Bezpośrednia odpowiedź: włókno z recyklingu może dorównać wytrzymałości na rozciąganie pierwotnej przy 4,5 cN/dtex
Włókno poliestrowe z recyklingu przędza produkowana z pokonsumenckich butelek PET obecnie konsekwentnie osiąga wytrzymałość na rozciąganie 4,0 do 4,5 cN/dtex , asortyment identyczny ze standardowymi gatunkami włókien poliestrowych z pierwszego tłoczenia stosowanych w odzieży i tekstyliach domowych. Najważniejszym czynnikiem jest etap filtracji w stanie stopionym: ciągły filtr polimerowy o średnicy ok Wartość bezwzględna od 15 do 20 mikronów usuwa zanieczyszczenia stałe do poziomu poniżej 0,02 mm na kilogram, zapobiegając pękaniu włókien podczas teksturowania z dużą szybkością. Po przywróceniu lepkości istotnej do 0,62 do 0,68 dl/g poprzez polikondensację umytych płatków w stanie stałym, powstałe włókno jest przetwarzane identycznie jak pierwotne na maszynach dziewiarskich okrągłych i tkackich rapierowych, bez konieczności regulacji ustawień maszyny.
Dlatego praktycznym punktem wyjścia dla jakiejkolwiek specyfikacji nie jest kompromis w sprawie wytrzymałości, ale raczej zaostrzone wymagania dotyczące konsystencji koloru i równomierności włókien, które pozostają jedyną pozostałą różnicą między włóknem pochodzącym z recyklingu a włóknem pierwotnym, gdy używany jest surowiec wysokiej jakości.
Łańcuch recyklingu od butelki do szpuli włókna
Pokonsumenckie butelki PET są zbierane, sortowane według koloru i mielone na płatki. Płatki poddaje się praniu na gorąco w temp 85 do 90 stopni Celsjusza 2% roztworem wodorotlenku sodu w celu usunięcia etykiet i klejów, a następnie końcowe płukanie i suszenie do wilgotności poniżej 50 ppm. Czyste płatki wprowadza się następnie do reaktora do polikondensacji w stanie stałym, gdzie pod próżnią i w temperaturze 200–210 stopni Celsjusza lepkość graniczna wzrasta od 0,72 dl/g w butelce do 0,66 dl/g w przypadku włókien po kontroli topienia i degradacji, uzyskując stabilny stop.
Stop przechodzi przez 15-mikronowy filtr bezpośrednio przed dyszą przędzalniczą, gdzie jest wytłaczany przez otwory o średnicy Średnica od 0,25 do 0,35 mm . Po hartowaniu i nałożeniu wykończenia przędzenia, nierozciągnięta przędza jest rozciągana i utwardzana termicznie w celu uzyskania docelowej orientacji i krystaliczności. Przędza z 72 włókien i 150 denierów z poliestru pochodzącego z recyklingu, ciągniona w stosunku 2,8 do 3,2, zwykle daje w pełni ciągnioną przędzę o wydłużeniu zrywającym od 25 do 35 procent i 10% module od 2,5 do 3,0 cN/dtex.
Porównanie właściwości mechanicznych: włókno dziewicze i włókno pochodzące z recyklingu
| Własność | Dziewiczy włókno poliestrowe | Włókno poliestrowe z recyklingu |
|---|---|---|
| Wytrzymałość na rozciąganie (cN/dtex) | 4.2–4.8 | 4,0–4,5 |
| Wydłużenie przy zerwaniu (%) | 28–35 | 26–33 |
| Skurcz wrzącej wody (%) | 5,0–7,0 | 5,5–7,5 |
| Równość Ustera (CVm %) | 1,0–1,3 | 1,2–1,6 |
| Odchylenie wartości koloru L* (dE) | 0,3–0,5 | 0,7–1,2 |
Dane pokazują, że włókno pochodzące z recyklingu zapewnia nieco większą zmienność równości, co przekłada się na niewielki spadek wskaźnika pierwszej jakości tkaniny. Dzięki starannemu mieszaniu partii dziewiarka może oczekiwać najwyższej jakości ponad 92 proc w porównaniu z 96 procentami w przypadku pierwszego tłoczenia, co stanowi różnicę ekonomicznie akceptowalną, biorąc pod uwagę niższy ślad węglowy na kilogram.
