一件被丟棄的廢舊紡織品,在先進的NIR分選系統中獲得新生,這正是紡織循環經濟的關鍵一環。
01 NIR分選技術:基本原理與特點
NIR分選技術基于近紅外光譜分析原理,通過照射紡織品并分析其反射的光譜信號,識別出不同纖維材質的獨特“光譜指紋”。
這種非破壞性的檢測方法不使用化學試劑,對物品無破壞性處理,不影響商業流通。
當近紅外光打在紡織品上,不同纖維材料會產生各異的光譜響應。比如,聚酯、棉、尼龍、壓克力、醋酸、羊毛及聚酯與棉混紡等材質都展現出獨特的光譜特征,使機器能夠準確區分。
02 技術突破:從基礎識別到智能分選
面對混紡材質復雜分類的挑戰,研究人員不斷推進NIR分選技術的能力邊界。
一項突出的創新是將卷積神經網絡(CNN)方法應用于NIR光譜識別。通過將一維光譜數據轉換為二維灰度圖像,系統能更深入地提取光譜特征,實現數據降維和分類準確性的提升
工研院開發的“纖維分選器技術”則引入了拉曼光譜分析與AI演算法的結合,選用波長1064奈米的雷射光作為激發源,有效避開染料對結果的干擾,將聚酯纖維的辨識準確率推升至95%。
自追焦技術的應用更進一步,能在衣物快速經過輸送帶時,即時偵測衣物皺摺與表面起伏,同步調整偵測器的透鏡,讓雷射光始終落在焦平面上。
03 現實挑戰:污染與混紡的影響
NIR分選技術在實地應用中面臨諸多挑戰,其中表面污染和混紡材料的問題尤為突出。
研究表明,水分在1368-1459納米波段會顯著影響光譜特征,導致棉滌混紡分類準確率降至39.1%。棉纖維因吸濕性強,其1430納米特征峰與水分吸收峰重疊,造成混合纖維分類困難。
清洗雖可去除92%的表面污染物,但無法完全消除纖維內部吸附的水分
針對這些挑戰,研究人員提出了波段分割策略,針對不同纖維類型優化光譜預處理方法,并建立基于機器學習的動態污染補償模型
04 實踐應用:技術落地與循環體系建設
NIR分選技術已在多個實際場景中展現價值。沛德永續科技的紡織材質智能分選系統運用NIRs光譜及演算法技術,可自動偵測740公噸廢紡/年,精準度高達85%。
工研院的纖維分選器每年可處理約4000至7000噸紡織品,其中約1400噸為可回收再利用的聚酯纖維,相當于減碳1232噸。
分選后的聚酯纖維可根據含量高低找到不同利用路徑:高含量聚酯的混紡纖維可進行“解聚-再聚”程序,重新製成再生聚酯纖維;聚酯含量較低的纖維則可通過增韌相容劑與異型押出技術,做成高強度環保木塑建材。
05 未來展望:智能化與標準化并行
隨著歐盟2025年強制紡織品分類政策的推進
,以及品牌商對再生材料使用的承諾
,NIR分選技術將迎來更廣闊的應用空間。
未來,NIR分選技術將更深入地融合人工智能與邊緣計算能力
,實現分選模型的自主學習和持續優化。
數據開放標準的建立也將成為關鍵,以破除當前廠商對傳感器分選機算法的技術壟斷。
