Tecnologie - Synchrowash

Synchrowash

SYNCHROWASH è ora una realtà commerciale e impiegata industrialmente; quanto segue esamina i principi sui quali questo sistema si basa e ne delinea i risultati pratici ottenibili.

Lo stato dell'arte
La continua ricerca di vantaggi in produttività ha portato i costruttori, negli ultimi anni, a sviluppare nuove tecnologie nelle macchine di tintura del filo: ognuno di questi sforzi è stato teso a razionalizzare i vari elementi del percorso produttivo in modo da ridurre la possibilità o meglio la necessità di costose operazioni di ripresa.
Se guardiamo più in particolare a come l'evoluzione tecnologica ha avvicinato il tintore alla possibilità di produrre un risultato finale " giusto la prima volta" ci rendiamo conto che una notevole serie di miglioramenti hanno concorso a produrre questo risultato: esempi specifici possono essere trovati sia nella tecnologia dei pre trattamenti, con l'uso di ausiliari sempre più mirati,sia nella riduzione generale dei trattamenti di preparazione oltre che nella tecnologia prettamente tintoriale.
Possiamo elencare:

• Macchine a minor rapporto di bagno
• Controllori più evoluti del ciclo tintoriale
• Strutture di supporto quali sistemi di dosaggio
• Controlli d'aggiunta più raffinati

Tutti questi elementi hanno sicuramente portato oltre che ad una semplificazione del ciclo soprattutto ad un più certo risultato finale.

La tintura del cotone
Prendendo d'esempio la tintura del cotone, tutti gli elementi sopra esposti hanno sicuramente migliorato la produttività ma nessuno ha avuto un impatto notevole e decisivo sulla riduzione dei costi di produzione.
La ragione è facilmente identificata: tutte queste innovazioni sono state dirette a migliorare il risultato della tintura vera e propria, ma poco è stato fatto per migliorare le condizioni dei trattamenti che ne precedono o seguono lo svolgimento.
Oggi è possibile stimare che, durante una tintura, il 80% dell'acqua consumata, il 90% dell'energia e quasi il 70% del tempo necessario ad ottenere il prodotto finito venga utilizzato nelle operazioni di purga, lavaggio e risciacquo finale.
Ciò porta ad definire che queste frazioni del ciclo sono molto importanti al fine di ridurre i consumi e perciò i costi.
Dalla metà degli anni 90, specialmente nella tintura dei tessuti, sono stati portati a termine molti esperimenti per ottimizzare l'utilizzo delle macchine e produrre la maggiore efficienza possibile attraverso un consumo più limitato d'acqua.
Diminuire il consumo dell'acqua, porta di per sé ad una correlata diminuzione dei costi energetici e del tempo necessario per ottenere il prodotto finito.
Per un tintore di filo, le possibilità oggi disponibili sono piuttosto limitate: la quasi totalità del macchinario presente sul mercato permette lo svolgimento delle operazioni di lavaggio secondo due schemi standard:

• Il lavaggio tradizionale basato sulla sequenza: riempimento, circolazione, scarico
  
• il lavaggio in continuo
  

Il lavaggio riempimento / scarico
Normalmente le operazioni di lavaggio dopo purga e dopo tintura sono effettuate attraverso una successiva diluizione degli inquinanti presenti nel materiale con l'aggiunta ciclica di acqua pulita.
L'efficienza di operazioni di questo tipo è molto legata al rapporto di bagno presente nella macchina, alla temperatura del mezzo di lavaggio che ne determina la capacità di diluizione del colorante idrolizzato, al rapporto di circolazione che viene instaurato all'interno della macchina e dalla quantità di fluido che rimane all'interno del materiale durante le operazioni di scarico.
Un altro fattore decisivo è la chimica che trattiene l'inquinante al materiale da trattare.
Tutte queste variabili sono però legate anche a molte altre condizioni industriali quali la disponibilità continua di acqua, la capacità del sistema di fornire la sufficiente quantità di energia termica nel tempo voluto e la velocità in cui tutte queste operazioni possono seguirsi una all'altra.

Il lavaggio continuo
Uno degli svantaggi dell'operazione di lavaggio mediante riempimento e successivo scarico risiede nella possibilità che , durante lo scarico, venga depositata sul materiale una notevole quantità d'inquinante; inoltre, con alcune tinture sensibili all'ossidazione, l'introduzione d'aria intorno al materiale durante il lavaggio dopo tintura può portare a differenti strati d'ossidazione del materiale stesso e ad effetti denominati di "bronzatura".
Per contrastare questi difetti, è stata introdotta da tempo la tecnologia del lavaggio continuo in cui, alla fine dell'operazione di tintura, viene introdotta acqua a monte del materiale da trattare e, nello stesso tempo, viene scaricata un'identica quantità d'acqua a valle dello stesso, in modo da produrre una diluizione degli inquinanti in maniera continua.



