纖維與高分子之

循環再生標誌系統

及高值化再利用技術

2019年01月23日(三) @14：00@TTF Building

目錄

1. 開發重點摘要與目標

2. 循環再生纖維及高分子廢棄物之鑑定、分離與循環性及環境足跡之評估

3. 回收纖維素材料之高值化再利用技術與標誌系統

4. 回收聚酯材料之高值化再利用技術與標誌系統

5. 回收聚醯胺材料之高值化再利用技術與標誌系統

6. 智能零組件之製造與設計

7. 隔熱涼爽戶外與運動用圓編針織物

8. 多色調多功能美容用圓編針織物之開發

摘要(一)

1. 依照國家政策與未來應用發展趨勢，將過去紡織業取用天然資源及能源

之｢線性經濟｣模式，研究符合創新｢循環經濟｣模式之綠色技術提供並促

進傳統產業升級。

2. 主軸為建置可循環利用纖維之標誌系統，標誌再生的纖維素、聚酯與尼

龍纖維材料，同時開發紡織與高分子產品之高值化再利用製程暨技術。

持續發展生質纖維素再生應用、再生纖維與高分子材料高值化技術開發

與標誌系統改善。

3. 期望能依標誌系統迅速辨識纖維、紡織、成衣及高分子廢棄物之類別與回收條件。所建立製程以離子液體回收具有標誌基因之混紡織物中的棉、縲縈、聚酯與尼龍纖維等。且回收PET、PA改質加工處理後，可用於紡絲、射出與擠壓成型技術與用途。

1

摘要(二)

4. 探索回收再利用後之新功能性纖維材料未來發展契機，包括多項

潛在的應用領域如油水分離/水處理過濾膜、保健性鞋材/寢具與

複合材料等。

5. 多樣化、高附加價值化與多重功能性纖維材料研究主題，配合本

校既有之「機能性纖維與材料產業發展聯盟」、法人機構與企業，

推廣高值化循環再生材料與技術應用於國內纖維相關產業，以強

化纖維紡織成衣與高分子之產業國際競爭力與附加價值力，並達

成循環化之經濟模式、纖維與高分子材料循環再生、環境保護與

永續經營之地球村。

2

3

目標(1/3)

1. 台灣每年有很多廢棄紡織品，多以回收方式製作成抹布等材料，尚約有

30~40%廢棄物無法再被利用，最後只能燒掉或丟棄掩埋，造成環境污染。

以含棉、聚酯、聚醯胺及黏液縲縈的廢棄紡織品、棄邊、裁邊、庫存品、

瑕疵與次級品等作為回收再生原料，此為相當環保且值得討論的議題。

2. 除使用廢棄的紡織品外，也使用對環境沒有汙染的溶劑或離子液體，不僅

將廢棄紡織品回收，使廢棄物變成新的能源，還減少了焚燒所帶來的CO2

排放量，尤其是在有限的天然資源狀況下，這不僅減少對環境的污染，更

能解決台灣產業能源短缺的問題。將回收再生纖維素製作多孔靜電纖維膜，

製作多種高值化之環境淨化用功能性纖維膜，達到廢棄物有效再利用、創

造產品價值之功效。

4

目標(2/3)

3. 計畫成果在於產業應用之可行性、製程放大之再現性與經濟效益。

4. 開發多種功能性纖維與高分子產品，深入探討各製程參數、結構/形

貌、物化化性、與產品功能性之間的相關性，相關學理之學術成果

將發表成SCI論文。

5. 目前國內鮮少有複合功能性粉體添加於回收再生PET與PA6纖維材

料中，可開發此纖維材料在成衣服飾、土木建築、過濾、環境工程

與軍事用等的創新領域與價值。

6. 高值化油水分離膜可能用途為原油漏油事件之除油、食用油回收等。

5

目標(3/3)

