大規(guī)模進(jìn)行紡織品染色，生產(chǎn)過程中不使用、不排放一滴水——這件過去不可能的事，已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)。
近日，全國首條低壓無水染色產(chǎn)業(yè)線正式運(yùn)行。走進(jìn)位于嘉興海寧市長安鎮(zhèn)的浙江綠宇紡織科技(下稱“綠宇”)有限公司生產(chǎn)車間，機(jī)械臂輕巧地將紡織品送入銀色密封染缸。不見蒸騰水汽，不聞刺鼻藥味，300公斤素白滌綸筒子紗便在無水環(huán)境中完成了色彩的華麗蛻變。
面對(duì)這項(xiàng)由紡織化學(xué)與染整工程領(lǐng)域?qū)＜彝蹼H平帶領(lǐng)的綠宇團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的原創(chuàng)染色技術(shù)，中國紡織工業(yè)聯(lián)合會(huì)副會(huì)長李陵申評(píng)價(jià)：“這項(xiàng)技術(shù)發(fā)明是顛覆性的，后續(xù)的廣泛推廣，有望突破我國印染行業(yè)-1.html">印染行業(yè)受污水制約的困境，助力整個(gè)行業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展。”
千年染藝的現(xiàn)代困境
在現(xiàn)代，人們對(duì)七彩霓裳已經(jīng)習(xí)以為常，但你可曾想過，古人是如何把布染成各種顏色的呢？
早在兩萬五千年前，我們的祖先就開始探索從大自然中獲取色彩的方法。研究者在北京周口店山頂洞遺址就發(fā)現(xiàn)過遠(yuǎn)古人類在裝飾品上用赤鐵礦石進(jìn)行染色。此后，礦物顏料被廣泛地應(yīng)用于巖畫、祭祀、墓葬等社會(huì)活動(dòng)。
“隨著技術(shù)的進(jìn)步，古人發(fā)現(xiàn)某些植物的根、莖、葉、皮經(jīng)過加工后，同樣可用于染色，由此發(fā)展出‘草木染’工藝。”上海工程技術(shù)大學(xué)紡織服裝學(xué)院副教授裴劉軍說，植物染料染色相較于礦物染料染色，在環(huán)保性、健康安全性、資源可持續(xù)性及文化內(nèi)涵等方面具有顯著優(yōu)勢(shì)，逐漸成為古代主流的染色方式。
到了近現(xiàn)代，化學(xué)染料的出現(xiàn)，讓染料家族越來越龐大。但不管染色技術(shù)如何更新，始終離不開水。
“染色的本質(zhì)，是染料分子進(jìn)入紡織纖維內(nèi)部�！迸釀④娊忉專八顷P(guān)鍵的介質(zhì)，幫助染料完成這一過程。這種傳統(tǒng)工藝因此被稱為‘水浴染色’�！�
但為追求鮮艷牢固的色彩，染色過程需在水中添加大量化學(xué)助劑，染后需大量水洗滌去除浮色，直接導(dǎo)致了巨量污水的產(chǎn)生。傳統(tǒng)水浴染色工藝中，每印染加工1噸紡織品需耗水100至200噸，其中80%至90%的耗水會(huì)轉(zhuǎn)化為廢水。染色廢水含有紡織纖維上的污物、油脂、鹽類，以及加工過程中添加的漿料、染料、表面活性劑、助劑、酸堿等。這些物質(zhì)導(dǎo)致廢水具有高鹽度、高色度、高有機(jī)物含量等特點(diǎn)，對(duì)水生生物和生態(tài)環(huán)境構(gòu)成嚴(yán)重威脅。
隨著環(huán)保要求的提高和環(huán)境意識(shí)的增強(qiáng)，全球印染界意識(shí)到：污水將成為扼住行業(yè)咽喉的難題。“無水印染”的構(gòu)想應(yīng)運(yùn)而生。
20世紀(jì)80年代末，德國科學(xué)家在“無水染色”技術(shù)研發(fā)上有了重大發(fā)現(xiàn)。當(dāng)二氧化碳處于一種特殊的“超臨界”狀態(tài)時(shí)，它能像水一樣溶解染料，把染料“送”進(jìn)纖維里。染完后，讓二氧化碳退出“超臨界”狀態(tài)，變回普通氣體，染料則變成固體分離出來。整個(gè)過程完全不用水。
這項(xiàng)名叫超臨界二氧化碳無水染色的技術(shù)，在當(dāng)時(shí)是個(gè)了不起的突破。然而，直到2010年，荷蘭一家公司才生產(chǎn)出全球首臺(tái)超臨界二氧化碳染色生產(chǎn)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)聚酯纖維無水染色的規(guī)�；瘧�(yīng)用。
裴劉軍分析，原因是該技術(shù)適用的染料很有限：一方面，天然纖維常用的活性染料、直接染料等染料幾乎不適用；另一方面，操作條件苛刻，需在高壓和高溫條件下運(yùn)行。由于設(shè)備成本高、染料適配性較低和工藝復(fù)雜，大多數(shù)企業(yè)對(duì)這一技術(shù)望而卻步。
