Från textil soldatutrustning till garn: En studie av möjligheter till mekanisk återvinning och garnspinning av klädesplagg från FMV

Examensarbete för Teknologie Kandidatexamen med huvudområde Textilteknologi

2020-08-20 Rapport nr 2020.2.12

Textilingenjör 2020

Från textil soldatutrustning till garn

En studie av möjligheter till mekanisk återvinning och garnspinning av klädesplagg från FMV

Johanna Bångsbo och Monica Ha

SAMMANFATTNING

Varje år kasserar Försvarets materielverk (FMV) en stor mängd av soldatutrustning av textil. Den textila soldatutrustningen kasseras med anledning att den inte längre går att laga eller har förlorat sin funktion och skickas därmed till förbränning. I enlighet med FMV:s miljöpolicy 2020 vägs ekonomiska och tekniska krav mot mer hållbara alternativ för att bli en mer miljömässigt hållbar verksamhet. Med avsikt att ytterligare utveckla sitt hållbarhetsarbete vill FMV utreda möjligheterna till textilåtervinning för att förlänga livslängd av textila material ytterligare. Därav har denna rapport behandlat mekanisk återvinning av textila soldatutrustningar samt garnspinning av återvunna fibrer.

Arbetets bedrivs med syfte att redogöra en studie på uppdrag av FMV med fokus på möjligheter till hur mekanisk återvinning genomförs av textila soldatutrustning och hur garn kan spinnas av fibrer från återvunna fibrer.

Genom en litteraturstudie har faktorer som påverkar mekanisk återvinning av textila material samt lämpliga garnspinningsmetoder för återvunna fibrer undersökts i detta arbete. En analys har även genomförts med fokus på fyra klädesplagg fån FMV: skjorta, t-tröja, långkalsong, och stickad tröja.

De parametrar som i högsta grad behöver tas hänsyn till för att uppnå så hög garnkvalité är fiberblandning, samt inställningar för spinning, sträckning och kardning. Vid garnspinning är fiberlängden av stor betydelse och därav behöver den mekaniska återvinningen utföras på ett så skonsamt sätt som möjligt för att minska fiberslitaget. För att spinna garn av återvunna fibrer är rotorspinning och friktionsspinning de mest lämpliga metoder, men garnet som produceras har en hög grovlek. För en högre garnkvalité behövs en blandning av jungfruliga fibrer med återvunna fibrer för ett mer tillfredsställande resultat.

Nyckelord: Mekanisk återvinning, återvunna fibrer, garnspinning, open-end spinning, rivning, rotorspinning, friktionsspinning, korta fibrer

ABSTRACT

Each year, Försvarets Materielverk (FMV) discards a massive amount of tex- tile soldier equipment no longer possible to repair and unqualified to use and are therefore incinerated. In accordance with FMV:s policy for environmental sustainability 2020, economic and technical requirements have to be consid- ered in relation to more sustainable alternatives in order to become a more environmentally sustainable organization. With the purpose to further de- velop towards more sustainable practices, FMV are interested in investigating the possibilities for mechanical textile recycling and yarn spinning of the re- cycled fibers to extend the life cycle of textile materials.

The report’s goal was to focus on possibilities and challenges considering the following garments assigned by FMV: t-shirt, knitted sweater, shirt and ther- mal underwear. The method is based on a literature study and examination of the garments.

Conclusions drawn from the study are that fiber blend and settings for card- ing, drawing and spinning are crucial to produce yarn of high quality. Espe- cially the fiber length has an impact on the possibilities of yarn spinning since it needs to be long enough. To spin yarns from recycled fibers, open-end spin- ning methods such as rotor spinning and friction spinning are the most suita- ble. Furthermore, recycled fibers need to be blended with virgin fibers to en- able spinning.

Keywords: mechanical recycling, recycled fibers, yarn spinning, open-end spinning, shredding, rotor spinning, friction spinning, short fibers

P OPULÄRVETENSKAPLIG SAMMANFATTNING

Varje år kasserar Försvarets materielverk (FMV) en stor mängd av soldatutrustning av textil. Den textila soldatutrustning som kasseras med anledning att materialen är obrukbara, med andra ord för trasiga för lagning eller har förlorat sin funktion. Av den mängd material som kasseras skickas till förbränning. I enlighet med FMV:s miljöpolicy 2020 vägs ekonomiska och tekniska krav vägs mot mer hållbara alternativ för att bli en mer miljömässigt hållbar verksamhet. Med avsikt att ytterligare utveckla sitt hållbarhetsarbete vill FMV utreda möjligheterna till textilåtervinning för att förlänga textila materials livslängd ytterligare. Därav har denna rapport behandlat mekanisk återvinning av textila soldatutrustningar samt garnspinning av återvunna fibrer.

Arbetets bedrivs med syfte att redogöra en studie på uppdrag av FMV med fokus på möjligheter till hur mekanisk återvinning genomförs av textila soldatutrustning och hur garn kan spinnas av fibrer från återvunna fibrer.

Genom en litteraturstudie har sökningar på faktorer som påverkar mekanisk återvinning av textila material och lämpliga garnspinningsmetoder för återvunna fibrer genomförts i detta arbete. Material som arbetet främst lägger fokus på är fyra klädesplagg: skjorta, t-tröja, långkalsong, och stickad tröja.

Resultatet av litteraturstudie samt översiktlig analys av fyra klädesplagg ledde fram till slutsatsen att det sannolikt är möjligt att återvinna de fyra tilldelade klädesplaggen från FMV. De parametrar som i högsta grad behöver tas hänsyn till för att uppnå så hög garnkvalité som möjligt är andelen av jungfruliga fibrer som ska blandas med de återvunna fibrer, samt inställningar för de förberedande stegen inför mekanisk återvinning och garnspinning. Vid spinning är fiberlängden av stor betydelse och därav behöver den mekaniska återvinningen utföras på ett så skonsamt sätt som möjligt för att minska slitage på fibrer. För att spinna garn av återvunna fibrer är rotorspinning och friktionsspinning de mest lämpliga metoderna och resulterar i grova garner.

FÖRORD

Detta arbete är ett examensarbete på kandidatnivå motsvarande 15 högskolepoäng som utgör det avslutande momentet av textilingenjörsprogrammet, 180 högskolepoäng, på Textilhögskolan vid Högskolan i Borås. Examensarbetet är skrivet av Johanna Bångsbo och Monica Ha.

Examensarbete har utförts i samarbete med Försvarets materielverk, en statlig myndighet som har ett samhällsuppdrag att leverera materiel och tjänster till det svenska försvaret. Förhoppningarna med detta arbete var att mekaniskt återvinna textila soldatutrustning och spinna nytt garn av de återvunna fibrerna. Då rådande situation med Covid-19 hindrade laborativt arbete utfördes istället en litteraturstudie samt analys av klädesplagg från FMV.

Vi vill rikta ett stort tack till vår handledare Katarina Lindström Ramamoorthy för hennes engagemang och välvilja som har lett oss genom arbetet. Även ett stort tack till projektägaren på FMV, Lisa Bernestål för möjligheten att kunna genomföra uppdraget och för hjälpen under arbetets gång.

Detta arbete är ett lika fördelat arbete mellan Johanna Bångsbo och Monica Ha.

