廢舊滌棉回收纖維與黏膠纖維混紡紗的性能

張翰昱

(遼東學(xué)院 服裝與紡織學(xué)院，遼寧 丹東 118003)

近年來(lái)，廢舊紡織品綜合再利用受到政府和相關(guān)行業(yè)部門(mén)的廣泛重視，成為我國(guó)實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰和碳中和目標(biāo)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(huì)給環(huán)境帶來(lái)惡劣影響，導(dǎo)致資源過(guò)度浪費(fèi)[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(duì)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(duì)廢舊滌棉針織面料回收纖維的實(shí)際應(yīng)用鮮有報(bào)道。本研究中，采用物理機(jī)械加工的方法對(duì)廢舊滌棉針織面料進(jìn)行開(kāi)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(guò)對(duì)比混紡紗強(qiáng)力、條干和毛羽質(zhì)量指標(biāo)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(shí)際生產(chǎn)和應(yīng)用提供一定的參考。

1 實(shí)驗(yàn)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(jì)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(jī)械開(kāi)松機(jī)，采用物理機(jī)械加工方法制備回收纖維，開(kāi)松2次，第一刺輥和第二刺輥的速度均為2 r/min，主錫林開(kāi)松速度為750 r/min。

以短絨率作為評(píng)價(jià)回收纖維可紡性的主要指標(biāo)，參照GB/T 14336—2008《化學(xué)纖維短纖維長(zhǎng)度試驗(yàn)方法》，采用單纖維手工測(cè)試法，每個(gè)樣品測(cè)量100根，經(jīng)測(cè)試，滌棉針織面料回收纖維的短絨率(小于16 mm)為18%。

1.2 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

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(zhǎng)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(kāi)松(B262型開(kāi)松機(jī))→梳棉(A189G型梳棉機(jī))→2道并條(FA306型并條機(jī))→粗紗(FA457型粗紗機(jī))→細(xì)紗FA502型細(xì)紗機(jī)→絡(luò)筒( 21C-S型絡(luò)筒機(jī))

1)開(kāi)松混合

采用人工混合的辦法將回收纖維與黏膠纖維進(jìn)行混合。利用B262型開(kāi)松機(jī)進(jìn)行混合開(kāi)松，為保證纖維充分混合，進(jìn)行2次開(kāi)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(jī)，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(jī)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(jī)：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(chē)速采用800 r/min。

5)細(xì)紗

利用FA502型細(xì)紗機(jī)：設(shè)計(jì)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(cè)試

測(cè)試試樣依據(jù)GB/T 6529《紡織品 調(diào)濕和試驗(yàn)用標(biāo)準(zhǔn)大氣》進(jìn)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(cè)試方法：電容法》，使用ME-100型USTER測(cè)量?jī)x(瑞士烏斯特公司)測(cè)定紗線的條干不勻率、毛羽值、常發(fā)性紗疵，測(cè)試速度為400 m/min，測(cè)試時(shí)間為2 min。參照GB/T 3916—2013《紡織品卷裝紗單根紗線斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)率》，使用Instron-5976型材料試驗(yàn)機(jī)(美國(guó)英斯特朗公司)測(cè)試混紡紗的強(qiáng)力指標(biāo)，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(cè)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(qiáng)力、條干和毛羽測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1和表2。

表1 滌棉回收纖維與黏膠纖維混紡紗強(qiáng)力測(cè)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(cè)試結(jié)果

