Katedra netkaných textilií, Fakulta textilní, Technická Univerzita v Liberci, Jakub Hrůza,
3. – 4. Textilní způsob zpracování odpadu
Základní schéma textilního zpracování odpadů Příprava vlákenné suroviny
Příprava vláken
Výroba netkaných textilií
Výroba přízí
Schéma přípravy vlákenné suroviny Sběrné suroviny
Průmyslový odpad
Sběr třídění
kusový textil
Chemické úpravy
třídění
nitě
Lisování + transport
Lisování + transport
vlákna
oddělování
sekanina
čištění apretace trhání
trhanina
Schéma přípravy vlákenné suroviny Technologie Otevírání balíků
Produkt Trhanina, seřezané nitě, vlákna
Směsování
Směs vloček primárního a recyklovaného materiálu
Rozvolňování
Vlákenné vločky ve vzduchu
Čištění Apretace
Mísení a skladování Nakládání
Vlákenné rouno
Mykání
Vlákenná pavučina
Schéma výroby netkaných textilií s obsahem textilního odpadu Příprava vlákenné vrstvy •Mykání + příčné, nebo kolmé kladení •Aerodynamické kladení •Kombinace mykání s aerodynamickým kladením
Zpevnění vlákenné vrstvy •Vpichování •Kalandrování, lisování •Zpevnění horkým vzduchem •Proplétání
Finální úpravy •Laminace •Šití, svařování •Povrstvování
A) SBĚR Sběrné dvory, kontejnery
B) TŘÍDĚNÍ 1. Sběrový textil Provádí se ručně z třídícího pásu do kontejnerů; 1. třídění podle materiálu - syntetické - celulózové - vlněné
2. třídění podle pevnosti a podle barvy - tkanina pevná světlá - tkanina střední světlá - pletenina světlá - tkanina pevná tmavá - tkanina střední tmavá - pletenina tmavá
2. Průmyslový textil: Vlákna, nitě, odstřižky Třídění:
VLÁKNA
NITĚ
ODSTŘIŽKY
Podle materiálu Podle jemnosti Podle délky Podle materiálu Podle formy (jednoduché, skané…) Podle povrchové úpravy Podle materiálu Podle pevnosti Podle barvy (světlé/tmavé)
C) LISOVÁNÍ -Hydraulické , nebo mechanické (šroub)
p (Pa)
(%)
Násypka na odpad Předlisování Dolisování
-Problém je s velkou deformační zónou textilního odpadu, lze řešit stupňovým lisováním
Zarážky Balík
Stupňové lisování
D) CHEMICKÉ ÚPRAVY 1. Karbonizace + vyklepávání Odstranění bavlněných (celulózových) nití. Jedná se o hydrolýzu pomocí organických kyselin za tepla. Mokrá – je nutné neutralizovat, sušit, čistit odpadové vody…
Suchá – pomocí plynného chlorovodíku
2. Praní, bělení, odbarvování Nevýhodné z hlediska ekonomického i ekologického – málo využívané
E) ODDĚLOVÁNÍ 1) Hrubé
Balík
Rozvolňovací dutý válec s hroty
-Rozvolnění balíku, materiál se dále může dopravovat pneumaticky -Příklady:
•Dutý válec Měnitelný úhel sklonu
•Gilotinové rozvolnění
2) Sekání • Cílem je připravit kusy textilií o velikosti 5x5 až 15x15 cm. Používá se pro kusový a nitový textilní odpad (pro nitě jen v jednom směru). • V případě kusového textilu se staví dva sekací stroje do pravého úhlu. • V případě zpracování ořezů stačí sekání jen v jednom směru.
• Používají se dva typy: rotační, gilotinový
Rotační: • Nůž se dvěmi ostřími • Výkon 0,6 až 4 tuny/hod • U větších šířek jsou nože šikmé
Rotační sekací stroj
Gilotinové •Menší výkony 0,17 – 1 tuna / hod •Nůž zapadá do podložky, nebo je použit protinůž (stříhání).
Podložka
Protinůž
Zpracování niťového odpadu Zpracování chuchvalců nití, nebo seřezávání cívek
Operace zpracování chuchvalců: 1.Zarovnání 2.Seřezávání 3.Sekání Rovnací stroj - schéma: Nitě se namotají na válce a narovnávají v důsledku rozdílných rychlostí válců. Když se namotají do tloušťky 5cm, stroj se zastaví, obal přeřízne a sloupne. Výsledkem je plát cca 1x2 metry s napřímenými nitěmi, který je rozsekán na sekacím stroji.
v1 = v2
V případě zbytků nití na cívkách stačí jen seřezávat cívky
Nůž
Trn; automaticky se nakloní podle skosení cívky
F) ČIŠTĚNÍ, SEPARACE Jedná se o mechanické, setrvačné a magnetické čištění od nevlákenných zbytků. V případě vlákenného odpadu se separují krátká vlákna od prachu. Způsoby čištění: Mechanické působení: Při průchodu čisticím strojem jsou vlákna zachycena pracovními hroty, zatímco nevlákenné části propadávají dolů. Setrvačné působení: Využívá se odlišné trajektorie pohybu objektů s různou hmotností a tvarem. Obvykle jsou vlákna nesena vzduchem a odlučují se nevlákenné částice. Lze naopak odloučit vlákna od lehkého prachu neseného vzduchem. Magnety: Odstranění železných příměsí Filtrace: Separace vláken od proudu vzduchu, nebo čištění vzduchu.
