演講主題:創新機能性纖維之發展與應用
演講者:遠東企業研究發展中心聚酯紡纖組計畫主持人 陳世雄 先生
講座主持人:孫茂誠 教務長
記錄者:吳政龍
記錄者指導教授:孫茂誠 教授
共同指導:李季燃 教授
日期:101.6.13( 15 : 10 ~17 :00 )
機能性纖維製造技術主要有以下幾種:1、化學改性紡絲技術化學改性紡絲技術是獲取機能性化學纖 維材料的重要手段之一,它包括基質改性和表面改性兩方面。通過基質改性可使紡絲聚合物與功能組分共聚生成機能性的共聚體,然後再經紡絲製成機能性的化學纖 維材料;而表面改性則是通過對化學纖維材料進行化學處理,使製成的化學纖維表面反應基上接枝功能基團,最後再製成所需功能的化學纖維材料,目前化學纖維化 學改性紡絲技術已得到了不斷的發展和廣泛的應用。2、共混紡絲技術與化學改性紡絲技術相對應,共混紡絲 技術是一種物理改性的紡絲方法,目前也是開發機能性化學纖維材料的最熱門技術。該技術主要在紡絲聚合物原液或熔體中添加所需的功能劑和分散劑,然後均勻混 合紡絲製成所需機能性的化學纖維材料。該紡絲技術不會改變紡絲工藝,通常一般只需在常規的紡絲裝置中增添一台混煉設備即可生產,所添加的功能劑主要為有機 和無機材料。3、複合紡絲技術通過複合紡絲技術製造的機能性化學纖 維,一般來說,所用的複合聚合物材料(組分)一部分為機能性聚合物,另一部分為普通的聚合物。複合紡絲技術現已在機能性化學纖維的開發中得到了不斷完善, 目前已開發的機能性化學纖維,其複合形式各種各樣,已不再是簡單的芯鞘複合型、並列複合型等,而是出現了鑲嵌結構、中空微孔結構、不完全包芯結構,從而進 一步的推動了機能性化學纖維材料開發和應用。4、後整理加工技術後整理加工技術較為常見。通過採用不 同的功能整理劑,對化學纖維材料表面進行浸置、塗置等後加工處理,然後,再通過低溫等離子照射和幹燥熱處理,使經過浸置、塗置後的功能劑牢固的浸入纖維材 料內或粘附在纖維表面。儘管後整理加工技術簡單易行,且生產成本較低,但由於這類機能性化學纖維的耐久性較差,明顯低於上述其他方法生產的機能性化學纖維 材料,因而該技術主要用於普通機能性化學纖維材料的製造。
環保節能材質
PP纖維布大約有20年的發展歷史,期間,全球化纖業也一直不斷尋求方法,期以改變它不易上色的特性。而可染PP在2007年年底在工研院完成實驗室驗證,成為全球首例的可染PP,這個計畫歷經六年時間、更替了八位計畫主持人,可說是得來不易的創新成果。工研院材料與化工研究所纖維與生物材料研究組組長陳中屏說,「可染PP是個前仆後繼,更是典型的失敗為成功之母的計畫!」
PP是提煉石油時的副產品之一,它是塑膠袋原料;做成纖維,就成為布的原料。陳中屏說,PP纖維除了輕、薄、保暖的特性,因其主要成分是碳與氫,燃燒後只剩二氧化碳與水,不會產生毒氣,而且製造時的溫度較低,節省能源,是項環保節能的產品。
雖然PP纖維擁有許多優勢,但因其化學特性之故,染料易於被水洗掉,所以一直很難打進繽紛的成衣時尚殿堂。陳中屏回憶2000年開始的PP改質研究計畫,當時工研院研究團隊希望研發出新的材料,讓時裝設計師能有新的材質進行設計,進而創造新商機;而且當時全球有許多相關的研究,都希望將PP改質成為易上色,但都無法達成!