Johanna Bångsbo Monica Ha

I NNEHÅLLSFÖRTECKNING

SAMMANFATTNING ... 1

ABSTRACT ... 1

Populärvetenskaplig sammanfattning ... 1

FÖRORD ... 1

1. Inledning ... 1

1.2 Bakgrund ... 2

1.3 Problembeskrivning ... 4

1.4 Syfte ... 4

1.5 Avgränsning ... 4

1.6 Frågeställningar ... 4

2. Metod och material ... 5

2.1 Litteratursökning... 5

2.2 KLÄDESPLAGG FRÅN FMV... 5

2.2.1 Stickad tröja ... 6

2.2.2 Långkalsong ... 7

2.2.3 Skjorta ... 7

2.2.4 T-tröja ... 8

3. Resultat av litteraturstudie ... 8

3.1 Möjligheter till applicering av återvunna fibrer ... 8

3.2 Mekanisk återvinning ... 10

3.2.1 Utvärdering av mekanisk återvinning ... 10

3.3 Från fibermassa till garn... 13

3.3.1 Rotorspinning ... 16

3.3.2 Rotorspinning av återvunna fibrer... 17

3.3.3 Friktionsspinning ... 19

3.3.4 Friktionsspinning av återvunna fibrer ... 19

3.3.5 Ringspinning ... 20

3.3.6 Jämförelser mellan rotorspinning, friktionsspinning och ringspinning ... 21

3.4 Analysmetoder för återvunna fibrer och garn ... 22

3.4.1 Fiberlängd ... 22

3.4.2 Garnnummerbestämning ... 23

3.4.3 Mekaniska egenskaper ... 23

4. Förberedelser inför rivning av klädesplaggen ... 24

4.1 stickad tröja ... 25

4.2 långkalsong ... 26

4.4 t-tröja ... 27

4.3 skjorta ... 28

5.Diskussion... 29

5.1 Metoddiskussion ... 30

5.1 Metod för ett laborativt arbete på Textilhögskolan ... 31

5. Slutsats ... 32

6. Förslag till fortsatta studier ... 33

7. Referenser ... 35

1. I NLEDNING

Europeiska Unionen (EU) arbetar aktivt med att stärka försvarssamarbetet mellan medlemsländerna och planerar en europeisk försvarsfond för att medlemsländerna ska kunna resurseffektivisera. Det innebär bland annat att säkra materialtillgång genom tekniska lösningar och affärsmodeller för en cirkulär ekonomi vilket även är av värde utifrån ett hållbarhetsperspektiv (Jaklin 2018). Samma utmaning gäller för det svenska försvaret med behov av att stärka arbetet för ökad materialåtervinning och finna nya sätt att tillvarata materialen (Försvarets Materielverk 2020). Därigenom kan produktens värde bibehållas i ekonomin vilket överensstämmer med målen för cirkulär ekonomi enligt Kommissionens handlingsplan 2015/614/COM av den 2 december om att sluta kretsloppet för den cirkulära ekonomin. Redan i produktutvecklingsfasen påbörjas design av produkten som senare ligger till grund för typ av avfall samt dess mängd. Design bör ske för att möjliggöra reparation samt återvinning vilket exempelvis kan innebära design för isärplockning. EU:s avfallshierarki visar på i vilken ordning avfall bör behandlas enligt rangordningen: förebyggande åtgärder, förberedelser för återanvändning, materialåtervinning, energiåtervinning och bortskaffande, till exempel deponering. Avfallshierarkin är rangordnad utifrån de alternativ som utifrån helheten bedöms vara mest miljömässigt fördelaktiga.

Försvarets materielverk (FMV) är en statlig myndighet under Försvarsdepartementet med uppdrag att tillhandahålla kostnadseffektiv och säker materiel- och logistikförsörjning åt Försvarsmaktens förband, skolor och centra. Inom FMV verkar enheten Soldatutrustning med upphandling och utveckling av soldatens personliga utrustning, till exempel kläder (Försvarets materielverk 2020). Material och tjänsters hela livscykler värderas och effektiviseras, exempelvis sker effektivisering av energianvändning (FMV 2020). Detta är i enlighet med FMV:s miljöpolicy 2020, ekonomiska och tekniska krav vägs mot mer hållbara alternativ för att bli en mer miljömässigt hållbar verksamhet. Med avsikt att ytterligare utveckla sitt hållbarhetsarbete vill FMV utreda möjligheterna till textilåtervinning för att förlänga textila material livslängd ytterligare. Därav kommer denna rapport behandla mekanisk återvinning samt garnspinning av återvunna fibrer.

1.2BAKGRUND

Försvarsmakten kasserar varje år en stor mängd soldatutrustning av textil. Av den mängd material som kasseras av Försvarsmakten motsvarar enligt Lisa Bernestål¹, systemingenjör och projektägare på FMV, 30–40% textila material och produkterna omfattar kläder och annan personlig utrustning. Den textila soldatutrustning som kasseras har huvudsakligen använts av Försvarsmaktens rekryter och kassation sker när materialen är obrukbara, med andra ord för trasiga för lagning eller har förlorat sin funktion.

Utrustningens skick genomgås vid tvätt och livslängden kan i vissa fall förlängas genom lagning på plats i tvätteriet. När lagning sker finns det beroende på produkt exempelvis lagningslappar, knappar och dragkedjor att tillgå samt även utrustning för att laga trasiga sömmar. Om tvätteriet bedömer plaggen obrukbara skickas ett förslag om kassation med plaggen tillbaka till Försvarsmakten. Det finns idag ingen strategi för återvinning, vilket gör att kasserad utrustning skickas osorterad till förbränning².

Vilken typ av soldatutrustning av textil som kasseras mest beror på användningsområde och upphandling, vilket till viss del leder till variation bland de textila material som kasseras. Av de material som kasseras är fiberinnehållet till stor del polyester (PES), bomull (CO), ull (WO), modakryl (MOD AC) och polyamid (PA) men även skinn, aramid och elastan (EL) förekommer. Dessa fibersorter förekommer främst som blandmaterial i kombinationer av två eller fler fibersorter. Vad gäller blandmaterial används till exempel fiberkompositioner av mellan 20 och 65% polyester blandat med 35 till 80% bomull. Bomullsfibrer återfinns även tillsammans med modakryl där innehållet av vardera varierar mellan 45 och 55%. Ytterligare ett exempel på blandmaterial är blandningen av ull och polyamid där andelen ullfibrer motsvarar 50 till 85% medan andelen polyamid är 15 till 30%. Blandmaterial förekommer även som foder i skinnhandskar i varierande fiberkompositioner³.

Likväl som det finns soldatutrustning av blandmaterial finns produkter bestående av en fibersort, men det förekommer i lägre grad. Två exempel på klädesplagg av en fibersort är en snöjacka av polyester samt en bärsäck i polyamid⁴. Även om den huvudsakliga materialkompositionen är enbart en fibersort kan mindre detaljer förekomma, såsom tyg med annan fiberkomposition, dragkedjor, knappar, dragsko och kardborreband.

Dessutom kan plaggen vara impregnerade för att åstadkomma flamskydd, vatten- och oljeavvisning.

Tabell 1. Exempel på soldatutrustning samt förekommande material.

Material Soldatutrustning av textil

PES/CO Kortkalsong, fältbyxa, fältmössa,

träningsblus, frottéhandduk, overall.

WO/PA Knästrumpor, ytterstrumpor, vantar,

stickad tröja.

PA med beläggning av polyuretan

Regnjacka, regnbyxor, stridssäck.

PES/MOD AC/CO Fältskjorta, långkalsong.

CO/WO/PA/EL Ankelsockor.

CO/MOD AC T-tröjor, trosor, långkalsonger.

Soldatutrustning som erhållits av FMV för närmare analys är t-tröja, skjorta, långkalsong, och stickad tröja. Dessa klädesplagg är under avveckling eller har tidigare avvecklats men liknande klädesplagg utifrån fiberkomposition samt tygkonstruktion används idag. Vad gäller skjortan används en liknande modell tillsammans med uniform inom såväl dagligt arbete som vid representation. Likaså stickad tröja, t-tröja och långkalsonger används vid dagligt arbete men även under fältförhållanden. Att valet föll på dessa klädesplagg berodde på tillgången hos FMV vid tillfället för examensarbetet samt att de även bedömdes vara lämpade för återvinning.

För att kunna återvinna textilier krävs att det är praktiskt och ekonomiskt genomförbart vilket beror på infrastruktur, insamling, skick och grad av användning, fiberkomposition samt typ av klädesplagg (Durham, Hewitt, Bell & Russel 2015). Det finns vid återvinning av textilier i huvudsakligen tre metoder vilka är kemisk, termisk och mekanisk återvinning. Kemisk återvinning omfattar en process där fibrerna bryts ned med hjälp av kemikalier, medan termisk återvinning är en form av smältspinning där fibrer

4Lisa Bernestål, systemingenjör, FMV, e-post 8 maj 2020.

smälts och formas om på nytt (Östlund et al. 2015). Den mekaniska återvinningen som är den enklaste processen och minst energikrävande metoden bryter istället ner tygerna till fibrer genom mekanisk bearbetning i form av rivning (Sandin et al. 2019). Återvinningen resulterar i fibrer och därefter slutprodukter av lägre kvalité än ursprungsprodukten. Högst värde hos slutprodukten erhålls genom att spinna garn av de återvunna fibrerna (Östlund et al. 2015). Vid garnspinning av återvunna fibrer tillämpas vanligen rotorspinning eller friktionsspinning inom textilindustrin medan den allmänt vanligast förekommande garnspinningsmetoden är ringspinning (Gulich 2006; Kadolph 2014).

1.3PROBLEMBESKRIVNING

FMV kasserar i dagsläget en stor mängd av textila soldatutrustningar genom förbränning. För att arbeta mot ett hållbart system för den textila kassationen vill FMV utreda möjligheter till textilåtervinning och garnspinning med anledning att förlänga livslängd av de textila materialen ytterligare. Därav har projektgruppen i uppdrag av FMV att utföra en studie av möjligheter till mekanisk återvinning och garnspinning av klädesplagg från FMV.

