前言:一篇好文章的诞生,需要你不断地搜集资料、整理思路,本站小编为你收集了丰富的纺织品机械行业前景主题范文,仅供参考,欢迎阅读并收藏。
1.1技术路线图的定义与分类
技术路线图(TechnologyRoadMapping)实质上是一种技术预见的实践模式,它通过组合使用多种技术预见工具,从总体上把技术—产品—产业、性能—成本—市场关联起来,形成基于未来科技、经济、社会与环境综合判断之上的技术创新路线图,堪称政府、产业和企业等进行技术创新的“作战地图”。20世纪70年代末,技术路线图在美国汽车行业首先使用,其目的是为了避免忽略可能成功的技术,以及向各利益相关者展示公司的战略,增强供应链上下游的信心。20世纪70年代后期,美国摩托罗拉公司和康宁公司最先开发了技术路线图管理方法,用于支持和协调企业战略产品和技术开发活动。此后,技术路线图作为一种灵活的、结构化和可视化的前瞻方法被用于企业技术规划,并逐步在产业层面和政府科技规划宏观层面得到广泛应用,其概念和内涵也在不断扩大和延伸,比如美国半导体行业技术路线图(1992年)、欧盟氢能技术路线图(2000年)、日本安装技术路线图(2003年)、台湾地区纳米材料技术路线图(2003年)等。自从上个世纪90年代,我国提出产业技术路线图以后,国家有关部门和地方结合实际制定了一些各具特色的产业技术路线图,总结起来大体可以分为3类:一是政府部门技术路线图,包括中央政府和地方政府;二是产业技术路线图;三是企业技术路线图。这3类技术路线图从绘制方式、表达形式到功能作用等方面各有侧重(见表2)。政府部门技术路线图,针对某领域未来5年乃至更长时期的战略需求、科技发展进行系统研究,提出发展目标、战略任务、发展重点及其相关关系,明确技术发展优先序,实现时间和发展路径,它可用于指导技术领域战略规划的制定、关键技术项目及相关行动的选择,是组织社会资源和指导协调利益相关者共同行动的指南。产业技术路线图,是通过时间序列系统地描述“市场—产业—技术”的发展过程,用于指明产业技术发展方向,诱导资源配置,并引导研发方向,构建新的创新联盟,加强创新主体的协作,为产业抓住未来市场发展机会指明方向。企业技术路线图,是通过时间序列系统地描述“技术—产品—市场”的发展过程。一般而言,企业技术路线图用于标识企业在技术和市场上所处的位置,为确定企业技术路线战略,用于企业技术选择和部门之间的协作。
1.2产业技术路线图制定的步骤与意义
在编制产业技术路线图过程中应坚持实事求是,因地制宜的根本原则,以市场需求为导向,遵循“市场需求—产业目标—技术壁垒—研发需求”的产业发展规划路线。通过综合国内外产业技术路线图研制的具体实践,可以把产业技术路线图的研制过程大致分为8个步骤:①分析产业技术基础,编制产业体系图和技术地图,这是产业技术路线图的基础和关键;②研判社会需求,研究和判断未来宏观经济、目标市场、社会发展等对产业的需求以及企业因素(如政治、军事等)引致的需求;③确定发展远景目标,通过情景分析,明确今后的发展远景,确定发展方向或目标,确定支撑这些方向或目标的战略功能或产品,为构建关键技术做准备;④调查产业技术壁垒,通过座谈会、研讨会、实地调研等形式,采用头脑风暴法、德尔菲调查法等调查那些阻碍产业发展方向或目标实现的技术壁垒是什么,并对这些技术障碍进行分类,从而建立技术研发的需求清单,形成筛选关键技术的备选技术清单;⑤遴选产业关键共性技术,开展大规模综合德尔菲调查,依据遴选技术清单,综合考虑实现时间(可分为实验室实现时间和社会实现时间)、市场需求、科研推动、发展路径(研发战略)、制约因素、知识产权等指标,通过两轮调查,遴选出关键技术;⑥分析研发资源能力,针对统计分析结果,开展SWOT分析,调查研究全国研发资源分布情况,并根据前几步获得产业体系图、技术地图和关键时序图谱等研究成果,明确主要区域研发能力特长、技术路径选择等,或开展专利检索,绘制专利地图,并根据专利地图结构,对照技术地图,对本区域产业技术能级、路径选择、项目布局、资源基础等进行分析;⑦进行技术经济分析,绘制产业技术路线图总图,建立技术关键点—关键技术(研发项目)—元器件或核心部件—主导产品—市场规模的关联图,也即技术发展到何种地步,市场规模就能达到多大容量,从而为产业技术、产品研制提供指南;⑧提出对策建议,包括如果推动产业技术路线图的进一步深化、跟踪和调整的对策建议,也包括为实施产业技术路线图而应该对现行政策和制度框架进行调整的对策建议。
当前,信息、生物、纳米、能源、材料等学科相互交叉融合,呈现群体突破态势,科技竞争成为国家间竞争的焦点。为迎接科技革命的挑战,世界主要国家通过开展技术预测、技术路线图等研究,从企业、产业和国家3个层面上确定优先发展的战略重点,明确发展路径,有效组织创新活动,降低创新风险。产业技术路线图作为一种创新管理工具,能够使产业升级和企业升级有效联动,使产业层面的市场驱动因素和产业技术因素,有效地渗透到企业的创新和生产活动中,并转换为真正推动企业转型升级的力量。为此,要打破产业传统发展路径,将现代服务业和先进制造业同时作为建设现代产业体系的“双轮”,进行重点发展;将自主创新和环境保护作为“双翼”,进行重点突破;将就地升级和产业转移作为“双通道”,进行重点推进。现代产业体系对企业提出高端化、国际化、战略化和绿色化的转型升级要求。这“四化”各有侧重,但却是一根主线贯穿其中,那就是自主创新。围绕自主创新,始终有两个重点,一是技术进步,二是市场需求。产业技术路线图作为一种战略集成规划方法和一种技术创新管理工具,可以有效地使技术进步和市场需求相贴近,避免两者相互割裂。
2技术路线图思维:浙江纺织产业技术路线图的编制思路
技术路线图是对未来的规划。技术路线图思维是指规划的思维、系统的思维和普遍联系的思维。技术路线图思维可以帮助决策者在纷繁复杂的环境中,在技术激烈变化、市场竞争激烈的环境中寻找到最优的决策。纺织产业是浙江的传统优势产业,目前已经形成了以化纤、织造、印染、服装等行业为主链,包括配套纺机、印染助剂、技术服务、纺织软件等辅行业的完整产业链,并且在新型纺纱、麻纺、丝绸、织造、针织、染整、器材以及纺机计算机系统的研制、生产方面,在全国具有明显的优势。因此,本文借鉴技术路线图的基本框架,以强化产业链和提升价值链为基础,围绕“市场—产业—技术”这条主线,在市场和技术对产业链的双向驱动下,运用高新技术改造纺织产业,提出浙江省现代纺织产业技术路线图的编制思路(如图2)。
2.1市场因素———浙江纺织产业发展的基本态势
近年来,尽管浙江的装备制造业、高新技术产业、临港重化工业等有了长足的发展,但是现代纺织产业一直占据制造业首位。2009年,浙江有规模以上纺织企业12573家,职工总数193.7万人,销售收入6592.4亿元,出货值1820.6亿元,分别占全部规模以上企业的21.4%、24.9%、17.3%、18.4%;实现利润总额262.3亿元。其中纱(占全国的8.1%)、化学纤维(占全国的46.6%)、印染布(占全国的56.1%)、丝绸(占全国的20.2%)、服装(占全国的11.2%)、家用和产业用纺织品(占全国的27.5%)的产量均居全国前列;行业中“中国名牌产品”和“中国驰名商标”的数量分别达到80个、25个,居全国首位。在长三角两省一市中,江苏和上海的主导工业都已调整为电子行业,唯浙江省20余年保持未变,仍以现代纺织产业领衔。与江苏、山东、广东、福建4个纺织大省相比,浙江纺织工业发展的主要优势是规模企业数量多和产业整体规模大。一方面,浙江规模以上纺织企业数量,分别是山东、广东、福建的2.3倍、1.9倍、4.9倍,仅次于江苏;另一方面,浙江规模以上纺织企业资产总额为6961.9亿元,分别为江苏、山东、广东、福建的1.3倍、2.1倍、3.0倍、4.6倍。另外,浙江纺织工业的劣势主要体现在企业平均规模偏小和企业经营状况不佳两方面。全省规模以上纺织企业平均产值规模为0.54亿元,低于全国平均水平(0.72亿元)。同时,2009年前11个月,浙江省规模以上纺织企业亏损面为18.5%,高于全国17.7%的行业平均值,与其它4省相比仅低于广东省。由于企业规模偏小,经营管理水平相对较低,缺乏较强的技术创新、品牌创建、销售网络构建能力,使得浙江纺织企业在激烈的市场竞争中往往只能依靠价格优势,采取薄利多销策略,竞争优势并不显著。
2.2产业链———浙江纺织产业重点环节的延伸与提升
2.2.1化学纤维开发
化学纤维主要由粘胶纤维和合成纤维组成,其中合成纤维主要由锦纶纤维、涤纶纤维、腈纶纤维、维纶纤维、丙纶纤维、氨纶纤维组成。浙江是我国化纤工业大省,而其中又以氨纶和涤纶长丝产品为产业主体,在全国首屈一指,分别占全国的51.2%和50.0%。其中,锦纶纤维、腈纶纤维和丙纶纤维的增幅超过30%(见表4)。浙江化纤产业生产分布区域集中,优势明显,其中萧山、绍兴、嘉兴占全省的85%。且已经形成一批龙头企业,如桐乡的桐昆,萧山的恒逸、荣盛、红剑、开氏、联达、翔盛、道远,绍兴的远东、赐富、古纤道,宁波振邦、海宁海利得等。该行业目前面临的主要问题:①产能过剩,销售价格和利润水平下降,其原因主要是产品类型单一,差异性小;②生产过度依赖传统市场,缺乏开辟新市场的能力和勇气;③新产品、新品种研发能力落后;④竞争手段单一,单纯依靠价格手段,极度压缩了本产业的获利空间。从产业链的角度看,未来化学纤维制造业的发展方向,应该向前端和后端延伸。前端———进入PX乃至石油化工等高获利领域;后端———通过科技投入,追求差异化发展:聚酯生产向小批量多品种转变,化纤生产向熔体直接纺和差异化功能型转变。
2.2.2面料织造提升
浙江织造面料80%以上用于服装的生产,优势主要集中在丝绸、毛纺、棉纺等织造行业。截至2009年底,丝绸类蚕丝及交织物生产3.3亿m,占全国的42.4%,产业用帘子布和无纺布分别占全国的24.2%和28.6%(见表4)。浙江作为织造大省应该继续在丝绸、毛纺、纱等,尤其是产业用纺织品的研发与生产方面继续保持全国前列。但是浙江纺织面料制造业所面临的问题与化纤制造行业雷同:同一层次上大量的大规模企业过度竞争,相互模仿,缺少差异化;企业被客户牵着鼻子走,跟着订单走,被动跟着市场走;缺少品牌,技术水平不高;制造成本上升,销售价格下跌。另外,纺织面料的产能主要集中在近年增值水平较低的化纤面料上,而近年来广受欢迎的棉质面料比重过低,主要靠从外地购买原料。因此,政府和企业在增加研发投入的同时,应该注意产业链的适度延伸。前端向棉纺拓展,扩展棉纺产能。后端向针织和产业用纺织品、家纺产品拓展。
