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完美纤维圈粉

2019-09-23策划执行本刊编辑部

纺织科学研究 2019年9期
关键词:粘胶纤维赛尔溶剂

策划_执行/本刊编辑部

什么样的纤维能被称之为“完美纤维”?穿着舒适、应用广泛,且兼具功能?这些还不够,随着社会的发展,人们对绿色环保的要求越来越高,纤维也不例外。环境友好、可持续性已经不是纺织行业的一道选择题,而是一道必答题。

正因如此,央视科教频道的一档节目向观众展示了一款绿色纤维——Lyocell 莱赛尔纤维。节目中,有一件小事让人印象深刻,作为拥有莱赛尔纤维完全自主知识产权、装备100%的中国通用技术集团中国纺织科学研究院有限公司,曾经考虑从国外引进该设备,而在公司即将上马千吨线的时候对方却取消了设备交易。中纺院非但没有气馁,反而激发了斗志,破解了万吨设备国产化的难题。

现在,我们不仅可以自豪地宣布莱赛尔纤维国产化了,中纺院还要在几年内打造一个围绕莱赛尔纤维的千亿级的产业生态链。如何具有这样的底气?一是产品本身的特性和功能性,二是关于市场前景和需求的判断,近两年消费已经成为拉动国内经济增长的重要因素,在这场消费大增长中,纺织服装产品升级势在必行,更绿色环保、性能更优的莱赛尔纤维必将迎来美好前景。

为促进莱赛尔纤维领域的有序健康发展,行业不仅要规范产品,还要提高莱赛尔纤维工程建设项目技术水平,建立生产规范标准。我们欣喜地看到行业上下游越来越多的企业正在一同为莱赛尔纤维的发展贡献力量。

夏季,很多人倾向于选择棉和真丝面料的服装,棉吸汗,真丝丝滑凉爽。但问题是这两款面料都不算好打理,容易起褶,尤其是真丝非常娇气。

什么面料皮实、禁穿呢?肯定是涤纶。但涤纶的问题是透气性不够好。那么有没有一种纤维,同时具备天然纤维的舒适性及化学纤维的诸多优点,既能满足棉的舒适,又能享有涤纶的强度呢?

带着这样的疑问央视科教频道《创新一线》节目找到了答案——Lyocell(莱赛尔)纤维。它不仅有真丝一般的触感,并且强度丝毫不逊于涤纶,可以说兼具了棉、涤纶、丝绸等各自的优点。但仅是性能优异还不足以称之为完美,随着社会的发展,人们对纤维的绿色环保性要求越来越高。

完美纤维诞生

世界纤维的各个品种起源于欧美发达国家,后来由于纺织行业的调整和环保问题,产能逐渐转移到发展中国家。以粘胶纤维为例,因为粘胶纤维在生产过程中,有大量酸、碱和二硫化碳,特别是排放的废气中含有二硫化碳和硫化氢,这些气体会产生酸雨,对环境造成污染。在实际生产中,化纤企业往往要投入大量的人力物力用于环境的防护与治理。因此对许多国家和地区而言,如何平衡化纤的生产与环境的保护至关重要。

因此,上世纪末,被称为绿色纤维的莱赛尔纤维一经问世便在行业内引起了轩然大波,因其同时具有天然纤维的舒适性与化学纤维的诸多优点,在生产过程中能近乎做到零污染,所用溶剂无毒,且性能优异、应用广泛,几乎是所有人心中的完美纤维,被称为纺织行业史上最具价值的产品。

细观莱赛尔纤维的历史,这种近乎完美的纤维已经诞生20 多年。莱赛尔纤维的问世,让世界各国都看到了其蕴含的巨大价值,于是世界上的主流强国纷纷对莱赛尔纤维技术展开研究,但是由于技术过于复杂,在很长一段时间里,一直被国外的一家公司所垄断。垄断,最直接的反应就是价格高昂,甚至一度让人望而却步。而且由于全世界只有一家公司能够生产,莱赛尔纤维的产量远远无法满足市场的需求,高昂的价格、稀少的产量这些客观存在的因素也是莱赛尔纤维诞生以来始终不被普通消费者所熟知的原因之一。

