Zpracování textilních a polymerních odpadů

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