低碳城市建设思路_用低碳化思路发展纺织绿色上浆

　　文章提出了发展纺织绿色上浆的一些方法:采用全生命周期绿色概念设计、生产新浆料,运用微波、等离子技术改造上浆工艺,以形成纺织上浆低碳技术新体系,为碳标签作准备。 　　Several methods regarding green textile warp sizing is introduced in the paper. By taking a holistic green lifecycle concept, the sizing process is upgraded by using new sizes, applying microwave and plasma technology such that a low-carbon sizing system could be formed and the ecological label of low carbon could be prepared.
　　
　　在我国,低碳经济发展已是大势所趋,采用低碳技术是我国由过去的高消耗、高污染的经济增长模式向低消耗、低污染的理想模式转型的必然途径。新一轮的纺织技术将充分体现低碳理念和技术革命。纺织上浆虽然属于传统纺织技术领域,但同样能够变更思路,进行技术创新,在浆料产品和上浆工艺技术方面全面改革,形成纺织上浆低碳技术新体系,走纺织上浆绿色化新路,应对即将出现的纺织“碳标签”壁垒。
　　
　　1低碳技术与纺织上浆
　　
　　低碳是指人类生产、生活过程中二氧化碳为主的温室气体排放量尽量降低的情况。低碳还体现在提高能源使用率、循环再利用、最大限度地节能等方面。“低碳”要比“节能”要求严格得多。低碳技术以低能耗、低排放、低污染为基础,最初的意义是指提高能源利用效率和创建清洁能源结构、保护气候环境,后续延伸至解决污染、排放等环境问题。
　　在低碳技术创新上,节能减排、采用新能源、采用碳捕获技术是三大关键。前二项技术创新对纺织上浆而言意义重大,能够形成全新的技术体系。
　　分析纺织上浆过程,相关因素如图 1 所示。
　　
　　低碳、绿色化纺织上浆技术的创新可以贯穿与上浆相关的各个过程,也可率先在某个生产环节进行,但应以全生命周期绿色的理念生产浆料新产品。在浆料制造、浆纱过程环节,应用新干燥技术等能够节能、清洁生产,实现“环保纺织浆料的研发与生产、清洁化上浆及织造生产、低能耗少排放环境友好的退浆生产、部分浆料的回收循环再用”的目标。
　　
　　2用全生命周期概念设计浆料产品
　　
　　产品全生命周期是指产品的原材料获取、产品设计、加工制造、包装运输、流通销售、使用维护和处置的整个生命过程,产品全生命周期中节能、环保、原材料及能源的使用效率达到最高、循环再用即是低碳、绿色,两者概念基本一致。
　　将产品全生命周期绿色应用于浆料产品,则有以下应对方法。
　　(1)在原材料获取、产品设计时选择可再生性原料
　　淀粉原料是天然的可再生性原料,以淀粉作为主要浆料成分是符合低碳概念的。但是,淀粉经常需要改性加工后应用,改性成分也是产品设计的关键之一,在设计中应该遵循低碳思路,选择可降解性、安全性好的改性试剂。
　　(2)浆料加工制造过程中选择清洁、节能工艺
　　淀粉湿法改性加工会产生污水,但通过非水工艺、半湿法工艺、水循环使用方法使浆料生产过程基本无污水排放,达到减排目的。浆料改性生产过程需要使用加热、干燥等工序,能源消耗量大,采用节能新技术如微波作为一种加热源代替传统烘干技术能节约许多能源。
　　(3)浆料生产过程的监控技术应用
　　保证产品的性能稳定,提高产品的正品率,减少浪费。
　　(4)在包装等其他过程改进产品