1.4SYFTE

Syftet är att genomföra en förstudie på uppdrag av FMV inför ett laborativt arbete med mekanisk återvinning och garnspinning av de fyra tilldelade klädesplaggen. Förstudien har i syfte att undersöka rivningsprocessen samt garnspinningsmetoder för återvunna fibrer.

1.5AVGRÄNSNING

Rapportens fokus läggs på mekanisk återvinning av fyra klädesplagg samt garnspinning av fibrerna. Arbetet omfattar inte undersökning av logistiska förhållanden kring insamling av textil vid FMV.

1.6FRÅGESTÄLLNINGAR

I föreliggande rapport kommer följande frågeställningar att bearbetas:

- Vilka parametrar är avgörande för spinnbarheten av återvunna fibrer?

- Hur möjliggörs processen från mekanisk återvinning till garnproduktion av de fyra klädesplaggen?

2. M ETOD OCH MATERIAL

I detta avsnitt presenteras hur arbetet har gått tillväga genom litteratursökning, samt en analys på klädesplaggen som arbetet hade tillgång från FMV vid tidigt skede under arbetets gång.

2.1LITTERATURSÖKNING

Vid bearbetning av artiklar under litteratursökning valdes artiklar och facklitteratur med relevant innehåll. Dessutom har läromaterial från tidigare kurser på Textilhögskolan såsom föreläsningsmaterial och läroböcker använts. Vid sökning i databaser har sökord såsom reclaimed fiber, tearing, mechanical recycling, shredding, textile recycling, open-end spinning och friction spinning givit sökträffar på artiklar som använts. Artiklarna har hittats via söktjänsten Primo samt databaser som EBSCO eBOOK Collection, World Textiles, och Textile Technology Complete. Bland sökträffarna har sedan ytterligare artiklar valts ut ur referenslistor vilket lett vidare till fler artiklar inom arbetets ämnesområde. För att hitta dokument som inte finns publicerade i vetenskapliga tidskrifter, till exempel myndighetsdokument har söktjänsten Google istället använts.

2.2KLÄDESPLAGGFRÅNFMV

Under denna rubrik redovisas de fyra klädesplaggen som erhållits från FMV.

De klädesplaggen har använts som utgångspunkt för att möjliggöra detta arbete. Fiberkompositioner på samtliga klädesplaggen är angivna i tabell 2 och klädesplaggen har inga kända efterbehandlingar⁵.

Klädesplaggen analyserades först utifrån tygkonstruktion med hjälp av ett USB-mikroskop. Dessutom framtogs tygernas täthet genom att antal maskrader (mr) och maskstavar (ms) respektive trådar i varp och väftriktning.

Räkningen utfördes på fem centimeter vilket gav ett medelvärde angivet per centimeter.

5 Lisa Bernestål, systemingenjör, FMV, e-post 6 april 2020.

Var och ett av klädesplaggen vägdes och därefter avlägsnades detaljer och sömmar från klädesplaggen genom manuell klippning med sax och kvar blev tygstycken som bedömdes vara lämpliga för återvinning. När detaljer och sömmar avlägsnats vägdes de kvarvarande tygstyckena från respektive klädesplagg. Andelen tyg för återvinning beräknades och angavs i procent.

Även tygets kvadratmetervikt framtogs enligt svensk standard (SS-EN 12127, s. 39) med hjälp av en rundprovskärare med storleken 100 cm². Tabell 2. Fiberkomposition för respektive klädesplagg.

Klädesplagg Material (%)

Stickad tröja 80 WO/20 PA

Långkalsong 60 WO/25 PES/15 PA

T-tröja 100 CO

Skjorta 65 PES/35 CO

2.2.1STICKAD TRÖJA

Fiberkompositionen i den stickade tröjan är 80 WO/20 PA. Den stickade tröjan har sidsömmar samt förstärkta axelpartier av vävt tyg i kombination med axelklaffar med kardborreband. Likaså armbågarna är förstärkta och det vävda tyget återkommer även i form av detalj på höger ärm. Vid ärmsluten samt vid tröjans nederkant finns muddar med inlägg av med kärna av elastiskt monofilament.

Figur 1. a) Ylletröja framifrån, b) ylletröja bakifrån.

2.2.2LÅNGKALSONG

En stickad långkalsong av 60 WO/25 PES/15 PA i frottékonstruktion med öglad avigsida. Långkalsongerna har muddar med inlägg av elastiskt material vid linning samt muddar vid benslut. Vid linning, mitt fram och mitt bak finns sömmar men dock inga sidsömmar. Mitt fram är gylfen bandkantad och baktill är tyget förstärkt i form av fastsytt likadant tyg som i långkalsongerna i övrigt.

Figur 2. a) Långkalsong bakifrån, b) långkalsong framifrån.

2.2.3SKJORTA

Skjortan består av 65 PES/35 CO med mellanlägg i krage och kragstånd, ficklock, samt axelklaffar. På axelklaffarna finns knäppning i form av kardborreband medan ficklocken och mitt fram knäpps med plastknappar.

Nederkanten samt ärmsluten är fållade och baktill har skjortan ett ok.

Figur 3. Utseende av skjortan a) framifrån och b) bakifrån.

2.2.4T-TRÖJA

En t-tröja med ribbad halsringning av ringspunnet garn av 100% bomull och inga sidsömmar. I nederkant samt vid ärmslut är t-tröjan fållad.

Figur 4. Utseende av T-tröjan a) bakifrån, b) framifrån.

3. R ESULTAT AV LITTERATURSTUDIE

I följande avsnitt redovisas arbetets resultat i form av en litteraturstudie för att kunna svara på arbetets frågeställningar samt analys av fyra klädesplagg.

Genomgripande förklaringar på mekanisk återvinning och garnspinningsmetoder redogörs även i detta avsnitt för att få en förankring till utvärdering av följande metoder.

3.1MÖJLIGHETER TILL APPLICERING AV ÅTERVUNNA FIBRER

Återvinning innebär nedbrytning av en produkt till råmaterial med avsikt att råmaterialet ska kunna användas till nya produkter. Inom det textila området bryts produkterna ner till mindre delar såsom fibrer alternativt nedbrytning på molekylnivå vilket enbart är applicerbart för syntetfiber, till exempel polyester och nylon. De återvunna råmaterialen kan klassificeras utifrån vilken typ av produkt som tillverkas. Antingen klassificeras återvinningen som öppet kretslopp, vilket innebär att fibrerna från plagget återanvänds till en annan produkt, alternativt slutet kretslopp där fibrerna istället används till samma sorts produkt (Payne 2015). Ett öppet kretslopp är däremot möjligt för alla sorters textilier medan slutet kretslopp endast är möjligt för textilier av syntetfibrer. Detta förutsätter att återvinning av syntetiska fibrer sker genom repolymerisation som innebär smältning för att spinna fibrer på nytt. Vid

Mekanisk återvinning av textil är en down-cycling process. Det innebär att fiberkvalitén sjunker vid återvinning från textil till fiber och resulterar därmed i försämring i slutprodukt relativt den ursprungliga produkten. Enligt Hawley (2006) kan textilier av lågt värde återvinnas mekanisk för att sedan ingå i produkter med omfattande kravställningar inom bygg-, fordons- och försvarsindustrin. Användningsområden för kommersiellt återvunna fibrer omfattar stoppning, vaddering, isolering samt fibermattor och den huvudsakliga konstruktionsmetoden är non-woven. Att non-woven är vanligt förekommande beror på att den korta fiberlängden begränsar valet andra textila konstruktionsmetoder. Non-woven kan dock inte återvinnas på nytt till skillnad från när återvunna fibrer blandas med jungfrulig fiber och spinns till nytt garn (Östlund 2015). Fibrer från mekaniskt återvunna stickade tröjor av ull, akryl och kashmir sorteras efter fiberinnehåll och färg för att sedan spinnas till garn. De garnspinningsmetoder som används är open-end samt ringspinning och det färdiga garnet används till vävning av plädar.

Produktionen sker huvudsakligen i Italien och Storbritannien och plädarna säljs sedan av bland andra IKEA (Hawley 2006).

