漿紗生產(chǎn)節(jié)能減排途徑探討

林建萍 崔鴻鈞

在織物的織造生產(chǎn)過(guò)程中，漿紗工序處于非常重要的位置，它是織造工程的心臟，同時(shí)也是織造生產(chǎn)中排放污水最多、消耗能源較大的工序，是整個(gè)棉紡織實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。經(jīng)估算，每臺(tái)漿紗機(jī)每年消耗標(biāo)準(zhǔn)煤約11000噸，消耗水資源約7500噸，二氧化碳排放約32500噸，廢水排放約180噸。漿紗工序生產(chǎn)中化學(xué)漿料、消耗水汽的排放，工廠大都是采用直接排放的傳統(tǒng)方法，這種方法既污染環(huán)境，又浪費(fèi)能源（熱能）。因此，在發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)和節(jié)能減排已成全世界各行各業(yè)的共識(shí)之時(shí)，漿紗工序節(jié)約能源和減少污水排放，已成為中心問(wèn)題。本文旨在探討漿紗工序節(jié)能減排的途徑，將漿紗過(guò)程中因漿料、廢水的排放而造成的環(huán)境影響和能源浪費(fèi)減少到最低程度，為企業(yè)實(shí)現(xiàn)漿紗節(jié)能和零排放，以獲取較高的經(jīng)濟(jì)效益。

1 創(chuàng)新上漿工藝，實(shí)現(xiàn)漿紗節(jié)能

1.1 半糊化上漿工藝

半糊化上漿工藝是以無(wú)PVA上漿為基礎(chǔ)，用淀粉等天然高聚物，采用低溫（65℃左右）調(diào)漿和室溫上漿。在漿液低粘度（一般為5～7s）的狀態(tài)下[1]，使?jié){槽內(nèi)部分溶解于水的小淀粉鏈浸透到紗線內(nèi)部，并使大量淀粉顆粒吸水膨脹后均勻地粘附在紗線表面。當(dāng)漿紗出漿槽進(jìn)入烘房高溫烘燥時(shí)，粘附在紗線表面大量吸水而沒有解體的淀粉顆粒，遇高溫蒸汽而迅速破裂，其較長(zhǎng)的淀粉分子鏈覆蓋于漿紗表面的同時(shí)，與浸透到紗線內(nèi)部較小的淀粉分子鏈相連接，便形成完整的漿膜。半糊化上漿工藝具有漿料配方組分少，調(diào)漿和漿槽粘度控制方便，可較容易地實(shí)現(xiàn)漿液浸透和被覆比例的控制，以改善被覆層的質(zhì)量，提高漿紗耐磨性能和伏貼毛羽；而且采用較小壓漿力，減少動(dòng)力消耗，可延長(zhǎng)壓漿系統(tǒng)部件使用壽命和保養(yǎng)周期；漿液剩漿不凝凍，可長(zhǎng)期保存不變質(zhì)，提高用漿效率等優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)測(cè)算一臺(tái) GA308型漿紗機(jī)，假定每月連續(xù)生產(chǎn)200萬(wàn)米漿紗，則調(diào)漿節(jié)約能源標(biāo)準(zhǔn)煤103噸/年；漿槽室溫上漿節(jié)約能源標(biāo)準(zhǔn)煤373噸/年；濕漿紗壓出加重率平均從120%降為100%，節(jié)約能源標(biāo)準(zhǔn)煤154噸/年；合計(jì)每年節(jié)約能源標(biāo)準(zhǔn)煤630噸，節(jié)能、節(jié)支效果明顯。因此，半糊化上漿工藝不僅改變了傳統(tǒng)淀粉漿采用高溫（約95℃）上漿工藝存在的種種弊端，實(shí)現(xiàn)了一種新的淀粉漿低溫（室溫）上漿工藝，使調(diào)漿和上漿溫度降低，減少蒸汽消耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。而且半糊化上漿工藝因淀粉等天然高聚物完全取代了合成高聚物，可以減少退漿和污水處理過(guò)程中的碳排放，解決生產(chǎn)合成高聚物而產(chǎn)生的大量碳排放引起的環(huán)境污染問(wèn)題?！鞍牒?jié)能環(huán)保上漿工藝及漿料制造新技術(shù)”項(xiàng)目已被中國(guó)紡織聯(lián)合會(huì)列為2013年重大推廣項(xiàng)目。