　　浆料产品从制造到使用,产品形态、中间环节流程均有节能、降耗的空间。如:产品的固态、液态;大小包装及包装材料的选用等。
　　(5)注重被上浆的经纱性能、织造、退浆因素
　　从纺织上浆各因素来看,用全生命周期概念设计浆料产品,更应该注重被上浆的经纱性能、织造、退浆因素,这是以往容易被忽视的。例如,目前市场上独立的浆料产品性能单一,只具有部分上浆功能,需要多种浆料组成配方上浆。这些浆料来自不同的浆料厂 ,并没有相互优化配合的性能,直接使用会出现效率不高、性能浪费现象,也会带来退浆的质量和环保问题。目前,用于纺织上浆材料的基本物质组分如图 2 所示,在设计浆料产品时结合经纱情况,按图2 分析浆料性能,引进改性成份和功能成份,形成全要素浆料,能够承担经纱上浆所需要的所有性能,例如仅辅助以用后上蜡,则浆料产品符合低碳、绿色理念。
　　(6)使用循环浆料和热熔浆料
　　从纺织上浆各因素来看,用全生命周期概念设计浆料产品,可以衍生非常规浆料,可循环使用浆料和热熔浆料便是其中有望生产应用的品种。
　　可循环使用浆料:在浆料分子结构与性能关系上进行专门设计,应用化学合成的聚合物浆料。上浆可以在中、低温度中进行。浆纱性能优良,浆纱织造后热水就能退浆,退浆液回收浓缩处理后循环再使用。
　　热熔浆料:是一种针对上浆性能设计的高温(100 ℃)熔化、室温凝固的聚合物,降解性能好,可退浆。上浆节能显著,上浆工艺简化,仅需要熔化上浆,冷风凝固,并且也可以在后续退浆工艺中回收循环使用。
　　
　　
　　3上浆过程中采用节能新技术
　　
　　上浆过程包括煮浆、输浆、浸浆、压浆、湿分绞、烘燥、后上蜡等工序,整个过程消耗许多能量。目前,许多工厂采用传统的加热方法,能量使用效率不高,为了节能降耗,采用高新技术革新上浆过程实现低碳目标。
　　3.1微波烘燥技术
　　微波加热与传统加热方式完全不同,它具有加热干燥速度快、热效率高、安全无害、操作简便、可自动化控制、设备紧凑等优点。微波是一种波长极短的电磁波,频率范围从 300 M ～ 300 kMHz,具有穿透特性,常用的微波频率为915 ～ 2 450 MHz。微波与物料的极性分子相互作用,极性分子以极高速度作电场极性运动,致使彼此间频繁碰撞而产生大量的摩擦热,从而使物料内各部分在同一瞬间获得热能而升温,相继发生水分蒸发,达到干燥的目的。
　　微波使被加热物料本身成为发热体,不需要热传导,热传导性较差的物料,也可以在极短的时间内达到较高温度。特别是含有水分的物质容易吸收微波而发热,加热几乎无损耗,故热效率高、节能。它比一般加热方法节能 1/3 ～ 1/2 以上。只要控制微波功率即可实现立即加热和终止。
　　微波加热干燥被控制在金属制成的加热室内和波导管中工作,微波泄露可严格控制在国家的安全标准指标内。微波不是放射线,没有放射线危害及有害气体排放,不产生余热和粉尘污染等,不污染环境。
　　从以上微波加热烘干的特点可知,在上浆中引入微波烘燥技术,研究相应工艺、研制相关设备,能够使浆纱工艺节能降耗。
　　3.2低温常压空气等离子体技术处理经纱上浆
　　等离子体是物质固体、液体和气体三态外的状态,被称为物质的第四态,它是由离子、电子、自由基、激发态等分子和原子所组成的电离气。等离子体中物质处于激发、电离的高能状态,其电子的负电荷和离子的正电荷总数相等,宏观上对外呈中性,故称等离子体。
　　等离子体种类较多,应用对象不一样。低温等离子体适用于纺织品处理,离子、中性粒子温度较低,可对各种有机高分子材料、纤维纺织品等材料进行表面处理。
　　低温等离子体处理纺织品产生的作用主要有以下几 方面。
