林建萍 崔鸿钧

在织物的织造生产过程中，浆纱工序处于非常重要的位置，它是织造工程的心脏，同时也是织造生产中排放污水最多、消耗能源较大的工序，是整个棉纺织实现节能减排的关键环节。经估算，每台浆纱机每年消耗标准煤约11000吨，消耗水资源约7500吨，二氧化碳排放约32500吨，废水排放约180吨。浆纱工序生产中化学浆料、消耗水汽的排放，工厂大都是采用直接排放的传统方法，这种方法既污染环境，又浪费能源（热能）。因此，在发展低碳经济和节能减排已成全世界各行各业的共识之时，浆纱工序节约能源和减少污水排放，已成为中心问题。本文旨在探讨浆纱工序节能减排的途径，将浆纱过程中因浆料、废水的排放而造成的环境影响和能源浪费减少到最低程度，为企业实现浆纱节能和零排放，以获取较高的经济效益。

1 创新上浆工艺，实现浆纱节能

1.1 半糊化上浆工艺

半糊化上浆工艺是以无PVA上浆为基础，用淀粉等天然高聚物，采用低温（65℃左右）调浆和室温上浆。在浆液低粘度（一般为5～7s）的状态下[1]，使浆槽内部分溶解于水的小淀粉链浸透到纱线内部，并使大量淀粉颗粒吸水膨胀后均匀地粘附在纱线表面。当浆纱出浆槽进入烘房高温烘燥时，粘附在纱线表面大量吸水而没有解体的淀粉颗粒，遇高温蒸汽而迅速破裂，其较长的淀粉分子链覆盖于浆纱表面的同时，与浸透到纱线内部较小的淀粉分子链相连接，便形成完整的浆膜。半糊化上浆工艺具有浆料配方组分少，调浆和浆槽粘度控制方便，可较容易地实现浆液浸透和被覆比例的控制，以改善被覆层的质量，提高浆纱耐磨性能和伏贴毛羽；而且采用较小压浆力，减少动力消耗，可延长压浆系统部件使用寿命和保养周期；浆液剩浆不凝冻，可长期保存不变质，提高用浆效率等优点。经测算一台 GA308型浆纱机，假定每月连续生产200万米浆纱，则调浆节约能源标准煤103吨/年；浆槽室温上浆节约能源标准煤373吨/年；湿浆纱压出加重率平均从120%降为100%，节约能源标准煤154吨/年；合计每年节约能源标准煤630吨，节能、节支效果明显。因此，半糊化上浆工艺不仅改变了传统淀粉浆采用高温（约95℃）上浆工艺存在的种种弊端，实现了一种新的淀粉浆低温（室温）上浆工艺，使调浆和上浆温度降低，减少蒸汽消耗，实现节能。而且半糊化上浆工艺因淀粉等天然高聚物完全取代了合成高聚物，可以减少退浆和污水处理过程中的碳排放，解决生产合成高聚物而产生的大量碳排放引起的环境污染问题。“半糊化节能环保上浆工艺及浆料制造新技术”项目已被中国纺织联合会列为2013年重大推广项目。

1.2 冷上浆工艺

冷上浆是一种在室温下通过液体的浆料助剂上浆而无需浆液加温和纱线干燥的经纱准备技术。其属于“经纱表面上浆”。上浆时在分条整经机的筒子架与卷绕大滚筒之间，安装一套“上浆装置”。这套上浆装置由浆槽、浸浆辊等组成，把浆液贮存在浆槽内，纱线在回转的浸浆辊上经过时，以施浆的方式给纱上浆。也有冷浆液在分条整经机的整经滚筒和倒轴装置间的经纱上蜡槽上进行。其可通过调整给液辊的速度来调节上浆率，以适合于各种材质的经纱。冷上浆工艺方法在毛织物生产中已广泛应用。但在棉织物生产中很少使用，目前仍处于研究阶段，研究者利用整经浆纱联合机对涤棉织物和精梳棉织物应用冷上浆工艺进行了研究探讨，并取得了较好的效果。其利用 ZLGA801型分条整浆联合机和织机为丰田JAT710型喷气织机进行试验，试验品种规格为CVC45S×45S130×70府绸和JC50S×JC50S144×86府绸，采用常州丰源纺织助剂有限公司的“冷浆料”产品，按冷浆料与水的比例为1∶l进行调浆，将浆料充分搅拌均匀后，直接投入使用，常温上浆，织造效果如表1所示。

