GENTREX｜SCF 射出技術文章
廠內回收料再利用、性能風險、添加比例與量產驗證技術指南
GENTREX 鞋類發泡製造 SCF 射出回收再利用評估
圖 1．SCF 射出回收料循環再利用概覽：受控的廠內廢料通常可經粉碎後再利用，但必須透過經驗證的製程控制。
快速解答
| SCF 射出發泡廢料可以再利用嗎？ 可以。熱塑性 SCF 物理發泡射出所產生的乾淨廠內廢料，通常可經粉碎後作為回收料再利用。然而，並不存在通用的安全再利用比例。允許的比例必須依材料、產品設計、目標密度、製程條件、外觀標準、機械性能與量產穩定性進行驗證。本文討論的是受控的廠內回收料，而不是消費後鞋類回收。 |
重點摘要
- 採用熱塑性聚合物與氮氣物理發泡時，SCF 射出可具備回收再利用優勢。
- 廠內回收料應視為受控的工程投入材料，而不是隨意添加回生產流程的廢料。
- 回收料可能改變黏度、氮氣溶解、泡孔結構、密度、收縮、回彈、壓縮永久變形、外觀、貼合、顏色、氣味與製程穩定性。
- 正確的再利用比例並非通用數值，而是經驗證的製程條件。
- 消費後鞋類回收是不同層級的挑戰，因為材料身分、污染、添加劑、塗層、黏著劑與加工歷史可能不明。
1. SCF 物理發泡射出中的「回收」是什麼？
本文所稱的回收，是指對 SCF 物理發泡射出製程中產生的乾淨廠內廢料進行受控再利用。廢料經粉碎成顆粒後，依材料身分與加工歷史分類管理，於適當情況下與原生樹脂混配，並在經驗證的條件下重新加工。
SCF 物理發泡射出可使用熱塑性聚合物，並以氮氣作為物理發泡劑。氮氣在壓力下溶入聚合物熔體，射入模具時隨壓力下降形成泡孔。此發泡機制不需要化學發泡劑分解，發泡步驟也不需要化學交聯。
| 重要範圍說明 本評估聚焦於受控的廠內回收料，並未主張使用過的鞋類、混合鞋材零件或未受控的消費後材料，可直接回到相同的 SCF 射出製程。 |
2. 為什麼 SCF 射出相較交聯 EVA 更具回收優勢？
圖 2．從回收與回到原製程再利用的角度，比較熱塑性 SCF 射出與傳統交聯 EVA 發泡。
當聚合物系統為熱塑性材料時，乾淨的 SCF 製程廢料具有經粉碎、與原生料混配並重新加工的可能性，可減少廠內廢棄物、提高材料利用率，並支持低廢料製造。
關鍵字是「具有可能性」。熱塑性材料可以再熔融，但仍可能劣化。熱歷史、剪切歷史、停留時間、水分、氧化、污染、顆粒尺寸及先前的發泡歷史，都可能改變材料在下一次成型循環中的行為。
| 評估項目 | 熱塑性 SCF 射出 | 傳統交聯 EVA 發泡 |
|---|---|---|
| 發泡機制 | 氮氣物理發泡 | 通常涉及化學發泡與交聯 |
| 成型後聚合物狀態 | 熱塑性系統可能仍可再熔融 | 化學交聯網絡已鎖定 |
| 乾淨廠內廢料再利用 | 經驗證後，可能適合粉碎、混配與重新加工 | 無法像熱塑性材料般直接再熔融與重新加工 |
| 主要控制重點 | 材料歷史、劣化、水分、污染、進料與性能驗證 | 交聯結構及混合或經處理廢料，限制回到原製程再利用 |
| 實際永續價值 | 提供減少受控廠內廢料的途徑 | 回到原製程進行材料回收較困難 |
3. 哪些廠內廢料可作為合格回收料？
圖 3．可能適合進行受控回收料評估的廠內廢料類別，以及應排除或另案評估的材料。
廠內回收料產生於製造流程內，因此材料族群、牌號、顏色、來源、加工歷史與污染風險可受到控制。常見來源包括開機品、射出不足品、適用時的流道或料柄、修邊廢料、外觀不良品、尺寸不合格品、成型不良品，以及材料歷史明確的開發試模廢料。
