2021年第50卷第4期合成纤维SyntheticFiberinChina2021年2月23日，国家先进功能纤维创新中心发布文件，提出“未来我国纺织产业优先发展的方向主要集中在纺织纤维新材料、纺织绿色加工、先进纺织制品、纺织智能制造与装备等四个方面。”其中又具体指出，“到2030年低温染整工艺成为主流工艺。”这应当是在《国务院关于建立健全绿色低碳循环发展经济体系的指导意见》的总体精神指导下，结合纺织产业具体实际而制定的。印染行业是纺织产业链的终端，是能耗大户，也是水资源耗用大户。高能耗和高用水及废水排放固然是表现在印染企业，解决这些问题无疑需要印染行业的努力，然而也需要，而且也能够从整个纺织产业链源头来加以解决。笔者[1]曾经发表过“从源头解决印染行业环保问题的几点思考”的文章，本文拟再重点从聚酯的化学结构改性入手，阐述从源头解决聚酯纤维的低温染整工艺问题。聚酯及其纤维(涤纶)性价比高，我国的化纤产量占全球化纤产量的70%以上，而涤纶产量又占化纤总产量的近75%，年产能已达5500万t。因此如何将聚酯及其纤维的事情做好，对解决中国的纺织产业至关重要。其中，解决涤纶的低温染色问题可以对降低能耗、减少碳排放作出重要贡献；有些改性涤纶还能同时解决节约水资源，有效利用染料，极大地减轻废水处理负担等问题。1低温常压染色涤纶的节能近几年逐渐在市场上崭露头角的两个涤纶品牌——迭代涤纶-D和迭代涤纶-C，均属于低温常压染色涤纶。它们是原有涤纶的迭代法发展，被青岛新维纺织开发有限公司注册为商品名——迭代®涤纶。其中的迭代®涤纶-D为新型分散染料常压可深染聚酯(NEDDP)纤维，迭代®涤纶-C为新型阳离子染料常压可深染聚酯(NECDP)纤维[2-4]。众所周知，普通涤纶只能用分散染料在125~130℃的高温高压下染色，能耗大、耗时长、效率低，上染率不足90%，染料利用率低，给染后残液处理带来很多麻烦。NEDDP纤维是在聚对苯二甲酸乙二醇酯化学结构的基础上共聚入间位结构的间苯二甲酸，用以适度破坏结构规整性，又同时向大分子中引入柔性基团的醚键，提高大分子链段运动能力，降低染色温度。由于大分子中仍无可与染料结合的染座，只能用分散染料在低温95~100℃下深染包括黑色在内的全色系，上染率比常规涤纶高2%~3%，色牢度均可达4级国标。NECDP纤维的化学结构是将上述的间苯二甲酸替换为间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠，即引入了可与阳离子染料结合的染座。它除具有与NEDDP纤维同样的低温染色性能外，还可以用阳离子染料染色，具有更好的色牢度和鲜艳性，另有其他特点再论从源头解决印染行业节能与减排张大省1，王遵元2，王建明1（1.北京服装学院，北京100029；2.青岛新维纺织开发有限公司，山东青岛266001）摘要：从纺织的源头——聚酯化学改性着手，实现改性迭代涤纶的低温常压沸染，能够解决印染行业的节能与减排问题。如按2000万t/a涤纶采用常压染色技术计算，可减少碳排放约60亿t/a。新型阳离子染料常压可深染迭代涤纶，可在深染的同时，上染率达99%以上，清澈的染后残液还可多次循环再利用，且K/S值高、色差ΔE小、色牢度高。关键词：聚酯纤维；低温染色；节能减排；碳排放中图分类号：X791文献标志码：A文章编号：1001-7054(2021)04-38-03收稿日期：2021-03-15作者简介：张大省(1942—)，北京服装学院材料科学与工程学院退休教师，主要研究聚酯的化学改性及其纤维成形加工、复合纤维及共混纤维的成形加工。节能减排􀥝􀥝􀥝􀥝􀥝􀧝􀥝􀧝􀥝􀥝􀥝􀥝􀥝􀧝􀥝􀧝38DOI:10.16090/j.cnki.hcxw.2021.04.0112021,50(4)容后续详解。现将上述两种新型低温可深染纤维在节能方面的情况做一粗略计算。(1)企业提供数据，大约每吨布常压染色比高温高压染色节省0.5t蒸汽，折合每吨布节省100元热能；(2)按0.8MPa(G)饱和蒸汽计算，吨蒸汽的理论能耗(计算基准为0℃水)为2774869kJ，按此计算，每吨蒸汽消耗94.7kg标准煤，若蒸汽锅炉效率按70%计，则实际煤耗为135kg标煤/t蒸汽，吨标煤能产7t左右的蒸汽；(3)压力0.098~0.245MPa、温度127℃以下，每千克蒸汽的热焓按2596kJ计算，生产1t蒸汽需要0.0886t标煤；(4)1t标准煤的“碳排放系数”为0.68t碳，即1t标煤排放0.68t碳；(5)1万t涤纶织物采用低温常压染色，比高温染色节省：10000t纤维×0.5蒸汽/t纤维=5000t蒸汽；(6)染1万t涤纶织物节省标煤：5000t蒸汽×0.0886t标煤/t蒸汽=443t标煤；(7)染1万t涤纶织物减少碳排放：443t标煤×0.68t碳/t标煤=301.24t碳；(8)目前我国涤纶产能5500万t/a，暂且不按“低温染整工艺成为主流工艺”的指标计算，倘若每年能有2000万t涤纶采用常压染色技术，每年可减少碳排放：2000万t/a×301.24t碳=602480万t碳/a(~60亿t碳/a)；(9)即折合节约标煤：2000万t/a×443=886000t/a；(10)染2000万t/a涤纶面料，节省能源费：100元/t×2000万t/a=200000万元/a=20亿元/a。