織造廢邊的結(jié)構(gòu)及利用方案探討

嚴(yán) 昉 趙連英 張陳恬 項(xiàng)國(guó)富 陳 操

（浙江理工大學(xué)，浙江杭州，310018）

1 織造廢邊的回收情況

以織物加工量的3%粗略估算織造廢邊的產(chǎn)量，每年我國(guó)的織造廢邊總量在百萬(wàn)噸之多。隨著無(wú)梭織機(jī)的普及和織機(jī)速度的提升，織造廢邊的產(chǎn)量還在逐年增加。雖然織造廢邊是全新的原料，但大多還是被當(dāng)作廢料處理，一些企業(yè)將織造廢邊作為垃圾焚燒處理，也有一些企業(yè)將織造廢邊作為填充材料使用。浙江溫州蒼南縣是一個(gè)以服裝加工中產(chǎn)生的邊角料為原料生產(chǎn)再生紗線的產(chǎn)業(yè)集群地，主要工藝流程是將邊角料褪色、切斷、開(kāi)松成纖維狀，再利用棉紡粗號(hào)紗的紡紗方式加工成紗。利用當(dāng)?shù)氐募庸l件，也可以將織造廢邊切斷后再開(kāi)松成纖維，加工成粗號(hào)再生棉紗，主要用于生產(chǎn)拖布、包皮布等低檔紡織品。雖然再生紗的加工方式具有一定的環(huán)保優(yōu)勢(shì)，但邊角料或織造廢邊在被開(kāi)松過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量飛花粉塵，在顏色漂白中需要大量的化學(xué)藥品處理，對(duì)當(dāng)?shù)丨h(huán)境造成污染。

有研究人員研究如何減少織造廢邊的產(chǎn)生量或者將織造廢邊中的緯紗抽掉，對(duì)留下的經(jīng)紗進(jìn)行回用。雖然有一定的可行性，但要在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的織機(jī)上進(jìn)行相關(guān)改造的技術(shù)難度較大，同時(shí)也會(huì)帶來(lái)織造面料新的疵點(diǎn)問(wèn)題和設(shè)備加工效率低的現(xiàn)實(shí)。所以，盡管織造行業(yè)的廢邊產(chǎn)量巨大，但一直以來(lái)都沒(méi)有引起同行的足夠重視。通過(guò)技術(shù)改造，獲得織造廢邊的綠色高效利用，對(duì)提高織造廢邊的利用價(jià)值、減少環(huán)境污染、實(shí)現(xiàn)綠色制造具有較大的積極意義［1］。

2 不同種類(lèi)織造廢邊的概述

為了分析織造廢邊的形態(tài)、結(jié)構(gòu)，我們收集了襯衫面料、窗簾面料、色織外套面料、牛仔面料生產(chǎn)企業(yè)不同種類(lèi)的織造廢邊。由于面料類(lèi)別不同，其廢邊的結(jié)構(gòu)差別非常大。其中，襯衫面料生產(chǎn)企業(yè)的廢邊緯紗成分以棉14.5 tex 紗、滌棉混紡14.5 tex 紗為主；色織外套面料生產(chǎn)企業(yè)的廢邊緯紗成分以滌綸20 tex 紗、滌粘混紡20 tex 紗為主，大多數(shù)含有氨綸包芯紗，廢邊在切斷后會(huì)呈現(xiàn)出收縮聚攏現(xiàn)象；窗簾等家紡類(lèi)面料的廢邊多以滌綸長(zhǎng)絲為主，被切斷部分的廢邊緯紗長(zhǎng)度較長(zhǎng)，廢邊的寬度較寬，呈平面刷子狀；牛仔面料的織造廢邊主要成分以棉為主，也有一些是滌棉混紡紗或滌粘混紡紗，面料的緯紗大多在59 tex 左右，因此廢邊可以達(dá)到7 g/m 左右，加捻加固后的直徑可達(dá)6 mm。

