电子报

发布日期 : 2021-06-18
期数 : 202106001
浅谈可持续性(Sustainability)纤维产品之研发

文:浙江安顺化纤 研发工程师 秦治平



1.前言

随着人类文明之进步,科技之发展,人们在享受科技红利与大自然馈赠之同时,其对环境之危害亦随之而来。2021年,学者Peter S. Ross发表在期刊 - Nature Communications的文章中提到,在北极海域中发现塑料微粒,其中92%是人造纤维(Man-made Fiber),人造纤维中又以涤纶纤维(Polyester Fiber)为最主要之污染源[1]。而早在2017年,学者Roland Geyer花费大量的时间和人力统计了2015年全球塑料废物产生量,如图1所示,其中纺织行业造成的塑料废物产生量达到4,200万/年,该文章亦于期刊-Science Advances中发表[2]。除上述两位学者及其团队意识到塑料废物对地球环境之污染危害,尚有很多组织、团体,甚至各国政府开始关心此议题,无不彰显该议题之重要性,故对于从事人造纤维相关产业的我们来说,发展永续经营的理念、研发可持续性(Sustainability)之纤维产品是当务之急,亦是我们企业之社会责任。


图1 全球塑料废物产生量,2015年[2]



2.浙江安顺化纤可持续性纤维材料之发展进程

2.1再生纤维(Recycle Fiber)

为能提供环境友好型之纤维产品,自2010年起,浙江安顺化纤便投入研发差异化之再生涤纶短纤维(Recycle PET Staple Fiber)产品。

2020年, 推出黑色增亮型涤纶纤维与中空三角形截面涤纶短纤维;其中黑色增亮型涤纶纤维为原液着色(Dope Dye)+再生(Recycle)


2013年,推出再生阻燃涤纶短纤维,即阻燃(Flame Retardant)+再生(Recycle)




如今,功能性(Functional)+再生(Recycle)之涤纶短纤维产品已成为浙江安顺化纤常规产品,并得到业界同行及广大客户的认可与赞许。

2020年,安顺正式成立研发部,将再生与海洋再生(Oceanbound Plastic)之理念导入ES复合纤维(Bi-component Fiber)的生产。并研发立项-再生ES复合纤维之开发。结合2R,即再造工程(Reengineering)与易回用材料源头设计(Redesign)之理念[3],以期创造出对环境友善且有价值之ES复合纤维产品。



2.2降解纤维(Biodegradable Fiber)

近年来,随着全球环保意识的抬升,可降解高分子(Biodegradable Polymer)材料受到前所未有的重视,有鉴于此,研发部对生分解纤维提出研发立项,为可持续性纤维产品提供一个新的研发方向。


3.浙江安顺化纤之新型可持续性纤维产品

3.1海洋再生ES复合纤维(Oceanbound Bi-component Fiber)

安顺研发工程师选择来自海洋回收之宝特瓶再造PET切片,搭配再生PE+原生(Virgin)PE,所产ES复合纤维最高可达60%再生料含量,其详细再生比例分析如表1所示。ES复合纤维所采用的海洋再生涤纶切片可满足美国食品药品管理局 (U.S. Food and Drug Administration, FDA)认证,而纤维之规格、物性及亲水性能亦可根据客户之要求而订制。


原料Materials

皮芯型纤维结构Sheath-Core

再生比 Recycle Ratio (%)

Sheath(%)
Core(%)

