Katedra netkaných textilií, Fakulta textilní, Technická Univerzita v Liberci, Jakub Hrůza, Textilní způsob zpracování odpadu

Transkript

1 Katedra netkaných textilií, Fakulta textilní, Technická Univerzita v Liberci, Jakub Hrůza, Textilní způsob zpracování odpadu

2 Základní schéma textilního zpracování odpadů Příprava vlákenné suroviny Příprava vláken Výroba netkaných textilií Výroba přízí

3 Schéma přípravy vlákenné suroviny Sběrné suroviny Sběr Průmyslový odpad třídění Chemické úpravy Lisování + transport třídění Lisování + transport kusový textil nitě vlákna oddělování sekanina čištění apretace trhání trhanina

4 Schéma přípravy vlákenné suroviny Technologie Otevírání balíků Směsování Rozvolňování Produkt Trhanina, seřezané nitě, vlákna Směs vloček primárního a recyklovaného materiálu Vlákenné vločky ve vzduchu Čištění Apretace Mísení a skladování Nakládání Mykání Vlákenné rouno Vlákenná pavučina

5 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

6 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

7 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)

8 C) LISOVÁNÍ -Hydraulické, nebo mechanické (šroub) p (Pa) (%) -Problém je s velkou deformační zónou textilního odpadu, lze řešit stupňovým lisováním Stupňové lisování Násypka na odpad Předlisování Dolisování Zarážky Balík

9 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

10 E) ODDĚLOVÁNÍ 1) Hrubé -Rozvolnění balíku, materiál se dále může dopravovat pneumaticky -Příklady: Balík Rozvolňovací dutý válec s hroty Dutý válec Měnitelný úhel sklonu Gilotinové rozvolnění

11 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

12 Rotační sekací stroj

13 Gilotinové Menší výkony 0,17 1 tuna / hod Nůž zapadá do podložky, nebo je použit protinůž (stříhání). Podložka Protinůž

14 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. v 1 = v 2

15 V případě zbytků nití na cívkách stačí jen seřezávat cívky Nůž Trn; automaticky se nakloní podle skosení cívky

16 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.

17 Příklady mechanického čištění: Šikmý klepač Horizontální klepač

18 Jemný čisticí stroj Rieter UNIclean

19 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).

20 Příklad magnetického čištění: potrubí magnet Transport materiálu pneumaticky potrubím Pohon ventilátory obvykle radiální, typ nízkotlaký, středotlaký, průtok cca 3,5 m 3 /sec. Nutné separovat vlákna od proudu vzduchu a vzduch čistit od prachu.

21 Separace vláken od vzduchu a čištění vzduchu Chceme-li sypká vlákna, lze použít cyklon, chceme-li vlákenné rouno, lze použít kondenzor rouno vzduch

22 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.

23 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 %).

24 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.

25 Podávací válečky jsou buď 2 rýhované, nebo kombinace váleček a podávací pánev Trhací buben má zuby jako šavlozubý tygr Ukázka linky trhacích strojů

26 Příklad parametrů trhacího stroje Kind of opened Material Quality of opening Non wovens Productivity [kg/hour] PE, PP * * * * 950 Car carpets impregnated with PP, PU * * * 850 Car carpets coated with PU * * * 800 Car carpets coated with rubber * * * 800 Walltextile * * * * 1200 Wovens Juta sacks * * * * 950 PE, PP web * * * 750 Jeans - textile * * 400 Clothes - textile * * * 650 Knittings fine knittings * * 300 heavy knittings * * 350 Paper Newspapers * * 650 Grooved cardboard * * 500 Half carton * * 500 Foam materials PU foam (pieces 15x20x40 cm) * * * 450 Special materials Kevlar wovens (pieces 3x4 cm) * 350

27 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.

28 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

29 Princip rozvolnění balíků, nakládání, směsování a rozvolňování v jedné lince

30 Scheme of Hopper (opening and feeding machine with inclined spiked belt).

31 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

32 Principle of mixing and storage chamber with horizontal storage and inclined withdrawing (example Rieter UNIMIX).

33 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

34 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

35 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

36 3 a. Druzeta upravený mykací stroj s hrubými potahy (obvykle drátkové)

37 3.b Garneta Upravené mykací čechradlo, kde nejsou obracecí válce, jenom pracovní. Potahy celokovové, výrobnost dvojnásobná proti stroji Druzeta. Pracovní válec Tambur

38 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.

39 Fig.. 14: Volumetric feeder Trütschler where the sensors 1 drive the feeding rollers working 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