《Green Technologies and Sustainability》：Sustainable hybrid yarns from pineapple leaf and recycled cotton fibers: A green manufacturing approach and quality assessment in open-end spinning
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纺织行业对可持续材料需求的增长促使研究人员探索将农业废弃物纤维作为循环生产系统的替代原料，以将废弃物转化为高价值产品。本研究展示了一种生态高效的混纺纱线制造方法，通过将农业残余物菠萝叶纤维（PALF）与从纺纱废料中回收的再生棉纤维混合，采用节能的转杯纺（ope
纺织行业对可持续材料需求的增长促使研究人员探索将农业废弃物纤维作为循环生产系统的替代原料，以将废弃物转化为高价值产品。本研究展示了一种生态高效的混纺纱线制造方法，通过将农业残余物菠萝叶纤维（PALF）与从纺纱废料中回收的再生棉纤维混合，采用节能的转杯纺（open-end spinning）工艺进行加工。方法包括纤维准备、混合和转杯纺，随后进行纱线质量表征和可持续性过程快照（SPS）分析以评估材料循环性和工艺效率。结果表明，转杯纺配置有效适应了异质废弃物基纤维，同时保持稳定的纺纱性能。所生产的PALF-棉混纺纱线达到稳定的20 Ne支数，平均强力为9.9 cN/tex，纱线均匀度（U%）为15%，不匀率指数（IPI）较低，表明纱线质量令人满意。SPS分析显示约80%的循环材料输入，纤维利用效率约85%，与标准环锭纺棉系统相比能耗降低20%–30%。这些发现凸显了利用农业残余物和再生纺织废料生产优质纱线的技术可行性和环境效益。所提出的方法通过减少对原生棉的依赖、降低能耗并支持纱线生产中的循环经济战略，在可持续纺织制造中具有潜在应用价值。
研究背景与立项依据
纺织行业面临向可持续、循环实践转型的压力，传统“获取-制造-废弃”线性模式导致资源耗竭与大量废弃物。菠萝种植产生大量叶部纤维残余，印尼2021年菠萝产量约180万吨，伴随巨量叶片未被充分利用。菠萝叶纤维（PALF）具高强度与高纤维素含量，但原纤维粗硬、直径不均、 staple 长度离散，直接纺纱易致均匀度差、强力低及设备磨损。既往PALF多用于非织造、造纸与复合材料，纺纱应用有限。为克服此瓶颈，研究人员提出以纤维混纺策略，将PALF与棉（细度优、柔性好、长度均一）结合，并引入再生棉（来自纺纱废料如梳棉落棉、条子残余）与原生棉少量（稳定工艺），构成40% PALF / 40% 再生棉 / 20% 原生棉的喂入组合。转杯纺（rotor spinning）因省去粗纱段、可直接喂入条子、能耗较环锭纺低25%–30%、容忍短且异质纤维，被选为绿色技术路线。该研究发表于《Green Technologies and Sustainability》，旨在验证“农业废纤+纺织废纤+转杯纺”能否在 pilot 规模产出符合中等支数用途（牛仔、家纺、生态服装）的纱线，并给出过程级可持续性证据。
主要关键技术方法
研究人员以印尼Subang地区采后菠萝叶为PALF源，经机械剥取、水洗、晒干、梳理至35–40 mm，再以5 g/L弱碱90℃处理60 min脱胶（去木质素、果胶、半纤维素），水洗中和；再生棉取自纺纱厂吹棉/梳棉/并条废料，经废料开松机（RWO）再生为可纺 staple；原生棉占20%仅作工艺稳定剂。混料25 kg按40:40:20经清花→梳棉→单道并条→转杯纺（转子55,000 rpm，捻系数TM=5.5，靶支20 Ne，总牵伸180.5）。纱线在标准温湿下调节后，以Textechno测试仪测支数、强伸、U%、CV%、IPI（细节?50%、粗节+50%、棉结+280%每千米）；SEM观察200×截面与150×纵向形貌；以可持续性过程快照（SPS）作门到门过程级筛查，量化材料循环率、利用率、能耗降幅及指示性碳排（1.3–1.5 kg CO2-eq/kg纱），不与完整LCA等同。
