第二節(jié)　循環(huán)再利用技術(shù)

一、循環(huán)再利用化學(xué)纖維原料來源及特征

循環(huán)再利用化學(xué)纖維原料主要來源于纖維制備過程中產(chǎn)生的廢絲廢塊、紡絲織造過程中產(chǎn)生的廢料、印染服裝加工過程中產(chǎn)生的廢布料及邊角料以及各種消費(fèi)后產(chǎn)生的廢舊紡織品。這些原料來源不一致、批與批之間存在差異，尤其是在使用過程中還會(huì)引入雜質(zhì)，如廢舊瓶片在使用后丟棄經(jīng)常與一些其他生活垃圾接觸，接觸油污等雜質(zhì)。因此循環(huán)再利用化學(xué)纖維的原料特性是來源多渠道、成分不確定、雜質(zhì)多樣化。表1-1中是纖維級(jí)聚酯不同階段產(chǎn)生的廢料中含雜種類及成分。由表可見，循環(huán)再利用原料含雜成分較多，再加上不同批號(hào)之間波動(dòng)大，給循環(huán)再利用產(chǎn)業(yè)化帶來了一定的困難。

表1-1　纖維級(jí)聚酯廢料的種類及其含雜組分

二、循環(huán)再利用技術(shù)

根據(jù)化學(xué)纖維原料的特征，循環(huán)再利用技術(shù)可分為三類，即物理法循環(huán)再利用技術(shù)、化學(xué)法循環(huán)再利用技術(shù)、熱能法循環(huán)再利用技術(shù)。

（一）物理法循環(huán)再利用技術(shù)

1.物理開松法再利用技術(shù)

物理開松法再利用是指將廢舊紡織品不經(jīng)分離而直接加工成可以紡出紗線的纖維，然后織出具有穿著性或有一定使用功能的面料，或直接將廢舊布片經(jīng)簡(jiǎn)單加工后直接使用，纖維層面的循環(huán)再利用方法，此法在棉紡等天然纖維制品的回收中應(yīng)用較多，同樣適用化學(xué)短纖制品的回收，尤其是對(duì)織物結(jié)構(gòu)相對(duì)疏松的針織面料等，其再利用技術(shù)路線如圖1-3所示。

對(duì)于回收的廢舊衣物、床單等紡織品，切割是其再利用纖維生產(chǎn)的第一步，相應(yīng)的切割機(jī)械有升降刀切割機(jī)、旋轉(zhuǎn)切割機(jī)等。撕破機(jī)械將對(duì)切割后的織物碎片進(jìn)行撕破開松處理，利用撕破機(jī)械上布滿鋼釘?shù)腻a林將織物開松為纖維狀。獲得的纖維大都可用來直接紡紗，也可用來制造非織造布、復(fù)合材料等。

在紡紗加工階段也可以在回收纖維中混用一些新纖維共紡來提高品質(zhì)及功能，這些再生紗線可直接織造紡織品。用回收的廢料纖維與棉纖維混合在環(huán)錠紡上紡粗特紗，用于制織襯里布、裝飾布和印花牛仔布等產(chǎn)品。還有將回收的碎衣片經(jīng)過開松、粗梳、紡紗，然后在劍桿織機(jī)上作為緯紗來織造斜紋織物，紡制面料的質(zhì)量也能達(dá)到應(yīng)用要求。國內(nèi)研究機(jī)構(gòu)與再利用企業(yè)將廢舊軍服經(jīng)過破碎、開棉、紡絲等多道工序變成再利用纖維，并用其紡制成了服裝、箱包、毛毯等產(chǎn)品。

除了紡紗，碎衣布料開松經(jīng)處理后也可用來生產(chǎn)非織造布，其主要包括以下幾個(gè)工序：廢料的挑選、撕碎、除雜及纖維的混合開松，纖維制網(wǎng)，纖網(wǎng)加固。由于非織造布工藝的多樣性，以及再利用纖維長(zhǎng)度不均勻，纖維較混雜的特點(diǎn)，為了得到物理和化學(xué)性能優(yōu)良的產(chǎn)品，在再加工工藝的選擇上必須要與再利用纖維的特點(diǎn)相結(jié)合，同時(shí)，也可以在再利用纖維中混入一定量的新纖維，以進(jìn)一步提高非織造布的力學(xué)性能。

2.物理法循環(huán)再利用技術(shù)

物理法循環(huán)再利用是不破壞高聚物的化學(xué)結(jié)構(gòu)、不改變其組成，通過將其收集、分類、凈化、干燥，補(bǔ)添必要的助劑進(jìn)行加工處理并造粒，使其達(dá)到紡絲原料品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，大分子層面的循環(huán)再利用方法。物理法循環(huán)再利用纖維主要是量大面廣的聚酯制品，其制備路線如圖1-4所示。不僅可以回收聚酯纖維制品，還可回收PET瓶，其產(chǎn)品廣泛地應(yīng)用于服裝面料、汽車內(nèi)飾、家紡、土工、床上用品和填充產(chǎn)品等領(lǐng)域。

