物理开松：废弃纺织品再利用的经济有效方法

物理开松法是废旧纺织品回收利用方法之一，又称为机械开松法，物理开松法再利用技术是指将废旧纺织品不经分离而直接加工成可以纺出纱线的再利用纤维，然后织出具有穿着性或一定使用功能的面料，或直接将废旧布片经简单加工后直接使用的纤维层面的方法。物理开松法回收再利用废旧纺织产品的本质是将纤维还原到初始状态，这种方法仅仅是改变纤维的原始状态，几乎不破坏纤维分子的基本构成，是当下应用最广的废弃纺织产品再资源化方法。物理开松法再利用废弃纺织品具有工艺简单、步骤少、要求低等特点，所得纤维符合成纱标准，通过简单的加工处理即可重回市场。

机械开松需要经过机械的切割、开松和撕裂等过程，得到的纤维分为可纺纤维和不可纺纤维。在转杯纺、环锭纺、摩擦纺和平行纺中，机械开松纤维可作为纺纱的原材料。纤维的细度和长度在转杯纺中要求相对较低，对于纺织厂的废棉和落棉，可以与其他的棉混合，作为转杯纺的原料。在实际生产经验中，人们发现将不同的纤维混纺比单一的废旧纤维的纺纱效果好，在一定程度上可以改善纺出纱线的质量。

（一）物理开松法再利用原料来源

机械开松法再利用原料废旧纺织品主要来源于以下几个方面。

1.纤维加工产生的废料

无论是天然纤维还是化学纤维的生产，都不可避免地会产生一些副产物或废弃物，如轧花产生的落花和棉短绒、梳麻产生的亚麻下脚料和麻屑、生产化学纤维过程中产生的粗纤维屑和废丝等。这类纺织废料成分单一，且主要呈纤维状。

2.纺纱工程产生的废料

在纺纱工程中也会产生各种纺织废料，如落花、落毛、落丝、回丝、废纱等。这类废料成分易于确定，有的呈纤维状，有的则以具有一定捻度的纱线形式存在。

3.服装、纺织品加工产生的废料

服装、纺织品加工产生的废料是指服装、纺织品加工过程中，剪裁和缝制时产生的线头、布边、布角、布头等。纺织废料除了可以拼接加工布艺产品外，还是生产再利用纤维的主要原料。我国是纺织品生产和出口大国，每年纺织行业产生的纤维废料数量庞大。这类废料的成分比较复杂，花色多，具有一定的组织结构。

4.生活中的废弃物和纺织品

随着人们生活水平的提高，服装、纺织品的更新周期加快，生活中的废弃服装和纺织品数量惊人而且随处可见，如旧服装、旧地毯、旧纤维包装物等，这类废弃物均可作为纤维生产再利用的原料。而且，其中的一些旧服装或纺织品还可以进入二手市场流通。这类纺织废料的成分复杂，不仅具有一定的组织结构，而且颜色和形状种类繁多。

（二）机械开松法再利用技术现状

1.国外废旧纺织品物理开松法再利用状况

在国外，再利用纺织品往往售价比普通纺织品高出10%～20%，而在国内却难以摆脱低档廉价的形象。“黑心棉”等事件还使许多人对再利用纺织品产生抵触情绪。实际上，目前再利用棉纱的主要原料是生产服装过程中产生的碎布料，这些材料都是新的，与人们通常理解的二手服装、旧衣服不是一个概念。

日本采用机械开松技术的企业主要集中在爱知县岗崎地区和大阪府泉州泉南地区。岗崎地区由于离丰田公司较近，企业主要是再利用旧衣物和纺织服装，生产汽车内饰用产品，主要包括汽车隔热、隔音棉，同时也生产建筑物隔热层、劳动手套以及其他类似用途的产品。大阪府泉南地区的企业主要使用边角料生产棉纱和土木工程用棉。

国外的物理开松法纤维再利用生产线的设备比较先进，产能较高。如西班牙的Margasa公司推出的旧衣服自动制造再利用纤维生产线，该生产线每小时能自动加工2000kg废旧衣物及纺织品，完成碎步、开松、除树脂拉链和纽扣等杂质、除短纤维及灰尘、制成棉花状纤维并完成压缩打包状态的再利用纤维。

