再生纤维素纤维绿色环保技术新进展

　　摘要：纤维素是重要的可再生纤维原料。改善再生纤维素纤维生产的可持续性，减少对环境的冲击是再生纤维素纤维生产商的重要任务。本文重点介绍了近年来再生纤维素纤维技术的新进展，主要包括熔纺再生纤维素纤维、生物酶纤维素直接纺丝工艺、原纤化制纳米纤维素纤维以及高附加值铜氨纺粘非织造技术等，并对我国以粘胶纤维生产为主的再生纤维素纤维行业提出了环境友好发展建议。

　　关键词：环境友好；熔法纺再生纤维素纤维；粘胶纤维；铜氨纤维

　　中图分类号：TQ341文献标志码：A

　　近年来，新型溶剂的开发以及生物技术等的发展与应用，为替代传统粘胶纤维的高污染工艺提供了可能。与此同时，纤维素熔法纺丝工艺、Lyocell纺熔非织造布技术、原纤化制纳米级再生纤维素纤维等新技术和新成果也表明，再生纤维素纤维工业的发展与环境友好同行。

　　1再生纤维素纤维生产的环境评述

　　1.1粘胶纤维生产的环境因素分析

　　纤维素系可再生资源，可通过化学改性转化成多种高附加值的纤维产品。再生纤维素纤维生产可能带来的环境冲击，对纤维素资源的合理利用和企业的持续发展至关重要。以下就每生产一吨产品，涉及到的环境因素进行分析。（注：该部分所有数据均基于以针叶木溶解浆为原料的粘胶纤维。）

　　（1）大气环境

　　每生产一吨再生纤维素纤维对大气的冲击主要包括：氧化氮（NOx）排放量2.32kg，颗粒物0.63kg，二硫化碳0.95kg，总硫降低（TRC）0.08kg，挥发性有机化合物（VOC）1.85kg。

　　（2）碳足迹（GHG）

　　每生产一吨再生纤维素纤维的GHG排放为535kgCO2e，其中直接GHG排放245kgCO2e，占总GHG的46%；购买电力34kgCO2e，占6%；运输等56kgCO2e，占10%；添加剂200kgCO2e，占38%。

　　（3）能源

　　100%电能靠自给，为清洁能源；生物质（木材残留物）占90%，燃油占10%。

　　（4）残留物管理

　　总残留物对环境的冲击为350kg/t，其中已燃烧能源占80%，重复使用占6%，焚烧掩埋危险废物占14%。

　　（5）生产用水

　　水资源的利用对水环境的冲击包括：总悬浮物（TSS）1.44kg/t，BOD0.77kg/t，总氮0.23kg/t，总磷0.07kg/t，可吸附有机卤化物0.11kg/t，废水排放58.1m3/t。

　　1.2国内粘胶纤维生产的环境状况

　　国内再生纤维素纤维生产中，醋酯纤维主要用于烟用丝束，纺织用再生纤维素纤维基本采用粘胶纤维工艺，其中兰精（南京）纤维有限公司的短纤维生产在“三废”治理与管理水平上居领先水平，国内其他粘胶纤维企业尚无法与之相比。虽然如此，但依据2011年奥地利Lenzing（兰精）集团纤维素纤维生命循环的研究报告，兰精（南京）纤维有限公司的粘胶短纤维生产对环境的冲击还要远高于兰精集团奥地利工厂的指标。其中臭氧层损耗高达10倍，光化学氧化高3.6倍，环境毒性高2.4倍，详细数据如表1所示。这说明，即便是在国内达标的粘胶企业其环境状况也与国际水平有较大差距，这应该引起国内粘胶纤维行业的重视。

　　2再生纤维素纤维生产的环保新技术

　　2.1热塑性再生纤维素纤维熔法纺丝新技术

　　对纤维素分子链上的氢氧基进行化学改性处理，可以取得提升纤维素热塑性的明显效果。例如采用开环聚合方法，于纤维素主上链镶嵌环状酯基，可以制得热塑性纤维素衍生物，纤维素酯基可以是CH3—CO—或CH3CH2—CO—基团。亦可采用大型取代基与纤维素氢氧基进行酰化反应，进而制得热塑性纤维素，纤维素醚可以使用CH3—O—或CH3CH2—O—基团。

　　日本东丽公司开发了商品名为Foresse的熔融纺再生纤维素纤维，改性后的纤维素酯经过混合工序，送入挤压装置与水溶性塑化剂捏合，形成热塑性纤维素复合物料。热塑性纤维素的成形采用熔法纺丝工艺，卷绕速度为2000m/min。卷装的长丝纱需经过皂洗处理以去除塑化剂，亦可以织物的形式进行皂洗。东丽熔融法再生纤维素纤维的工艺流程为：标：模量30～50cN/dtex，遮光指数1.84，静电势2～3kV，标准吸湿率4.0%。

　　熔法成形可以有效地生产多类异形截面的纤维，亦便于更换品种，具有十分好的生产灵活性。目前已成功制得的热塑性再生纤维素纤维主要包括三叶形异形长丝、中空纤维和海岛型双组分纤维。其中中空纤维的表现比重0.80，孔隙率40%，非常适用于加工超轻织物，如单丝直径0.08dtex（直径3μm）的细旦丝，可以织制手感超柔软的纺织品。改性的异形截面熔融纺再生纤维素纤维具有吸湿快干的特点。

　　德国纺织与化纤研究所（ITCF）与Rhodia公司合作，制得具有优良膨润性和渗透性的三甲基甲硅烷纤维素（TMSC），而后采用熔法纺丝工艺，后经水解处理制得100%再生纤维素纤维。在这一工艺中，熔融纺温度低于250℃，纺丝卷绕速度为1000m/min。表2为该纤维的品质指标。

　　2.2纤维素纺熔非织造新技术

　　20世纪60年代，英国Courtaulds（考陶尔兹）公司、德国Enka（恩卡）公司开始进行以纤维素为初始原料的纺丝成网非织造技术研究。进入21世纪以来，众多的纤维生产商尝试改进纤维素非织造产品的性价比，纤维素纺熔技术与产品的开发日趋活跃。立足于Lyocell技术，兰精集团、美国Weyerhaeuser制浆造纸公司、欧洲Fraunhofer应用聚合物研究所和德国非织造机械制造商Reifenhauser（莱芬豪舍）公司、Biax等在纤维素直接成网技术上均进行了研究和探索。