Karstaukseen soveltuvat biopohjaiset ja kierrätetyt kuidut

Abstract

Ilmastonmuutos ja jatkuvasti ehtyvät luonnonvarat ovat ajaneet maailman tilanteeseen, jossa on välttämätöntä pohtia uusia, kestävämpiä ratkaisuja ja toimintamalleja hyvinvoinnin turvaamiseksi tulevaisuudessa. Karstattujen kuitukankaiden kohdalla tämä tarkoittaa kehitystyötä varsinkin kestävämmän kuituraaka-aineen löytämiseksi. Tällä hetkellä karstattujen kuitukankaiden raaka-aineena käytetään lähinnä uusiutumattomista luonnonvaroista peräisin olevia, fossiilisia tekstiilikuituja, kuten polypropeenia ja polyesteriä. Opinnäytetyön tavoitteena oli selvittää karstausprosessin asettamat vaatimukset kuidun ominaisuuksille sekä tutkia näiden tietojen pohjalta, millaisia karstaukseen soveltuvia biopohjaisia ja kierrätettyjä kuituja on olemassa. Työn tarkoituksena oli laatia tietopaketti soveltuvista kuiduista, edistäen samalla myös kuitukangasteollisuuden vihreää siirtymää. Opinnäytetyö on kirjallisuuskatsaus. Lisäksi muutamaa yritystä haastateltiin työhön sähköpostitse.

Karstaukseen soveltuvan kuidun tulee olla noin 15–50 mm pitkä, lineaaritiheydeltään 1–300 dtex ja sen murtovenymän tulee olla vähintään 2–5 %. Kun kuitu täyttää nämä vaatimukset, se ei rikkoonnu karstan aiheuttaman mekaanisen rasituksen eikä venytyksen myötä, vaan pystyy muodostamaan yhtenäisen sekä tasaisen kuitumaton yhdessä muiden kuitujen kanssa. Ominaisuuksiltaan tähän skaalaan sopivia biopohjaisia kuituja on esimerkiksi nokkonen, polylaktidi, villa, kameli, pellava, hamppu, ananas ja rami. Näistä potentiaalisimpia kuituja ovat nokkonen sekä polylaktidi. Nokkonen kasvaa vaatimattomissakin kasvuolosuhteissa sekä omaa vähäisen ympäristökuorman ja yhtä hyvän lujuuden kuin paljon karstattava puuvilla. Polylaktidi on puolestaan maitohaposta valmistettu biopohjainen polymeeri, joka vastaa ominaisuuksiltaan täysin perinteisiä muoveja. Polylaktidin käyttöä kuitenkin hankaloittaa sen hajoaminen lämmön ja kosteuden vaikutuksesta. Sekoitteena karstaukseen soveltuu myös esimerkiksi juutti, kookos, manilla ja sisal.

Tekstiilikuitujen kierrätys on vielä pienimuotoista, mutta tarvetta toimivalle, koko arvoketjun kattavalle järjestelmälle on valtavasti. Globaalisti poistotekstiileistä noin 87 % päätyy polttoon tai kaatopaikalle. Tämä on hukkaan heitettyä potentiaalia. Kierrätyskuitujen käyttöä rajaa hinta, saatavuus sekä hankaluus mitata kuitujen ominaisuuksia, mikä olisi tärkeää loppukäyttökohteen arviointia varten. Karstaukseen kierrätyskuidut sopivat sekoitteena tai yksinään, kunhan vaatimukset ominaisuuksien suhteen täyttyvät.

Climate change and the depletion of natural resources have increased interest in sustainable development and circular economy. The textile industry, for example, is increasingly interested in finding new, more sustainable raw materials. The objective of this thesis was to identify new bio-based and recycled fibers suitable for the nonwoven carding process. The purpose of this thesis was to support the green transition of the textile industry.

The literature review showed that carded nonwovens are primarily made from fibers derived from non-renewable natural resources. The most commonly used fibers are polypropylene and polyester.

It was concluded that fibers were suitable for carding if they were 15–50 mm in length, had a linear density between 1–300 dtex, and an elongation of at least 2–5 %. Bio-based fibers that met these criteria included wool, camel hair, nettle, flax, hemp, pineapple, ramie and polylactic acid. Among these, nettle and polylactic acid showed the most potential. Fibers such as jute, coconut, manila and sisal were also suitable for carding when blended with other fibers.

Identifying recycled fibers suitable for carding proved to be challenging, as their properties were difficult to determine using traditional measurements and methods. In general, textile fiber recycling is still limited, but there is a significant need for a functional system.