Переработка текстильных отходов: сложно, но можно?
В Ивановской области предполагается создать промышленный кластер по переработке текстильных отходов. В настоящее время на территории области работает не менее 16 предприятий, готовых закупать и перерабатывать текстильное вторсырьё. Как с точки зрения технологии выглядит процесс переработки и какое использование полученного сырья сейчас наиболее актуально? Попробуем разобраться.
Александр Башков, доктор технических наук, профессор ИВГПУ
Гильотина для текстиля
Переработка текстильных технологических отходов состоит из двух основных этапов — подготовка и разволокнение. Качество полученной волокнистой массы зависит от используемой технологии и оборудования, которые определяются видом, составом, местом образования в технологическом процессе, степенью загрязнения отходов.
Согласно требованиям действующих у нас стандартов в отходах не должно быть сорных примесей, следов замасливателей и веществ, затвердевающих при увлажнении, отходы должны быть однородными. Поэтому сырьё сортируют по виду, составу и цвету, а затем нарезают и подвергают разволокнению. Вторичные ресурсы в виде старого тряпья, полученного от населения, перед нарезанием и разволокнением подвергаются дополнительной обработке: дезинфицируются, обеспыливаются, сортируются, освобождаются от нетекстильных примесей (фурнитура, кожаные вставки), обезжириваются, стираются, промываются или подвергаются химической чистке и комбинированным способам обработки водными растворами поверхностно-активных веществ и органических растворителей.
Наиболее трудоёмкая и неблагоприятная с точки зрения производственной санитарии операция сортировки отходов по виду, цвету, сырьевому составу. К тому же сырьевой состав оценивается визуально и требует определённой квалификации работников. Автоматизация этого процесса позволит резко поднять производительность и эффективность переработки отходов.
Резка проводится на специальных машинах, которые состоят из питающего и транспортирующего устройства и режущего механизма гильотинного или роторного типа. С помощью гильотинных резальных машин перерабатываются преимущественно сильно спрессованные кипы тряпья, которые разрезаются на полоски определённой ширины с помощью падающего вниз ножа. Ротационные режущие машины применяются чаще, чем гильотинные. Конструкция всех машин практически однотипна. Они оборудованы вращающимся ротором, на котором закреплены режущие элементы в виде ножей или дисков и питающим столиком с неподвижным ножом. Разрезание материала на определённую длину происходит между подвижным и неподвижным лезвиями ножей. Способ резки и конструкция используемых машин зависят от вида сырья (концы пряжи, обрезки тканей или трикотажного полотна и т. д.). Особенно важную роль играет процесс резки при переработке отходов из синтетических волокон, поскольку при трении ножей о материал выделяется тепло, что приводит к расплавлению полимера. В России и Белоруссии для резки отходов из высокомодульного и особо прочного химического волокна используют ротационные машины МРП и ВИРМ-1,8 производительностью до 2200 кг/час и с длиной резки 25‑160 мм.
Барабан и другие немузыкальные инструменты
Разволокнение нарезанных отходов осуществляется обычно на щипальных машинах. Чтобы сохранить длину волокна, оно происходит в два или несколько этапов: первый — предварительное разволокнение, следующие — интенсивное разволокнение. В зависимости от вида вторичного сырья выбирают тип машин для каждого из этих этапов. Основной рабочий орган щипальной машины — расщипывающий барабан, покрытый различной гарнитурой (колки, отдельные зубья особого профиля, иглы, пильчатая лента) в зависимости от вида перерабатываемых отходов. Современные щипальные машины имеют модульную конструкцию. Модуль включает в себя питающее устройство (столик с зажимным цилиндром), расщипывающий барабан, конденсор для сбора и выведения материала, сепаратор, располагаемый под барабаном, отделяющий от основной массы неразработанные фрагменты лоскута, возвратное устройство в виде ленточного конвейера или пневмопровода для подачи неразработанного материала на питание машины. Щипальная машина может иметь от одного до шести модулей (в соответствии с требуемым количеством этапов разволокнения), причём интенсивность разволокнения в каждом последующем модуле выше. Перед разволокнением отходы замасливаются и отлеживаются, а длинноволокнистые отходы (шерсть, лён) ещё и обрабатываются водяным паром.
