張翰昱

(遼東學(xué)院 服裝與紡織學(xué)院，遼寧 丹東 118003)

近年來，廢舊紡織品綜合再利用受到政府和相關(guān)行業(yè)部門的廣泛重視，成為我國實現(xiàn)碳達峰和碳中和目標的重要研究課題。紡織固廢中，滌棉混紡織物最為普遍，產(chǎn)生的廢棄物占紡織品固廢總量的一半以上。由于廢棄的滌棉混紡制品不可降解，掩埋、燃燒等處理方式會給環(huán)境帶來惡劣影響，導(dǎo)致資源過度浪費[1]，因此，解決滌棉混紡織物的回收再利用顯得尤為重要。目前，對廢舊滌棉混紡制品的研究主要集中于回收再利用的方法[2]和工藝技術(shù)[3-5]等，對廢舊滌棉針織面料回收纖維的實際應(yīng)用鮮有報道。本研究中，采用物理機械加工的方法對廢舊滌棉針織面料進行開松加工，得到可用于紡紗的回收纖維，并與普通黏膠纖維按不同混紡比紡制多組混紡紗。通過對比混紡紗強力、條干和毛羽質(zhì)量指標與性能，探究廢舊滌棉回收纖維的可紡性，為廢舊滌棉回收纖維混紡紗的實際生產(chǎn)和應(yīng)用提供一定的參考。

1 實驗部分

1.1 廢舊滌棉回收纖維的制備

選擇由江蘇竹福服裝設(shè)計有限公司提供的65/35滌/棉針織邊角料為加工原料，使用該公司自主研發(fā)的機械開松機，采用物理機械加工方法制備回收纖維，開松2次，第一刺輥和第二刺輥的速度均為2 r/min，主錫林開松速度為750 r/min。

以短絨率作為評價回收纖維可紡性的主要指標，參照GB/T 14336—2008《化學(xué)纖維短纖維長度試驗方法》，采用單纖維手工測試法，每個樣品測量100根，經(jīng)測試，滌棉針織面料回收纖維的短絨率(小于16 mm)為18%。

1.2 實驗方案設(shè)計

以1.1節(jié)中獲取的滌棉針織面料回收纖維和黏膠纖維作為紡制線密度為32.8 tex的混紡紗的原料。黏膠纖維長度為38 mm、線密度為1.38 dtex，由山東恒泰紡織有限公司提供。滌棉回收纖維與黏膠纖維的混紡比分別為20∶80、30∶70、40∶60、50∶50。工藝流程如下：

開松(B262型開松機)→梳棉(A189G型梳棉機)→2道并條(FA306型并條機)→粗紗(FA457型粗紗機)→細紗FA502型細紗機→絡(luò)筒( 21C-S型絡(luò)筒機)

1)開松混合

采用人工混合的辦法將回收纖維與黏膠纖維進行混合。利用B262型開松機進行混合開松，為保證纖維充分混合，進行2次開松。

2)梳理

根據(jù)“輕定量、低速度、松隔距、快轉(zhuǎn)移”的工藝原則，將原料鋪成較薄的纖維層后喂入A189G型梳棉機，道夫牙變頻數(shù)為15 Hz，錫林變頻數(shù)為45 Hz。

3)并條

在FA306型并條機經(jīng)2道并條：羅拉中心距為50×58 mm，喇叭口直徑為3.8 mm，出條速度為200 m/min，條子定量為23 g/(5 m)，并合根數(shù)為8。

4)粗紗

利用FA457型粗紗機：羅拉中心距為50 mm×58 mm，捻度為3.5捻/(5 m)，粗紗定量控制在8.5 g/(10 m)，車速采用800 r/min。

5)細紗

利用FA502型細紗機：設(shè)計捻度為700捻/m，隔距塊為3 mm，前羅拉轉(zhuǎn)速為200 r/min。

1.3 性能測試

測試試樣依據(jù)GB/T 6529《紡織品 調(diào)濕和試驗用標準大氣》進行調(diào)濕，在溫度為(20±2) ℃、濕度為(65±4)%的條件下平衡24 h。參照GB/T 32922.1— 2008《紡織品紗條條干不勻測試方法：電容法》，使用ME-100型USTER測量儀(瑞士烏斯特公司)測定紗線的條干不勻率、毛羽值、常發(fā)性紗疵，測試速度為400 m/min，測試時間為2 min。參照GB/T 3916—2013《紡織品卷裝紗單根紗線斷裂強力和斷裂伸長率》，使用Instron-5976型材料試驗機(美國英斯特朗公司)測試混紡紗的強力指標，拉伸速率為500 mm/min，預(yù)加張力為0.5 cN/dtex，紗線夾持距離為500 mm。每種混紡紗測試10次，結(jié)果取平均值。

2 結(jié)果與分析

滌棉回收纖維與黏膠纖維混紡紗的強力、條干和毛羽測試結(jié)果見表1和表2。

表1 滌棉回收纖維與黏膠纖維混紡紗強力測試結(jié)果

表2 滌棉回收纖維與黏膠纖維混紡紗條干與毛羽測試結(jié)果

2.1 混紡比對紗線強力的影響

表1顯示，混紡紗的斷裂強力、斷裂伸長率和斷裂強度均隨著滌棉回收纖維含量的增加而降低：當回收纖維的質(zhì)量分數(shù)從20%增加到30%時，斷裂強力和斷裂強度有小幅的降低；增加到40%時，則有較大幅度的降低；再增加到50%時，有微小的降幅。斷裂強力和斷裂伸長率變異系數(shù)值隨著回收纖維含量的增加，沒有明顯的規(guī)律性變化。這是因為隨著回收纖維含量的增加，混紡紗中短纖維數(shù)量增加，紗條中纖維之間的抱合力變差，紗條縱向摩擦阻力降低[6]。