與此同時(shí)，盡管冷軋堆染色、熱轉(zhuǎn)印、數(shù)碼噴印、色母粒著色等其他減少用水量的新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，但只要染布過程中還涉及用水沖洗、去除浮色這些步驟，就一定會(huì)產(chǎn)生污水。區(qū)別只是水量多少。
1959年出生的王際平，從小就癡迷于化學(xué)，1985年從原中國紡織大學(xué)(現(xiàn)東華大學(xué))紡織化學(xué)系碩士畢業(yè)后，留校任教。1990年，他又赴美留學(xué)攻讀有機(jī)及高分子化學(xué)博士學(xué)位。2011年，王際平放棄了在美國日化品企業(yè)的高薪工作，回國擔(dān)任浙江理工大學(xué)先進(jìn)紡織材料與制備技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任，專攻非水介質(zhì)/無水染色技術(shù)。
當(dāng)時(shí)，行業(yè)技術(shù)攻關(guān)的重點(diǎn)始終在產(chǎn)業(yè)終端，也就是治理污水方面徘徊。王際平領(lǐng)銜的研發(fā)團(tuán)隊(duì)則把目光重新聚焦在產(chǎn)業(yè)前端——如果一開始就不用水，自然不會(huì)有污水問題。王際平坦言，當(dāng)時(shí)“初生牛犢不怕虎”的他并未料到，這是一場近二十年的技術(shù)攻關(guān)“長征”。
萬種溶劑中覓“替身”
化學(xué)世界溶劑萬千，篩選出能高效促染、結(jié)合纖維且可循環(huán)回收的“替身”，如同大海撈針。18年前，生活中的一件小事，給王際平帶來了靈感。
他在美國日化品企業(yè)負(fù)責(zé)環(huán)保型技術(shù)開發(fā)時(shí)發(fā)現(xiàn)，純干洗溶劑不串色，加入微量水后就會(huì)嚴(yán)重串色。他敏銳意識(shí)到：這種“串色”現(xiàn)象，本質(zhì)就是染色。
要把這個(gè)靈感變成真正的技術(shù)，挑戰(zhàn)巨大。研發(fā)團(tuán)隊(duì)從清洗劑、干洗劑等常用的有機(jī)溶劑入手，開始了漫長的篩選和開發(fā)。染色不均、介質(zhì)難回收、如何做到污水零排放……失敗的次數(shù)難以計(jì)數(shù)。
企業(yè)使用非水介質(zhì)少水染色技術(shù)染出來的顏色均勻、色澤靚麗的散棉。受訪者供圖
2014年，王際平來到海寧創(chuàng)立綠宇。這是一個(gè)關(guān)鍵轉(zhuǎn)折點(diǎn)——從純理論研究轉(zhuǎn)向產(chǎn)業(yè)化探索。
5年后，技術(shù)攻關(guān)首次迎來重大突破。團(tuán)隊(duì)從日用化學(xué)品類別的溶劑中，為棉、麻、絲、毛等天然纖維找到了一種合適介質(zhì)。“染布過程不使用鹽類化合物，不產(chǎn)生廢水，而且染料利用率特別高�！蓖蹼H平將該技術(shù)命名為非水介質(zhì)少水染色技術(shù)。
怎么把技術(shù)真正用到生產(chǎn)線上？王際平繼續(xù)思考。在他的帶領(lǐng)下，企業(yè)在新疆投建了一條非水介質(zhì)少水染色示范線，用于散棉和筒子紗的染色生產(chǎn)，以此檢驗(yàn)技術(shù)在大規(guī)模生產(chǎn)中的可行性。實(shí)踐證明：該生產(chǎn)線在保持色牢度等產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)不降低的前提下，整個(gè)生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)了廢水零排放。
經(jīng)中國紡織工業(yè)聯(lián)合會(huì)鑒定，該技術(shù)達(dá)到國際領(lǐng)先水平，后又入選工信部《國家鼓勵(lì)的工業(yè)節(jié)水工藝、技術(shù)和裝備目錄(2023年)》。這期間，團(tuán)隊(duì)不斷改進(jìn)技術(shù)，又開發(fā)出了針對(duì)棉梭織布、針織布的非水介質(zhì)連續(xù)軋染技術(shù)，同樣實(shí)現(xiàn)了污水零排放。
但是，王際平心里始終惦記著那個(gè)最終目標(biāo)：從源頭開始，全然實(shí)現(xiàn)“無水印染”。
有了前面的基礎(chǔ)，團(tuán)隊(duì)轉(zhuǎn)換思路，從化妝品級(jí)有機(jī)溶劑中，成功找到了一種性能優(yōu)異的新型染色介質(zhì)。
