Tecnologia avanzata per la stigliatura di - Centro Lino Italiano

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Tecnologia avanzata per la stigliatura di - Centro Lino Italiano

B2 Tecnologia avanzata per la stigliatura del lino, della canapa e di

altre piante di fibre liberiane

Tecnologia avanzata per lo scorticamento del lino, della canapa e di altre piante di fibre liberiane

Munder F. Fürrl, Ch., Hempel, H.

Istituto di ingegneria agricola di Bornim

D 14476 Postdam, Germania

Riassunto

Il lino, i semi di lino o le fibre di canapa possono sostituire il legno, il sintetico, il carbone e le fibre

di vetro in una vasta gamma di prodotti industriali.

E’ stata creata una nuova linea completa di macchinari per la trasformazione delle piante di fibre

naturali, che include tutte le fasi di trasformazione dalla raccolta al taglio delle balle di paglia, fino

alla pulizia del prodotto finale e delle pagliuzze.

Le fibre lavorate hanno una finezza dell’ordine di 2.5- 15 tex. La lunghezza delle fibre è adattabile

dai 50 ai 200 mm. Queste fibre possono essere accorciate tramite tagli ulteriori fino ad una

lunghezza definita pari ad esempio a 4-8 mm.

Le applicazioni pratiche delle fibre sono nell’industria delle automazioni, nel settore geo- tessile,

vengono utilizzate per le lenzuola termiche, per il materiale di isolamento fibroso e componenti, le

tavole da costruzione, il filo grezzo, le fibre tessili grezze e come rinforzo di diverse componenti e

parti strutturali.

Introduzione

Le fibre naturali stanno conquistando progressivamente una certa considerazione come materiale

rinnovabile e accettabile dal punto di vista ambientale per le applicazioni industriali, così come per

l’ingegneria civile e le attività di costruzione. Le caratteristiche meccaniche di primo grado delle

fibre naturali permettono la sostituzione delle fibre sintetiche, di vetro e di carbone in una vasta

gamma di prodotti industriali. Indipendentemente dalle condizioni atmosferiche e dalla resa,

comunque le applicazioni industriali delle fibre naturali richiedono la fabbricazione continua di

fibre di qualità elevata che devono essere disponibili in grandi quantità.

Tecnologie efficaci vengono già utilizzate per la coltivazione e per il raccolto di piante naturali. La

lavorazione economica e la produzione di fibre naturali devono ancora essere migliorate, per

assicurare una capacità e una qualità accettabili, per stabilire impianti di trasformazione potenti, con

esito positivo.

Perciò, in cooperazione con Kranemann Gartenbaumaschinen S.r.l., una linea completa di

nuovi macchinari che includa tutte le fasi di trasformazione, dalla raccolta al taglio delle balle

di paglia, fino alla pulizia separata delle fibre del prodotto finale e delle pagliuzze è stata

inserita in un impianto pilota, per testare i principi sviluppati nelle operazioni pratiche.

L’impianto pilota è stato costruito su una scala del 50% di una capacità raccomandata di 3 t/h

di paglia per un successivo impianto commerciale.

Il funzionamento dell’impianto pilota rende possibile ottenere operazioni sicure e dati

economici di trasformazione, in condizioni pratiche reali.

1)


2. Tecnologia per la trasformazione di piante fibrose naturali e configurazione delle

attrezzature

Le piante fibrose, come il lino, il lino da fibra, i semi di lino e la canapa vengono lavorate con la

stessa tecnologia, adatta sia alle piante verdi fresche di raccolto, sia alle piante macerate. La

macchina per lo scorticamento funziona secondo il principio di una swing-hammer mill. Lo

scorticamento della fibra si effettua tramite la sollecitazione a rimbalzo dei martelli sulla superficie

degli steli di paglia.

La trasformazione qui presentata include tutte le fasi, dalla ricezione delle balle di paglia fino ai

prodotti finali separati, che sono fibre e pagliuzze pronti per la spedizione. La configurazione delle

attrezzature per la lavorazione del lino viene mostrata in Figura 1.

Fig. 2 Impianto pilota per la trasformazione delle piante di fibre liberiane

3. Risultati della lavorazione

3.1 Frazioni emergenti dalla lavorazione

Quando viene messa in funzione questa tecnologia, le seguenti componenti emergono in diverse

qualità e quantità (Tab. 1). Comunque questi dati dipendono dal tipo di trasformazione delle piante

e della varietà.

Frazione Percentuale

Lino Semi di lino

1. Fibre lunghe 29 19

2. Pagliuzze 50 63

3. Fibre corte 10 8

4. Perdita da cardatura 1 2

5. Paglia corta, foglie, sabbia, pietre, perdita o.a. 9 8

6. Polvere 1,4 0,4

Tab. 1: Equilibrio di massa del lino e dei semi di lino trasformati

Lo scarico separato dei componenti è un vantaggio essenziale per le migliori applicazioni possibili

nell’industria per la produzione di prodotti finali speciali. Ad esempio, le fibre lunghe usate per la

produzione di pannelli interni per l’industria delle automazioni non dovrebbero contenere fibre

inferiori ai 20 mm.