7. 目前國內尚未建立有回收PA與PC之混摻製程及其後續成品、

半成品之開發，整合成功後將可提供回收PA/GF複合材料高值

化產品上下游產業一個創新生產製程。發展回收PA/PC、回收

PA/GF高值化複合材料，包括耐燃性優化與學理強化。

8. 人才培育與社會經濟效益，培育兼具化學工程、材料科學與工

程、環境科學與纖維高分子及紡織之專業人才，供研發機構與

產業運用，以提昇國家化工、纖維、高分子與材料科技等之研

發能量。

6

回收纖維及高分子廢棄物之鑑定、分離與循環性及環境足跡之評估

(1)將纖維素回收料烘乾24 hr並磨碎篩分至150 mesh；

(2)以離子液體在130°C下浸泡30 min以溶解纖維素；

(3)離心、過濾將纖維素從不溶之其他纖維材料分離；

(4)加水、過濾、烘乾得再生之纖維素；

(5)回收離子液體；

(6)批次製程規劃及模擬製程參數；

(7)評估資源化紡織品之循環指標；

(8)利用物質流分析，估算資源化程序之投入與產出。

8

回收纖維素材料之高值化再利用技術與標誌系統

(1) 以多孔纖維膜與海綿搭配作為基材，進行化學改質，製作油水分離膜；

(2) 探討多孔纖維膜的編織型態、表面結構對分離膜結構與油水分離效能之影響；

(3) 探討油水分離膜表面化性差異對油水分離膜分離效能之影響：藉由改變介質表

面的潤濕性，改變多孔纖維膜的表面結構與表面化學以調整表面能；

(4) 特性分析：FESEM觀察表面型態、藉由EDX-Mapping及XPS分析表面化學性質；

(5) 表面親疏水性評估；

(6) 各種油水分離特性評估：批次油水分離特性評估；

(7) 油水分離測試及再生薄膜可回收重複利用性：將第一次使用後之油水分離膜回

收後以溶劑清洗，再進行下一次吸油及油水分離膜回收測試。

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回收聚酯PET材料之高值化再利用技術與標誌系統

(1) 以雙螺桿混煉法製作之多功能PA6母粒，涼感抗UV母粒之固含量為12%以上，

且其壓昇依據EN13900-5與ASTM D6265-98不得超過10 bar/kg；

(2) 以回收再利用聚醯胺粒稀釋功能性母粒，經熔融紡絲機製作涼感抗UV之

86d/48f PA6 POY及70d/48f PA6 DTY。

(3) 以圓編針織機製作回收再利用高值化、多色調、多功能之聚醯胺針織物，並

進行吸熱與放熱量、Qmax、UPF、熱分解溫度、熔點、加工溫度、殘留量

及皮膚敏感性、PAHs有毒物質與重金屬檢測；

(4) 回收高值化、多色調、多功能PA6圓編針織物之功能性指標為靜態熱影像溫

度降溫約2.0℃、Qmax>0.12W/cm2、UPF>50等；染色堅牢度為4級以上，且

經過水洗30次以上功能性與染色堅牢度均不可衰減20%以上；

(5) 回收高值化、多色調、多功能PA6纖維標誌系統之建置。

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回收聚醯胺PA6材料之高值化再利用技術與標誌系統

(1)回收PA聚醯胺與GF玻璃纖維複合材料高值化產品之研製、機

械性質與形態分析，產品製程精化；

(2)回收PA6/GF複合材料之高值化再利用；

(3)回收PA6/GF複合材料之成分調整與微觀巨觀性質分析；

(4)回收PA6/GF複合材料摻合條件之最適化；

(5)探討製程參數對混摻回收PA6/GF纖維之影響與分析；

(6)評估回收型回收PA6/GF纖維混成材料特性。其機械強度增強

10-15%以上。

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[Amim]Cl

1-甲基咪唑 : 1000 kg 氯丙烯 : 1164 kg

真空蒸餾塔

[Amim]Cl : 1536 kg體積 : 2 m3

氯丙烯 : 628 kg體積 : 1 m3

混合反應溫度 : 55℃

時間 : 8 h

體積 : 3 m3

R 101P 102

T 103

T 104

溫度 : 80℃

時間 : 2 h

壓力 : 0.68 atm

體積 : 3 m3

回收再使用

離子液體[Amim]Cl規模量產設計示意圖

每噸1-甲基咪唑加上1.164噸氯丙烯，可產出1.536噸[Amim]Cl。

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離子液體/纖維素之乾濕式紡絲

乾濕式紡絲設備 生質纖維素纖維樣品 (一) 生質纖維素纖維樣品 (二)

初步嘗試以乾濕式紡絲機製作生質纖維素纖維。目前正在調整再生纖維素於離子液體中之固含量及紡絲溶液黏度，以提升再生纖維之強伸度。

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批次油水分離試驗

上層為油相(以紅色染料染色) 下層為水相水相分離後

油相可完全阻隔

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批次油水分離試驗

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螢光尼龍在UV 365 nm或藍光照射下，可以發出綠色的螢光。

