毋庸置疑，粘胶纤维的诞生与发展在世界化纤行业的发展历程中功不可没，但是，其工艺弊端也显而易见。尤其是在全球大力倡导绿色、节能、环保的当下，粘胶纤维由于在生产过程中释放大量的有毒、有害气体CS2和H2S，会造成空气、河流、土壤的污染，发展境况举步维艰。因此，如何治愈用传统“粘胶法”工艺生产粘胶纤维所带来的高污染“顽疾”，已成为化纤行业的全球性课题。
现状 高污染已成粘胶纤维最大痛楚
粘胶纤维是以天然纤维素为基本原料，经碱化、黄化后转化为纤维素黄原酸酯溶液，再纺丝而成的再生纤维素纤维。其当前的生产工艺，是传统的“粘胶法”。
20世纪60年代，粘胶纤维的发展达到高峰，其产量约占化学纤维总产量的80%。然而，由于生产工艺过程冗长、设备复杂、投资大、“三废”污染严重等原因，加之合成纤维的迅速发展，自上世纪70年代开始，世界上多数国家已不再将粘胶纤维作为重点发展对象，陆续关闭粘胶纤维生产厂，退出粘胶纤维行业。
这些退出的粘胶产能大量转入中国，加之这些年来纤维素膜、纤维和无纺布等用途广泛，行业利润较高，国内粘胶纤维产品产量及产能快速增长。
2000年~2008年，我国粘胶短纤产量由43万吨增至146.8万吨，增幅为241.4%。2011年，我国粘胶短纤产量继续猛增至206.9万吨，约占全球总产量的60%。2001年~2011年，我国粘胶纤维产量年均增长率为13%。2012年我国粘胶纤维产量达到240万吨，2013年超过280万吨，2014年达到300万吨。但是，产量快速增长的同时，却始终有一个绕不过去的“痛楚”，那就是环境污染。“粘胶法”生产中使用占产品总量约30%~35%的二硫化碳（CS2），伴随着粘胶纤维的生产过程会释放大量的有毒、有害气体CS2和H2S。
专家介绍，粘胶纤维采用浆粕与CS2反应生成能溶于碱溶液的纤维素衍生物——纤维素黄原酸酯，整个过程中，CS2一直存在。由于CS2有剧毒性，造成整个工艺必须完全封闭，但生产中不可能所有设备完全封闭，因此CS2泄露的危险如影随形。另外，其最终的产品还必须进行脱硫处理。在其生产过程中，原液黄化排风、纺丝机内排风、精炼-水洗排风、酸浴脱气尾气、酸站排风、CS2直冷回收系统尾气等工序节点中的废气浓度较高。这些不但恶化了粘胶工厂的生产作业条件，而且对周围的大气环境造成了严重污染。
采访中，多位专家都无奈地谈道，粘胶纤维生产企业里的气味儿都比较大。有些专家甚至开玩笑地说，一个城市如果有几家粘胶厂，那这个城市上空的空气几乎都特别有“味道”。尤其是老粘胶人张建东，谈起粘胶纤维工艺的落后之处有太多感触。
自1970年开始至2013年，张建东已在粘胶纤维厂工作了43年。他是中国第一家化纤厂——丹东化纤的总工程师。几乎干了一辈子粘胶，这在带给他荣耀的同时，却也给他留下了难言的伤痛。2013年，张建东拒绝了原企业的挽留，毅然离开。那时，他对粘胶已不止是心理上的抵触，还有身体的不适。他有些无奈地说道：“我的嗓子现在不太好，这就是长期在粘胶厂工作落下的。”
粘胶纤维的污染还不止于此。它在生产过程中生成的硫及硫化物随着废水排入江河，对水体和土壤也会造成一定的污染。专家介绍，粘胶纤维的生产废水主要包括酸性和碱性废水两大类，排放总量约为短纤维100 立方米/吨，长纤维300 立方米/吨。其生产中排放的废水中的特征污染物为硫酸及其盐、硫及硫化物、锌盐和COD等。其中，硫酸、硫化物(主要是H2S、CS2等)和锌盐污染主要来自粘胶成形工段及酸站废水，且锌盐主要以硫酸锌和纤维素磺酸锌的形式存在。因此，所有废水必须经过处理后排放。
如此大的污染，正是发达国家逐步退出粘胶纤维产业的重要原因。而目前，我国几十家粘胶纤维生产企业已成为企业所在地的污染大户。尤其是近年来，沿海地区及大城市的粘胶工厂正在向中、西部地区转移，污染也随之转移到内地。而面对越来越严厉的环保要求，各地政府开始对这些污染大户亮出“警示牌”，这些企业的生存已是举步维艰。近期，保定市为治理大气污染宣布将对天鹅化纤实施关停搬迁便是实例。
