Opis projektu

Celem projektu jest opracowanie nowego włóknistego pokrycia podłogowego, którego zamknięty cykl życia w dużym stopniu ograniczałby szkodliwy wpływ na środowisko jaki stanowią obecnie produkowane wykładziny. W oparciu o dzisiejszą wiedzę do rozwiązania problemu zostaną wykorzystane surowce oraz techniki energooszczędne, nietoksyczne oraz o obniżonej emisji dwutlenku węgla do atmosfery.

Idea proponowanego rozwiązania, inspirowana rozwiązaniami oraz cyklami obserwowanymi w naturze, oparta jest na zastosowaniu prostego procesu produkcji oraz wykorzystaniu tworzywa włóknotwórczego, które bez późniejszych problemów będzie można poddać operacji recyklingu i odzyskać w całości wykorzystany surowiec. Odzyskany surowiec będzie wykorzystywany do produkcji nowych wyrobów. Dodatkowym atutem wykorzystanego rozwiązania jest możliwość włączania do produkcji odzyskanego surowca o takiej samej budowie, ale wykorzystywanego wcześniej w innych produktach.

Innowacyjność takiego rozwiązania polega na stworzeniu prostego i czystego procesu produkcji, wykorzystującego podstawowe właściwości surowca do osiągnięcia niezłożonego produktu końcowego spełniającego wymogi funkcjonalne produktu. Produkcja będzie opierać się na nietoksycznych technologiach oraz odzyskiwaniu surowców. Całość procesu ma być łatwa do adaptacji w lokalnych zakładach produkcyjnych, dzięki czemu będzie aktywizować lokalny przemysł i zostanie ograniczony transport a tym samym emisja CO2 do atmosfery.

Projektowany produkt ma stanowić odpowiedź na dzisiejsze zapotrzebowanie rynku na produkty nie szkodliwe dla człowieka i środowiska. Produkt będzie efektem pracy projektanta łączącego dostępną wiedzę o surowcach i produkcji z estetycznym i elastycznym designem, łatwo wpasowującym się do nowoczesnych wnętrz.

W wyniku realizacji projektu powstanie podsumowanie dzisiejszego stanu wiedzy dotyczącej pokryć podłogowych, ze szczególnym uwzględnieniem dywanów oraz wykładzin dywanowych, określenie problemu oraz teoretyczne jego rozwiązanie z wykorzystaniem aktualnie dostępnej wiedzy. Sam projekt będzie miał dwa wymiary. Po pierwsze będzie
to odpowiedź na potrzeby rynku i techniczne rozwiązanie problemu, po drugie będzie miał on aspekt edukacyjny, który ma na celu przybliżenie tematu zrównoważonego rozwoju.

1.1 Idea zrównoważonego rozwoju

Na początku XXI wieku, globalne problemu środowiska oraz wynikająca z nich idea zrównoważonego rozwoju zostały uznane przez światowych przywódców, oraz stały się wspólnym tematem dyskusji pomiędzy dziennikarzami, naukowcami, nauczycielami, studentami oraz innymi zainteresowanymi ludźmi pochodzących z różnych regionów świata. Światowy Szczyt Zrównoważonego Rozwoju (WSSD, 2002) potwierdził, że pierwsza dekada XXI wieku była momentem kiedy skierowaliśmy się na problemy jakie człowiek stwarza w biosferze. Zagadnienia te były też kluczowymi w trakcie konferencji ONZ
na temat środowiska jaka odbyła się w Sztokholmie w 1972 roku. [2]

Pojęcie to wskazuje wyraźnie, że możliwe jest osiągnięcie gospodarczego rozwoju i uprzemysłowienia bez szkód dla środowiska.

W rezultacie tych pierwszych wydarzeń pojęcie zrównoważonego rozwoju ewoluowało i nabrało pełniejszej, bardziej sprecyzowanej formy. Objął on nie tylko aspekt ekologiczny ale również aspekt społeczny, związany z wyzyskiwaniem mieszkańców krajów rozwijających się, którzy często są wykorzystywani jako tania siła robocza i są dotknięci głębokim ubóstwem [3]. Oba te problemy odnoszą się do działań gospodarczych podejmowanych przez ludzi. Aby idea zrównoważonego rozwoju została wdrożona jej cele powinny być jak najlepiej zintegrowane z działaniami gospodarki i produkcji oraz powinny zostać utrzymane w równowadze [rys. 1].


