Synchrowash
SYNCROWASH
La
POZZI LEOPOLDO ha brevettato una nuova
apparecchiatura e un procedimento per ottenere maggiore efficienza e
produttività nelle macchine da tintoria per filo; specificamente
indirizzato verso la tintura del cotone, questo nuovo sistema denominato
SYNCHROWASH rappresenta un'assoluta novità nell'orizzonte del
macchinario oggi disponibile sul mercato.
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
fig. a efficienza delle operazioni 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
Fig. c: lavaggio drop & fill
SYNCHROWASH è un
nuovo sistema di lavaggio brevettato che permette un eccezionale
risparmio d'acqua ed energia durante le operazioni di tintura.
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.
Fig. d schema funzionale
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.
Fig. e: lavaggio SYNCHROWASH
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.