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創新平台/超臨界染劑 彩繪機能布

2018-08-02 00:29經濟日報 李珣瑛

台灣的機能紡織布料囊括全球約七成市占率,每每在國際體育賽事,都可見到台灣機能紡織品亮麗的身影,2018年世足賽巴西、德國、英格蘭等足球強權的球衣,便都來自台灣。不過,多數人沒有想到的是,機能布料不僅本身技術含量高,背後染助劑也有大學問。

「愈有彈性的纖維愈難染色!」工研院材化所研究室主任董泯言說。他所領軍的技術團隊,剛以「超臨界流體染色染助劑與機能化同步技術」,拿下今年工研菁英傑出研究金獎。相較於現階段業界的超臨界流體染劑,僅能適用於寶特瓶原料或回收的聚酯纖維,這項技術的特色之一,便是可用於瑜伽服、運動緊身衣等聚酯/彈性纖維混紡機能服飾,克服彈性纖維染色性不佳的問題。

此外,這項技術的最大貢獻,是協助染整業邁向「染色/機能加工無水化」。

根據2017年哥本哈根時尚高峰會統計,2015年時裝產業消耗近800億立方公尺的水量,相當於台灣水庫有效總容量的38倍,紡織業對水的高需求量,由此可見一斑。不僅如此,染整過程所產生的廢水處理,也成為紡織業者頭痛的問題。

「超臨界流體染色」的原理,在於以「二氧化碳」取代現有的水,做為全新的染色媒介。訣竅是將二氧化碳控制在特定的壓力與溫度的臨界點上,讓其處於同時具備「液態」與「氣態」特性的超臨界狀態,成為染料的溶劑。等到染色完畢,再讓二氧化碳脫離超臨界態、回歸氣態,直接回收,整個染色過程完全不會用到水、亦不產生廢水,後續的廢水處理問題因此迎刃而解,可說是推動傳產業朝循環經濟轉型的最佳推手。

董泯言指出,目前傳統水染色可調出的色彩多達兩萬種,技術早已十分成熟,要研發出能夠改變業界生產框架的染劑並不容易。他所帶領的工研院團隊,四年前開始投入「超臨界流體染色染助劑與機能化同步技術」的研發。由於此項技術和傳統水染色性質完全不同,團隊甚至得由染料的分子式結構從頭設計起,箇中辛苦難以想像。

「一切幾乎從零開始,我們一路被廠商追著進度,花了近一年時間,整整實驗了兩、三百次,才好不容易確定了新染料結構的分子式,」董泯言說。直到擘劃出分子主結構,技術團隊才得以專心為無水染色「染色、配色」。

目前全球無水染色染料僅有23種,工研院技術團隊透過與清大、北科大合作進行超臨界流體材料性質分析,跨國與日本福井大學合作染色性驗證,再和國內紡織大廠攜手進行場域驗證,在短短四年間,便已研發出多種可運用於聚酯/彈性纖維與尼龍纖維的超臨界流體機能化材料,使染色兼具機能化同步技術,展現跨領域通力合作的豐碩成果。

董泯言指出,國內超臨界染色投產帶動的紡織業商機,預估在量產後每年可達到新台幣20億元。如今,全球紡織產業有害化學物質零排放(ZDHC)聯盟,已喊出要在2020年達到紡織供應鏈廢棄物零排放的目標,超臨界流體染劑的未來,值得期待。

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