2.2.3印染及后整理技术升级
印染是浙江的优势。截至2009年底,印染布生产量占全国的56.1%,仅绍兴就占全国的33.1%。但是,印染同样面临与上述两个行业类似的问题,并且节能减排压力很大。另外,染料也是制约浙江印染行业发展的关键问题。印染的原料主要是国外生产,价格高,源头被国外控制,基本上国外的一两家企业就控制了市场,导致内资企业无法生产,研究费用太高。因此,政府和企业如果在这方面加大投入,掌握关键技术,既可推动新兴行业的发展,又可提高印染行业的利润水平。因此,印染行业的产业链,也有向前后端延伸的必要。前端———向染料制造延伸,并带动相应的化工行业;后端———通过推广应用计算机配色系统,增加花色品种。
2.2.4服装品牌培育
浙江是服装生产大省,由分布于全省各地的企业集群共同组成,初步形成杭(杭州)甬(宁波)瓯(温州)“三足鼎立”的空间分布格局。除此之外,湖州市织里镇以童装生产为主,全镇拥有6600家童装生产企业,年产童装1.2亿件(套),成为名符其实的“中国童装之都”。平湖市新达、诸暨市枫桥镇和海宁市也已经形成相当大的服装生产规模,分别生产运动服装、衬衫和皮装。浙江服装产业无论在产品品牌还是在营销策略上,都创造出鲜明的区域特色,在全国具有显著的优势。但是与国外相比,浙江服装产业在品牌、质量、销售渠道、研发设计等方面存在显著差距。从纺织品结构看,产业用纺织品的研发、生产明显落后于服装与家纺产业,应大力提高前者在纺织品中的比例。
2.2.5纺织机械研发
目前,高档纺织机械大都依赖进口,浙江生产的纺织机械还以常规产品为主,主要分享省内及国内中低端市场,形成对进口的“部分替代”。主要存在以下问题:①进口为主,出口为辅的发展格局。浙江纺织机械行业处于全国领先地位,进口与出口均居全国首位,但是进口多为引进高档设备,出口则以一般贸易为主;同时,浙江纺织机械90%以上主要在国内市场销售,出口所占比重仅为6.3%。②纺织工业对纺织机械行业的拉动效应明显。纺织工业是浙江的支柱产业,导致其对化纤机械、针织机械、印染后整理机械、织机等纺织机械连年大量进口,而出口的纺织机械以中低档的针织机械为主,主要出口印度、孟加拉国、越南等发展中国家。③与国际先进水平差距明显。浙江纺织机械虽然在全国占有重要地位,但是在自动化水平、生产效率、设备运行的可靠性和稳定性以及机电一体化水平等方面与国际先进水平存在显著差距。例如同样一台喷水织机,浙江省出口价只有6554美元,而进口价高达21040美元,出口价格不到进口价的1/3。为此,要推进纺织装备的自主创新,引导相关技术力量提高纺织装备的自主装备水平,从而提升纺织产业在行业内的谈判地位与行业利益份额。
2.3技术因素———浙江纺织产业发展的关键共性技术
现代纺织产业已经不是单纯的传统产业,其每个制造环节都在实现与高新技术产业的对接,因此,“基于纺织又超越纺织,基于消费又超越消费”已成为运用高新技术和先进适用技术改造、提升现代纺织产业的重要特征。而产业共性技术作为产业和技术的集合体,应用范围宽,经济寿命长,受益界面广,受益时间长,对于增强我省区域产业竞争力有重大推动作用。鉴此,本文以纺织产业链为基础,提出发展浙江纺织产业的4项关键共性技术:
2.3.1化学纤维技术
国际化纤技术以“三新”(新工艺、新技术、新产品)为发展趋向,并且化纤技术的突破对于纺织产业整个产业链价值链的提升具有重要意义。浙江作为化纤大省,理应顺从国际化纤技术的要求,提升纤维的差别化、功能化和加强产业用纺织品的开发和生产。一方面,当务之急是调整原料结构,提高高性能纤维、高技术纤维、功能性纤维的开发力度,增加新型纺织材料应用的比重,使功能性、差别化纤维的比例高于全国平均水平,由目前的30%提高到40%以上。新纤维的开发依然是针织机织面料创新的主流,如高湿模量纤维、新型再生纤维素、蛋白质与纤维素复合纤维,以及大量新合纤,如吸湿排汗、聚乳酸、远红外、抗菌除臭、抗紫外线、阻燃、防辐射纤维以及超细纤维、异形纤维、PTT、PBT新型弹性纤维,可为新型纺纱面料提供优良的原料;另外,包括天然蛋白纤维、植物纤维、牛奶纤维、大豆纤维、木质纤维等各类新型绿色环保纤维也是未来纤维技术开发的重点。另一方面,必须依靠浙江在化纤方面的优势,加强过滤用纺织品加工技术、新型医用防护材料、高级土工布成套生产技术、特殊装饰用纺织品、高性能增强复合材料以及农业用纺织品的开发和应用,如防磁、导电、阻燃、防紫外线纤维,智能纤维、纳米纤维、光导纤维以及适应信息、航空航天、医药等领域需求的新型纤维。
2.3.2生态、节能、环保技术
浙江作为印染大省,集聚了全国55.9%的印染布,仅绍兴县的印染产能就达全国产量的1/3。因此,浙江省尤要顺应国际纺织品的发展趋势,开发生态、节能、环保型的纺织技术。具体可以对以下关键技术加以突破:①自动制网技术,应用计算机自动分色功能和图形技术开发的喷墨、喷蜡、激光自动制网,进一步研究提高精度、减少制网时间及配套技术;②低温等离子处理技术,以缩短染色流程和时间,提高上染率,节省燃料和能源,减少废水,改进染色性能和效果;③生物酶处理技术,包括退浆、精炼、漂白以及棉织物的抛光、柔软、仿旧等整理,对棉、粘胶、天丝、麻类、毛类及混合织物提升手感、舒适性等;④环保型染料、助剂、浆料的开发与应用,如用新型高性能的变形淀粉、聚丙烯酸浆料替代污染环境的PVA浆料,用于涤纶或涤棉纱的水溶性聚酯浆料等;⑤废水处理技术,如适用性广、对染料和各类有机分子有强烈吸附作用、对pH值敏感性小的新型高效絮凝剂及化纤仿真碱减量废水回收利用技术等。例如,浙江泰坦股份有限公司采用自动制网技术,对TQF268转杯纺纱机不断改进,通过设定自动清洁滤网、负压报警等功能,提高通风效率,使整机负压处于最佳状态,从而有效降低了能耗;并且在TT96剑杆织机上采用双轴织造,扩大了加工特别复杂的织物功能,通过优化结构、精益制造、精确匹配,整机容量仅4kW,相比其它同类机型可节能27%。
2.3.3智能化技术
现代纺织以电子化技术为主导,以新材料和高精度自动化机械加工技术为基础,采用光、电、机、液压、气动等传感技术,多电动传动和变频调速、计算器控制等技术,实现纺织生产过程中各种工业参数的在线显示、检测、自动控制和自动调节,以及设备运行的自动显示、检测、超限报警、自动停车直至故障自动排除,以保证和提高纺织产品的质量,降低生产成本。例如,清梳联成套设备全程采用光电检测、位移传感、压力传感、信号转换、伺服系统控制、全线信息采集、异纤检测、梳棉机自调匀整、棉结和纤维在线监控、在线自动磨锡林织布等技术,提高了全流程运行的稳定性、可靠性,保证了全流程连续、同步、平稳运行,使输出的棉条长片段、超长片段、甚至短片段的均匀度都能稳定在一定范围内,从而保证了成纱的稳定性;剑杆、喷气、喷水和片梭等无梭织机的五大运动和各种辅料运动除引纬和打纬运动外,都可由电子送经利用传感器在线连续测定经纱张力,通过计算机控制送经电机转速改变送经量,使经纱张力保持稳定,从而精确控制织机纬密,可配备多种形式的开口机构、打纬机构,满足各种工艺条件;喷气织机也可用计算机自动设定、自我诊断、自我修正、监控引纬过程。以浙江越剑机械制造有限公司最先开发的电子提花毛巾织机为例,该机采用电子送经、电子卷取,电子提花机开口,同时采用伺服电机控制毛圈高度,属于国内最先进的大提花毛巾织机,大大降低了生产成本,提高了运作效率,可以织制波浪毛等高难度的毛巾织物,如面巾、浴巾、茶巾、方巾等高档提花类毛巾织物。
2.3.4纺织信息化技术
纺织信息化技术包括建设以先进、高效、稳定的企业信息网络系统为基本单位的行业信息网络,构建内容完善、结构合理、查询便捷的行业信息数据库和注重实效的信息服务体系,开发具有各类企业决策特色的ERP软件和适应国内外市场和国内企业特点的电子商务平台、交易规则等。一方面,可在化纤、针织等机械行业,开发适合其生产营销流程和管理要求的ERP产品,实现采购、投料、加工、检验、入库装配、财务核算各环节数据信息围绕需求计划有序流动,使其能与生产过程的自动检测、自动控制系统相连接,并通过因特网构建更大范围的信息网络、营销网络和电子商务平台,形成综合信息服务系统;另一方面,要积极推进电子商务的应用,按照国际流行的B2B企业电子商务模式,利用浙江省电子商务的技术优势,通过建立客户和供应商网上自我服务系统,与客户进行市场、销售、服务的信息交互与沟通,以知识库的形式为企业提品技术、产品故障的解决方案,提高售后服务质量,并可以开展网上接收采购订单、网上查询需求、网上了解补货情况以及查看购货协议、监督存货、检验收据等业务,提高运作效率,减少运作成本。除此之外,还可借助电子商务平台,满足企业开展网上采购招标、网上议价、网上信息等商务活动的需要。
2.4研发资源———合理选择研发模式,规避研发风险
企业存在的理由是创造顾客价值和企业价值,而企业赢得竞争优势有两种基本思路:一是利用自身的资源、挖掘企业内部效率,追求经营利润;二是整合外部资源、利用企业外部效率,追求合作利润。企业研发模式主要有3种,即自主研发、合作研发、研发外包。由上述分析可知,浙江省现代纺织产业是以块状经济及其高级形式产业集群的方式存在和发展的。而集群内中小企业大都缺乏技术创新能力,包括科技人才、科技成果、科技信息都比较缺乏,从而极易陷入一种恶性循环,即长期引进国外技术,导致同世界其它先进国家的差距特别是在高新技术产业领域的差距不断被拉大,这又迫使集群企业进一步依赖国外技术。由此可能导致的结果是,产业集群行业内关键技术与装备基本依赖国外,大多数集群企业需要承担日益高涨的知识产权费用。显然,合理的选择研发模式,可以有力地推动集群企业科研成果转化、产业技术水平提升,实现研发投入和技术创新的双向激励,从而提高集群企业尤其是中小企业的竞争力。
3技术路线图制定:浙江纺织产业转型升级的路径选择
浙江现代纺织产业要实现可持续发展,必须改变浙江作为纺织品生产加工中心的形象,应成为新产品、新技术和新价值的创造中心,使加工、生产意义上的“浙江制造”转化为建立在创新技术上的“浙江创造”,推动传统纺织产业从要素投入型向创新推动型转化。鉴此,在制定浙江现代纺织产业技术路线图编制思路时,强调“市场拉动”作用的同时,要重点关注“市场—产业—技术”之间的关系,促进浙江纺织产业转型升级。
3.1产业用纺织品开发与纺织产品结构优化
