聚酯類服裝材料的回收與利用

楊　華

(陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西咸陽(yáng) 712000)

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聚酯類服裝材料的回收與利用

楊華

(陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西咸陽(yáng) 712000)

摘要：每年我國(guó)有大量廢舊紡織品，而廢舊聚酯類服裝是主要組成部分，最終大多數(shù)進(jìn)行了填埋或被焚燒，嚴(yán)重污染環(huán)境。因此對(duì)廢舊服裝再回收和利用的相關(guān)研究顯得尤為重要。該文介紹了目前廢舊聚酯類服裝材料的現(xiàn)況，廢舊聚酯類服裝材料采用物理、化學(xué)回收的方法，對(duì)再生聚酯材料資源再利用，有著重要價(jià)值和廣闊前景。

關(guān)鍵詞：聚酯類，服裝材料，回收，利用

1　目前聚酯類服裝材料的現(xiàn)況

我國(guó)每年產(chǎn)生的廢舊紡織品已達(dá)2600萬(wàn)噸，而綜合利用率不足0.1%，大部分沒(méi)有得到合理的回收利用，紡織服裝已成為增長(zhǎng)最快的固體垃圾。相對(duì)于紙張、玻璃和塑料等方面，我國(guó)每年在生產(chǎn)和消費(fèi)環(huán)節(jié)產(chǎn)生2000萬(wàn)噸左右廢舊紡織品，廢舊服裝是主要組成部分，而它們中的大多數(shù)最終都進(jìn)了填埋場(chǎng)或是被焚燒掉。中國(guó)廢紡織服裝的再回收和相關(guān)研究顯得尤為滯后。

中國(guó)紡織工業(yè)十三五規(guī)劃提出：“計(jì)劃在未來(lái)5年內(nèi)，初步建立起紡織再生纖維回收循環(huán)利用體系，到2020年全國(guó)纖維加工總量可望達(dá)到9150萬(wàn)噸，其中15%左右為再生纖維。”面對(duì)紡織行業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的迫切需求，紡織材料資源性再利用的研究有著重要價(jià)值和廣闊前景。

2　回收方法簡(jiǎn)介

回收方法分為物理回收法和化學(xué)回收法，物理回收法也可稱為機(jī)械回收法。

2.1物理回收法

消費(fèi)后的聚酯類服裝材料類服裝材料廢料中，通常混有紙、砂、土、鋁以及其他雜物。機(jī)械回收法一般先用粉碎機(jī)、剪切機(jī)等把聚酯類服裝材料廢料破碎，然后采用靜電分離器、X-射線探測(cè)分離器、近紅外識(shí)別技術(shù)和懸液分離技術(shù)等方法將雜物分離。分選后的聚酯類服裝材料碎片經(jīng)一系列清洗，除去表面附著物，干燥后擠出造粒或直接作為原料備用，這些廢料經(jīng)一定的成型工藝可制得各種成品。這種通過(guò)簡(jiǎn)單機(jī)械加工回收聚酯類服裝材料的方法操作簡(jiǎn)單，成本低廉，但其材料力學(xué)性能下降，不宜制作紡織用材料[1]。

