臺灣玻璃纖維年產能已超過30萬噸,以不良率6%計,其生產過程中產生的廢棄物約達2萬噸/年。綜觀國內外玻纖產業,對廢絲處理無不力謀解決之道,日本Nittobo公司將廢絲摻入新料中回爐熔融,因容易造成斷絲,不良率提升,故效果有限。美國SATNT—GOBAIN VETEKTEX公司利用梳綿(Cardrd)紗及電子級玻璃纖維PP入PA補強材,長度約20-25mm,廢絲再制過程中擊斷、打散、蓬松,反而使加工過程下料不易。從市場面來看,若將廢絲回收再利用制成FRTP原料,不失為一個兼顧環保與經濟效益的考量方向,目前常用的塑料基材包括: PA6及PA66、PBT、PP、ABC等,其經由單螺桿或雙螺桿押出機等設備,予以混煉/捏合/分散后,再制成纖維強化塑料復合膠粒或板材,以供射出押出、沖壓成型等,應用電子電機零件、家電電器、運動用品、汽機車與建材等。
針對上述議題,臺灣遠東科技大學材料科學與工程系陳嘉勛教授率領的團隊,成功研制出一套玻纖廢料的回收再利用方法,利用電子級廢絲再制FRT—PA復材原料。目前考慮將成果擴大,以達商業化效益。該項技術內容及制造過程如下。1、廢玻纖前處理:采用臺玻公司廢棄電子級玻纖,電子級玻璃纖維生產過程中,因機頭紗制程不良或崩紗等因素而遭棄置。此種廢絲玻纖通常布滿灰塵且表面殘留浸潤劑,因此要用清水反覆清洗去除。時約5min。2、回收玻纖表面處理:回收玻纖表面處理系采取濕式進行,以水為溶劑并混合比例0.5%-1.5%之Dow公司硅烷偶合劑,此外,添加1%之PU膠進行集束并加入醋酸調整其PH值于3-5,另經含浸的回收玻璃纖維,其批處理量約200kg,含浸時間3min。3、回收玻纖切股:由于玻璃纖維具有玻璃的剛性及纖維的柔軟性,切股設備采用似紙類裁切的斜切方式設計制作,以減少回收玻纖握持時被夾碎的機率。4、混煉加工:將乾燥后的回收切股玻纖與尼龍基材進行混煉加工制程,實驗采用澤機式雙螺桿押出機(L/D=37.5、∮=32mm),加工溫度240-260度、螺桿轉速50r/min。另外,切股玻纖的添加量為30%。5、ASTM射出成型:所得之GF/PA復合膠粒以90度除濕干燥4小時以上,再利用全立發射出機(25HP、5KW、∮35螺桿)制造出ASTM標準試片,相關實驗皆依照ASTM標準規范進行測試。
該研究再制之GF/PA復材各項性能測試結果如下:1、表面形態觀測:從再制的GF/PA復材的斷裂橫截面SEM分析,可看出其尼龍與回收玻纖之界面接著情形,回收玻纖經硅烷偶合劑改質后,可使其表面轉變疏水性,并改良其對尼龍基材的含浸性及接著性,使得部分尼龍可附著于回收玻纖上且未有回收玻纖由尼龍基材中被抽離,進而有效益改善尼龍與回收玻纖間的界面問題。2、拉伸強度:其拉伸強度隨偶合劑添加量的增加而逐漸上升,未經偶合劑改變的拉伸應力為1112kgf/cm2,經添加0.5%偶合劑可增至1265kgf/cm2,到添加劑1%,最大值為1502kgf/ cm2。偶合劑比例1.5%時,可能因偶合劑添加過量,導致偶合劑交聯,使改質效果略低于最佳值。3、彎曲模數:其彎曲模數隨偶合劑添加量的增加而有明顯增加,至1%偶合劑添加量時,有最大值64338kgf/cm2,提升約20%。然而當偶合劑添加量達飽和值后又略微降低。4、沖擊壓強度:沖壓強度隨偶合劑添加量達到至1%時,可增加約34%的沖壓強度。