创新科技推动台湾纺织业不断转型升级（中）

韦大成+李旭丰

开发新型纺织产品

聚酯纤维是目前台湾服装用纺织品的主要材料之一，但其纤维含湿率低，致使纺织品吸水性较差且不吸汗，流汗后穿着者会有粘腻闷热感，以及穿脱时会产生静电。为克服以上问题，一般生产聚酯纤维时在染整阶段采取导入亲水基、接枝化、崁段化及其他类似方法进行亲水化处理，但目前岛内企业使用的聚酯纤维耐久性亲水改质剂主要原料皆需进口且价格昂贵。为此，纺研所通过联盟体系运作，成功辅导中日合成公司研发出台湾自产的聚酯纤维崁段式聚醚酯树脂耐久性亲水改质剂，可赋予聚酯纤维表面耐久型的亲水性、柔软性及抗静电效果，并使聚酯纤维同时具有良好的吸湿排汗性，可保持衣服穿着时的舒适性要求，其产品性能与品质足以媲美目前一流进口产品，且价格上更具有市场竞争能力，促使岛内耐久性亲水改质剂生产原料供应逐步自主化，并辅导广璋、创鑫等厂商利用聚酯及耐隆纤维崁段式聚醚酯树脂耐久性亲水改质剂染整段关键性技术，开发出吸湿排汗织物与工作服。

台湾传统化纤产业的主力产品为聚酯及尼龙纤维，在聚酯纤维方面，中国大陆产能占全球80%以上，年产量高达2200万吨，台湾年产量约155万吨，仅为大陆的7%。在尼龙纤维方面，目前台湾尼龙纤维产量达29万吨，居全球第二位，但大陆近年增量幅度显著。为避免台湾纺织业与大陆低价市场竞争，台湾纺研所积极推动功能性、差异化尼龙纤维产品的研发，协助岛内传统尼龙纤维产业快速提升技术能力，以求摆脱中国大陆企业的竞逐。

研制特殊纺织原料

岛内对特殊化尼龙纤维的改质研发尚处萌芽阶段，且企业普遍缺乏适合少量多样化的耐隆原料聚合设备，为此，纺织产业综合研究所以高分子改质技术为主轴，配合复合纤维纺丝制程，开发出多样化功能性尼龙原料及批次式尼龙纤维聚合制程技术，再转让给展颂、集盛、真纺、旭顺、聚和国际、台元纺织等企业，藉由辅导企业设立研发中心及协助其申请台当局“企业科专”、“主导性新产品”及“小型企业创新研发”等计划资助，投资总金额逾5.7亿元新台币，开发出切粒饱和吸水率达25.4wt%、纤维吸湿性MRa4.8wt%、放湿性MRd4.4%的尼龙原料，制成的织物最大热流值（Qmax）可达0.179W/cm2以上，可依客户不同需求，生产高附加价值纤维品种，包括细丹尼纱、高强力纱、免浆纱、三角亮光纱、无光纱、八角纱、高条数纱、十字纱、中空纱、远红外线纱等，预估增加化纤年产值15亿元新台币，衍生纺织品总产值60亿元新台币，并引领产业升级，逐步转型为功能性差异化尼龙纤维研发及生产重要基地，巩固台湾作为全球高品质尼龙纤维供应中心。

其次是打造纳米纤维无纺布技术平台。近年来，因纳米科技发展而使更多企业投入静电纺丝（简称电纺）技术的研究，其最大的特色是所需的制程设备少、程序简单、操作方便、效率高及成本低，且可以直接地将材料编织成纳米直径大小的纤维，并可以运用至服饰、过滤薄膜、面膜及外科手术中的创伤敷材等，用途非常广泛。然而目前岛内有关电纺技术的专利申请，主要都是以针头式制程为开发重点，该项目将传统的针头式制程技术加以改良，开发出滚筒式电纺设备，并可依客户的需求开发实验型设备，包括幅宽30～50厘米、多针头设计、双组份纤维及小型滚筒设计等，可作为未来量产的技术跳板，同时为产业培养电纺技术人才，以加速岛内纳米纤维产业的发展。

