織造廢邊的結構及利用方案探討

嚴 昉 趙連英 張陳恬 項國富 陳 操

（浙江理工大學，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量，每年我國的織造廢邊總量在百萬噸之多。隨著無梭織機的普及和織機速度的提升，織造廢邊的產量還在逐年增加。雖然織造廢邊是全新的原料，但大多還是被當作廢料處理，一些企業將織造廢邊作為垃圾焚燒處理，也有一些企業將織造廢邊作為填充材料使用。浙江溫州蒼南縣是一個以服裝加工中產生的邊角料為原料生產再生紗線的產業集群地，主要工藝流程是將邊角料褪色、切斷、開松成纖維狀，再利用棉紡粗號紗的紡紗方式加工成紗。利用當地的加工條件，也可以將織造廢邊切斷后再開松成纖維，加工成粗號再生棉紗，主要用于生產拖布、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保優勢，但邊角料或織造廢邊在被開松過程中會產生大量飛花粉塵，在顏色漂白中需要大量的化學藥品處理，對當地環境造成污染。

有研究人員研究如何減少織造廢邊的產生量或者將織造廢邊中的緯紗抽掉，對留下的經紗進行回用。雖然有一定的可行性，但要在高速運轉的織機上進行相關改造的技術難度較大，同時也會帶來織造面料新的疵點問題和設備加工效率低的現實。所以，盡管織造行業的廢邊產量巨大，但一直以來都沒有引起同行的足夠重視。通過技術改造，獲得織造廢邊的綠色高效利用，對提高織造廢邊的利用價值、減少環境污染、實現綠色制造具有較大的積極意義［1］。

2 不同種類織造廢邊的概述

為了分析織造廢邊的形態、結構，我們收集了襯衫面料、窗簾面料、色織外套面料、牛仔面料生產企業不同種類的織造廢邊。由于面料類別不同，其廢邊的結構差別非常大。其中，襯衫面料生產企業的廢邊緯紗成分以棉14.5 tex 紗、滌棉混紡14.5 tex 紗為主；色織外套面料生產企業的廢邊緯紗成分以滌綸20 tex 紗、滌粘混紡20 tex 紗為主，大多數含有氨綸包芯紗，廢邊在切斷后會呈現出收縮聚攏現象；窗簾等家紡類面料的廢邊多以滌綸長絲為主，被切斷部分的廢邊緯紗長度較長，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，因此廢邊可以達到7 g/m 左右，加捻加固后的直徑可達6 mm。

我們對上述比較典型的織造廢邊進行了觀察、測量和成分分析，包括廢邊來源、面料種類、邊經紗、緯紗的組成情況、緯紗密度、邊經紗號數、緯紗號數、廢邊自然狀態下的寬度、將片狀布邊經搓捻加工成了繩狀紗線的直徑等。不同類型的面料生產企業其廢邊的原料組成、色彩、形態差別很大，尤其是色織企業的廢邊，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，這對廢邊的批量利用開發帶來了一定的技術難度，不少服用面料其緯紗含有彈性纖維，廢邊的形態呈現收縮卷曲狀態，廢邊中的緯紗會發生不同程度的滑移。另外，廢邊中往往還有一些用于處理斷經紗用的備用零散經紗，廢邊在廢邊筒內的存放處于雜亂狀態，廢邊很容易發生互相纏繞現象，嚴重影響后續的工業化回收加工。廢邊筒內還會發現擋車工隨意丟棄的食品包裝等垃圾，這些情況都對織造廢邊的高效利用帶來了困難。

3 織造廢邊的再利用舉例及開發優勢

3.1 織造廢邊的再利用舉例

本研究廣泛收集了噴氣織機、劍桿織機的布邊，分析了不同類型、不同成分、不同密度狀態的面料加工中布邊的主要形式，分析其紗線的構成方式，經紗和緯紗之間的交織狀態和固結方式等［2-3］，建立起布邊結構和性能技術數據庫，為布邊的合理利用方案設計提供基礎。

雖然廢邊中的緯紗有滑移等現象，但總體來說織造廢邊的邊經紗和緯紗之間具有一定的穩定性，已經具有類似花式紗線的特點，可以通過一定的固化，加工生產類似繩狀的特粗型花式再造紗線，將其用于開發地毯、靠墊等厚重類紡織品。本研究優選了許多規整的織造廢邊，圖1（a）是其中一個灰色廢邊的照片。我們采用自主設計的小型機械，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題，也提高了織造廢邊的強力、可織造性，為織造廢邊的高效利用提供了優化方案。采用編織的方式，可以生產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