Återvunna fibrer förekommer även inom Nederländernas försvar där återvunna fibrer används vid nytillverkning av soldatutrustning och vid kassation sker mekanisk återvinning istället för förbränning. När soldatutrustning inom Nederländernas försvar kasseras till följd av att den inte längre fyller sin funktion eller på grund av överskott sorteras de textila material manuellt. Soldatutrustningen säljs sedan vidare i befintligt skick eller återvinns mekaniskt och sedan säljs i fiberform. Vad gäller nyproducerad soldatutrustning ställdes ett funktionellt leverantörskrav att minst 10%

cellulosabaserade fibrer per produkt skulle vara återvunna. Det resulterade i en beställning av 100 000 handdukar, 10 000 tvättlappar och 53 000 stycken gröna overaller innehållandes återvunna fibrer. Handdukar och tvättlappar innehöll 36% återvunna cellulosabaserade fibrer medan motsvarande siffra för overallerna var 14%. De återvunna fibrerna i de nytillverkade textilierna härstammade inte från tidigare återvinning av soldatutrustning (Langeland &

Grieving 2017).

I likhet med Försvarets Materielverks bärsäckar av polyuretanbelagd nylon består även heltäckningmattor av belagd textil. Heltäckningsmattor har tre skikt; ett tyglager i bottnen, fyllnadsmaterial i form av beläggning av kalciumkarbonat samt en tuftad textil som utgör golvets ytskikt. Den tuftade textilens lugg kan exempelvis vara nylon medan tyget kan vara av polypropylen. Likaså tyget till heltäckningsmattans botten är ofta av polypropylen. För återvinning av heltäckningsmattor finns olika metoder för återvinning av heltäckningsmattor, mekaniska likväl som kemiska. Studien anger att ekonomisk hållbarhet är en utmaning vid återvinning av heltäckningsmattor i USA. Metoden bygger på att heltäckningsmattan först

skärs till mindre bitar och sedan separeras och delas dess komponenter upp efter densitet. Ur metoden erhålls 98% ren nylon samt 98% ren polypropylen och den återvunna nylonen kan sedan blandas med jungfrulig nylon i förhållandet 1:3 för att användas till bildelar. Återvunnen textil från heltäckningsmattor kan även användas till olika former av komposit (Wang 2006).

3.2MEKANISK ÅTERVINNING

Vid mekanisk återvinning bearbetas textilierna mekaniskt från tyg till fiber.

Metoden kan användas för textilier av naturfiber, syntetfiber samt textilier av en blandning av dessa fibrer. Den vanligaste metoden vid mekanisk återvinning av textilier är shredding, vilket innebär att textilier rivs till fiber.

Ett förberedande steg som underlättar för mekanisk återvinning är att först sortera plaggen efter materialinnehåll och eventuellt färg. Därefter avlägsnas delkomponenter som bland annat dragkedjor, knappar, etiketter och plaggdelar med mellanlägg från klädesplaggen (Gulich 2006). Detta sker till stor del manuellt men om delarna är av metall kan de avlägsnas med hjälp av magneter så länge tekniken är tillgänglig på återvinningsanläggningen (Payne 2015). Dessutom kan märken med logotyper behöva avlägsnas och detta gäller främst yrkesklädsel för att hindra identifiering av klädesplaggen, vilket behöver ske på ett kostnadseffektivt sätt (Durham, Hewitt, Bell & Russel 2015).

När detaljer avlägsnats kan textilierna även behöva klippas till mindre delar, beroende på rivningsmaskin, i en klippningsmaskin till remsor. Efter klippningen sker rivning genom att remsorna förs in i en rivningsmaskin som består av cylindrar med tänder och där rivs ner till mindre beståndsdelar i form av en fibermassa. Beroende på om större rester av garn och tyg kvarstår i fibermassan kan den behöva genomgå rivningen ytterligare gånger (Sjöblom 2018).

Figur 5. Översiktsbild av processen på mekanisk återvinning. Notera att klädesplaggen genomgår klippningsmaskin endast vid behov.

3.2.1UTVÄRDERING AV MEKANISK ÅTERVINNING

Mekanisk återvinning är en bearbetningsprocess som orsakar fiberslitage och

resultatet av mekanisk återvinning 25 till 55% fibrer som är 10 mm eller längre. Detta avser dock inte lättbearbetade textila konstruktioner, exempelvis tyger av löst spunna garner. I dessa fall kan en högre andel fibrer längre än 10 mm erhållas (Gulich 2006). En av anledningarna till att fiberlängden reduceras vid bearbetning är på grund av slitaget som orsakas av friktionen mellan fibrerna. För att erhålla en högre medellängd av fibrerna undersöktes inverkan av förbehandling med polyetylglykol 4000 (PEG 4000) som smörjmedel. Det tillsattes i olika koncentrationer på tyg i tuskaft av jungfrulig bomull, polyester samt blandning av 50% bomull och 50%

polyester. Resultatet av studien visade på mindre slitage och därmed en ökad medellängd i jämförelse med obehandlad textil vid mekanisk återvinning (Sjöblom 2018).

Graden slitage vid mekanisk återvinning kan även påverkas genom val av fibersorter. Naturfibrer har generellt lägre draghållfasthet än syntetfibrer vilket gör att naturfibrer enklare bearbetas än syntetfibrer. På grund av denna skillnad är det svårt att bearbeta blandmaterial av syntetfiber och naturfiber eftersom detta leder till en inhomogen kardning. Det innebär att rivningsmaskinen orsakar stort slitage på naturfibrerna medan de syntetiska fibrerna är relativt svårare att separera. Dessutom kan ett starkare material som syntetfibrer behöva bearbetas ytterligare gånger för att kunna finfördelas ordentligt. Ett ökat antal omgångar kan leda till förekomsten av neps, i synnerhet för bomullsfibrer. Neps är knutar som bildas när fibrer trasslar sig i cylindrarnas tänder vid mekanisk återvinning. Detta orsakar slitage av fibrer och ger även upphov till fler korta fibrer som påverkar garnkvalitén negativt (Wanassi, Azzouz & Hassen 2016).

Förutom fibersort kan även möjligheterna till mekanisk återvinning påverkas av tygets konstruktion. Produktionsspill i form av slätstickat tyg som kategoriseras som lösstickad och därmed har en lägre kvadratmetervikt samt en tätare och tyngre interlock användes vid återvinning. Tygerna kategoriserades även utifrån om de var färgade eller obehandlade samt klipptes i olika storlekar innan rivning. Anledningen till att färgade och obehandlade tyger valdes var att färgningsprocesser orsakar fiberslitage vilket huvudsakligen avser förkortning av fiberlängd. På så sätt undersöktes möjlighet till återvinning av fibrer som redan utsatts för slitage. Tygerna klipptes sedan i storlekarna 5–15 cm med avsikt att jämföra med den vanligast förekommande storleken 15–30 cm. Till skillnad från de större tygbitarna var de minde tygbitarna enklare att öppna men ledde å andra sidan till ökad andel spill i form av korta fibrer. När rivningsprocessen upprepades mer än tre gånger medförde det försämrad garnkvalité i form av mer ojämnheter hos garnet. Att spinna garn av tjocklek 59 tex samt 29 tex av 100% återvunna fibrer med open-end spinning lyckades inte och därför valdes istället minst

50% återvunnen bomull blandat med jungfrulig bomull eller polyester (Ütebay et al. 2019).

Vad gällde tygbitarnas konstruktion fanns ingen signifikant skillnad angående spill men slätstickat tyg ledde däremot till högre fiberkvalité efter rivning i jämförelse med interlock. Detta beror på att mer lösstickade tyger förenklar rivningsprocessen. För att erhålla högre draghållfasthet hos garn från återvunnen interlock är det fördelaktigt att riva små bitar eftersom det är mer skonsamt för fibrerna då mindre kraft krävs för separering. Både draghållfasthet och töjning är dock bättre hos garn av fibrer återvunna från slätstickat tyg som är en mindre tät tygkonstruktion än interlock (Ütebay et al. 2019).

Vad gäller vävda textilier, sträcker de ut sig mindre än stickade textilier på grund av skillnader i deras konstruktion. Hos vävda textilier ligger att varp- och väfttrådar vinkelrätt ovanpå varandra. Detta gör att trådarna är placerade tätt intill varandra och endast tillåter små rörelser (Cooke 2011). Förutom tygkonstruktion har snoddvarvtalet även en påverkan på rivningsprocessen (Russell et al. 2016). Garn av högt snoddvarvtal är mer mottagliga för nötning än garn av lågt snoddvarvtal enligt Cooke (2011). Garner i tätt vävda tyger har vanligtvis högre snoddvarvtal än löst vävda tyger som generellt har ett lågt snoddvarvtal. Däremot ger ett lägre snoddvarvtal en högre komfort (El Moghazy 2008). Vanligen har ringspunna garner ett högre snoddvarvtal än open-end spunna. Detta leder till att ringspunna garner är mer tätpackade.

Likaså garner som är tunna är svårare att riva vilket leder till fler garnrester i fibermassan (Aronsson 2017).