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PA6/GF纖維材料與高值化複合材

尼龍6之優點：機械特性、耐熱性、耐候性、耐磨性、化學葯品性、加工性。

尼龍6之缺點：吸濕性、尺寸安定性、低溫脆性。玻纖補強尼龍之特性 : 高強度、高剛性、高耐熱，並降低尼龍6之吸濕、提升其尺寸安定性等。

PA6 ，台化公司玻璃纖維，台玻公司增韌劑，杜邦公司

晶核劑，克萊恩公司抗氧化劑，汽巴嘉基公司滑劑，六和化工公司

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配方數據

PA6PA6 +

10%GF

PA6 +

20%GF

PA6 +

30%GF

PA6 +

30%GF+

8%增韌劑

平衡溫度(℃) 238 ℃ 233 ℃ 233 ℃ 236 ℃ 236 ℃

平衡扭力(Nm) 1.5 1.8 2.2 3.6 2.0

• 整體平衡溫度在不同的配方系統來講並無顯著的差異，此乃由於配方中的抗氧化劑提供混煉時的熱平衡性及配方中滑劑提供混煉時的潤滑性所致。

• 在無玻纖的情況下，PA6擁有最低的平衡扭力；隨著GF添加量之增加其扭力負載隨之增加。當玻纖含量達到30%時，其扭力負載達到最高，此乃因為玻纖在尼龍熔融時仍為固態不熔物，愈多的玻纖加入，會導致愈高的流動阻力，使扭力負載增加，尼龍的流動性因而降低。

• 當配方中再加入增韌劑時，混煉最終的平衡扭力並未再提升，反而有降低的趨勢，此因當增韌劑分散進入尼龍相時，部分的增韌劑可能削弱了尼龍與玻纖界面的偶合效應，使其界面強度降低，流動性增加，因而此系統的平衡扭力，較無增韌劑系統為低。

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目前執行成果

廢棄物再生之高值產品：循環再生多色調多功能一體成型鞋

與裝飾用紡織品。

循環製程所需的關鍵材料與技術：可自行合成離子液體。可

利用離子溶液回收廢棄棉纖維材料之纖維素。

可再生材料高值化技術與製程：自行合成離子液體並溶解纖

維素後經靜電及乾濕式紡絲以製作再生纖維素纖維與纖維膜。

高值產品的綠色製程：以離子液體回收廢棄棉纖維與竹子材

料。以靜電及乾濕式紡絲製作再生纖維素纖維與纖維膜。以

熔融式紡絲製作循環再生多色調多功能聚酯與聚醯胺纖維。

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(1)建置回收再生PET複合纖維製品

之運動服飾與一體成型鞋產業供

應鏈。

(2)開發有多雙聚酯與聚醯胺一體成

型鞋。

(3)合作廠商已經申請有

ECOWINCOOL® 、EZCOOL、

ECOWINDRY®與複合紗/ 環保機

能鞋面布/成品進行販售中。

(4)終端用途如在家紡、一體成型服

飾與包、袋、墊、鞋、簾等之產

品設計上。

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FCU

何主亮電漿工程、鍍膜技術FCU

鄭國彬紡織工程、機能性纖維材料

FCU

石天威纖維微細結構、金屬纖維

NTUST

吳昌謀有機/無機複合材料

NTUT

鄭大偉資源化再生利用技術、無機聚合技術

3智能纖維製品開發與分析

FCU

張棋榕功能性高分子與奈米材料之合成

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1. 先進機電與數位化技術在智能紡織製造之應用—Sensor應用、APP設計、雲端大數據運算、機電整合設計

2. 對特殊終端使用者需求的功能化纖維與紡織品之開發—功能性添加物之研磨分散與改質、合成母粒製作、纖維製品製作及商品開發

3. 智能長纖與短纖成型法之嶄新技術應用—壓電與抗靜電纖維、導電纖維、熔融靜電紡絲纖維膜、電紡紗線、織物成型技術開發

4. 乾式、可彎曲且具能量效率之智能表面處理技術 —Roll2Bobbin之捲取技術、R2R HIPIMS經軸式、GFS、金屬化織物及商品開發

23

24

智能纖維與紡織品之創新研發

智慧尿布

智慧敷料

智慧衣

智慧窗簾

智慧床墊

智慧鞋

濕度感測涼/溫感 (1) 變色顯示 (2)

彈性導電線路(4) 金屬纖維線路(5) 導電印刷 (6)

智慧濾材分離、吸附、氧化油水分離處理 (2)

