Jak snížit množství technologického odpadu?
Na kroku směrem k bezodpadovému hospodářství pracují vědci z Centra polymerních systémů (CPS) University Tomáše Bati (UTB) ve Zlíně v úzké spolupráci se společnostmi skupiny PFNonwovens, jedním z předních světových výrobců netkaných textilií. Projekt výzkumu a vývoje „Technologický výrobní odpad jako inovativní materiálový zdroj při procesu výroby netkaných textilií“ (FW03010465) řešený v programu TREND je realizovaný v letech 2021–2024 za podpory Technologické agentury České republiky (TAČR).
Další posun k udržitelnější výrobě je v současné době čím dál složitější. Jednoduchá a snadno proveditelná řešení jsou již zavedena a jako technologické výzvy tak zůstávají komplikovanější záležitosti. To platí například i pro výrobu netkaných textilií typu spunmelt, které jsou široce využívané jako součást hygienických absorpčních výrobků jako jsou například plenky nebo jednorázových ochranných prvků používaných nejen v nemocnicích nebo u lékaře. Dnes tyto produkty vlastně využívá každý, jelikož jsou nezbytnou funkční součástí respirátorů a chirurgických roušek. Proto jsou jasně srozumitelné požadavky na perfektní funkci a zároveň komfort uživatele.
Oboje umožňují moderní technologie, kdy jsou vlákna o tloušťce maximálně čtvrtiny lidského vlasu tvořena dvěma polymery precizně rozloženými po celé délce vlákna. To je ovšem na druhou stranu skutečná výzva pro recyklaci. „Musíme si uvědomit, že tento typ odpadu je zejména při přepracování ve formě taveniny dispersní směsí dvou nemísitelných složek. Můžeme si to představit jako směs oleje a vody v salátové zálivce, kde jsou bublinky obou tekutin opravdu malinké. Ve skutečnosti jsou tak titěrné, že je od sebe nedokážeme efektivně oddělit. Na druhou stranu jsou však dostatečně velké, aby znemožnily jednoduchou recyklaci - nově vytvářená vlákna se tak při výrobě lehce trhají," vysvětluje doc. Tomáš Sedláček, vedoucí výzkumného směru Zpracovatelství polymerů na Centru polymerních systémů.
Centrum polymerních systémů provozuje laboratorní spunmeltovou linku, kterou je možné používat jako modelové zařízení pro velké komerční linky vyrábějící několik tun produktu za hodinu. „Spolupráce PFN - CPS nám umožňuje pochopit situaci a postoje velkého výrobce netkaných textilií, což nám pomáhá lépe připravovat naše studenty na realitu v průmyslu. PFN využívá naši laboratorní linku jako první stupeň při testování nových polymerů a směsí a vlákenných kompozic. Stávající projekt vede k prohloubení naší dlouhodobé spolupráce, studujeme a popisujeme problematiku do detailu a společně hledáme vhodná řešení pro dané odvětví. Synergie spolupráce na produkt zaměřených vývojářů z PFN spolu s našimi akademickými pracovníky přináší výhody všem," pokračuje doc. Sedláček.
První rok projektu byl zaměřen na studium polymerních směsí z technologického procesu, který proměňuje výrobní odpad vzniklý v PFN na znovu zpracovatelné polymerní pelety. Výzkumná práce probíhající v Centru polymerních systémů kombinovaná s testováním na semi-komerčních a komerčních linkách v PFN je zaměřená na nalezení kritických parametrů procesu a jejich propojení s laboratorními výsledky. „Výsledky nasbírané v prvním roce řešení projektu už přinesly některá neočekávaná překvapení,“ přiznává doc. Sedláček. „Naším cílem je nalézt cestu, jak upravit nebo ovlivnit polymerní kompozici v průběhu regranulace tak, abychom dostali pelety vhodné pro další zpracování na spunmelt linkách. Osobně zde vidím velký potenciál, naše poznatky mohou být v budoucnu aplikovatelné na polymerní směsi z různých zdrojů. V neposlední řadě bych rád ocenil přístup PFN a jejich soustředění/snahu nalézt cestu k udržitelnosti,“ uvádí doc. Sedláček.
Simon Frisk, globální vedoucí vývoje v PFN, dodává: „Tento projekt je dalším ze skvělých příkladů důležitosti spolupráce mezi průmyslovou a akademickou sférou, v našem případě tedy spolupráce PFN a UTB. V oblasti zpracování polymerů společně vyvíjíme inovativní řešení a hledáme odpovědi na komplexní otázky, které náš obor neustále přináší. Hluboká a rozsáhlá expertiza společně s moderním vybavením univerzitních laboratoří činí z UTB ideálního partnera pro spolupráci. Získané poznatky zavádí PFN rychle do výroby, a tak i studenti univerzity mají šanci vidět reálné dopady své výzkumné práce. V neposlední řade je třeba zdůraznit, že společný projekt má přesah za běžný komerční plán PFN. Výsledky nám přinesou účinná řešení v oblasti snížení výrobního odpadu a recyklace a pevně věříme, že naplnění cílů přispěje k našemu úsilí vyrábět netkanou textilii udržitelně. Jdeme zde neprošlapanou cestou a nebojíme se jít první“ uzavírá Simon Frisk.
