在现代,人们对七彩霓裳已经习以为常,但你可曾想过,古人是如何把布染成各种颜色的呢?
早在两万五千年前,我们的祖先就开始探索从大自然中获取色彩的方法。研究者在北京周口店山顶洞遗址就发现过远古人类在装饰品上用赤铁矿石进行染色。此后,矿物颜料被广泛地应用于岩画、祭祀、墓葬等社会活动。
“随着技术的进步,古人发现某些植物的根、茎、叶、皮经过加工后,同样可用于染色,由此发展出‘草木染’工艺。”上海工程技术大学纺织服装学院副教授裴刘军说,植物染料染色相较于矿物染料染色,在环保性、健康安全性、资源可持续性及文化内涵等方面具有显著优势,逐渐成为古代主流的染色方式。
到了近现代,化学染料的出现,让染料家族越来越庞大。但不管染色技术如何更新,始终离不开水。
“染色的本质,是染料分子进入纺织纤维内部。”裴刘军解释,“水是关键的介质,帮助染料完成这一过程。这种传统工艺因此被称为‘水浴染色’。”
但为追求鲜艳牢固的色彩,染色过程需在水中添加大量化学助剂,染后需大量水洗涤去除浮色,直接导致了巨量污水的产生。传统水浴染色工艺中,每印染加工1吨纺织品需耗水100至200吨,其中80%至90%的耗水会转化为废水。染色废水含有纺织纤维上的污物、油脂、盐类,以及加工过程中添加的浆料、染料、表面活性剂、助剂、酸碱等。这些物质导致废水具有高盐度、高色度、高有机物含量等特点,对水生生物和生态环境构成严重威胁。
随着环保要求的提高和环境意识的增强,全球印染界意识到:污水将成为扼住行业咽喉的难题。“无水印染”的构想应运而生。
20世纪80年代末,德国科学家在“无水染色”技术研发上有了重大发现。当二氧化碳处于一种特殊的“超临界”状态时,它能像水一样溶解染料,把染料“送”进纤维里。染完后,让二氧化碳退出“超临界”状态,变回普通气体,染料则变成固体分离出来。整个过程完全不用水。
这项名叫超临界二氧化碳无水染色的技术,在当时是个了不起的突破。然而,直到2010年,荷兰一家公司才生产出全球首台超临界二氧化碳染色生产设备,实现聚酯纤维无水染色的规模化应用。
裴刘军分析,原因是该技术适用的染料很有限:一方面,天然纤维常用的活性染料、直接染料等染料几乎不适用;另一方面,操作条件苛刻,需在高压和高温条件下运行。由于设备成本高、染料适配性较低和工艺复杂,大多数企业对这一技术望而却步。
与此同时,尽管冷轧堆染色、热转印、数码喷印、色母粒着色等其他减少用水量的新技术不断涌现,但只要染布过程中还涉及用水冲洗、去除浮色这些步骤,就一定会产生污水。区别只是水量多少。
1959年出生的王际平,从小就痴迷于化学,1985年从原中国纺织大学(现东华大学)纺织化学系硕士毕业后,留校任教。1990年,他又赴美留学攻读有机及高分子化学博士学位。2011年,王际平放弃了在美国日化品企业的高薪工作,回国担任浙江理工大学先进纺织材料与制备技术教育部重点实验室主任,专攻非水介质/无水染色技术。
当时,行业技术攻关的重点始终在产业终端,也就是治理污水方面徘徊。王际平领衔的研发团队则把目光重新聚焦在产业前端——如果一开始就不用水,自然不会有污水问题。王际平坦言,当时“初生牛犊不怕虎”的他并未料到,这是一场近二十年的技术攻关“长征”。
(内容来源:浙江日报)
作者: 编辑:夏沁