1.2 冷上漿工藝

冷上漿是一種在室溫下通過(guò)液體的漿料助劑上漿而無(wú)需漿液加溫和紗線干燥的經(jīng)紗準(zhǔn)備技術(shù)。其屬于“經(jīng)紗表面上漿”。上漿時(shí)在分條整經(jīng)機(jī)的筒子架與卷繞大滾筒之間，安裝一套“上漿裝置”。這套上漿裝置由漿槽、浸漿輥等組成，把漿液貯存在漿槽內(nèi)，紗線在回轉(zhuǎn)的浸漿輥上經(jīng)過(guò)時(shí)，以施漿的方式給紗上漿。也有冷漿液在分條整經(jīng)機(jī)的整經(jīng)滾筒和倒軸裝置間的經(jīng)紗上蠟槽上進(jìn)行。其可通過(guò)調(diào)整給液輥的速度來(lái)調(diào)節(jié)上漿率，以適合于各種材質(zhì)的經(jīng)紗。冷上漿工藝方法在毛織物生產(chǎn)中已廣泛應(yīng)用。但在棉織物生產(chǎn)中很少使用，目前仍處于研究階段，研究者利用整經(jīng)漿紗聯(lián)合機(jī)對(duì)滌棉織物和精梳棉織物應(yīng)用冷上漿工藝進(jìn)行了研究探討，并取得了較好的效果。其利用 ZLGA801型分條整漿聯(lián)合機(jī)和織機(jī)為豐田JAT710型噴氣織機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)品種規(guī)格為CVC45S×45S130×70府綢和JC50S×JC50S144×86府綢，采用常州豐源紡織助劑有限公司的“冷漿料”產(chǎn)品，按冷漿料與水的比例為1∶l進(jìn)行調(diào)漿，將漿料充分?jǐn)嚢杈鶆蚝螅苯油度胧褂?，常溫上漿，織造效果如表1所示。

表1 織造效果

冷上漿工藝因采用室溫上漿，漿液不需加溫和調(diào)漿，故操作方便，且經(jīng)紗兩測(cè)通過(guò)上漿輥切向表面上漿吸液量為10%～60%，漿紗進(jìn)烘房所帶的水份少，因而供干所需能耗僅為傳統(tǒng)上漿的20%，故冷上漿工藝可減少紗線烘燥所需蒸汽的稍耗，節(jié)約能源。而且上漿率低，一般上漿率為2%～6%，可節(jié)省漿料，方便退漿，減少污水的產(chǎn)生。同時(shí)，冷上漿的投資和流動(dòng)成本都遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)的熱上漿工藝。這種上漿方式與傳統(tǒng)的上漿方式相比，上漿成本可以降低約85%左右，可降低能量消耗，減少有害物的排放，有利于環(huán)境保護(hù)。

2 開發(fā)和應(yīng)用綠色環(huán)保漿料，實(shí)現(xiàn)環(huán)保

目前紡織廠使用的漿料多為天然漿料和化學(xué)漿料所組成的混合漿料，其中在化學(xué)漿料中的聚乙烯醇(PVA)由于其具有良好的成膜性、撓曲性、耐磨性、粘附性、化學(xué)穩(wěn)定性和強(qiáng)度好等優(yōu)點(diǎn)而得到了廣泛應(yīng)用。但PVA由于其生物降解周期較長(zhǎng)，故帶來(lái)了嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，印染廢水中退漿造成的污染約占紡織品濕加工整理廢水的50%，而漿紗過(guò)程中所使用的PVA漿料是退漿廢水中污染物的主要來(lái)源。因此，我國(guó)從1997年起，提倡“不用或少用PVA上漿”，鼓勵(lì)漿料企業(yè)積極開發(fā)綠色環(huán)保漿料，并取得了很大的進(jìn)展。不少國(guó)產(chǎn)的新型環(huán)保漿料的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)都已經(jīng)滿足了替代PVA的要求，在許多國(guó)內(nèi)織造企業(yè)實(shí)際應(yīng)用也取得了較為理想效果。