並非所有廠內廢料都具有相同品質。開機廢料的熱歷史可能不同於穩態生產廢料；清料可能因停留時間過長而部分劣化；若外觀缺陷與污染或材料受損無關，外觀不良品可能仍可接受；當潔淨度無法確認時，地面廢料則可能不適合使用。
| 可能適合受控評估 | 排除或另案評估 |
|---|---|
| • 乾淨的穩態生產廢料 | • 材料不明、混合牌號或混合顏色 |
| • 具有材料歷史紀錄的開機廢料 | • 潮濕、油污、髒污或受污染的地面廢料 |
| • 射出不足品與尺寸不合格品 | • 過熱清料或燒焦材料 |
| • 與污染或劣化無關的外觀不良品 | • 含黏著劑、底塗、油漆或塗層的廢料 |
| • 適用時的流道、料柄與修邊廢料 | • 含過多粉塵或細屑的材料 |
| • 受控的開發試模廢料 | • 消費後鞋類或加工歷史不明的材料 |
4. 為什麼回收料會改變 SCF 發泡行為？
回收料至少已經歷一次加工循環。與原生樹脂相比，它可能累積額外的熱歷史、剪切歷史、停留時間、氧化暴露、吸濕、粉碎損傷與搬運差異。
這些變化對 SCF 射出發泡特別重要，因為聚合物必須溶解氮氣、穩定流動、形成泡核、膨脹、穩定泡孔壁、冷卻並順利脫模，同時避免過度收縮或塌泡。黏度、熔體強度、水分或劣化狀態的變化，都可能改變整體發泡結構。
| 回收料變因 | 可能的製程影響 | 可能的產品風險 |
|---|---|---|
| 熱歷史與剪切歷史 | 黏度漂移或劣化 | 密度變異、泡孔壁變弱、機械性能降低 |
| 水分 | 水解與熔體不穩定 | 氣泡、氣味、表面缺陷、黏度與性能下降 |
| 顆粒尺寸不一致 | 進料、熔融與混配不均 | 重量與顏色變異、膨脹不穩定 |
| 細屑與粉塵過多 | 進料波動、燒焦與污染 | 粗糙、表面缺陷、氣味與外觀不一致 |
| 與原生塑膠粒的堆積密度不同 | 計量與混配比例波動 | 模穴間差異與密度漂移 |
| 加工歷史不明或多次再加工 | 熔體行為難以預測 | 收縮、壓縮永久變形、回彈與耐久性風險 |
5. 回收料控制不良可能造成哪些性能問題？
主要風險不在於材料是否為回收料，而在於回收料的行為可能不再與原始原生樹脂完全相同。
- 熔體黏度不穩定，氮氣溶解不一致
- 泡孔較大、不均勻或結構不穩定
- 密度漂移及模穴間差異
- 收縮、尺寸不穩定或塌泡
- 表面流痕、粗糙、燒焦或外觀缺陷
- 色差與氣味
- 拉伸強度、撕裂強度或貼合一致性降低
- 回彈性變差或壓縮永久變形增加
- 開機階段不穩定，量產重現性降低
對鞋類中底與緩衝零件而言，僅以外觀判定合格並不足夠。產品外觀看似可接受，仍可能存在泡孔結構不良、壓縮回復不足、尺寸不穩定或長期緩衝性能下降等問題。同樣地，即使密度達標，也可能無法符合外觀、顏色、氣味、貼合或客戶要求。
6. SCF 射出發泡的安全回收料比例是多少？
| 直接回答 SCF 射出發泡沒有通用的安全回收料比例。正確的再利用比例是經驗證的製程條件，而不是固定的產業數值。 |
允許的再利用比例取決於聚合物種類、牌號、顏色、目標密度、零件厚度、外觀標準、機械性能要求、乾燥能力、粉碎品質、混配精度、機台停留時間、模具設計，以及材料先前經歷熱歷史的次數。
