在超临界状态下,超临界流体处于半液气状态,这使得超临界流体既具有液体的溶解能力,又具有气体的扩散能力。在超临界流体无水染色工艺中,超临界流体即可以溶解染料,又可以轻易地渗透至纺织品内部,完成染料溶解→吸附→上染的工艺过程。
今天,就来了解一下无水染色技术的历史与发展。
一、无水染色的技术背景
传统的染色工艺都是以水为载体,每染色1Kg织物大约要耗费80-100L水,全球水资源的危机和环保意识的加强,如何少水和无水染色是染整研究的重要方向。因此,无水染色技术值得整个染整行业所关注。
二、无水染色技术的发明
超临界CO2染色技术1989年由德国西北纺织研究中心E.Schollmeyer发明。该技术采用超临界CO2作为染色介质,把染料溶解送到纤维孔隙,使染料快速、均匀地上染到织物上,染色结束后CO2又能与染料充分分离,不需要清洗、烘干等操作过程,未利用的染料可回收。
三、无水染色技术的原理
将CO2加热加压到既非气体也非液体的超临界流体状态,由循环泵打压到染料罐和染色罐之间不断循环,超临界CO2流体边溶解染料边为织物上染。染色条件是20~30MPa,80~160℃,染色时间1h左右,染色完成后剩余染料和CO2均可回收并循环使用。
四、无水染色技术的发展
1991年Jasper公司与德国西北纺织研究中心(DTNW)合作研制了第一台半工业化的染色机,该染色机容积67L。(见图1)
1995年德国Uhde(伍德)公司和德国西北纺织中心(DTNW)合作,开发了一台具有染液循环系统的设备,其染色釜容量为30L。这台设备1995年在意大利米兰纺机展上展出,1996年又在日本大阪举行的国际纺机展上展出,受到广泛关注。后来伍德公司不断对设备进行改进,于1999年推出了改进后的设备。(见图2)
1997年,欧盟资助了一项三年期的超临界流体染色研究项目SUPERCOLOR。主要研究由法国纺织研究所承担,设备由瑞士齐木特(Chematur)公司承担制造,并命名为“Rotacolor”。设备容积为7L,承压400bar,加热温度150℃。(见图3)
2005年荷兰代尔夫特科技大学研制了一台40L的超临界流体经轴染色机取得了成功。(见图4)
2008年,荷兰Dyecoo公司,首次进行了超临界CO2染色设备的商业化运作,并与2010年为泰国Yeh集团提供容量达100-200磅的经轴染色装备系统,并可进行一定规模的商业化生产,2011年批量上市。
(图:Dyecoo 公司的无水染色机)
(图:泰国Ye集团网站)
2012年阿迪达斯与泰国YE集团合作,推出了第一款无水染色的T恤,命名:DRYDYE。下面是当时阿迪的宣传图(2012年夏季阿迪销售了首批5万件无水印染T恤):2012 年,Nike对荷兰Dyecoo公司进行了投资,并用于无水染色运动衫等产品的开发。对无水染色命名:ColorDry。
同年,染化巨头亨斯迈和荷兰DyeCoo公司联手开发CO2超临界染色技术。
(图:荷兰Dyecoo公司网站截图)
2013年,Nike主要合作伙伴台湾的远东新世纪公司也投资并购买了荷兰Dyecoo的设备并进行Nike公司ColorDry面料的研发与生产。
五、无水染色技术的展望
中国近几年也在积极研究无水印染技术,Dyecoo的无水染色现在仅限于聚酯纤维,天然纤维(如棉、麻、羊毛等)的前处理、纤维素纤维的染色、其他纤维(锦纶、腈纶等)的染色等方面的无水技术,仍值得我们期待!