Příklady mechanického čištění: Šikmý klepač
Horizontální klepač
Jemný čisticí stroj Rieter UNIclean
Příklad odstředivého separátoru – CYKLON Princip: Lehčí částice, nebo vlákna rotují spolu s proudem vzduchu a jsou odváděny vertikální trubkou, zatímco těžší částice (případně vlákna) s větší setrvačností narážejí na stěny cyklonu a padají do násypky, kde jsou odebrány. Tímto způsobem lze separovat nevlákenný odpad od vláken, nebo při nižší rychlosti toku vzduchu vlákna od lehkého prachu (v tomto případě vlákna padají dolů).
Příklad magnetického čištění: potrubí magnet
Transport materiálu pneumaticky potrubím •Pohon ventilátory obvykle radiální, typ nízkotlaký, středotlaký, průtok cca 3,5 m3/sec. •Nutné separovat vlákna od proudu vzduchu a vzduch čistit od prachu.
Separace vláken od vzduchu a čištění vzduchu Chceme-li sypká vlákna, lze použít cyklon, chceme-li vlákenné rouno, lze použít kondenzor
rouno
vzduch
G) APRETACE Principle: The aim is to improve manufacturing properties of fibers especially better mechanical properties and low electrostic charge. Usually is used liquid agent which is sprayed by jet placed inside the tube where fibers are flowing. The agent is usually water emulsion which contain surfactants, oils etc…
Vstřikovací zařízení Temafa.
H) TRHÁNÍ Cíl: Roztrhat nasekané kusy textilu na vlákenné chomáče – trhaninu. Tento materiál lze dále zpracovávat běžnými textilními technologiemi.
Realizace: •Trhací stroje mají malou účinnost. Proto se řadí do linek, kde následující stroj má vyšší účinnost trhání, než předchozí. •Z předloženého materiálu drženého podávacímí válečky jsou ohroceným válcem vytrhávány chomáče vláken. Část materiálu se vrací a je trháno opakovaně. Roztrhaný materiál je pneumaticky dopravován k dalšímu stroji. •Účinnost trhání lze nastavit těsností uspořádání podávacích válečku, trhacího válce, předního a zadního plechu. Účinnost je nutno nastavovat postupně tak, aby nedocházelo k přílišnému zkracování vláken a poškozování stroje. •Kontrola seřízení se provádí určením množství nerozvlákněných zbytků za prvním mykacím strojem (méně než 25 %).
Schéma: Směr pohybu materiálu
Odhazovač
Přední plech Zadní plech Dopravník
Kondenzor Trhací buben Dopravníky
Záchyt nečistot
Podávací válečky
Materiál je dopravníkem nesen k podávacím válečkům, dále trhán trhacím válcem; část materiálu narazí na přední plech a vrací se zpět na dopravník pomocí odhazovače; část materiálu, která prošla pod předním plechem narazí do zadního plechu. je odhozena na dopravník a vrací se na počátek procesu; Materiál, který prošel pod oběma plechy je v kondenzoru zbaven vzduchu a pokračuje do dalšího stroje.
Podávací válečky jsou buď 2 rýhované, nebo kombinace váleček a podávací pánev Trhací buben má zuby jako šavlozubý tygr
Ukázka linky trhacích strojů
Příklad parametrů trhacího stroje Quality of Kind of opened Material opening Non wovens
Productivity [kg/hour]
PE, PP
****
950
Car carpets impregnated with PP, PU
***
850
Car carpets coated with PU Car carpets coated with rubber
*** ***
800 800
Walltextile
****
1200
Juta sacks
****
950
PE, PP web
***
750
Jeans - textile
**
400
Clothes - textile
***
650
** **
300 350
Newspapers
**
650
Grooved cardboard
**
500
Half carton
**
500
Wovens
Knittings fine knittings heavy knittings
Paper
Foam materials PU foam (pieces 15x20x40 cm)
***
450
Special materials Kevlar wovens (pieces 3x4 cm)
*
350
I) ROZVOLŇOVÁNÍ BALÍKŮ A SMĚSOVÁNÍ •
•
•
Pokud je trhanina transportována, je nutné materiál lisovat a následně rozvolňovat balík. V tomto případě jsou použity jemnější rozvolňovací mechanismy, kdy jsou z balíku vytrhávány vlákenné vločky. Obvykle je rozvolňování kombinováno se směsováním. Směsování je důležité pro projektování vlastností finálního produktu. Obvykle je směsována druhotná surovina se surovinou primární, dále jsou směsovány vlákna různých vlastností (délka, jemnost, teplota tání, schopnost adheze….). Kombinace rozvolnění a směsování: Rozvolňovač balíku je kombinován s nakládacím strojem určujícím množství dávkovaného materiálu. Pro každou složku vyráběného materiálu je určen jeden rozvolňovací a nakládací stroj. Odvážené množství materiálu padá na společný dopravník a je rozvolněno.
