創新科技推動臺灣紡織業不斷轉型升級（中）

韋大成+李旭豐

開發新型紡織產品

聚酯纖維是目前臺灣服裝用紡織品的主要材料之一，但其纖維含濕率低，致使紡織品吸水性較差且不吸汗，流汗后穿著者會有粘膩悶熱感，以及穿脫時會產生靜電。為克服以上問題，一般生產聚酯纖維時在染整階段采取導入親水基、接枝化、崁段化及其他類似方法進行親水化處理，但目前島內企業使用的聚酯纖維耐久性親水改質劑主要原料皆需進口且價格昂貴。為此，紡研所通過聯盟體系運作，成功輔導中日合成公司研發出臺灣自產的聚酯纖維崁段式聚醚酯樹脂耐久性親水改質劑，可賦予聚酯纖維表面耐久型的親水性、柔軟性及抗靜電效果，并使聚酯纖維同時具有良好的吸濕排汗性，可保持衣服穿著時的舒適性要求，其產品性能與品質足以媲美目前一流進口產品，且價格上更具有市場競爭能力，促使島內耐久性親水改質劑生產原料供應逐步自主化，并輔導廣璋、創鑫等廠商利用聚酯及耐隆纖維崁段式聚醚酯樹脂耐久性親水改質劑染整段關鍵性技術，開發出吸濕排汗織物與工作服。

臺灣傳統化纖產業的主力產品為聚酯及尼龍纖維，在聚酯纖維方面，中國大陸產能占全球80%以上，年產量高達2200萬噸，臺灣年產量約155萬噸，僅為大陸的7%。在尼龍纖維方面，目前臺灣尼龍纖維產量達29萬噸，居全球第二位，但大陸近年增量幅度顯著。為避免臺灣紡織業與大陸低價市場競爭，臺灣紡研所積極推動功能性、差異化尼龍纖維產品的研發，協助島內傳統尼龍纖維產業快速提升技術能力，以求擺脫中國大陸企業的競逐。

研制特殊紡織原料

島內對特殊化尼龍纖維的改質研發尚處萌芽階段，且企業普遍缺乏適合少量多樣化的耐隆原料聚合設備，為此，紡織產業綜合研究所以高分子改質技術為主軸，配合復合纖維紡絲制程，開發出多樣化功能性尼龍原料及批次式尼龍纖維聚合制程技術，再轉讓給展頌、集盛、真紡、旭順、聚和國際、臺元紡織等企業，藉由輔導企業設立研發中心及協助其申請臺當局“企業科專”、“主導性新產品”及“小型企業創新研發”等計劃資助，投資總金額逾5.7億元新臺幣，開發出切粒飽和吸水率達25.4wt%、纖維吸濕性MRa4.8wt%、放濕性MRd4.4%的尼龍原料，制成的織物最大熱流值（Qmax）可達0.179W/cm2以上，可依客戶不同需求，生產高附加價值纖維品種，包括細丹尼紗、高強力紗、免漿紗、三角亮光紗、無光紗、八角紗、高條數紗、十字紗、中空紗、遠紅外線紗等，預估增加化纖年產值15億元新臺幣，衍生紡織品總產值60億元新臺幣，并引領產業升級，逐步轉型為功能性差異化尼龍纖維研發及生產重要基地，鞏固臺灣作為全球高品質尼龍纖維供應中心。

其次是打造納米纖維無紡布技術平臺。近年來，因納米科技發展而使更多企業投入靜電紡絲（簡稱電紡）技術的研究，其最大的特色是所需的制程設備少、程序簡單、操作方便、效率高及成本低，且可以直接地將材料編織成納米直徑大小的纖維，并可以運用至服飾、過濾薄膜、面膜及外科手術中的創傷敷材等，用途非常廣泛。然而目前島內有關電紡技術的專利申請，主要都是以針頭式制程為開發重點，該項目將傳統的針頭式制程技術加以改良，開發出滾筒式電紡設備，并可依客戶的需求開發實驗型設備，包括幅寬30～50厘米、多針頭設計、雙組份纖維及小型滾筒設計等，可作為未來量產的技術跳板，同時為產業培養電紡技術人才，以加速島內納米纖維產業的發展。