Щипальные машины для разволокнения отходов выпускаются фирмами Laroche (Франция): модели Olimpic, Kadet, Junior и Jumbo, Autefa, (ФРГ): серии С, Servo, Shirp (ФРГ), модели С III, Befama (Польша): АС-41, АС-42, Rolando-Biella, (Италия): модельный ряд PM, и др. Диаметр разволокняющего барабана на этих машинах от 350 до 1540 мм, рабочая ширина от 500 до 2500 мм, производительность от 100 до 3000 кг/ч.
Разрезание и разволокнение плоских отходов обычно осуществляется на поточных линиях, включающих в себя: » питающий конвейер с устройством для распаковки кип, » гильотинную и ротационную резальные машины, » смесовую машину с устройством для замасливания или питающий бункер, » многосекционную щипальную машину, » пресс для формирования кип разволокнённого материала, » иногда устройство (циклон) для отделения нетекстильных примесей, » системы пневмотранспорта материала и аспирации и обеспыливания воздуха, » систему автоматического управления технологическим процессом.
Иногда эти линии агрегируются с поточными линиями для производства нетканых полотен. Производительность линий определяется производительностью щипальных машин. Группа компаний ANDRITZ совместно с фирмой Laroche (Франция) показали на выставке ITMA 2023 проект поточной линии с автоматизированной сортировкой отходов.
Оборудование своё и чужое
На российском рынке доступно китайское оборудование: FS1500 — агрегат для переработки текстильных отходов в однородную волокнистую массу; FS-600, NSX-FS400, NSX-FS250 — агрегаты для разволокнения текстильных отходов; NSX-FS500/FS700 — интеллектуальный агрегат для переработки текстильных отходов в однородную волокнистую массу; NSX-FS1060/1040 — разрыхлитель для переработки текстильных отходов; NSX-QT400 — разволокнитель для переработки текстильных отходов; NSX-YD200, NSX-YD60 — автоматические гидравлические упаковочные машины.
В России линии по регенерации текстильных отходов производит ООО ИПФ «ТексИнж» и ООО ПКФ «Ивтексмаш», выпускающий линию на базе стандартных модулей чесальных машин для хлопка.
В неё входят: » в качестве предварительного разволокнителя двухбарабанная машина ЧМД РК, » питающие устройства ВПР-5, состоящие из вентилятора и прямоточного бункера, » машина ММРО по очистке и регенерации отходов, » машина ватная МВБ-Ас намоткой прочёса на барабан.
Производительность линии до 30 кг/час. Установленная мощность 40 кВт. Раскладка холста линейной плотностью не более 800 ктекс на питающем транспортёре осуществляется вручную или механизировано, однако устройства для механизированной раскладки в стандартной комплектации линии не предусматривается. Не предусматривается и способ подготовки лоскута, то есть сортировка, рубка или разрезание. Линия предназначена для производства ваты.
Недостатком отечественных линий является их низкая производительность. Однако значительно более низкая цена по сравнению с зарубежным оборудованием делает их вполне конкурентоспособными.
Как использовать регенерированное волокно?
Самый простой и массовый вариант — использование для наполнения нетканых полотен в чистом виде или в смеси с химическими волокнами. Вариантов агрегирования линий по разволокнению с линиями формирования нетканых полотен много, и в каждом конкретном производстве они проектируются индивидуально. Назначение таких полотен разнообразное: это и обтирочные салфетки, строительные утеплители, ватин, текстильная составляющая для композитов, материалы для многослойных структур в мягкой мебели, матрацах, автомобильных сидениях, обувные подкладки, разнообразные фильтровальные материалы для водных растворов и воздуха, сорбционные материалы для ликвидации последствий экологически опасных аварий, геоматериалы.