Att återvinna elastan kan vara en utmaning i och med risken för intrassling i rivningsmaskinens tänder under processen. Studien som genomfördes omfattade mekanisk återvinning av två textilier med olika procentandel av elastan: 43 CO/43 PES/14 EL respektive 90 PES/10 EL. Studien resulterade i att båda textilierna inte hindrade återvinningsprocessen som författarna hade som sitt antagande. I fibermassan från rivningsprocessen kvarstod det delvis upprivna tygremsor samt garnrester. Den underliggande orsaken till detta förklarades inte i studien (Langley & Kim 2006).

Både Östlund et al. (2015), och Russell, Swan, Trebowicz och Ireland (2016) betonar att ull är en högvärdesprodukt i mekaniska återvinningssammanhang.

Enligt Russell et al. (2016) har stickade klädesplagg ett högre värde, i jämförelse med vävda textilier av kamgarn som ger kortare fibrer efter mekanisk återvinning, vilket försvårar garnspinning. Helst ska återvunnen ull

Enligt Ravasio och Rodewald (2018) som har genomfört återvinning av ullfibrer betonar i sin rapport att återvunna ullfibrer kan genomgå samma garnspinningsprocess som jungfrulig ull utan modifikationer. Största delen av återvunna ullfibrer används till non-wovenmaterial. I undersökningen användes textilier från hushåll som förkastas efter användning för deras studie. Innan återvinningsprocessen sorteras klädesplaggen manuellt efter material, materialkvalité och färg. För vävda klädesplagg blötläggs de vanligen innan rivning för att optimera fiberlängden, och för stickade klädesplagg sker rivningen torrt. Ett annat steg som kan utföras är karbonisering av tygremsorna efter manuell klippning för att avlägsna föroreningar som bomullsfibrer. Vid garnspinning av återvunnen ull används samma processer som jungfrulig ull genomgår. För spinnbarheten av återvunna ullfibrer är mekanisk återvinning och de förberednade processtegen inför garnspinning avgörande (Ravasio & Rodewald 2018).

3.3FRÅN FIBERMASSA TILL GARN

Den förberedande processen för garnspinning omfattar öppning av fibrer, kardning, sträckning, och roving av fibrer, se figur 6. Första steget inleds med öppning av fibrer som öppnar fibrerna för att avlägsna föroreningar och räta till fibrerna med hjälp av strömmande luft. Kardning parallelliserar fibrerna till en sliver. En kardningsmaskin består av roterande cylindrar och kan avlägsna neps och föroreningar i fibrerna. Tredje steget i processen är sträckning som arrangerar fibrerna mer parallellt och gör slivern mer homogen (Kadolph 2014; Mattisson & Wetterlund 2017). Det fjärde steget gäller här enbart ringspinning och kallas roving. Vid roving omvandlas sliver till förgarn som sedan spinns till garn. Rovingprocessen består av tre par valsar med olika rotationshastighet och funktioner vars uppgifter är att sträcka, tvinna och spola slivern på en spole (Carissoni, et al. 2002). Vid sträckningen i rovningsprocessen reduceras sliverns diameter, sedan tvinnas slivern för att kompakteras, vilket resulterar i en ökad sammanhållningen.

Slutligen spolas slivern upp på en spole innan ringspinning (Kadi 2018;

Sinclair 2014).

Figur 6. Blockdiagram på den förberedande process för garnspinning och garnspinningsmetoder som rotorspinning, friktionsspinning och ringspinning.

Vid sträckning av sliver med ett brett spann av olika fiberlängder medför det att korta fibrer rör sig längs med slivern då mindre tryckkraft från valsarna verkar på de korta fibrerna (<12,7 mm) i jämförelse med de långa. Detta leder till att korta fibrer ansamlas i klumpar. Fibrernas förmåga till sammanhållning avgörs av friktionskraften och beror på fiberlängd, tjocklek, elasticitet och krusighet.

Att öka tryckkraften hos den bakre valsen visar på en minskning av antalet neps hos slivern av bomull som användes. När slivern sedan passerar den främre valsen ökar sträckningen temporärt till följd av tjocka partier på slivern, exempelvis i form av ansamlingar av korta fibrer. Om den bakre valsens avstånd från den mellersta valsen ökas ökar även variationen av tryckkraften som utgör sträckningen. Denna variation av tryckkraften kan därigenom utgöra en indikation på sliverns jämnhet och innehåll av korta fibrer (Siddiqui, Abro & Yu 2014).

Lämpliga metoder för garnspinning av korta fibrer är open-end spinning som består av bland annat rotorspinning och friktionsspinning (Gulich 2006).

Open-end spinning omfattar flera metoder som bygger på att separera slivern till enstaka fibrer som spinns till garn (Das & Alagirusamy 2010). Dessa metoder är särskilt bra för korta fibrer då fiberlängden inte drastiskt försämrar dess spinnbarhet. Långa fibrer i open-end spinning tenderar att fastna i öppningscylindrar, vilket resulterar i en defekt i fibrerna, därmed är lång fiberlängd inte optimalt. Vid mekanisk återvinning är det framförallt korta fibrer som erhålls, vilket gör att open-end spinning blir den optimala metoden

Azzouz och Sakli (2007) visade att andelen av återvunnen fiber mellan 15 och 25% erhöll goda garnegenskaper, det vill säga att utan en märkbar skillnad i draghållfastheten, garnets ojämnhet och töjning. Gulich (2006) skriver att vid spinning av garn innehållandes återvunna fibrer utgör de återvunna fibrerna vanligen cirka 15% av garnet. Dock är det inte kommersiellt lönsamt att använda en hög andel av jungfrulig fiber i återvunnet garn på grund av den ökade kostnaden (Gun & Oner 2019).

Garn är en sammansättning av fibrer, vilket gör att garnets egenskaper är beroende av fibrernas egenskaper. Därmed är fiberegenskaper som fiberlängd och fibertjocklek de avgörande faktorerna. En lång fiberlängd är fördelaktig för fibrer som bomull men däremot inte för ull eftersom längre ullfiber innebär högre tjocklek som därmed försvårar spinningen (Morton & Hearle 2008).

Garnets jämnhet beror på antal fibrer i garnets tvärsnitt. Då återvunna fibrer i högre grad varierar i tjocklek och längd i jämförelse med garn av jungfruliga fibrer av en fibersort så leder detta till ett mer ojämnt garn med tunna och tjockare partier. På grund av stor skillnad i fiberlängd mellan återvunnen bomull och jungfrulig polyester tenderar bomullsfibrerna att bilda garnets ytskikt medan polyesterfibrerna vars längd och tjocklek är konsekventa istället utgör garnets kärna (Ütebay et al. 2019). Garner med större tjocklek uppvisar bättre värden vad gäller ojämnhet på grund av ett högre antal fibrer i tvärsnittet. Detta leder fram till rekommendationen garn med garnnummer 49 tex (Gun & Oner 2019).

Snodden i ett garn håller samman fibrerna i ett garn genom att det skapar friktion mellan fibrerna. Detta gör att vridningskoefficienten är en väsentlig faktor till garnkvalitén och de mekaniska egenskaperna i ett garn, i synnerhet för korta fibrer. Vridningskoefficient är ett mått som anger hur högt eller lågt snoddvarvtalet är i ett garn. Dock kan en för hög vridningskoefficient försvaga garnet genom att fibrernas riktning i garnet blir skev. När garnet utsätts för dragspänning, så uppträder det tryckkrafter som verkar mot garnets kärna. Tryckkraften motsvarar normalkraften N, och ju större tryckkraft, desto större blir friktionskraften F som ger garnet en högre draghållfasthet.

Relationen mellan normalkraft och friktionskraft ges av följande samband:

𝐹 = 𝜇 ∙𝑁, ⁽¹⁾

där μ motsvarar fiberns friktionskoefficient (Lord 2003).

Även renheten är en viktig faktor för att framställa ett högkvalitativt garn, i synnerhet för open-end spinning. Renheten påverkas primärt av de förberedande stegen innan spinningsprocessen. Spår av föroreningar i rotorspinning kan leda till störning av tvinningsprocessen genom att

föroreningar ackumuleras i rotorn, vilket eventuellt leder till bland annat fiberbrott och ett ojämnt garn (Slater 1986).