对此，中国工程院院士蒋士成指出，当今世界，充分利用可再生资源，走环境友好、可持续发展之路已成为全球科学技术与产业发展的大趋势。依赖于化石资源的合成高分子材料产业面临资源枯竭和环境污染两大问题，基于可再生资源及环境友好的新材料的研究与开发已刻不容缓。
具体到粘胶纤维行业，一方面，市场对纤维素纤维仍有旺盛的需求，但另一面，其主要生产方法——“粘胶法”在生产过程中产生的严重污染以及对人体健康的损害已经严重危及了该法的生存。面对这一日益凸显的矛盾，开发无污染的纤维素新溶剂以及新的加工方法就成为再生纤维素纤维发展的关键。
突破 绿色环保氨基甲酸酯法新工艺诞生
“氨基甲酸酯法纤维素纤维湿纺长丝生产新工艺及装备研发”正是在以上大背景下开展的。
4月底，中国纺织工业联合会宣布，由湖北天思科技股份有限公司和武汉大学共同承担的“氨基甲酸酯法纤维素纤维湿纺长丝生产新工艺及装备研发”通过鉴定。鉴定组认为：项目整体技术达到国际先进水平，其中，纤维素活化与低温溶解工艺达到国际领先水平。
该工艺的最大亮点之一，便是绿色环保。
从工艺上看，该项目的新型纤维素纤维与粘胶纤维存在较大区别，它采用浆粕与尿素反应，生成能溶于溶剂的纤维素衍生物——纤维素氨基甲酸酯。整个过程中，只有活化纤维素氨基甲酸酯过程有少量氨气产生，氨气采用稀硫酸吸收，制成氨水或氮肥，其余过程无任何有毒废气排放。记者在该项目的纺丝车间实地采访时也发现，整个车间几乎没有气味。
在废水废气方面，其废水中的特征污染物为硫酸盐、锌盐和COD，特征污染物PH值为6~9，悬浮物SS浓度低于70 mg/L，BOD5浓度低于20 mg/L，COD浓度低于100 mg/L，总锌浓度低于2.0 mg/L，全部达到国家一级排放标准。
而且，其生产原料也是绿色的，它以天然材料如棉短绒、木材、竹浆等为原料，不需要消耗石油等能源。
湖北天思科技股份有限公司总经理王云波介绍，与粘胶纤维生产相比，公司项目的纤维素纤维生产所排放的废水，一是其污染物种类明显减少，二是其污染物浓度显著降低，三是其废水排放量大大减少。所以，其通过污水排放的污染物总量比粘胶纤维生产要少得多。
一个细节是，原本打算退隐化纤“江湖”的张建东，如今成为湖北天思的技术顾问。王云波至今回想起当时邀请张建东的情形仍很感慨：“当时我去请他，老爷子的第一句话便是，粘胶纤维我不干。我就开玩笑地说，您去看一看，真不是粘胶，但能干死粘胶。”此后，经现场查看，纺丝车间没有味道这一点首先征服了张建东。同时，张建东以一个老粘胶人的敏锐性做出判断，“项目能成，前景广阔”，最后欣然答应。
其他业内资深专家也看好该项目。在对项目做了充分了解后，北京三联虹普新合纤技术服务股份有限公司总工程师汪乐江指出：“该工艺与粘胶生产工艺最大的区别在于，粘胶浆液的放置时间不能超过48小时，否则就不能再纺丝；超过72小时要全部扔掉。但是，新研发的工艺技术可以实现常温纺丝，这是革命性的突破。”
从工艺流程结构方面看，新型纤维素纤维工艺流程比传统粘胶纤维流程短，削减了老成、熟成、酸洗、脱硫等环节。其工艺简洁，能耗小，经济效益高。
由于生产工艺简洁、环保，产品价格优势明显，专家预计，其市场空间很大。
据测算，按照生产纤维素长丝产品（120D)计算，每吨可变成本约1.8万元，不变成本约1万元，售价约3.5万元/吨，利润约0.7万元/吨。这种纤维素长丝产品可以完全取代传统的粘胶法纤维素长丝。
在下游服用性方面，粘胶纤维可与其他纤维混纺，适宜于内衣、外衣和各种装饰用品。尤其是长丝织物的质地轻薄，适用于衣料、装饰织物等。该项目新型纤维素纤维与粘胶纤维的原料相同，生产过程类似，同样可以生产短纤、长丝、玻璃纸、碳纤维。
而且，相比粘胶纤维，该纤维截面为圆形，用此纤维织造的面料更爽滑，悬垂感更好，更挺括，颜色更加鲜艳。同时，由于它完全不含硫，还可以用于医疗卫生、食品包装材料、烟用丝束领域等。
对策 可过程替代“粘胶法”促其涅槃重生
能够实现绿色环保生产当然意义重大，但若从现实角度看，“氨基甲酸酯法纤维素纤维湿纺长丝生产新工艺”最经济实惠之处，还在于它的工艺流程与“粘胶法”十分相似，能够最大限度地利用粘胶企业原有的生产设备、产业工人等进行“无缝对接”，实行过程替代，这点尤其难能可贵。