SYNCHROWASH: l'innovazione

Dal punto di vista chimico fisico, i due metodi sopra descritti presentano parecchi svantaggi:
Nel primo caso," riempimento-scarico", l'efficienza del sistema di lavaggio, che è naturalmente proporzionale alla differenza di concentrazione tra il fluido di lavaggio e la quantità di inquinante presente nel materiale è molto influenzata dal rapporto di bagno presente in macchina.
Infatti, questo processo deve avvenire fino al raggiungimento di uno stato d'equilibrio tra la concentrazione d'inquinante nel materiale da lavare e quella nel fluido di lavaggio



Infatti, è ben noto che nel lavaggio di coloranti reattivi maggiore è il rapporto di bagno nella macchina, minore è il numero di lavaggi necessari per ottenere lo scopo finale ma, sia un alto rapporto di bagno, sia un alto numero di lavaggi porta ad un notevole consumo d'acqua.
D'altro canto, nell'utilizzo di un sistema continuo di lavaggio, l'effetto di miscelazione del carico inquinante con il resto del bagno presente nella macchina abbassa la concentrazione di inquinanti che può essere estratta dal sistema attraverso lo scarico continuo.

Nei due casi sopra esposti, l'efficienza di lavaggio è, non solo ben compresa nei suoi principi fondamentali, ma anche prevedibile attraverso l'analisi puramente matematica dell'andamento di concentrazione.
I due grafici seguenti rappresentano l'andamento della concentrazione, tipico nei due casi.
Per semplicità gli esempi qui riportati si riferiscono alla rimozione di elettroliti da filato cotone 100% in un bagno di tintura reattivo.

Fig. b: lavaggio continuo

 

 

Il funzionamento
Il concetto su cui si basa questa nuova tecnologia si può riassumere in due punti fondamentali:
- la massimizzazione delle differenze di concentrazione d'inquinante.
Ogni operazione di lavaggio si basa fondamentalmente sulla progressiva diluizione di un inquinante.
L'efficienza ottenibile durante quest'operazione di diluizione è direttamente proporzionale alla differenza di concentrazione che si viene a creare dinamicamente durante il lavaggio. Synchrowash permette di ottenere sempre la massima efficienza di lavaggio concentrando il più possibile gli inquinanti nelle acque di scarico.
- il recupero energetico dalle acque di lavaggio.
Ogni operazione di lavaggio è in generale più efficiente se è eseguita a caldo. Di contro il riscaldamento dell'acqua comporta un incremento notevole dei costi energetici.
La struttura idraulica del lavaggio Synchrowash permette di montare, sulla tubazione di scarico, un recuperatore di calore che annulla quest'incremento di costo e, in più, offre sostanziali vantaggi economici dato che il fabbisogno termico della macchina viene ridotto.

Anche se a prima vista il sistema ricorda il tradizionale "lavaggio in continuo", la nuova tecnologia si basa su un concetto diverso che, come vedremo, offre vantaggi superiori.



SYNCHROWASH è ottenuto con l'applicazione, su una macchina di tintura pressurizzata a cuscino d'aria, di uno speciale dispositivo di separazione del fluido in circolazione che, in modo efficace, divide in flussi differenti il bagno, secondo la concentrazione di inquinante in esso contenuto.

Questo dispositivo, unito ad un sofisticato sistema di controllo, permette di estrarre continuamente dal fluido in circolazione solo la parte più inquinata e di scaricarla, e, contemporaneamente reintegra un'identica quantità di
acqua pulita pre-riscaldata nel fluido di circolazione, a monte del materiale da lavare (fig. d).
Il risultato netto di quest'operazione consiste nell'ottenere un flusso continuo di scarico molto inquinato, mantenendo sempre al massimo livello la differenza di concentrazione fra il fluido entrante ed uscente dal materiale.



Dalla figura e risulta evidente quanto la diminuzione della concentrazione d'inquinanti sia molto più marcata con l'utilizzo del sistema SYNCHROWASH piuttosto che con un lavaggio continuo tradizionale.(vedi fig. b)
L'andamento della curva, e con esso il modello matematico relativo sono molto simili a quanto già derivato per il lavaggio di tipo continuo ma, dato che la separazione degli inquinanti dal bagno di lavaggio avviene in maniera più veloce, il tempo impiegato, e pertanto l'acqua utilizzata, sono inferiori.
La tecnologia SYNCHROWASH è applicabile a tutte le operazioni di lavaggio effettuate durante un ciclo di tintura:

Nelle operazioni di lavaggio dopo purga, la capacità del sistema SYNCHROWASH di mantenere costante il flusso di circolazione all'interno del materiale, permette di evitare che i grassi e le cere, emulsionati dalla purga vengano depositati sul filato a causa degli shock termici e degli svuotamenti tipici delle normali operazioni di lavaggio drop & fill.