纺织品已由单纯生活资料进入工程新材料领域。涤纶纤维被列为20世纪影响人类生活的20大发明之一,它为产业用纺织品的应用开拓了广阔的前景。其主要包括农副业用纺织品、工程用纺织品、传动和管带类骨架材料、工业用毡毯、蓬盖布、线-带-绳-缆、人造革、过滤材料、包装用纺织品、防护服、文体用纺织品、医疗卫生用纺织品、国防尖端用纺织品、其它等14类。浙江作为全国最大的化纤生产省份,占全国总量的40.8%,目前已达980万t。但是中低档产品多,差别化率低,世界化纤差别化率已达50%,而浙江省只有30%。在产品结构中,发达国家的服装、家用和产业用3类纺织品各占1/3,而浙江目前仍以服装的生产加工为主,产业用纺织品占所有纺织品的比重不到20%。因此,浙江应借助化学纤维的生产优势,加强产业用纺织品的研发与生产,优化纺织产品结构。
3.2节能减排压力和印染技术改造
印染行业是浙江纺织产业链中的重要组成部分,是带动纺纱织造、提升服装及家用纺织品档次和附加值的关键行业。近年来,由于资源、能源、环境的制约等因素的影响,印染行业面临巨大的节能减排压力。因此,应提前淘汰落后产能,对印染技术进行改造。“十一五”以来,浙江省印染行业保持了良好的发展态势,技术改造力度不断加大,逐步淘汰落后装备和工艺,小浴比、短流程等节能、降耗、环保的装备和工艺比重加大,在线监测和监控系统得到开发和应用,不但提高了印染产品的附加值,而且节约了资源、减少了污染。即便如此,浙江印染行业的装备技术水平还有待进一步提高,主要体现在流程长、稳定性差、能耗水高、自动化程度低和跑冒滴漏等问题,特别是自动化水平和能耗水耗大的问题突出。
3.3机电一体化与新型纺织机械研发
浙江省纺织机械的进出口结构既受全国经济结构的影响,又独具特色,即使在金融危机背景下,浙江纺织机械的出口增幅依然高出全国8个百分点。针织机械是我国出口的主要纺织机械产品,并在纺织机械中占有较大份额。其中,浙江省针织机械的出口总额为2.61亿美元,占全省纺织机械出口总额的72.2%,占全国同类机械出口总额的58.4%。但是高档针织机械需要大量进口,而出口的大都是低端设备,如浙江省化纤和非织造布机械的进口分别占全国的52.2%和68.8%。另外,印染后整理机械、纺纱机械等纺织装备都需大量进口,其主要原因是浙江纺织机械的机电一体化水平与国外存在明显差距。因此,对于浙江而言,应提升剑杆织机和喷气织机、电脑提花圆纬机、电脑自动横机、染整设备的机电一体化水平,采用先进的交流变频传统、PLC控制和触摸屏操作等技术,使现代纺织产业向高效、节能、环保方向迈进。例如,在机电一体化剑杆织机和国产喷气织机领域,浙江已经基本解决了国产控制系统地批量生产难题,如机电一体化喷气织机的运行速度突破了1100r/min,使用入纬率超过1200m/min,具有宽幅、高速的性能,并能配套生产大提花、双幅、色织、双经轴等特殊品种,并且整机技术已接近国际先进水平,但是机电一体化剑杆织机转速仅达600r/min,使用转速超过450r/min;机械转速达630r/min的剑杆织机还没有大批量进入市场。另外,基于上述分析,我们发现,在未来很长时期内,产业结构调整和技术升级将是浙江纺织产业发展的主线之一,纺织各行业的产品结构调整、生产工艺的改进、技术装备的改造、自动化和信息化成套设备的开发使用等都需要采用先进的、现代化的生产技术。同时,节能型、环保型生产将是纺织行业投资的重点,需要更为高效、自动化、清洁的纺织机械产品,以提高纺织产品的科技含量和附加值。在促进浙江纺织产业转型升级方面,纺织产品的品种、水平、质量和性能的要求越来越高。高效、节能、低污染、智能化和成套化等特征的纺织产品将逐步成为市场的主流。同时,国家的政策支持力度会鼓励企业加大新设备的投资强度,
1 沈阳航空航天大学经济与管理学院辽宁沈阳110136
2 吉林大学博士后流动站吉林长春130012作者简介:
张波(1980―),女,辽宁沈阳人,沈阳航空舷天大学经济与管理学院教师、博士、吉林大学流动站博士后,研究方向为国际贸易。
摘要:意大利是欧洲最早同中国开展贸易往来的国家之一。文章研究了中意两国贸易的发展进程、相互投资以及部分商品的显性比较优势情况等。研究表明,中国与意大利贸易处于顺差状态,中国在劳动密集型产品和运输设备上具有比较优势,意大利则在资本密集型产品上具有比较优势,中意两国的商品互补性大于竞争性。中意两国贸易存在着意方不时地采取贸易保护措施,视中国为“非市场经济国家”等问题:
关键词:贸易失衡;直接投资;显性比较优势;互补指数
中图分类号:F752.7
文献标识码:A 文章编号:1002-0594(2010)05-0015-05 收稿日期:2009-09-14
一、中国与意大利的贸易情况分析
(一)中国与意大利进出口情况
意大利是欧洲最早同中国开展贸易往来的国家之一。1970年11月5日,中意两国政府代表在法国巴黎签署了建交公报,从此两国关系掀开了历史新篇章。1970年两国贸易额仅为1.2亿美元,因为我国在1978年以前实行的外贸总政策是内向型的保护政策,因此,在20世纪70年代,中意两同的贸易增长幅度不大。
1981~1995年以来,中意两国进出口额得到了迅猛的发展,1985年中意贸易进出口总额突破10亿美元,1993年达到了34亿多美元。1991~1995年间,意大利成为中国在欧盟的第二大贸易伙伴国。1995年两国进出口贸易总额高达51.82亿美元,仅次于德国。但1996年中意两国的出口额以及进出口总额均出现了下降趋势,1997年和1998年两国的进口额出现了下降,导致进出口总额也有所下降。从1996~1998年中意两国的双边贸易一直呈徘徊状态,直到1999年这种徘徊局面才结束,双边贸易额达到56.09亿美元。2000年,中意两国贸易达到了68.80亿美元(张新伟等,2002)。2001~2008年,中意两国的进口额、出口额以及进出口总额都出现了一定的涨幅。2008年,意大利与中国的双边货物贸易额为440.3亿美元,1970~2008年的39年间中意双边贸易增长了439.1亿美元,年均增长11.2亿美元。图1为1995~2008年中意双边贸易情况。2009年1~3月,意大利与中国的双边货物贸易额88.2亿美元,下降17.4%。其中意大利对中国出口18.5亿美元,下降19.9%,占意大利出口总额的2.1%;意大利从中国进口69.7亿美元,下降16.8%,占意大利进口总额的73%。意方贸易逆差51.5亿美元,下降15.6%。截至2009年3月,中国为意大利的第12大出口市场和第三大进口来源地。
根据商务部统计数据计算得出,1995~2008年的14年中,1995~1997年中方取得的是贸易逆差,尤其是1995年和1996年的逆差额超过了10亿美元。1997年逆差额有所减少,为213.21百万美元,1998年,中国开始出现贸易顺差,1998~2000年,贸易顺差额呈上升趋势。但2001年中国取得的顺差额大幅减少,2002~2008年,顺差额又再次增加,2006~2007年增加幅度最大,创历史最高记录(见图2)。
(二)中国与意大利的贸易结构
中国对意大利出口的主要商品有:机电产品、贱金属及制品、服装及衣着附件、纺织纱线、织物及制品、鞋类、旅游用品及箱包、玩具、自动数据处理设备及其部件、塑料制品、医药品等。机电产品也是意大利对中国出口最重要的商品,中国从意大利进口的主要商品还有:纺织机械、化工产品、电视显像管、金属加工机床、橡胶或塑料加工机械、医药品、烟草加工机械、型模及金属铸造用型箱、电视、收音机及无线电通讯设备的零附件、计量检测分析自控仪器及器具等f赵秋生,2008)。
2009年1~3月中国与意大利的贸易商品进山口情况。1―3月意大利对中国出口机电产品10.6亿美元,占意大利对中国出口总额的57.2%,下降3.7%。其中,机械设备出口8.5亿美元,占对中国出口总额的45.9%,下降8.5%;电机和电气产品出口2.1亿美元,占对中国出口总额的11.3%,增长21.7%。贱金属及制品、化工产品、纺织品及原料、皮革制品及箱包和运输设备等也是意大利对中国山口较多的产品。贵金属及制品是意大利对中国出口较快的产品,1~3月出口额0.4亿美元,增长39.5%。意大利自中国进口的主要商品为机电产品、纺织品及原料和贱金属及制品,1~3月进口额分别为21.4亿美元、15.2亿美元和6.0亿美元,占意大利自中国进口总额的30.7%、21.8%和8.6%,下降9.0%、10.5%和42.4%。运输设备是意大利自中国进口唯一出现增长的产品,进口额2.4亿美元,增长1.7%。中国是意大利劳动密集型产品的主要供应国,分别占意大利纺织品及原料、家具玩具、皮革制品和鞋靴伞等轻工产品市场份额的25.5%、32.4%、30.5%和26.4%。
(三)中国与意大利主要商品的比较优势分析
显性比较优势(RCA)指数表达了一国总出口中某类商品的出口所占的比例相对于世界贸易总额中该商品贸易所占比例的大小,计算公式为:
RCAxik=(Xik/Xi)/(Wk/W)
其中,RCAxik代表i国在k类商品上的湿性比较优势,xik为i国k类商品的出口额,xi表示所有商品的出口总额,WK表示k类产品的世界出口总额,w表示所有商品的世界出口总额。如果RCAxik大于1,表明i国在k类商品的出口上相对集中,由此可推断该国在这类产品上具有一定的比较优势;当RCAxik小于1时,表明i国在这类产品的生产上不具有比较优势。一般认为,若RCA指数大于2.5,则具有强竞争优势。若小于2.5,但大于1.25,则具有较强竞争优势。若在0.8到1.25之间,则具有中等竞争优势。若小于0.8,则具有弱竞争优势。本文对2007年的中意两国的机电产品、化工产品、纺织品及原料、运输设备及贱金属和制品的显性比较优势进行比较分析。
通过表1可见,中国的机电产品、纺织品、运输设备有强的竞争优势,意大利的机电产品和纺织品也具有强的竞争优势;意大利的贱金属及制品具有较强竞争优势;中国的贱金属及制品具有中等竞争优势,意大利的运输设备具有中等竞争优势;中国和意大利的化工产品都具有弱竞争优势。
(四)中国与欧盟的贸易互补性与其它贸易伙
伴的比较
于津平(2003)提出的贸易互补性指数,R(JAmjk代表j国在k类商品上的显性比较劣势,其数值越大,表明劣势越明显。Mjk表示j国k类产品的进口额,Mj表示该国所有产品的进口额。Cijk代表i同与j国在k类产品上的贸易互补性指数,Cij代表i国与j国的综合贸易互补性指数,它是所有产品的贸易互补性指数的加权平均值,加权系数为世界贸易中各类产品的贸易比重。参考于津平的定义,贸易互补性指数越大,说明i国与i国出口产品与进口产品之间的吻合度越大,两国间的贸易互补性越强。计算公式有:
RCAmjk=(Mjk/Mj)/(Wk/W)
Cijk=RCAxik*RCAmjk