业内人士都深知，在粘胶纤维的转型升级过程中，要重建一个新厂与在老厂的基础上逐渐进行改造，完全不是一个概念。一位专家介绍道，粘胶纤维厂的升级改造中，如果采取新建厂的思路，让一家新企业从无到有，除了要投入数额不菲的资金，大量老工人的安置、新技工的培养，都需要花费相当大的力气。
而新工艺的生产流程与传统的粘胶纤维生产工艺有许多相近或相似之处，经过简单的技术改造，便能最大限度利用原有的粘胶设备进行生产，比较容易嫁接到现存的粘胶纤维生产线上，从而使老粘胶企业逐步突破污染瓶颈，涅槃重生。
据介绍，新工艺的设备70%可利用原有的粘胶装备进行改造，从而大大节约设备投资。
对于这种可基于粘胶厂基础进行过程替代的意义，专家给予了高度肯定。多位专家表示，粘胶产业是整个纺织产业链条的中间一部分，粘胶的生死存亡事关整个产业链的健康发展。在越来越严厉的环保要求下，粘胶产业如何尽快实现转型升级非常关键。
而如果运用该工艺对“粘胶法”进行过程替代，就能保证上下游不断链，产能不改变并能逐步提升，原有的员工和设备都能正常维持。“这有利于整条纺织产业链的健康运行。它也不只是300多万吨的粘胶产能那么简单的事，而是事关1000万~2000万名粘胶产业工人、几十家粘胶厂和所有粘胶生产设备的安置问题。”一位专家谈道。
事实上，为污染问题苦恼不已的保定恒天天鹅的代表当天也来到了湖北天思项目鉴定会现场。
恒天天鹅技术中心负责人田文智感慨道：“目前的恒天天鹅正处于转型升级的关键节点。而天思项目是基于粘胶纤维企业特性设计的项目，就像是给粘胶企业量身定制的一样。该工艺前道的活化和冰冻、常温溶解是粘胶厂的短板，在‘嫁接’过程中，粘胶企业可以利用后道的技术优势把浆液的溶解进行完善。希望可以借助天思的工艺技术平台，把技术嫁接到恒天天鹅去。”
多位专家也对该技术与传统粘胶厂的嫁接表示看好。汪乐江表示，该技术可以逐步替代粘胶，没有二硫化碳等有害物质，这个意义很大。如果能与保定天鹅合作，打开突破口，那该项技术在国际市场的推广将会大大提速。
北京赛欧兰阻燃纤维有限公司副总经理冉国庆表示，该项目接下来可以改造国内那些环保不达标的粘胶厂，这样，既能实现项目自身的技术输出，又能使老粘胶企业“浴火重生”，这对于整个化纤行业的意义都很大。
中国工程院院士蒋士成、东华大学教授王华平则表示，氨基甲酸酯法纤维素纤维湿纺长丝生产新工艺实现产业化后，无论是对于粘胶纤维企业的转型升级，还是对于我国纺织工业上下游整条产业链的健康发展，都意义重大。
当然，任何一项新技术、新工艺的问世，都或多或少地存在不完善之处，都还需要在产业化的过程中逐步完善。另据了解，湖北天思目前已建成30吨/年的中试生产线工艺及装备，运行稳定、安全可靠，满足了纤维素纤维的连续化生产要求。接下来，它正在推进5000吨/年的产业化工程设计。
纤维素氨基甲酸酯纤维，你知道多少？
纤维素氨基甲酸酯纤维是指以纤维素氨基甲酸酯为原料，用新工艺生产的纤维素纤维。纤维素氨基甲酸酯纤维纺丝工艺的基本原理，是将尿素与预处理过的纤维素在惰性有机溶剂或尿素溶液中生成稳定的中间产物纤维素氨基甲酸酯。
20世纪80年代，芬兰Neate公司开发了生产纤维素氨基甲酸酯的工艺，并与Kemira公司合作开发了由纤维素氨基甲酸酯纺制短纤维的工艺，名为Cellca。但是，Neste公司在研究中发现，这种生产工艺并不完善，而且由于以液氨作为浸润剂，生产过程能耗大、生产成本较高，80年代末便放弃了对这一工艺的研究。
近年来，许多国外公司和科研机构重新致力于纤维素氨基甲酸酯合成和加工方法的研发，如开发新的纤维素氨基甲酸酯合成方法、纤维素氨基甲酸酯纤维制品及其应用、以及纤维素氨基甲酸酯成膜及其膜制品的生产工艺，这都有助于推动纤维素氨基甲酸酯的工业化进程。
目前，国外有多家研究机构在研究纤维素氨基甲酸酯，主要有波兰罗兹化纤研究所、德国Zimmer公司。我国对纤维素氨基甲酸酯生产工艺的研究尚处于起步阶段，研究机构包括天津工业大学、东华大学、安徽大学等。