PP纖維布大約有20年的發展歷史,期間,全球化纖業也一直不斷尋求方法,期以改變它不易上色的特性。而可染PP在2007年年底在工研院完成實驗室驗證,成為全球首例的可染PP,這個計畫歷經六年時間、更替了八位計畫主持人,可說是得來不易的創新成果。工研院材料與化工研究所纖維與生物材料研究組組長陳中屏說,「可染PP是個前仆後繼,更是典型的失敗為成功之母的計畫!」
PP是提煉石油時的副產品之一,它是塑膠袋原料;做成纖維,就成為布的原料。陳中屏說,PP纖維除了輕、薄、保暖的特性,因其主要成分是碳與氫,燃燒後只剩二氧化碳與水,不會產生毒氣,而且製造時的溫度較低,節省能源,是項環保節能的產品。
雖然PP纖維擁有許多優勢,但因其化學特性之故,染料易於被水洗掉,所以一直很難打進繽紛的成衣時尚殿堂。陳中屏回憶2000年開始的PP改質研究計畫,當時工研院研究團隊希望研發出新的材料,讓時裝設計師能有新的材質進行設計,進而創造新商機;而且當時全球有許多相關的研究,都希望將PP改質成為易上色,但都無法達成!
找出提升改質率關鍵
陳中屏與許智偉一同回憶可染PP的研發歷程:2007年底實驗室完成驗證、2008年尋找染料,找廠商打樣、2009年則將重心放在由廠商打樣自己的樣品,研發團隊則為輔助角色。二個人現在雖然已能輕鬆面對,不過當時接下計畫主持人的許智偉,心情其實是忐忑不安,他說,那時的心情只有「很怕」兩個字,告訴自己只能硬著頭皮做!
2007年年初,研發團隊終於達到將PP改質的目的。許智偉表示,能在不到一年的時間找到方法,主要是從前人留下的資料中發現了關鍵,也就是改質率的提升。由於PP的特殊化學性質,在未達到改質之前,一些特性就失效了,了解問題關鍵,便以工程方面技巧解決。陳中屏比喻說,這種技巧如同是10毫克的藥丸才能治病,但事實上,人體只需要1毫克的藥丸,而其他9毫克是要保護1毫克藥丸能達到之處,而團隊的工程方法就是用一種東西去保護改質,保持PP的化學特性。
許智偉說,找到了改質的方法,接著就是染色問題。因為分散性染料需要攝氏130度或140度以上的溫度才能上色,有些PP無法耐熱,因此還需要找出適合的PP材質,之後要將適合的PP材質,找出其染色條件,符合上述種種要求後的改質PP才能做成纖維。
雖然陳中屏所負責的纖維與生物材料研究組,研究計畫涵蓋廣泛,衣著織物、工業纖維、襪子、面膜,甚至導尿管都在其中,且於兩年前才接觸PP改質計畫,不過陳中屏卻對這個材料寄望頗深。他有個夢想,若是世界上能廣泛應用這種材質,希望它們都是Made in Taiwan!
陳中屏與許智偉一同回憶可染PP的研發歷程:2007年底實驗室完成驗證、2008年尋找染料,找廠商打樣、2009年則將重心放在由廠商打樣自己的樣品,研發團隊則為輔助角色。二個人現在雖然已能輕鬆面對,不過當時接下計畫主持人的許智偉,心情其實是忐忑不安,他說,那時的心情只有「很怕」兩個字,告訴自己只能硬著頭皮做!
2007年年初,研發團隊終於達到將PP改質的目的。許智偉表示,能在不到一年的時間找到方法,主要是從前人留下的資料中發現了關鍵,也就是改質率的提升。由於PP的特殊化學性質,在未達到改質之前,一些特性就失效了,了解問題關鍵,便以工程方面技巧解決。陳中屏比喻說,這種技巧如同是10毫克的藥丸才能治病,但事實上,人體只需要1毫克的藥丸,而其他9毫克是要保護1毫克藥丸能達到之處,而團隊的工程方法就是用一種東西去保護改質,保持PP的化學特性。
許智偉說,找到了改質的方法,接著就是染色問題。因為分散性染料需要攝氏130度或140度以上的溫度才能上色,有些PP無法耐熱,因此還需要找出適合的PP材質,之後要將適合的PP材質,找出其染色條件,符合上述種種要求後的改質PP才能做成纖維。
雖然陳中屏所負責的纖維與生物材料研究組,研究計畫涵蓋廣泛,衣著織物、工業纖維、襪子、面膜,甚至導尿管都在其中,且於兩年前才接觸PP改質計畫,不過陳中屏卻對這個材料寄望頗深。他有個夢想,若是世界上能廣泛應用這種材質,希望它們都是Made in Taiwan!