我們對(duì)上述比較典型的織造廢邊進(jìn)行了觀察、測(cè)量和成分分析，包括廢邊來(lái)源、面料種類(lèi)、邊經(jīng)紗、緯紗的組成情況、緯紗密度、邊經(jīng)紗號(hào)數(shù)、緯紗號(hào)數(shù)、廢邊自然狀態(tài)下的寬度、將片狀布邊經(jīng)搓捻加工成了繩狀紗線的直徑等。不同類(lèi)型的面料生產(chǎn)企業(yè)其廢邊的原料組成、色彩、形態(tài)差別很大，尤其是色織企業(yè)的廢邊，由于所加工的面料多為小批量、多品種，廢邊顏色和成分豐富，這對(duì)廢邊的批量利用開(kāi)發(fā)帶來(lái)了一定的技術(shù)難度，不少服用面料其緯紗含有彈性纖維，廢邊的形態(tài)呈現(xiàn)收縮卷曲狀態(tài)，廢邊中的緯紗會(huì)發(fā)生不同程度的滑移。另外，廢邊中往往還有一些用于處理斷經(jīng)紗用的備用零散經(jīng)紗，廢邊在廢邊筒內(nèi)的存放處于雜亂狀態(tài)，廢邊很容易發(fā)生互相纏繞現(xiàn)象，嚴(yán)重影響后續(xù)的工業(yè)化回收加工。廢邊筒內(nèi)還會(huì)發(fā)現(xiàn)擋車(chē)工隨意丟棄的食品包裝等垃圾，這些情況都對(duì)織造廢邊的高效利用帶來(lái)了困難。

3 織造廢邊的再利用舉例及開(kāi)發(fā)優(yōu)勢(shì)

3.1 織造廢邊的再利用舉例

本研究廣泛收集了噴氣織機(jī)、劍桿織機(jī)的布邊，分析了不同類(lèi)型、不同成分、不同密度狀態(tài)的面料加工中布邊的主要形式，分析其紗線的構(gòu)成方式，經(jīng)紗和緯紗之間的交織狀態(tài)和固結(jié)方式等［2-3］，建立起布邊結(jié)構(gòu)和性能技術(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)，為布邊的合理利用方案設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)。

雖然廢邊中的緯紗有滑移等現(xiàn)象，但總體來(lái)說(shuō)織造廢邊的邊經(jīng)紗和緯紗之間具有一定的穩(wěn)定性，已經(jīng)具有類(lèi)似花式紗線的特點(diǎn)，可以通過(guò)一定的固化，加工生產(chǎn)類(lèi)似繩狀的特粗型花式再造紗線，將其用于開(kāi)發(fā)地毯、靠墊等厚重類(lèi)紡織品。本研究?jī)?yōu)選了許多規(guī)整的織造廢邊，圖1（a）是其中一個(gè)灰色廢邊的照片。我們采用自主設(shè)計(jì)的小型機(jī)械，將條狀織造廢邊加工成灰色廢邊花式紗，如圖1（b）所示。圖1（b）采用了紗線和灰色廢邊雙包覆的加捻方法，有效解決了織造廢邊的散脫問(wèn)題，也提高了織造廢邊的強(qiáng)力、可織造性，為織造廢邊的高效利用提供了優(yōu)化方案。采用編織的方式，可以生產(chǎn)出灰色廢邊地毯面料，如圖1（c）所示。

圖1 廢邊及其花式紗和地毯

為了實(shí)現(xiàn)以上加工方式，我們?cè)O(shè)計(jì)制造了適合小型紡紗的裝置，以實(shí)現(xiàn)對(duì)織造廢邊的雙向等捻度加捻，包覆捻度根據(jù)布邊寬度和簇絨長(zhǎng)度進(jìn)行調(diào)整，目的是要讓廢邊中的緯紗既能得到加固，又不完全被束縛，保證其簇狀形態(tài)。既解決了織造廢邊的緯紗脫散問(wèn)題，又克服了再造紗線的內(nèi)應(yīng)力帶來(lái)的退捻和面料加工的緯斜，增加了絨毛的美觀性，創(chuàng)新了一種全新的織造廢邊綠色高效利用方案，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

圖1（a）所采用的是沙發(fā)面料織造廢邊，以此為芯紗，以滌綸紗線為固紗，通過(guò)雙包覆加捻開(kāi)發(fā)出灰色簇絨紗，再采用直徑8 mm 的粗號(hào)織針將其加工成面料。為了能夠在針織大圓機(jī)或橫機(jī)上進(jìn)行規(guī)模化生產(chǎn)，可以探索開(kāi)發(fā)襯墊組織等厚重型針織面料創(chuàng)新設(shè)計(jì)，也可以開(kāi)發(fā)專(zhuān)為特粗型紗線加工的粗針設(shè)備。采用本加工方法生產(chǎn)的織造廢邊再造紗線，經(jīng)測(cè)試其各項(xiàng)機(jī)械性能能夠符合地毯紗線要求?？椩鞆U邊的結(jié)構(gòu)非常豐富，廢邊條的寬度約1 cm～5 cm，夾持著一定長(zhǎng)度的緯紗，呈毛刷狀，類(lèi)似花式紗中的軌道紗，但沒(méi)有穩(wěn)定的紗線結(jié)構(gòu)，緯紗易脫散。圖1（c）是以廢邊再造紗線為原料做成的地毯面料，可作為墊子、毯子等產(chǎn)品應(yīng)用。

