漿紗生產節能減排途徑探討

林建萍 崔鴻鈞

在織物的織造生產過程中，漿紗工序處于非常重要的位置，它是織造工程的心臟，同時也是織造生產中排放污水最多、消耗能源較大的工序，是整個棉紡織實現節能減排的關鍵環節。經估算，每臺漿紗機每年消耗標準煤約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。漿紗工序生產中化學漿料、消耗水汽的排放，工廠大都是采用直接排放的傳統方法，這種方法既污染環境，又浪費能源（熱能）。因此，在發展低碳經濟和節能減排已成全世界各行各業的共識之時，漿紗工序節約能源和減少污水排放，已成為中心問題。本文旨在探討漿紗工序節能減排的途徑，將漿紗過程中因漿料、廢水的排放而造成的環境影響和能源浪費減少到最低程度，為企業實現漿紗節能和零排放，以獲取較高的經濟效益。

1 創新上漿工藝，實現漿紗節能

1.1 半糊化上漿工藝

半糊化上漿工藝是以無PVA上漿為基礎，用淀粉等天然高聚物，采用低溫（65℃左右）調漿和室溫上漿。在漿液低粘度（一般為5～7s）的狀態下[1]，使漿槽內部分溶解于水的小淀粉鏈浸透到紗線內部，并使大量淀粉顆粒吸水膨脹后均勻地粘附在紗線表面。當漿紗出漿槽進入烘房高溫烘燥時，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，其較長的淀粉分子鏈覆蓋于漿紗表面的同時，與浸透到紗線內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，調漿和漿槽粘度控制方便，可較容易地實現漿液浸透和被覆比例的控制，以改善被覆層的質量，提高漿紗耐磨性能和伏貼毛羽；而且采用較小壓漿力，減少動力消耗，可延長壓漿系統部件使用壽命和保養周期；漿液剩漿不凝凍，可長期保存不變質，提高用漿效率等優點。經測算一臺 GA308型漿紗機，假定每月連續生產200萬米漿紗，則調漿節約能源標準煤103噸/年；漿槽室溫上漿節約能源標準煤373噸/年；濕漿紗壓出加重率平均從120%降為100%，節約能源標準煤154噸/年；合計每年節約能源標準煤630噸，節能、節支效果明顯。因此，半糊化上漿工藝不僅改變了傳統淀粉漿采用高溫（約95℃）上漿工藝存在的種種弊端，實現了一種新的淀粉漿低溫（室溫）上漿工藝，使調漿和上漿溫度降低，減少蒸汽消耗，實現節能。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程中的碳排放，解決生產合成高聚物而產生的大量碳排放引起的環境污染問題。“半糊化節能環保上漿工藝及漿料制造新技術”項目已被中國紡織聯合會列為2013年重大推廣項目。

1.2 冷上漿工藝

冷上漿是一種在室溫下通過液體的漿料助劑上漿而無需漿液加溫和紗線干燥的經紗準備技術。其屬于“經紗表面上漿”。上漿時在分條整經機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，紗線在回轉的浸漿輥上經過時，以施漿的方式給紗上漿。也有冷漿液在分條整經機的整經滾筒和倒軸裝置間的經紗上蠟槽上進行。其可通過調整給液輥的速度來調節上漿率，以適合于各種材質的經紗。冷上漿工藝方法在毛織物生產中已廣泛應用。但在棉織物生產中很少使用，目前仍處于研究階段，研究者利用整經漿紗聯合機對滌棉織物和精梳棉織物應用冷上漿工藝進行了研究探討，并取得了較好的效果。其利用 ZLGA801型分條整漿聯合機和織機為豐田JAT710型噴氣織機進行試驗，試驗品種規格為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”產品，按冷漿料與水的比例為1∶l進行調漿，將漿料充分攪拌均勻后，直接投入使用，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，漿液不需加溫和調漿，故操作方便，且經紗兩測通過上漿輥切向表面上漿吸液量為10%～60%，漿紗進烘房所帶的水份少，因而供干所需能耗僅為傳統上漿的20%，故冷上漿工藝可減少紗線烘燥所需蒸汽的稍耗，節約能源。而且上漿率低，一般上漿率為2%～6%，可節省漿料，方便退漿，減少污水的產生。同時，冷上漿的投資和流動成本都遠遠低于傳統的熱上漿工藝。這種上漿方式與傳統的上漿方式相比，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，有利于環境保護。

2 開發和應用綠色環保漿料，實現環保

目前紡織廠使用的漿料多為天然漿料和化學漿料所組成的混合漿料，其中在化學漿料中的聚乙烯醇(PVA)由于其具有良好的成膜性、撓曲性、耐磨性、粘附性、化學穩定性和強度好等優點而得到了廣泛應用。但PVA由于其生物降解周期較長，故帶來了嚴重的環境問題。根據統計，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%，而漿紗過程中所使用的PVA漿料是退漿廢水中污染物的主要來源。因此，我國從1997年起，提倡“不用或少用PVA上漿”，鼓勵漿料企業積極開發綠色環保漿料，并取得了很大的進展。不少國產的新型環保漿料的各項技術指標都已經滿足了替代PVA的要求，在許多國內織造企業實際應用也取得了較為理想效果。

