綠色工藝技術:超臨界CO2科技如何做到無水染色?

9月3日,本會邀請會員「利興紡織(國際)有限公司」舉行視像專題講座,內容為介紹綠色工藝技術「超臨界CO2科技」在紡織業和運動鞋行業的應用,現將內容分撮錄如下,以供業界研究。今期先分享製作流程,下期會再探討講市場應用效果及優點。
二十一世紀環保節能染色技術
二十一世紀,科技與能源的使用已邁入永續經營及環境保護的新世代,各國產業無不尋求創新技術,朝向高效率及低污染的方向發展,因此造就以友善環境及節能製程的綠色技術興起。超臨界流體(Supercritical Fluid,SCF)技術具有高效率、高產量、低耗能及安全、衞生、環保等優點,故近年來已成為各界矚目的研究重點。四十幾年前,科學家已開發了一套超臨界二氧化碳(CO2)萃取技術,以二氧化碳將染料帶到織物上,做到染色。之所以選擇CO2,是因為能夠在合適的溫度及壓力下出現臨界點狀態,達到無水染色(乾染)。
在香港,2004年香港生產力促進局連同大學與本地紡織品製造商,合作研究開發超臨界流體染色技術。利興集團為其中一間參與科研的公司,到2014年,利興於惠州廠房建造出「中型超臨界CO2流體染色原型機」,目的是做到大貨生產,大大提升其生產效率,而且成功進行量產。2019年,利興參加了第二屆中國國際進口博覽會,將此創新技術向全球的紡織業界作推廣應用,並展示其優勢:環保安全、無毒無色無味、易燃、無交叉污染、對化學反應呈惰性、極低的黏度和表面張力(即不容易將染料帶到布料上),以及資源豐富且成本低廉。
無水染色技術原理及應用於染布
運作方法類似橫式染色系统(BEAM DYE),以低溫高壓狀態下進行:織物被放置在容器的中央管道上,懸掛在染色容器內便開始脫油、冲洗,之後開始進行染色。液體經過冷凍、加壓、加熱變成流體、最後化為循環流體(即「超臨界狀態」),並帶染料深入到纖維的結構中,布疋從而着色。而染色過程中,織物是完全靜止,一直浸泡在高濃度的染料流體中。直至達到飽和狀態就完成染色,剩下的CO2及顏料會經加熱變回全氣體,顏料會沉澱於分離器裏回收,C02則冷卻後轉成液體反回儲存罐,日後可循環再用,而且不會有副產品排放。同時,如果有做製軟/功能布需求,只要在另一個釜放入助劑,透氣快乾、涼感、除臭功能等等全部都可以做到。成品完全乾身,亦可做到不同顏色。
超臨界CO2染色系統介紹:首先將待染色布匹捲在滿布反微細孔捲軸中,放上支架,並放入染色容器中;然後在獨立容器內放入適量的染料或添加劑;之後將加熱及加壓之CO2輸入染色高壓容器內;脫除布匹紡紗時的織造油;將溶解的染料或添加劑注入染色高壓容器內。具體染色時間取決於布料結構,需時約60到90分鐘。在布料卸載前,先處理好布匹殘留物。
經超臨界CO2染色,可適用於Polyester/Nylon大部分顏色,但不適用於Cotton。從色牢度測試可以見到,深粉紅色能做到4.5級Grading。利興目前已做到38600種由淺到深Pantone色,或按客人要求打色辦需求的顏色,甚至螢光色亦都可以運用於超臨界系統上。■香港紡織商會 梅荊