碳鍍層 (4)多孔纖維膜 (3, 6)

防盜、節能紅外光遮蔽 (1, 3, 6)

變色顯示 (2) 導電鍍層線路 (4) 金屬纖維線路 (5) 導電印刷線路 (6)

壓力感測、能源涼/溫感 (1) 變色顯示 (2)壓電纖維膜 (3) 紅外光吸收 (3)導電鍍層線路 (4) 金屬纖維線路 (5) 導電印刷線路 (6) 可撓式電熱膜 (4, 6)

子計畫1再生機能性填充材

涼感、保溫

子計畫2感溫變色、發光

安全警示 子計畫3壓電纖維膜

電力供應、應力感測

子計畫4紗線金屬化、彈性導電線路

電路、應力感測

子計畫5金屬線、纖維

電訊線路、安全防護

子計畫6智慧機能開發

產品化、情境測試

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再生鞋材

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1.開發壓電粉體漿料、涼感粉體漿料及熱感粉體漿料研磨技術方面，均達D95 粒徑≦1.0μm，且漿料懸浮性均能維持8小時以上無明顯沉降情形。

2.完成添加涼感粉體、熱感粉體之複合母粒製作，並完成其熱性質測試。涼感母粒之瞬間涼感值均達到涼感標準。熱感母粒之遠紅外線放射係數≧0.85以上；保溫率大於25%；蓄熱溫差≧2℃以上。

實驗編號涼感粉體

添加量(wt.%)拉伸強度

(MPa)延伸率(%)

瞬間涼感值(W/cm2)

PA6 - 42±3.1 361±7.0 0.045

PA6-C1 1 54±1.0 454±9.6 0.146

PA6-C3 3 53±0.4 421±16.8 0.240

PA6-C5 5 47±1.9 330±15.7 0.223

實驗編號涼感粉體添加量(wt.%)

拉伸強度(MPa)

延伸率(%)遠紅外線放射率

熱傳導係數

(W/mK)

PA6 - 42±3.1 361±7.0 0.846 72.3

PA6-A1 1 32±5 5.5±1.3 0.875 66.2

PA6-A3 3 46±9 9.6±0.9 0.872 80.1

PA6-A5 5 52±1 7.3±1.8 0.874 95.7

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綠色變黃色

橘色變黃色

經過不同感溫變色處理的聚酯針織布，具有32-40°C間可逆快速感溫變色特性。升溫變色時間

PVDF Samples ES PVDFAligned ES

PVDF

Electric field

(V/cm)1000 1200

Rotation speed

(rpm)2000

β (%) 79 88

d33 (pC/N) 16.8 27.4

Degree of

alignment (°)73±41 19±15

Piezoelectric Response of Aligned

Electrospun PVDF Nanofiber Membranes

Nanomaterials 2018, 8, 420

壓應力

張應力

彎曲

0 100 200 300 400 500 600 700 800

0

2

4

6

8

10

Elo

ngati

on

(%)

Time(s)

3 min

0 200 400 600 800

500

1000

1500

2000

2500

3000

Resi

stan

ce(

)

Time(s)

Meltblown Nonwoven Strain sensor element

Take up

speed

(m/min)

10% 15% 20% 25% 30%

D1 D10 D1 D10 D1 D10 D1 D10 D1 D10

1.4 95.1±0.4 99.7±0.1 90.3±3.5 99.8±0.1 91.2±1.3 99.7±0.1 90.9±0.8 99.6±0.1 88.7±0.4 99.6±0.1

2.0 95.4±1.9 99.8±0.1 91.3±2.0 99.7±0.2 87.8±0.1 99.6±0.1 85.6±1.2 99.4±0.1 87.4±0.6 99.6±0.1

3.0 92.4±2.3 99.6±0.2 92.8±2.8 99.7±0.2 87.2±4.9 99.1±0.2 83.1±0.4 99.3±0.1 81.2±3.0 99.2±0.2

Elastic recovery test

Sensitivity

Meltblown Elastomeric Nonwovens and its

Application for Strain Sensor

30

1. 正與Fraunhofer IST及國內廠商進行國際合作聯合開發新式高速率成捲式織品鍍膜系統中。

2. HIPIMS黃銅導電不織布於45cm距離之間電阻可達5 Ω以下。

3. HIPIMS金屬薄膜型(厚度70 μm)發熱片，面積5 cm × 7 cm。以3V以上電壓即可驅動，可在60秒內達到40℃以上。

導磁織物

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1.開發導電漿料創新配方並製作智慧化導電性薄膜、織物、複合材料與紡織品，應用於智慧型紡織品用感測器、電子元件與導電電路等。