2.国内废旧纺织品物理开松法再利用状况

目前，我国的废旧纺织品回收还没有形成规模，主要是分散的少数单位投入这一行业，缺乏大型龙头企业参与，回收到利用的产业链不够通畅。同时，针对废旧纺织品的社会认可度存在一定的问题。社会也缺乏专门的回收组织，普通群众的废旧衣物很多时候没有地方投递，导致更多的衣物被当做垃圾浪费掉，街道社区没有专门的回收点，回收面相对比较窄，这些都有待进一步的改进和提高。

在机械处理中，有时会伴随有粉尘的飘散，影响空气质量。目前，机械处理还无法达到全自动化，其核心问题在于：首先，无法实现衣服纽扣、拉链及其他非布料装饰品的自动分离，主要依靠人工用剪刀裁剪掉这些附件；其次，对于机械开松的专用设备很少，还有待进一步深入研究；最后，机械处理的信息化程度较低，还不能实现废旧纺织品纤维处理时在线检测与评估。

目前，苍南县已形成服装下脚料、废布角料收购、开花、气流纺纱、拖把和宠物饰品等产品生产的较完整产业链。苍南县再生纺织业从业人员达20多万，工业年产值达150多亿元；全年实现废角料吞吐量300多万吨，在全国占比达到80%以上，形成了以宜山、钱库为中心的再利用纺织产业群。苍南县宜山镇很多企业从事再利用棉制造，以转杯纺纱工艺加工再利用棉纱的规模以上企业约40家，全镇大约有6万余人从事再利用棉纱的生产和流通，年产约80万吨纱线，产值30多亿元，该县是全国废旧纺织品综合利用试点基地。再利用纺织产业的快速发展给当地老百姓带来了收益，但产业“低、小、散”无序发展所产生的负面效应也逐步显现，企业产业层次低、噪声与粉尘污染、消防与生产安全隐患、企业违章建厂、机器设备陈旧简陋等问题日渐严重。废旧纺织品再利用产业发展主要问题：一是环境污染问题；二是违法占地、违章建筑的问题；三是安全生产与消防安全问题；四是劳动保障与职业病防治问题；五是高能耗设备的淘汰问题；六是无照经营问题，目前没有营业执照的依然有很多；七是质量安全问题，苍南再加工纤维质量问题，归根到底是产品标识问题。

如今，国外机械法回收废弃纺织品已经不再拘泥于“成纤—纺纱—织布”这一传统模式，而是早已跨界到各个领域。如利用废旧纺织品培养真菌、降解得到微晶纤维素以及制成羧甲基纤维素等。跟国外相比，我国机械法回收再利用废旧纺织品还相对落后，依旧只是停留在重新制成纱线、织物以及非织造布的阶段，废旧纺织品新的行之有效的回收再利用方法亟待研发。

（三）机械开松法工序与装备

机械开松法再利用技术针对那些因款式过时或是不再适合穿着而被丢弃的陈旧纺织品，如若通过粉碎的方式再利用使用，在很大程度上是一种资源的浪费，这部分废弃纺织品可以通过设计、改造及再加工后成为适合重新使用的新产品。一些处于半新状态的纺织品，因款式过时或不适合其所有者的使用要求而被废弃的，若将其打碎作为再生纤维未免有些浪费。若能将这些纺织品简单处理后（分类、消毒），对其款式进行改造或者艺术再创造成为新的产品，将是一种更加合适的再利用方法。

物理开松法回收废旧纺织类产品一般包括以下步骤：预处理、成纤、纺纱以及成型，见图2-11。

图2-11　废旧聚酯纤维制品开松再利用工艺流程

1.回收及前处理阶段

废旧纺织品形式不同，废旧衣物类产品会有金属及其其他材质的辅料，物理开松再利用废旧纺织品时，必须在切割前去掉金属拉链、纽扣、金属饰品等，以免这些材料的存在对切割刀具造成破坏。废旧纺织品来源不同，卫生情况难以保证，尤其是使用后的废旧纺织品，必须要进行清洗、消毒等处理。

纤维的回收阶段最需要注意的是尽可能地减少对纤维的损伤以及防止飞花现象，针对这个问题，可以根据实际情况，在加工过程中对纤维加湿或者是加油剂处理使其变软。

（1）废料切割技术。在原料前处理过程中最重要的技术是将纺织废料切割成适当的小片，纺织品废料切割是回收纤维阶段的第一步，切割设备制造者的主要目标是提高设备单位时间的处理能力。