En annan parameter som kan påverka garnkvalitén är hårigheten i garn. Den definieras som mängden fiberändar som sticker ut längs garnets axel. Faktorer som har en inverkan på fibrernas hårighet i ett garn är fiberns finlek, vridstyvhet, böjstyvhet och fiberlängden enligt Majumdar (2010). Långa fibrer ger en liten vridstyvhet, vilket innebär en låg hårighet. Eftersom korta fibrer har färre kontaktpunkter med närliggande fibrer i ett garn och att det tenderar att orientera sig utanför mittpunkten av ett garn, leder detta till att korta fibrer bidrar till ökad hårighet (Majumdar 2010). Däremot är hög hårighet inte automatiskt negativt, då det finns tillämpningar där hög hårighet önskas. Exempelvis resulterar hög hårighet att tyget blir mer benägen mot nötning, däremot får tyget en högre komfort (Slater 1986).

3.3.1ROTORSPINNING

Rotorspinning är en form av open-end spinning och är en av de mest lämpade garnspinningsmetoden för korta fibrer. Utseendet av ett rotorspunnet garn karaktäriseras av parallella fibrer som lindas runt periferiskt av ytterligare fibrer längs fiberlängden. De fibrerna som lindas runt benämns som wrapper på engelska, se figur 7 (Tyagi 2010).

Figur 7. Illustration av strukturen av ett rotorspunnet garn.

Den första cylindern i rotorspinning är en matningscylinder som matar in sliver till den andra cylindern, det vill säga öppningscylindern, se figur 8.

Öppningscylindern har tänder som separerar sliver till individuella fibrer. I det här stadiet filtreras dessutom kvarstående föroreningar med hjälp av luftsugning innan fibrerna förflyttas till rotorn via transportkanalen. I rotorn tvinnas fibrerna till garn genom att rotorn roterar vilket skapar en centrifugalkraft som komprimerar fibrerna mot rotorns skåra och tvinnar fibrerna (Das & Alagirusamy 2010; Sinclair 2014).

Figur 8. Schematisk ritning av rotorspinning.

I dagsläget kan rotorspinning överskrida en produktionshastighet på 200 m/min, vilket är 5 gånger snabbare än ringspinningens maximala produktionshastighet som kan producera runt 40 m/min. Däremot kan rotorspinning endast spinna medelgrova till grova garner; 16 tex till 120 tex (Das & Alagirusamy 2010).

3.3.2ROTORSPINNING AV ÅTERVUNNA FIBRER

Öppningscylinder är det första steget i rotorspinningsprocessen. Dess funktion har en stor inverkan på egenskaperna hos rotorspunna garn (Tyagi 2010). En för låg hastighet på öppningscylinder leder till att fibrerna tillbringar mer tid i cylindern, vilket resulterar i fiberskada och uppkomst av damm, medan för hög hastighet gör att processen inte uppfyller sin funktion fullständigt (Das & Alagirusamy, 2010). En ökning av öppningscylinderns hastighet på kan påverka garnets draghållfasthet negativt och försämra maxtöjningen (Hasani, Semnani och Tabatabaei 2010). Hastigheter mellan 6000 till 9000 revolution per minute (rpm) på öppningscylindern undersöktes med med avseende på draghållfasthet, spänning, och brottförlängning på garn i 59 tex bestående av 60 PES/40 bomullsspill. Hastighet på 9000 rpm visade sig påverka draghållfastheten negativt men den gav däremot en positiv effekt på hårigheten och garnets jämnhet. Medan hastighet på 7000 rpm med 6500 rpm på rotor gav tillfredsställande resultat på draghållfasthet och garnets jämnhet. Dock påvisades inga markanta skillnader på brottförlängning på samtliga hastigheter. En hastighet på öppningscylinder mellan 7000–8000 rpm visade sig vara det optimala valet för att minimera föroreningar av (Duru

& Osman 2003).

Wanassi et al. (2016) undersökte jämnheten och draghållfastheten på garn i 59 tex, 39 tex och 29 tex av 50 CO/50 återvunnen bomull från garnspill. Detta jämfördes med 100% CO i respektive grovlek. Töjningen på 50 CO/50 återvunnen bomull hade högre maxtöjning än jungfrulig bomull av samtliga

tjocklekar. Draghållfastheten för 100% CO var högre än 50/50 med 36%, 24% och 18% för respektive tjocklekar. Studien visar att ju grövre garn desto bättre draghållfasthet och högre töjning för båda garnsorter. Detta resultat överensstämmer även med Gun och Oners (2019) resultat som undersökte garn med fiberinnehåll av återvunnen bomull och jungfrulig polyester i olika andelar. En förklaring från författarna är att ett grövre garn innehåller högre antal fibrer i tvärsnittet, vilket gör att garnet kan ta emot större krafter.

När andelen av återvunnen bomull ökade minskade draghållfastheten (Gun &

Oner 2019). En bidragande faktor kan ha varit att polyester är starkare än bomull. För att optimera draghållfastheten samtidigt behålla hög andel av återvunnen bomull i ett garn, presterade 70 återvunnen bomull/30 PES i 29 tex bäst. Konsekvensen med hög andel av återvunnet material är att det enbart kan producera grova garn, eftersom den högre mängden fibrer kompenserar för de undermåliga fiberegenskaper som påverkar garnets kvalité, såsom fiberlängden. För att spinna tunnare garn behövs längre och starkare fibrer.

Därav håller de jungfruliga polyesterfibrerna samman de kortare, återvunna fibrerna vilket resulterar i ett starkare garn än om enbart återvunna fibrer hade använts.

Fibrerna tvinnas till ett garn i rotorn, vilket gör att inställningarna i rotorn blir en kritisk faktor för garnegenskaper. Hög rotorhastighet ger en reducering i draghållfasthet och töjning för bomullsfibrer, dock erhålls ingen större påverkan för polyester. Däremot kan en hög rotorhastighet med en stor rotordiameter ge en ökning i antal neps men mindre defekter hos garnet, högt snoddvarvtal, och färre wrappers (Kumar 2015). Till följd av detta konstaterar Hunter (1978) att en stor rotordiameter ger en högre centrifugalkraft vilket gör att det blir enklare att spinna grövre garn. Vice versa används en liten rotordiameter för att tillverka tunnare garn enligt Kumar (2015).

Konsekvensen är dock att det bidrar till fler wrappers som kan leda till en reducering i draghållfasthet, samt ojämnt garn på grund av sämre parallellisering av fibrer i rotorn (Hunter 1978). I studie av Gun och Oner (2019) visar studiens resultat att en liten rotordiameter ger en aning bättre draghållfasthet. Landwehrkamp (1979) betonar att rotorhastigheten måste sänkas i samband med en ökning av rotordiameter.

Rotorspinning är inte en spinningsmetod som är att föredra vid spinning av ull på grund av ullfibrers tendens att leda till att föroreningar ackumuleras i rotorn. Föroreningarna stör processen av rotorspinning då renhet är en förutsättning och konsekvensen blir att produktionshastigheten begränsas

3.3.3FRIKTIONSSPINNING

Friktionsspinning, DREF är en metod som spinner garn med hjälp av friktion och har den högsta produktionshastigheten på 150–300 m/min i jämförelse med ringspinning och rotorspinning (Merati 2010). Principen av friktionsspinning bygger på att en sliver separeras till individuella fibrer genom öppningscylindern och omarrangeras. Slutligen transporteras fibrerna med hjälp av tilluftsflöde till en garnbildningszon där fibrerna tvinnas till ett garn med hjälp av två roterande valsar med hög ytfriktion. Detta innebär att när smörjande additiv tillsätts vid rivningsprocessen reduceras friktionen mellan fibrerna och de friktionsverkande valsarna vilket kan resultera i försämrade garnegenskaper (Tyagi 2010).

De vanligaste maskinmodellerna är DREF-2 och DREF-3. Skillnaden mellan modellerna är att DREF-3 tvinnar fibrerna runt ett färdigt garn som ger ett multikomponent garn och kan spinna ett bredare spann av

garnnummer (33–591 tex), vilket gör att DREF-3 är bättre anpassad för tekniska textilier (Merati 2010; Sinclair 2014).

Figur 9. Schematisk ritning av processen på friktionsspinning, DREF-2.

3.3.4FRIKTIONSSPINNING AV ÅTERVUNNA FIBRER

Det finns flera kritiska faktorer som kan påverka garnets egenskaper i spinningsprocessen, exempelvis kontaktytans geometri på de friktionsverkande valsarna samt rotationshastigheten på respektive komponent såsom öppningscylinder, inmatningsvalsar, och friktionsvalsarna (Tyagi 2010). Även kompositionen av jungfruliga fibrer och återvunna fibrer vid friktionsspinning påverkar garnets mekaniska egenskaper. Till exempel studerade Merati och Okamura (2004) garnegenskaper hos friktionsspunnet garn med en modifikation på matningscylindern. Två garner med olika

innehåll undersöktes: (1) 100% återvunna fibrer, och (2) bikomponentgarn, där kärnan består av 51% bomull och är omsluten av 49% återvunna fibrer.

