世界纺织科技绿色化的进展
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文章摘要:世界纺织科技绿色化的进展,剑走抱著求亲,攻子之盾牙膏三月三。

当前,世界经济结构处于深度调整阶段,与此同时,新一轮科技革命和产业变革正加速推进,两者叠加效应明显。一方面,学科多点突破、交叉融合趋势日益明显,信息网络、生物科技、清洁能源、新材料与智能制造等领域呈现群体跃进态势,不断催生新产业、新模式、新业态;另一方面,世界主要国家都在加快布局新产业、新业态,通过加大科技创新投入,充分利用科技革命和产业变革机遇,加快培育新动能,以抢占未来经济和产业竞争的制高点。相关研究表明,从现在到2040年前后,将是新科技革命孕育发展的关键时期,带来世界发展格局的深刻变化。

 

作为制造业转型升级的重要抓手,绿色发展已经上升为国家战略。从全局来看,其已贯穿于全产业链制造环节,渗透到产品生命周期的各个阶段。严格来说,真正的绿色产业链应该是从资源提取到生产、消费,再到废弃物处置、循环利用的价值链上各环节都体现出环境友好特征。

 

绿色化主要从绿色原料和绿色加工技术两方面展开。前者主要涉及新型纤维资源(如生物基纤维等)的开拓与研究。后者主要指实现加工过程的低能耗、低排放、低污染、高效率,包括高效纺丝技术、有色纤维加工技术、纤维生态加工技术;无水少水染整技术、节能降耗染整技术、无害安全纺织化学品等。

 

绿色原料

生物基纤维的研究开发主要涉及发展生物质原料高效合成制备技术和PA56PLAPTT等生物基合成纤维产业化技术;熔融纺制纤维素纤维等新型高效清洁加工关键技术;发展海藻酸纤维、壳聚糖纤维等海洋生物基纤维产业化技术。其中,欢乐三张拼下载:生物基合成纤维的关键技术包括PEFPTTPDTPBTPLAPA56等单体、聚合、纺丝关键技术,重点关注原料替代技术,重构产品标准化工艺体系,实现规模化生产,开发低成本、高品质生物基纤维及制品;生物基再生纤维的发展主要围绕生物基再生纤维素纤维、蛋白纤维、海藻纤维、壳聚糖纤维的资源化、连续化、规模化、低成本化、功能化展开。

 

以生物基PX为例,近年来,国内外已有多家企业和科研院所进行了生物基PX的研究,开发出多种工艺路线,但综合来看,最具应用前景的工艺路线主要有3条。

 

生物基PX的合成途径

再以生物基PA56的重要原料15-戊二胺为例。目前,我国在生物基15-戊二胺的研究及产业化方面处于领先地位,上海凯赛生物技术股份有限公司拟在新疆乌苏新生产基地大规模增加长链二元酸产能,并新增50t生物基戊二胺,为打造百万吨级生物基聚酰胺提供原料保障。另外,中国科学院也构建了高生产性能的以赖氨酸为前体的戊二胺全细胞催化工程菌,进一步通过过程集成优化建立高效、低成本的全细胞催化工艺和戊二胺/尼龙5X盐制备工艺,开发了具有自主知识产权的菌种和生产工艺,成功获得了高纯度的戊二胺和聚合级尼龙5X盐,并与宁夏伊品生物科技股份有限公司共同建立了戊二胺/尼龙5X盐中试生产线,通过该方法生产的尼龙5X盐比石油化工来源的尼龙盐成本更低,具有强劲的市场竞争优势,为实现真正意义上的生物基尼龙市场开发奠定基础。

 

生物基聚酰胺聚合工艺流程

生物基化学纤维及其原料从研发、技术、工程化到产业化,科技和工程交叉复杂,所涉及到的基因技术、工业微生物技术、生化技术处于产业化前期基础研究阶段,难度大,流程长,关键环节较多。未来,应进一步开发以低成本生物质资源为原料生产生物基纤维单体工艺、生物发酵产物的高效分离技术以及生物质原料化学转化专有催化剂,同时完善上下游产业链,加快推进较成熟技术的产业化示范工作。

 

生物法二元酸工艺流程

原液着色纤维也是绿色原料的范畴,未来其发展方向包括再生纤维素纤维、海藻酸纤维原液染色技术;高品质细旦纤维原液深染技术;原液染色纤维功能化技术、纳米包覆颜料湿法纺丝纤维原液着色技术。

 

