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        世界紡織科技綠色化的進展

        來源:東莞市涵峰化工科技有限公司 時間:01-12 閱讀

        當前,世界經濟結構處于深度調整階段,與此同時,新一輪科技革命和產業變革正加速推進,兩者疊加效應明顯。一方面,學科多點突破、交叉融合趨勢日益明顯,信息網絡、生物科技、清潔能源、新材料與智能制造等領域呈現群體躍進態勢,不斷催生新產業、新模式、新業態;另一方面,世界主要國家都在加快布局新產業、新業態,通過加大科技創新投入,充分利用科技革命和產業變革機遇,加快培育新動能,以搶占未來經濟和產業競爭的制高點。相關研究表明,從現在到2040年前后,將是新科技革命孕育發展的關鍵時期,帶來世界發展格局的深刻變化。

         

        作為制造業轉型升級的重要抓手,綠色發展已經上升為國家戰略。從全局來看,其已貫穿于全產業鏈制造環節,滲透到產品生命周期的各個階段。嚴格來說,真正的綠色產業鏈應該是從資源提取到生產、消費,再到廢棄物處置、循環利用的價值鏈上各環節都體現出環境友好特征。

         

        綠色化主要從綠色原料和綠色加工技術兩方面展開。前者主要涉及新型纖維資源(如生物基纖維等)的開拓與研究。后者主要指實現加工過程的低能耗、低排放、低污染、高效率,包括高效紡絲技術、有色纖維加工技術、纖維生態加工技術;無水少水染整技術、節能降耗染整技術、無害安全紡織化學品等。

         

        綠色原料

        生物基纖維的研究開發主要涉及發展生物質原料高效合成制備技術和PA56、PLA、PTT等生物基合成纖維產業化技術;熔融紡制纖維素纖維等新型高效清潔加工關鍵技術;發展海藻酸纖維、殼聚糖纖維等海洋生物基纖維產業化技術。其中,生物基合成纖維的關鍵技術包括PEF、PTT、PDT、PBT、PLA、PA56等單體、聚合、紡絲關鍵技術,重點關注原料替代技術,重構產品標準化工藝體系,實現規?;a,開發低成本、高品質生物基纖維及制品;生物基再生纖維的發展主要圍繞生物基再生纖維素纖維、蛋白纖維、海藻纖維、殼聚糖纖維的資源化、連續化、規?;?、低成本化、功能化展開。

         

        以生物基PX為例,近年來,國內外已有多家企業和科研院所進行了生物基PX的研究,開發出多種工藝路線,但綜合來看,最具應用前景的工藝路線主要有3條。

         

        生物基PX的合成途徑

        再以生物基PA56的重要原料1,5-戊二胺為例。目前,我國在生物基1,5-戊二胺的研究及產業化方面處于領先地位,上海凱賽生物技術股份有限公司擬在新疆烏蘇新生產基地大規模增加長鏈二元酸產能,并新增50t生物基戊二胺,為打造百萬噸級生物基聚酰胺提供原料保障。另外,中國科學院也構建了高生產性能的以賴氨酸為前體的戊二胺全細胞催化工程菌,進一步通過過程集成優化建立高效、低成本的全細胞催化工藝和戊二胺/尼龍5X鹽制備工藝,開發了具有自主知識產權的菌種和生產工藝,成功獲得了高純度的戊二胺和聚合級尼龍5X鹽,并與寧夏伊品生物科技股份有限公司共同建立了戊二胺/尼龍5X鹽中試生產線,通過該方法生產的尼龍5X鹽比石油化工來源的尼龍鹽成本更低,具有強勁的市場競爭優勢,為實現真正意義上的生物基尼龍市場開發奠定基礎。

         

        生物基聚酰胺聚合工藝流程

        生物基化學纖維及其原料從研發、技術、工程化到產業化,科技和工程交叉復雜,所涉及到的基因技術、工業微生物技術、生化技術處于產業化前期基礎研究階段,難度大,流程長,關鍵環節較多。未來,應進一步開發以低成本生物質資源為原料生產生物基纖維單體工藝、生物發酵產物的高效分離技術以及生物質原料化學轉化專有催化劑,同時完善上下游產業鏈,加快推進較成熟技術的產業化示范工作。

         

        生物法二元酸工藝流程

        原液著色纖維也是綠色原料的范疇,未來其發展方向包括再生纖維素纖維、海藻酸纖維原液染色技術;高品質細旦纖維原液深染技術;原液染色纖維功能化技術、納米包覆顏料濕法紡絲纖維原液著色技術。

         