目前，綠色環(huán)保漿料大多以變性淀粉和聚丙烯酸酯類為主。

2.1 新型環(huán)保漿料ASP

新型環(huán)保漿料ASP是荷蘭艾維貝公司利用生物基因遺傳工程培育出的含10%支鏈的馬鈴薯淀粉，再經(jīng)過(guò)酯化、醚化等特殊的化學(xué)變性，生產(chǎn)出既具有合成漿料的性能，又保持天然原料優(yōu)點(diǎn)的新一代醚化類全支鏈變性淀粉。其對(duì)天然纖維和合成纖維均具有良好粘著力，漿膜強(qiáng)度高，柔韌性好，且漿紗具有手感滑爽、漿膜柔韌、分紗輕快、毛羽貼服等特點(diǎn)?？椩鞎r(shí)開口清晰，產(chǎn)生脆斷現(xiàn)象減少斷頭率下降，各類織疵相應(yīng)減少，織機(jī)效率有所提高，并保證了產(chǎn)品的質(zhì)量合格率。故ASP淀粉替代PVA漿紗的效果較好，可廣泛用于純化纖及其混紡織物的經(jīng)紗上漿。

2.2 CD-DF868環(huán)保漿料

CD-DF86漿料是上海西達(dá)實(shí)業(yè)有限公司生產(chǎn)的新型環(huán)保漿料，其采用優(yōu)質(zhì)淀粉經(jīng)醚化、酯化與接枝增韌、增容等多重變性及高科技生產(chǎn)的高性能淀粉。顯著特點(diǎn)是具有漿膜斷裂伸長(zhǎng)大（達(dá)27%），是普通淀粉的20倍以上，國(guó)外優(yōu)良馬鈴薯淀粉的4～5倍，極大地改善了淀粉漿“脆硬”的缺陷。與普通淀粉搭配使用，可大幅提升淀粉漿上漿性能，在40S、50S、60S、80S、100S純棉、T/C、T/R、rayon、tencel等各種紗線上漿中可完全取代PVA。經(jīng)有關(guān)企業(yè)使用證明，CD-DF868漿料替代傳統(tǒng)的PVA為JC 80S×JC 80S200×(105×2) 118″5枚3飛經(jīng)面緞紋品種的純80S棉紗上漿，當(dāng)ZAX-e-340型噴氣織機(jī)的速度達(dá)480rpm時(shí)，織造效率保持在90%以上，降低漿料成本15%以上；在100S純棉紗上漿生產(chǎn)JC100S×JC100S 230×(88×4)120″5枚3飛經(jīng)面緞紋織物時(shí)，ZAX9100-340型噴氣的速度達(dá)500rpm，織造效率為92%，同時(shí)，可降低漿料成本12%以上。因此，CD-DF868漿料可完全替代 PVA，能有效提高棉紡企業(yè)織造效率，降低上漿成本。

2.3 YX-A漿料

YX-A漿料屬丙烯酸類漿料。丙烯酸類漿料具有水溶性較好，對(duì)親水性纖維有良好的粘著性，易于退漿，價(jià)格比較 PVA便宜等優(yōu)點(diǎn)。但由于丙烯酸類漿料的吸濕性特別強(qiáng)，漿紗易吸濕再粘現(xiàn)象，因此，通常丙烯酸類漿料不作為紡織用漿料的主粘著劑使用，而只作為輔助粘著劑使用。在國(guó)內(nèi)丙烯酸類漿料的使用量?jī)H占全部漿料的10%左右。為使丙烯酸類漿料能作為上漿的主粘著劑，充分利用各種丙烯酸類漿料的優(yōu)點(diǎn)，一般大多采用乳液聚合或溶液聚合的方法，對(duì)其進(jìn)行多元聚合，以獲得理想的丙烯酸類漿料。

YX-A漿料是我國(guó)學(xué)者熊結(jié)剛通過(guò)分析丙烯酸類各種漿料的分子、離子、極性基團(tuán)以及玻璃化溫度等對(duì)單體進(jìn)行選擇，最后采用丙烯酸、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯等4種單體通過(guò)乳液聚合的方式進(jìn)行合成而得到的丙烯酸類漿料[2]。通過(guò)對(duì)YX-A漿料與國(guó)內(nèi)外常用丙烯酸類漿料、PVA漿料進(jìn)行單紗和片紗的性能測(cè)試比較，測(cè)試證明該漿料克服了以往丙烯酸類漿料的缺點(diǎn)，其上漿性能優(yōu)于PVA漿料，可以取代PVA漿料用于滌棉織物等經(jīng)紗的上漿。

