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題 名 | 新世代的綠色製程--超臨界流體染色技術 |
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作 者 | 陳靜芬; | 書刊名 | 化工資訊月刊 |
卷 期 | 15:1 2001.01[民90.01] |
頁 次 | 頁8-10 |
分類號 | 465.2 |
關鍵詞 | 綠色製程; 超臨界流體; 染色技術; |
語 文 | 中文(Chinese) |
中文摘要 | 我國聚酯纖維年產量超過二百萬噸,產值高達新台幣八百億元,居世 界領導地位。但聚酯纖維及其織物的染色,不論在能源使用、環境保護或生產效 率上,都還有很大的改善空間。有鑑於此,經濟部能源委員會委託工研院化工所, 開發「超臨界流體染色」技術。這項新的染色技術是以超臨界狀態下的二氧化碳 取代水作為染色媒介,在染色過程中完全不需用水,節省大量水資源;而且不必 添加染整助劑,又簡化聚酯纖維染色步驟,免除廢水廢液的處理問題,同時節省 可觀的能源費用,在「環保」與「成本」都十分具有競爭力,這項低耗能、低污 染、高效率的前瞻染色技術已於日前發表,極有機會成為染整產業的明日之星。 所謂「超臨界狀態」,是指物質的溫度及壓力高於其臨界點後,物質不再有液態 與氣態之區別,而呈現均勻的流體狀態。其特點是兼具有類似液體的高溶解性, 以及類似氣體的高擴散性、高輸送性與高貫穿性。超臨界流體最早被作為萃取的 溶劑,之後又廣泛被應用於各化學化工領域作為結晶、乾燥、反應等用途,目前 商業化製程則以食品工業使用最多,例如咖啡因、啤酒花的萃取。最近台灣也有 食品業者利用超臨界二氧化碳流體技術,去除稻米中可能含有的農藥與重金屬。 為什麼超臨界二氧化碳流體技術可以應用在聚酯纖維染色,並節省能源又環保? 化工所超臨界流體染色技術的計畫主持人林文發博士說,聚酯纖維織物是疏水性 的,僅能使用分散性染料(不溶於水,必須配合分散劑才能分散於水中的染料), 因此傳統染色過程必須添加分散劑、界面活性劑與大量水的配合才能進行染色。 但二氧化碳在超臨界狀態下可以溶解分散性染料,將染料帶入纖維進行吸收,因 此利用超臨界二氧化碳進行聚酯纖維染色可以不必使用水,也不必使用分散劑或 染整助劑。 林文發進一步解釋,傳統聚酯纖維染色的程序有五個步驟:精練、染色、水洗、 柔軟加工、及烘乾,在精練與染色過程中,必須加入酸、鹼、鹽、導染助劑等以 及大量的水,染色後還需使用還原劑與水進行水洗,最後再以熱空氣烘乾;步驟 中染色部份會排放高濃度染整廢液,水洗部份會排放大量廢水、烘乾部份則會消 耗大量能源並製造廢氣。而超臨界二氧化碳流體染色程序僅有精練、染色、柔軟 加工三個步驟,織物在染色後即乾燥無需烘乾,操作週期上較傳統染色程序能節 省二分之一以上時間,大幅提高聚酯染色的效率,所需的能源費用也僅為傳統染 色的三分之二;而且因為僅需添加原染料,購買分散劑或導染助劑的費用也可全 數省下;整個染色過程中沒有廢水廢液產生,所使用的二氧化碳不但無毒,還能 無限循環使用,對環境不會造成任何傷害,綠色清潔製程非常適用於環保意識抬 頭的今日。 林文發說,超臨界二氧化碳用於染色最早是德國西北紡研中心(DTNW)於1990 年獲得的專利,美國在90年代中期也開始進行實驗室研究,北卡州立大學 (NCSU)紡織學院在今年已發展出250公升系統的小型工廠。化工所從1996 年投入研發,目前試驗工廠的規模是37公升,是國內第一座、也是唯一一座超 臨界二氧化碳染色系統,可以進行聚酯纖維(PET)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、 聚丙烯氰(PAN)、醋酸纖維素(CA)等人造纖維的染色。 至於超臨界二氧化碳流體的染色效果,發表會現場展示鮮豔的紅、黃、藍三件背 心,具體呈現化工所技術在染色結果上的突破。而由一磅筒紗分成五等分後所織 出的襪管,由肉眼完全分辨不出任何色彩差別,而電腦色差判讀說明均染技術已 符合商業水準。化工所的實驗數據也顯示在水洗、摩擦與昇華堅牢度上,超臨界 二氧化碳流體染色也有極佳的表現。 |
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