從原液染色看螢光紡織品

因應環保及節能減碳趨勢，Nike與adidas等國際品牌帶動一片式編織鞋發展，同步帶動原液染色纖維需求；又因法規調整，對染色加工業之廢水處理要求更為嚴格，驅使纖維產業往低汙染製程之技術升級及研發發展，而傳統高汙染之染整設備與技術將逐漸被淘汰，強調以環保製程生產的綠色紡織品蔚為趨勢。原液染色纖維可於原料段投入色彩，並省略大部分的染整製程，除了可大量減少CO2與染色廢水的排放外，同時可提供織物具有高耐日光色牢度、高水洗色牢度及顏色再現性等優點，因此產業界紛紛建立人纖原液染色自主系統，尤其是針對細丹尼、高牢度螢光色及機能性色紗等高門檻技術進行開發。
 

一、螢光紡織品介紹

螢光色的應用可分為兩種，一種為專業工作服所使用的EN ISO 20471，使用在專業性職業的工作服，如警察、消防員等等工作環境下警示效果需求較高之專業服飾；另一種為民生用途之紡織品所使用的EN 1150，使用在鞋材、外套等等需求所製備的紡織品。

從2013年10月1日起，歐盟委員會決定，EN ISO 20471:2013《高能見度服裝-測試方法和要求》取代EN+A1:2007《專用高能見度警示服-測試方法和要求》成為歐盟安全反光服的新協調標準。自2013年10月1日起，所有根據EN471測試的安全反光服的驗證證書皆失效，所有安全反光服在投放歐盟市場前都應符合EN ISO 20471標準的要求。EN ISO 20471為一項國際標準，要求高風險工作環境之職業穿上高可見度之工作服，工作服涵蓋反射材料及螢光材料之的面積、形式及配比的設計，應考慮人體工程學因素，例如合身/尺碼、穿著舒適度和穿著者的運動範圍，並針對從事工作的風險以及產品對員工的保護程度，將工作服分成三級（依照危險程度3級>2級>1級），越需要被注視到之危險工作（路邊施工、工地、機場等）須穿著3級（上衣褲子都有反光條及螢光布料）之高可見度工作服，其螢光材料及反射材料相關面積及配比如表1、圖1所示。

表1　EN ISO 20471分級表 

 
單位：m²

資料來源：High visibility clothing — Test methods and requirements（ISO 20471:2013）
 

圖1　EN ISO 20471三級實際衣著示意圖

資料來源：https://www.youtube.com/watch?time_continue=40&v=2Akm7S-E07Y&feature=emb_title

EN ISO 20471所訂定的工作服設計原則，主要可分成3個主要組成：

（一）螢光材料：在白天或夜間均能提高可見度，其顏色可分成黃、橘紅、紅三種顏色，圖2及表2為EN ISO 20471所規定之色域規範及色域座標。

圖2　EN ISO 20471螢光色域

資料來源：High visibility clothing — Test methods and requirements（ISO 20471:2013）

資料來源：High visibility clothing — Test methods and requirements（ISO 20471:2013）

（二）反光材料：針對在夜間或是較暗環境下工作的職業需求進行設計，使反光材料於光源下造成反射光以達到警示之效果。其中反射材料具有不少種類，最常見的是「玻璃反光珠」。

（三）對比材料：為工作服的深色部分，與螢光材料和反光材料相比，對比材料對污垢的敏感性較低，並與螢光材料形成強烈的對比色進而提升警示效果。對比材料所覆蓋的區域往往是最容易積聚灰塵的地方，例如：袖子，腳踝，腹部和膝蓋等。

然而EN ISO 20471不僅在色域座標有明確的規範，也要求顏色的色牢度需要到標準，才能確保工作服在不同環境下，仍然可達到保護使用者生命安全的功用。在法規中針對色牢度的要求及檢測如下表（表3）所示，其中包括摩擦、汗漬、水洗、乾洗、氯漂、熱壓均須達到4級，這樣於在正常使用下顏色才不會褪色進而影響到原本警示之效果。

表3 EN ISO 20471 檢測

資料來源：High visibility clothing — Test methods and requirements（ISO 20471:2013）

二、原液染色及後染製程比較

現有螢光色系之色料耐日光性、耐熱性與耐化性明顯較非螢光色系差，而後染螢光色紗亦會受到熱產生移染現象，且耐日光及耐洗牢度不佳（非保染牢度約2~3級）。然而原液染色可經由色母粒混煉製程中進行色料改質及反應處理，並在後端紡絲直接將色料包覆於纖維內，與傳統染色於外層具有較佳的保護效果，因此在原液染色之製程可預期較傳統染色具有較好的耐日光、耐水洗色牢度。（參見圖3）

圖3　原液染色示意圖

資料來源：紡織綜合所

原液染色與傳統染色製程製程相比之下具有較環保及省能源之優勢，於化學品用量可減少使用67%、CO2排放量減少63%、水用量減少89%、化學需氧量降低67%、製程能源減少79%（參見圖4）；生產100噸的後染紗線其染色製程所需之費用如表4所示，經此表可推估採用原液染色製程可相對減少的水及能源損耗。

傳統染色與原液染色製程比較如圖5所示，傳統染色需要將布精煉、中和、染色、還原洗、水洗等製程，而原液染色製程僅需做紡絲、加工、織造，因此在同時間之產能上，原液染色至少可增加20%之產量。

圖4　原液染色優勢

資料來源：紡織綜合所

表4　後染紗線所需能耗及費用表

資料來源：紡織綜合所

圖5　原液染色及傳統染色製程比較

資料來源：紡織綜合所

紡織所目前開發的高牢度螢光黃色色紗，經過檢測後確認在色牢度部分均可符合EN ISO 20471之指標，在摩擦色牢度（ISO 105 X12）：4~5級、汗漬色牢度（ISO 105 E04）：4~5級、水洗色牢度（ISO 105 C06）：4~5級、乾洗色牢度（ISO 105 D01）：4~5級、氯漂色牢度（ISO 105 N01）：4級、熱壓色牢度（ISO 105 X11）：4-5級、耐日光牢度（AATCC 16.3）：L4以上，並針對水洗後（30℃及60℃加入非磷酸鹽洗滌劑）進行照光牢度測試，顏色依然符合EN ISO 20471之色域規範，後續會持續針對符合EN ISO 20471之螢光橘紅及螢光紅進行發展。

圖6　紡織綜合所開發之螢光黃原液染色色紗檢測報告（Intertek）

資料來源：紡織綜合所

三、結論

原液染色製程方式除了減少廢水的排放、減少製程所使用之能耗，並且比一般染整的耐日光色牢度、耐水洗色牢度具有更好的性質。因應環保、工作服及民生之需求，原液染色技術搭配螢光材料之應用勢必為未來趨勢，藉由原液染色製程，可以提高色牢度及減少廢水等優點，並且可符合消費者環保意識崛起的訴求。

參考資料

1. 李信宏（2013），〈原液染色纖維的應用發展與策略建議〉，ITIS智網，紡織綜合所產業評析。
2. ISO 20471:2013-High visibility clothing — Test methods and requirements
3. 劉育呈，李信宏，簡靜梅，賴毓顓（2012），〈紡織品的綠色商機〉，紡織產業綜合研究所。