各種鞋材部件結合在一起的關鍵角色，除了要求黏著物性及加工操作性外，隨著全球對於健康及環保的重視，產品也朝向水性化、環保型等方向開發。例如，在Nike要求下，中/上游製造商已改用水性黏著劑，相較於1990年代所使用的鞋材接著劑，每雙鞋子已經減少使用96%的石油溶劑。
南寶為世界前三大鞋用膠供應商，目前綠色環保水性膠更是世界最大。由圖十六說明可知，一般每雙鞋油性膠之使用量為13.3克、VOC揮發量為10.97克，如果換成水性膠，每雙鞋使用量為6.1克、VOC揮發量為0.06克，不僅膠水使用量減少，VOC也減少99%以上…...以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
作者：王怡婷、賴政文、吳建寬、連泓原、楊逸峻、王家齊、沈永清／南寶樹脂化學工廠股份有限公司
★本文節錄自「工業材料雜誌」385期，更多資料請見下方附檔。