Nel lavaggio dopo tintura, l'efficacia del sistema SYNCHROWASH permette di ottenere la rimozione quasi completa del colorante non fissato che è presente, libero, negli interstizi del filato da trattare.
La più alta differenza di concentrazione tra la quantità di colorante idrolizzato presente all'interno della fibra, rispetto alla concentrazione del fluido in circolazione, permette alla saponatura che seguirà il lavaggio, di esercitare una maggiore efficacia di diffusione del colorante idrolizzato verso l'esterno della fibra e, di conseguenza, verso la sua rimozione. Questa è la ragione per cui, con l'utilizzo di un procedimento SYNCHROWASH, si riduce drasticamente il numero di saponature necessarie per ottenere solidità più alte.

Naturalmente, anche nel lavaggio dopo saponatura il risultato del procedimento SYNCHROWASH è il medesimo: il colorante idrolizzato, riportato alla superficie della fibra, è rimosso molto più velocemente con l'utilizzo di una quantità inferiore d'acqua.


Vantaggi

Il vantaggio più visibile del procedimento Synchrowash è evidente: in questo modo, l'operazione di lavaggio è più efficiente, si può perciò comprimere notevolmente le quantità di acqua necessaria.
Nel grafico seguente, (fig. f) sono mostrate le differenti condizioni operative tra i sistemi di lavaggio tradizionali, siano questi del tipo drop & fill o di lavaggio continuo, quando comparati con quanto ottenibile utilizzando il procedimento SYNCHROWASH.



Rimanendo nell'ambito della tintura del filato di cotone, sono qui analizzati i tre casi principali di tintura comunemente impiegati a livello industriale.
Si può facilmente notare il cospicuo ridursi del consumo d'acqua, che può raggiungere in alcuni casi il 60%.

Dal punto di vista produttivo questa riduzione di consumo comporta una diminuzione rilevante dei tempi di lavorazione totale.
Con una tintura reattiva, infatti, il tempo medio tra carico e scarico del materiale si aggira, per le macchine e i procedimenti tradizionali, intorno alle 7 7,5 ore; su una macchina SYNCHROWASH, la stessa ricetta con solidità persino superiori può essere prodotta in meno di 5 ore.
E chiaro che quest'incremento della velocità operativa può portare o ad un incremento della produzione o ad una riduzione del macchinario utilizzato, con i conseguenti benefici di tipo economico.
Un ulteriore vantaggio è rappresentato dal sistema di controllo che permette di slegare l'operazione di lavaggio dalla disponibilità, che normalmente risulta variabile in una tintoria, dell'acqua necessaria al lavaggio; infatti, il sistema provvede ad allungare o accorciare i tempi operativi secondo le quantità di acqua disponibili al momento dell'operazione.
un effetto collaterale,non indifferente, di Synchrowash sta nell'abbattimento dei picchi di richiesta idrica, situazione che permette un disegno più efficiente dei servizi di distribuzione idrica all'interno della tintoria.

Synchrowash e i coloranti reattivi
Le solidità ottenibili con un procedimento SYNCHROWASH utilizzando coloranti reattivi, sia a caldo che a freddo, sono estremamente elevate pur con un consumo d'acqua molto ridotto.
Si è notato inoltre che la quantità di saponature necessarie per ottenere solidità 5 risulta essere minima: infatti con un colorante scuro, tipicamente nella gamma dei rossi e dei turchesi, si riesce ad ottenere il massimo della solidità con l'utilizzo di una sola operazione di saponatura preceduta e seguita da lavaggi Synchrowash.

A titolo d'esempio, prendiamo in considerazione i vantaggi derivanti dall'applicazione della tecnologia SYNCHROWASH ad una tintura di reattivo a freddo in una tonalità blu scuro.
Il grafico seguente mostra la variazione nei consumi d'acqua, d'energia termica di nel tempo di tintura quando la stessa ricetta sia utilizzata su una macchina tradizionale o su di una SYNCHROWASH.






Conclusioni

I dati esposti nel grafico, riferiti ad una sola giornata di lavoro, se riportati sul funzionamento annuale di una tintoria cotoniera con le caratteristiche specificate portano a risparmi che sfiorano il mezzo miliardo di lire.
E' evidente, da quanto sopra esposto, quanto l'introduzione di una nuova tecnologia possa essere importante per tracciare la via di una maggiore competitività sul mercato di oggi.
Il sistema Synchrowash applicato sulle macchine POZZI offre ai suoi utenti vantaggi importanti per la riduzione dei costi di produzione, ma nello stesso tempo concorre a diminuire il peso ambientale di operazioni che, sempre di più, sono guardate con sospetto in un clima di rinnovato interesse per l'ambiente.
È importante ricordare che l'affidabilità di questo processo è tale da rappresentare un importante passo avanti nella filosofia del "Right-First-Time" poiché SYNCHROWASH estende il controllo, effettivo e strumentale, dalle operazioni di tintura anche a quelle di lavaggio.