改進紡織設備和工藝

滾筒式電紡設備可大幅提高無紡布的產量及均勻度，紡研所成功開發出幅寬1.6米的納米纖維無紡布量化設備，成功推升電紡技術的國際知名度，并以新型無紡布制程技術申請臺灣與外國專利，獲得美國匹茲堡國際發明競賽專利技術金質獎。該技術所建立的滾筒式電紡納米纖維無紡布技術平臺，可提供島內產業發展精密過濾領域，包括空氣過濾、水過濾、油過濾，也能提供島內產業發展醫療紡織品領域，包括創傷敷材、組織培養基材料、隔離材料等，并輔導和協助島內紡織產企業開展跨領域產品開發，提升產業技術水準與產品附加價值。目前，該設備已在臺灣遠東紡織研發中心、中原大學薄膜中心、臺北醫學大學、亞東科技大學、萬能科技大學、淡江大學、中興大學材料所、清華大學化工系、元智大學化工系、集廣公司、鼎榮公司等安裝應用。

臺灣工研院材料化學所的研究人員結合分子合成與納米纖維棉網結構設計方法，開發出高通量納米纖維脫鹽過濾材料。這種納米纖維可以生成傳統纖維無紡布受限纖維細度所無法達到的100納米以下孔徑，其納米纖維成型過程隨氣流與電場控制。因為不是靠溶劑揮發而形成的孔洞（傳統逆滲透或納米過濾材料都是將樹脂溶于溶劑中，再用多道涂布方式涂于微孔層上，藉由溶劑揮發速度來調整孔洞大小，一般最終厚度多在200納米以上），納米纖維層的厚度可以超過1～50微米，與支撐纖維層間可以利用復合加工方式形成納米纖維（小于200納米）與補強纖維（小于15微米）交錯且孔徑以漸層式分布的過濾材料，濾材內部孔洞相互貫穿，有利于水的通過，可低壓操作并提升水通量。

在空氣過濾方面，臺灣工研院研究人員通過整合熔紡無紡布技術、靜電紡絲納米纖維技術、無紡布整理加工技術與過濾材結構設計技術，成功開發出納米纖維量產制程技術，利用納米過濾材纖維具有極高的比表面積，僅用少量的纖維網即可達到較高的過濾效果，將50～300納米細度的納米纖維應用在高效能空氣過濾網，利用納米纖維來捕捉空氣中的微粒，可以輕易去除0.3微米微粒達99.97%以上，且可減少25%以上的壓損，大大增加透氣量，又減少壓縮機的能源損耗。

除了應用在空氣過濾方面，該技術可還進一步應用于新式水處理上。目前臺灣解決用水過濾問題通常采用逆滲透膜精密過濾方式，需要配備良好的前置過濾器，以免造成逆滲透膜堵塞。現在大多使用多管式濾芯來過濾不同的污染物，如使用聚丙烯濾芯來過濾粒狀污染物，利用碳濾芯來過濾臭味或殘余氯，紫外線燈來殺菌等不同功能組合，使用上受限于飲用水過濾設備，并非每一過濾設備都具有這些多重功能，導致諸多不便。

臺灣工研院研究人員還應用電紡制程技術開發出納米纖維膜，通過纖維表面聚合控制以細化纖維膜孔隙與強化纖維膜，開發出具高通量（高孔隙率，低壓損）、高均勻度、高過濾效率的水過濾材料。傳統活性污泥系統可處理污泥濃度約在3000～5000毫克/升之間，而使用這種系統則可處理5000～30，000毫克/升或更高的污泥濃度，故水力停留時間可縮短至1～4小時，從而節省反應槽體積，特別適合中小型規模廢污水處理廠使用，且應用納米纖維膜的薄膜生物反應器系統具有操作成本低、大幅節省空間及減少處理槽體積、減少廢棄污泥量、能力消耗較低等的優點，同時又可去除細菌達到部分消毒的作用。

