据统计，每回收使用1kg 废旧纺织品，就可减少3.6kg的二氧化碳排放量，节约6000L水，减少使用0.3kg化肥和0.2kg 农药。《纺织行业“十四五”发展纲要》指出，开发废旧纺织品高值化利用技术是“十四五”发展重点突破的关键技术之一。笔者认为关键在于高值化利用，据了解经过几十年的发展，国内已经形成若干个再生棉回收、处理及再利用的产业集群，尤以浙江温州地区最为集中，产品多用于低端的服装、纺织辅材及清洁或保温产业等，如牛仔裤、鞋面、箱包、拖布、地毯、大棚保温被及各种土工布等，已将各种废旧纺织品原料做到了充分利用。但目前还是以转杯纺及各种无纺加工为主，附加值较低，主要原因是受限于废旧纺织品再处理后纤维品质的恶化，再利用价值较低。
环锭纺作为技术最成熟、产品覆盖面最广的纺纱方法，尽管市场份额不断受到转杯纺、喷气涡流纺等新型纺纱方法的挤压，但由于其独有的成纱原理（纤维内外转移最充分）及产品广泛的适应性，始终占据着市场的主导地位，产品定位也一直处于较高的水平，因此如何将废旧纺织品再处理后的再生棉用于环锭纺品种，从而提高产品附加值就有了现实意义。据了解，国内已经出现了几家头部再生棉加工企业，其与国外大的服装品牌（如Zara、H&M、优衣库等）展开合作，提供高附加值的再生棉环锭纺产品，相关信息鲜见报道。为了研究再生棉环锭纺纱线的特点及应用潜力，本文以再生棉与原棉混纺原料为基础，验证了纤维混和理论的有效性，对环锭纺和转杯纺两种纺纱方法的成纱准备及纱线性能等方面的差异进行了测试和对比，为后续再生棉环锭纺纱线的品种开发提供了依据。
一、试验
1.1 原料性能
由于再生棉的纤维长度较短，无法单独生产环锭纺纱，采用与原棉混纺生产Ne20机织纱，其中再生棉为定制加工的一批样品，原棉为新疆二级棉花，混纺比为50/50，原料主要质量指标见表1。
表1 再生棉及原棉纤维AFIS测试结果
1.2 试验设备及测试仪器
文中所用纺纱设备均来自于立达定型设备。
测试仪器：Uster公司AFIS PRO2单纤维测试仪、Uster公司UT5型条干均匀度仪、UTJ4及UTR4纱线强力仪等。
1.3 试验工艺流程
50% 再生棉+50%原棉→B34型混开棉机A79型清棉机→A21型凝棉器→C70型梳棉机→SB-D22S型并条机→RSB-D50型并条机
环锭纺路线：CMT1801型粗纱机→G38环锭细纱机
转杯纺路线：R37转杯纺纱机
二、混和理论分析和成纱牵伸准备比较
2.1 纤维混和理论验证
再生棉和原棉混和，理论上混和原料的综合性能可按下列公式求得:
混料纤维性能指标平均值：
（1）
混料纤维中该指标离散系数：
（2）
其中：Ki为 各成分混用重量比率；Xi为各成分纤维指标平均值；Ci为成分某一指标的离散系数。
以纤维长度为例，利用AFIS所测得的纤维长度根数分布，引入纤维长度频率差异分析，利用区段长度与分布频率进行加权重构，从而更加直观地反映不同长度段的纤维变化情况。根据上述的公式，利用再生棉和原棉的长度数据加权计算，得到的结果与最终生条的AFIS实测结果进行频率差异分析，得到的结果见图1。
从图1可以看出，相对于AFIS的实际结果，混和后纤维长度的计算结果无显著差异（无明显拐点），差异为4.8%左右（考虑到再生棉与原棉采用原料混和的方式，梳棉工序针对差异明显的这两组纤维会产生不同的落棉比例，很可能导致上述差异的产生）。可见，针对纯棉品种混和的AFIS纤维长度指标，运用纤维混和理论加权计算可以较准确预测到混和结果。
2.2 环锭纺和转杯纺成纱牵伸准备比较
环锭纺纱线和转杯纺纱线采用相同的熟条比较成纱的差异，借以验证环锭纺皮辊罗拉牵伸与转杯纺分梳牵伸对最终成纱质量影的影响。
分别收集G38型细纱机牵伸后在前钳口处输出的纤维须条样品和R37纺杯内凝聚的纤维环样品制备AFIS样品进行测试，运用纤维频率差异分析计算，得到的结果见图2。
从图2可以看出，相对于R37纤维环，G38纤维须条的曲线出现整体向左位移，且有两处明显拐点，说明相较于分梳辊牵伸，罗拉牵伸后纤维出现较明显损伤，仅33mm以上长纤维略有优势，而两者差异达到约7.3%。这再一次验证：尽管转杯纺分梳辊的针齿直接作用于单根纤维本身，但环锭纺罗拉胶辊却给被牵伸的须条带来了更大的纤维内伤，从而导致须条中纤维长度的剧烈缩短，这也为后续环锭纺工艺的改进提供了思路。
三、环锭纱线与转杯纱线性能比较
3.1 纱线条干纱疵等外观类结果对比
环锭纺纱线和转杯纺纱线的电容式条干CVm，光电式条干CV FS及低敏感度纱疵结果见图3，高敏感度纱疵及毛羽指数见图4。