表1 织造效果

冷上浆工艺因采用室温上浆，浆液不需加温和调浆，故操作方便，且经纱两测通过上浆辊切向表面上浆吸液量为10%～60%，浆纱进烘房所带的水份少，因而供干所需能耗仅为传统上浆的20%，故冷上浆工艺可减少纱线烘燥所需蒸汽的稍耗，节约能源。而且上浆率低，一般上浆率为2%～6%，可节省浆料，方便退浆，减少污水的产生。同时，冷上浆的投资和流动成本都远远低于传统的热上浆工艺。这种上浆方式与传统的上浆方式相比，上浆成本可以降低约85%左右，可降低能量消耗，减少有害物的排放，有利于环境保护。

2 开发和应用绿色环保浆料，实现环保

目前纺织厂使用的浆料多为天然浆料和化学浆料所组成的混合浆料，其中在化学浆料中的聚乙烯醇(PVA)由于其具有良好的成膜性、挠曲性、耐磨性、粘附性、化学稳定性和强度好等优点而得到了广泛应用。但PVA由于其生物降解周期较长，故带来了严重的环境问题。根据统计，印染废水中退浆造成的污染约占纺织品湿加工整理废水的50%，而浆纱过程中所使用的PVA浆料是退浆废水中污染物的主要来源。因此，我国从1997年起，提倡“不用或少用PVA上浆”，鼓励浆料企业积极开发绿色环保浆料，并取得了很大的进展。不少国产的新型环保浆料的各项技术指标都已经满足了替代PVA的要求，在许多国内织造企业实际应用也取得了较为理想效果。

目前，绿色环保浆料大多以变性淀粉和聚丙烯酸酯类为主。

2.1 新型环保浆料ASP

新型环保浆料ASP是荷兰艾维贝公司利用生物基因遗传工程培育出的含10%支链的马铃薯淀粉，再经过酯化、醚化等特殊的化学变性，生产出既具有合成浆料的性能，又保持天然原料优点的新一代醚化类全支链变性淀粉。其对天然纤维和合成纤维均具有良好粘着力，浆膜强度高，柔韧性好，且浆纱具有手感滑爽、浆膜柔韧、分纱轻快、毛羽贴服等特点。织造时开口清晰，产生脆断现象减少断头率下降，各类织疵相应减少，织机效率有所提高，并保证了产品的质量合格率。故ASP淀粉替代PVA浆纱的效果较好，可广泛用于纯化纤及其混纺织物的经纱上浆。

2.2 CD-DF868环保浆料

CD-DF86浆料是上海西达实业有限公司生产的新型环保浆料，其采用优质淀粉经醚化、酯化与接枝增韧、增容等多重变性及高科技生产的高性能淀粉。显著特点是具有浆膜断裂伸长大（达27%），是普通淀粉的20倍以上，国外优良马铃薯淀粉的4～5倍，极大地改善了淀粉浆“脆硬”的缺陷。与普通淀粉搭配使用，可大幅提升淀粉浆上浆性能，在40S、50S、60S、80S、100S纯棉、T/C、T/R、rayon、tencel等各种纱线上浆中可完全取代PVA。经有关企业使用证明，CD-DF868浆料替代传统的PVA为JC 80S×JC 80S200×(105×2) 118″5枚3飞经面缎纹品种的纯80S棉纱上浆，当ZAX-e-340型喷气织机的速度达480rpm时，织造效率保持在90%以上，降低浆料成本15%以上；在100S纯棉纱上浆生产JC100S×JC100S 230×(88×4)120″5枚3飞经面缎纹织物时，ZAX9100-340型喷气的速度达500rpm，织造效率为92%，同时，可降低浆料成本12%以上。因此，CD-DF868浆料可完全替代 PVA，能有效提高棉纺企业织造效率，降低上浆成本。

2.3 YX-A浆料

YX-A浆料属丙烯酸类浆料。丙烯酸类浆料具有水溶性较好，对亲水性纤维有良好的粘着性，易于退浆，价格比较 PVA便宜等优点。但由于丙烯酸类浆料的吸湿性特别强，浆纱易吸湿再粘现象，因此，通常丙烯酸类浆料不作为纺织用浆料的主粘着剂使用，而只作为辅助粘着剂使用。在国内丙烯酸类浆料的使用量仅占全部浆料的10%左右。为使丙烯酸类浆料能作为上浆的主粘着剂，充分利用各种丙烯酸类浆料的优点，一般大多采用乳液聚合或溶液聚合的方法，对其进行多元聚合，以获得理想的丙烯酸类浆料。