回收设备在废旧纺织品回收中占有重要的地位，在实际的生产中作用十分明显，随着回收废旧纺织品的不断发展，纤维处理设备的研究得到了一定的发展和关注，纤维处理设备研究的重点在于加大处理能力和拓展多品种处理对象。(www.xing528.com)

纤维处理机主要包括了放射式刀盘、平行切断刀片、旋转式切割机、豹式破布开清机。

放射式刀盘是目前在短纤维切断方面使用最普遍、最成熟的技术。其切断长度的适用范围非常广泛，可切断从最短3mm到200mm长度的纤维，切出的纤维长度均匀。

切断刀片位于刀盘上，刃口向上，在一个平面方向上排布，切断长度由刃口之间的间距决定。进给装置是一个倾斜的压轮，经过刀盘及碾压将废旧纺织品切成需要的给定长度。切断后的纤维靠重力作用自由垂直落下，整个过程落棉顺畅，压轮同时和多把刀片接触，切断效率和精度较高。

旋转式切割机配备有四个锋利的刀片，从而使切割得到的产物较短，不会引起加工对象的浪费。

豹式破布开清机可以很好地加工废布料，经过不同的工艺流程，不同特性的机械设备功能得到充分发挥，原料每小时的处理能力达到2.5吨，工作宽度达1.9m。

（2）撕破技术。撕破技术是回收纤维阶段的第二步，是将切割后的小布片通过机械方法进一步分解成更小的可供梳理的单位，主要是通过匹配锡林的外周线速度来解决，当排出的碎块较大时可被单独地或集中地收集起来，然后再次喂入。

（3）非纤维制品组分分离技术。从机械角度来看，如何去除非纤维制品组分是充分利用这类原料的技术非常重要的所在，原料回收原理是利用纺织品和非纺织制品之间质量的差异，在分离装置上采用其中任意一种分离方法，整个原料流的初步除杂过程需要在精细开松阶段之前进行。

（4）开松技术。开松是利用机械上布满钢钉的锡林将织物开松为纤维状，这个步骤是回收纤维阶段最关键的一步，一般纱线的结构越结实，越难保证低损伤回收纤维的要求，因此这就要求采用更高技术水平的开松技术来达到回收纤维的性能要求。

（5）混合技术。现在的纤维回收设备绝大部分都需要使用均匀不同投料的混合炉。炉体保证了原料喂入、输出的顺利进行，而原料喂入情况的好坏正是纤维质量和设备发挥高效率的保证。依靠炉体容积与相应的改进技术，混合炉还可以放置于破布开清机的前部，另外，如果流程中相互间隔几台混合炉，那么就可同时使用数台破布开清机，这样就提高了生产效率。

2.纤维成纱阶段

在纺纱加工阶段也可以在回收纤维中混用一些新纤维共纺来得到品质更高的纱线。随着环锭纺、摩擦纺、转杯纺和平行纺等先进纺纱技术的发展，使得采用回收处理得到的纤维进行纺纱变成了现实，并可进一步保证一定的纱线质量。摩擦纺低速高产，且对原料适应性广，是经济可行的加工回收再利用纤维的方法，其加工棉类废旧纺织品的工艺路线为：废旧纺织品分类、加湿—切割机—开松机—梳棉机—并条机—摩擦纺纱机。环锭纺和转杯纺都可以使用新旧混合纤维进行纺纱，其中转杯纺主要考虑纤维的强力因素，对纤维长度和纤度要求不高，这些特点正适合于废旧纺织品的加工。将废旧布片纺成粗纱工艺路线为：废旧布片分类、加湿—切割机—开松机—并条机—转杯纺纱机。平行纺是将短纤维平行排列，不经加捻而由长丝呈螺旋线状将它们包缠起来的纺纱方法，这种纺纱方法适合加工废旧短纤维。

3.成品阶段

经前段处理工艺得到的较长、性能较好的纤维用来纺纱，纱线可以直接用于织造新的纺织品，最后经过织造形成织物成品；对于经前处理工艺得到的较短、性能较差的不可纺纤维，可以利用非织造工艺制得非织造产品。非织造布工艺流程短、生产速度快、成本低、含量高、用途广，更重要的是其生产原料来源多，碎衣布料经过处理后也可用来生产非织造布，为废旧纺织品的回收再利用提供一条重要渠道。由废料再加工非织造布除前段工序以外，还包括以下两个工序：纤维制网、纤网加固。由于非织造布工艺的多样性，以及再生纤维长度不均匀，纤维较混杂的特点，为了得到物理和化学性能优良的产品，在再加工工艺的选择上必须要与再生纤维的特点相结合，同时，也可以在再生纤维中混入一定量的新纤维，以进一步提高非织造布的化学性能。