中纺院莱赛尔纤维生产线。

中国纺织行业的骄傲

直到2016年,我国终于突破了行业壁垒。由我国从生产线装备到生产工艺拥有完全自主知识产权、装备100%的中国通用技术集团中国纺织科学研究院有限公司莱赛尔纤维1.5 万吨生产线一次性开车成功。

2016年12月,这个看似普通的月份,对中国纺织科学研究院有限公司党委书记、董事长庄小雄来说却注定意义非凡。整整一个月的时间,庄小雄每个星期都会来到河南新乡这个看起来显得有些简陋的厂区,相较于之前往返频率的增加,与一个项目的进度息息相关。12月23日,经过3 天不眠不休的努力,由我国从生产线装备到生产工艺拥有完全自主知识产权、装备100%的莱赛尔纤维1.5 万吨生产线一次性开车成功。

对于中国化纤行业来说,莱赛尔纤维技术的攻克,有着非同寻常的意义,我国终于突破了行业壁垒。同时,这也意味着中国纺织行业即将迎来一场巨大的变革。

“2017年全球化学纤维产量一共6694 万吨,而我国的产量为4717 万吨,产量已经占据了全球的7 成。但是高产量并不意味着掌握了与之匹配的高端技术,仍然有许多科技含量高以及附加价值高的纤维品种无法实现国产。而中纺院十八年磨一剑,从1998年开始,历经小试、中试、万吨级产业化,最终取得了硕果。”在节目中,庄小雄骄傲地讲述道,但背后的辛酸他人很难体会。

是什么力量促使这家企业18年不改初心、坚持钻研,直到攻破难题?庄小雄在节目中这样说道:“全球人口纺织纤维用量需求约为1 亿吨/年,其中有2500 万吨是棉麻丝毛,来自于大自然。另外有6500 万吨~7000 万吨来自于石油,由于石油不可再生,石油的供应量会越来越少,到2050年,我们预测从石油来的纤维可能也就4000 万吨~5000 万吨。莱赛尔纤维是再生纤维素纤维,为了长久地解决纤维用量的问题,中纺院必须要攻克这一难关。”

国产莱赛尔纤维一波三折

想要攻克莱赛尔纤维的难关,一些核心技术是必须面对的难题。据中国纺织科学研究院有限公司原副总工程师孙玉山介绍,首先要解决的是溶剂,这是纤维生产过程中至关重要的一环。以粘胶纤维为例,由其制成的面料具有光滑、透气、吸湿性强等特点,广泛应用于内衣、纺织、服装等领域,但是粘胶纤维在生产中往往会产生较为严重的污染,这与其在生产过程中使用的化学溶剂有着密不可分的关系。而莱赛尔纤维之所以被称为绿色纤维,就是因为它使用的是一种名为氮甲基吗啉氧化物的溶剂,在生产过程中通过把纤维素浆粕直接溶解在氮甲基吗啉氧化物和水的混合溶剂中,不经过化学反应,直接进行干喷湿纺即可制得莱赛尔纤维,用这种方法生产出来的莱赛尔纤维,整个流程只有传统粘胶纤维的2/3 甚至1/2,耗水量也仅为粘胶纤维的1/10,且这种氮甲基吗啉氧化物溶剂的毒性比酒精还低,因此对环境的影响远远小于粘胶纤维。

但是这种看似完美的溶剂同样有它自己的缺陷。技术的难点在于溶解,它的回收率直接影响了纤维的成本,成本问题成为了产业化发展的软肋。溶剂回收技术,就是指溶剂做到循环使用,除了水蒸气与滴漏等基本做到无损地重复使用,(氮甲基吗啉氧化物)虽然能够做到绿色环保,但是价格极为昂贵,想要大规模生产,除非溶剂能够无损地重复使用,只有这样才能将成本控制在可接受的范围内,从而实现产业化。