2.2 混紡比對紗線條干和毛羽的影響

表2顯示，混紡紗質(zhì)量不勻率、質(zhì)量變異系數(shù)、常發(fā)性紗疵細節(jié)、粗節(jié)和棉結(jié)等均隨著回收纖維含量的增加，呈現(xiàn)明顯的上升趨勢：當回收纖維質(zhì)量分數(shù)由20%增加到50%時，質(zhì)量不勻率和質(zhì)量變異系數(shù)兩個指標分別增加了59.2%和162.3%，條干惡化嚴重，棉結(jié)也劇增。這是因為回收纖維長度短，彎鉤纖維較多，伸直平行度差[7]，在紡紗的梳理和牽伸過程中不易被針布和牽伸等機構(gòu)有效控制，在運行過程中隨機性較大，容易與其他纖維糾結(jié)從而破壞其他纖維的運行規(guī)律，造成混紡紗截面內(nèi)纖維數(shù)量分布不均勻和棉結(jié)的形成[8]，隨著回收纖維數(shù)量增加，這種可能性也會隨之加大。

當回收纖維質(zhì)量分數(shù)由20%增加到40%時，毛羽值H及其毛羽標準差的變化不太明顯，且無明顯的規(guī)律性；但當回收纖維的質(zhì)量分數(shù)增加到50%時，毛羽指標值出現(xiàn)了明顯的增大。這是由于短纖維數(shù)量的急劇增加，加大了牽伸機構(gòu)對其有效控制的難度，大部分纖維呈游離狀態(tài)，在加捻過程中更多的短纖維未能被卷入紗體，造成紗線毛羽的顯著增加[9]。

2.3 混紡紗實際混紡比及綜合質(zhì)量評價

2.3.1 混紡紗實際混紡比分析

經(jīng)第三方機構(gòu)檢測，上述4種方案的實際混紡比見表3。

表3 滌棉回收纖維與黏膠混紡紗實際混紡比檢測結(jié)果

表3顯示，4組混紡紗的實際混紡比相較于其設(shè)計混紡比均有一定程度的降低，說明有部分特別短的回收纖維在紡紗開松、梳理及牽伸等過程中損失，損失率在17.3%～28.3%。

2.3.2 混紡紗綜合質(zhì)量評價

參照黏膠纖維本色紗線FZ/T 12003—2014標準中的技術(shù)指標要求，對紡制的4組32.8 tex滌棉回收纖維與黏膠纖維混紡紗的綜合質(zhì)量進行評等，結(jié)果見表4。黏膠纖維本色紗線技術(shù)指標見表5。

表4 滌棉回收纖維與黏膠纖維混紡紗技術(shù)指標

表5 黏膠纖維本色紗線技術(shù)指標

對比表4和表5可發(fā)現(xiàn)，混紡比為20∶80的滌棉回收纖維與黏膠纖維的混紡紗綜合質(zhì)量為一等，其中強力變異系數(shù)、條干變異系數(shù)和千米棉結(jié)(+200%)均達到優(yōu)等紗技術(shù)指標，只有斷裂強度指標(13.7 cN/tex)略低于標準中優(yōu)等紗指標(14 cN/tex)?；旒彵葹?0∶70、40∶60、50∶50的3種混紡紗的綜合質(zhì)量均被評為三等，其中30∶70混紡紗只有千米棉結(jié)(+200%)為192個/km，未達到一等紗技術(shù)指標要求，其他3個指標均達到一等紗的技術(shù)指標要求；40∶60和50∶50的2組混紡紗斷裂強度指標分別為11.8和11.6 cN/tex，略低于標準中的二等紗指標(12 cN/tex)，千米棉結(jié)(+200%)指標較差，強力變異系數(shù)和條干變異系數(shù)均達到二等紗的技術(shù)指標要求以上。上述結(jié)果說明，在進行普通黏膠纖維紡紗時，可以根據(jù)下游產(chǎn)品用途和性能的需求，適當加入一定比例的滌棉回收纖維，不僅能降低生產(chǎn)成本，而且有利于循環(huán)經(jīng)濟的發(fā)展。

3 結(jié)論

綜合上述滌棉回收纖維與黏膠纖維混紡紗性能的探究，可得出如下結(jié)論：

1)滌棉回收纖維與黏膠纖維混紡紗的各項性能指標與性能會隨著回收纖維含量的增加明顯下降，規(guī)律性十分明顯。

2)滌棉回收纖維與黏膠纖維混紡紗實際混紡比低于設(shè)計混紡比，在紗線設(shè)計過程中要根據(jù)紗線性能要求及時調(diào)整和優(yōu)化配棉和紡紗工藝參數(shù)。

3)滌棉回收纖維和黏膠纖維比例為20∶80時，混紡紗的綜合質(zhì)量最優(yōu)，達到黏膠本色紗一等品技術(shù)指標要求；混紡比為30∶70、40∶60、50∶50這3種混紡紗的部分質(zhì)量指標也較好。在進行普通黏膠紡紗時，可以根據(jù)下游產(chǎn)品用途和性能的不同需求，適當加入一定比例的滌棉回收纖維。