此外，臺灣科技人員還創新利用濕式成型技術合成多種復合功能性纖維材料，以一體成形結構達到去除微粒雜質、臭味或水中余氯過濾及抑菌的目的，抑菌功能規格符合美國AATCC100測試標準、過濾效率符合美國NSF42測試標準。這種新型過濾材料產品的另一特征為以微纖維化纖維作為粘著劑，利用微纖維化纖維的高比表面積及分歧狀結構，具有自然糾纏能力，使多種纖維及功能性材料能緊密結合在一起，同時不會降低吸附材料的吸附功能。液體過濾材利用模組化設計及加工，使液體過濾材以復合方式具有多功能性，可以過濾水中懸浮微粒、水中有機污染物、重金屬及臭味等功效。

該項目的推廣采取產銷聯盟體系，通過輔導無紡布加工廠商埔里造紙公司開發新穎液體過濾材料，再通過與特用化學品及染整廠合作模式，聯合纖維濾材料廠商和友紡織公司、濾材模組化廠商鴻維濾材公司及品牌經銷商華宸公司，結合其原有的接單渠道，生產經國際認證的新穎濾材及抗菌過濾水機，并有效結合自有“抗菌大師”品牌，提升產品的國際競爭力，年度內促進產值達4000萬元新臺幣，預估未來每年促進上億元產值。

在生物纖維紡織品方面，由于當今全球生態環境受到嚴重破壞，環境污染日趨嚴重，環保議題成為全人類共同關心的焦點，有越來越多的消費者會考慮到產品對生態的影響、生產過程對環境的影響、天然資源的消耗及產品的可處理性等問題。生物資源是可再生性資源，纖維素主要由植物通過光合作用合成，每年經由光合作用產生上億噸的木質纖維素類物質，而纖維素是植物細胞壁的主要成分，目前這部分資源主要用于燃料、畜牧飼料與積肥，利用率雖然低，但對環境仍會造成一定的污染。隨著世界人口迅速增長，糧食、礦產資源日漸枯竭，開發高效轉化木質纖維素為可再生資源的微生物技術，及利用工農業廢棄物等發酵生產紡織原料具有極其重要的現實意義和光明的發展前景。

目前臺灣科技人員正在進行纖維素無紡布技術的研發，如采用天然原料木漿經由干噴濕紡制程，成功開發出直紡再生纖維素無紡布，制程所使用的N-甲基瑪琳-N-氧化物溶劑回收率可達99%，屬于清潔生產制程，產品完全可以生物分解，被稱為21世紀的綠色纖維。這種環保性纖維素無紡布應用在燃油過濾產品上，有助于過濾燃油中的雜質，增加汽車引擎動力，降低能源與車輛損耗與污染物排放，延長汽車引擎壽命。

此外，臺灣科技人員還在進行熔紡型纖維素纖維及微生物纖維素材制造等技術開發，前者用以解決制程高污染的干、濕式紡絲（粘液縲縈、醋酸纖維）等纖維素纖維的廢液及溶劑等問題，借助熔紡型纖維素纖維技術的開發，來建立纖維素改質技術、混練、造粒、紡絲等相關技術的參數。微生物纖維素材制造技術是從菌種的篩選、優化，發酵技術到生物纖維膜品質控制等，相關生產發酵條件調整得宜，才能使生物纖維的生產具經濟價值與競爭力。該項目執行后，獲得菌株篩選繼代培養能力達到6代、產膜能力每小時超過0.22克/升、膜固成分大于1%、纖維素純度達到95%以上等關鍵技術能力。加上目前正在進行中的利用該素材進行紡絲原液的研發，這兩項技術對于紡織產業的原料端和產品端都有新的發展性，未來除紡織品外，可將其應用美容保健、醫療、服裝、過濾等領域。