吳晉安 / 工研院材化所
紡織廢棄物因成分複雜、含金屬/配件與染整殘留等問題而難以回收，進而造成大量的污染問題。由於全球去化與減碳趨勢，使美國與歐盟等大國皆開始制定相關廢棄物再生循環法規。目前主流回收技術以化學回收製程為主，透過分選、去雜與解聚製程，使纖維回到單體狀態，但無法處理混紡纖維產品。而透過物理回收製程，如混煉/捏煉/熱壓等技術，已有多家業者成功開發商品化的技術。本文主要探討再生纖維種類與再生難點，同時分享研究團隊在混合回收纖維改質與混煉加工技術上的經驗，以及相關與業者合作開發之成果。
【內文精選】
廢棄織物之混煉與再製技術現況
午洋企業進一步與工研院合作，共同開發Textile Master Batch複合材料技術，主要是嘗試以廢棄回收纖維雜料為原料，在不進行纖維材質分選的情況下，透過纖維介面改質與相容配方設計，搭配捏煉製程最適化開發，來獲得高纖維含量(50%~70%)的再生織物母粒。同時也進一步將其母粒原料與不同種類的回收塑料進行混煉造粒，獲得不同性能規格與再生纖維比例之複合材料(10%~40%)，並已成功取得專利，如圖五所示。複合材料可透過射出或押出加工製作如板材、眼鏡框、衣架與日常用品，其加工形式與一般塑膠材料無異。混紡纖維難回收處理主要是天然纖維無法因高溫而熔融，在加工的過程中容易出現焦化與異味產生。而如PET、Nylon等主流合成纖維的加工溫度往往超過200˚C，因此這類的混紡纖維僅能降級作為填充材料，或是透過焚化與掩埋處理。而此技術則透過混合配方設計，將捏煉溫度降低到140˚C~150˚C，同時其專利配方可針對天然纖維表面進行界面接枝改質，並進一步提高與合成纖維之間的相容性，最終使團聚的天然纖維可以均勻分散，並與混合樹脂及合成纖維融合在一起，如圖五所示。
圖五、午洋企業與工研院共同開發之Textile Master Batch混煉技術
所開發的再生纖維母粒（纖維含量60%，且含有純棉）可進一步與回收塑料進行混煉造粒。例如，以回收EPO塑膠為基材，並以50 wt%/50 wt%的方式共混後，獲得30%再生纖維補強且100%回收料源的複合材料。而根據纖維補強理論，當樹脂材料混合越多的纖維補強材料，則其最終複材剛性將會呈現相同趨勢增加。回收EPO塑膠的抗折強度為588 kg/cm2，且拉伸強度為389 kg/cm2，在與纖維母粒共混後，其抗折強度可提升為622 kg/cm2，且拉伸強度提升至420 kg/cm2。為了驗證纖維母粒及其複合材料具有優良的可加工性質，團隊進一步與代工廠合作進行方形塊材押出成形實驗，與探討最佳化加工參數，如圖六所示。再生纖維塊材展現極佳的押出穩定性，由模頭擠出並到達定型模之前具有不錯的挺度，後續在冷卻定型上也沒有過多的問題。另外，此配方之比重約為1.02 g/mL，後續導入化學發泡配方母粒進行微發泡輕量化，其產品比重可有效降低至0.65 g/mL。為了驗證押出塊材具有可回收再製性，在本實驗中也將實驗邊角料進行收集，並進一步重新進行押出製程，同樣可獲得相同品質之塊材產品---以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
圖六、rEPO再生纖維複合材料之厚板押出製程
★本文節錄自《工業材料雜誌》468期，更多資料請見下方附檔。