Un’impressione visiva dei vari componenti della canapa viene fornita nelle seguenti foto (Figure da

3 a 6)

(FIGURE TUTTE MANCANTI)

Fig 3: fibre liberiane Fig. 4: Fibre lunghe

Fig. 5: Pagliuzze di lino Fig. 6: Polvere

2)


3.2 Produzione di fibre

La produzione pratica delle fibre è in stretta relazione con le varietà. Le produzioni medie vengono

mostrate qui di seguito (Tab. 2).

Produzione di fibre %

Lunghezza fibra dai 20 ai 160 mm Lunghezza fibre < 20 mm

Canapa da 23 a 27 6

Lino da 27 a 30 10

Semi di lino da 17 a 23 8

Tabella 2: Esempi di produzione di fibre

Comunque bisogna considerare che le fibre corte contengono anche un certo numero di pagliuzze.

La produzione di fibre è approssimativamente uguale, sia che venga prodotto lino non macerato o

lino macerato. Quindi la produzione di fibre non dipende dal tasso di macerazione.

3.3 Proprietà meccaniche

Le proprietà meccaniche naturali delle fibre, come la finezza, l’allungamento e il modulo possono

essere modificate solo in modo trascurabile tramite la lavorazione (Tab 3)

Tex

N

cN/tex

Finezza

Forza di rottura

Resistenza alla rottura

Canapa, verde fresca di raccolto 14,9 46,9 33,8

Canapa, meno macerata 8,1 64,3 38,9

Canapa, macerata 7,7 72,6 43,2

Lino, verde fresco di raccolto 4,1 63,6 44,3

Lino, verde di raccolto (2 passaggi) 3,3 48,1 38,5

Semi di lino, verdi freschi di raccolto 2,7 57,3 38,4

Tab. 3: esempi delle proprietà meccaniche misurate.

La finezza delle fibre di canapa può essere sostanzialmente migliorata tramite macerazione. Anche

le fibre diventano più stabili dopo la macerazione.

3.4 Pulizia delle fibre

Normalmente la pulizia richiesta delle fibre si raggiunge tramite due passaggi di pulizia dovuti

all’eccellente processo di stigliatura (Tab 4).

La pulitrice ultra multipla riduce il contenuto di pagliuzze di tutte le fibre macerate e della canapa

non macerata a meno del 4% e gli effetti della pulitrice saw-tooth permettono una maggior pulizia

inferiore al 2% di pagliuzze.

Comunque il lino non macerato, fresco di raccolto e i semi di lino devono passare dalle macchine di

pulizia due volte, per avere un contenuto di pagliuzze inferiore al 2%.

3)


Contenuto medio delle rimanenti pagliuzze %

Canapa, verde fresca di raccolto 1,20

Canapa, macerata 0,85

Lino, verde fresco di raccolto 4,40

Lino, verde fresco di raccolto, 2 passaggi < 0,50

Semi di lino, verdi freschi di raccolto 2,30

Semi di lino, verdi freschi di raccolto, 2 passaggi < 0,80

Tab. 4: Contenuto delle pagliuzze rimanenti dopo le due fasi del processo di pulizia.

La lunghezza di fibra delle fibre tecniche lunghe varia in una vasta gamma. Può essere adattato

tramite la lunghezza pre-taglio degli steli di paglia e i dati di funzionamento dello scorticatore.

Spesso le fibre inferiori ai 20 mm non sono desiderate nelle miscele di fibre lunghe tecniche per le

applicazioni tecniche. Quindi è un vantaggio essenziale della tecnologia utilizzata che le fibre corte

vengano separate dalle fibre lunghe insieme alle pagliuzze durante la fase di pulizia delle fibre. La

lunghezza media delle fibre richiesta per le applicazioni industriali è di circa 80 mm. Le

distribuzioni tipiche della lunghezza della fibra vengono mostrate in Figura 7.

Fig. 7: Distribuzione di lunghezza delle fibre lunghe dopo la lavorazione. (MANCANTE).

Un ulteriore accorciamento delle fibre durante il processo di stigliatura dovrebbe essere evitato,

perché il volume di perdita della fibra aumenterà nella fase di pulizia. E’ comunque possibile

effettuare un ulteriore taglio delle fibre dopo la pulizia, se richiesto per particolari applicazioni

(Vedi sotto).

