科研案例

製鞋大進化，兼顧環保機能，品牌廠投入低碳永續研發、提升可回收性，同步改良鞋材，創造更佳的包覆性與舒適度
 

隨著永續環保意識提升，消費者對鞋子的需求不再僅是舒適和實用，環保成為新的核心訴求。根據Statista統計，全球鞋類產業預計在2024年到2028年間，每年平均成長3.43%，並在2028年達到超過4,720億美元的驚人銷售規模，各大品牌紛紛推出以回收材料或低碳製造概念的鞋款，滿足市場期待並減少對地球的負擔。
 

▲ 全球鞋類市場營收。
資料來源：鞋技中心，2025年2月。
 

鞋子的進化過程也充滿了技術突破，從早期以橡膠為主的鞋底，到現今的創新技術，包括吸收衝擊、保護雙腳的發泡中底，提供額外支撐與穩定性的結構中底，以及幫助儲存並釋放能量、提升跑步效率的碳纖維板，運動鞋科技持續升級。例如，超級發泡材料的出現，不僅讓鞋子更輕便，還能在跑步時提供優秀的能量回饋，大幅提升運動表現。

最早的運動鞋中底使用一種叫EVA的發泡材料，就像軟墊一樣，能吸收地面的衝擊，保護腳部，並迅速成為運動鞋的標準配備。但EVA中底也有缺點，例如彈性不夠好、用久了容易失去效果。為解決這些問題，製鞋工程師們不斷改進，陸續加入像氣墊、吸震膠、柱狀結構或波浪形設計等新元素，讓鞋子的緩衝、支撐和彈跳效果更好。

隨著運動科學的進步，鞋子的材料也進一步升級。近年來「超級發泡材料」問世，這種材料使用特殊技術製成，內部的氣孔更細緻，能有效吸收並釋放能量，讓跑步變得更輕鬆、更省力。而當超級發泡材料與碳纖維板結合後，鞋子的性能再提升一個層次。碳纖維板能提供穩定的支撐，並像彈簧一樣儲存每一步的能量，然後釋放回來，幫助跑者跑得更快、更遠，帶來全新的運動體驗。

然而，鞋子的生產和廢棄問題也帶來環境挑戰。一雙運動鞋的製造過程相當複雜，產生大量的二氧化碳，平均每雙運動鞋碳排放量約為14公斤。此外，每年丟棄大量的廢棄鞋子也造成環境問題，主要原因在於運動鞋組成複雜，難以拆解、分類與回收，只能視為一般垃圾處理。這不僅造成資源浪費，更對環境造成負擔。

為解決這些問題，鞋類品牌積極投入低碳永續的研發，主要採用可回收、可分解的材料，同時簡化鞋子的設計，讓鞋子更容易回收再利用。例如以再生天然原料，打造碳足跡極低的環保鞋款，使得每雙鞋的碳排放量低於3公斤；或是製作全鞋單一材質且100%可回收的運動鞋款。隨著全球環境永續意識的提升，愈來愈多的消費者願意選擇具環保概念的鞋子，這也帶動鞋類產業的新商機。

在經濟部產業技術司的補助下，鞋類暨運動休閒科技研發中心（鞋技中心）積極研發符合未來市場需求的關鍵鞋品技術，為台灣鞋業注入新動能。鞋技中心透過高分子改質技術，在鞋材方面不斷突破，開發出兼具止滑、耐磨、耐黃變等優異性能的高性能創新鞋材，取代傳統鞋材，亦積極拓展運動科學研究，深入研究人體足部結構，開發出符合不同族群需求的鞋款，例如為銀髮族設計的預防運動傷害健走鞋，以及為運動員設計的步態穩定型跑鞋。

然而，面對全球暖化與低碳趨勢，鞋類品牌已將目光朝向永續發展。產業技術司透過鞋技中心研發「熱塑性功能性鞋材」與「超臨界物理發泡技術」等創新技術，成功開發出可回收的鞋底，大幅減少製鞋過程中的碳排放，為製鞋產業的綠色轉型提供嶄新的解決方案。

而在近期研究中，鞋技中心又在運動鞋中導入拉脹結構，這種特殊結構能提供足部更佳的包覆性與舒適度，同時也能降低運動傷害風險，為國內製鞋產業開拓功能性運動鞋新市場。未來，台灣鞋業將繼續朝永續與創新並行的方向邁進，努力滿足全球市場對環保與功能性的雙重期待。
 

作者：吳政穎、彭國富｜鞋技中心經理、副理

發泡材料，實現循環再利用
 

在我們的日常生活中，從食物包裝到家具等方面，都會有發泡材料的身影。這些材料因為輕盈、吸震又有保溫效果，為生活帶來許多便利。

發泡材料簡單來說，就是在材料裡製造無數小氣泡，讓其變得輕巧又有彈性。例如麵包用酵母發酵使麵團膨脹，這就是化學發泡；而爆米香裡的米粒，則是靠內部水分瞬間變成蒸氣膨脹，這是物理發泡。雖然發泡材料用途廣泛，但像保麗龍這類材料卻難以回收，對環境造成不小的負擔。