Cij=∑[(RCAxikRCAmjk)*(Wk/W)]
通过表2可见,中国与美国的贸易互补性指数最高。其次为欧盟。杨希燕(2005)测算的2003年中国出口俄国进口的中俄综合贸易互补性指数为1.04,俄国出口中国进口时仅为0.90;日本与中国的双边贸易互补性指数是这几个重要贸易伙伴中最低的。意大利是欧盟成员中重要的一员,表1也说明了小意两国在纺织品及原料的竞争性较强,中意两国的贸易互补性大于竞争性,两国互补性的存在会促进中意贸易进一步的发展。
二、中国与意大利投资情况分析
1991年以前,意大利对中国投资还不多,随着中闰投资环境的不断改善,意大利企业家对中国市场兴趣的增加和意大利政府的支持,意大利企业在华投资在2000年以后有较大幅度的增长。截至2001年12月底,意大利在华投资项目共计1628个,协议外资金额为29.51亿美元,实际投入19.88亿美元。2001年全年批准意在华投资项目133个,协议外资金额2.39亿美元,实际投入1.56亿美元。中意合资企业主要分布在沿海省市。行业有服装、纺织、鞋类、皮革、首饰、机电、仪表、航空和租赁等。2002年,新批准的意大利在华投资项目211个,协议外资金额2.5亿美元,实际投入1.7亿美元。意大利在华投资项目共计1839个,协议外资金额32亿美元,实际投入21.7亿美元。据中国商务部统计,从1979年至2003年,意大利在华投资项目共计2136个,协议外资金额38.2亿美元,实际投入24.9亿美元,在欧盟国家中排第五位。2005年6月底,意大利在华累计投资项目2720个,实际投人29.5亿美元,中国对意大利直接投资额为3436万美元,意大利有大约500家企业在华投资(赵秋生,2007)。在2005年第9届中国国际投资贸易洽谈会上,
“投资意大利论坛”成为了此次境外机构举办研讨会中的最大亮点。意大利投资促进署还宣布了其中文官方网站investinitaly.en的开通,中国投资者可以在这个网站上获得全面的信息和帮助。为了向中国的企业精英展示通往意大利的新丝绸之路,为中国的投资者提供最具品质和最全面的投资方案,意大利投资促进署和中同驻意大利大使馆合作出版发行了为中国投资者设计的中文版的《意大利投资指南》,介绍如何在意大利投资的全面而详细的信息(何发,2005)。据中国商务部统计,截至2007年底,中国从意大利引进技术2880项,金额达127.6亿美元。意大利在中国的投资项目共计3733个,合同外资金额86.7亿美元,实际投入38.5亿美元。新批准意在华投资项目348个,合同外资金额9.3亿美元,实际投入3.5亿美元。近年来,意大利政府对来自中国的投资者表现出更为开放的姿态,采取一些措施改变上述状况,不仅鼓励意大利企业对中国投资,也吸引中国企业前来意大利投资。据意大利对外贸易委员会代表Maurizio Forte提供的数据,2008年,中国到意大利的投资额达1.27亿美元,相比2007年的8100万美元增长1/3,但对比意大利来中国的直接投资,其数额还是很小。为了促进中国企业前往投资,意大利于2009年推出一项促进外国投资的金融工具决议,包括无需偿还的激励基金和低利率的优惠贷款,而其申请资格的下限为投资规模达4000万欧元。但2009年由于全球经济下滑,投资预计将下滑30%~40%(孙志红,2009)。2009年上半年中国实际使用意大利资金额和新批项目个数都有所减少(见表3和表4)。
目前,一些中国知名企业,如中远集团、中国海运集团、中国银行、海尔集团、华为技术公司、宝钢集团、江淮汽车、长安汽车、钱江摩托、海信及中兴通讯等都选择在意大利投资,发展在欧洲的业务。意大利贸易委员会驻上海总代表Forte认为包括汽车部件、信息通信技术、生命科学、物流行业和旅游业在内的诸多行业都适合中国的投资。
三、中国与意大利贸易存在的问题
(一)意大利不时地采取贸易保护措施
由于意大利属于欧盟成员。因此,欧盟的各项贸易保护措施都适用。这些措施包括新的普惠制、“毕业”机制、“技术贸易壁垒”和“绿色贸易壁垒”等,都对我国外贸出口形成不利的影响(张新伟,2002)。例如,贸易保护主义的论调就是意大利制鞋行业及相关企业的主流,尽管中国鞋产品品质不断提高,价格低廉。对意进口商和消费者来说具有较好的性价比,但出于保护本国产业利益的考虑,意大利一直是欧盟内部要求对中国鞋采取制裁措施的强硬派。2008年10月,鉴于欧盟对中国皮鞋实施的反倾销措施即将到期,意大利业界已向欧委会递交期终复审申请要求延长反倾销期限(商务部欧洲司,2008)。这样,严重影响了中意两国的贸易往来。
(二)意大利仍视中国为“非市场经济”国家
制度性因素成为中欧贸易摩擦中的一个难解之结,集中表现在中国的完全市场经济地位问题上。欧洲国家建立了比较成熟的市场经济制度,而中国正处于经济体制的转型期,资本市场、技术市场、劳动力市场等领域的竞争机制还很不健全,劳动力成本、商品价格的市场扭曲现象还十分严重,这些对中国获得完全市场经济地位带来不利影响。迄今为止,欧盟并不真正承认中国的完全市场经济地位。意大利在贸易政策上采取欧盟的对华政策,仍然视中国为“非市场经济国家”,对中国出口商品实行严格的限制(张敏,2007)。例如,意大利曾对27类93种化工产品实行严密的监控,设置关税和非关税壁垒,使中国出口产品受到了不公平的待遇,严重地削弱了中国商品的市场开拓。1998年4月27日,欧盟将中国从“非市场经济”国家的名单中排除,但并不等同于将中国作为市场经济国家来对待,欧盟委员会仍然认为中国还处于市场机制转
型的过渡期,对申请“市场经济”和“分别裁决待遇”的中国企业分别设定了十分苛刻的“市场经济五条标准”和“分别裁决的四条标准”,欧盟的这些做法成为中国企业在反倾销案件中败诉的主要原因。为此,解决中国的完全市场经济地位取决于两个方面的因素,一是欧盟向中国进一步开放市场,二是中国加快市场经济体制建设。
(三)中意两国贸易失衡
从图2的情况可见,1995~1997年,中国在与意大利贸易中处于逆差地位,随后中国扭转了此局面,一直处于顺差状态,近几年,失衡额在逐渐扩大。这样使意大利在与中国的谈判中更容易讨价还价。随着经济全球化趋势的加强,跨国公司对外直接投资会进一步增长,一国特别是拥有大量跨国公司的发达国家的外贸赤字早已不足以说明其在国际经济竞争中的地位。然而,一些国家还是拿贸易逆差的问题说事,其真实目的在于增加自己在市场开放、行业准入和知识产权保护这些实质性问题上讨价还价的砝码。因此,作为欧盟中的重要成员,意大利也会不断利用贸易失衡,为自己多争取到一份在与中国进行贸易谈判时砝码。
四、中国与意大利经贸关系的发展前景
中意两国,一个是世界上最大的发展中国家,一个是世界上重要的发达国家。两国在资源结构、产业结构、消费水平等方面的差异,决定了双方经济具有较强的互补性。发展中意贸易和经济合作有十分优越的条件和广阔的前景。在贸易方面,目前中意双边贸易额在各自国家对外贸易总额中所占比重还很小,双方合作潜力很大。意大利是工业强国,拥有成熟技术、著名品牌、精湛工艺,意大利企业生产的数控机床、纺织机械、时尚产品、食品、家具等深受中国企业和消费者喜爱。中意两国在高新技术、可再生能源、节能环保、基础设施建设以及文化、旅游等服务贸易领域各具优势、互补性强。双方在巩固传统领域合作的同时,应该积极拓展上述领域合作,积极培育双边经贸新的增长点。中意贸易的互补性大于竞争性,有利于中意贸易进一步扩大。
从阻燃纤维的基本概念和原理入手, 分析了有别于传统阻燃纤维的新型高性能阻燃纤维的特点, 介绍了几种在尖端领域应用的特种阻燃纤维。指出在国家倡Т葱虑动发展的形势下,高新技术企业需要加快速度突破多年来的国际技术壁垒,纤维检验机构也应与时俱进地了解新型高性能纤维的特点及应用状况,在相关成分定性和定量方面及时弥补国内空白。
关键词:阻燃纤维;高性能;应用前景
1 引言
国内市场上的阻燃纤维品种繁多,常见的几种阻燃纤维主要是基于普通纤维的添加阻燃成分或改进整理工艺获得,例如阻燃粘胶、阻燃涤纶、阻燃腈纶、阻燃维纶等等。但这些常规阻燃纤维的性能通常有一定的局限,不足以应对更加复杂的应用领域,能应用于军事尖端领域的技术还比较少。例如,国庆大阅兵时,通过天安门前的某些阅兵方队穿着的多地形迷彩作战服,就是采用自主研发的多纤维混纺阻燃面料,同时还具有高强、耐磨和良好的色牢度等理化性能。
高性能阻燃纤维必须能根据实际情况相应地满足对高强度、高模量、耐高/低温、耐辐射、耐色牢度等综合性能指标的要求。只有具备了上述性能,才可以应用在航空航天、抗低温抗辐射、装甲防护、舰艇绳缆等国防、交通领域以及高温过滤材料、电子绝缘材料、体育用品等军民两用领域。随着阻燃纤维种类的不断发展,其与各种常规纤维之间的混纺面料也不断地被开发出来,纤检机构很有必要及时地了解新型纤维的特点,尤其是在成分定性与定量方面不断开拓探索新的检验方法。
2 阻燃纤维的作用原理和分类
2.1 纤维阻燃的基本原理
广泛意义上的阻燃纤维(flame-retardant fiber)是指在火焰中仅阴燃,本身不产生火焰,当纤维离开火焰时,阴燃自行熄灭的纤维。不同种类阻燃纤维其具体定义不同,例如阻燃涤纶短纤维,在FZ/T 52022―2012指在规定条件下测得的极限氧指数大于或等于29.0%的涤纶短纤维。
可燃物燃烧需要足够的温度和氧气,燃烧难易程度可通过极限氧指数 (LOI)来表征。通常情况下,空气中氧浓度约为21%。因此,当 LOI>21%时即表明该物质在空气中难以燃烧。阻燃的基本原理是减少热分解过程中可燃气体的生成和阻碍气相燃烧过程中的基本反应。其次,吸收燃烧区域中的热量,稀释和隔离空气对阻止燃烧也有一定的作用。纺织材料的可燃性可以用极限氧指数来表征,它是指在试验条件下,刚刚能支持材料继续燃烧所需的最低氧浓度,即氧在它和氮混合气体中的最低体积百分数。根据纤维的极限氧指数(LOI)值,可分为五个等级:LOI>30%为阻燃一级(不燃),LOI在27%~30%时为阻燃二级(难燃),LOI为24%~27%为阻燃三级(阻燃),LOI在21%~24%之间时为阻燃四级(可燃),LOI
实现阻燃功能,必须切断由热源、可燃物以及氧气组成的燃烧体系。通常,使纺织品阻燃主要通过以下一种或多种方法来实现:除去热源;提高织物发生热裂解的温度;促进成炭,减少挥发性气体的产生;提高可燃性气体燃烧所需的温度;隔绝氧气或者稀释氧气浓度。
2.2 高性能阻燃纤维的分类