Rysunek 1: Trzy filary idei zrównoważonego rozwoju: aspekt ekologiczny, aspekt ekonomiczny i aspekt społeczny oraz ich proporcje względem siebie w teorii (1), wg. stanu obecego (2) oraz w symulacji potrzebnych zmian (3) Źródło: [2]

Aby stworzyć gospodarkę działającą w zgodzie z tą ideą rządy, społeczności oraz przedsiębiorstwa muszą współpracować oraz znać swoją rolę w tym procesie. Rządy implementujące prawo tworzą regulacje prawne ułatwiające wdrażanie nowych przyjaznych systemów oraz narzucają ograniczenia i sankcje jeśli prawa te i środki ochrony środowiska oraz pracowników nie są przestrzegane. Tworzone są akty prawne oraz normy mające na celu m.in. uregulowanie wydalanych do środowiska toksycznych substancji oraz zużycie surowców naturalnych. Konsumenci tworzący świadomość społeczną stają się grupą coraz bardziej świadomą problemu oraz wpływu swoich zachowań na aspekty zrównoważonego rozwoju. Ponadto buduje się obecnie przeczucie, że jakość środowiska naturalnego jest ważna zarówno dla ich własnego dobrego samopoczucia i dla dobra wspólnego.

Ostatnim ogniwem tego procesu są firmy. Ich działania coraz częściej uwzględniają problemy środowiskowe jak i społeczne jakie poniekąd są wywoływane przez ich działalność gospodarczą. Ta świadomość jest impulsem do wprowadzania zmian.

W przypadku firm zajmujących się produkcją jest to świadome kreowanie produktu, który nie tylko jest produktem tanim, dobrze się sprzedającym oraz przynoszącym duże zyski, ale staje się produktem który nie wyrządza krzywdy środowisku ani żadnym grupom społecznym.

1.2 Aspekt społeczny i ekologiczny (środowiskowy)

Aspektami zrównoważonego rozwoju jakie mają na celu chronić są aspekty społeczny
i ekologiczny. Uregulowanie międzynarodowych i lokalnych praw, zmiany wprowadzane
w produkcji, transporcie czy nawet stylu życia jakie mają miejsce w ramach implementacji zrównoważonego rozwoju przyczyniają się do m.in. lepszego traktowania praw pracowników, zmniejszania biedy oraz rozwijania się najbiedniejszych regionów świata. Jednocześnie współpraca między różnymi krajami oraz ekonomiczne korzyści sprawiają, że kraje stają się swoimi partnerami gospodarczymi a to może przyczynić się w optymistycznym przypadku nawet do zmniejszenia konfliktów zbrojnych na świecie.

Zmiany społeczne mogą się przejawiać się w kilku aspektach:
- Bezpieczeństwa i sprawiedliwości – wymuszonej przez tworzenie praw i regulacji dążących np. do ograniczenia korupcji, poprawy edukacji, równości kobiet. Realizowanie praw określanych w celu wprowadzenia zrównoważonego rozwoju tworzy wyraźną potrzebę globalnego porozumienia i lepszego dialogu (np. w sprawie ochrony środowiska oraz zarządzania zasobami naturalnymi, które przekraczają granice polityczne krajów) a tym samym zmusza do współpracy dla obopólnej korzyści.
- Tworzenia samowystarczalnych społeczności – które tworzą się w oparciu o zrównoważony rozwój dążą do maksymalnego wykorzystania surowców, a tym samym do lokalnej samowystarczalności. Wprowadzenie małych zmian dążących do ograniczenia odpadów, zmniejszenia koniecznego transportu, powodują lepszą komunikację między ludźmi i tworzenie bliskich sobie, żyjących w harmonii społeczeństw. Jednocześnie zasady te przyczyniają się do tworzenia bioregionalnej gospodarki.
- Ludzkie podejście do natury – mające swoje podłoże w lepszym zrozumieniu procesów oraz traktowanie natury jako wspólnego dobra o które należy wspólnie dbać. To podejście idzie dalej w to iż odpowiednio wykorzystując naturę jako partnera możemy osiągnąć lepszy rozwój gospodarczy oraz zyski ekonomiczne. [3]

Drugim rozważanym aspektem jest zdrowe środowisko. Zdrowy ekosystem może zapewniać nam dobra naturalne przez długi czas. Jednakże jego nadmierne wykorzystywanie i zaśmiecanie w szybkim czasie może doprowadzić do degradacji środowiska naturalnego. Dlatego też wprowadza się pojęcie zarządzania środowiskiem które obejmuje odpowiednie wykorzystanie źródeł naturalnych z oceanów, zasobów wody słodkiej, ziemi i atmosfery. Tym samym dąży się do:
1. Zmniejszenia zużycia paliw kopalnych, podziemnych metali i minerałów.
2. Zmniejszenia użycia wody
3. Zmniejszenia emisji gazów cieplarnianych do atmosfery
4. Zmniejszenia wycinania lasów
5. Nie zanieczyszczania i zatruwania środowiska