目前，綠色環保漿料大多以變性淀粉和聚丙烯酸酯類為主。

2.1 新型環保漿料ASP

新型環保漿料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，再經過酯化、醚化等特殊的化學變性，生產出既具有合成漿料的性能，又保持天然原料優點的新一代醚化類全支鏈變性淀粉。其對天然纖維和合成纖維均具有良好粘著力，漿膜強度高，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。織造時開口清晰，產生脆斷現象減少斷頭率下降，各類織疵相應減少，織機效率有所提高，并保證了產品的質量合格率。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紗上漿。

2.2 CD-DF868環保漿料

CD-DF86漿料是上海西達實業有限公司生產的新型環保漿料，其采用優質淀粉經醚化、酯化與接枝增韌、增容等多重變性及高科技生產的高性能淀粉。顯著特點是具有漿膜斷裂伸長大（達27%），是普通淀粉的20倍以上，國外優良馬鈴薯淀粉的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。經有關企業使用證明，CD-DF868漿料替代傳統的PVA為JC 80S×JC 80S200×(105×2) 118″5枚3飛經面緞紋品種的純80S棉紗上漿，當ZAX-e-340型噴氣織機的速度達480rpm時，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JC100S×JC100S 230×(88×4)120″5枚3飛經面緞紋織物時，ZAX9100-340型噴氣的速度達500rpm，織造效率為92%，同時，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，對親水性纖維有良好的粘著性，易于退漿，價格比較 PVA便宜等優點。但由于丙烯酸類漿料的吸濕性特別強，漿紗易吸濕再粘現象，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。在國內丙烯酸類漿料的使用量僅占全部漿料的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點，一般大多采用乳液聚合或溶液聚合的方法，對其進行多元聚合，以獲得理想的丙烯酸類漿料。

YX-A漿料是我國學者熊結剛通過分析丙烯酸類各種漿料的分子、離子、極性基團以及玻璃化溫度等對單體進行選擇，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種單體通過乳液聚合的方式進行合成而得到的丙烯酸類漿料[2]。通過對YX-A漿料與國內外常用丙烯酸類漿料、PVA漿料進行單紗和片紗的性能測試比較，測試證明該漿料克服了以往丙烯酸類漿料的缺點，其上漿性能優于PVA漿料，可以取代PVA漿料用于滌棉織物等經紗的上漿。

2.4 新型化學合成漿料UCF-4

賽愛士UCF-4多功能漿料是德國巴斯夫公司研制的循環使用合成漿料，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，故工藝簡單，操作更方便。經試驗證明[3]，在細紗高密的滌棉品種采用單一 UCF-4漿料上漿試驗，其調漿操作省工約60%、省時約50%、省能源約60%。而且該漿料還可回收再循環使用，即漿料排出廢液中的水可反復循環使用，改善了環境。同時，該漿料還具有退漿容易的特點，無需任何退漿化學品，僅需熱水洗滌就可退漿，簡化了染整前處理工藝，降低企業污水處理成本。同時，上漿時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，紗線增強率、減伸率及3mm以上毛羽減少率均優于傳統漿料。因此，UCF-4漿料的適用范圍很廣，織造斷頭率低、織造效率高、坯布質量高，是一種優質方便的環保漿料。

2.5 ZY-II型環保漿料

ZY-II型環保漿料是選擇不同特性的單體進行預聚合反應、聯接反應、助劑調整等多元物理和化學反應而產生的具有高分子性能的新一代環保漿料。由于選擇的單體的不同特性（疏水性與親水性），反應產生的是高強度的分子鏈結構，分子結構中含有乙烯基、羥基、羧基、酯基、酰胺基及羧酸鹽等多種極性集團，因此對棉有較好的粘著力，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，并減少漿紗烘房內結漿皮現象，減少漿斑疵布，能滿足漿紗增強和減伸需求，降低織造經紗斷頭數。

另外，其他綠色環保漿料有用甲殼素制得的殼聚糖經生物改性后的漿料；新一代馬鈴薯變性淀粉經特殊加工而成的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到或接近PVA，可完全取代PVA上漿，以實現減少排放和污染環境的目的。

3 余漿循環利用，減少環境污染

余漿的循環利用有2種情況，一是漿紗機換缸時，大部分企業都將余漿輸回調漿桶保存，等待下次同一品種上漿時，用于該品種的上漿。但由于漿液易變質，通常漿液的保存時間不宜太長。二是更換品種時，漿槽內的剩余漿液，通過回漿系統輸回調漿桶。因漿料是化學漿料及天然漿料的混合物，其調制成漿液后，在不同的溫度變化會引起漿料的形態和性能的改變而造成漿液成分變化。同時，由于不同品種的漿液配方也不一樣，故需要進行回漿成份測試。然后，根據檢測出的回漿成份，結合新漿配方，使回漿與新漿混合，實現剩余漿料的再次循環使用，以降低能源消耗和漿液排放。

