TED的一段視頻「What really happens to the plastic you throw away」講述了三個可樂瓶不同的命運歸宿,同時,也點明了循環再生是未來值得我們探索與踐行的可持續發展之路。最後一個可樂瓶製成的各種再生材料中,就有我們日常生活中所用的紡織服裝產品。
循環再生材料如何應用在紡織品中呢?首先需要製成循環再生的纖維材料,由於通常是採用高分子材料經化學合成法製成,所以這類材料又被稱為「循環再利用化學纖維」。
1、循環再利用化學纖維
循環再利用化學纖維( Recycled Chemical Fibers)是採用廢舊化學纖維或紡織品及其他廢棄的高分子材料,經物理開松後重新使用,或經熔融或溶解後進行紡絲,或將回收的高分子材料進一步裂解成小分子重新聚合再紡絲製得的纖維。由於其利用廢舊纖維為原料製備纖維,實現了再生,故又稱再生化學纖維( Regenerated Chemical Fiber)。
可循環再利用化學纖維主要包括聚酯纖維、聚醯胺纖維、聚丙烯纖維、聚氨酯纖維、聚丙烯腈纖維、聚氯乙烯纖維等,其與原生化學纖維在成分、結構、物化性質等方面基本相似,技術相對成熟的纖維主要為聚酯纖維和聚醯胺纖維,其他纖維經循環再利用後再生為與其單體或聚合物近似的物質,基本不能直接作為紡織材料使用。
2、循環再利用聚酯纖維
循環再生聚酯纖維的製備方法根據再生原理主要可分為物理法和化學法兩類,其中物理法是指將廢舊聚酯材料經分揀、清洗和乾燥等工序後作為原料直接進行熔融紡絲的再生方法;化學法是指利用化學反應將廢舊聚酯材料解聚為聚合單體或聚合中間體,經過提純分離等步驟後進行再生聚合和熔融紡絲的過程。
物理法因為其生產技術簡單、工藝流程簡單和生產成本低等特點,所以是目前主導的聚酯再生方式,再生滌綸超過70%~80%的生產能力均是採用物理法回收的(也就是視頻中的可樂瓶回收再生的方式)。
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但是近幾年化學法通過裝備和工藝的創新,呈增長趨勢,其主要優點是對廢舊聚酯的分揀、清洗要求低。日本帝人從2002年開始規模化採用化學法生產再生滌綸產品,國內有浙江佳人新材料有限公司採用帝人的化學法進行再生滌綸的生產。我國目前還沒有自主研發出化學法規模化生產再生滌綸的工業技術。
3、循環再利用聚醯胺纖維
聚醯胺主要有聚醯胺6(PA6)和聚醯胺66(PA66)。作為熱塑性縮聚型高分子材料,聚醯胺的再利用方法和聚酯有諸多相似之處,其再利用方法也可分為物理法和化學法。
但不同於聚酯,聚醯胺的特徵官能團反應活性更高,因此採用物理法回收時發生熱降解的情況更為嚴重,對廢料的純淨度要求明顯高於聚酯,並不常用於對含雜較高的廢舊聚醯胺紡織品進行回收。而同樣因為反應活性高,聚醯胺的解聚速度明顯高於聚酯,因此聚醯胺的再利用往往採用化學法。
BASF公司在聚醯胺解聚方面進行了多年的研究,開發了多個由PA6廢料製備己內醯胺的方法。DuPont公司開發了酸解PA6和PA6的再利用技術,也可生產出相應的高質量聚醯胺單體,並實現了一定規模的聚醯胺閉環回收技術的產業化推廣。日本宇部興產株式會社也公開表明了其掌握了PA解聚方法和PA單體的製造方法。
4、再生成分的認證
(1)全球回收標準(GRS)
這是一個國際化,自願性的,以及針對完整產品標準,內容針對供應鏈廠商對產品回收/再生成分、監管鏈的管控、社會責任和環境規範,以及化學品的限制的執行,並由第三方認證機構進行認證。
最新更新的GRS認證是一個三級制,根據每種產品的回收標準分為銅標準、銀標準和金標準,最高的金標準要求產品包含95%~100%的回收材料,銀標準產品包含70%—95%的回收材料,而銅標準的產品則需要包含不低於30%的回收材料。
(2)SCS回收成分認證
SCS Global Services(SCS)是第三方環境和可持續性認證的提供商,早在1990年,美國SCS就率先開創了世界上第一個回收成分認證體系。該公司最新版本的翠鳥再生(SCS RC)認證標籤已應用於紡織品、地毯、包裝、建築和內飾產品、木材和紙張、絕緣材料、首飾、貴重金屬等多個行業的產品中。
該回收成分認證通過一整套嚴謹、科學、規範、量化的認證步驟,有效區別「消費前」和「消費後」回收成分,全面監控回收產品生產程序,有效區分回收產品與一般原生產品,最終確定產品中回收成分的含量。
(3)德國萊因再生材質認證
德國萊茵TüV集團是一家國際領先的技術服務供應商,其再生材料認證是基於德國萊茵在全球終端市場的公信力而推出的認證,受眾群體主要在北美和歐洲。該認證需要對產品進行測試,以確定產品中有多少回收材料,評估過程包括了對消費前(生產過程中)和消費後(處置過程)中回收比例的綜合考察。該認證標準規定了產品中回收材料的最低比例,測試要求主要基於ISO 14021,但高於ISO的標準要求。
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