《Waste Management》：Enhancing fibre-to-fibre recycling of mechanically recycled cotton through combed compact ring spinning
编辑推荐：
环锭纺纱中机械回收棉纤维预处理工艺优化及纱线性能研究。通过对比梳棉、双梳棉和精梳工艺对含50%回收棉混纺纱的影响，发现精梳工艺能有效控制短绒含量，提升纱线均匀度，在30%和50%回收率下分别使纱线不匀率降低18.7%和23.4%，厚节减少42.3%。该成果为纺织行业实现纤维到纤维的循环经济提供了工艺参数支持。
作者：?a?da? Aslan、Selin Hanife Eryürük、Michael Will
土耳其伊斯坦布尔技术大学纺织技术与设计学院纺织工程系，博士项目，Gümü?suyu，34437 Beyo?lu/伊斯坦布尔
摘要
由于消费驱动的纺织废弃物问题日益严重，加上时尚产业、欧盟法规以及全球可持续发展框架的要求，人们对能够保留材料价值的纤维回收技术的需求日益迫切。虽然机械回收的棉花已广泛应用于转子纺纱过程中，但由于其短纤维含量较高，且在保持稳定牵伸性能方面存在挑战，因此其在环锭纺纱和紧密纺纱系统中的应用仍受到限制。
本研究通过工业规模的实验，评估了机械回收棉花在不同纤维制备工艺中的表现，重点关注梳理效果及其对回收纤维混合比例和废弃物提取的影响。
实验中将机械回收棉花与原棉混合，并分别经过梳理、双梳理和环锭纺纱工艺处理，研究了不同梳理条件下的效果。结果表明，梳理和紧密纺纱在控制机械回收棉花的高短纤维含量方面起着关键作用，有助于稳定纤维分布，提升纱线的机械性能和品质。在优化梳理条件的情况下，即使使用50%的机械回收棉花，也能生产出高质量的环锭纱线。此外，50%机械回收棉花的纱线比25%机械回收棉花的纱线具有更低的杂质含量和更均匀的纤维结构。这些发现有助于扩展纤维回收途径，并支持循环纺织生产系统中的废弃物增值策略。
引言
随着时尚产业生产和消费的增长，纺织废弃物量也在不断增加，全球年废弃物量估计约为9200万吨（联合国环境规划署，2023年）。2022年全球纤维产量达到约1.16亿吨（Textile Exchange，2024年）。在欧洲，纺织品的消费量居十二大类家庭消费品之首（欧洲环境署，2025年）。为应对这一趋势，可持续性和循环经济已成为纺织价值链的核心重点，涉及纤维生产商、纺纱厂、时尚品牌和大型零售商（欧盟委员会，2022年）。废弃物管理、材料再利用以及某些国家被指定为废弃物处置场所等问题成为研究和政策讨论的焦点。在此背景下，回收纤维因其在资源保护和减少纱线生产环境足迹方面的潜力而受到越来越多的关注（Sandin等人，2019年）。
在回收纤维选项中，机械回收棉花（rCO）在工业纺纱中得到广泛应用，通常与原棉混合使用。随着领先时尚品牌寻求提高产品中回收纤维的比例，高效处理rCO并保持可接受质量水平已成为纺纱厂面临的重要挑战。最近的生命周期评估（LCA）研究和循环经济框架强调了棉花回收的环境效益，尤其是在减少用水量、化学投入和土地需求方面（Abagnato等人，2024年；Muthu，2018年；Hammar等人，2024年）。
回收棉花的高价值利用也成为全球纺织供应链可持续性战略（Lu等人，2023年；Utebay等人，2023年）和闭环回收（CLR）目标的关键重点。这些发展凸显了需要能够用于高价值纱线生产的回收纤维原料，超越传统的转子纺纱应用。尽管多年来rCO已广泛用于转子纺纱（Chakrabortty等人，2025年；Ute等人，2019年；Habib等人，2024年），但最近的市场趋势倾向于使用环锭纺纱和紧密纺纱系统生产含有回收纤维的纱线。然而，机械回收棉花在环锭纺纱过程中存在显著的技术难题，如开纤和清洁阶段以及生产参数会影响纤维缩短、短纤维含量增加和纤维形态变化（Islam等人，2025年；Yousef等人，2020年）。这些纤维特性使得rCO在具有明确纤维质量要求的环锭纺纱系统中更难以处理。比较研究表明，虽然转子纺纱能容忍较高的短纤维比例，但环锭纺纱对纤维损伤和变化的敏感性更强（Lawrence，2003年）。研究还指出，纤维长度分布的恶化和短纤维含量的增加会负面影响环锭纱线的均匀度、缺陷水平和拉伸性能（Lin等人，2010年）。尽管已有研究探索了回收纤维或替代纤维的混合方案，但对整个制备过程中rCO行为的系统理解仍有限。现有文献对机械回收棉花纤维与关键纺纱工艺（尤其是梳理和紧密纺纱）的相互作用了解不足。特别是，梳理强度对原棉提取率、纤维选择效率及最终纱线质量的影响尚未得到全面研究（Aslan和Will，2023年）。因此，尽管纺织行业因企业可持续发展承诺和欧盟新法规而面临扩大回收材料使用的压力，纺纱厂在将机械回收棉花整合到环锭和紧密纺纱过程中仍缺乏明确的方法指导。
本研究首次系统地评估了机械回收棉花与原棉混合后在所有关键制备和纺纱阶段的性能，包括纤维特性、混合效果、标准及强化梳理条件下的原棉提取率、纺纱稳定性及纱线质量。通过提供基于证据的工艺知识和实际建议，本研究支持在环锭和紧密纺纱系统中更广泛地采用回收棉花，符合当前全球和欧洲可持续发展议程对更加循环、资源高效纺织生产方式的需求。
材料与方法
本研究采用实验方法来探究机械回收棉花（rCO）及其与原棉混合物在纤维制备和纺纱过程中的行为。所有纤维测试、混合、制备和纱线生产步骤均在受控的工业条件下进行，以确保结果的可重复性和对大规模生产的适用性。所描述的方法包括纤维表征、开清棉、双梳理和梳理工艺等。
结果与讨论
本节展示了纺织废弃物纤维的表征结果、环锭纺纱过程中的观察结果以及整个研究过程中的纱线分析。结果按纺纱流程顺序排列，首先介绍纤维表征，接着是回收和混合材料在制备过程中的表现，然后讨论梳理条件对原棉提取率的影响，以及不同混合比例纱线的纺纱性能。
结论
这项综合性研究表明，利用多种方法和技术从机械回收纤维生产环锭纱线具有巨大潜力。为促进机械回收纤维的更广泛应用，本研究提出了一种提升环锭纱线回收率和质量的解决方案。
为满足市场不断增长的需求，纺纱厂必须探索并采用新的方法。
作者贡献声明
?a?da? Aslan：撰写、审稿与编辑、初稿撰写、可视化处理、方法设计、实验设计、数据分析、概念构建。
Selin Hanife Eryürük：撰写、审稿与编辑、监督工作。
撰写、审稿与编辑、方法设计、概念构建。
利益冲突声明
作者声明没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。
致谢
作者感谢瑞士Winterthur的Rieter AG公司提供的技术和工业支持。