        綠色加工技術

        活性染料是印染用最主要的染料之一,但其染色過程中鹽用量大、染料利用率低、能耗和水耗高、一次成功率低,是制約印染行業可持續發展的重大瓶頸問題。長期以來,活性染料無鹽染色技術一直是業界研究的重點方向。由青島大學牽頭的活性染料無鹽染色關鍵技術突破了傳統染色理論和無鹽染色技術瓶頸,自主創新研發出織物和棉、麻原纖維無鹽染色成套技術和裝備,創建了基于活性染料電中性分子反應的無鹽染色新理論,開發了全色譜系列無鹽染色專用活性染料和固色堿劑。

         

        在成套技術及裝備創新開發的基礎上,項目創建了織物和原纖維無鹽染色生產線,首次實現了無鹽染色的產業化應用,徹底消除了鹽的使用,大幅度提高了產品質量和附加值??椢锶旧淮纬晒β蔬_到98.5%,與兩相法染色相比,成功率提高5.5%,節能27%,減少污染物排放74.2%;與常規散纖維染色相比,生產成本降低32%,節約化學品67%,減少廢水排放量46%。

         

        伴隨著傳統連續式和間歇式染色設備的升級換代,新型染色技術和裝備也逐漸跨過科研階段,邁向工業化應用。荷蘭DyeCoo公司開發的DyeOx超臨界CO2染色設備被認為是首臺使用超臨界CO2替代水的商業染色機。該設備經特殊溫度控制的壓力艙使CO2氣體轉變為超臨界狀態,超臨界CO2同時具備液體和氣體的特性,其與液體相比擁有較高的擴散系數和較低的粘性,可同時作為溶劑和溶質。因為以上特性,超臨界CO2表面張力很小,可以輕而易舉地滲進纖維內部,使聚合物纖維膨脹,并作為載體將染料帶入纖維。使用DyeOx進行染色,無需用水和助劑,上染率達98%。由于采用干式加工,所以其染色效率高,節能效果明顯,且95%CO2可回收利用。DyeOx染色單元可3組并聯,單組最大載量200kg,日均產能4t。

         

        DyeCoo DyeOx超臨界CO2染色設備

        在牛仔后整理領域,Jeanologia公司通過TWINHS雙頭高速激光雕印機、G2臭氧水洗機和e-Flow泡沫處理設備的組合,打造了零排放加工中心。該套解決方案能夠實現牛仔服裝水洗廢水100%回用,可避免污水排放以及浮石的使用。得益于激光、臭氧、泡沫等技術的綜合運用,Jeanologia零排放加工中心能夠減少水和化學品的用量達90%,節約能源50%。這套智能化處理系統具有可持續性強、自動化程度高、生產過程透明等特點,可完全滿足生態環保的要求。

         

        牛仔零排放加工中心

        廣東愛斯達智能科技有限公司等單位合作開發了具有多面料交替自動化處理功能的激光剪裁與雕刻一體機,實現了激光快速剪裁和局部水洗、雕花效果,優化了工藝流程,提高了生產效率;開發了新型臭氧水洗工藝,使臭氧在氣相系統中快速實現服裝整體或局部脫色仿舊效果,替代傳統水浴氧化劑,減少了污染物排放;開發了針對牛仔服裝生產和管理特點的多系統集成的智能化生產平臺,以此為基礎建立了牛仔服裝生產單件流管理模式?;诖?span lang="EN-US">3項關鍵技術,與吊掛生產系統和先進的縫制設備集成,構成整個智能化生產系統。經實際應用驗證,該生產系統可實現多品種混合投線和連續化生產,同時可減少用工成本1/4以上,提升總體生產效率20%30%。另外,耗水量相對于傳統水洗工藝減少了45%70%,廢水COD降低20%30%。

         

        激光快速剪裁

        業界對等離子體技術在紡織領域中的應用已探討多年,相關的研究成果頗多,雖然其在織物前處理、功能改性等效果已被證實,但由于成本等多種因素的限制,該技術在紡織行業的商業化應用一直進展緩慢。

         

        APJeT®常壓等離子體處理設備和EuroplasmaNanofics真空等離子體涂層設備主要用于后整理領域,桑德森力瑪的PLA-NA常壓等離子體處理設備則主要用于羊毛等天然纖維的預處理。APJeT®常壓等離子體處理設備適用于包括非織造布在內的各類紡織品的后整理,可賦予紡織品良好的防水防污性能,其整理工藝完全無水,能夠節省90%的化學品。Nanofics真空等離子體涂層設備可處理包括非織造布在內的各類紡織品以及成衣,在不影響織物透氣性的情況下可賦予織物防水、防污、親水、快干等功能。

         

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