適用於某一 SEBS 舒適型零件的再利用比例，未必適用於高回彈 TPEE 中底。黑色產品可接受的外觀差異，可能在白色或半透明材料上無法接受。低密度機能發泡材料也可能比高密度休閒型零件更容易受到黏度漂移影響。
| 更適合的工程問題 在仍可符合密度、外觀、機械性能、尺寸穩定性、貼合、氣味與量產重現性要求的前提下，這項材料與製程可承受多高的回收料比例？ |
7. 工廠在生產前應如何管控回收料？
1. 依材料身分分類：分開管理材料族群、牌號、顏色與來源。除非混配方案已經特別驗證，否則不得混合不同材料。
2. 依廢料來源分流：穩態生產廢料、開機廢料、試模廢料、清料與成品不良品應分開管理。
3. 控制粉碎品質：維持一致的顆粒尺寸，並減少會影響進料、熔融、外觀及污染風險的粉塵與細屑。
4. 防止污染：避免材料接觸地面髒污、油、水、脫模劑、黏著劑、底塗、油漆、塗層及其他混合聚合物。
5. 乾燥吸濕性材料：針對 TPU、aTPU、TPEE、PEBA 及其他水分敏感聚合物，採用適當且受控的乾燥條件。
6. 精準計量混配比例：控制並記錄回收料濃度。即使機台設定不變，混配比例波動仍可能造成產品漂移。
7. 追蹤熱歷史：區分單次回收料與已經歷多次加工循環的材料。加工歷史不明的廢料，不應視為新鮮且受控的回收料。
8. 應如何驗證回收料的使用？
圖 4．SCF 射出發泡生產中，核准回收料再利用比例的建議驗證流程與測試檢查表。
驗證應從原生料基準開始。工廠應先掌握使用原生樹脂時，產品重量、密度、泡孔結構、硬度、壓縮永久變形、回彈、收縮、尺寸穩定性、表面外觀、貼合、顏色、氣味與製程穩定性的正常範圍。
1. 建立原生料基準與正常量產變異範圍。
2. 準備具有完整紀錄的回收料混配，確認材料來源、顆粒尺寸、乾燥條件與熱歷史。
3. 透過短期試驗，將建議混配方案與原生料基準比較。
4. 系統達到穩態條件後，再進行較長時間的量產驗證。
5. 若製程在穩定期間較敏感，應分別評估開機階段與穩態生產。
6. 只有在材料、產品、量產與客戶要求皆能持續符合時，才可核准再利用比例。
| 驗證項目 | 重要性 | 建議檢查方式 |
|---|---|---|
| 熔體流動或流變性 | 偵測黏度漂移或劣化 | MFI、流變性與製程壓力趨勢 |
| 水分 | 避免水解與不穩定 | 水分分析儀與乾燥控制紀錄 |
| 泡孔結構 | 確認發泡均勻性 | 截面顯微觀察 |
| 密度 | 確認膨脹一致性 | 質量／體積法或阿基米德法 |
| 成品重量 | 追蹤計量與製程穩定性 | 射出量與成品重量紀錄 |
| 硬度 | 檢查緩衝一致性 | 規定的硬度試驗與多點比較 |
| 壓縮永久變形 | 確認緩衝回復性 | 壓縮永久變形試驗 |
| 回彈 | 確認能量回饋 | 落球回彈或機械試驗 |
| 拉伸與撕裂 | 確認機械完整性 | 拉伸與撕裂試驗 |
| 收縮 | 確認尺寸穩定性 | 老化後尺寸量測 |
| 表面外觀 | 偵測流痕、粗糙、燒焦與色差漂移 | 外觀標準與標準樣品 |
| 貼合 | 確認組裝相容性 | 剝離試驗 |
| 氣味與顏色 | 確認消費者與客戶接受度 | 外觀與氣味檢查 |
| 視需要進行熱老化 | 檢查長期性能保持 | 規定的老化程序與老化後比較 |
目標不只是證明回收料可以成型，而是證明其可持續重複使用，同時維持發泡品質、生產穩定性與客戶要求。
9. 不同材料的回收料風險有何差異？
| 材料 | 主要回收料風險 | 驗證重點 |
