《Tnet Campaign會後報導》奧地利蘭精集團與臺灣永光化學共推TENCEL™品牌纖維環境友善染整解決方案
前言
奧地利蘭精集團(Lenzing Group)為生產TENCEL™品牌纖維針織布料,自2019年開始與臺灣永光化學攜手進行一系列實驗,至今獲得突破性的發展,並於2020年第四季針對TENCEL™品牌萊賽爾(Lyocell)標準型纖維針織布料,共同發表兩種環境友善解決方案,包括生物拋光(Bio-Light)染程,以簡易的染色步驟縮短染程時間,以更低的資源消耗來滿足生態效益與環境永續需求,並同時解決該系列纖維常常碰到的染整痛點,如均染性、再現性與過度原纖化所致的起毛球(Pilling)等問題;此外,臺灣永光化學也利用針織布冷壓染染色技術(Cold Pad-Batch Dyeing,以下簡稱CPB)提供TENCEL™ Lyocell針織布染色應用的另一選擇,TENCEL™ Lyocell在CPB染程的應用無需經後段酵素處理即可獲得光潔亮麗染面並展現出Cool & Silky的觸感與效果。
壹、蘭精集團TENCEL™纖維
奧地利蘭精集團主要生產再生纖維素纖維,來自木質的纖維素纖維。集團創立於1938年,初期生產嫘縈纖維(LENZING™ Viscose),60年代首創研發莫代爾纖維(LENZING™ Modal),90年代更開發劃時代的新溶媒纖維素(LENZING™ Lyocell)纖維,蘭精集團在此三種纖維中不斷精進,2016年進一步研發出循環經濟REFIBRA™技術之TENCEL™ Lyocell纖維,2017年創造環保的LENZING™ ECOVERO™嫘縈纖維、及2017年的LENZING™ Lyocell長絲TENCEL™ Luxe。
蘭精纖維原料是從木材萃取,由樹木、木材、木漿到纖維生產,主要有三個品牌,包括紡織品應用的TENCEL™、不織布應用的VEOCEL™以及工業應用的LENZING™。TENCEL™主要的應用產品,包含牛仔服裝、家居系列、運動服、內著的親膚系列、鞋材以及長絲的奢華系列。
蘭精的Lyocell分為三種類型,包括標準型、LF及A100型號,主要差別在於LF 與A100在生產過程中有加上交鍊,以避免產生原纖化,TENCEL™ Lyocell 纖維本身具有原纖化的特性,原纖化指的是單根纖維在遇到水與摩擦的狀態下,劈裂出1-4微米的微纖,如圖1右上方圖片所示。
圖1、TENCEL™ lyocell標準型、LF及A100纖維特性
資料來源:蘭精集團(2020)
貳、Lyocell標準型纖維生產光潔亮面織物面臨之挑戰
一、原纖化(Fibrillation)現象
Lyocell纖維織物在濕態下,經機械外力摩擦作用,會產生明顯的原纖化現象,其表現為纖維縱向分離出更細小的原纖,在紗線表面產生毛羽。Lyocell纖維原纖化產生的原因,是Lyocell纖維具有較高的軸向取向度,微原纖間的橫向結合力較弱,在濕態下纖維的高度膨化更減弱了這種結合力,使纖維在自身或金屬的摩擦作用下,皮層纖維脫落,殘留的皮層纖維縱向開裂,形成較長且不均勻的原纖茸毛。原纖化的特性使Lyocell纖維織物具二種風格,一為利用纖維的原纖化特性,通過初級原纖化、酵素處理和二次原纖化,生產出桃皮絨風格的織物;另一種為在酵素處理後不進行二次原纖化,生產表面整潔的光潔面織物。
Lyocell纖維易原纖化的特性,雖有利於生產桃皮絨織物,但不一致的毛絨使織物色調不一致,在染整工段成為一大挑戰。如欲生產光潔織物,更需藉由適當生產加工技術的控制、設備和助劑的選用,才可避免生產過程中發生織物起毛、起球,甚至色光變化。
二、生產Lyocell標準型纖維光潔亮面織物之傳統染色製程
傳統欲生產Lyocell標準型纖維光潔亮面織物的染色製程共五道步驟:
步驟 |
染色工程 |
說明 |
1 |
高溫(80~90℃)移染染色 |
為使纖維軟化、更好的滲透而進行高溫移染染色。然溫度越高、時間越長,原纖化現象越明顯 |
2 |
高溫皂洗 |
高溫再次造成原纖化現象 |
3 |
酵素拋光 |
酵素洗去原纖及毛羽 |
4 |
鹼浴洗 |
用鹼去除酵素活性 |
5 |
酸中和 |
維持布面溫和pH值 |
完成五道步驟後進入後整理工程。而此傳統染程易產生痛點包括:(1)時間冗長,約需11小時不符合經濟效益;(2)高溫移染達80-90℃進行染色,造成過多的資源消耗;(3)高溫及長時間磨擦易原纖化起球(pilling);(4)一次對色性及均染性議題等。
叁、蘭精與永光攜手共推環境友善染整解決方案