海洋再生涤纶切片 Oceanbound   Recycle  PET Chips

N/A
100 60

再生 PE Recycle PE

20 N/A

原生 PEVirgin PE

80 N/A
1海洋再生ES复合纤维再生料使用比例表  备注:皮芯型纤维结构中之皮芯比:50/50



3.2易可安纤维

2021年孟夏,浙江安顺化纤推出易可安纤维系列产品,易可安纤维是浙江安顺化纤与美国Intrinsic Advanced Materials (IAM)共同开发之产品,该系列产品包含两大类,可降解PET纤维和可降解ES复合纤维。如表2及图2所示,易可安纤维—可降解PET纤维在厌氧环境城市污水污泥下的可降解测试(测试标准:ASTM D5210),其降解率可达到88%(847);在有氧环境土壤中的可降解测试(测试标准:ASTM D5988),其降解率可达到88%(742);在厌氧环境海洋中的可降解测试(测试标准:ASTM D6691),其降解率可达到92%(844);在有氧环境垃圾中的可降解测试(测试标准:ASTM D5511),其降解率可达到91%(1278)[4]。易可安纤维—可降解PET纤维除了有良好的降解能力外,降解性能完全不影响纤维的物性和外观,与一般纤维无异。


测试名称
测试规范
测试时间(Days)
降解率(%)
厌氧环境-城市污水污泥下 的可降解测试
ASTM D5210
847
88
有氧环境-土壤中的可降解 测试
ASTM D5988
742
88
厌氧环境-海洋中的可降解 测试
ASTM D6691
844
92
厌氧环境-海洋中的可降解 测试
ASTM D6691
1278
91

易可安纤维可降解PET纤维降解性能[4]备注:易可安纤维可降解PET纤维与CiCLO PET纤维相




图2 易可安纤维可降解PET纤维降解性能[4]

备注:易可安纤维可降解PET纤维与CiCLO PET纤维相同

 


易可安纤维可降解ES复合纤维亦将陆续推出,目前已有PE/PET ES复合纤维样品,纤维规格为2D*38 mm,普白多亲,期望ES复合纤维也能达到可降解的性能,对环境的危害亦能同时减小。而ES复合纤维家族中以PP/PETPE/PPPA6/PET组合的可降解ES复合纤维亦是易可安纤维系列产品之未来研发方向。


3 易可安纤维:左为易可安纤维可降解ES复合纤维;右为易可安纤维可降解PET纤维


产品种类 Products

纤维规格 Specification

说明 Description

降解PET纤维Biodegradable PET Fiber

1.5-15D

 █ASTM D5210 █ASTM D5988 

 █ASTM D6691 █ASTM D5511

降解ES复合纤维 Biodegradable Bi-component Fiber


PE/PET1.2-12D

研发中Developing

PE/PET1.2-12D
 █ASTM D5511
PE/PP1.2-12D
研发中Developing
PA6/PET1.2-12D

 █ASTM D6691 █ASTM D5511

3:易可安纤维系列产品规格表


4.结论

环保意识抬头,各行各业、乃至世界各国都在讨论可持续性(Sustainability)发展,纺织及塑料行业亦无例外,世界各大知名品牌亦开始发布相关的可持续宣言,例:Adidas宣布于2024年前要100%使用再生涤纶纤维、PRADA亦宣布2021年要100%使用再生锦纶纤维[5]。浙江安顺化纤于此时亦站在行业发展前端,在过去十年中陆续推出可持续性产品,由过去之再生涤纶短纤维(Recycle PET Staple Fiber)至如今推出的易可安纤维,由过去的3R(再生Recycle、重复使用Reuse、减量Reduce)至如今的3R+2R理念(再造工程Reengineering、易回用材料源头设计Redesign),这都显示出浙江安顺化纤对于可持续性纤维产品研发之重视。 我们相信到21世纪中,即便是当下,可持续性纤维产品是极具市场竞争力的环保产品之一,使用纤维的下游客户及终端客户皆会有此需求,故研发部将超前布署,并持续关注和研发相关产品。




       参考文献

(1)   Ross, P.S., Chastain, S., Vassilenko, E. et al. Pervasive distribution of polyester fibres in the Arctic Ocean is driven by Atlantic inputs. Nat Commun 12, 106 (2021).

(2)   Roland Geyer, Jenna R. Jambeck, Kara Lavender Law, Production, use, and fate of all plastics ever made. Science Advances 3, 7(2017).

(3)   梁乃允,创新绿色循环材料,2020

(4)   CiCLO Marketing Slides: Reducing the Persistence of Synthetic Textile Pollution

(5)   巫佳宜,机能性纺织品发展的关键主题,2019




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