Två garner med olika innehåll undersöktes: (1) 100% återvunna fibrer, och (2) bikomponentgarn där kärnan bestod av 51% bomull och var omsluten av 49% återvunna fibrer. Garn av återvunna fibrer hade en komposition på 67%, 27% rayon, 4% polyester, samt 2% akryl. Respektive garn spanns i olika tjocklekar: 30, 40, 50, 60, respektive 70 tex. När de mekaniska egenskaperna kartlades uppvisade garn av 100% återvunna fibrer en högre maxtöjning men lägre draghållfasthet än bikomponentgarnet (Merati och Okamura 2004). I studien av Merati och Okamura (2004) undersöktes 51% garnkärna och 49%

ytskikt medan enligt Tyagi (2010) uppnås optimal draghållfasthet i ett multikomponent garn bestående av 70% garnkärna och 30% ytskikt.

3.3.5RINGSPINNING

I ringspinningsmetoden löper slivern mellan sträckningsvalsar. De orsakar ett tryck mot slivern som påverkar tjockleken. Den sträckta slivern löper genom en garnguide som håller garnet parallellt orienterat med garnspolen. Detta underlättar uppspolning av det färdigspunna garnet på garnspolen. Runt garnspolen sitter en ring som rör sig vertikalt under processen, och på ringen sitter det en löpare som rör sig längs ringen, se figur 10. Fibrerna tvinnas genom att garnspolen roterar (Rengasamy 2010; Kadi 2018; Carissoni, et al.

2002). Under processen kan mekaniska påfrestningar i form av värme och friktion från löparen leda till garnbrott, detta är orsaken till ringspinningens begränsade maximala produktionshastighet som ligger på 40 m/min (Das &

Alagirusamy 2010; Rengasamy 2010).

Figur 10. Schematisk ritning av ringspinningsprocess.

Ringspinnnig är den mest tillämpade garnspinningsmetoden främst på grund av att tunna garner lägre än 16 tex kan produceras samt att ringspunna garn har övertaget vad gäller garnstyrka och garnjämnhet till skillnad från andra spinningsmetoder (Das & Alagurisamy 2010; Sinclair 2014). Denna metod är dock inte optimal för spinning av korta fibrer på grund av att flödet av fibrerna inte är kontinuerlig genom sträckningsvalsarna, vilket orsakar ojämnheter i garnet (Tyagi 2010). För att möjliggöra ringspinning av korta fibrer kan avståndet mellan samtliga sträckningsvalspar förkortas för att fibrerna ska få en bättre vägledning till respektive valspar. Dessutom får fibrerna en mer kontrollerad rörelse genom valsarna (Rengasamy 2010).

3.3.6 JÄMFÖRELSER MELLAN ROTORSPINNING,

FRIKTIONSSPINNING OCH RINGSPINNING

Garn spunnet av rotorspinning, friktionsspinning och ringspinning kan variera i olika avseenden såsom hårighet, nötningsmotstånd och mekaniska egenskaper. Detta exemplifieras i en studie av Barella, Vega, Alvarez och Castro (1989) undersöktes skillnaderna mellan egenskaperna såsom nötning samt hårigheten på PES/CO garn spunnet med ringspinning, rotorspinning och DREF-3. Garn av PES/CO spanns med garnnummer 40 tex och fiberförhållandet 70/30 samt med fiberförhållandet 50/50 i 60 tex. Studien visade att ringspunnet garn oberoende av garnsort hade högst antal hår som profilerade, medan rotorspunnet garn hade lägst antal. I en annan studie av Huh, Kim och Oxenham (2002) som studerade dessa tre spinningsmetoder,

dock med DREF-2, hos bomullsgarner i 60,3 tex så hade rotorspunnet garn minst antal fibrer som profilerade. Rotorspunna och ringspunna garner var dock en aning likvärdiga vad gäller hårighet. Ringspunna garn tenderar att ha en högre hårighet på grund av påfrestningarna på garnet från löparen (El Mogahzy 2008).

Barella et al. (1989) betonade att en ökad andel bomull ledde till att garnet blev mer nötningsbenäget för samtliga spinningsmetoder. Det framkom även att friktionsspunnet garn hade störst viktförlust vid nötningstestet medan rotorspunnet garn hade minst. Enligt Barella et al. (1989) är resultatet rimligt då rotorspunna garn karaktäriseras av en hög nötningsbeständighet, medan friktionsspunna garn är känsligare för nötning. I en undersökning av Huh et al. (2002) analyserades de mekaniska egenskaper i garn. Rotorspunnet garn hade lägst brottförlängningsgräns medan friktionsspunnet garn hade högst brottförlängningsgräns. En förklaring till detta är att friktionsspunna garn har en sämre sammanhållning av fibrerna i garnet och lägst draghållfasthet utav samtliga spinningsmetoderna.

3.4ANALYSMETODER FÖR ÅTERVUNNA FIBRER OCH GARN

I detta avsnitt presenteras analysmetoder för att utreda egenskaperna hos återvunna fibrer. Utifrån litteraturstudien har det bedömts att analysmetoderna som fiberlängden, de mekaniska egenskaper och garnets tjocklek som lämpliga för att utredningen. Innan analysmetoderna genomförs bör provmaterialen konditioneras enligt svensk standard (SS-EN ISO 139:2005, s. 39). Detta innebär att provmaterialen ska placeras i den sal där testet planeras att utföras ända tills de är i jämvikt med rummens atmosfär.

3.4.1FIBERLÄNGD

En bedömning av fiberlängder efter mekanisk återvinning är kritisk för garnspinning. Detta är på grund av att kunna anpassa inställningar efter fiberlängderna så att maskinerna kan köras automatiskt i en oavbruten process. Mätning av fiberlängd kan ske manuellt enligt svensk standard (SS- ISO 6989:2004, s. 39) som bestämmer fiberlängden och stapelfibrers längdfördelning. Metoden bygger på enstaka fibrer som ska mätas liggandes på glasplattor. På glasplattorna ska några droppar av flytande paraffin tillsättas på fibrerna. För att mäta fibrerna måste fibrerna spännas till lätt med hjälp av en tång, och detta mäts med en graderad linjal. Detta upprepas 500 gånger. Vid bestämning av fiberlängden räknas medelvärdet av fibrerna sedan beräknas fiberavvikelsens övre och undre gräns för ett 95%

konfidensintervall enligt formler

Övre gräns: 𝛥 (𝑚𝑚) =^1,96𝑠

√𝑛𝑖, ⁽²⁾

Undre gräns: 𝛥 (𝑚𝑚) =^−1,96𝑠

√𝑛𝑖 . (3)

Enligt Gulich (2006) finns det halvautomatiska testmetoder som mäter fiberlängd genom bildbehandling. Dock är halvautomatiska eller automatiska testmetoder i utvecklingsfasen och manuell mätning är därför att föredra.

3.4.2GARNNUMMERBESTÄMNING

Garnnummerbestämning enligt modifierad svensk standard (SS-ISO 7211–

5:2012, s. 39) som mäter garnets tjocklek. Denna analysmetod har valts på grund av den tar hänsyn till ojämnheter i garnet vid uträkning av medelvärdet av garnets tjocklek. Utförandet utförs med hjälp av ZWEIGLE-apparat som har en funktion att sträcka garn. Vid genomförandet av metoden ska apparaten ställas in efter en inspänningslängd på 50 cm. För att påbörja mätningen ska 20 trådar från vardera trådsystem i materialet klippas ut till en längd av ungefär 60 cm. Sedan sätts provkropparnas ändar fast i apparatens klämmor. Trådarna skärs av med en skalpell vid inspänningslängden det vill säga vid 50 cm och detta upprepas 19 gånger till. Garnets tex-nummer beräknas genom att väga de 20 trådarna med en inspänningslängd var för sig och därigenom erhålla ett medelvärde. Därefter tillämpas följande formel för att få fram garnnumret:

𝑡𝑒𝑥: 𝑔

1000𝑚 ⁽⁴⁾

3.4.3MEKANISKA EGENSKAPER

Textilier utsätts för mekaniska påfrestningar vid användning vilket gör att de mekaniska egenskaperna är viktiga parametrar för att bedöma kvalitén.

Därmed bör ett dragprovstest vara ett lämpligt test. I dragprovstestet bör garn som tillverkas av jungfruliga fibrer att jämföras mot garn av återvunna fibrer, då de återvunna fibrerna förväntas ha en reducerad draghållfasthet.

