再生纤维素纤维绿色环保技术新进展(3)

　　生物酶纤维素采用酸浴为成形浴，其组成为：硫酸含量5%～15%，硫酸纳10%，成形温度15℃。纺丝试验采用湿法立式纺丝工艺，纺丝头牵伸0.4～1.1倍，纺丝板孔数

　　波兰生物与化纤研究所采用Biocelsol的生产工艺已顺利制得长丝产品。初始原料为芬兰产溶解浆DP550。纺丝液配置温度为3℃，落球秒数从70s升至90s，混合时间为1～6h，过滤时间4h，纺丝液过滤值K为100，不溶物低于0.5%。纺丝板孔径为0.06mm，纺丝速度为40m/min。所产单丝的纤度为1.7dtex，强力为1.6cN/dtex，伸长率达11.5%。2.4.3生物酶再生纤维素纤维技术的可行性评价

　　与传统粘胶纤维比较，生物酶再生纤维素纤维技术具有较高的平均聚合度，其配置的纺丝液浓度和相对粘度较高。基于溶解浆和纤维素成形的技术条件，生物酶再生纤维素纤维工艺有取代传统粘胶纤维的可能性。特别值得一提的是，以Biocelsol为代表的生物酶再生纤维素纤维生产技术摒弃了使用有毒溶剂CS2的磺化工艺，避免了严重的环境污染问题。

　　生物酶再生纤维素纤维的纺丝工艺具有较低的碱/纤维素比，即将粘胶法的碱/纤维素比从7.8∶6.0降至3∶9。纤维品质指标进一步优化，如强度从1.2cN/dtex提高至1.8cN/dtex。根据欧盟EO-PR6研究团队的研究，Biocelsol技术拥有很大的开发空间。目前其工业化生产的可行性研究已取得了共识。

　　2.5铜氨纺粘法非织造布

　　日本旭化成公司以棉短绒为初始原料，铜氨溶液为溶剂，采用纺粘法成功制得了100%再生纤维素纤维非织造产品，并实现了4500t/a级的工业化生产，其产品的商品名为Bemliese。

　　2.5.1铜氨纺粘法非织造布的技术特征

　　铜氨纤维素纺粘法非织造布取材于棉短绒，其纤维制品具有良好的吸湿性。Bemliese不使用黏合剂，具有较高的使用安全性。值得一提的是，由于纤网由连续长丝构成，因此纤维表面不会产生绒毛，为在高端医用和卫生保健用品上的应用提供了可能。

　　铜氨纤维素纺粘非织造工艺主要包括3个操作区，即溶液配置、挤压成形和成网，此外还包括水处理和氨与铜的回收。

　　铜氨纤维成形需要大量的水，平均每吨纤维约耗用600m3纯水。因此，在生产中除实现对铜和氨水的回收外，还必须完成水处理过程，以保证排水达到环保指标，即铜含量≤0.01mg/kg，氨含量<13mg/kg。

　　（1）铜氨纤维素纺丝液的配置

　　原料短绒的甲纤含量通常高于98%，平均聚合度为500。铜氨溶液一般使用碱式硫酸铜与氨水配置而成。

　　纤维素经开松处理、苛性钠碱液浸渍、汽蒸处理、过滤、漂白和溶解等工艺，制得铜氨纤维素纺丝液。原液的纤维素浓度在10%左右。

　　（2）铜氨纺粘法非织造布的技术特征

　　铜氨纤维素纺粘非织造布的成形装置采用3组矩形纺丝组件和矩形纺丝板，纺丝板孔径在0.5～0.7mm之间。在牵伸工序中，纤维素丝束的牵伸倍数为100。纤维成形速度为150m/min，纤网加工速度为20～40m/min，纤网单丝直径可控制在3～5μm内。铜氨再生纤维素纺粘非织造布的工艺流程如图1所示。

　　2.5.2铜氨纤维素纺粘法非织造布的应用

　　铜氨纤维素纺粘法非织造布产品具有吸湿性好、对粘着物和表面活性剂脱除能力强、抗化学性突出（IDA测定值达50）等优点。旭化成公司Bemliese克重27.5g/m2的揩巾产品的ESP值为400V，而同规格的梳理型非织造布（粘胶/PET）的ESP值高达900V，凸显了良好的抗静电性能。铜氨纤维没有软化点，其熔点在260～300℃之间，比聚酯纤维的热性能要好；此外，铜氨纤维网材的吸水测试结果显示，其吸水率达13.6mL/g，吸水速率达92～120mL/（m2？s）。

　　铜氨纤维素纺粘非织造布及其制品的独特使用性能，使其在高端医用、卫生保健以及特别工业用途方面取得了市场的普遍认可。诸如化妆用品使用的网材，干态和湿态垫片，湿纸巾和面部清洁巾，卫生保健用品清洁毛巾、纸巾等。工业用主要为高擦拭效果的揩巾、试验室用揩布、网材与抛