绿色加工技术

活性染料是印染用最主要的染料之一,但其染色过程中盐用量大、染料利用率低、能耗和水耗高、一次成功率低,是制约印染行业可持续发展的重大瓶颈问题。长期以来,活性染料无盐染色技术一直是业界研究的重点方向。由青岛大学牵头的活性染料无盐染色关键技术突破了传统染色理论和无盐染色技术瓶颈,自主创新研发出织物和棉、麻原纤维无盐染色成套技术和装备,创建了基于活性染料电中性分子反应的无盐染色新理论,开发了全色谱系列无盐染色专用活性染料和固色碱剂。

 

在成套技术及装备创新开发的基础上,项目创建了织物和原纤维无盐染色生产线,首次实现了无盐染色的产业化应用,彻底消除了盐的使用,大幅度提高了产品质量和附加值。织物染色一次成功率达到98.5%,与两相法染色相比,成功率提高5.5%,节能27%,减少污染物排放74.2%;与常规散纤维染色相比,生产成本降低32%,节约化学品67%,减少废水排放量46%

 

伴随着传统连续式和间歇式染色设备的升级换代,新型染色技术和装备也逐渐跨过科研阶段,迈向工业化应用。荷兰DyeCoo公司开发的DyeOx超临界CO2染色设备被认为是首台使用超临界CO2替代水的商业染色机。该设备经特殊温度控制的压力舱使CO2气体转变为超临界状态,超临界CO2同时具备液体和气体的特性,其与液体相比拥有较高的扩散系数和较低的粘性,可同时作为溶剂和溶质。因为以上特性,超临界CO2表面张力很小,可以轻而易举地渗进纤维内部,使聚合物纤维膨胀,并作为载体将染料带入纤维。使用DyeOx进行染色,无需用水和助剂,上染率达98%。由于采用干式加工,所以其染色效率高,节能效果明显,且95%CO2可回收利用。DyeOx染色单元可3组并联,单组最大载量200kg,日均产能4t

 

DyeCoo DyeOx超临界CO2染色设备

在牛仔后整理领域,Jeanologia公司通过TWINHS双头高速激光雕印机、G2臭氧水洗机和e-Flow泡沫处理设备的组合,打造了零排放加工中心。该套解决方案能够实现牛仔服装水洗废水100%回用,可避免污水排放以及浮石的使用。得益于激光、臭氧、泡沫等技术的综合运用,Jeanologia零排放加工中心能够减少水和化学品的用量达90%,节约能源50%。这套智能化处理系统具有可持续性强、自动化程度高、生产过程透明等特点,可完全满足生态环保的要求。

 

牛仔零排放加工中心

广东爱斯达智能科技有限公司等单位合作开发了具有多面料交替自动化处理功能的激光剪裁与雕刻一体机,实现了激光快速剪裁和局部水洗、雕花效果,优化了工艺流程,提高了生产效率;开发了新型臭氧水洗工艺,使臭氧在气相系统中快速实现服装整体或局部脱色仿旧效果,替代传统水浴氧化剂,减少了污染物排放;开发了针对牛仔服装生产和管理特点的多系统集成的智能化生产平台,以此为基础建立了牛仔服装生产单件流管理模式。基于此3项关键技术,与吊挂生产系统和先进的缝制设备集成,构成整个智能化生产系统。经实际应用验证,该生产系统可实现多品种混合投线和连续化生产,同时可减少用工成本1/4以上,提升总体生产效率20%30%。另外,耗水量相对于传统水洗工艺减少了45%70%,废水COD降低20%30%

 

激光快速剪裁

业界对等离子体技术在纺织领域中的应用已探讨多年,相关的研究成果颇多,虽然其在织物前处理、功能改性等效果已被证实,但由于成本等多种因素的限制,该技术在纺织行业的商业化应用一直进展缓慢。

 

APJeT®常压等离子体处理设备和EuroplasmaNanofics真空等离子体涂层设备主要用于后整理领域,桑德森力玛的PLA-NA常压等离子体处理设备则主要用于羊毛等天然纤维的预处理。APJeT®常压等离子体处理设备适用于包括非织造布在内的各类纺织品的后整理,可赋予纺织品良好的防水防污性能,其整理工艺完全无水,能够节省90%的化学品。Nanofics真空等离子体涂层设备可处理包括非织造布在内的各类纺织品以及成衣,在不影响织物透气性的情况下可赋予织物防水、防污、亲水、快干等功能。

 

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