根据阻燃纤维材料的自身属性不同,可以分为本质阻燃纤维和改性阻燃纤维两种。本质阻燃纤维是指纤维大分子的分子链上本身具有阻燃性基团,纤维的阻燃性并不是通过改性处理而得到的;改性阻燃纤维是通过共聚、共混、复合纺丝、阻燃剂接枝等方法在最大限度保持原纤维特性的情况下赋予纤维一定的阻燃性,如改性涤纶、改性腈纶、改性丙纶、改性粘胶等等。
根据生产方式的不同,可以分为阻燃剂接枝阻燃改性和共聚共混阻燃改性,其中后者应用面更广一些;根据阻燃剂选用的不同,可分为卤系和磷系阻燃剂,后者可降低材料的热释放速率,具有较好的阻燃性,而且也降低了腐蚀或有毒气体以及烟的释放量,因此逐渐得到广泛应用。
3 新型高性能阻燃纤维的性能特点
3.1 聚f二唑纤维
聚f二唑(polyoxadiazoles fiber,简称POD)纤维,是一种芳杂环结构的耐高温特种纤维,具有良好的热稳定性、阻燃、耐腐蚀等性能。主要采用一步法合成和湿法纺丝技术。该纤维经国内众多科研工作者的努力,成功解决了阻燃改性、聚合、溶液流变、纺丝成形、后处理、老化等难题,成为我国又一具有自主知识产权并实施产业化的耐高温阻燃纤维新品种。
该纤维具有良好的耐热性、高温尺寸稳定性、耐腐蚀性、可纺性,可应用于过滤领域。该纤维的极限氧指数>30%,燃烧不熔融,几乎不产生收缩,燃烧后残碳量较高,燃烧气体烟密度小且毒性小。经试验证明,该纤维的热分解温度为539℃,高于同类的耐高温纤维,如芳纶1313、芳砜纶分别为414℃和422℃。
3.2 聚芳酯纤维
聚芳酯(polyarylate fiber,简称PAR)又称芳香族聚酯,是重要的热塑性特种工程塑料之一,通常是指酯基两端连接芳环的聚合物,在工业上多指用双酚A(BPA)、对苯二甲酰氯(TPC)和间苯二甲酰氯(IPC)为原料聚合制得的树脂,实际上为一共聚酯。聚芳酯纤维是经熔融聚合纺丝法获得的特种纤维,该纤维不仅强度模量可与芳纶媲美,而且具有独特的轻质高强、抗撕裂、耐湿热,高低温性能、振动衰减性能以及优良的耐酸碱、耐磨损性能等。
该纤维热分解温度达到443℃,使用温度范围较广,可在-70℃至+180℃下长期使用。具有众多优势,由于采用熔融聚合、熔融纺丝方法制备纤维,因此在整个制备过程中没有溶剂挥发和有害气体排放,纤维属于绿色环保节能低碳材料。该纤维可满足某些高科技领域应用,如美国于1996年底发射的探路者号火星探测器就使用了聚芳酯纤维作为缓冲气囊原料,该气囊成功抵抗了火星表面严酷的环境并将探测器安全送达火星表面。该纤维具有高强度、高模量、耐高温、耐辐射、高技术等优良性能,可将其应用在航空航天、抗低温抗辐射、装甲防护、舰艇绳缆等国防、交通领域以及高温过滤材料、电子绝缘材料、体育用品等军民两用领域。
3.3 聚酰亚胺纤维
聚酰亚胺(polyimide fiber,简称PI)纤维集优异的机械性能、耐高低温性能、介电性能、耐磨性能、防紫外线性能、化学和尺寸稳定性能于一体,是高性能纤维家族中的重要成员之一。耐温范围在250℃~350℃,在耐光性、吸水性、耐岬确矫姹确悸诤途郾搅蛎严宋更为优越,是目前使用温度最高和力学性能最好的有机纤维之一,该纤维凭借其优异的综合性能,已成为高温过滤、国防军工、航空航天、环境产业和原子能工业等重要领域急需的纤维新材料。对该纤维的研究工作起始于20世纪60年代。
在特种防护领域,聚酰亚胺纤维拥有良好的可纺性,可以制成各类特殊场合使用的纺织品,用作隔火毯、装甲部队的防护服、赛车防燃服、飞行服等防火阻燃服装,同时可做成阻燃絮片,用作军用防寒保暖服装。在绝缘及复合材料领域,聚酰亚胺纤维也是先进复合材料的增强剂,用于航空、航天器、火箭等的轻质电缆护套、高温绝缘电器、发动机喷管及耐高温特种编织电缆等的制造,还可用于制作新一代战斗机壳体、大口径展开式卫星天线张力索、空间飞行器囊体材料的增强编织材料等[2]。
3.4 聚苯硫醚纤维
聚苯硫醚(polyphenylene sulfide fiber,简称PPS)是一种线型高分子结晶性聚合物,它以硫化钠和二氯苯为单体,在N-甲基吡咯烷酮或含碱金属羧酸盐(如醋酸钠等)的有机性溶剂中缩聚而得。该纤维在500℃前无明显的质量损失,具有很好的热稳定性。聚苯硫醚纤维具有较高的耐酸性能,对强碱、 磷酸、氢氟酸及甲酸、醋酸等也有极强的抵抗力[3]。
该纤维具有一定的耐热性,但其玻璃化转变温度和熔点都不是很高,纤维的弯曲性能不佳、耐磨性差、强度低,因纤维表面缺乏极性基团,与其他材料复合时黏结性差、吸湿性差。但聚苯硫醚具有优异的耐热性、抗化学腐蚀性、阻燃性,以及良好的电性能及尺寸稳定性,是重要的高技术工程热塑性材料,具有十分广泛的用途,在环境保护、化学工业过滤和军事等领域中的应用尤为突出;在化学行业,PPS可以制成化学品的过滤网等;在电子行业,PPS可以制成电绝缘材料、电缆白胶层、特种用纸等;在航空航天行业,PPS可以作为增强复合材料、房屋材料的材质等;在机械行业,PPS可以作为复合材料的基材、造纸机毡布、干燥剂帆布等材料;在纺织行业,PPS可以作为缝纫线、防护服、防火织物、保温材料等。
3.5 聚四氟乙烯纤维
聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene fibers,简称PTFE)纤维是以PTFE乳液为原料,以聚乙烯醇(PVA)、聚氧化乙烯(PEO)等为助纺剂,通过纺丝或制成薄膜后切割或原纤化而得到的一种特种合成纤维。PTFE纤维根据表观颜色的不同被分为棕色 PTFE 纤维和白色 PTFE 纤维。棕色 PTFE 纤维通常是载体纺丝经烧结除去基质聚合物后得到,纤维手感非常柔软,且自性良好,广泛用于航空航天和国防军事等领域。白色 PTFE 纤维通常是由膜裂法和糊料挤出法制备,用其制成的滤料具有较高的过滤截面,从而可提高过滤效率[4]。
该纤维的正常使用温度范围为-190℃~260℃,其最高瞬时使用温度可达 290℃,即使在-260℃的超低温下依然可保证一定的韧性。PTFE几乎不溶于所有的溶剂,可阻燃(极限氧指数高达95%),不吸潮,耐紫外线性能良好。纤维因具有许多优良的性能而在航空航天、石油化工、海洋作业、纺织、食品和造纸等领域都有着广泛的应用,尤其是在控制PM 2.5和制作宇航服方面起着举足轻重的作用。
3.6 聚苯并咪唑纤维
聚苯并咪唑(polybenzimidazolefibers,简称PBI)纤维,一种溶致性液晶杂环聚合物,通常由芳香族胺与芳香族二元羧酸或其衍生物缩聚而得。PBI纤维通过干法或湿法纺丝加工制成,纺丝溶剂主要有硫酸-水溶液、二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亚砜(DMSO)和二甲基乙酰胺(DMAc),其中DMAc较为理想。美国的制法是将3,3-二氨基联苯胺和间苯二甲酸二苯酯在DMAc中缩聚而成。
PBI 纤维的LOI值达到了41 %,属于不燃纤维。说明其具有极好的阻燃性能,在空气中不燃烧,也不熔融或形成熔滴。PBI纤维对化学药品的稳定性优异,对硫酸、盐酸、硝酸都有很好的抵抗性。PBI 纤维具有突出的耐高温性能,在300 ℃的温度下暴露60 min,能保持100 %的原有强度;在350 ℃下放置6 h,能保持其原有强度的90 %以上;在600 ℃下,PBI纤维的耐高温时间可长达5 s;即使温度高达815 ℃,PBI纤维也可以很好地耐受短时间的暴露。在长时间的暴露下,如在230 ℃下暴露 8 周,PBI 纤维仍保留原有强度的66 %[5]。
该纤维是一种综合性能优异的有机纤维,具有耐高温阻燃、化学稳定性好,力学性能、介电性、自性良好及燃烧时毒气产生少等优良性能,被誉为“阻燃之王”。其应用的领域十分广泛,涵盖航空航天、军工国防、消防保护、交通通信、环保净化等领域。例如,可被用于制作航天器重返地球时的制动降落伞及喷气飞机减速用的减速器、热排出气的储存器等;可被用行服、赛车服、救生服和消防服等等。
3.7 聚丙烯腈预氧化纤维
聚丙烯腈预氧化(polyacrylonitrile preoxidized fiber,简称POF)纤维,在一定温度下经空气氧化形成部分环化结构的黑色纤维。极限氧指数(LOI)一般在40%~60%。一种新型阻燃纤维,这种纤维不仅具有优良的阻燃、耐热性能,而且纤维的耐化学试剂性能也优于一般的合成纤维,主要用于防护服装、阻燃装饰材料、过滤材料及密封材料等。
POF的抗燃性和绝热性极佳,当其平纹织物置于手心上,上面放一枚美国硬币,用1250 ℃氧-乙炔火焰对着硬币烧时,硬币化了而布料和手心安然无恙[6]。由于POF的耐磨性较差,一般须与其他高性能纤维混织使用,取长补短,例如与间位芳酰胺纤维混纺制成军服和消防服,与对位芳酰胺纤维混纺制成漂亮的西服,用上述火焰灯对着烧,既不燃烧又不收缩和变色。POF的其他重要用途有防火毡、C/C复合材料制的飞机和汽车刹车片、耐高温坩埚、航空和航天用耐高温部件以及各种代石棉的部件等。
4 国内阻燃纤维发展现状及前景探讨
国内阻燃纤维的品种虽然很多,但主要还是传统加工生产获得,主要应用于普通民用领域。新型耐高温且具有多种复合功能的品种还较少,即使可以大批量生产的几种纤维,也在某些方面存在不足之处,如纤维的性能指标的稳定性、服用性能和耐色牢度等等方面。
国内阻燃纤维行业内的各生产企业一般都依托科研院所,有很强的产学研能力,通常能依据市场需要努力创新开发各种新型的耐高温阻燃纤维。上文中提到的聚f二唑纤维,即由江苏宝德新材料公司,无锡华东创新材料研究院和四川大学等单位合作对聚芳f二唑纤维进行了改性,2012年成功开发出耐高温阻燃改性聚f二唑纤维宝德纶(PODLON),使其阻燃等性能达到了世界领先水平,并实现了产业化,从而缓解了我国耐高温阻燃纤维长期依靠进口的局面。此项目的试验材料即取材于已经规模化生产的商品化纤维。
但是,更多的高性能纤维品种还是主要依靠进口。如美国杜邦公司的Nomex,日本可乐丽公司聚芳酯纤维,奥地利兰精(Lenzing)公司的聚四氟乙烯纤维等等。我国应加大在此领域的研发力度,不断提高产品在国际市场上的竞争力,逐步摆脱对进口的依赖。
参考文献:
[1]于伟东.纺织材料学[M].北京:中国纺织出版社,2006:149-150.
[2] 尹朝清.聚酰亚胺纤维及其阻燃特性[J].纺织学报,2012(6):116-120.
[3] 梁雅卿.聚苯硫醚纤维[J].台湾人造纤维工业会讯,2005.
[4] 胡友斌,安源胜,赵小平.聚四氟乙烯纤维性能及其制造工艺[J].化工新型材料,2009,37(9):24-25.
[5] 唐艳芳,王彪,陆仙娟,等. PBI及衍生物的合成及其溶解性能研究[J].材料导报:研究篇, 2009, 23(3): 21-24.