王際平給記者展示了這種介質(zhì)，這是一種透明無色的液體。“它能和染料很好地作用在一起，在接近常壓的條件下，高質(zhì)量完成針對(duì)滌綸紡織品的染色�！蓖蹼H平告訴記者，測試顯示，其上染率可接近100%，固著率達(dá)90%以上，勻染性、色牢度以及染色效率等各項(xiàng)指標(biāo)均比肩傳統(tǒng)水染，而且色彩鮮艷度大幅提高。
2023年年中，低壓無水染色技術(shù)的示范線終于組裝調(diào)試完成，然而第一次試產(chǎn)結(jié)果讓人失望：滌綸上染率和勻染性、色牢度等達(dá)不到產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求，比實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)差了不少。又經(jīng)過半年左右時(shí)間對(duì)設(shè)備和工藝的不斷改進(jìn)，2023年11月底，全國首條低壓無水染色產(chǎn)業(yè)化示范線誕生。
一場行業(yè)綠色革命
比照超臨界二氧化碳無水染色技術(shù)，低壓無水印染技術(shù)可以接近常壓的條件下，高質(zhì)量完成針對(duì)滌綸紡織物類的染色。
此外，該技術(shù)還有生態(tài)和經(jīng)濟(jì)成本優(yōu)勢(shì)。以一個(gè)中小規(guī)模印染廠為例：傳統(tǒng)工藝染1噸合格布約產(chǎn)生100噸廢水，處理成本按10元/噸計(jì)。若該廠日產(chǎn)量10噸，采用新技術(shù)后，僅污水處理費(fèi)一項(xiàng)，每天就能省下約1萬元。王際平補(bǔ)充道，“這還未計(jì)算節(jié)水、節(jié)能和介質(zhì)循環(huán)帶來的綜合效益。”
“這不只是技術(shù)突破，也是中國印染業(yè)實(shí)現(xiàn)綠色轉(zhuǎn)型的重要跨越的新嘗試�！睎|華大學(xué)化學(xué)化工與生物工程學(xué)院教授蔡再生強(qiáng)調(diào)，紡織服裝產(chǎn)業(yè)是關(guān)乎國計(jì)民生的重要產(chǎn)業(yè)，尤其在浙江，它已成為規(guī)模超萬億元的傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)。作為該產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵支撐環(huán)節(jié)，印染行業(yè)的綠色化升級(jí)至關(guān)重要。無水印染技術(shù)的成熟與推廣，正為整個(gè)紡織服裝領(lǐng)域注入嶄新的活力與發(fā)展動(dòng)能，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)向更加清潔、高效、可持續(xù)的方向邁進(jìn)。
新技術(shù)的誕生，總需要有人勇嘗“第一個(gè)螃蟹”。浙江省紡織品進(jìn)出口集團(tuán)有限公司董事長施聞雷對(duì)“無水印染”的概念早有耳聞，但實(shí)際落地的案例極少。當(dāng)?shù)弥G宇在非水介質(zhì)染色技術(shù)取得進(jìn)展時(shí)，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)骨干，多次赴綠宇實(shí)地考察，并與王際平團(tuán)隊(duì)深入交流。
王際平展示采用非水介質(zhì)少水染色技術(shù)的衣服。通訊員張平攝
“它不是一個(gè)遙不可及的噱頭，而是可驗(yàn)證、可實(shí)施的技術(shù)方案�！笨疾齑蛳耸┞劺椎念檻]�；诖�，2021年，浙江省紡織品進(jìn)出口集團(tuán)與綠宇決定攜手，共同推進(jìn)無水染色技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。
在綠宇的展廳內(nèi)，色彩艷麗的襪子、素雅的男士襯衫、彈力舒適的緊身褲……這些服飾均由企業(yè)運(yùn)用低壓無水印染技術(shù)染色的散棉、棉梭織布、針織布以及滌綸紗線等原材料制作而成。
盡管取得了突破性進(jìn)展，但王際平坦言這項(xiàng)技術(shù)目前尚未盡善盡美，他還有進(jìn)一步的目標(biāo)：技術(shù)的介質(zhì)回收率目前可達(dá)到98%以上，今后團(tuán)隊(duì)將持續(xù)優(yōu)化介質(zhì)回收環(huán)節(jié)，力爭實(shí)現(xiàn)完全回收。
在一個(gè)個(gè)低壓染缸內(nèi)，這場靜水深流的變革正持續(xù)涌動(dòng)。王際平和他的團(tuán)隊(duì)，正用科技的力量，為中國印染工業(yè)描繪一個(gè)碧水藍(lán)天的未來。印染業(yè)“高污染”的舊標(biāo)簽，正被這項(xiàng)中國原創(chuàng)技術(shù)悄然撕下。