（四）特点与适用范围

日常使用的纺织品，一部分是由天然纤维包括棉、麻、毛等材料构成，另外一部分是由化学合成纤维材料构成。一般来说，天然纤维及其制品很难通过化学方法进行再利用。目前的纺织品以混纺为主，既满足了时尚性又具有良好的功能性。但是目前使用的纺织品给再利用带来很大的困难。

机械开松法再利用纤维的结构与性能特性决定了其应用领域，国内外文献均有对物理开松法再利用纤维在吸油吸水性能上的报道，计算方法如下：

通过与传统的清除漏油的纤维进行比较，发现纺织废弃纤维开松后快速吸油的能力是最好，表2-7中列出了不同纤维的吸油能力和吸油速度。为了进一步证实物理开松法再利用纤维的吸油速度快，又补做了玻璃管实验。将准备用于实验的纤维状原料均匀地塞进内径为1.0cm的玻璃管。塞进纤维的玻璃管一端垂直浸没在液体（油）槽中。测量通过芯吸作用吸收到纤维原料中的油重量并将其变为时间的函数关系再进行比较。玻璃管芯吸实验同样表明蓝色和白色纺织废弃物纤维原料的吸油速度比原棉快得多。

表2-7　不同纤维原料清除漏油的特性①

① 表中内容均采用文中所阐述的吸油实验，所有实验数据均为5次实验数据的平均值。
② 为43%棉、43%涤纶和14%Lycra氨纶混合物。
③ 为90%涤纶、10%Lycra氨纶混合物。

棉型再利用棉纱基本上是由棉针织服装的边角料加工制成，化纤再利用纱基本上是以涤纶服装或制品的边角料加工而成，通过专业化的边角料经营、再利用棉纱转杯纺纱加工、纱线销售等上下游产业链，为牛仔布、窗帘布、沙发布、手套和拖布提供了原料。再利用棉纱的加工生产几乎全部采用转杯纺纱，这主要是由于原料经过开松后，纤维长度缩短、强力下降，不适合环锭纺纱流程，而转杯纺工序短、产量高，非常适合再利用棉纱的生产。棉型再利用纱用途中，1/3用于生产牛仔布，1/3用于生产窗帘和沙发面料，其余用于生产劳动手套和拖布。化纤再利用纱多用于生产装饰布、手套、拖布和填充物等。

通过物理开松法再利用的纤维被广泛应用于家居装饰、服装、家纺、玩具和汽车工业等各个行业领域。按照物理开松法再利用纤维形态结构主要分为以下几类：

1.再加工纤维织物

废旧纺织品在纺织领域的应用最成熟，也是应用最早的领域。目前废旧纺织品物理开松法再利用的原料以棉纤维为主（包括了纯棉、棉纤维为主的涤棉织物等）。再利用的毛纤维一般长度较长，可以直接纺纱织成粗纺面料或编织毛衣裤，由这种废毛生产的粗纺呢或毛衣裤其质量并不比原毛生产的逊色，对于纤维长度较长的再生毛纤维也可掺入其他好纤维使用，采用环锭纺、转杯纺、摩擦纺或平行纺等纺纱机均可，所纺纱线可用于制作家居面料、工业用织布、过滤材料及各种毛毯、面料、服装衬里等。

2.再加工纤维非织造布

这是纤维回收再利用最广泛的领域，主要应用于工农业生产和各生活领域。由于非织造布生产工艺流程短、成本低且对原材料的适应性好，因而纺织废料用于非织造布的加工正在逐步扩大。对于一些化纤短纤维，可以加工成针刺毡等非织造布用作汽车中的隔音网、车座的衬里、地毯等，也可做家具业的装饰用品、土木工业的土工布、过滤产品等。

3.再加工纤维填絮料

对于一些质量较差的、长度较短的再生纤维，经过适当处理可做填絮料使用。如隔热、隔音层的材料，也可做运动场上聚酯泡沫塑料垫内的填充物。