改进纺织设备和工艺

滚筒式电纺设备可大幅提高无纺布的产量及均匀度，纺研所成功开发出幅宽1.6米的纳米纤维无纺布量化设备，成功推升电纺技术的国际知名度，并以新型无纺布制程技术申请台湾与外国专利，获得美国匹兹堡国际发明竞赛专利技术金质奖。该技术所建立的滚筒式电纺纳米纤维无纺布技术平台，可提供岛内产业发展精密过滤领域，包括空气过滤、水过滤、油过滤，也能提供岛内产业发展医疗纺织品领域，包括创伤敷材、组织培养基材料、隔离材料等，并辅导和协助岛内纺织产企业开展跨领域产品开发，提升产业技术水准与产品附加价值。目前，该设备已在台湾远东纺织研发中心、中原大学薄膜中心、台北医学大学、亚东科技大学、万能科技大学、淡江大学、中兴大学材料所、清华大学化工系、元智大学化工系、集广公司、鼎荣公司等安装应用。

台湾工研院材料化学所的研究人员结合分子合成与纳米纤维棉网结构设计方法，开发出高通量纳米纤维脱盐过滤材料。这种纳米纤维可以生成传统纤维无纺布受限纤维细度所无法达到的100纳米以下孔径，其纳米纤维成型过程随气流与电场控制。因为不是靠溶剂挥发而形成的孔洞（传统逆渗透或纳米过滤材料都是将树脂溶于溶剂中，再用多道涂布方式涂于微孔层上，藉由溶剂挥发速度来调整孔洞大小，一般最终厚度多在200纳米以上），纳米纤维层的厚度可以超过1～50微米，与支撑纤维层间可以利用复合加工方式形成纳米纤维（小于200纳米）与补强纤维（小于15微米）交错且孔径以渐层式分布的过滤材料，滤材内部孔洞相互贯穿，有利于水的通过，可低压操作并提升水通量。

在空气过滤方面，台湾工研院研究人员通过整合熔纺无纺布技术、静电纺丝纳米纤维技术、无纺布整理加工技术与过滤材结构设计技术，成功开发出纳米纤维量产制程技术，利用纳米过滤材纤维具有极高的比表面积，仅用少量的纤维网即可达到较高的过滤效果，将50～300纳米细度的纳米纤维应用在高效能空气过滤网，利用纳米纤维来捕捉空气中的微粒，可以轻易去除0.3微米微粒达99.97%以上，且可减少25%以上的压损，大大增加透气量，又减少压缩机的能源损耗。

除了应用在空气过滤方面，该技术可还进一步应用于新式水处理上。目前台湾解决用水过滤问题通常采用逆渗透膜精密过滤方式，需要配備良好的前置过滤器，以免造成逆渗透膜堵塞。现在大多使用多管式滤芯来过滤不同的污染物，如使用聚丙烯滤芯来过滤粒状污染物，利用碳滤芯来过滤臭味或残余氯，紫外线灯来杀菌等不同功能组合，使用上受限于饮用水过滤设备，并非每一过滤设备都具有这些多重功能，导致诸多不便。

台湾工研院研究人员还应用电纺制程技术开发出纳米纤维膜，通过纤维表面聚合控制以细化纤维膜孔隙与强化纤维膜，开发出具高通量（高孔隙率，低压损）、高均匀度、高过滤效率的水过滤材料。传统活性污泥系统可处理污泥浓度约在3000～5000毫克/升之间，而使用这种系统则可处理5000～30，000毫克/升或更高的污泥浓度，故水力停留时间可缩短至1～4小时，从而节省反应槽体积，特别适合中小型规模废污水处理厂使用，且应用纳米纤维膜的薄膜生物反应器系统具有操作成本低、大幅节省空间及减少处理槽体积、减少废弃污泥量、能力消耗较低等的优点，同时又可去除细菌达到部分消毒的作用。