4 廢水回用，節能減排

漿紗廢水回用是對漿紗生產中的蒸汽凝結水、漿槽、調漿桶等清洗廢水進行回用，實現漿紗節能和漿紗零排放。

4.1 蒸汽凝結水回用

漿紗機所用供熱介質為蒸汽，蒸汽釋放熱量后，產生一定數量的凝結水，一般其產生的凝結水都按無壓排放的技術排入下水道[4]。而凝結水的溫度可高達90℃以上，這些熱量的流失，既浪費了熱能，又造成了環境的污染。因此，不少企業都為了節約能源，減少污水的排放量，對其進行回收利用。

4.1.1 烘筒高溫蒸汽凝結水的回收利用

目前，對烘筒高溫蒸汽凝結水的回收利用主要是將其集中回收，作為生產和生活用熱水。如通過改造管道，利用水—水換熱原理，對凝結水的余熱進行回收利用，以供冬季供暖。又如通過水泵管道輸送到職工浴室進行利用；利用其水溫高的特性，作為鍋爐給水和漿紗預濕上漿的補充溫水使用，不再另用蒸汽加熱冷水；另外，還可作為服裝生產中加入蒸汽熨斗的蒸餾水使用等。經測算，通過這種對漿紗凝結水的回收利用，每臺漿紗機每年可回收凝結水約14700噸，利用余熱供暖約6500m2，合計每年節約資金約23萬元。

4.1.2 濕分絞棒冷卻用水的回收利用

為了在漿紗生產中更好地貼服紗線毛羽，通常在濕分絞棒內使用冷(卻)水的方法，以降低濕分絞棒表面溫度。當由漿槽出來的熱紗片通過濕分絞棒時，由于溫差的原故在濕分絞棒表面上結一層水露，使紗片與濕分絞棒表面非常光滑，實現貼服毛羽的目的。但其需要不斷地向濕分絞棒充入冷水，現大多使用的是自來水，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。以一臺津田駒漿紗機為例，其至少有2根濕分絞棒，多則有4～6根的。按最低每臺2根濕分絞棒來計，每小時需耗水2.5噸。因此，將漿紗機的濕分絞棒冷卻用水進行回收，打入水箱，使之做為漿紗調漿及車間沖洗用水。經實際測算，每年每臺漿紗機可節約用水費用在2萬元以上。

因此，漿紗凝結水的回收與利用不僅能保證漿紗機的安全運行，而且還節約能源，減少了污水的排放量，故是實現漿紗節能減排的一項有效措施。

4.3 清洗水回用

清洗調漿桶和漿槽等的水，因含有微量漿料，可設計一清洗水收集系統，將其收集起來，然后，過濾裝置，再將回水通過循環泵抽到回漿桶里再次參與調漿，實現循環使用。但回水使用的量與回漿量需要測定其漿料含量和成分后，經配比計算，才能使用。

5 結語

通過以上分析探討可知，降低紗線的上漿溫度，采用低溫和室溫上漿，是實現漿紗節能的重要途徑。而開發多功能、少組分、清潔化、易上漿的高性能綠色環保漿料及其應用，則是實現漿紗生產環保的關鍵和主要途徑。漿液、水、汽的回用，也是漿紗節能減排的有效途徑。因此，漿紗生產過程的節能減排應在漿紗新工藝技術的開發、高性能環保漿料的研制、漿料和水汽的循環利用等3個方面系統研究，有機結合，才能提高漿紗質量、降低能耗和減少環境污染，實現漿紗節能減排。

[1]徐建新，史博生，吳志.低碳經濟的漿紗新思維——半糊化上漿新技術研究[C]//中國棉紡織行業協會.第十屆全國漿料與漿紗應用技術研討會論文集，2011，11：48-52.

[2]熊結剛.用于滌棉經紗上漿的新型丙烯酸類漿料的合成及性能研究[D].上海：東華大學，2005.

[3]吳風新，謝志敏.特殊漿料 UCF-4 的實踐與展望[J].河北紡織，2012（2）：34-37.

[4]王繼業，許偉，孫方平.漿紗凝結水的回收與利用[J].棉紡織技術，2009（8）：71.

[5]潘末可.紡織企業環保漿料推廣使用的緊迫性[J].科技視界，2013（7）：132.

[6]李世茂.冷漿料在整漿聯合機上的應用實踐[C]//中國棉紡織行業協會.第十屆全國漿料與漿紗應用技術研討會論文集，2011，11：160-161.

[7]方雪娟，李智華，俞覺等.冷上漿在單紗織造中的應用[J].上海毛麻料技，2000(3)，7-11.

[8]曹士賢.CHIMGEL冷上漿技術[J].上海紡織科技，1996(2)：57-59.

[9]武海良，楊明科，沈艷琴等.紡織漿料的開發與環境保護[J].棉紡織技術，2001，29（8）：13-14.

[10]張遲，于少明，高香蘭.國內外綠色紡織漿料研究進展[J].紡織科技進展，2007（6）：15-16.

[11]肖 琴.ZY-11 型環保漿料的試驗簡報[J].現代紡織科技，2004，12（2）：31-32.

[12]李晶，周艷.蒸汽凝結水的回收與利用[J].中國能源，2007（9）：71.42-43.