YX-A浆料是我国学者熊结刚通过分析丙烯酸类各种浆料的分子、离子、极性基团以及玻璃化温度等对单体进行选择，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种单体通过乳液聚合的方式进行合成而得到的丙烯酸类浆料[2]。通过对YX-A浆料与国内外常用丙烯酸类浆料、PVA浆料进行单纱和片纱的性能测试比较，测试证明该浆料克服了以往丙烯酸类浆料的缺点，其上浆性能优于PVA浆料，可以取代PVA浆料用于涤棉织物等经纱的上浆。

2.4 新型化学合成浆料UCF-4

赛爱士UCF-4多功能浆料是德国巴斯夫公司研制的循环使用合成浆料，其是一种单一组分即可用于浆纱的通用型浆料，适用于所有短纤纱的上浆[3]，包括纯棉、化纤或棉化纤混纺纱等。该浆料在低速搅拌投料煮沸2O分钟后即可使用，故工艺简单，操作更方便。经试验证明[3]，在细纱高密的涤棉品种采用单一 UCF-4浆料上浆试验，其调浆操作省工约60%、省时约50%、省能源约60%。而且该浆料还可回收再循环使用，即浆料排出废液中的水可反复循环使用，改善了环境。同时，该浆料还具有退浆容易的特点，无需任何退浆化学品，仅需热水洗涤就可退浆，简化了染整前处理工艺，降低企业污水处理成本。同时，上浆时浆槽含固量可比普通浆料低约50%，而上浆率比普通浆料低60%以上，仅为5%左右，纱线增强率、减伸率及3mm以上毛羽减少率均优于传统浆料。因此，UCF-4浆料的适用范围很广，织造断头率低、织造效率高、坯布质量高，是一种优质方便的环保浆料。

2.5 ZY-II型环保浆料

ZY-II型环保浆料是选择不同特性的单体进行预聚合反应、联接反应、助剂调整等多元物理和化学反应而产生的具有高分子性能的新一代环保浆料。由于选择的单体的不同特性（疏水性与亲水性），反应产生的是高强度的分子链结构，分子结构中含有乙烯基、羟基、羧基、酯基、酰胺基及羧酸盐等多种极性集团，因此对棉有较好的粘着力，且其中含有表面活性剂等有效成分。该浆料的成膜性较好，干分绞情况较好，满足织物的上浆要求，并减少浆纱烘房内结浆皮现象，减少浆斑疵布，能满足浆纱增强和减伸需求，降低织造经纱断头数。

另外，其他绿色环保浆料有用甲壳素制得的壳聚糖经生物改性后的浆料；新一代马铃薯变性淀粉经特殊加工而成的CT-A、GM860和CP浆料，有由苯乙烯与丁二烯共聚嫁接在淀粉上所得到的Penlex系列浆料，还有用丙烯酸、丙烯酸酯和丙烯腈共聚而成的CT-A浆料和天然高分子衍生物瓜尔胶 CG70浆料、芭蕉芋淀粉等，他们的上浆性能大多已达到或接近PVA，可完全取代PVA上浆，以实现减少排放和污染环境的目的。

3 余浆循环利用，减少环境污染

余浆的循环利用有2种情况，一是浆纱机换缸时，大部分企业都将余浆输回调浆桶保存，等待下次同一品种上浆时，用于该品种的上浆。但由于浆液易变质，通常浆液的保存时间不宜太长。二是更换品种时，浆槽内的剩余浆液，通过回浆系统输回调浆桶。因浆料是化学浆料及天然浆料的混合物，其调制成浆液后，在不同的温度变化会引起浆料的形态和性能的改变而造成浆液成分变化。同时，由于不同品种的浆液配方也不一样，故需要进行回浆成份测试。然后，根据检测出的回浆成份，结合新浆配方，使回浆与新浆混合，实现剩余浆料的再次循环使用，以降低能源消耗和浆液排放。

4 废水回用，节能减排

浆纱废水回用是对浆纱生产中的蒸汽凝结水、浆槽、调浆桶等清洗废水进行回用，实现浆纱节能和浆纱零排放。

4.1 蒸汽凝结水回用

浆纱机所用供热介质为蒸汽，蒸汽释放热量后，产生一定数量的凝结水，一般其产生的凝结水都按无压排放的技术排入下水道[4]。而凝结水的温度可高达90℃以上，这些热量的流失，既浪费了热能，又造成了环境的污染。因此，不少企业都为了节约能源，减少污水的排放量，对其进行回收利用。