2.2化學(xué)回收法

化學(xué)回收法包括化學(xué)改進(jìn)及化學(xué)降解。

化學(xué)改進(jìn)通常采用增鏈改性、交聯(lián)改性、氯化改性等來(lái)改變聚酯類服裝材料的鏈長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)，從而提高某些特性。PET廢料與水、酸、堿、醇等接觸會(huì)發(fā)生緩慢降解，平均分子量和特性粘度都有所下降，其再利用受到一定的限制。使用增鏈劑可增長(zhǎng)鏈長(zhǎng)，提高平均分子量和特性粘度，從而改善其理化性能。化學(xué)降解是用解聚劑在一定條件下打斷酯鍵，將高聚物降解為單體或低聚物以實(shí)現(xiàn)再資源化。化學(xué)降解有水解法、醇解法、熱解法、超臨界流體降解法等，不同的方法得到的降解產(chǎn)物有所不同。水解法一般是在酸、堿、鹽溶液中進(jìn)行，反應(yīng)需要在一定的溫度和壓力下完成。得到的產(chǎn)物是對(duì)苯二甲酸(TPA)單體和乙二醇(EG)單體。聚酯類服裝材料類服裝材料醇解是廢聚酯類材料再資源化的重要方法之一，已有許多學(xué)者研究了PET聚酯類材料的醇解，所采用的醇類有脂肪醇、芳香醇、一元醇、二元醇。一般情況是將PET碎片按一定的比例加入醇液中，加熱持續(xù)一段時(shí)間使聚酯類材料降解為單體或低聚物。若使用甲醇醇解，產(chǎn)物是對(duì)苯二甲酸二甲酯(DMT)和EG；若使用乙二醇醇解，產(chǎn)物是對(duì)苯二甲酸乙二酯(BH盱)單體及其低聚物，這些都可作為合成高聚物的原料。熱解法通常是將聚酯類服裝材料與一種堿在溶劑中加熱，該方法產(chǎn)物PTA收率高，品質(zhì)好，所需時(shí)間短。超臨界流體降解法反應(yīng)時(shí)間短，產(chǎn)品收率高，具有良好的發(fā)展前景，其不利之處在于反應(yīng)條件較為苛刻。此外，還有一些化學(xué)方法可以實(shí)現(xiàn)廢聚酯類服裝材料的降解，如胺解是用胺上的氮原子進(jìn)攻酯鍵中的碳原子，使酯鍵斷裂，生成醇和酰胺。將聚酯類服裝材料類服裝材料與伯胺或肼反應(yīng)即可實(shí)現(xiàn)胺解。

3　廢料再生纖維的紡絲工藝探討

3.1廢料再生纖維的紡絲工藝

廢料再生纖維的紡絲工藝分為一步法和兩步法。一般采用一步法生產(chǎn)聚酯類短纖維。聚酯類服裝材料經(jīng)一系列清潔干燥等處理回收后的切片或薄片直接進(jìn)入紡絲系統(tǒng)紡絲加工成最終產(chǎn)品。德國(guó)Rieter公司結(jié)合采用短程紡技術(shù)生產(chǎn)高線密度范圍(6.7dtex～17dtex)的短纖維，更進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本。因?yàn)槎坛碳徏夹g(shù)是一種集合所有加工工序的短纖維連續(xù)生產(chǎn)工藝，從碎片供應(yīng)開(kāi)始，經(jīng)過(guò)結(jié)晶、干燥、紡絲、拉伸、卷曲、切斷、打包，一個(gè)周期完成。紡絲和絲束生產(chǎn)線所有機(jī)組均布局在同一層上，設(shè)備進(jìn)一步簡(jiǎn)化。紡絲位可同時(shí)監(jiān)控，生產(chǎn)參數(shù)可適當(dāng)調(diào)節(jié)。縮短停留時(shí)間以防止熔體粘度繼續(xù)下降，低速紡絲容易控制。線密度為17dtex的纖維的紡絲速度一般約為35m/rain，可實(shí)現(xiàn)紡前染色。德國(guó)Rieter公司利用再生料生產(chǎn)聚酯類短纖維的短程紡生產(chǎn)線紡絲位為6～32位。制成的地毯纖維強(qiáng)度達(dá)35.28cN/dtex，延伸率達(dá)50%～70%，并工業(yè)化生產(chǎn)。

一步法工藝操作簡(jiǎn)單，成本低，但一般生產(chǎn)纖維性能要求不高的高線密度范圍的產(chǎn)品，如地毯纖維。二步法工藝適用于生產(chǎn)線密度低、纖維性能要求高的產(chǎn)品。世界所有行業(yè)都應(yīng)保持經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與保護(hù)環(huán)境之間的平衡，聚酯類服裝材料生產(chǎn)及后加工也不例外。一些回收公司與纖維生產(chǎn)廠家合作，從環(huán)境保護(hù)和節(jié)約資源的角度在減少和重復(fù)利用工業(yè)廢物方面作出了很多的努力。他們將回收的聚酯類服裝材料再生料進(jìn)一步加工成附加值更高的各種纖維產(chǎn)品。如意大利Montefibre公司開(kāi)發(fā)的“Terital Eco”產(chǎn)品，美國(guó)Wellman公司推出的Ecospun產(chǎn)品等。瑞士蘇黎世工業(yè)大學(xué)研究人員在緊湊型紡絲機(jī)上使用了Polypet A10-08清潔的PET薄片生產(chǎn)短纖維的簡(jiǎn)便方法，PET薄片在紡絲前必須經(jīng)過(guò)干燥以避免水降解。日本東洋紡公司利用聚酯類服裝材料回收再生料紡絲，然后制成紡織品，在機(jī)織纖維中含有30%以上的斷裂伸長(zhǎng)為60%～120%的初生長(zhǎng)絲，以防止織造過(guò)程中的纖維斷裂[2]。

