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鉅亨新視界

〈工業技術與資訊〉助紡織業升級邁向永續

工業技術與資訊月刊 2023-09-09 10:00

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1975-工研院自1975年開始從事纖維相關研究,早期研究成果包括細丹尼(UDY)的製程技術,移轉給華隆、新光、遠東、中興、東雲等公司。

整理/編輯部

臺灣紡織業曾名列全球四大紡織品出口國,為經濟立下汗馬功勞,後因時代變遷,一度成為夕陽傳統產業;時至今日,在業者努力創新及工研院以科技量能協助下,紡織業已蛻變轉型,全球 7 成機能布來自臺灣,面對淨零排放趨勢,紡織業也積極邁向永續,再創產業新未來。

早期臺灣紡織業主要以進口棉紡原料再加工出口為主,直到 1960 年代石化產業興起,才發展化纖和混紡產品,並逐漸拓展外銷市場。1970 年代,臺灣紡織業從製造人造纖維、紡紗織布到染整及成衣製品,上中下游生產鏈完整,奠定在全球供應鏈中的重要地位,與香港、義大利、韓國並列為全球四大紡織品出口國。

以科技為紡織業打造新局

但在 1980 年代面對後進國家的追趕、工資上漲與環保觀念興起,下游企業紛紛外移。為挽回頹勢,紡織業尋求工研院的協助,共同開發高附加價值的產品。首發之作便是工研院與華隆紡織合作研發的「細丹尼 PET 絲」製程,大幅提升臺灣在聚酯纖維上的生產力,更為日後超細纖維的研發奠定基礎。1990 年,合成皮革起家的三芳化學力圖扭轉製鞋業不景氣,與工研院攜手研發出具防水透濕兼透氣保溫等特性的 0.15 丹尼超細纖維,用於生產機能服裝和人造皮革,產品一推出立刻轟動市場,三芳更躋身為全球前三大人造皮革供應商之一。

超細纖維的成功,工研院在新型纖維上持續耕耘。2002 年成立了「新纖維新紗種新布種策略聯盟」,為臺灣打下機能布全球市占率 7 成的版圖。2011 年,研發用於負壓治療用纖維材料,成功將紡織業帶進生醫領域;2020 年新冠疫情爆發,工研院運用國產原料,開發用於醫用口罩中間層的熔噴聚丙烯材料,面對疫情期間國外技術壟斷及原料限制,也能讓國內口罩自給自足,還能支援他國,成功打響「Taiwan can help」名號。

微生物染料開發與纖維應用

回首過去,工研院以科技為紡織業屢造新局,如今在淨零永續風潮下,紡織業如何走出綠色環保之路,是更為嚴峻的挑戰。傳統化學染料多使用成分複雜和高濃度的芳烴化合物作為中間體,並產生大量工業廢水,對環境造成嚴重影響;而天然生質染料又因生產耗時、品質不穩定且難以工業化。過去已知微生物具染料潛力,但由於染色效率差,多用於食品染色領域,但因化學染料對環境造成汙染問題已不容忽視,工研院遂著手研究微生物染料應用於紡織品上的可能性。

工研院首先在微生物染料開發與纖維應用上積極研發,推出「微生物染料開發與纖維應用」(MetabColor),勇奪 2021 年愛迪生獎銀獎榮譽。該技術以大腸桿菌進行菌株改質,利用獨特的基因工程改質微生物的代謝路徑,賦予菌株產出各式顏色的能力,再優化、調控醱酵製程後即成為高效率菌株生產染料,可產生紅、黃、藍三色染料與單一黑色染料。此技術能大量生產符合商業需求的染料,並藉由紅黃藍三色衍生出數十種顏色,可應用於紡織染整與化妝品產業;其中,MetabColor 藍色染料已進入試量產階段,品質穩定安全且生產效率高,將帶動臺灣建立完整的綠色染料供應鏈。

超臨界流體染色與機能化同步技術

根據聯合國統計,全球有三分之一的人缺乏乾淨飲用水,稀缺的水資源,需要更妥善的運用。紡織業的染整製程,每製造 1 件衣服會用掉 25 公升的水,相當於 15 瓶大保特瓶容量,業者無不殫精竭慮減少排放廢水,符合世界環保標準。

有沒有可能染色不用一滴水?工研院研發的「超臨界流體染色與機能化同步技術」以二氧化碳取代水,不僅符合國際環保標準,也節省大量水資源,且經合作廠商驗證,發現染出的品質完全不輸傳統製程。該原理是在染色過程中,以特製鍋爐施加特定溫度與壓力,讓二氧化碳達到介於氣體與液體之間的超臨界狀態,同時具備液體的高溶解性與氣體的高貫穿性,將染料溶解擴散、完全滲透到纖維毛細孔內,使用過的二氧化碳可透過氣閥回收重複利用,比傳統染整技術省下一道烘乾手續,減少廢氣汙染。而這項技術,除了減少廢水,更神奇的是,還能夠在染整的過程中,賦予布料諸如吸濕排汗等機能性。這項全球首創的技術,也於 2018 年榮獲全球百大科技研發獎。

工研院陪伴紡織業界走過無數考驗,從早年的機能布開發,到近年的淨零永續,毋庸置疑的是,科技與創新在追求環境永續的道路上,工研院將持續扮演產業的最佳夥伴。

2021-工研院推出「微生物染料開發與纖維應用」,以大腸桿菌進行菌株改質,可產出紅、黃、藍與單一黑色染料,勇奪2021年愛迪生獎銀獎榮譽。
2021-工研院推出「微生物染料開發與纖維應用」,以大腸桿菌進行菌株改質,可產出紅、黃、藍與單一黑色染料,勇奪 2021 年愛迪生獎銀獎榮譽。

轉載自《工業技術與資訊》月刊第 376 期 2023 年 8 月號,未經授權不得轉載。

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