6在印染行业开展循环经济
6.1印染行业的循环经济
6.1.1印染行业循环经济简介
循环经济即生态经济,其目的是保护环境,提倡“减量化,再利用,循环”,要求对废弃物进行回收综合利用。循环经济的前提是必须实施清洁生产,核心是强调污染预防,全过程控制和减少污染;强调节约资源和充分清洁地利用资源;强调在产品设计时就考虑产品使用后回收利用以及无害化处理。
通过实施清洁生产,可以节约资源、减少污染、降低污染治理设施的建设和运行成本、提高企业经济效益和竞争能力,实现将污染物消除在源头的目的。清洁生产的重要内容是对资源的循环利用。所以发展循环经济,就是对有限的资源实现低开采、高利用、低排放,使所有的资源和能源在不断进行的经济活动中得到合理和持久的利用,把经济活动对自然环境的影响降低到尽可能小的程度。
因此,在染整行业发展循环经济,就是将染整过程的废水、废气、废热、废物料变“废”为宝。这种对第二资源的再利用是染整企业发展低碳经济和可持续发展的出路所在。
6.1.2实行清浊分流、分质用水的实例分析
针对不同废水的特点采取清浊分流使整个处理系统更具节能效应。如前处理退浆、煮练、废水COD浓度达到 1 万mg/L以上,由于含有大量的PVA浆料,可生化性很差。借助PVA在低温和偏酸性条件下析出的特点,可将这股废水单独分离出来储入氧化池 3 ~ 5 天进行降温,再通过物化处理使COD浓度降至 5 000 ~ 8 000 mg/L,进水温度由 70 ℃降至 40 ℃以下,COD值可降低到 1 000 mg/L左右。这说明退浆煮练废水经清浊分流后可使COD浓度下降 50% 以上。又如蜡防印花,其真蜡废水COD浓度可达 2 000 ~ 30 000 mg/L。借助蜡脂在偏酸性条件下析出的特点,采取清浊分流单独预处理,使处理后的废水COD浓度降到 300 ~ 500 mg/L。这些事例说明,采取清浊分流的措施是有用、有必要的。
6.1.3印染行业循环经济的发展方向
印染行业循环经济的发展,除了技术,还包括设备与助剂,各方面都必须以低碳经济(节能减排、清洁生产、循环)为核心,并与染整工艺同步发展。要以染整工艺为中心采用高新技术,发展适用于染整技术的各种新工艺、新技术以及易于生物降解、利于环保的新助剂,以满足生产工艺发展的要求。同时又要以工艺为中心,要求印染机械行业以机电一体化的高新技术来加快染整设备的更新换代。具有数据登录功能的全工艺流程自动化系统,能真正实现工艺参数的在线监控、运行监控和故障诊断,达到在工艺参数快速变化过程中,对参数信号的检测、转换和及时控制处理,能稳定可靠地工作,以真正满足节能减排,为实现和发展低碳经济服务。总之助剂行业、印染机械行业与染整行业必须紧密联合,有效合作,为我国纺织染整行业尽快发展和实现低碳经济作出更大贡献。
6.2印染废水处理
6.2.1印染工艺闭环化技术
印染工艺闭环化是实现印染工艺减少甚至没有污染物排出的新方法,其基本原理是将投入的过剩原料与药剂进行回收回用,形成一个闭路循环系统,因此在加工过程中只有少量甚至没有污染物生成。如将有机高聚物浆料溶解至三氯乙烷、三氯乙烯或四氯乙烯等有机溶剂中,经纱上浆织成织物后,再在溶剂煮练设备中进行退浆、煮练,退浆液中大约有 75% ~ 80% 的浆料可以回收使用。又如美国Auburn大学研发的环境友好型酶前处理闭环体系新工艺,其基本原理是将酶退浆、酶煮练和漂白 3 个工序组合起来,将酶退浆和酶煮练残液中的葡萄糖和葡萄糖氧化酶作用生成的双氧水进行漂白。这样组合建立的前处理闭环体系,将其废液作处理后回用,从而实现节能、节水、减轻污染、降低成本的新工艺。
6.2.2非水相印染技术
为减少污染,目前国外对非水相或用水极少的印染工艺进行研究。如溶剂练漂技术,在国外已有很大进展,是以溶剂代替水。该技术可节约大量水,并且不产生污染严重的煮练废水,如英国帝国化学工业有限公司的马卡尔(Makkal)练漂法。又如溶剂染色是用有机溶剂代替水进行染色,可节约大量水,且不产生废水,并具有消耗能量少、染色速度快、均染性能好的优点。目前欧洲各国均采用此法染色,如英国的溶剂气相法染色,还有用燃料或整理剂的蒸汽或烟雾状物进行染色的气相染色、泡沫染色等新 工艺。
6.2.3其他印染废水处理新技术
近年来研发更新、效果更好、效率更高的印染废水处理方法较多,并带来较大影响,如利用活性炭纤维来处理印染废水。活性炭纤维布(毡)是以粘胶纤维为基本原料,经化学处理、烘干、热处理、高温碳化和活化制成,其表面积一般能达到 1 200 m2/g。其吸附速度是普通颗粒活性炭的10 ~ 100 倍,具有优异的导电、催化等性能,有良好的生物亲和性,还可以再生后重复使用,不会造成新的污染,比较清洁,适合深度处理印染污水。活性炭纤维对阳离子染料、直接染料、酸性染料、活性染料等水溶性染料有较好的处理效果,但对硫化染料、还原染料和分散染料等不溶性染料效果较差。
活化煤是从日本引进的一种新型优质水处理滤料,它是以劣质煤与原料经过破碎、筛选、浸泡、接种等工艺加工而成,具有较大内表面积(600 ~ 800 m2/g),特别是中空较为发达(40 ~ 2 000 m2/g),有利于对较大分子有机污染物的吸附。其内生长的微生物有自身氧化再生作用,不产生污泥沉淀。实践证明,活化煤处理印染废水的效果明显,COD去除率大于 60%,色度去除率大于 70%。
我国辽源市科研所研发成功的VS型离子变换纤维是一种新型的离子交换材料,具有物理吸附及离子交换功能。其比表面积大,离子交换速度快,具有明显的吸附脱色性能,其脱色率达 90% 以上。
中科院微生物研究所也研究了 7 种染料脱色降解菌,在处理各种染料及PVA洗涤剂、助剂等各种难降解物的印染废水试验中都取得了明显效果。
6.2.4发展趋势
随着高科技在印染行业中的运用越来越多,新技术的开发应更加注重生态观。生产中不仅要在后期进行“三废”治理,更重要的是在整个生产过程中的每一工序都要注意生态平衡和绿色生产。在整个染整加工过程中,要尽量不使用非环保性的染料和助剂,使污水治理中的COD和BOD等指标降到最低。目前国外染整工业防治污染、节能减排的研究发展趋势主要是改变加工工艺,尽量采用不排或少排废水、废气和固体废物的新工艺,并在加工过程中回收药品、废水,最后用有效的方法处理剩余的废水和其他废物。
6.3印染废料回收
6.3.1丝光碱的回收
应采用汽水比高(1∶4)的高效蒸发器,淘汰三效蒸发器。传统工艺采用三效蒸发器,随着技术进步,发展了“多级分效法”及高效的“扩容沸腾组合法”新技术。该技术汽水比大幅提高,能耗显著下降。
新颖的“扩容沸腾组合”蒸发技术的特点是由 8 个扩容器室与 1 个沸腾室组合而成,这是我国自主开发的蒸发技术,是一种新颖的淡碱回收设备。其沸腾室与 15 级扩容蒸发器的“后效”相当,其蒸发温度为 18 ℃,比“后效”低 10 ℃,降低的 10 ℃增加到扩容部分。这样扩容部分的理论汽水比将增大 0.85,这是增加了沸腾室的技术贡献。因而沸腾室自身的理论汽水比为 1∶1.85,大于“后效”的汽水比,其效果超过 15 级扩容蒸发器。从单元上比,15 级扩容蒸发器少 3.5 个单元,因而造价便宜。同时由于 9 级组合蒸发器其 8 个扩容室的温度范围增加至 51 ℃,热端温度增大至 12.5 ℃,因而扩容部分的理论汽水比为 1∶4.08(51÷12.5)。加上沸腾室的理论汽水比为 1∶1,这样总的理论汽水比等于 5.08。另外由于 9 级组合蒸发器设计时特别注意了耐用性,故设计浓碱温度为 52 ℃(低于脆化温度),从而大大减轻了脆化腐蚀程度。据调查,已使用了 15 年的 9 级组合蒸发器尚未发生脆化损坏。
6.3.2PVA浆料的回收
采用清水退浆工艺有利于PVA的回收处理。如采用SSPorCLer法通过凝聚、胶化、吸附、相乘的综合效果其回收率可达 98%,COD可从 15 520 mg/L降至 40 mg/L。上海同济大学环境科学工程学院根据含PVA的印染退浆废水具有COD浓度高、可生化性差、处理难度大等问题,通过调研国内外PVA废水处理技术及回收利用的实际情况,开发了可生物降解的超滤化学凝结法回收技术。其适用范围为:
(1)回收温度以 40 ~ 50 ℃为宜,温度过低反应不完全,过高则PVA呈凝胶状,回收率下降;
(2)pH值较佳范围为 7.5 ~ 9,过高或过低都会使回收率下降甚至不发生凝结反应;
(3)凝结反应在 10 ~ 15 min内基本完成;
(4)搅拌转速需高于 250 r/min,较高转速可使反应完全,有利于提高回收率;
(5)凝结剂投加量:硼砂 0.5 g/L,硫酸钠 5 ~ 10g/L,可根据退浆浓度进行调整;
(6)退浆液PVA含量要大于 5 g/L,浓度越高回收率越高,回收成本相应降低。
回收PVA与块状产品的含固率为 15% ~ 20%,PVA回收率和COD去除率能达到 80% 左右。回收后的PVA经适当处理可重复利用或经缩聚后制成改性PVA胶水,实现较好的环境改善和经济效益。
6.3.3对苯二甲酸的回收
涤纶是我国目前产量最大、应用最广的聚酯品种。为制成涤纶仿真丝产品,采用碱减量工艺,即利用涤纶分子结构中心的脂链减量易被碱水解的特性,在一定温度下,用高浓度烧碱溶液对涤纶织物进行减量使纤维表层(聚对苯二甲酸乙二醇)水解,产生不同程度的不规则凹坑。水解程度随碱的浓度、温度的作用时间不同而有别,而对纤维芯层无大影响。经碱减量处理后的织物手感柔软、爽滑、富有弹性,改善了织物的悬垂性和透气性,由此满足服用性和品质提高的目的。
但从涤纶织物上溶解剥离的聚酯组分绝大部分为对苯二甲酸(TA)的钠盐和乙二醇(EG)以及少量不同聚合度的低聚物,它们会进入碱减量废水。对苯二甲酸(TA)不溶于水,能溶解在碱液中,加酸可沉淀析出。由于碱减量废水中的COD含量高达每升数万毫克,且废水中对苯二甲酸的浓度很高,pH值也高,生物处理困难,环境污染严重。
目前我国年产聚酯 1 300 多万t,其中 20% 要进行碱减量处理,所以每年将有数万吨的对苯二甲酸盐水解而溶于废水中,而对苯二甲酸又是用途广泛的工业原料,如把这些 70% ~ 80% 含量的对苯二甲酸的废水排放掉,不仅会严重造成环境污染而且也造成了资源浪费。况且,近年来我国对苯二甲酸的自给率仅 47%,大部分依靠进口,因此回收碱减量废水中的对苯二甲酸的研究具有重要意义。
目前在碱减量废水中回收对苯二甲酸的方案,主要有物化法和物化生化联合处理法。近年来,国内外出现了不少回收对苯二甲酸的方案对策,主要包括:
(1)直接向废水中加酸中和得到对苯二甲酸;
(2)通过离子交换膜或采用超滤膜先过滤去除废水中杂质再用酸中和;
(3)高温高压下用酸中和;
(4)分两步加酸中和回收对苯二甲酸。
但上述方案也有不足之处,如:
(1)直接酸析回收的对苯二甲酸纯度低;