3.2回收聚酯類材料再生紡織材料的最終產(chǎn)品主要有兩方面的用途

一是棉型細(xì)旦(如 1.65dtex～3.3dtex)纖維，主要用于棉紡織行業(yè)，可根據(jù)客戶需要，提供有色或無(wú)色短纖維；

二是非織造布行業(yè)，主要有噴膠棉、針刺棉、土工布、人造毛皮、玩具填充料、水龍帶、被服業(yè)等。特別在水龍帶和被服業(yè)方面應(yīng)用較廣。

3.3利用聚酯類服裝材料廢料紡粘非織造布

紡粘非織造布工藝：聚酯類服裝材料切片經(jīng)過(guò)干燥、熔融、紡絲、牽伸、成布等工序，可制得具有較高熔點(diǎn)和良好物理機(jī)械性能的紡粘非織造布聚酯類服裝材料。紡粘非織造布工藝中的紡絲成形機(jī)理與聚酯類長(zhǎng)絲高速紡中的成形機(jī)理相似。區(qū)別在于前者為氣流牽伸。后者為機(jī)械握持牽伸，而氣流牽伸相對(duì)機(jī)械握持牽伸在工藝上較難控制。利用廢棄聚酯類制品生產(chǎn)紡織纖維。

紡粘工藝不同：

(1)聚丙烯紡粘工藝中無(wú)需對(duì)聚丙烯進(jìn)行干燥，而聚酯類服裝材料紡粘工藝中必須對(duì)聚酯類服裝材料切片進(jìn)行干燥。

(2)由于聚酯類服裝材料熔點(diǎn)遠(yuǎn)高于聚丙烯的熔點(diǎn)，因此聚酯類服裝材料紡粘非織造布中的紡絲溫度和熱軋溫度與聚丙烯紡粘非織造布中有較大區(qū)別。

(3)聚酯類服裝材料紡粘工藝中紡絲速度須達(dá)5000m/rain以上才能使纖維牽伸比大于自然牽伸比，從而獲得較高的和穩(wěn)定的物理機(jī)械性能，而聚丙烯紡粘非織造布的紡絲速度只需大于2000m/min即可[3]。

4　結(jié)語(yǔ)

隨著聚酯類服裝材料消費(fèi)量的不斷增長(zhǎng)和環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)，廢物回收利用的問(wèn)題愈來(lái)愈引起人們的重視。近年來(lái)市面上暢銷的“水鳥(niǎo)被”。用這種聚酯類服裝材料纖維填充既松軟又暖和，且價(jià)格適中，消費(fèi)者樂(lè)于接受。在水龍帶方面，主要是利用該纖維的高強(qiáng)度和高耐磨性，可作為高強(qiáng)度水龍帶的代用品工工藝逐漸成熟、可使用常規(guī)設(shè)備紡絲與加工、產(chǎn)品質(zhì)量正不斷提高、有利于環(huán)保和資源再生等，使其在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中可保持一定的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，具有較好的發(fā)展前景。

參考文獻(xiàn)

[1] 邵家瑜.國(guó)外紡織服裝循環(huán)利用現(xiàn)狀[J].中國(guó)經(jīng)貿(mào)，2012(10)：28-29.

[2] 羅琬，等.關(guān)于紡織服裝循環(huán)再利用的分析與探討[J].輕工科技，2013(01)：87-88.

[3] 張鍇，等.關(guān)于服裝材料循環(huán)利用的幾點(diǎn)思考[J].輕紡工業(yè)與技術(shù)，2012(05)：42-44.

中圖分類號(hào)：TS 102

Recovery and Utilization of Polyester Clothing Clothing Materials

YANG Hua

(Shaanxi Polytechnic Institute，Xianyang 712000，Shaanxi，China)

Abstract：Our country have a lot of waste textiles every year. Waste polyester clothing is a main part. Most of them are disposed with landfill or incineration. It brings about serious environment pollution. Therefore related research on recycling and utilization of the waste clothing is particularly important. This paper introduces the present situation of the waste polyester clothing materials. It has important value and broad prospects that using physical or chemical recycling method to recycle the renewable resources of polyester material.

Key words：polyester，clothing materials，recovery，utilization