技術簡介
超臨界染色聚丙烯紡織品。
隨著全球永續發展議題持續升溫，紡織業為台灣重要產業，每年出口金額達百億美元，許多國際品牌都來到台灣採購。但近年環保意識抬頭，國際運動品牌號召成立「有害化學物質零排放聯盟」(ZDHC)，訂出2020年達成有害化學物質零排放的嚴格標準；2015年世界各國簽署巴黎協定後，歐美企業對於貿易產品的碳排放量標準漸趨嚴苛，對生產過程中產生大量廢水的傳統染整業來說正面臨前所未有的挑戰與轉型壓力。臺灣在《2050淨零排放路徑及策略總說明》中明確指出產業需透過節能減碳、綠色製程以及循環經濟，逐步邁向低碳永續的國際供應鏈體系。傳統染色程序中，需要大量用水進行染整和水洗。據統計，每製造1件衣服會用掉25公升的水，相當於15瓶大保特瓶容量。因此業者無不殫精竭慮減少排放廢水，符合世界環保標準。
聚烯烴纖維(例如聚丙烯)以輕量、速乾、不易吸附異味等特性而廣泛應用於運動休閒、戶外機能以及醫療防護市場。然而，這類材料因分子結構單純、高結晶性與缺乏極性官能基，長久以來被視為「難以染色」的代表，只能仰賴原液染色或顏料印染。前者換色成本高，缺乏彈性；後者色彩鮮豔度差，且牢度不足，使聚烯烴材料難以進入流行衣著與高質化市場。
過去幾年來，工研院研發團隊重複做了上千次實驗，研發出「聚烯烴織物超臨界二氧化碳染色技術」，透過染料分子與助劑的表面改質，搭配超臨界流體的高滲透力，有效改善了染色均勻性，並實現中至深色階的染色效果，達到國際一流水準。
更重要的是，相較於傳統水染製程，超臨界染色完全不使用水資源，並透過CO₂的循環回收，大幅降低碳排放，整體溫室氣體排放量可減少58%，並節省約45%的成本。這些成果證明，超臨界染色不僅具備技術可行性，更能與台灣2025淨零藍圖的目標緊密結合。
特色與創新
1. 表面改質染料與助劑的突破
本技術以【超臨界流體染色與機能化同步技術】為基礎加以擴展及深化，透過特用化學品表面改質及修飾技術，調整染料與助劑在超臨界CO₂環境下的親疏平衡性，使染料能夠有效擴散至纖維內部。改善傳統分散染料對聚烯烴的相容性差，導致染色深度不足。以黃色、藍色與紅色系列染料為例，經過改質後，色力度值（K/S）均達到中至深染的水準，突破了以往僅能淺色染的限制。
此外，助劑方面以高分子型界面活性劑為基礎，藉由分子鏈的疏水-親和調整，展現出更高的染料分散穩定性與聚烯烴纖維的相容性。這樣的設計使助劑在超臨界CO₂中能穩定分散，並均勻覆蓋纖維表面，有效減少染色斑駁與色差。
2. 超臨界流體的高滲透能力
超臨界CO₂在臨界點以上展現出氣體的擴散能力與液體的溶解能力，能迅速進入纖維內部孔隙，並攜帶改質染料進行均勻著色。此特性不僅提升了染色效率，也縮短了染色時間。在優化條件下，染色溫度可控制在120℃以下，時間縮短至60–90分鐘，壓力則穩定維持在25 MPa以下。
3. 高色牢度與永續優勢
經AATCC標準洗滌堅牢度測試，無論是染料或助劑改質系統，均展現出4–4.5級以上的表現，部分樣品更可達到4.5級以上，足以滿足國際品牌對於高機能織物的要求。這意味著在日常穿著、清洗或曝曬環境下，顏色依然能維持穩定，降低產品生命周期中的替換率，間接減少資源浪費。
應用與效益
1. 產業應用面
超臨界染色技術將為聚烯烴纖維開啟全新市場應用：
時尚服飾：由於能達到Morandi藍、Tiffany綠、拿鐵棕等高質感色系，且具備柔軟手感與高色牢度，聚丙烯不再侷限於產業用紡織品，更能進入流行時裝領域。
運動休閒與戶外用品：速乾、輕量與不吸附異味的特性，搭配中深色系的耐候染色，將廣泛應用於運動衣、登山服、漁夫帽等功能性產品。
醫療防護：在醫療口罩、防護衣等一次性或高潔淨需求的產品上，無需額外水洗製程即可實現均勻著色，有助於降低能源消耗與廢水排放。
2. 環境與節能減碳效益
傳統水染製程需大量用水與助劑，不僅造成廢水處理壓力，更伴隨高能耗的烘乾步驟。超臨界染色則具備以下永續優勢：
零耗水：以CO₂作為傳遞介質，完全免除水資源消耗。
CO₂循環再利用：染色後的CO₂經壓縮冷凝即可回收，形成封閉循環，幾乎零排放。
減少碳排放：溫室氣體排放量可降低58%，與台灣淨零藍圖中的「產業低碳轉型」目標高度契合。
成本節省：由於無需建置大型廢水處理系統，且節省烘乾工序，整體製程成本可降低45%，大幅提升產業競爭力。