(2)采用超滤膜回收法虽然能有效去除微粒子,但无法去除废水中的低分子杂质,而且在操作过程中微粒子和胶体状物质易引起堵塞,从而使过滤速度降低;
(3)高温高压回收技术要求高,成本高;
(4)分两步加酸中和回收法,废水中残留的表面活性剂和一些处理剂影响对苯二甲酸的纯度,而且回收率 较低。
6.3.4真蜡印花中松香的回收
蜡染印花时以松香蜡为主要防染剂的传统纺织品印花技术。过去多采用手工操作,近年来陆续投建了许多机械化蜡染印花生产企业,产品主要出口非洲。在生产过程中使用松香蜡的量很大,其废水有机污染严重、pH值高、色度大。目前对该类废水的治理多采用混合废水集中处理的方法,不仅处理费用高,难回收有用的污染物质,且难于实现达标排放。后来成功开发了皂化松香的回收技术,对实现资源再利用和环境保护有着十分重大的意义,为生产真蜡花布的废水排放解决了一大难题。该技术能较完全地将废水中已皂化的松香进行回收利用,可有效降低生产成本。处理前COD达 10 万mg/L以上,处理后降低到 2 000 mg/L左右。该回收技术有利于环保,为企业清洁生产循环经济的实施、降低废水处理成本,做出了积极贡献。
(1)蜡染废水特点
蜡染废水浓度很高,在排入污水站前先要经过预处理以减少对污水站的冲击(主要在沉淀池进行)。进入沉淀池的废水主要有 3 类:第一是从印花机出来的印花水洗废水呈红色,为红水,主要含活性染料,pH值为 8 ~ 9,色度为 5 000 ~ 6 000 倍,COD浓度为 2 000 ~ 3 500 mg/L;第二种是蜡纹机、甩蜡机出来的蓝色废水,为蓝水,主要含冰染料、靛蓝等偶氮染料,pH值为 10 ~ 12,色度为 5 000 ~ 5 500 倍,COD浓度为 5 000 ~ 8 000 mg/L;第三是从碱洗机出来的皂化脱蜡废水呈绿色,为绿水,主要含未被利用的及溶解在水中的松香,pH值为 10 ~ 13,色度为 1 500 ~6 000 倍,COD浓度为 5 000 ~ 100 000 mg/L。根据各段废水的污染特性采用清浊分流、分段处理与综合治理相结合的方法。
(2)废水处理方法
分流后红水采用沉淀气浮工艺进行处理;蓝水采用酸化气浮工艺析出废水含有的蓝色染料;皂化脱蜡废水(绿水)分流后单独收集,采用酸化气浮工艺进行蜡回收,出水与其他工段废水混合后进行混凝沉淀,生物降解氧化气浮综合处理。
(3)废水预处理
红水进入沉淀池前,先经过水膜脱硫除杂塔,脱硫率可达 85%。再经加碱调节pH值后进入沉淀池进行初沉,然后进入气浮机加脱色剂和PAM进行第一次气浮来降低色度和COD含量。这样红水出水的pH值达到 8 ~ 9,COD降到 2 500 mg/L以下,色度降到 800 倍以下。
蓝水经加酸气浮后可有效去除废水中含有的染料松香,其中染料回收率可达 98% 以上。
皂化脱蜡废水(绿水)经酸化气浮工艺进行蜡回收。污水分流后,加酸酸化使其pH值至 2 ~ 4,松香酸钠可由松香皂转化为疏水性松香,其亲水性大为降低,且易于自发凝聚形成较大絮体,从而易于实现气浮回收。回收后的松香含水率低于 20%。采用此工艺其回收率可高达 92% 以上,环境效益和经济效益十分显著。
(4)皂化松香回收原理
蜡染花布生产过程中,松香从织物上被去除的方法,正是通过皂化反应形成了皂化松香,即C19H29COOH + NaOH C19H29COONa + H2O。这种用松香酸和烧碱皂化而成可溶于水的松香酸钠盐,多泡沫有肥皂功效,通常称为皂化反应。而皂化松香经加酸中和,并使其保持酸性,那么被皂化的松香又会变成松香酸,这说明从蜡染废水中通过加酸中和分离方式可提取松香。另外蜡染废水经酸中和后不溶于水的松香酸就会析出,在常温下通常以颗粒状态存在于废水中,这给分离造成困难且分离后含水量较高,必须高温加热把水份蒸发后才能利用。由于松香的软化定在 72 ~ 80 ℃。当升温至 70 ℃左右时松香的悬浮颗粒就会聚集,就很容易从水份中分离出来,回收的松香含有大量杂质(如染料、纤维绒毛、尘土等),必须经脱色除杂提纯后才能再 利用。
(5)皂化松香回收方法
①分离提取方法:热水中和法将高温皂化退蜡废水集中后,直接加酸中和,在 60 ~ 70 ℃的酸性条件下,松香就会聚集漂浮于水面上,然后将其分离出来。
②冷中和法:将高温皂化退蜡废水集中后,经降温处理,再加酸中和(pH值 5 ~ 6),松香析出形成悬浮颗粒,再通过涡凹气浮机,使松香漂浮起来,将其括入加热的容器内进行分离。
③除杂提纯法:蒸锅法,将黑松香放入蒸馏罐内逐渐升温至 300 ℃,再经冷凝器冷凝,分别蒸馏水份、脂肪酸和松香等,最后将剩余杂质排出。
④溶剂法:将黑松香与溶剂按 2∶1 混合,泵入罐内静置约 20 h,罐内由上至下分为 3 层,水、松香、染料和灰分等杂质,然后将最下层的染料、灰分等杂质由罐底泵入蒸馏罐中进行蒸馏,将中间的松香层泵入另一蒸馏罐中进行蒸馏,蒸馏出的溶剂经冷凝器冷凝后回收循环使用,松香和杂质分别由蒸馏罐下部排出,该法能将松香中的大部分杂质清除,提纯的松香可回用到生产中。
(6)青岛凤凰印染有限公司是国内较早生产真蜡产品的企业,在非洲地区享有较高声誉。该公司生产真蜡防印花布时使用的松香量很大,在熔化松香、从织物上剥离松香到机械退松香的回收等方面积累了丰富的经验,特别是在皂化松香回收技术的开发上,有充分的技术准备,掌握了该项目的技术关键。该回收技术在国内属首创。
皂化松香回收利用技术的开发成功,对实现资源再利用和环境保护有着十分重大的意义,为真蜡花布产品生产的废水排放解决了一个重大难题。该回收技术不仅能较完全地将废水中已皂化的松香进行回收利用,还能有效地降低生产成本,为企业的可持续发展开辟了空间。更重要的是大幅度降低了污水中的COD值(从 10 万mg/L降低到 2 000 mg/L左右)。同时为企业的清洁生产、循环经济体系的形成做出了积极的贡献。
6.3.5苯类废气的回收
根据《国家环境保护十一五科技发展规划》(环发 [2006] 103号)确定的重点领域和优先主题,将挥发性有机废气污染物控制技术研发纳入其中。为促进发展循环经济,坚持按照“减量化,再利用,资源化”的原则形成具有循环经济和可持续发展的产业体系。
自改革开放以来,沿海各省的纺织印染、制鞋、电子、树脂工艺等行业对苯类有机溶剂的使用与日俱增。甲苯等有机溶剂的使用,从量到浓度都有不同程度的扩大,这虽然促进了各种产品性能和功效的使用,但同时也带来了有机废气对环境的污染,而苯等有机溶剂又是一种较为昂贵的化工原料。所以选择有效途径将生产过程散发出的有毒废气进行收集回收,不仅可减少苯类有机物对环境的污染,而且还可减少原料的投入,这对行业和区域的可持续发展是一个积极的贡献。
目前,国内外对苯类有机废气的污染治理方法主要有冷凝法、吸收法、燃烧法、催化法、吸附回收法等,其中采用较多的是催化燃烧法和吸附回收法。催化燃烧法是把废气加热到 200 ~ 300 ℃,经催化燃烧转化成无害无臭的二氧化碳气体和水蒸汽,以达到净化的目的。该法特点是起燃温度低、节约能源、净化率高、无二次污染、工艺简单、操作方便、安全性好、装置体积小、占地面积少、设备维修与折旧费低。该法适用于高温或高浓度的有机废气治理。
吸附回收法可回收大约 70% 的有机溶剂。其工艺合理,能有效满足环保要求,既可减少对环境的污染又可使资源再生回用。
特别是福建高科技环保研究院在研究分析国内外目前对有机溶剂废气处理方法的基础上,对现有常规工艺设备进行优化,其研发的GK JBH型苯类有机废气回收技术及成套装置技术成果,通过专家评审,被确认为2006年国家重点环保实用技术示范工程,其技术性能处于国内领先地位。排出的有机溶剂废气经该设备收集过滤、冷却后进入吸附塔中,以专用高效率活性炭吸附有效溶剂,待活性炭吸附饱和后,再以水蒸汽进行脱附处理。回收的溶剂再经冷凝、集聚分离或蒸馏脱水等程序获得回收溶剂。采用该设备和技术具有如下优势:
(1)有机溶剂回收率可达 86% 以上,废气净化率可达99% 以上并确保尾气排放达到环保要求;
(2)采用新型吸附材料(颗粒或柱状活性炭),吸附脱附速度快,脱附解析完全,再生吸附率衰减慢,使用寿命长;
(3)脱附能力强,采用热蒸汽对吸附槽中饱和的有机溶剂进行脱附,脱附率达 99%;
(4)节能省电(设备阻力小、主风机功率小、设备不用燃料),运行费用低;
(5)安全性高,系统的循环冷却装置可有效控制流体在控制点温度以下运行,在设计中采取多点式温度监控系统,确保系统安全生产,设备运行稳定高效,故障率低;
(6)自动化程度高,采用PLE自动化控制和触摸屏式人机界面,有效降低操作管理人员的劳动强度;
(7)回收的有机溶剂能重复用于生产,既降低了生产成本,同时又有效防止了苯类废水污染的产生。
6.4印染废水废料处理后产生污泥的资源化利用
6.4.1污泥的组成和处理
目前,印染废水污泥的主要处置方式有填埋、堆肥、抛海、焚烧、土地利用和资源化利用等。各地区对于污泥处置方式的选择是根据本地区的地理环境、经济水平、技术措施、交通运输等因素而确定的,并随着公众意识的提高和兴趣的改变而发生变化。但必须清楚,生化污泥和物化污泥是性质截然不同的两种污泥。
生化污泥除水之外其主要成分是残留的有机化合物、微生物、后生动物等。而物化污泥除含有有机污染物外,还有大量铝、铁等无机物,而铝和铁在建筑材料中(如砖)具有增强力的作用。但实际上物化污泥烧结后成为酥松状,因此不论在建材还是水泥中其添加量还是很少的。
根据上述印染废水污泥的各种处置方式的比较(如烧制建筑用砖),由于印染污泥中的有机化合物含有毒素,因此堆肥和填埋是不适合的。而厌氧发酵制沼气的方案投资巨大、效益较低。因而上述 3 种处置法不能用于印染废水污泥。而用作水泥生产原料和生产水泥砌块的处置方案虽然可行,但污泥的消纳量小。如烧制建筑用砖(优质轻质保温砖)和生产陶粒是可以考虑的方案,可节约耕地但污泥的消纳量不高(一般只有 15%)。
从经济效益方面比较,陶粒属于高附加值产品,销售价格要高于建筑用砖,而且消纳污泥量可能较大,但陶粒生产的技术要求较高,目前工业化生产和进入市场需要一定的时间。为此,在目前情况下建议先烧制建筑用砖,初步解决污泥的去向问题,待陶粒销路成熟后再用于烧制陶粒或悬浮填料,可取得更大的经济效益。如综合考虑,最好最简单的方案还是做道渣,该方案成本最低最实用,但技术要求并不低,需进一步落实强度、浸出毒性等,再由环保城建部门协调后生产。
6.4.2污泥的处理工艺及方向
由于染整污泥含有较高的有机组分和纤维物质,因而具有较高的热值。这比其他污泥作为资源被利用有更明显的优势。目前,国内已研发了利用烟气余热来处理染整污泥的专利技术。这不仅为染整污泥能得到彻底的无害化、减量化、资源化处理开辟了一条行之有效的新途径,也对我国染整污泥处理领域以废治废和废物循环利用的目标,具有重要的理论意义和实践指导意义。