　　(1)刻蚀作用。等离子体中高能粒子与纤维表面层分子剧烈反应、气化,改变了纤维表面的光洁度,有清洁纤维表面的效果,并能改善纤维的吸湿、光反射、粘合、摩擦、手感和抗静电等性能。
　　(2)交联作用。等离子体产生的高温粒子与纤维表层高分子反应,使其表面层分子发生分子链切断,产生自由基,又引发新的化学反应,表层性能改变,交联作用能提高材料的稳定性,保护材料体相性能。
　　(3)化学改性作用。不同的气体等离子体处理纺织品,能够改变其表面化学组成,致使表面性能发生变化。根据需要,选择合适的气体,在纤维表面引入新的基团,使纤维表面发生化学改性,达到纤维亲水、疏水、染色和印花等性能改善目的。
　　(4)接枝聚合。利用非反应气体,如用氩气等离子体处理织物,使之表面活化,生成自由基,可引发单体在织物表面发生聚合反应。通过等离子体聚合或接枝聚合,可使纤维表面沉积防水膜、亲水膜等功能性膜,或接枝上功能性基团,对材料表面进行所期望的改性。
　　非常压低温等离子体处理纺织品存在成本、效率等问题,目前主要应用于纺织品的特殊功能表面处理。低温常压空气等离子体是由大气压空气中辉光放电产生,具有可推广规模化应用性能,在经纱上浆前进行低温常压空气等离子体处理,使纱线纤维表面有一定刻蚀作用、化学改性作用,亲水性、润湿性、粘附性等表面性能改善,提高上浆效果,节约能耗,降低生产成本,是纺织上浆领域的一个重要研究任务。
　　3.3低温上浆技术
　　研究适于低温上浆的浆料及上浆工艺,减少上浆蒸汽的使用,实现低能耗上浆。
　　3.4革新高压上浆工艺
　　现在采用高压上浆工艺是基于浆料的粘度及纱线表面的润湿不良。采用表面张力低又具有粘附力的浆料及通过改善纱线的表面润湿性能,是低压节能上浆的基础。
　　
　　4浆料碳标签和上浆碳足迹
　　
　　碳标签和碳足迹是国际贸易中的热点问题,在2009年12月哥本哈根全球温室气体如何减排的会议后变得越来越重要。碳标签是将产品生命周期(即从原料、制造、储运、废弃到回收的全过程)的温室气体排放量换算为二氧化碳当量总和,在产品标签上标示出来,以标签的形式告知消费者产品的碳信息。碳足迹是指由于人类活动,或者在产品的生产、服务的生产、产品提供和消耗过程中释放的二氧化碳和其他温室气体的总量“碳耗用量”,从数字可以了解,从原料端到制造过程哪一个环节会产生较多的碳排放。
　　碳标签和碳足迹涉及碳排放评判标准,目前标准制定仍不成熟,国际上用的碳足迹标准是2008年英国标准协会(BSI)等部门联合发布的PAS 2050标准(《产品与服务生命周期温室气体排放评估规范》)。产品碳足迹的国际标准ISO 14067已处于草案拟定阶段,计划于2011年发布。2009年6月,中国标准化研究院和英国标准协会在北京共同主办PAS 2050中文版发布会,我国低碳产品认证将以中国环境标志为基础开展,采取措施来确定“碳足迹”具体的核算法则、实施方案和标准,以保障碳标签制度的顺利推行。
　　目前,在美国等一些环保工作起步早的国家,已经出现了服饰上的“碳标签”,我国纺织行业也会行动起来。作为纺织低碳的组成部分之一,浆料产品碳标签和上浆过程碳足迹也应该预先准备,增强碳标签意识,做好基础工作。目前纺织低碳排放标准不仅我国没有具体的评价指标,国际上也缺乏权威的评判标准。要在估算方法、评价及量化方面进行工作,制定相关标准,实施节能减排,既有利于国际纺织贸易,又有利于国内低碳环境保护。
　　
　　5结语
　　
　　低碳产品和低碳经济目前还处于起步阶段,需要低碳技术的支持,用低碳化思路发展纺织上浆技术,获得产品升级、产业发展的新技术。通过采用低碳技术,生产低碳产品,在保护生态和环境、规避下一个技术壁垒 ―― 纺织低碳等方面发挥我们的作用。