李蘇揚(yáng)，孟 凱

（1.泗陽(yáng)藍(lán)陽(yáng)托盤設(shè)備科技有限公司，江蘇 宿遷 223800；2.蘇州大學(xué) 紡織與服裝工程學(xué)院，江蘇 蘇州 215006）

面對(duì)大量舊衣和秸稈、木質(zhì)素等資源沒有被充分利用的問題，國(guó)內(nèi)外科技人員積極探索化學(xué)纖維、蛋白纖維、植物纖維通過木質(zhì)素、半纖維素偶聯(lián)綠色復(fù)合利用解決方案。

針對(duì)舊衣、紡織廢料等（簡(jiǎn)稱舊衣）的處理和利用，國(guó)內(nèi)外學(xué)者和科技部門投入大量精力和科研經(jīng)費(fèi)進(jìn)行研究。如芬蘭國(guó)家技術(shù)創(chuàng)新局（Tekes）立項(xiàng)的一個(gè)重大技術(shù)項(xiàng)目是開發(fā)化學(xué)溶解部分化學(xué)纖維制造再生紡織；瑞士立達(dá)公司、德國(guó)特呂茨勒公司（Trutzschler）、特馬法公司（DILO-Temafa）用舊衣纖維做汽車頂棚隔熱板。我國(guó)天津工業(yè)大學(xué)利用舊衣纖維研制蜂窩板，江南大學(xué)開展了“紡織廢料纖維板力學(xué)性能影響因素分析”的研究。泗陽(yáng)藍(lán)陽(yáng)托盤設(shè)備科技有限公司和揚(yáng)州大學(xué)、南通蘇州大學(xué)紡織研究院合作，在2013年立項(xiàng)開展了“舊衣纖維增強(qiáng)秸稈制品技術(shù)研究”工作。但遺憾的是國(guó)內(nèi)外有關(guān)廢棄的化學(xué)纖維、蛋白纖維、植物纖維、木質(zhì)素、半纖維素資源再生利用的研究，總是在再生產(chǎn)品、工藝、成本、回收、環(huán)保等方面存在一些缺陷[1]。這也是阻礙這些數(shù)量巨大的資源再生利用產(chǎn)業(yè)化的主要原因。

本研究探索集成應(yīng)用先進(jìn)的信息、生化、機(jī)電科學(xué)技術(shù)，開發(fā)廢棄化學(xué)纖維、蛋白纖維、植物纖維共混與木質(zhì)素、半纖維素綠色合成的新工藝、新產(chǎn)品，突破舊衣/秸稈纖維復(fù)合循環(huán)制造共性關(guān)鍵技術(shù)，為舊衣纖維資源再生綠色循環(huán)利用開辟了新的途徑，同時(shí)為造紙廢水中的木質(zhì)素、半纖維素利用增加了附加值，而且擴(kuò)大舊衣物及秸稈的應(yīng)用范圍，還能為木材加工業(yè)轉(zhuǎn)型拓展原料來(lái)源[2-4]。

1 市場(chǎng)分析及技術(shù)開發(fā)

1.1 市場(chǎng)分析

首先，在與人民健康密切相關(guān)的復(fù)合材料領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)外人造板絕大部分都是木質(zhì)三醛膠人造板材料，很多產(chǎn)品甲醛殘留量超標(biāo)，嚴(yán)重影響人們的身體健康。國(guó)內(nèi)地板甲醛殘留超標(biāo)致人生病事件頻頻發(fā)生，有的新婚夫婦因住新房而患紅斑狼瘡等免疫系統(tǒng)疾病，有兒童因住新房患血液系統(tǒng)疾病。美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家已聯(lián)合修改地板標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格限制甲醛殘留量，直接影響我國(guó)木材加工企業(yè)的產(chǎn)品出口。

其次，在物流包裝領(lǐng)域，加拿大、美國(guó)、日本都普遍大量使用人造板制作包裝。這些國(guó)家每年秸稈板材的產(chǎn)量都約在數(shù)百萬(wàn)立方米，是我國(guó)產(chǎn)量的10倍以上。我國(guó)人造板包裝產(chǎn)值占包裝工業(yè)總產(chǎn)值的1/3以上，約1 500億元，而我國(guó)每年要從國(guó)外進(jìn)口上千萬(wàn)立方米木材，并且進(jìn)口量和價(jià)格近年以30%和20%的速度增長(zhǎng)。

因此，高性能無(wú)甲醛殘留的舊衣-秸稈纖維綠色復(fù)合地板市場(chǎng)需求量很大，高強(qiáng)度、防水、無(wú)醛舊衣-秸稈纖維復(fù)合綠色包裝板產(chǎn)業(yè)化的前景廣闊。

1.2 技術(shù)開發(fā)

（1）開發(fā)舊衣低溫干燥、滅菌、除雜技術(shù)，設(shè)計(jì)高效開松、成網(wǎng)工藝，研究多元纖維催化接枝改性技術(shù)，解決舊衣無(wú)害化處理和多元纖維復(fù)合界面問題。（2）篩選設(shè)計(jì)木質(zhì)素基有機(jī)、無(wú)機(jī)纖維雙親黏合劑配方及制備工藝，解決經(jīng)濟(jì)有效的木質(zhì)素活化存在的問題。（3）優(yōu)化衣纖維網(wǎng)及秸稈膠料多層定向、定量復(fù)合工藝，解決復(fù)合板三維拉伸強(qiáng)度不均問題。（4）開發(fā)高性能、無(wú)醛舊衣與秸稈纖維綠色復(fù)合包裝板、地板，解決秸稈包裝板、地板拉伸強(qiáng)度低、木質(zhì)多層地板甲醛殘留量高的問題[5-7]。