此外，台湾科技人员还创新利用湿式成型技术合成多种复合功能性纤维材料，以一体成形结构达到去除微粒杂质、臭味或水中余氯过滤及抑菌的目的，抑菌功能规格符合美国AATCC100测试标准、过滤效率符合美国NSF42测试标准。这种新型过滤材料产品的另一特征为以微纤维化纤维作为粘着剂，利用微纤维化纤维的高比表面积及分歧状结构，具有自然纠缠能力，使多种纤维及功能性材料能紧密结合在一起，同时不会降低吸附材料的吸附功能。液体过滤材利用模组化设计及加工，使液体过滤材以复合方式具有多功能性，可以过滤水中悬浮微粒、水中有机污染物、重金属及臭味等功效。

该项目的推广采取产销联盟体系，通过辅导无纺布加工厂商埔里造纸公司开发新颖液体过滤材料，再通过与特用化学品及染整厂合作模式，联合纤维滤材料厂商和友纺织公司、滤材模组化厂商鸿维滤材公司及品牌经销商华宸公司，结合其原有的接单渠道，生产经国际认证的新颖滤材及抗菌过滤水机，并有效结合自有“抗菌大师”品牌，提升产品的国际竞争力，年度内促进产值达4000万元新台币，预估未来每年促进上亿元产值。

在生物纤维纺织品方面，由于当今全球生态环境受到严重破坏，环境污染日趋严重，环保议题成为全人类共同关心的焦点，有越来越多的消费者会考虑到产品对生态的影响、生产过程对环境的影响、天然资源的消耗及产品的可处理性等问题。生物资源是可再生性资源，纤维素主要由植物通过光合作用合成，每年经由光合作用产生上亿吨的木质纤维素类物质，而纤维素是植物细胞壁的主要成分，目前这部分资源主要用于燃料、畜牧饲料与积肥，利用率虽然低，但对环境仍会造成一定的污染。随着世界人口迅速增长，粮食、矿产资源日渐枯竭，开发高效转化木质纤维素为可再生资源的微生物技术，及利用工农业废弃物等发酵生产纺织原料具有极其重要的现实意义和光明的发展前景。

目前台湾科技人员正在进行纤维素无纺布技术的研发，如采用天然原料木浆经由干喷湿纺制程，成功开发出直纺再生纤维素无纺布，制程所使用的N-甲基玛琳-N-氧化物溶剂回收率可达99%，属于清洁生产制程，产品完全可以生物分解，被称为21世纪的绿色纤维。这种环保性纤维素无纺布应用在燃油过滤产品上，有助于过滤燃油中的杂质，增加汽车引擎动力，降低能源与车辆损耗与污染物排放，延长汽车引擎寿命。

此外，台湾科技人员还在进行熔纺型纤维素纤维及微生物纤维素材制造等技术开发，前者用以解决制程高污染的干、湿式纺丝（粘液缧萦、醋酸纤维）等纤维素纤维的废液及溶剂等问题，借助熔纺型纤维素纤维技术的开发，来建立纤维素改质技术、混练、造粒、纺丝等相关技术的参数。微生物纤维素材制造技术是从菌种的筛选、优化，发酵技术到生物纤维膜品质控制等，相关生产发酵条件调整得宜，才能使生物纤维的生产具经济价值与竞争力。该项目执行后，获得菌株筛选继代培养能力达到6代、产膜能力每小时超过0.22克/升、膜固成分大于1%、纤维素纯度达到95%以上等关键技术能力。加上目前正在進行中的利用该素材进行纺丝原液的研发，这两项技术对于纺织产业的原料端和产品端都有新的发展性，未来除纺织品外，可将其应用美容保健、医疗、服装、过滤等领域。