　　2.6环保功能性再生纤维素纤维的开发

　　2.6.1Alceru抗菌再生纤维素纤维

　　德国Thuringian纺织与塑料研究所（TITK）成功制得了具有抗菌功能的银系再生纤维素纤维，该纤维采用Alceru纺丝工艺，即将经过预处理的浆粕直接溶于NMMO水溶液配置成纺丝液，经纺丝成形、后处理后得到抗菌再生纤维素纤维。TITK在开发专用于食品加工操作服装的抗霉菌纤维的试验中，选择了3种类型的纤维试样，分别为含ZnO再生纤维素纤维、含ZnO的离子交换再生纤维素纤维以及含AgNO3和TiO2的离子交换再生纤维素纤维。3种纤维的技术特征如表7所示。

　　除此之外，TITK也可提供纳米级的银系抗菌剂。使用NMMO水溶液配置的纳米银系列纺丝液具有较高的热稳定性，银系列的添加剂粒度在80～140nm之间，抗菌纤维的单丝纤度低于2dtex。据介绍，银系纳米抗菌剂的添加量即使低至100mg/kg仍能满足正常的抗菌性能要求。

　　在应用方面，Alceru银系抗菌再生纤维素纤维可按2%～10%的比例与其他纤维混合使用，目前已在空气过滤介质、食品行业作业着装以及医用纺织品等领域展现出了良好的市场潜力。

　　2.6.2磁性再生纤维素纤维

　　将六铁酸钡（BaFe12O19）改性剂添加到Lyocell的纺丝液中，制得的纤维具有电磁传感功能，或可作为微波吸收材料。通常六铁酸钡改性剂粉末在使用前要经受840℃高温的预处理，该磁性再生纤维素纤维的直径可控制在15μm左右。

　　波兰Lodzd技术大学在磁性再生纤维素纤维的研究中，采用羧基铁粉（CIP）作为改性剂，磁性纤维的加工工艺紧凑，流程较短，大致为：所用原料浆粕的甲纤含量不低于94%，平均聚合度为800；采用DMMO水溶液做溶剂，直接配置的纺丝液中纤维素的浓度为12%，溶解过程的最高温度为110℃，压力240mbar，溶解时间80min；纺丝成形采用干-湿法工艺，凝固浴温度为20℃，塑化浴温度为70℃，加工速度在50～70m/min之间。

　　磁性再生纤维素纤维可以织物或梳理型非织造布形式进行应用。目前，该纤维的织物已用于电器等电装置的部件中，如感应传感器、电磁制动器等。此外，磁性纤维非织造布还可用作电磁环境下的屏蔽保护材料。

　　3关于国内再生纤维素纤维技术开发的思考

　　目前，粘胶纤维是再生纤维素纤维的主要品种，但其生产过程伴有严重的环境危害。自20世纪70年代以来，欧美与日本等发达国家和地区基于正常的技术更新规律，已基本放弃了传统粘胶纤维的生产。现阶段，粘胶纤维生产企业在技术方面的投入基本集中于应对或缓解生产中的“三废”对环境的冲击，可以说，传统粘胶纤维工艺基本不会再有较大的技术上的变革。而无限制地生产和过度使用粘胶纤维，对于纤维资源相对富足的我国来说也并非是合理的选择。

　　我国是世界上最大的纺织品生产国，而化纤占据着国内纤维加工总量的约70%。与此同时，资源瓶颈、环境污染等问题也正困扰着以粘胶纤维为代表的再生纤维素纤维行业。当前，国际上通过技术创新和升级实现再生纤维素纤维的可持续发展已逐渐转移至新型溶剂、高效低能耗熔法纺丝、生物酶纤维素直接纺丝等环保技术领域，这对我国粘胶纤维行业扩充产能和转型升级均具有现实的借鉴意义。

　　1我国环境保护节能减排的目标

　　我国已向全世界宣布，到2020年要全面达到小康社会，2005—2020年15年间，GDP总量以平均每年8%的速度增长，2020年将达到2005年的4倍，单位GDP污染物排放量要比2005年降低40%～45%。经过各方努力，2010年我国已完成“十一五”的减排计划，国务院也于2012年发布了《国家环境保护“十二五”规划》和相应的规定及重要指示，确定了重点工作部门的分工方案，要坚定不移地完成各项环保指标。

　　（1）全国污染物排放总量控制目标

　　根据国家的相关规划，2015年全国化学需氧量（COD）排放总量应控制在2347.6万t以内，比2010年减少8%；二氧化硫（SO2）排放总量控制在2086.4万t，比2012年减少8%；氨氮排放总量控制在238万t，比2010年减少10%；氮氧化物排放总量控制在2046.2万t，比2012年减少10%。

　　（2）“十二五”污染减排的目标与核心任务

　　根据《国家环境保护“十二五”规划》、《节能减排“十二五”规划》和《“十二五”节能减排综合性工作方案》的要求，“十二五”期间全国应减排化学需氧量420万t，二氧化硫277万t，氨氮40万t，氮氧化物358万t，以实现全国总量控制、行业总量控制和区域总量控制三大目标。同时规划，至2020年实现单位GDP二氧化碳排放量比2005年下降4%的目标。