Stabilność procesu przędzenia w urządzeniach przemysłowych
Stopiony polimer z recyklingu ma szerszy rozkład masy cząsteczkowej niż dziewiczy, co poszerza okno rezonansu rozciągania. Na typowej maszynie do teksturowania rysowanej działającej przy 650 metrów na minutę , optymalna temperatura pierwszego podgrzewacza jest obniżona o 10 do 15 stopni Celsjusza w porównaniu z przędzą dziewiczą, aby zapobiec powstawaniu zacieków. Stosunek D/Y powinien być ustawiony na 1,6 do 1,7 zamiast 1,7 do 1,8, aby utrzymać ilość uszkodzonych włókien poniżej 0,5 na kilogram.
W przypadku teksturowania strumieniem powietrza włókna poliestrowego pochodzącego z recyklingu, przepełnienie dyszy strumieniowej jest nieznacznie zwiększone: Przekarmienie od 18 do 22 procent w porównaniu z 15 do 18 procent w przypadku surowca pierwotnego, co kompensuje nieznacznie niższą wytrzymałość stopu polimeru pochodzącego z recyklingu. Ta regulacja zapewnia stabilność pętli porównywalną z dziewiczą przędzą teksturowaną.
Spójność koloru i zachowanie podczas barwienia
Największą przeszkodą techniczną w przypadku włókien poliestrowych pochodzących z recyklingu jest blady niebieski lub zielony odcień oryginalnego plastiku butelki, mierzony jako przesunięcie wartości b* o minus 0,5 do minus 1,2 w przestrzeni CIELab w porównaniu do pierwotnego polimeru. Wymaga to sortowania partii bel przed wytłaczaniem za pomocą spektrofotometru. Dopuszczalna zmienność dB od stożka do stożka powinna być utrzymywana poniżej 1,5 dla tkanin barwionych w kawałkach przeznaczonych na ten sam panel odzieży.
Absorpcja barwnika dyspersyjnego, mierzona jako wartość K/S, jest praktycznie identyczna z pierwotnym poliestrem w tej samej temperaturze barwienia, z różnicami mniejszymi niż 2 procent w każdej partii. Barwienie w temperaturze 130 stopni Celsjusza przy użyciu standardowych środków poziomujących pozwala uzyskać powtarzalne dopasowanie odcieni; jednakże niewielki wzrost zawartości oligomerów może wymagać wyraźnego etapu podwójnej redukcji, aby zapobiec plamieniu gotowych produktów.
Stopnie jakości surowców i ich zakres wyjściowy
- Przezroczyste płatki butelkowe (klasa A): Przezroczystość 98%, odpowiednia do półmatowych włókien okrągłych, wytrzymałość na rozciąganie powyżej 4,3 cN/dtex.
- Jasnoniebieskie płatki butelkowe (klasa B): Stosowany do czarnego włókna barwionego w masie lub mieszanki 50/50 z przezroczystym w celu uzyskania efektu wrzosu.
- Poprzemysłowe odpady poliestrowe: Odpady przędzy i odpady włókienne ponownie granulowane, w wyniku czego powstaje włókno o lepkości granicznej powyżej 0,60 dl/g, ograniczonej do grubych denier powyżej 300D.
Konkluzja: Docelowa wytrzymałość na rozciąganie 4,2 cN/dtex przy płatku IV 0,66
Filament poliestrowy z recyklingu nie jest już materiałem kompromisowym. Pozyskując czyste, przezroczyste płatki o minimalnej lepkości granicznej wynoszącej 0,70 dl/g przed wytłaczaniem i filtrowaniu stopu przez 15-mikronowe sito, producenci włókien mogą dostarczać przędze, które tkają i dziają z taką samą wydajnością jak przędze pierwotne. Zalecany limit specyfikacji dla pełnowytrzymałego włókna pochodzącego z recyklingu do zastosowań tekstylnych to wytrzymałość na rozciąganie wynosząca minimum 4,2 cN/dtex, wydłużenie wynoszące minimum 28 procent i współczynnik Uster CVm nie większy niż 1,8%. Spełnienie tych trzech liczb gwarantuje, że zrównoważony produkt nie spowoduje pogorszenia parametrów tkaniny, umożliwiając markom przyjęcie materiałów pochodzących z recyklingu bez zmiany operacji cięcia i szycia.