為了實現以上加工方式，我們設計制造了適合小型紡紗的裝置，以實現對織造廢邊的雙向等捻度加捻，包覆捻度根據布邊寬度和簇絨長度進行調整，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。既解決了織造廢邊的緯紗脫散問題，又克服了再造紗線的內應力帶來的退捻和面料加工的緯斜，增加了絨毛的美觀性，創新了一種全新的織造廢邊綠色高效利用方案，具有很好的經濟效益和社會效益。

圖1（a）所采用的是沙發面料織造廢邊，以此為芯紗，以滌綸紗線為固紗，通過雙包覆加捻開發出灰色簇絨紗，再采用直徑8 mm 的粗號織針將其加工成面料。為了能夠在針織大圓機或橫機上進行規模化生產，可以探索開發襯墊組織等厚重型針織面料創新設計，也可以開發專為特粗型紗線加工的粗針設備。采用本加工方法生產的織造廢邊再造紗線，經測試其各項機械性能能夠符合地毯紗線要求。織造廢邊的結構非常豐富，廢邊條的寬度約1 cm～5 cm，夾持著一定長度的緯紗，呈毛刷狀，類似花式紗中的軌道紗，但沒有穩定的紗線結構，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、毯子等產品應用。

基于對織造廢邊的收集和分析，我們認為發揮織造廢邊絨毛狀的結構優勢，開發地墊、寵物用品、餐墊等厚重類產品是比較合理的。廢邊紗也可以創新性地應用到面料的再造上，特別是廢邊中經緯紗之間有一定寬度的織物片段類的廢邊，通過與其他面料以一定的花形軌跡縫合，可以開發新型服裝面料，豐富面料的風格，增加其保暖性、時尚性。

3.2 經濟優勢和技術關鍵

我們對4 種面料類型合作企業的廢邊處理方式進行了收入對比。企業1 為色織小批量多品種類的面料加工企業，廢邊的色彩多樣，每個品種的廢邊量不大，因此回收利用價值不高，并且大多含氨綸，廢邊形態雜亂，回收價格大約500 元/t。企業2 也是色織類面料，廢邊成分以滌粘混紡紗為主，目前是直接當作垃圾處理掉，回收價格按0元/t 計算。企業3 的廢邊原料成分單一，結構簡單，利用價值比較高，回收價格大約為1 000 元/t。企業4 的廢邊原料是細號純棉紗線，原料品種單一，紗線為本白色，因此回收利用價值最高，大約為1 200 元/t。4 家企業平均織造廢邊回收價格675 元/t。以滌綸長絲9 000 元/t 作為參照，假設加工粗號的地毯紗線，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勢。

目前織造廢邊的收集成本比較低，將織造廢邊開發成厚重類地毯、墊子等紡織品，其潛在經濟價值和社會效益是十分明顯的［4］。對廢邊進行特粗型再造紗線加工，整個加工工藝流程短，與以往的開松成單纖維、紡紗的加工方式相比，生產過程中碳增量會大大減少。廢邊在再造加工過程中經過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頭形態已基本滿足厚重型機織織造的緯紗要求，可以實現機械化加工。

織造廢邊加工地毯紗線以及地毯的工業化生產還有很多關鍵技術問題需要解決，如織造廢邊的穩定形態、織造廢邊的卷繞方式設計、廢邊條與條之間快速高效的連接方式設計、廢邊包覆紗線工藝設計、廢邊地毯等厚重紡織品的進一步開發和針織或機織加工的適應性研究等。目前，我們已初步獲得解決以上技術問題的方法和整套加工工藝，包括織造廢邊的連接方法、利用低熔點滌綸熱熔絲加固織造廢邊的方法［5-6］。

4 結語

利用織造廢邊在結構上有一定的穩定性和緯紗刷子狀的特點可以開發厚重立絨狀紡織品。織造廢邊的合理利用還需要面料織造加工企業車間管理方面的精細化配合，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工茶葉渣和食品塑料包裝等垃圾。要實現織造廢邊再造紗線的機械化加工需要對現有紡紗器件進行適應性改造，其中廢邊間的結頭、卷繞成形等都是其中的主要技術難題。由于織造廢邊的總量很大，合理高效利用織造廢邊進行再加工有望成為一個全新的紡織產品加工門類，具有較好的經濟效益和社會效益。