循環(huán)再利用PET纖維可直接用于服裝與家紡，也可與其他纖維混紡（混紡率達(dá)80%）或純紡，生產(chǎn)運(yùn)動(dòng)服裝，成為國際品牌服裝與家紡品牌的標(biāo)志性品種。

廢舊的聚乙烯、聚丙烯纖維經(jīng)分離篩選后，粉碎、造粒直接使用或與其他聚合物混合，制成聚合物合金，實(shí)現(xiàn)物理法循環(huán)再利用。除可用于紡織行業(yè)外，還可以用來制造泡沫、土工材料、編織袋等。聚氨酯纖維也可利用黏結(jié)、熱壓、擠出成型等方法回收。

3.物理化學(xué)法循環(huán)再利用技術(shù)

物理化學(xué)法是針對(duì)廢舊瓶片、薄膜或纖維因在使用和加工中發(fā)生降解，分子鏈斷裂導(dǎo)致分子量大幅度降低，難以直接滿足紡絲要求。物理化學(xué)法是對(duì)瓶片、廢舊紡織品等原料通過一定的工藝手段實(shí)現(xiàn)對(duì)其黏度、質(zhì)量進(jìn)行調(diào)控，達(dá)到均質(zhì)化增黏等目的，滿足紡絲及后道加工及應(yīng)用的要求。

（二）化學(xué)法循環(huán)再利用技術(shù)

化學(xué)法循環(huán)再利用是用化學(xué)試劑將合成纖維中的高分子化合物解聚，將其轉(zhuǎn)化成單體或低聚物，然后再利用這些單體制造新的化學(xué)纖維，是單體小分子層面回收再利用方法。這種方法可以借助化工分離提純過程，除去物理循環(huán)再利用法中無法去除的物質(zhì)，如染化料、劣化分子鏈段結(jié)構(gòu)等，循環(huán)再利用纖維品質(zhì)通?？涉敲涝Ｍ瑫r(shí)化學(xué)法再生易與共聚、共混等改性方法結(jié)合，開發(fā)差別化功能纖維。主要的化學(xué)法再生工藝路線如圖1-5所示。

聚酯的化學(xué)再利用現(xiàn)已有水解法、醇解法、胺解法、超臨界法等，不同的降解方法得到的產(chǎn)物不同。水解法按酸堿度不同可劃分為酸性水解法、堿性水解法和中性水解法，最終產(chǎn)物為對(duì)苯二甲酸（PTA）和乙二醇（EG）。聚酯醇解法是廢聚酯化學(xué)法再利用的重要方法之一，所采用的醇類有芳香醇、一元醇、二元醇等。若使用甲醇醇解，產(chǎn)物是EG和對(duì)苯二甲酸二甲酯（DMT）；使用乙二醇醇解，產(chǎn)物是對(duì)苯二甲酸乙二酯（BHET）及其低聚物，這些都可作為合成高聚物的原材料。超臨界流體降解法雖然產(chǎn)品收率高，但其反應(yīng)條件過于苛刻，處于研究階段。

除聚酯纖維外，聚氨酯纖維、聚乙烯醇纖維、聚丙烯腈纖維等合成纖維也可通過醇解法、水解法、堿解法、氨解法、胺解法、熱解法、加氫裂解法、磷酸酯降解法等方法回收，但這些方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，其共性的問題是降解產(chǎn)物的分離與提純有一定困難、回收效率較低和再利用纖維品質(zhì)穩(wěn)定性控制困難等。上述方法中，氨解法和堿解法目前還處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。在實(shí)際生產(chǎn)中，需根據(jù)產(chǎn)品使用要求、生產(chǎn)成本和不同纖維的結(jié)構(gòu)性質(zhì)來選擇與設(shè)計(jì)回收工藝。

（三）熱能法循環(huán)再利用技術(shù)

熱能法循環(huán)再利用是將廢舊紡織品中熱值較高的化學(xué)纖維通過焚燒轉(zhuǎn)化為烷烴、烯烴、二氧化碳等，同時(shí)釋放熱量，可用于火力發(fā)電的原料。合成纖維的熱值一般在30MJ/kg以上，例如聚乙烯和聚丙烯纖維的發(fā)熱量更是高達(dá)46MJ/kg，超出燃料油（44MJ/kg）的熱值。另外，其焚燒后廢棄物的體積約減少99%，大大減緩因存放廢棄物帶來的土地壓力，是一種輔助的極限利用方法。能量回收的工藝流程如圖1-6所示，需要注意的是，焚燒處理過程中如處理不當(dāng)會(huì)產(chǎn)生NOx、HCl、二噁英等有害物質(zhì)，造成污染。