2 目標(biāo)產(chǎn)品及指標(biāo)

通過集成應(yīng)用微波真空干燥、滅菌，高速多滾筒梯形開松、氣流成網(wǎng)，酶催化舊衣纖維接枝功能分子技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)舊衣低能耗、無(wú)排放處理，達(dá)到良好的多元纖維復(fù)合界面目標(biāo)。再通過木質(zhì)素基有機(jī)、無(wú)機(jī)雙親、無(wú)甲醛添加黏合劑配方和膜分離及綠色合成方法，可以實(shí)現(xiàn)化學(xué)纖維、蛋白纖維、植物纖維與木質(zhì)素分子結(jié)合反應(yīng)，產(chǎn)品有害物質(zhì)殘留近似為零，制膠工況溫和、成本低廉的目的[8-9]。

利用上述技術(shù)可以得到以下兩個(gè)新產(chǎn)品及3個(gè)新工藝：（1）舊衣/秸稈纖維綠色復(fù)合高強(qiáng)度包裝板，高性能、零甲醛殘留地板，并延伸開發(fā)高強(qiáng)度、高防水建筑模板，以及高強(qiáng)度、低密度、超厚墻板，超薄天花板等。（2）舊衣纖維無(wú)害化處理工藝；木質(zhì)素基有機(jī)、無(wú)機(jī)雙親無(wú)醛黏合劑制備工藝；舊衣與秸稈纖維綠色復(fù)合板成型及裝飾工藝。

所開發(fā)的纖維板強(qiáng)度指標(biāo)為：板厚度10～18 mm，靜曲強(qiáng)度大于23 MPa，彈性模量大于3 500 MPa，內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度大于1 MPa，24 h吸水厚度膨脹率小于15%。

3 實(shí)驗(yàn)方法、工藝流程

3.1 舊衣無(wú)害化處理方法主要步驟

（1）對(duì)舊衣首先采用微波真空臨界低溫干燥，同時(shí)滅菌消毒，還應(yīng)用二次蒸汽回收利用蒸汽機(jī)械再壓縮（Mechanical Vapor Recompression，MVR）技術(shù)，冷凝水循環(huán)利用。

（2）引用創(chuàng)新德國(guó)特呂茨勒公司（Trutzschler）高速多滾筒梯形舊衣分級(jí)開松、除雜、分類，金屬、石子等雜物用重力篩選器剔除分類處理出售，塑料、木材有機(jī)雜物處理后加到秸稈膠料中，塵土用空氣吸塵器分離研磨成納米材料作制膠原料。

（3）開松后多元纖維用氣流分配成網(wǎng)，用微波等離子刻蝕、酶催化接枝單體（功能分子）等工藝技術(shù)處理纖網(wǎng)纖維復(fù)合界面。

3.2 木質(zhì)素基膠黏劑技術(shù)方案

造紙廢水-分級(jí)膜濾-木質(zhì)素提純-木質(zhì)素活化-縮聚交聯(lián)反應(yīng)-納米材料等共混改性。

3.3 3層衣纖維網(wǎng)與兩層秸稈膠料復(fù)合流程

羅拉牽引定向布網(wǎng)-針刺施膠-秸稈膠料定量施加-羅拉牽引定向布網(wǎng)-針刺施膠-秸稈膠料定量施加-羅拉牽引定向布網(wǎng)-針刺施膠。

4 環(huán)保分析

首先，在生產(chǎn)過程中采用生物質(zhì)水性黏合劑不會(huì)有有害氣體向空氣中排放；其次，舊衣、秸稈預(yù)處理設(shè)備全部采用全封閉裝置，粉塵回收處理作納米材料加入黏合劑中利用[10]；再次，舊衣中的金屬、石子篩選剔除出處理后出售；最后，舊衣中塑料、木材等雜物篩選出處理后加入秸稈膠中使用，沒有固體物向外排放，并且所用水都是封閉循環(huán)使用。

5 結(jié)語(yǔ)

基于紡織、造紙產(chǎn)業(yè)、農(nóng)業(yè)、木材加工業(yè)等交叉學(xué)科的技術(shù)研究，提出新的技術(shù)開發(fā)方法，打造新的環(huán)保產(chǎn)業(yè)鏈，實(shí)現(xiàn)舊衣再生利用工業(yè)化，切實(shí)解決舊衣掩埋污染土地問題；實(shí)現(xiàn)木質(zhì)素優(yōu)質(zhì)利用高值化，有效解決廢水排放污染水源問題；實(shí)現(xiàn)秸稈大量利用規(guī)模化，著力解決秸稈焚燒污染空氣問題；實(shí)現(xiàn)木材加工業(yè)木材零消耗，保護(hù)生態(tài)環(huán)境；實(shí)現(xiàn)人造板甲醛零殘留。

通過對(duì)工業(yè)廢棄舊衣、木質(zhì)素資源與農(nóng)業(yè)廢棄秸稈資源的復(fù)合利用，得到資源優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)效應(yīng)，所開發(fā)的產(chǎn)品性價(jià)比高，產(chǎn)業(yè)化過程無(wú)“三廢”排放，產(chǎn)品使用后可完全回收再利用，得到資源再生循環(huán)效能，達(dá)到資源綠色利用效果。