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《科技与创新-27》绿色循环商机 从材料端翻转台湾新经济

  加入日期:2019-07-05 18:22    点击量:5246
一号站平台讯: 2018-08-21 08:00

工研院与鑫永铨合作,将热塑性碳纤维复材混纺编织,制成质地轻、刚性强韧的行李箱,即使重压踩踏也不会脆裂,待压力消失后,即可回弹恢复原形。(图片由工研院提供)

全球循环经济概念崛起,减废、回收与再利用成为材料最新趋势。工研院携手业者开发出热塑性碳纤维复合材料,不仅将产品轻量化,提高结构强度,更具有可回收再利用的环保特性,为台湾主打环保产品业者打出一条通往绿色市场的康庄大道。

生活周遭有太多石化产品从制作的那一刻起,就注定了用完即丢、不可回收的命运,燃烧减量又会对环境造成极大的污染,但如果有一种材料不仅可塑性强,回收可再生利用,制程更大大减少环境污染及资源浪费,就能充分实践循环经济,从“摇篮到摇篮”百分之百循环利用,达到生产、生活与生态和谐共生的理想。

材料业是台湾第二大产业,年产值逾6兆元,全球高品质运动鞋、机能性布料、宝特瓶等加工产品大部分来自台湾生产供销。而作为台湾橡胶输送带第一大厂,鑫永铨公司董事长林季进,早在2008年就已嗅得循环经济结合环保材料的未来商机,“风力发电的风扇叶片所使用的材料都是不可回收的,德国政府甚至因此暂缓风力发电建设。由此可见,环保型态的复合材料将是未来的新宠!”

塑胶类产品多以热固性复材的方式制作,加压加热后难以软化溶解,因此不易回收再利用,让许多想转型环保的业者望之却步;而热塑型碳纤维复材具有可回收、可多样化加工成型、重复再利用、减少制程能耗、产制工时快速等优点,相当符合目前环保的趋势。

锁定循环经济商机,林季进10年以来陆续投入6亿元资金,研发热塑性碳纤维复合材料(Continuous Fiber Reinforced Thermoplastic Composites;CFRTP),正是因为他清楚了解到,唯有从材料端解决产品使用后的回收环保问题,落实制造者的延伸责任,才能真正打中客户的心。

但一项新创材料从研发到正式采用,当中必须解决众多的生产问题,进程可能相当缓慢;加上工业常用塑料种类很多,如PC、PP、PA、PE及ABS等,其纤维间的界面结合兼容性不尽相同,想实际推广进入商业应用,仍有赖寻觅适合的胶合剂。

林季进在投资开发热塑性碳纤维复材的过程中,就是因为始终找不到适合的胶合剂,“如果胶合剂不好,材料强度就会弱,做出来的板子一折就分层了,”林季进表示,当时遇到的最大问题,就是如何把PP跟碳纤维完美结合在一起,因而寻求工研院的协助。

为此,工研院开发出以水为溶剂的“水相无溶剂环保配方”,并提供客制化表面改质技术,使热塑性碳纤维复合材料与不同塑料胶合时,都能完美达到异材质固接紧密的兼容性。

获得技转的鑫永铨,成功将PP纤维、碳纤维与PP、PC、ABS、TPU、Nylon等塑胶基材结合,混纺编织,制成质地轻、刚性强韧的行李箱,不仅在外型上有更加多元亮丽的呈现,且比一般行李箱更加耐用,即使重压踩踏也不会脆裂,待压力消失后可回弹恢复原形。其100%可回收再造的特性,更符合全球知名品牌对于环保的需求,目前这款热塑碳纤维复材行李箱,已获日本知名品牌业者下单,即将进军国际市场。

热塑性碳纤维复材的应用相当多元,短期应用领域包含制鞋、表带、钓鱼卷线组、煞车来令片、手机外壳、多轴航拍机、滑雪板、运动器材等;中期更可朝汽车、航太、运输业、轨道车、工业机器手臂自动化生产线、建筑、风力发电、生技医疗等领域发展。

“我们相当看好车用零件市场,”林季进说,热塑性碳纤维复材的未来商机潜力无穷,车用零件市场即是其中之一。因应环保节能的电动车数量逐渐增加,车体轻量化是电动车增加续航力的重要关键。过去汽车产业已有使用热固型复材的先例,但因为自动化速度较慢,以及必须符合欧洲汽车回收率规定,导致复合材料一直无法进入中低阶车款。热塑性碳纤维复材可以解决上述问题,鑫永铨未来也将持续与工研院合作,期待在短期内打进汽车零组件供应链。

在循环经济的时代,台湾业者应该于材料端布局,找寻适合替代的环保材料,抢先成为市场的供应端,并落实制造者延伸责任,早一步规划产品售后回收服务,方能掌握全球市场趋势,赋予台湾经济崭新面貌。

(本文转载自工业技术与信息月刊)

热塑性碳纤维复材优点。(图片由工研院提供)

工研院研发出可100%回收的热塑性碳纤维复合材料,技转厂商制成质轻坚固的行李箱,行销国际,将带动台湾循环经济商机。(图片由工研院提供)

工研院与鑫永铨合作,将热塑性碳纤维复材混纺编织,制成质地轻、刚性强韧的行李箱,即使重压踩踏也不会脆裂,待压力消失后,即可回弹恢复原形。(图片由工研院提供)