2.4 新型化學(xué)合成漿料UCF-4

賽愛士UCF-4多功能漿料是德國(guó)巴斯夫公司研制的循環(huán)使用合成漿料，其是一種單一組分即可用于漿紗的通用型漿料，適用于所有短纖紗的上漿[3]，包括純棉、化纖或棉化纖混紡紗等。該漿料在低速攪拌投料煮沸2O分鐘后即可使用，故工藝簡(jiǎn)單，操作更方便。經(jīng)試驗(yàn)證明[3]，在細(xì)紗高密的滌棉品種采用單一 UCF-4漿料上漿試驗(yàn)，其調(diào)漿操作省工約60%、省時(shí)約50%、省能源約60%。而且該漿料還可回收再循環(huán)使用，即漿料排出廢液中的水可反復(fù)循環(huán)使用，改善了環(huán)境。同時(shí)，該漿料還具有退漿容易的特點(diǎn)，無(wú)需任何退漿化學(xué)品，僅需熱水洗滌就可退漿，簡(jiǎn)化了染整前處理工藝，降低企業(yè)污水處理成本。同時(shí)，上漿時(shí)漿槽含固量可比普通漿料低約50%，而上漿率比普通漿料低60%以上，僅為5%左右，紗線增強(qiáng)率、減伸率及3mm以上毛羽減少率均優(yōu)于傳統(tǒng)漿料。因此，UCF-4漿料的適用范圍很廣，織造斷頭率低、織造效率高、坯布質(zhì)量高，是一種優(yōu)質(zhì)方便的環(huán)保漿料。

2.5 ZY-II型環(huán)保漿料

ZY-II型環(huán)保漿料是選擇不同特性的單體進(jìn)行預(yù)聚合反應(yīng)、聯(lián)接反應(yīng)、助劑調(diào)整等多元物理和化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的具有高分子性能的新一代環(huán)保漿料。由于選擇的單體的不同特性（疏水性與親水性），反應(yīng)產(chǎn)生的是高強(qiáng)度的分子鏈結(jié)構(gòu)，分子結(jié)構(gòu)中含有乙烯基、羥基、羧基、酯基、酰胺基及羧酸鹽等多種極性集團(tuán)，因此對(duì)棉有較好的粘著力，且其中含有表面活性劑等有效成分。該漿料的成膜性較好，干分絞情況較好，滿足織物的上漿要求，并減少漿紗烘房?jī)?nèi)結(jié)漿皮現(xiàn)象，減少漿斑疵布，能滿足漿紗增強(qiáng)和減伸需求，降低織造經(jīng)紗斷頭數(shù)。

另外，其他綠色環(huán)保漿料有用甲殼素制得的殼聚糖經(jīng)生物改性后的漿料；新一代馬鈴薯變性淀粉經(jīng)特殊加工而成的CT-A、GM860和CP漿料，有由苯乙烯與丁二烯共聚嫁接在淀粉上所得到的Penlex系列漿料，還有用丙烯酸、丙烯酸酯和丙烯腈共聚而成的CT-A漿料和天然高分子衍生物瓜爾膠 CG70漿料、芭蕉芋淀粉等，他們的上漿性能大多已達(dá)到或接近PVA，可完全取代PVA上漿，以實(shí)現(xiàn)減少排放和污染環(huán)境的目的。

3 余漿循環(huán)利用，減少環(huán)境污染

余漿的循環(huán)利用有2種情況，一是漿紗機(jī)換缸時(shí)，大部分企業(yè)都將余漿輸回調(diào)漿桶保存，等待下次同一品種上漿時(shí)，用于該品種的上漿。但由于漿液易變質(zhì)，通常漿液的保存時(shí)間不宜太長(zhǎng)。二是更換品種時(shí)，漿槽內(nèi)的剩余漿液，通過(guò)回漿系統(tǒng)輸回調(diào)漿桶。因漿料是化學(xué)漿料及天然漿料的混合物，其調(diào)制成漿液后，在不同的溫度變化會(huì)引起漿料的形態(tài)和性能的改變而造成漿液成分變化。同時(shí)，由于不同品種的漿液配方也不一樣，故需要進(jìn)行回漿成份測(cè)試。然后，根據(jù)檢測(cè)出的回漿成份，結(jié)合新漿配方，使回漿與新漿混合，實(shí)現(xiàn)剩余漿料的再次循環(huán)使用，以降低能源消耗和漿液排放。

4 廢水回用，節(jié)能減排

漿紗廢水回用是對(duì)漿紗生產(chǎn)中的蒸汽凝結(jié)水、漿槽、調(diào)漿桶等清洗廢水進(jìn)行回用，實(shí)現(xiàn)漿紗節(jié)能和漿紗零排放。