2.開發熱輻射吸放熱與隔熱測試設備。可量測如紡織品、薄膜、複合材料、金屬材料及陶瓷材料等之熱輻射吸放熱與隔熱性質。

PET膜表面印刷

PU膜表面印刷

梭織物表面印刷

測試項目 規範 結果 備註

遮熱率 カケンレフランプ法39.3 水洗前

47.1 AATCC 135水洗20次

Q-max CNS 156870.270W/cm2 水洗前

0.281W/cm2 AATCC 135水洗20次

吸水速度 FTTS-FA-0040.9 Sec 水洗前

0.4 Sec AATCC 135水洗20次

抗UV AATCC 18350+ 水洗前

50+ AATCC 135水洗20次

AWNSPP041各項測試結果-1

測試項目 規範 結果 備註

透氣度 ASTM D737128.7cm3/cm2/sec 水洗前

104.8cm3/cm2/sec AATCC 135水洗20次

縮水率 CNS 15140 L3263-B

縱向-2.2

橫向-1.0

縱向-3.8AATCC 135水洗20次

橫向-1.5

水洗色牢度 CNS 1494 L3027 4-5級

游離甲醛含量 CNS 12943 N.D.≤ 𝟕𝟓𝐩𝐩𝐦

熱影像溫差 FTTS-FA-010 -0.5℃ 與一般100%PET比較

AWNSPP041各項測試結果-2

Alambeta熱性質測試AWNSPP040 AWNSPP041 100% 遮热衣

項目 遮熱面 涼爽面 遮熱面 涼爽面 遮热面 凉爽面

λ 熱傳導係數(mW/mK) 39.1 39.8 45.5 45.9 40.4 41.1

a 熱擴散值 (mm2/s) 0.075 0.110 0.081 0.087 0.100 0.105

b 熱吸收值 (Ws1/2/m2K) 143.40 123.42 160.32 157.32 128.20 126.96

r 熱阻抗值 (m2mK/W) 18.3 17.9 16.4 16.2 18.4 18.1

h 厚度 (mm) 0.713 0.711 0.745 0.744 0.743 0.742

qm 熱流峰值 (W/m2) 608.8 523.7 659.9 755.7 518.4 546.7

P 熱流比值 1.427 1.194 1.403 1.574 1.208 1.258

多色調多功能美容用圓編針織物之開發

測試項目 規範 KPI指標 實測值

耐水洗染色堅牢度試驗變褪色及染污

AATCC 107 ≧ 4 級 4級

收縮率 AATCC 135經向 ± 5 % 經向 - 0.8 %緯向 ± 5 % 緯向 - 0.8 %

游離甲醛含量 CNS 12943 ≤ 75 ppm N.D. (

涼感膠原蛋白圓編針織物功能性測試

測試項目 32781 32215

透氣度ASTM D 737

120.2 cm3/cm2/s 44.1 cm3/cm2/s

吸水面積FTTS-FA-004

4級 (1174 mm2) 4級 (1301 mm2)

吸水高度FTTS-FA-004

經向 3級 (97 mm) 經向 3級 (95 mm)

緯向 4級 (100 mm) 緯向 3級 (99 mm)

40分鐘殘餘水份率FTTS-FA-004

2級 (38.50 %) 2級 (41.8 %)

Q-maxFTTS-FA-019

0.184 W/cm2 0.200 W/cm2

抗UV AATCC 183 50+ (229) 50+ (109)

熱影像溫差FTTS-FA-010

2.2 ℃ 0.8 ℃25

1. 技術研發與創意設計：(傳統產業特色化、創新時尚紡織)

2. 行銷推廣：協助廠商針對國際品牌商需求，採用參展、單點突破之方式、醞釀風潮、提高知名度，合作推廣機能產品市場

3. 人才培育：協助企業培養技術人才，投入產業，並協助改善生產量能。已開設有163小時訓練課程，參加人次達5,944人次以上。並主辦與協辦7次成果展示、4次技術論壇、5次研討會。

4. 技術整合、異業結盟：6年計畫期間已協助產業界整合出10組產品合作鏈、19種技術開發合作鏈，開發出超過30項商品。

奈米與次微米材料

化學合成法 產業用纖維製品

智能纖維製品

新製程 新材料 新應用創意設計

差異化 高值化

33項技術專利、24項應用商品

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😉