2.1 混紡比對(duì)紗線強(qiáng)力的影響

表1顯示，混紡紗的斷裂強(qiáng)力、斷裂伸長(zhǎng)率和斷裂強(qiáng)度均隨著滌棉回收纖維含量的增加而降低：當(dāng)回收纖維的質(zhì)量分?jǐn)?shù)從20%增加到30%時(shí)，斷裂強(qiáng)力和斷裂強(qiáng)度有小幅的降低；增加到40%時(shí)，則有較大幅度的降低；再增加到50%時(shí)，有微小的降幅。斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)率變異系數(shù)值隨著回收纖維含量的增加，沒(méi)有明顯的規(guī)律性變化。這是因?yàn)殡S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(duì)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(xì)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(shì)：當(dāng)回收纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)由20%增加到50%時(shí)，質(zhì)量不勻率和質(zhì)量變異系數(shù)兩個(gè)指標(biāo)分別增加了59.2%和162.3%，條干惡化嚴(yán)重，棉結(jié)也劇增。這是因?yàn)榛厥绽w維長(zhǎng)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(guò)程中不易被針布和牽伸等機(jī)構(gòu)有效控制，在運(yùn)行過(guò)程中隨機(jī)性較大，容易與其他纖維糾結(jié)從而破壞其他纖維的運(yùn)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(huì)隨之加大。

當(dāng)回收纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)由20%增加到40%時(shí)，毛羽值H及其毛羽標(biāo)準(zhǔn)差的變化不太明顯，且無(wú)明顯的規(guī)律性；但當(dāng)回收纖維的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加到50%時(shí)，毛羽指標(biāo)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(jī)構(gòu)對(duì)其有效控制的難度，大部分纖維呈游離狀態(tài)，在加捻過(guò)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(shí)際混紡比及綜合質(zhì)量評(píng)價(jià)

2.3.1 混紡紗實(shí)際混紡比分析

經(jīng)第三方機(jī)構(gòu)檢測(cè)，上述4種方案的實(shí)際混紡比見(jiàn)表3。

表3 滌棉回收纖維與黏膠混紡紗實(shí)際混紡比檢測(cè)結(jié)果

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

2.3.2 混紡紗綜合質(zhì)量評(píng)價(jià)

參照黏膠纖維本色紗線FZ/T 12003—2014標(biāo)準(zhǔn)中的技術(shù)指標(biāo)要求，對(duì)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(jìn)行評(píng)等，結(jié)果見(jiàn)表4。黏膠纖維本色紗線技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表5。

表4 滌棉回收纖維與黏膠纖維混紡紗技術(shù)指標(biāo)

表5 黏膠纖維本色紗線技術(shù)指標(biāo)

對(duì)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(qiáng)力變異系數(shù)、條干變異系數(shù)和千米棉結(jié)(+200%)均達(dá)到優(yōu)等紗技術(shù)指標(biāo)，只有斷裂強(qiáng)度指標(biāo)(13.7 cN/tex)略低于標(biāo)準(zhǔn)中優(yōu)等紗指標(biāo)(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(píng)為三等，其中30∶70混紡紗只有千米棉結(jié)(+200%)為192個(gè)/km，未達(dá)到一等紗技術(shù)指標(biāo)要求，其他3個(gè)指標(biāo)均達(dá)到一等紗的技術(shù)指標(biāo)要求；40∶60和50∶50的2組混紡紗斷裂強(qiáng)度指標(biāo)分別為11.8和11.6 cN/tex，略低于標(biāo)準(zhǔn)中的二等紗指標(biāo)(12 cN/tex)，千米棉結(jié)(+200%)指標(biāo)較差，強(qiáng)力變異系數(shù)和條干變異系數(shù)均達(dá)到二等紗的技術(shù)指標(biāo)要求以上。上述結(jié)果說(shuō)明，在進(jìn)行普通黏膠纖維紡紗時(shí)，可以根據(jù)下游產(chǎn)品用途和性能的需求，適當(dāng)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(jì)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(xiàng)性能指標(biāo)與性能會(huì)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(shí)際混紡比低于設(shè)計(jì)混紡比，在紗線設(shè)計(jì)過(guò)程中要根據(jù)紗線性能要求及時(shí)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(shí)，混紡紗的綜合質(zhì)量最優(yōu)，達(dá)到黏膠本色紗一等品技術(shù)指標(biāo)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(biāo)也較好。在進(jìn)行普通黏膠紡紗時(shí)，可以根據(jù)下游產(chǎn)品用途和性能的不同需求，適當(dāng)加入一定比例的滌棉回收纖維。