溶剂回收技术取得突破之后,研究小组紧接而来面临的就是万吨设备国产化的难题,为了降低项目风险,项目组在千吨级阶段就做过进口国外设备的打算,但是没想到在最后关头遭遇了技术封杀,“其中有一个核心叫薄膜机相当于一个人的心脏,这个装备国内是没有的。所以公司在造千吨线的时候,曾经考虑过从国外引进该设备。起初,对方也同意进行买卖交易,但后来出于对技术保密等一系列因素的考虑,在公司即将上马千吨线的时候取消了设备交易,也相当于从侧面推动了莱赛尔纤维项目国产化的发展进程。”庄小雄说道。

国外的技术封杀提醒着项目组关于知识产权的保护,事实上在百吨线的试验阶段,莱赛尔项目组就开始制定知识产权战略图,进行有关知识产权保护方面的部署,到万吨线阶段,已经取得了一系列拥有自主知识产权的科研成果和几十项发明专利,随着莱赛尔纤维的科研攻关与生产线建设,相关知识产权的布局也同步完成。莱赛尔纤维技术的成功,代表的不仅是打破国外的技术垄断,作为粘胶纤维生产大国,我国每年在其污染治理上需要投入大量的人力物力,但效果往往事倍功半。莱赛尔纤维的出现,为粘胶纤维提供了一个良好的迭代,同时也催生出了许多新的衍生品。

在2021年,中纺院将成为世界生产莱赛尔纤维产量第一的生产商;到2023年,中纺院将成为全球最大的莱赛尔纤维供应商

广泛应用具有无限可能

近年来,由于国内莱赛尔生产线的建立,莱赛尔纤维供货量较之前有所增加,一些面膜厂商也将目光转向了这项绿色材料,莱赛尔纤维生产的面膜不仅透明美观,而且绿色环保,颇受广大消费者的青睐。“莱赛尔纤维有两个比较大的优势:第一,纤维强度非常高,它的高强度可以使面膜做得非常薄甚至透明化;第二,纤维是绿色环保的,上面没有任何化学物的残留。”中国纺织科学研究院有限公司总经理助理刘剑如是说。

不只是面膜,莱赛尔纤维同样被应用到了高档服装、军工等行业。由于军人的日常作训,经常需要面对复杂危险的环境,因此在常用军服的制作材料上往往会选择强度更高的涤纶以及氨纶等化学纤维,但是涤纶、氨纶等纤维材料制成的军服,穿着起来并不十分舒适。随着莱赛尔纤维技术的攻克,国内莱赛尔纤维的供货量获得极大提高,因此许多军服制作企业将目光投向了这种新型纤维材料。通过试用,莱赛尔纤维制成的军服强度高、舒适性强,深受一线作训部队的欢迎。

而对于中纺院的专家来说,如果解除了产量的制约,不仅生产成本会随之下降,与之相伴的还有更多衍生产品会被开发出来。所以如何进一步提高产量,成为了下一步的研究目标。刘剑表示:“根据公司初步的市场预测,我们认为莱赛尔纤维在未来10年间,市场需求应该在200 万吨到500 万吨。在2021年,中纺院将成为世界生产莱赛尔纤维产量第一的生产商;到2023年,将成为全球最大的莱赛尔纤维供应商,同时我们也会打造围绕莱赛尔纤维的一个千亿级的产业生态链。”

莱赛尔纤维的研发经历了漫长的岁月,但是这项技术才崭露头角,就展现出了无数的可能性。在未来纺织行业的发展中,莱赛尔纤维不仅将逐步取代粘胶纤维,大幅改善环境污染的问题,还将被应用到我们生活的方方面面。

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