有鑑於此,蘭精集團自2019年開始與臺灣永光化學攜手進行一系列實驗,聯合開發針對TENCEL™ Lyocell的綠色染整技術。臺灣永光化學提出ERC Solution (Eco、Resources、Conservation的全方位考量),以簡易的染色步驟縮短染程時間,以更低的資源消耗來滿足生態效益與環境永續需求,並同時解決該系列纖維常常碰到的染整挑戰,如均染性、再現性與過度原纖化所致的起球等問題。
一、生物拋光(Bio-Light)染程
永光化學以三大關鍵開發出Bio-Light染程:中性酵素、精選Everzol 染料及ERC solution高效水洗。
(一)中性酵素
選擇中性酵素其作用範圍非常廣,從pH5到pH8皆有很好的活性作用。如果選擇酸性酵素,其作業區間約在pH5左右,一旦pH變動,活性也跟著改變,則無法達到期望的效果。纖維素纖維以活性染料為主,活性染料適宜的起始活性區間介於pH6.5~7左右,因此適合中性酵素的作用,染色過程中,可以輕易的在染浴中與染料進行融合,不用再特別調整其pH。
(二)精選Everzol 染料
與棉織物相比,TENCEL™ Lyocell纖維織物其上染速度快移染性偏低,在不採用高溫移染的方法下,為達均一的染色特性與染色再現性,此時染料組合對TENCEL™ Lyocell纖維織物的滲透擴散與移染能力就顯得更相對重要,Everzol染料組合在TENCEL™ Lyocell纖維織物染色,具同步染色特性來達到均染性與獲得高染色再現性。
(三)ERC solution高效水洗
此為一高效率的洗淨程序,整段染整過程溫度均控制在70℃,相對傳統染程(80~90℃)可更節省能源。
將中性酵素、Everzol染料及ERC高效水洗方式組合一起時,產生Bio-light染程進行TENCEL™ Lyocell x REFIBRA™素材進行染色,當升溫到60℃時加鹼,而後經過四道皂洗清潔,即可將織物清洗乾淨。此外因TENCEL™ Lyocell纖維固著率高,因此水洗負擔相對較輕。
圖2、永光化學Bio-Light染程
資料來源:臺灣永光化學(2020)
二、創新針織布冷壓染(CPB)綠色製程
CPB也是傳統染色製程之一,而其不斷有創新應用,其具有更低的環境資源消耗、極低機械力摩擦、不易產生摺痕、光潔布面不易起毛球及綠色染程可提升織物附加價值等優勢。
傳統染程溫度約達60~80℃,CPB染程全程皆在25℃常溫下完成(除水洗階段),因此在能耗上CPB相較浸染製程具有節能優勢;在省水方面,CPB染色浴比1:1,一般浸染則約在1:5甚至1:10;若就化學品耗用比較,與浸染製程相較,CPB染程無需使用鹽。
過往CPB製程多應用於梭織物染色,主要係因針織物對張力十分敏感,而織物張力的差異會導致色差或染色摺痕等等異常,目前設備廠透過不斷優化機台,新型針織CPB染機係採分段調節羅拉餵入,已能克服上述種種染色問題,讓針織布在CPB設備的染色應用更顯效益。
若將TENCEL™ Lyocell纖維素材以CPB製程進行染色,其優勢因不具機械力摩擦梭織布程上也可減少化學品。企業如2j/ ,因此不易有原纖化現象,不會起毛球就不需酵素拋光,此也更容易維持織物強度,製程上也可減少化學品消耗。下圖即以CPB製程染出TENCEL™ Lyocell纖維織物之效果,染整過程只要控制得宜,可避免頭尾異色、左右異色、水波紋及起毛球等問題。
圖3、以CPB製程染出TENCEL™織物之效果
資料來源:臺灣永光化學(2020)
此外,以CPB製程開發提花或立體織物也具優勢,其染色過程不會改變提花結構,洗完仍是最初的設計及形狀,為一有效率的方式提升織物價值。
三、樹脂(Resin) V.S 柔軟劑(Softening)加工差異
過往開發商為迎合一般消費者喜愛的柔軟手感,多數TENCEL™ Lyocell纖維織物開發藉由添加柔軟劑達到舒適的手感。據本次實驗,比較將加入樹脂及加入柔軟劑的TENCEL™ Lyocell纖維織物進行比較,可發現加入樹脂的TENCEL™ Lyocell纖維織物,在以AATCC143試驗10次水洗後,染面仍可維持光滑而無起毛球;若只加入柔軟劑,經10次水洗即出現原纖化情形。
圖4、樹脂(Resin)V.S 柔軟劑(Softening)加工差異
資料來源:臺灣永光化學(2020)
肆、結語
本次探討生產光潔亮面的TENCEL™ Lyocell纖維織物的有效染整方案,包括以永光化學Bio-Light染程,將傳統複雜的製程簡單化,達到省水、省能源、省製程、省時間且全程無需酵素洗即可得到期望的染色品質;CPB向來為環境友善的染色製程,進行TENCEL™ Lyocell纖維織物染色,更可維持其原有的觸感;最後,透過適當的TENCEL™ Lyocell纖維織物後整理加工,讓消費者即使回家水洗後仍可維持織物光潔亮面的觸感與效果。