目前運動鞋的中底，也就是那層讓腳感舒適的軟墊，是經過化學發泡製程而得的，不過，這種技術會產生一些有害物質，材料也不容易回收，再加上運動鞋結構複雜，難以拆解、分類與回收，僅能當廢棄物處理，對環境造成的衝擊不容小覷。因此，全球的發泡產業正積極尋求更環保、永續的解決方案，許多企業投入研發，希望能找到既能維持發泡產品的功能性，又能減少對環境影響的方法。

例如，利用天然的大氣氣體作為發泡劑，或是開發熱塑可回收的發泡材料，都是目前發泡領域發展的重點。

有鑑於此，經濟部產業技術司近年來運用科技專案計畫推動台灣發展環保永續鞋品，並且支持鞋技中心開發「超臨界物理發泡技術」。

該技術透過微細射出發泡製程，利用氮氣或二氧化碳等天然氣體與聚合物混合，形成微細氣泡，製成輕量、可回收的發泡中底，相較於傳統的化學發泡，此技術成果更為環保、健康，有助於解決鞋材廢棄問題。
 

▲ 超臨界物理發泡原理示意圖。
資料來源：鞋技中心，2025年2月。
 

鞋技中心還成功開發出一系列物理發泡技術，不僅改善鞋底外觀，實現鞋底一體成型、無膠貼合，更重要的是能夠提升製鞋效率。其中，中大底無膠貼合技術可節約三分之一的貼合工序，並縮短生產時程35%至50%。另外，透過超臨界物理發泡技術，鞋技中心已成功開發出全聚酯運動鞋，從鞋面、發泡中底與大底皆由聚酯材料構成，實現運動鞋品「鞋材單一化」、「可循環再生」及「零廢棄」之永續環保趨勢，不僅提升了運動鞋的性能，更為鞋業帶來綠色轉型的新契機。
 

▲ 全聚酯鞋開發成果。
資料來源：鞋鞋技中心/提供。
 

最後，為了因應鞋業永續發展趨勢，鞋技中心建構「物理發泡技術開放研究平台」，也是國內法人單位第一個物理發泡技術研究平台。該平台以適用於業界發展的微細射出發泡製程為主軸，提供材料開發、製程優化與檢測分析等一條龍的物理發泡研發模式，陸續已輔導數家廠商投入物理發泡研究，促進產業升級，實現鞋材循環再利用，為台灣鞋業注入環保永續新動能。
 

作者：彭國富｜鞋技中心副理

橡膠鞋底，製程創新更耐操
 

鞋底是鞋子中與地面接觸的關鍵部分，不僅要能提供抓地力，還要能夠耐磨損同時吸收衝擊力。

過去，鞋底多數是使用橡膠製作，因為橡膠非常的耐用、而且止滑的效果很好，且不容易被撕裂，不過，由於橡膠的製作過程需要進行化學反應，才能讓材料變的更加強韌，但這也使其在自然環境中無法分解，因此廢棄的橡膠鞋底通常只能焚燒或掩埋，對環境造成不小的壓力。

現在因為環保與永續需求日益提升的趨勢下，製鞋業者積極尋找橡膠的替代方案，其中「熱塑性硫化彈性體」（Thermoplastic Vulcanizates，簡稱TPVs）成為重要的選擇之一。
 

▲ TPVs的製程及結構示意圖。
資料來源：鞋技中心，2025年2月。
 

TPVs是一種結合了橡膠與塑膠特性的材料，經過動態硫化技術讓橡膠的彈性與塑膠的易加工性完美融合，具體來說，就是橡膠經過「動態交聯」的處理後，變成小顆粒狀分散在塑膠當中，使TPVs既有橡膠的柔韌性，同時具有塑膠的回收性。

相較於傳統橡膠，TPVs在多方面都展現出其優勢，首先是，TPVs的熱塑性使其易於回收並再利用，有助於減少廢棄物；其次是，TPVs的生產工藝簡化，不僅能夠降低製造成本，還可以根據需求調整材料性能，實現止滑、耐磨及耐用等特性，此外，TPVs在鞋底設計上具備更大的靈活性，可以製作出多樣化、功能性更強的產品，能滿足不同的應用需求。

根據市調機構Research Neste的研究指出，熱塑性彈性體（TPEs，包括 TPVs）的市場規模在2023年時就已超過284億美元，而且預計未來將以每年 9.5%的增長率持續擴大。

這也反映出汽車、建築和製鞋業對於環保材料需求的快速增加，TPVs在製鞋業的應用尤其受到關注，不僅是符合循環經濟的要求，還為鞋類產品的性能和環保性提供更佳的全新解決方案。

在經濟部產業技術司的補助下，鞋技中心透過改良配方和製程，成功開發出以TPVs為基礎的鞋底材料，具備高止滑性、耐磨性及耐候性，例如「止滑耐磨賦型線材」、「循環鞋底材料」與「輕量化聚酯系鞋大底」等創新技術，成功解決硫化橡膠鞋底無法回用之窘境，符合鞋業對於永續環保的期待。
 

▲ 圖左為以射出成型技術生產TPVs鞋底；圖右為以TPVs鞋底製作而成的鞋品。
資料來源：鞋技中心/提供。
 

後續，亦持續透過配方設計及製程改善精進提升TPVs之應用性（止滑、耐磨）與耐用性（耐候、耐老化、耐油），讓TPVs繼續成為鞋類製造中的重要材料，推動製鞋產業朝向更加環保永續的方向發展。
 

作者：劉峰齊、陳禹銘｜食品工業發展研究所副主任