4. Preparazione di fibre per varie applicazioni

L’utilizzo delle fibre naturali per varie applicazioni, tecnologie e prodotti speciali spesso richiede un

ulteriore taglio delle fibre. Le moderne macchine di filatura (cotoniere), ad esempio, richiedono una

lunghezza media della fibra nell’ordine di 30-40 mm. La produzione di composites richiede fibre

molto corte, nell’ordine di 2-8 mm solamente.

Perciò una macchina impostata in modo speciale per il taglio taglierà le fibre secondo una precisa

lunghezza nominale, che è adattabile e va dai 4 ai 50 mm.

Un campione di fibre tagliate di lino viene mostrato in Figura 8.

Fig. 9: Distribuzione di lunghezza delle fibre tagliate (MANCANTE).

5. Possibile applicazione delle fibre lavorate

Dalla lavorazione delle piante di fibre naturali sono state evidenziate diverse frazioni, quando si

utilizza la tecnologia presentata in questo capitolo. Per un funzionamento economico dell’impianto

ciascuna frazione deve essere utilizzata per la migliore applicazione o prodotto possibile. I campioni

per l’utilizzo praticato dei componenti e delle frazioni vengono mostrati nella Tabella 5.

4)


Frazione Esempi di applicazione

Fibre lunghe * tappetini per l’industria dell’automazione

* tappetini ad isolamento termico

* filato grezzo

* prodotti tessili

* carta e cartone, tavole per il tetto

* cellulosa

* sigillo

* composites

Pagliuzze * rinforzo del cemento

* lettiera per animali

* materiale poroso per la formazione di mattoni di argilla

* carburante

* pannelli da interni

* assi per i mobili

Fibre corte * isolamento termico riempito

* pannelli di isolamento termico

* pannelli di isolamento acustico

* base ingessatura

* lastra di truciolato

- carta e cartone, tavole per ricoprire il tetto

- cellulosa

* composites

* assorbente di costruzione per l’industria chimica

Polvere * materiale poroso di formazione per mattoni di argilla

* carburante

* fertilizzante organico

Tab 5: applicazione possibile delle fibre naturali lavorate

I campioni mostrano che ciascuna frazione può essere utilizzata. Non ci sono materiali di scarto.

6. Conclusioni

- La tecnologia proposta è adatta alla lavorazione di lino macerato, semi di lino, canapa ed altre

piante di fibre liberiane.

- La sollecitazione di rimbalzo della macchina stigliatrice effettua uno scorticamento completo

della fibra, che semplifica la pulizia della fibra.

- Durante la lavorazione delle piante di fibre liberiane i componenti possono essere scaricati

separatamente per le diverse applicazioni. Questo è un vantaggio essenziale per ottenere la

migliore applicazione possibile di tutti i componenti nell’industria e per la produzione di

prodotti speciali finali.

5)


- La fase di pulizia della fibra, seguita da una fase di apertura, riducono il contenuto rimanente di

impurità fino a 29%.

- Le eccellenti proprietà delle fibre naturali rendono possibile sostituire fibre tecniche come fibre

sintetiche, di vetro o di carbone in molte applicazioni industriali.

- La lunghezza della fibra dopo la lavorazione delle piante di fibre liberiane è adatta alle esigenze

di molte applicazioni tecniche. Tali fibre possono essere preparate per l’applicazione in

composites, accorciandole fino ad una lunghezza media di 4-8 mm.

- Bisogna verificare che le fibre lunghe siano idonee all’utilizzo per i tappetini dell’industria di

automazione, i tappetini ad isolamento termico o prodotti tessili e bisogna anche verificare che

le fibre tagliate siano adatte alla creazione di composites.

- I dati relativi al funzionamento dell’impianto sono flessibili, per impostare i dati relativi alle

fibre e i dati relativi alle pagliuzze in un’ampia gamma che va incontro alle esigenze di molte

applicazioni.

- Una capacità fino a 3 t/h di input di materiale grezzo assicura una produzione di fibre

economica e vantaggiosa e adatta al mercato.

- Si continua a portare avanti la ricerca e i test, al fine di adattare le caratteristiche meccaniche

delle fibre e pagliuzze alle molte diverse applicazioni e per estendere la gamma operativa delle

piante fibrose tropicali.

8. Riferimenti

(1) Fürli, Ch. Hempel, H. Gewinnung von Naturfasern durch Prallbeanspruchung

Chem. Technik 51 (1999)6, 3 pagine

(2) Fürli, Ch. Hempel, H. Optimieren einer neuen Maschine zum Faseraufschluss durch

Prallbeanspruchung

Freiberger Forschungsreihe A852 Ökologie (1999)

(3) Krakowska, I. Report of fibre testing No. LW/04/02

Research Laboratories of the Institute of Natural Fibres

Poznan, Poland, 2002, 3 pagine

(4) Blacha, J. Rawluk, M. Report of fibre testing No. LW/08/03

Research Laboratories of the Institute of Natural Fibres

Poznan, Poland, 2003

6)

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