基于對(duì)織造廢邊的收集和分析，我們認(rèn)為發(fā)揮織造廢邊絨毛狀的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)，開(kāi)發(fā)地墊、寵物用品、餐墊等厚重類(lèi)產(chǎn)品是比較合理的。廢邊紗也可以創(chuàng)新性地應(yīng)用到面料的再造上，特別是廢邊中經(jīng)緯紗之間有一定寬度的織物片段類(lèi)的廢邊，通過(guò)與其他面料以一定的花形軌跡縫合，可以開(kāi)發(fā)新型服裝面料，豐富面料的風(fēng)格，增加其保暖性、時(shí)尚性。

3.2 經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)和技術(shù)關(guān)鍵

我們對(duì)4 種面料類(lèi)型合作企業(yè)的廢邊處理方式進(jìn)行了收入對(duì)比。企業(yè)1 為色織小批量多品種類(lèi)的面料加工企業(yè)，廢邊的色彩多樣，每個(gè)品種的廢邊量不大，因此回收利用價(jià)值不高，并且大多含氨綸，廢邊形態(tài)雜亂，回收價(jià)格大約500 元/t。企業(yè)2 也是色織類(lèi)面料，廢邊成分以滌粘混紡紗為主，目前是直接當(dāng)作垃圾處理掉，回收價(jià)格按0元/t 計(jì)算。企業(yè)3 的廢邊原料成分單一，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，利用價(jià)值比較高，回收價(jià)格大約為1 000 元/t。企業(yè)4 的廢邊原料是細(xì)號(hào)純棉紗線，原料品種單一，紗線為本白色，因此回收利用價(jià)值最高，大約為1 200 元/t。4 家企業(yè)平均織造廢邊回收價(jià)格675 元/t。以滌綸長(zhǎng)絲9 000 元/t 作為參照，假設(shè)加工粗號(hào)的地毯紗線，織造廢邊再造紗線加工成本能控制在5 000 元/t，就具有明顯的成本優(yōu)勢(shì)。

目前織造廢邊的收集成本比較低，將織造廢邊開(kāi)發(fā)成厚重類(lèi)地毯、墊子等紡織品，其潛在經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)效益是十分明顯的［4］。對(duì)廢邊進(jìn)行特粗型再造紗線加工，整個(gè)加工工藝流程短，與以往的開(kāi)松成單纖維、紡紗的加工方式相比，生產(chǎn)過(guò)程中碳增量會(huì)大大減少。廢邊在再造加工過(guò)程中經(jīng)過(guò)集攏后其寬度大大減少，部分再造紗線的直徑和線密度及結(jié)頭形態(tài)已基本滿足厚重型機(jī)織織造的緯紗要求，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械化加工。

織造廢邊加工地毯紗線以及地毯的工業(yè)化生產(chǎn)還有很多關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題需要解決，如織造廢邊的穩(wěn)定形態(tài)、織造廢邊的卷繞方式設(shè)計(jì)、廢邊條與條之間快速高效的連接方式設(shè)計(jì)、廢邊包覆紗線工藝設(shè)計(jì)、廢邊地毯等厚重紡織品的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)和針織或機(jī)織加工的適應(yīng)性研究等。目前，我們已初步獲得解決以上技術(shù)問(wèn)題的方法和整套加工工藝，包括織造廢邊的連接方法、利用低熔點(diǎn)滌綸熱熔絲加固織造廢邊的方法［5-6］。

4 結(jié)語(yǔ)

利用織造廢邊在結(jié)構(gòu)上有一定的穩(wěn)定性和緯紗刷子狀的特點(diǎn)可以開(kāi)發(fā)厚重立絨狀紡織品?？椩鞆U邊的合理利用還需要面料織造加工企業(yè)車(chē)間管理方面的精細(xì)化配合，要改善廢邊的收集方式，避免廢邊互相纏繞，還要避免混雜其他紡織廢料和擋車(chē)工茶葉渣和食品塑料包裝等垃圾。要實(shí)現(xiàn)織造廢邊再造紗線的機(jī)械化加工需要對(duì)現(xiàn)有紡紗器件進(jìn)行適應(yīng)性改造，其中廢邊間的結(jié)頭、卷繞成形等都是其中的主要技術(shù)難題。由于織造廢邊的總量很大，合理高效利用織造廢邊進(jìn)行再加工有望成為一個(gè)全新的紡織產(chǎn)品加工門(mén)類(lèi)，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。