2NECDP纤维染色残液循环再利用由于合理而适宜的化学结构设计，NECDP纤维具有更突出的特点是在保证可染至深黑色的同时，其上染率可达99%以上，也就是说，染后残液中只有极少染料残余。对此染后残液有两种处理思路：一是以废液形式直接排放，已经能够极大地降低废水处理负担；二是将残液循环再利用染色。图1是以染料质量分数1.39%~5.54%的藏青色阳离子染料染NECDP短纤维，染料质量分数大于3.61%时，纤维已显示了深黑色，而残液脚水清澈[5]。图2为NECDP纤维织物使用阳离子染料经5、6次循环再利用染黑、红、黄、蓝4种颜色的直观效果，结果显示染后织物颜色纯正、鲜艳，残液清澈[6]。图2NECDP纤维织物阳离子染料染后残液多次循环再利用染色效果图1不同藏青色阳离子染料浓度染色后纤维及残液1.39%2.77%3.61%4.16%5.54%张大省，王遵元，王建明.再论从源头解决印染行业节能与减排392021年第50卷第4期合成纤维SyntheticFiberinChina表1为图2所示染后残液多次循环再利用染色的上染率、表征染色深度的K/S值、色差ΔE值。从表1可见，经5次循环染色过程，红、黄、蓝、黑四种颜色唯有黑色在染至第四、五次时，上染率略低于98%，其余均在99%或以上；各个不同颜色经5次染色的K/S值大体一致；色差ΔE值均小于1。表2为染后残液多次循环再染色织物的色牢度，除红色汗渍牢度略低外，其余大多色牢度指标均达国标，即使是红色汗渍牢度略低，似乎也与残液的多次循环再利用染色无甚关联，其第一次染色的汗渍牢度也同样不良，应属染料自身固有问题。表1NECDP染后残液多次循环染色织物的上染百分率、K/S值及ΔE染料RedGRL200%(红)GoldenYellowGLEG400%(金黄)BlueGRL300%(蓝)BlackFBL-01300%(黑)循环上染次数/次12345123451234512345上染百分率/%99.799.699.399.098.899.999.899.899.799.699.699.299.299.199.199.799.398.697.997.6K/S24.824.525.025.825.524.024.824.624.724.725.525.325.825.426.125.025.225.625.024.4ΔE00.330.760.430.3200.760.670.290.2800.460.500.270.2500.260.430.260.21NECDP纤维的染后残液多次循环再利用的实验室研究工作已经获得了满意的验证，看到了良好的结果。又在40kg/批级别溢流染色机上进行了小批量验证，也初见成效。该项工作的工业化实现，不仅能够节能，且能够极大地节约水资源，还能够在保证包括深染至黑的全色系的条件下，极大地提高染料的利用率。如果真能实现染后残液的3~4次循环再利用，扣除操作损失部分，仍可节水70%~75%，同时极大地减轻了排出废水的处理负担。3结语印染行业为能耗、水耗大户，行业内需要认真解决。本文从源头改性聚酯的理论设计与已进行的实践，验证了可以实现从源头设法解决印染行业的节能与减排问题。参考文献[1]张大省,王建明.从源头解决印染行业环保问题的几点思考[J].纺织导报,2017(7):92-96.[2]张大省,周静宜.分散染料常压深染共聚醚酯及其超细纤维:201310420953.9[P].2013-09-09.[3]张大省.一种阳离子染料可染的聚酯及其超细纤维:201110225265.8[P].2013-02-06.[4]张大省,王建明,周静宜.新型分散染料及阳离子染料常压可染聚酯及其纤维[J].染整技术,2016,38(10):20-25.[5]金国周,李杰昌,张大省.新型阳离子染料常压染色涤纶的染色特性[J].染整技术,2017,39(12):14-17.[6]郭晓丽,王建明,张大省.新型阳离子染料常压可染涤纶染色残液的多次循环利用[J].染整技术,2018,40(10):26-29.表2NECDP染后残液多次循环染色织物的色牢度染料RedGRL200%(红)GoldenYellowGLEG400%(金黄)BlueGRL300%(蓝)BlackFBL-01300%(黑)循环上染次数/次12345123451234512345摩擦牢度干4~54~544~54~54~544~5444~554~54~554~54~5455湿4~554~554~54~544~54~544~54~54~54~54~54~54~54~554~5皂洗牢度4~54~54~544~54~5444~54~54~544~54~54~554~554~55汗渍牢度酸3332~333~43~43~443~4444444~54~544~54~5碱2~32~32~322~33~43~43~43~43~43~43~443~43~44~54~544~54☞下转第42页402021年第50卷第4期合成纤维SyntheticFiberinChina3.2.1丝头的产生我们要求落丝工在自动落筒小车运行后，检查是否有丝头产生，并及时处理，从而杜绝丝头的产生。