而染整污泥要实现无害化、减量化、资源化处理的目标,首先必须对染整污泥进行干化固化处理,污泥的干化工艺是染整污泥得到彻底有效处理的关键。该污泥的干化工艺是经过烟气余热干化后最终形成含水率在 20% 左右的污泥团粒,其质地坚硬不溶于水,含热值高达 1 800 ~ 2 100 kcal/kg,约为标准煤含热值的 1/3。它的物理性质、燃烧过程以及低位发热量等和煤有许多相似之处,是热电厂燃煤理想的辅助燃料,可获得理想的经济效益。
另外染整污泥经烟气余热干化后形成的污泥团粒还可以烧制轻质节能砖,但技术上难度较大。浙江大学经多年研究,终于攻克了这一世界性难题,并获得国家发明专利。其研究利用热电厂烟气余热,通过二段式污泥干化和成粒方法产生的污泥团粒,能烧制轻质节能空心砖。这是一种新型的建筑墙体材料,其抗压强度可达到特等砖的要求,重量比同体积的普通砖轻 8.5% ~ 10.1%,节省烧砖能源 10% 左右,同时节省黏土资源 10% ~ 15%。该产品经天然放射性测试,完全符合《建筑材料放射卫生防护标准》(GB 6566 ― 2000)中A类产品的要求。
这种利用染整污泥团粒烧制的轻质节能空心砖属于国家目前提倡的新型建筑墙体材料,既节省了土地资源,又处理了染整污泥。而目前所有砖瓦厂为节省黏土资源和能源,在制砖环节中加了 15% 的煤渣,但经粉碎处理后煤渣市场价为 100 元/t,污泥团粒具有的热值和增强砖体强度的特点均优于煤渣,加上使用起来方便而受到砖瓦厂的欢迎。如污泥团粒以与煤渣相同的市场价用于制砖,由此产生的经济效益可进一步降低污泥干化的总体运行成本。
采用染整污泥干化技术产生的污泥团粒,还可以生产水泥压制品。由于污泥团粒具有颗粒坚硬、不溶于水的特点,因此可用来作为市政水泥制品原料,可替代部分石粉,制造各种形状和规格的人行道板砖、植草砖、侧石和压制砖等水泥压制品。它们的抗压强度、抗折强度和抗冻性等指标均能达到国家标准和国家建筑行业标准。当污泥团粒与水泥石粉、水一起成为混凝土后,污泥中的物质包括金属已完全固化,不会释放出来对环境产生影响。
目前我国利用热电厂的烟气余热可无害化、减量化、资源化处理印染污泥,这不仅为处理印染污泥开辟了一条既安全又经济的有效处理途径,也为我国印染行业的印染废水处理的正常运行解决了后顾之忧。更重要的是,它标志着我国印染废水的处理进入了一个以废治废和废弃物循环利用的新阶段。
6.5蒸汽回收利用
6.5.1冷凝水的产生和影响
染整企业是高耗能单位,一个大型染整企业(生产规模为 1.2 亿m/a)每年需消耗饱和蒸汽约 40 万t。通常,用汽设备消耗多少蒸汽即能产生多少凝结水。蒸汽在用汽设备中进行热交换的过程中会发生相变而放出“潜能”,同时产生大量的高温凝结水。根据热力学分析,0.4 MPa饱和蒸汽的饱和温度为 143.6 ℃,所含总热能(焓)为 2 738 kJ/kg。其中汽化潜热为 2 133 kJ/kg,占总热能的 77.9%,饱和水显热为 605 kJ/kg,占总热能的 22.1%。
而我国用汽设备对“潜热”的利用率不高。笔者认为除设备本身结构不合理外,主要是安装在用汽设备上起“阻汽排水”作用的疏水阀损坏率较高,导致用汽设备在热交换过程中产生的大量凝结水不能迅速及时地排放所致。加上疏水阀是在较高压力和温度下工作,又有汽蚀等因素的影响,使得设备内存积大量凝结水,减少了设备的换热面积,导致设备的热效率降低。所以,必须选用好的疏水阀,既要能迅速及时地排尽设备内的凝结水,又要能封住蒸汽,防止 泄漏。
6.5.2冷凝水回收系统
凝结水的回收系统有开式和闭式两大类。开式系统中,上口敞开,凝结水箱不受压,其设备简单,操作方便,初始投资小,加上凝结水和空气直接接触会吸收空气中的氧造成疏水阀和设备内部腐蚀,凝结水箱上开口面积较大而无盖,散热损失很大,只能回收 40% 的凝结水热量。而闭式系统中,凝结水箱和所有管路全部处于压力下,由于凝结水不和空气接触,系统寿命长,可回收凝结水的全部热量,但因系统为受压系统,因此必须安装安全阀及压力表,故系统比较复杂,操作条件较差,初始投资较大。
7建议
综上所述,我国纺织染整行业必须认清形势、抓紧发展,实行清洁生产,发展循环经济,完善资源的综合利用技术,最终实现低碳经济的发展目标。对此,笔者有如下建议。
(1)首先要用低碳经济的理念来制定“十二五”、 “ 十三五”发展规划,并考虑将单位GDP的碳排放作为约束性指标纳入“十二五”、“ 十三五”发展规划,以保证到2020年单位GDP的二氧化碳排放量比2005年下降 40% ~ 50%。
(2)大力推广应用比较成熟的染整工艺,在前处理、染色、印花、后整理及其他助剂、设备、管理等方面应用节能减排的染整技术。
(3)加快实施清洁生产工艺,这在当前能源紧张、环境污染严重、国家重点狠抓节能减排和环境污染期间尤为重要。
(4)建议国家科委加强和重视对纺织印染基础理论的研究,鼓励节能减排、环保、低碳新技术的研发,特别是对目前在研究部门已初步研发成功,并有实用价值的节能降耗的新技术和新工艺,要加大推广力度,使其早日实现产业化。
(5)加快发展循环经济,要让资源、能源以及废弃物循环利用,达到“减量化、再利用、循环”的要求,以促进印染行业可持续发展。
8结论
染整行业向低碳经济转型已成必然趋势。印染行业要以科学发展观为指导方针,把发展低碳经济与生态文明建设结合起来,与调整能源结构、优化产业结构结合起来,与促进经济的持续增长相统一,以推动染整行业向创新型、生态型、环保型的低碳经济模式转型。这既是未来发展的必然趋势,也是当下经济发展的当务之急。总之要发展、要生存就必须发展低碳经济。
参考文献
[1] 徐谷仓. 对近年来我国染整前处理工艺技术进展回顾和看法[A]. 中国染料工业协会.“佶龙杯”第四届全国染整印花学术研讨会论文集[C]. 北京:中国染料工业协会,2010:13 29.
[2] 曹佩文. 碱减量废水资源化回收处理技术及应用探讨[A]. 中国印染行业协会. 2006年全国印染行业环保工作年会论文集[C]. 北京:中国印染行业协会,2006:163 166.
[3] 刘书庆. 浅谈真蜡印花布工艺与清洁生产[A]. 中国印染行业协会. 2006年全国印染行业环保工作年会论文集[C]. 北京:中国印染行业协会,2006:174 177.
[4] 奚旦立. 印染废水处理后污泥处置和资源化[A]. 中国印染行业协会. 2006年全国印染行业环保工作年会论文集[C]. 北京:中国印染行业协会,2006:47 51.
[5] 翁焕新. 利用烟气余热无害化、减量化、资源化处理印染污泥[A]. 中国印染行业协会. 2006年全国印染行业环保工作年会论文集[C]. 北京:中国印染行业协会,2006:52 57.
[6] 刘超男. 碱减量废水中回收对苯二甲酸技术[A]. 中国纺织工程学会染整专业委员会. 第四届全国清洁生产节能降耗新技术交流会论文集[C]. 北京:中国纺织信息中心,2007:128 131.
[7] 刘道铸. 高速高效一步法前处理湿布丝光联合机[A]. 中国纺织工程学会. 2009年第八届全国染整前处理学术研讨会论文集[C]. 北京:中国纺织信息中心,2009:137 139.
[8] 刘彦召. 高效布铗松堆丝光机的节能减排新技术[A]. 中国纺织工程学会染整专业委员会. 2009全国染整行业节能减排新技术研讨会论文集[C]. 北京:中国纺织信息中心,2009:119 122.
[9] 姜灯辉,李维维,王邵辉,等. 低给液泡沫染整加工技术[A]. 全国印染科技信息中心. 2010年全国印染低碳经济适应技术研讨会论文集[C]. 2010:118 120.
[10] 俞麟. PH型连续扩容蒸发器的技术创新[A]. 中国纺织工程学会染整专业委员会. 第四届全国染整机电装备技术发展研讨会论文集[C]. 北京:中国纺织信息中心,2008:151 156.
[11] 吴晓飞. 皂化松香的回收利用技术[A]. 中国印染行业协会. 2007年立信杯全国印染行业节能环保年会论文集[C]. 北京:中国印染行业协会,2007:89 90.
[12] 王盼裕. 印染行业有机废气回收先进实现技术[A]. 中国印染行业协会. 2007年立信杯全国印染行业节能环保年会论文集[C]. 北京:中国印染行业协会,2007:404 406.
[13] 栾东华. 印染企业供水平衡与节水[A]. 中国纺织工程学会染整专业委员会. 第三届全国染整机电装备技术发展研讨会论文集[C]. 北京:中国纺织信息中心,2004:208 210.
[14] 唐沁宇. 染整工艺制定要素评析[A]. 2010年江苏印染学会年会论文集[C]. 2010:65 66.
[15] 尤近仁. 印染机械行业创新发展的探讨[A]. 全国印染科技信息中心.2010年全国印染低碳经济适应技术研讨会论文集[C]. 2010:6 7.
[16] 栾东华. 印染蒸汽凝结水回收与节能[A]. 中国纺织工程学会染整专业委员会. 第三届全国染整机电装备技术发展研讨会论文集[C]. 北京:中国纺织信息中心,2004:205 207.
[17] 傅继树. 印染厂冷凝冷却水回用系统[A]. 中国纺织工程学会染整专业委员会. 染整清洁生产节能降耗新技术交流会论文集[C]. 北京:中国纺织信息中心,2004:376 379.
[18] 徐匡迪. 应对气候变化发展低碳经济[J]. 江苏纺织学会通讯,2010 (1):20 26.
[19] 陈立秋. 染整工业节能减排技术指南[M]. 北京:化工出版社,2009.
[20] 徐谷仓,陈立秋. 染整节能[M]. 北京:化工出版社,2001:279 304.
[21] 陈立秋. 小浴比的匀流染色机[J]. 染整技术,2010,32(3):52 54.
[22] 陈立秋. 节能减排的湿短蒸染色工艺装备(一)[J]. 染整技术,2010,32(1):53 55.
[23] 陈立秋. 节能减排的湿短蒸染色工艺装备(二)[J]. 染整技术,2010,32(2):52 55.
[24] 顾浩. 纺织品数码喷墨印花技术和应用前景展望[J]. 浙江印染信息与技术,2010(181):45,48 50.
[25] 徐竞成. 印染退浆废水PVA处理技术[J]. 印染,2009,35(8):50 52.
[26] 张子仲. 皂化后的松香回收利用及其经济效益[J]. 染整技术,2006,28(9):27 28.
[27] 袁小龙. 节能Y型多混聚喷燃烧器[J]. 印染,2010,36(3):38 40. [28] 《印染》编辑部. 高效节能的预缩整理[J]. 印染,2010,36(2):53.
[29] 《染整技术》编辑部. 节能减排凸显循环经济[J]. 染整技术,2009,31(12):13 15.