研究结果
4.1 纱线质量与可纺性
经脱胶与可控混纺，转杯纺系统对全废纤基组分运行稳定。实得20 Ne（100 m重2.920 g→Ne 20.22），平均断裂强力305 g、比强9.9 cN/tex、断裂伸长4.8%；U% 15.25、CV% 19.71、IPI 1651（细节47/粗节992/棉结613）。该均匀度优于文献环锭PALF-棉纱（U%约29.18、IPI 2300–6655），证明PALF刚度/直径波动被棉组分阻尼，转子55,000 rpm与TM 5.5为最优折中。纱线达中等粗支商用门槛，可织造初步试验无断头异常。
4.2 形态分析与纤维整合
SEM截面（200×）显示PALF与棉纤维密实填装、孔隙减少；纵向（150×）见PALF较均匀地嵌入棉基体，表面较平滑。形态证据支撑U%/IPI改善源于混纺后纤维间抱合与转杯气流中迁移均一性提升，而非单一纤维改性。
4.3 可持续性表现
SPS显示废基输入占比80%（40% PALF+40%再生棉），材料利用率≈88%，转杯纺较环锭纺能耗降25%–30%（省粗纱与单独络筒），过程级指示碳排1.3–1.5 kg CO2-eq/kg纱，水化学负荷仅弱碱脱胶一段且水回用，无漂白染色。吞吐量较环锭增35%–40%，工序减20%。研究人员指出SPS局限在不能覆盖农业端、运输与寿命末端，故数值为初步过程级估计。
4.4 织物级可加工性考量
虽未做完整染整，但初步梭织试验表明20 Ne混纺OE纱（强9.9 cN/tex、伸4.8%、U%≈15%）在传统有梭织机转布无显著断经/掉毛/滑移，与文献PALF-棉环锭织物可成形结论一致，纤维素基底也兼容常规染整。
4.5 经济可行性与放大考量
原料成本因废纤替代原生棉估降30%–45%（0.80–1.10 vs 1.50–1.90 USD/kg），能耗3.0–4.0 vs 4.5–6.0 kWh/kg，人工因流程简化降15%–20%，高吞吐进一步摊薄单公斤成本；PALF脱胶低化学浓度+水回用不致显著抵消收益。研究人员认为在具菠萝残余与OE产能区域具备放大经济性，但详技经模型留待后续。
讨论与结论翻译
讨论指出，PALF内在变异（成熟度、叶位、提取法）虽影响直径/长度/木质素，但经机械控制+弱碱脱胶落入OE适纺窗（35–40 mm、3.4–4.3 tex），棉组分平抑了批次波动；OE结构致强略低于环锭但均匀度反优，证明“废纤混合+省工序”可在过程级兼顾循环性与产质。结论部分译文如下：
本研究成功论证了通过简化、节能纺纱工艺由农业与纺织废弃物生产混纺纱线的可行性。所开发纱线由40% PALF、40%再生棉与20%原生棉组成，获满意纺纱稳定性、力学性能与可持续性指标，确认其作为纺织业循环材料的潜力。结果显示转杯纺配置（清花-梳棉-单并-转子纺）有效容纳异质废纤并保持均匀度；混纺纱达20 Ne，比强均9.9 cN/tex，伸长约4.8%，均匀度U%约15%，可比同支常规棉纱。这些性质验证PALF与再生/原生棉混纺可产机械稳定可纺纱，适于再造成机织/针织物。从可持续性看，过程呈强循环与资源效率：材料循环率80%，利用率≈88%，简化OE路线较环锭节能25%–30%，除PALF弱碱脱胶外全干机械加工，无漂染化学。结果确认限用20%原生棉不损可持续本意，反升工艺可靠与表面质。经济面，工序减、能耗降25%–30%、废纤低成本使混纺体系具竞争力。该混合路径在环境绩效与技术可行间取平衡，免全赖原生资源。发现支持PALF作纺织用可持续增强纤，替纯合成或纯棉纱；为放大生产、调比及引入其他农基纤提供基础。研究人员同时承认pilot规模限制、SPS非全LCA、PALF源变异与下游织染未覆盖等局限，未来需门到门LCA及数据驱动模型深化。