Rozvolňovače balíků
Bale opener Trütschler BOL with high productivity opener FOL (without mixing)
Scheme of bale opener (and mixing machine) Rieter UNIfloc A 11.
Detail UNIfloc A 11 take-off unit
Princip rozvolnění balíků, nakládání, směsování a rozvolňování v jedné lince
Scheme of „Hopper“ (opening and feeding machine with inclined spiked belt).
J) HOMOGENIZACE (MÍSENÍ) A SKLADOVÁNÍ Princip: Získanou směs je nutno homogenizovat pro dosažení rovnoměrného rozložení vlastností výrobku. Princip spočívá v ukládání vlákenného materiálu jedním směrem a odebírání ve směru druhém. Není vhodné, aby vlákna příliš dlouho byla nesena vzduchem, neboť při tom dochází k jejich separaci (viz. cyklon). Mísící komory jsou zároveň dostatečně velké, aby mohly sloužit jako sklad vlákenného materiálu.
Multimixer Trütschler MPM 6
Principle of mixing and storage chamber with horizontal storage and inclined withdrawing (example Rieter UNIMIX).
K) ROZVOLŇOVÁNÍ Cíl: Rozvolnit hrubé vlákenné vločky na jemnější tak, aby byly zpracovatelné mykacím strojem, nebo jiným zařízením, které vlákna definitivně ojednotí. Vlákenné vločky jsou rozvolěny mechanickým působením hrotů, drátků, nebo zubů pracovních válců. Rozvolňovací stroje se liší podle typu zpracovávaného vlákna. Pro zpracování textilního odpadu jsou obvyklé Druzety a Garnety odvozené svou konstrukcí od mykacího stroje, v zásadě je možné použít všechny druhy používaných rozvolňovacích strojů. Výrobnost je od 500 do 4000 kg/hod. Typy rozvolňovacích strojů: •
Rozvolňovací stroje s podávacími válečky a ohroceným bubnem (rozvolňování v sevřeném stavu).
•
Pneumatické rozvolňovací stroje (rozvolňování v otevřeném stavu)
•
Druzety, Garnety, předmykací stroje
1.
Rozvolňovací stroje s podávacími válečky a ohroceným bubnem (rozvolňování v sevřeném stavu). Fibrous material is hold by entry rollers and opend by rotating cylinder with spikes. Fibrous flocks are then transported by air.
a) Cylinder opener for synthetic fibers
b) Coarse cylinder opener for high production c) Fine cylinder opener for short fibers
Cylinder openers Trütschler
2.
Pneumatické rozvolňovací stroje (rozvolňování v otevřeném stavu)
Pneumatic opener with two spiked rotors (see fig. , which rotate together (in reverse direction).
Pneumatic opener Temafa
3 a.
Druzeta – upravený mykací stroj s hrubými potahy (obvykle
drátkové)
3.b
Garneta
Upravené mykací čechradlo, kde nejsou obracecí válce, jenom pracovní. Potahy celokovové, výrobnost dvojnásobná proti stroji Druzeta. Pracovní válec Tambur
L) NAKLÁDÁNÍ Principle:
The feeding machine determines uniform quantity of fibrous material before following processing. The output is uniform layer of fibrous flocks. Feeding machine is placed befor carding machine, airlaid, wetlaid, random card and as a part of blending machine but can be placed elsewhere (output of mixing chamber etc…). It is possible to regulate quantity of fibrous material across the fibrous layer. Types of feeders: Weight feeder Fiber flocks are loaded into a container, which is opened when the weight of fiber flocks reach set value. It is suitable for rough feeding especially for coarse opened fibers (Hoppers). Volumetric feeder The light sensor scan amount of fibers between the feeding rollers and determine the speed of this rollers. This machine is suitable for fine feeding before card machine.
1
2
1
3
2
1
Fig.. 14: Volumetric feeder Trütschler where the sensors 1 drive the feeding rollers working 2.
2
Fig. 15: Regulation of the fiber flocks quantity across the fiber layer width Trütschler. The optical sensors 1 by way of regulation units 2 changes position of thrust plates 3. Fig. 16: Principle of weight feeder Trütschler