4.1.1 烘筒高温蒸汽凝结水的回收利用

目前，对烘筒高温蒸汽凝结水的回收利用主要是将其集中回收，作为生产和生活用热水。如通过改造管道，利用水—水换热原理，对凝结水的余热进行回收利用，以供冬季供暖。又如通过水泵管道输送到职工浴室进行利用；利用其水温高的特性，作为锅炉给水和浆纱预湿上浆的补充温水使用，不再另用蒸汽加热冷水；另外，还可作为服装生产中加入蒸汽熨斗的蒸馏水使用等。经测算，通过这种对浆纱凝结水的回收利用，每台浆纱机每年可回收凝结水约14700吨，利用余热供暖约6500m2，合计每年节约资金约23万元。

4.1.2 湿分绞棒冷却用水的回收利用

为了在浆纱生产中更好地贴服纱线毛羽，通常在湿分绞棒内使用冷(却)水的方法，以降低湿分绞棒表面温度。当由浆槽出来的热纱片通过湿分绞棒时，由于温差的原故在湿分绞棒表面上结一层水露，使纱片与湿分绞棒表面非常光滑，实现贴服毛羽的目的。但其需要不断地向湿分绞棒充入冷水，现大多使用的是自来水，且湿分绞棒冷却用水在使用后即排入下水管道，造成了很大的浪费。以一台津田驹浆纱机为例，其至少有2根湿分绞棒，多则有4～6根的。按最低每台2根湿分绞棒来计，每小时需耗水2.5吨。因此，将浆纱机的湿分绞棒冷却用水进行回收，打入水箱，使之做为浆纱调浆及车间冲洗用水。经实际测算，每年每台浆纱机可节约用水费用在2万元以上。

因此，浆纱凝结水的回收与利用不仅能保证浆纱机的安全运行，而且还节约能源，减少了污水的排放量，故是实现浆纱节能减排的一项有效措施。

4.3 清洗水回用

清洗调浆桶和浆槽等的水，因含有微量浆料，可设计一清洗水收集系统，将其收集起来，然后，过滤装置，再将回水通过循环泵抽到回浆桶里再次参与调浆，实现循环使用。但回水使用的量与回浆量需要测定其浆料含量和成分后，经配比计算，才能使用。

5 结语

通过以上分析探讨可知，降低纱线的上浆温度，采用低温和室温上浆，是实现浆纱节能的重要途径。而开发多功能、少组分、清洁化、易上浆的高性能绿色环保浆料及其应用，则是实现浆纱生产环保的关键和主要途径。浆液、水、汽的回用，也是浆纱节能减排的有效途径。因此，浆纱生产过程的节能减排应在浆纱新工艺技术的开发、高性能环保浆料的研制、浆料和水汽的循环利用等3个方面系统研究，有机结合，才能提高浆纱质量、降低能耗和减少环境污染，实现浆纱节能减排。

[1]徐建新，史博生，吴志.低碳经济的浆纱新思维——半糊化上浆新技术研究[C]//中国棉纺织行业协会.第十届全国浆料与浆纱应用技术研讨会论文集，2011，11：48-52.

[2]熊结刚.用于涤棉经纱上浆的新型丙烯酸类浆料的合成及性能研究[D].上海：东华大学，2005.

[3]吴风新，谢志敏.特殊浆料 UCF-4 的实践与展望[J].河北纺织，2012（2）：34-37.

[4]王继业，许伟，孙方平.浆纱凝结水的回收与利用[J].棉纺织技术，2009（8）：71.

[5]潘末可.纺织企业环保浆料推广使用的紧迫性[J].科技视界，2013（7）：132.

[6]李世茂.冷浆料在整浆联合机上的应用实践[C]//中国棉纺织行业协会.第十届全国浆料与浆纱应用技术研讨会论文集，2011，11：160-161.

[7]方雪娟，李智华，俞觉等.冷上浆在单纱织造中的应用[J].上海毛麻料技，2000(3)，7-11.

[8]曹士贤.CHIMGEL冷上浆技术[J].上海纺织科技，1996(2)：57-59.

[9]武海良，杨明科，沈艳琴等.纺织浆料的开发与环境保护[J].棉纺织技术，2001，29（8）：13-14.

[10]张迟，于少明，高香兰.国内外绿色纺织浆料研究进展[J].纺织科技进展，2007（6）：15-16.

[11]肖 琴.ZY-11 型环保浆料的试验简报[J].现代纺织科技，2004，12（2）：31-32.

[12]李晶，周艳.蒸汽凝结水的回收与利用[J].中国能源，2007（9）：71.42-43.