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绿色印染的“纤维模式”

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印染作为纺织品生产加工中“承上启下”的重要环节,尽管一直备受各种环保组织的责难,但其重要性和必要性却从未被否定。如何实现绿色印染,突破印染中的各项节能减排指标是纺织工业实现可持续发展孜孜以求的命题。

3月底,国家工业和信息化部消费品司联合中国化学纤维工业协会、东华大学、国家纺织化纤产品开发中心了“2013/2014中国纤维流行趋势”。在其的十大流行纤维品种中“无染纤维”和“易染、深染纤维”的上榜给纺织品的绿色印染提供了新的方向和模式

从纤维入手 实现“无水”+“常温常压”

印染行业一直以来都是我国纺织行业内的高能耗、高水耗和高污染大户。其中印染加工过程中产生的废水是最受诟病的污染大户。据介绍,印染废水水量较大,印染加工每1吨纺织品耗水100~200吨,其中80%~90%为废水。印染废水具有水量大、色度深、有机污染物含量高、碱I生大等特点,属于较难处理的工业废水,且随着纺织印染工业的迅速发展,印染废水排水量和污染程度呈现大幅度上升的趋势。

如果能实现“无水印染”岂不是解决了一大难题?无染纤维的出现即是宣告这一命题的成立。无染纤维是指使用原液着色技术生产的有色纤维。国家纺织产品开发中心技术总监陈宝建告诉记者:“‘原液着色’是指聚酯熔体(或切片)在进入纺丝箱体之前,注入经过干燥、熔融、过滤、计量后的色料(色母粒),与聚酯熔体一起经过高效静态混合器充分均匀混合后,共同进入纺丝箱体进行纺丝。”

中国化学纤维工业协会的负责人表示,使用原液着色技术生产,将色母粒直接作用在纤维,在熔融纺丝过程中,不会产生废水,是一种无水染色工艺。因此无染纤维的生产意味着大幅节省用水与化学品,大量减少二氧化碳与COD的排放,实现丰富色彩与清洁生产的高度融合,不仅减少了印染过程,节约能源减少排放,而且在纤维产品的消费和使用中,织物颜色鲜艳、色泽均匀、经久耐用、不易褪色,对人体亲和友好,其整个生产流程符合当今世界对环境保护的要求。

但是“无染纤维”的问世也并不能完全取代常规印染环节,毕竟纺织品终端产品多种多样,单从纤维入手不能满足所有需求,常规印染环节依然有其存在的必要性。而对于在纺织品加工中使用较多的聚酯涤纶来说,一直以来的染色都需要在高温(120℃~135℃)高压下进行,而其中的原因主要是其化学分子结构紧密,结晶度和取向度高,缺乏极性基团。

而“易染、深染纤维”恰好解决了这个问题。易染、深染纤维是阳离子可染纤维的升级版,即采用共聚、接枝等方法,在PET大分子链上加入第三单体组份。中国化学纤维工业协会的负责人对此向记者做了详细解释:“易染、深染纤维由于在大分子链上增加了新的基团,破坏了纤维的原有结构,使纤维的熔点、玻璃化温度、结晶度有所降低。纤维的无定形区增加,有利于染料分子渗透到纤维内部,使其在常压下进行阳离子染料染色,或在PET大分子链上加入第四单体组份,如引入聚乙二醇柔性链段,使分子结构更为疏松,无定形区增大,有利于染料分子渗透到纤维内部,并与纤维中的阴离子基团结合,可常温常压染色。”

因此,易染、深染纤维实现了易染、深染、低温染色,克服常规涤纶染色困难,以及高温高压条件下染色的缺点,染色成本大大降低,起到了节能减排的效果。

以上两种纤维都是在纤维喷丝之前就对纤维进行了染色加工,改变了常规染整的作用对象——纱线或者坯布,从纤维入手,将作用对象改变使得许多印染环节中的问题迎刃而解。

应用顺畅 前景广阔

目前,无染纤维和易染、深染涤纶的生产已经进入了成熟阶段,无染纤维已经从无染涤纶拓展到锦纶、粘胶、维纶领域。这为传统的染整工艺提供了极具价值的参考途径,互为补充。

在纤维的制备中,无染涤纶、锦纶是采用熔体在纺丝之前直接着色的工艺方法所生产的有色纤维。按其纺丝工艺流程不同可分为切片纺丝法和熔体直接纺丝法;按着色原料形态不同可分为母粒法和母液法。粘胶和维纶纤维纺前着色,是指将着色剂在喷丝板前均匀混合、分散到纺丝原液中。这些工艺方法不仅染色均匀,而且避免了常规染色易产生色差、色斑、色花等染色缺陷。无染纤维的品种丰富、实现了功能化、差别化与高色牢度、高鲜艳度,发展趋势还将功能性、弹性、生态亲和、舒适性有效结合。广泛应用于家用纺织品、产业用纺织品、服饰纺织品。

随着市场对于绿色环保的呼声越来越高,这种从纤维直接入手的原液着色纤维的市场潜力越来越被看好。浙江华欣新材料股份有限公司、江苏霞客环保色纺股份有限公司、浙江古纤道新材料股份有限公司、浙江海利得新材料股份有限公司等几家企业,是第一批看准市场进行研发的企业,目前已开始进行市场推广工作。

古纤道技术中心主任高琳接受媒体采访时称,公司2008年就开始对有色涤纶工业丝生产技术进行研究和开发,目前单个纺位头数已达到12头,年产能已增至7000吨左右。“全球有色涤纶工业丝的总产能不超过3万吨,国内产能约1.2万吨,而全球市场需求量不低于5万吨,因此,有色涤纶工业丝还有着良好的发展空间。但是与国外相比,目前国内所生产的有色涤纶工业丝的断裂强度普遍偏低,限制了其在一些特殊领域的应用,如汽车安全带、工业吊装带,国内企业还需不断进行技术升级,以期在这些领域占据一席之地。”高琳说。

海利得在高强有色涤纶工业长丝的研发方面也取得了长远的发展和进步,主导制定了FZ/T54022-2009《有色涤纶工业长丝》行业标准。浙江华欣新材料股份有限公司相关负责人告诉记者:“企业的涤纶色纱产品表面看上去较普通染色纱线贵,但是整体算下来还是有成本优势。”他算了一比账,假设华欣的产品13000元/吨,常规纱线11000元/吨,他们的产品已经上色,而常规纱线还需染色与产品周转等费用,加起来也会高于多出的2000元。

易染、深染涤纶由于具有易染深色、色泽鲜艳的特点,产品的色牢度高,色谱广,既克服了常规涤纶染色温度较高的缺陷,又具有透气、透湿性好的优点,与其他纤维混纺、交并、交织后染色能获得异色、多色效果,织物风格独特。东华大学联合上海联吉合纤有限公司等多家单位共同研发生产的超柔软易染聚酯纤维即是易染、深染纤维的一种,其采用常压沸染工艺,无需碱减量处理工序,即节约了能源又保护了环境方面,目前这种纤维已经注册了商标“派丝特”。

无论是无染纤维还是易染、深染纤维,都是在当下环保标准不断提高的背景下对于纺织品染色提供的新路线,从纤维入手实现“绿色印染”,化纤工业用科技的力量为中国纺织工业实现“绿色印染”带来了希望。