Utförandet kommer att genomföras enligt svensk standard (SS- EN ISO 2062:2009, s. 39), metod A med hjälp av dragprovsmaskinen, Tensolab Strength Tester. Testet omfattar flera dragprov för varje garn med en bestämd längd. Parametrar som bör tas hänsyn till vid utförandet är garnets E-modul, brottgräns samt brottförlängning. Värdet på brottgränsen kan beräknad enligt följande formel:

(𝑏𝑟𝑒𝑎𝑘𝑖𝑛𝑔 𝑙𝑜𝑎𝑑 𝑖𝑛 𝑘𝑔) ∗ (𝑙𝑒𝑛𝑔𝑡ℎ 𝑜𝑓 𝑠𝑎𝑚𝑝𝑙𝑒 𝑖𝑛 𝑚𝑚)

(𝑚𝑎𝑠𝑠 𝑜𝑓 𝑡ℎ𝑒 𝑓𝑖𝑏𝑟𝑒 𝑖𝑛 𝑚𝑔) = 𝑐𝑁/𝑡𝑒𝑥 ⁽⁵⁾

För att erhålla exakta värden från dragprovet registreras mätvärden i ett datorprogram ansluten till dragprovsmaskinen vid utförandet.

Dragprovsmaskinen är utrustat med garnklämma som styrs av ett pneumatiskt system som omvandlar gastryck till mekaniskt arbete. Maskinen rör sig vertikalt med en hastighet på 250 mm/min. Testet ska utföras i rumstemperatur, vilket motsvarar 20–22°C.

4. F ÖRBEREDELSER INFÖR RIVNING AV KLÄDESPLAGGEN

I detta avsnitt redovisas förberedande steg inför återvinning av stickad tröja, långkalsong, skjorta och t-tröja. I tabell 3 visas information om tygernas egenskaper utifrån täthet och andel återvinningsbart material efter förberedande klippning. Klippningen som genomförts innebar avlägsning av klädesplaggens delkomponenter för att erhålla ett så homogent material som möjligt för mekanisk återvinning. Vad som har avlägsnats och klädesplaggens garnegenskaper presenteras under följande underrubriker för respektive klädesplagg.

Tabell 3. Resultat från analys på tygkonstruktion, täthet, kvadratmetervikt, vikt och återvinningsbart material för respektive klädesplagg.

Klädespl agg

Tygkonst ruktion

Täthet Kvadrat metervi kt (g/m²)

Klädespl agg, vikt (g)

Återvinnin gsbart material (%) Stickad

tröja

Slätstickni ng med dragna nålar

4 ms/cm 6 mr/cm

470 748,0 67

Långkals ong

Stickad frotté

5 ms/cm 6 mr/cm

220 241,6 78

T-tröja Slätstickad trikå

18 ms/cm 24 mr/cm

180 200,5 84

Skjorta Poplin 52

trådar/cm i varp

120 224,4 62

4.1 STICKAD TRÖJA

Detaljer som avlägsnades var sömmar och muddar med inslag av elastiska trådar. Likaså avlägsnades detaljer av vävt tyg med okänd fiberkomposition.

Dessa detaljer var bestod av axelklaffar med kardborreband och förstärkta partier. Då detaljerna var fastsydda på det stickade tyget klipptes även det bort tillsammans med detaljerna för att förenkla momentet. Den stickade tröjans konstruktion bestod av löst tvinnat tvåtrådigt garn i form av stapelfibrer.

Figur 11. Mikroskopibilder av stickad tröja visar a) förstärkt parti av plaggen i vävt tyg, b) muddar med elastiskt material, och c) stickade tröjans tyg.

Efter avlägsning av detaljer vägde kvarstående återvinningsbart material 67%

av sin ursprungsvikt, vilket motsvarar 501,2 g.

Figur 12. Stickad tröja efter förberedande klippning.

4.2 LÅNGKALSONG

Långkalsongens konstruktion bestod av ett multifilamentgarn i form av inlägg samt ett enkeltvinnat stapelfibergarn för öglor. Detaljer som avlägsnades bestod av sömmar, linning och muddar vid benslut.

Figur 13. Mikroskopibilder av långkalsong visar a) rätsidan, b) frottékonstruktion på avigsidan, och b) muddar med inlägg av elastiskt material.

Efter avlägsning av detaljer vägde kvarstående återvinningsbart material 78%

av sin ursprungsvikt, vilket motsvarar 188,4 g.

Figur 14. Långkalsong efter förberedande klippning.

4.4 T-TRÖJA

Detaljer som avlägsnades var halsringningen, sömmar och fållad nederkant samt fåll vid ärmslut. T-tröjans konstruktion bestod av enkeltvinnat garn i form av stapelfibrer.

Figur 17. Mikroskopibilder av t-tröjan visar a) en 100x förstorad bild på t- tröjans tyg, och b) en 400x förstorad bild på t-tröjans tyg.

Efter avlägsning av detaljer vägde kvarstående återvinningsbart material 84%

av sin ursprungsvikt, vilket motsvarar 168,4 g.

Figur 18. T-tröja efter förberedande klippning.

4.3 SKJORTA

Detaljer som har avlägsnades var krage, knappslå, fickor, sömmar och axelklaffar. Skjortans konstruktion bestod av hårt tvinnat stapelfibrer.

Figur 15. Mikroskopibild på skjortans vävda tyg.

Vid klippning av detaljer från skjortan var processen mer arbetskrävande än för övriga klädesplagg på grund av att det fanns fler mindre detaljer, exempelvis krage och knappslå. Efter avlägsning av detaljer vägde kvarstående återvinningsbart material 62% av sin ursprungsvikt, vilket motsvarar 138,1 g.

Figur 16. Skjorta efter en förberedande klippning.

5.D ISKUSSION

Den första frågeställningen som arbetet syftar till att besvara är vilka parametrar som är avgörande för spinnbarheten av återvunna fibrer. Mot bakgrund av resultat från litteraturstudien är fiberlängden efter mekanisk återvinning avgörande för fortsatta möjligheter till garnspinning. Beroende på fiberlängd kan garnspinningsmetod väljas och kortare fibrer kan med fördel användas vid open-endspinning medan ringspinning kan vara svårare.

Open-endspinning producerar grövre garner än ringspinning och är därför mindre känslig för varierande fiberlängd. För att producera jämna garner av återvunna fibrer behöver garnet antingen spinnas grövre eller om istället spinns tunt behöver fiberlängderna vara mer homogena. Detta eftersom open- endspinning klarar kortare fibrer än ringspinning. Ett rimligt antagande kan vara att en större del av fibermassan kan utnyttjas vid rotorspinning än ringspinning i och med att rotorspinning kan spinna kortare fibrer. På så vis skulle spill kunna minskas. Dock är rotorspinning känslig för föroreningar i form av bland annat damm som kan störa spinningsprocessen. Om garn- och tygrester kan klassas som föroreningar och därigenom störa processen finns dock inget underlag för i litteraturstudien.

Eftersom naturfibrer generellt är svagare än syntetfibrer kan det medföra att naturfibrerna förkortas avsevärt medan syntetfibrerna leder till att tygbitar inte bryts ner under rivningsprocessen. Detta kan eventuellt medföra svårigheter vid rivning av klädesplaggen av blandmaterial, i synnerhet om tygkonstruktionen även är tät. Vidare framkom i litteraturstudien att ett brett spann av fiberlängder efter rivning kan bero på blandmaterial då naturfibrer och syntetiska fibrer har olika dragstyrka. Vad gäller långkalsongerna är det ena garnet av multifilament vilket skulle kunna försvåra rivning ytterligare eftersom garnet måste brytas vid rivning. Vad gäller långkalsongerna är det ena garnet av multifilament. Multifilamentets kontinuerliga fibrer kan antas leda till en högre draghållfasthet vilket kan försvåra rivningen ytterligare.

Detta kan resultera i flera omgångar av rivningsprocessen. Långkalsongen består förutom av multifilament även av stapelfibrer vilket medför att när långkalsongen rivs i flera omgångar kan stapelfibrerna ge upphov till en större andel av korta fibrer. Vid garnspinning kan ett ojämnt garn erhållas på grund av den stora skillnaden i fiberlängden mellan stapelfibrer och multifilament.

Av återvunna fibrer benämns ull vara den fibersort som ger bäst resultat vid mekanisk återvinning och garnspinning då återvunnen ull kan genomgå samma processer som jungfrulig ull. Fibrer av återvunnen ull förväntas således kunna användas till garner av högre kvalitet och spinnas till tunnare garner.

Garner spunna av fibrer med ett brett spann av fiberlängder har tjockare och tunnare partier hos garnet. Garnet förväntas på grund av detta ha en varierande draghållfasthet och skulle därför med fördel kunna tvinnas