从图3和图4可以看出，无论是电容式条干均匀度或纱线表面精细结构变异系数，还是纱疵和毛羽等指标，环锭纺纱线都要远远差于转杯纺纱线。这主要是由于转杯纺使用分梳辊将纤维进行重新开松，之后在纺杯凝聚槽内结合成薄的一层层纤维层，直到达到纱线所要求的厚度（这是转杯纺纱所独有的后并作用），从而使纱线所获得很高的均匀度，并总是优于环锭纺纱线，而环锭纺纱对纤维长度很敏感，混和原料的再生棉中短纤维含量很高，再加上大量的灰尘、杂质等无法自排，就导致了质量指标比较差的结果。
从图5可以看出，环锭纺纱体表面的灰尘和杂质要远远高于转杯纺纱。区别于环锭纺纱，转杯纺利用纺杯凝聚槽对纤维环的握持和束缚作用，通过纱体绕自身的旋转而实现加捻，这种握持、束缚作用本身对成纱段的表面会起到一定的约束清洁效果，再加上阻捻头和定捻器等对纱体表面的摩擦、假捻作用，使得转杯纺纱体表面毛羽更少，纱线也更为光洁。而传统的环锭纺纱，仅有前皮辊上面的绒辊可以去除微乎其微的短绒或杂质，再加上开放式的牵伸及加捻卷绕方式，使得纱体表面有大量的棉结或杂质残留。
基于上述的条干、纱疵、毛羽、杂质等的对比试验结果，可以初步判断环锭纺纱线的最终外观表现应该要远远差于转杯纺纱线，但实际的黑板效果（见图6）除了表面杂质、棉结等指标外，环锭纺纱线的整体风格一致性却要好于转杯纺纱线，这就与上面的试验数据出现了巨大的反差，主要是转杯纺纱线在黑板呈现出密集的类似“长短粗节”效应，这与转杯纺纱线独特的包缠式结构有关。
尽管Uster公司自USTER® TESTER 5开始就引入了附加的光电传感器/OM传感器，以期在电容传感器（对纱线结构不敏感）之外，附加测试纱线紧密度等相关指标，通过2个不同方向且以90度的角度照射纱线进行测量，并创造了精细结构变异系数CV FS 这个参数，但其始终未将电容式和光电式不匀率曲线进行有效整合，从而实现在质量与视觉两个维度对最终的织物外观质量进行双重判断及预测。相比而言，长岭纺机反而在重新挖掘研究了DR 值及其曲线的特点和应用方法后，提出了几个运用偏移率预测织物外观质量的指标和图形的可能，可惜尚无机会进行直观对比，但相信业内对通过纱线指标等来预测最终织物外观质量的探索不会停止。
3.2 纱线强伸及紧密度等内在性能结果对比
环锭纺纱线和转杯纺纱线的断裂强度及伸长率指标见图7，物理密度及直径指标见图8。
从图7和图8可知，相对于转杯纺纱线，无论是纱线断裂强度，还是纱线的物理密度及直径等指标，环锭纺纱线都要更加紧密，尽管环锭纺纱设定的捻度比转杯纺纱低了50T/m，而转杯纺断裂强度已达到极限（通过工艺参数优化、专件器材优选等措施都已经无法进一步提高）。
这一方面是由于环锭纺采用钢领钢丝圈的“强加捻”方式（钢丝圈约束纤维须条强制绕自身旋转），相对于转杯纺的“软加捻”方式（依靠纺杯凝聚槽在离心力的作用下握持纤维环实现纱体绕自身旋转），环锭纺的加捻效率更高。再就是转杯纺独特的包缠结构，使得纱线拉伸断裂时纤维的参与支持度较低，而环锭纺在前钳口加捻三角区实现了最为充分的纤维内外转移，使得纱线拉伸断裂时纤维的参与支持度极高，使得最终环锭纺在牵伸后纤维损伤严重的情况下依然可以达到较好的断裂强度。
四、结语
再生棉、原棉混纺环锭纺纱及转杯纺纱的对比试验，验证了纤维混和模型的有效性和两种纱线性能及外观风格的差异（包括纱线不匀、纱疵、毛羽、表面灰尘杂质、强伸性能、紧密度等）。
（1）以AFIS纤维长度为研究对象，根据纤维混和理论计算得到的混和后纤维长度指标与AFIS实测的结果可以很好地匹配，说明针对纯棉品种，运用纤维混和理论加权计算可以较准确预测到混和结果。
（2）运用频率差异分析，发现环锭纺的牵伸对纤维的损伤相对更加严重。
（3）环锭纺纱线在条干、纱疵、毛羽、杂质等指标上要远远差于转杯纺纱线，但实际的黑板效果却比转杯纺纱线要好一些，说明现有的测试手段尚无法预测织物的外观质量。
（4）相对于转杯纺纱线来说，环锭纺纱线的断裂强度更高，纱体结构也更为紧密。
考虑到再生棉转杯纺纱线的应用早已成熟，而相对再生棉环锭纺纱线有自己的独特优势，如果通过技术攻关改善了环锭纺纱线表面杂质、棉结偏多等方面的不足，后续应用前景必将非常广阔。
来源：焉瑞安 立达（中国）纺织仪器有限公司
编辑：中国纱线网新媒体团队
对于本期话题你有什么看法？欢迎转发、收藏、评论、点赞，走过路过不要忘了关注，不关注一个，不许走~
领取福利：
第一步、关注。
第二步、私信回复加群，邀请您加入500个纺织群，群内海量求购供应信息让您1分钟找到客户。
领取福利！500个纺织群等您加入，一分钟找到客户