纖維素在紡織技術(shù)中的應(yīng)用
——生物經(jīng)濟(jì)的機(jī)遇？

S. Kammler， S. Schriever

亞琛工業(yè)大學(xué) 紡織技術(shù)研究所(ITA)(德國)

1 調(diào)研方案

為了對(duì)紡織工業(yè)中纖維素的使用提出針對(duì)性的問題和意見，本文與亞琛工業(yè)大學(xué)技術(shù)與組織社會(huì)學(xué)(STO)的教授合作，以專家訪談和書面陳述的形式進(jìn)行了非代表性調(diào)研。此外，紡織研究領(lǐng)域的知名企業(yè)與院校也參與其中，這包括Vaude公司、Puma公司、Decathlon公司、Bozzetto公司、Lenzing公司、Dienes儀器公司、Enka公司、KNN纖維素公司、NCPartnering公司、Jena貿(mào)易公司、Fraunhofer研究院、荷蘭應(yīng)用科學(xué)研究組織(TNO)、Alto大學(xué)、Aarhus大學(xué)、Hasselt大學(xué)、Bremen大學(xué)、nova研究所政治與生態(tài)創(chuàng)新公司、Shahid Beheshti大學(xué)及Scripps海洋研究所(圖1)。

圖1 參與調(diào)研的機(jī)構(gòu)(按照各自生產(chǎn)與研究活動(dòng)的重點(diǎn)劃分)

2 結(jié)果與討論

為提高生物基纖維(尤其是纖維素纖維)的市場占有率，大多數(shù)調(diào)研參與者呼吁對(duì)石油開采成本采取后續(xù)定價(jià)的監(jiān)管措施，使原油開采成本受環(huán)境污染和溫室氣體排放的影響。這將導(dǎo)致石油基纖維的價(jià)格上漲。相對(duì)而言，纖維素纖維將更具競爭力。如果再引入CO2排放稅，則總體上將對(duì)生物基纖維的發(fā)展更為有利。

農(nóng)業(yè)廢棄物或二手紡織品等可回收材料，是一種具有高成本效益的原材料。使用回收材料需要關(guān)注從中獲取的纖維素的品質(zhì)，如聚合度或木質(zhì)素等次成分的含量。由于目前木質(zhì)素主要用于燃燒以提供熱能，因此，可通過增值木質(zhì)素的方式來降低纖維素的原材料價(jià)格。除原材料成本外，與傳統(tǒng)合成纖維相比，規(guī)模經(jīng)濟(jì)也將提高纖維素纖維的競爭力。從宏觀經(jīng)濟(jì)的角度來看，完整的工藝流程可進(jìn)一步地降低纖維素纖維的價(jià)格，例如，對(duì)于初期某一項(xiàng)成本較高的工藝，隨著生產(chǎn)過程的持續(xù)進(jìn)行，其成本將隨之縮減。經(jīng)過良好的化學(xué)改性的纖維素纖維，可通過占領(lǐng)許多市場規(guī)模較小的、對(duì)價(jià)格敏感度較低的產(chǎn)品的細(xì)分市場，提高市場占有率。同時(shí)，促進(jìn)客戶間對(duì)于纖維素纖維應(yīng)用的可持續(xù)性溝通，也可降低終端客戶的價(jià)格敏感度。在客戶中宣傳推廣纖維素纖維的品質(zhì)及生產(chǎn)工藝可持續(xù)的環(huán)保理念，可進(jìn)一步增強(qiáng)這種效果。據(jù)專家介紹，其實(shí)大多數(shù)客戶并不清楚纖維素纖維到底是什么，他們通常對(duì)纖維素纖維帶有成見，這主要是早先纖維素纖維過時(shí)的、不環(huán)保的生產(chǎn)工藝造成的。創(chuàng)新的可持續(xù)性生產(chǎn)工藝，以及統(tǒng)一且便于理解的關(guān)于其對(duì)環(huán)境平衡具有積極作用的認(rèn)證，是解決這一問題的方案。

新式直接溶解工藝被認(rèn)為是環(huán)保且高效的。而衍生工藝盡管需要更多的工序，但可使纖維具有更多的改進(jìn)可能性并提供更廣泛的纖維特性。基于這些原因，前述兩種工藝類型可能會(huì)在未來一段時(shí)間持續(xù)發(fā)揮作用。由于紡絲溶液中可溶性纖維素的最大含量受限，這限制了前述兩種工藝的效率，因此，未來熔體成形工藝可能會(huì)取代現(xiàn)有的兩種工藝。節(jié)能、節(jié)約化學(xué)品、脫碳流程的合并均應(yīng)確保工藝的效率。在合并流程步驟時(shí)，區(qū)域組件非常重要，可以避免重復(fù)的基礎(chǔ)設(shè)施投入和較長的運(yùn)輸路徑。未來，纖維素纖維紡絲工藝應(yīng)該是可循環(huán)的，這主要取決于可回收纖維的使用、預(yù)消費(fèi)纖維和原材料廢料內(nèi)部回收利用的實(shí)現(xiàn)可能性、二手紡織品作為原材料的使用，以及自然條件下可生物降解纖維的使用。

科學(xué)研究開展得不夠深入及工業(yè)接管項(xiàng)目太晚，導(dǎo)致研究中技術(shù)和應(yīng)用的轉(zhuǎn)移相當(dāng)困難。造成這一現(xiàn)象的原因有：資金過早結(jié)束、信息狀況不佳或經(jīng)濟(jì)形勢(shì)窘迫。經(jīng)濟(jì)競爭會(huì)使有用的技術(shù)發(fā)展放緩，從而避免新競爭對(duì)手的出現(xiàn)。例如，科研機(jī)構(gòu)會(huì)在合作伙伴、項(xiàng)目資金及科研補(bǔ)貼方面展開競爭，這對(duì)新興機(jī)構(gòu)而言，是一個(gè)發(fā)展障礙，因?yàn)楝F(xiàn)有科研機(jī)構(gòu)提供的服務(wù)價(jià)格可以遠(yuǎn)超新興機(jī)構(gòu)的能力接受范圍。在產(chǎn)學(xué)研合作中，一方面，科研機(jī)構(gòu)為其知識(shí)的出售爭取盡可能高的價(jià)格；另一方面，工業(yè)機(jī)構(gòu)則試圖以盡可能低的成本獲取知識(shí)，這造成了相互競爭而非相互合作的局面。因此，專家呼吁在行業(yè)內(nèi)實(shí)現(xiàn)更好的合作，通過共同成本的方式創(chuàng)造出可以共享的知識(shí)，使行業(yè)整體發(fā)展得以提升。這樣的合作方式也非常值得推廣到整個(gè)紡織行業(yè)中。

3 結(jié)語

通過專家訪談和書面陳述形式的調(diào)研，討論了使用纖維素纖維替代石油基合成纖維的問題，提出了多種想法、措施和研究方案。專家認(rèn)為，使用回收材料、對(duì)石油開采成本采取后續(xù)定價(jià)策略、加強(qiáng)客戶對(duì)于可持續(xù)性的溝通、提高工藝的可回收性、縮小科研與工業(yè)之間的研發(fā)差距，以及改善行業(yè)內(nèi)的合作，包括以共同成本的方式共享知識(shí)，上述這些研究方案的執(zhí)行，可促成纖維素纖維替代石油基合成纖維的實(shí)現(xiàn)。