Использование регенерированных волокон в прядении ограничено их низкой прядомой способностью, то есть малой длиной волокна и наличием волокнистых конгломератов (жгутов). Поэтому регенерированные волокна целесообразно подмешивать к исходным волокнам. Доля их в смеси определяется для каждого изделия индивидуально при проектировании пряжи. Но однозначно ясно, что использование разволокнённого сырья заметно снизит себестоимость пряжи и поможет решить проблему сырьевого голода. Такая пряжа будет востребована при производстве технических изделий, ткани и трикотажа, которые используются в качестве текстильных каркасов в композитных материалах, в геоматериалах, в фильтровальных материалах. Производство технических перчаток на ООО ПТК «Красная Ветка» и «Томна» — яркий пример полного цикла переработки вторичных ресурсов в конечную продукцию.
Особо стоит сказать о переработке нехлопкоподобных (длинноволокнистых) плоских отходов. В первую очередь следует обратить внимание на шерстяные отходы. Стоимость первичной шерсти сейчас чрезвычайно велика, поэтому, учитывая опыт европейских стран (Германия, Италия), целесообразно освоить производство бытового текстиля, одежды из восстановленной шерсти. Неизбежное укорочение волокон при регенерации в данном случае не критично, такую шерсть можно перерабатывать по аппаратной системе прядения с вложением химволокон. Особенностью технологии разволокнения шерсти является эмульсирование и замасливание волокна совместно с обработкой острым водяным паром в специальных смесовых камерах непосредственно перед расщипыванием.
Центральная часть России — льняной край, и недостатка в льняных отходах, по всей вероятности, не будет. Их перед разволокнением также целесообразно эмульсировать и запаривать, это позволит сохранить длину волокна при расщипывании. Перерабатывать регенерированное волокно можно по оческовой системе прядения. Потребность в льняных технических полотнах достаточно велика, это не только мешковина, но и тяжёлые прочные ткани, используемые в качестве текстильной основы композитов: конвейерные ленты, пожарные рукава, мягкие трубопроводы, фильтры. Особо следует отметить высокую адгезивную способность льна, что позволяет широко использовать льняные ткани и трикотаж в композитах, область применения и ассортимент которых постоянно расширяется — это конструкционные материалы в малом судостроении, на транспортных средствах, при производстве спортинвентаря, мебели. Последние тенденции в мировом техническом текстиле связаны с созданием биоразлагаемых материалов, в основном композитов и геотекстиля. Изделия из льняных (и в целом всех лубяных) отходов в данном случае незаменимы.
Игорь Касаткин, руководитель направления рециклинга Группы компаний «ЛИДЕРТЕКС» (г. Иваново)
Группа компаний «ЛИДЕРТЕКС» занялась переработкой вторичного текстильного сырья и включением продуктов рециклинга в технологический процесс ещё в 2019 году. За это время мы выстроили полный производственный цикл — от сбора текстильных отходов до выпуска продукции с добавлением пряжи из регенерированного волокна.
Сейчас на своих производственных площадках в Иванове и Калининграде мы перерабатываем свыше 800 тонн вторичного текстильного сырья в месяц. Мы его собираем в собственные контейнеры, которые установлены в Москве, Московской области и, конечно, в Иванове. Их число приближается к сотне. Кроме того, закупаем отходы, собранные другими предприятиями.
В процессе рубки и разволокнения используем пока отечественное оборудование — ВИРМ 1,8 и ЧМД РК. Кстати, последний агрегат — местный. Он ещё в советские годы разработан на Ивановском заводе чесальных машин. И сейчас предприниматели из города невест продолжают выпуск такого оборудования.
Из отходов текстильной промышленности и вторичного сырья мы производим ветошь и холстопрошивное полотно (техническую салфетку). Но больше всего переработанного волокна идёт на изготовление рабочих перчаток. В их производстве используется до 80 % вторичной пряжи.
Пока мы вынуждены дополнительно закупать пряжу из регенерированного волокна у коллег по отрасли. Но скоро всё изменится. Этой осенью ГК «ЛИДЕРТЕКС» завершает строительство нового производственного корпуса. В нём будет запущен полный цикл переработки текстильного вторсырья. Оборудование устанавливаем импортное. Это будут мощнейшие линии в сфере текстильного рециклинга в нашей области и сопредельных регионах. Объёмы выпуска составят до тысячи тонн регенерированного волокна в месяц. И по этому показателю мы будем одними из лидеров рынка. Иначе не можем — наше название обязывает быть первыми!