|---|---|---|
| 熱塑性 EVA | 結晶行為、收縮與密度穩定性 | 表面外觀與尺寸穩定性；不可與傳統交聯 EVA 廢料混淆 |
| TPU / aTPU | 吸濕、水解、熔體穩定性、氣味與性能保持 | 乾燥控制、機械性能保持、外觀與製程穩定性 |
| TPEE | 結晶、硬段結構與發泡後穩定 | 壓縮永久變形、回彈、收縮與尺寸穩定性 |
| PEBA | 機能應用、水分與熔體穩定性高度敏感 | 收縮、回彈、機械性能與嚴格製程控制 |
| SEBS | 柔軟度、含油量、氣味、進料一致性與表面品質 | 密度穩定性、外觀、氣味與配方一致性 |
10. 廠內回收料無法解決哪些問題？
廠內回收料可提高材料使用效率，但不會自動形成鞋類循環系統。它無法解決消費後鞋類回收、混合材料分離、污染、黏著劑去除、塗層去除，或聚合物無限次再利用等問題。
反覆再加工仍可能使聚合物劣化。高性能鞋類發泡材料仍須進行機械性能與量產驗證。不能僅因廠內廢料被再利用，就直接宣稱含有回收成分。其永續效益確實存在，但應正確描述。
| 準確的永續說明 SCF 射出提供一條可實際減少受控廠內廢料的途徑，但不代表每一種發泡零件都能無限次回收，也不代表消費後鞋類可以直接回到相同製程。 |
11. 常見問題
SCF 射出發泡廢料可以回收嗎？
熱塑性 SCF 射出發泡所產生的乾淨廠內廢料，通常可經粉碎後作為回收料再利用，但其添加比例必須針對特定材料、產品與生產製程進行驗證。
SCF 射出是否比交聯 EVA 更容易回收？
在許多情況下是的。SCF 射出可使用熱塑性材料與氮氣物理發泡，而交聯 EVA 具有化學鎖定的網絡結構，更難再次熔融與加工。
為什麼聚焦廠內回收料，而不是消費後回收？
廠內回收料的材料身分明確，加工歷史可受控制。消費後鞋類可能含有污垢、汗液、黏著劑、塗層、混合材料、不明添加劑、氣味與污染，因而產生不同的安全、品質、法規與性能風險。
安全的回收料比例是多少？
沒有通用的安全比例。允許的再利用比例必須透過材料測試、成型品測試、量產試驗與客戶要求進行驗證。
可以使用 100% 回收料嗎？
不能直接如此假設。只有在特定且經驗證的案例中，才可能使用全回收料；同時也可能增加黏度漂移、劣化、水分問題、色差、氣味與性能下降的風險。
回收料會影響發泡密度嗎？
可能會。回收料可能影響熔體黏度、氮氣溶解、成核、泡孔成長與穩定，進而影響發泡密度及其均勻性。
回收料會影響回彈或壓縮永久變形嗎？
可能會。再加工可能改變分子量、相結構、結晶行為、熔體強度與最終泡孔形態，進而影響回彈、壓縮永久變形及長期緩衝性能。
氮氣發泡會讓回收更困難嗎？
氮氣本身不會造成與化學交聯或化學發泡劑殘留相同的回收障礙。主要需關注聚合物劣化、水分、污染、材料歷史與性能驗證。
結論：回收料是工程投入材料，不是廢棄物
SCF 物理發泡射出因可使用熱塑性材料與氮氣物理發泡，而具備實質的回收優勢。乾淨的廠內廢料具有作為回收料再利用的可能性，可減少廢棄物並提高材料效率。
然而，回收料應被視為受控的工程投入材料，而不是直接加回生產的廢棄物。安全的再利用比例必須透過材料管理控制、製程試驗、成型品測試、外觀檢驗與性能評估加以驗證。
妥善管理時，廠內回收料可支持更有效率且更負責任的 SCF 射出發泡生產；管理不當時，則可能帶來製程不穩定、缺陷與性能風險。關鍵不在於是否使用回收料，而在於是否受到控制、完成驗證並被充分理解。