3.2.2自动落筒小车和推丝装置的运动拉力通过大量试验，在自动落筒小车的落丝孔外围增加一个可加热的半圆形烫丝环，且温度可控，这样可在运动过程中烫断丝头，使之无法产生拉力，继而无法将断裂的一端弹到正在运行的小丝卷上。同时，由于温度可控，也不会损伤满卷丝饼。3.2.3推丝板与推丝杆缝隙可夹丝头推丝装置是由推丝板和推丝杆及其他元件组成，推丝板与推丝杆之间有一定的空隙，可将落下的丝头夹住，在推丝板回收过程中产生拉力。我们就需要解决推丝板与推丝杆之间的缝隙问题。根据试验，选择推丝板和推丝杆之间的圆环，使用软性塑胶密封缝隙，同时也不会产生过大的摩擦力影响推丝动作的流畅。4结语自动化制造在中国的应用越来越广泛，作为传统制造业的化纤行业也在不断地摸索自动化在化纤行业的应用，以提高生产效率和降低人力成本。但是在实际生产使用过程中，总是会产生一些问题。这就需要广大的化纤技术从业者不断摸索新的解决方案，不断完善自动化制造，使之更好地为制造业服务。SolutiontotheProblemofPentratingWireintheOperationofAutomaticDoffingTrolleyTANGYi-fa(ZhejiangDoubleRabbitNewMaterialsCo.,Ltd.,Hangzhou311228,Zhejiang,China)Abstract:Withtheincreasingmaturityofautomationandthecontinuousincreaseoflaborcosts,morechem⁃icalfiberenterprisesadoptautomaticdoffingmethodstoimprovethedegreeofautomation.However,intheactualproductionprocess,itisfoundthataftertheautomaticdoffingtrolleyisrunning,thenumberofpen⁃tratingwireinthewholespinningpositionincreases.Inordertosolvetheproblem,theautomaticdoffingtrolleyisequippedwithanannularironingscrewrod,andthenumberofspindleofpentratingwireiseffec⁃tivelycontrolledbythepropersitemanagementsystem.Keywords:chemicalfiber,automaticdoffingtrolley,perfoliatewireRe-DiscussiononSolvingEnergyConservationandEmissionReductioninPrintingandDyeingIndustryfromtheSourceZHANGDa-sheng1,WANGZun-yuan2,WANGJing-ming1(1.BeijingInstituteofFashionTechnology,Beijing100029,China;2.QingdaoXinweiTextileDevelopmentCo.,Ltd.,Qingdao266001,Shandong,China)Abstract:Startingfromthesourceoftextiles—polyesterchemicalmodification,thelow-temperatureandat⁃mosphericboilingdyeingofmodifiediterativepolyesterisrealized,whichcansolvetheproblemsofenergyconservationandemissionreductionintheprintinganddyeingindustry.If20milliontons/yearpolyesterisusedforlow-temperatureandatmosphericdyeingtechnology,carbonemissionscanbereducedbyabout6billiontons/year.Thenewcationicdyedyeableiterativepolyestercandeepdyeundernormalpressure,andatthesametime,thedyeingrateisover99%,theresidualliquidafterdyeingisclear,andcanberecycledmanytimes,theK/Svalueishigh,thecolourdifferenceΔEissmall,dyeingfastnessisverygood.Keywords:polyesterfiber,low-temperaturedyeing,energyconservation,carbonemission☜上接第40页􀥡􀥡􀥡􀥡􀥡􀥡􀥡􀥡􀥡􀥡􀥡􀥡􀥡􀥡􀥡􀥡􀥡􀥡􀥡􀥡􀥡􀥡􀥡􀥡􀥡􀥡􀥡􀥡􀥡􀥡􀥡􀥡􀥡􀥡􀥡42