傳統紡織品染色及後整理工序除耗用大量水資源外,更污染環境。目前許多國家和地區收緊了環保法規,使傳統染整行業面對困難。在創新及科技基金資助下,生產力局伙拍香港紡織及成衣研發中心和業界,成功研發「零排放」及高度節能的「無水紡織品處理系統」,這項新技術更於本屆日內瓦發明展榮獲銀獎。

「零污水」紡織品處理系統 能源消耗大減60%

清洗、染色、功能材料三合一

這個嶄新技術利用超臨界二氧化碳作為溶劑,把清洗、染色和功能材料添加三個高耗水紡織印染工序「無水化」結合處理,以零排放的方案解決紡織業污水問題。此技術更可節省60%的能源消耗,處理時間較傳統方法少一半。

生產力局顧問李世豪博士表示:「超臨界二氧化碳染色技術的特點在於染整過程中不需要用水,染色過程無需添加化學分散劑及助劑,剩餘的染料/功能整理劑及二氧化碳皆可循環使用,徹底解決傳統紡織染整工藝的水污染難題。」

從源頭解決水污染

分散染料 (disperse dye) 是難溶於水的染料,因此,傳統水染過程需要加入大量的分散劑,保持染料分散於水中,但分散劑會帶來水污染。相反,超臨界二氧化碳對分散染料的溶解力比水高得多,無需加入大量分散劑,不僅可提高上染速度,還可提高染色的均勻度和易染性。

染色工序後,紡織物已乾燥,省去漂洗和烘乾程序,而且二氧化碳氣體和未上染的染料通過減壓工序自動分離,可循環再用,真正實現了無水染色,從源頭上解決水污染問題,堪稱環保、節能、節水、經濟、高效率的染色工藝。
作為溶劑,超臨界二氧化碳能溶解紡織品上的油脂、紡絲油及其他油性雜質,達到清洗作用。此外,超臨界二氧化碳技術亦可通過溶解功能整理劑,如防水劑、熒光增白劑及驅蚊劑等,對紡織品進行功能添加的後處理,一次過完成清洗、染色和功能材料添加三個工序。

又是液體,又是氣體

當流體的溫度及壓力達到某一「臨界點」時,即會變成介乎液態與氣態之間的超臨界狀態,可用作為溶劑。

傳統水染整工藝

超臨界為天然織品染色

超臨界二氧化碳染色用於化纖(如滌綸)上已相對成熟,但對天然纖維的染色仍有困難。生產力局與香港紡織及成衣研發中心合作的超臨界二氧化碳對天然棉纖維的染色項目,亦於本屆日內瓦發明展獲銅獎。技術通過改造分散性染料,使它能在超臨界二氧化碳中為天然紡織品染色。

顧問李世豪博士表示,棉花由超過90%的纖維素組成,傳統染色過程一般會使用活性染料(reactive dye)對棉織物染色,這些染料可與棉纖維素產生化學反應,令染料固定在棉纖維上面。

超臨界二氧化碳處理技術優點

  • 零耗水
  • 零廢水
  • 減少近六成能源消耗
  • 減少化學品

改造分散染料

然而,有別於分散染料,活性染料不能在超臨界二氧化碳中溶解,故不能以超臨界工序為天然纖維染色。為此,生產力局開展研發項目,目標是使染料既能與纖維素纖維產生反應,又可於超臨界二氧化碳中溶解。

其中的解決方法是加入一個反應基團 (基團:組成分子的原子集團),以改變分散染料的分子結構,研究對三種分散染料進行改造,形成黃色、紫色和藍色三種活性分散染料,並成功為棉織物染色。這些染料已通過過敏分散染料測試,也適用於絲和羊毛等天然纖維的染色。

將分散染料加入反應基團,染料可以於超臨界二氧化碳為棉織物染色將分散染料加入反應基團,染料可以於超臨界二氧化碳為棉織物染色

超臨界二氧化碳為天然紡織品染色超臨界二氧化碳為天然紡織品染色

生產力局顧問李世豪博士生產力局顧問李世豪博士

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