4.1 蒸汽凝結(jié)水回用

漿紗機(jī)所用供熱介質(zhì)為蒸汽，蒸汽釋放熱量后，產(chǎn)生一定數(shù)量的凝結(jié)水，一般其產(chǎn)生的凝結(jié)水都按無(wú)壓排放的技術(shù)排入下水道[4]。而凝結(jié)水的溫度可高達(dá)90℃以上，這些熱量的流失，既浪費(fèi)了熱能，又造成了環(huán)境的污染。因此，不少企業(yè)都為了節(jié)約能源，減少污水的排放量，對(duì)其進(jìn)行回收利用。

4.1.1 烘筒高溫蒸汽凝結(jié)水的回收利用

目前，對(duì)烘筒高溫蒸汽凝結(jié)水的回收利用主要是將其集中回收，作為生產(chǎn)和生活用熱水。如通過(guò)改造管道，利用水—水換熱原理，對(duì)凝結(jié)水的余熱進(jìn)行回收利用，以供冬季供暖。又如通過(guò)水泵管道輸送到職工浴室進(jìn)行利用；利用其水溫高的特性，作為鍋爐給水和漿紗預(yù)濕上漿的補(bǔ)充溫水使用，不再另用蒸汽加熱冷水；另外，還可作為服裝生產(chǎn)中加入蒸汽熨斗的蒸餾水使用等。經(jīng)測(cè)算，通過(guò)這種對(duì)漿紗凝結(jié)水的回收利用，每臺(tái)漿紗機(jī)每年可回收凝結(jié)水約14700噸，利用余熱供暖約6500m2，合計(jì)每年節(jié)約資金約23萬(wàn)元。

4.1.2 濕分絞棒冷卻用水的回收利用

為了在漿紗生產(chǎn)中更好地貼服紗線毛羽，通常在濕分絞棒內(nèi)使用冷(卻)水的方法，以降低濕分絞棒表面溫度。當(dāng)由漿槽出來(lái)的熱紗片通過(guò)濕分絞棒時(shí)，由于溫差的原故在濕分絞棒表面上結(jié)一層水露，使紗片與濕分絞棒表面非常光滑，實(shí)現(xiàn)貼服毛羽的目的。但其需要不斷地向濕分絞棒充入冷水，現(xiàn)大多使用的是自來(lái)水，且濕分絞棒冷卻用水在使用后即排入下水管道，造成了很大的浪費(fèi)。以一臺(tái)津田駒漿紗機(jī)為例，其至少有2根濕分絞棒，多則有4～6根的。按最低每臺(tái)2根濕分絞棒來(lái)計(jì)，每小時(shí)需耗水2.5噸。因此，將漿紗機(jī)的濕分絞棒冷卻用水進(jìn)行回收，打入水箱，使之做為漿紗調(diào)漿及車間沖洗用水。經(jīng)實(shí)際測(cè)算，每年每臺(tái)漿紗機(jī)可節(jié)約用水費(fèi)用在2萬(wàn)元以上。

因此，漿紗凝結(jié)水的回收與利用不僅能保證漿紗機(jī)的安全運(yùn)行，而且還節(jié)約能源，減少了污水的排放量，故是實(shí)現(xiàn)漿紗節(jié)能減排的一項(xiàng)有效措施。

4.3 清洗水回用

清洗調(diào)漿桶和漿槽等的水，因含有微量漿料，可設(shè)計(jì)一清洗水收集系統(tǒng)，將其收集起來(lái)，然后，過(guò)濾裝置，再將回水通過(guò)循環(huán)泵抽到回漿桶里再次參與調(diào)漿，實(shí)現(xiàn)循環(huán)使用。但回水使用的量與回漿量需要測(cè)定其漿料含量和成分后，經(jīng)配比計(jì)算，才能使用。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上分析探討可知，降低紗線的上漿溫度，采用低溫和室溫上漿，是實(shí)現(xiàn)漿紗節(jié)能的重要途徑。而開發(fā)多功能、少組分、清潔化、易上漿的高性能綠色環(huán)保漿料及其應(yīng)用，則是實(shí)現(xiàn)漿紗生產(chǎn)環(huán)保的關(guān)鍵和主要途徑。漿液、水、汽的回用，也是漿紗節(jié)能減排的有效途徑。因此，漿紗生產(chǎn)過(guò)程的節(jié)能減排應(yīng)在漿紗新工藝技術(shù)的開發(fā)、高性能環(huán)保漿料的研制、漿料和水汽的循環(huán)利用等3個(gè)方面系統(tǒng)研究，有機(jī)結(jié)合，才能提高漿紗質(zhì)量、降低能耗和減少環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)漿紗節(jié)能減排。

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