纖維實力又一章
中空纖維膜「淨」水一滴不漏人或許可以三天不吃飯,但是一天沒喝水可不行!因為人體有70%是由水所組成,其重要性可見一斑。但是「乾淨」的水卻得來不易,為了喝到「好」水,廠商研發出琳瑯滿目的濾水機,供民眾選擇,例如RO逆滲透淨水器、電解水機...,但是其中的關鍵零組件──濾芯,卻一直掌握在
日本、德國廠商的手中,台灣根本缺乏自主的能力。
工研院材料與化工研究所研發成功的中空纖維膜量產製程技術,讓台灣在濾芯的研發、製造上取得了自主權。材化所纖維與生物材料組組長陳中屏表示,中空纖維膜可過濾不同大小的顆粒,最高的等級可以做到奈米過濾(Nanofiltration)等級,更可貴的是,不會浪費水資源,相較RO過濾的水只有留存1/3至1/4可飲用,其餘的水大都排至下水道,中空纖維膜濾過的水皆可飲用,只留下雜質顆粒,更為環保。
如此環保的材質,台灣廠商為何遲遲未著手研發?陳中屏指出,因為市場的關係,最初中空纖維多製成洗腎機的透析膜,屬於醫療器材的應用範疇,市場小,因而令廠商卻步。中空纖維膜就像將咖啡濾紙捲成圓柱狀,因此不管水從何處來,都可以過濾處理。陳中屏說,中空纖維膜的原料為聚石風高分子材料,其為人工合成物添加硫化物,特性即是易產生微孔,同時具有極佳的機械強度,因此近年來常被應用於液體過濾,水過濾便是其一。
微孔孔洞大小的控制、水的通量是中空纖維濾芯的主要兩項研發主軸。「目前工研院的技術可達到100個奈米的超微過濾等級,但較之國際先進大廠的技術,能以較低的進水壓力,仍有很好的過濾效果,我們在孔洞以及水的通量技術上將繼續深化,這也是我們目前努力的方向,」陳中屏說。
陳中屏表示,工研院約在10年前開始研發中空纖維膜技術,而於4、5年前引進試量產設備,已跳脫實驗室階段,目前可做小型量產,同時出貨給廠商。(王秀芳)
摘自工業技術與資訊210期2009年4月號
中空纖維膜「淨」水一滴不漏人或許可以三天不吃飯,但是一天沒喝水可不行!因為人體有70%是由水所組成,其重要性可見一斑。但是「乾淨」的水卻得來不易,為了喝到「好」水,廠商研發出琳瑯滿目的濾水機,供民眾選擇,例如RO逆滲透淨水器、電解水機...,但是其中的關鍵零組件──濾芯,卻一直掌握在
日本、德國廠商的手中,台灣根本缺乏自主的能力。
工研院材料與化工研究所研發成功的中空纖維膜量產製程技術,讓台灣在濾芯的研發、製造上取得了自主權。材化所纖維與生物材料組組長陳中屏表示,中空纖維膜可過濾不同大小的顆粒,最高的等級可以做到奈米過濾(Nanofiltration)等級,更可貴的是,不會浪費水資源,相較RO過濾的水只有留存1/3至1/4可飲用,其餘的水大都排至下水道,中空纖維膜濾過的水皆可飲用,只留下雜質顆粒,更為環保。
如此環保的材質,台灣廠商為何遲遲未著手研發?陳中屏指出,因為市場的關係,最初中空纖維多製成洗腎機的透析膜,屬於醫療器材的應用範疇,市場小,因而令廠商卻步。中空纖維膜就像將咖啡濾紙捲成圓柱狀,因此不管水從何處來,都可以過濾處理。陳中屏說,中空纖維膜的原料為聚石風高分子材料,其為人工合成物添加硫化物,特性即是易產生微孔,同時具有極佳的機械強度,因此近年來常被應用於液體過濾,水過濾便是其一。
微孔孔洞大小的控制、水的通量是中空纖維濾芯的主要兩項研發主軸。「目前工研院的技術可達到100個奈米的超微過濾等級,但較之國際先進大廠的技術,能以較低的進水壓力,仍有很好的過濾效果,我們在孔洞以及水的通量技術上將繼續深化,這也是我們目前努力的方向,」陳中屏說。
陳中屏表示,工研院約在10年前開始研發中空纖維膜技術,而於4、5年前引進試量產設備,已跳脫實驗室階段,目前可做小型量產,同時出貨給廠商。(王秀芳)
摘自工業技術與資訊210期2009年4月號