Další posun k udržitelnější výrobě je v současné době čím dál složitější. Jednoduchá a snadno proveditelná řešení jsou již zavedena a jako technologické výzvy tak zůstávají komplikovanější záležitosti. To platí například i pro výrobu netkaných textilií typu spunmelt, které jsou široce využívané jako součást hygienických absorpčních výrobků jako jsou například plenky nebo jednorázových ochranných prvků používaných nejen v nemocnicích nebo u lékaře. Dnes tyto produkty vlastně využívá každý, jelikož jsou nezbytnou funkční součástí respirátorů a chirurgických roušek. Proto jsou jasně srozumitelné požadavky na perfektní funkci a zároveň komfort uživatele.
Oboje umožňují moderní technologie, kdy jsou vlákna o tloušťce maximálně čtvrtiny lidského vlasu tvořena dvěma polymery precizně rozloženými po celé délce vlákna. To je ovšem na druhou stranu skutečná výzva pro recyklaci. „Musíme si uvědomit, že tento typ odpadu je zejména při přepracování ve formě taveniny dispersní směsí dvou nemísitelných složek. Můžeme si to představit jako směs oleje a vody v salátové zálivce, kde jsou bublinky obou tekutin opravdu malinké. Ve skutečnosti jsou tak titěrné, že je od sebe nedokážeme efektivně oddělit. Na druhou stranu jsou však dostatečně velké, aby znemožnily jednoduchou recyklaci - nově vytvářená vlákna se tak při výrobě lehce trhají," vysvětluje doc. Tomáš Sedláček, vedoucí výzkumného směru Zpracovatelství polymerů na Centru polymerních systémů.
Centrum polymerních systémů provozuje laboratorní spunmeltovou linku, kterou je možné používat jako modelové zařízení pro velké komerční linky vyrábějící několik tun produktu za hodinu. „Spolupráce PFN - CPS nám umožňuje pochopit situaci a postoje velkého výrobce netkaných textilií, což nám pomáhá lépe připravovat naše studenty na realitu v průmyslu. PFN využívá naši laboratorní linku jako první stupeň při testování nových polymerů a směsí a vlákenných kompozic. Stávající projekt vede k prohloubení naší dlouhodobé spolupráce, studujeme a popisujeme problematiku do detailu a společně hledáme vhodná řešení pro dané odvětví. Synergie spolupráce na produkt zaměřených vývojářů z PFN spolu s našimi akademickými pracovníky přináší výhody všem," pokračuje doc. Sedláček.
První rok projektu byl zaměřen na studium polymerních směsí z technologického procesu, který proměňuje výrobní odpad vzniklý v PFN na znovu zpracovatelné polymerní pelety. Výzkumná práce probíhající v Centru polymerních systémů kombinovaná s testováním na semi-komerčních a komerčních linkách v PFN je zaměřená na nalezení kritických parametrů procesu a jejich propojení s laboratorními výsledky. „Výsledky nasbírané v prvním roce řešení projektu už přinesly některá neočekávaná překvapení,“ přiznává doc. Sedláček. „Naším cílem je nalézt cestu, jak upravit nebo ovlivnit polymerní kompozici v průběhu regranulace tak, abychom dostali pelety vhodné pro další zpracování na spunmelt linkách. Osobně zde vidím velký potenciál, naše poznatky mohou být v budoucnu aplikovatelné na polymerní směsi z různých zdrojů. V neposlední řadě bych rád ocenil přístup PFN a jejich soustředění/snahu nalézt cestu k udržitelnosti,“ uvádí doc. Sedláček.
Simon Frisk, globální vedoucí vývoje v PFN, dodává: „Tento projekt je dalším ze skvělých příkladů důležitosti spolupráce mezi průmyslovou a akademickou sférou, v našem případě tedy spolupráce PFN a UTB. V oblasti zpracování polymerů společně vyvíjíme inovativní řešení a hledáme odpovědi na komplexní otázky, které náš obor neustále přináší. Hluboká a rozsáhlá expertiza společně s moderním vybavením univerzitních laboratoří činí z UTB ideálního partnera pro spolupráci. Získané poznatky zavádí PFN rychle do výroby, a tak i studenti univerzity mají šanci vidět reálné dopady své výzkumné práce. V neposlední řade je třeba zdůraznit, že společný projekt má přesah za běžný komerční plán PFN. Výsledky nám přinesou účinná řešení v oblasti snížení výrobního odpadu a recyklace a pevně věříme, že naplnění cílů přispěje k našemu úsilí vyrábět netkanou textilii udržitelně. Jdeme zde neprošlapanou cestou a nebojíme se jít první“ uzavírá Simon Frisk.