Te założenia prowadzą nas do procesu mądrego gospodarowania zasobami jakie oferuje nam Ziemia i do utrzymania ciągłego cyklu życia. Ważnym elementem jest hierarchia według której przede wszystkim powinniśmy używać jak najmniej z dostępnych surowców, a te pozyskane już wykorzystywać jak najbardziej produktywnie (rys. 2)


Rysunek 2. Hierarchia zużywania surowców. Od najbardziej pożądanych zjawisk użycia do najmniej: zapobieganie (użycia), minimalizowanie, ponowne używanie, recykling, odzyskiwanie energii, składowanie. Źródło: wikipedia

1.3 Cykl życia produktu – zamknięty obieg

Cykl życia produktu ( w oparciu o zrównoważony rozwój ) jest to pojęcie określające całość istnienia produktu jak i również zasobów potrzebnych do jego funkcjonowania. Istnieje wiele ekonomicznych, społecznych czy marketingowych teorii na temat „cyklu życia produktu”, zazwyczaj ograniczają się one wyłącznie do pewnej części życia produktu np. w odniesieniu do jego produkcji czy rynkowych wartości. Teorie te choć prawdziwe, ze względu na swój charakter pomijają ekologiczny aspekt życia produktu. Idea zrównoważonego rozwoju opiera się na trosce i „współpracy” z istniejącym ekosystemem naturalnym. Mówi nam ona, że możemy korzystać z zasobów natury, jednak w taki sposób aby nie wyrządzać jej szkody i aby wszystkie naturalne procesy zostały zachowane w równowadze. Według tej teorii produkt na wszystkich etapach swojego życia powinien w sposób świadomy funkcjonować w środowisku, a po zakończeniu swego użytecznego funkcjonowania powinien w sposób płynny zostać włączony do globalnego cyklu życia środowiska. Oznacza to, że zużyty produkt nie może stać się bezużytecznym śmieciem a jego los powinien być starannie zaplanowany.

Określenie "cykl życia produktu" odnosi się do uczciwej i całościowej oceny wymogów jakie stawia dany produkt środowisku. Określenie to odnosi się do wszystkich etapów życia produktu ( od zdobycia surowców, poprzez produkcję, wytwarzanie, dystrybucję, użytkowanie i usuwanie ) jak i przez dodatkowe kroki jakie dany produkt musiał przebyć np. transport lub składowanie. Suma wszystkich tych kroków - albo faz - jest nazywana właśnie cyklem życia produktu. W trakcie tych etapów oceniane są wspólnie są szkody jakie wyrządza się środowisku. Należy do nich ocena wielkości emisji: gazów cieplarnianych, zakwaszenie, smog, zubożenie warstwy ozonowej, eutrofizacja, ekotoksykologicznych i toksykologicznych człowieka zanieczyszczeń, niszczenie siedlisk, pustynnienie, użytkowania gruntów, jak również wyczerpywanie minerałów i paliw kopalnych. Im mniejsze jest niszczenie środowiska przez dany produkt w trakcie całego jego życia, tym lepiej oceniany jest taki produkt i tym bardziej przyczynia się on do zrównoważonego rozwoju.


W przypadku każdego z produktów cykl życia możemy podzielić na trzy najważniejsze części: PRODUKCJĘ, UŻYWNANIE oraz UTYLIZACJĘ. Każdy z tych etapów posiada różny charakter negatywnego wpływu na środowisko. Produkcja angażuje dużo energii, specjalistycznych procesów, ciężkiej chemii potrzebnej do wykańczania produktu. Ważnym elementem jest również zużycie oraz zanieczyszczenie wody. W trakcie użytkowania produktu zazwyczaj największe zużycie ma energia potrzebna do eksploatacji produktu a także środki konserwujące je. Trzecia - faza utylizacji jest momentem w którym produkt albo zostaje zwrócony naturze (biodegradacja) albo wraca z powrotem do dalszego przerobu przemysłowego.

Istnieją różne warianty zakończenia życia produktu. Jednym z nich jest cykl nazywany od „kołyski do kołyski” (cradle-to-cradle) [4], który w ostatnim etapie życia jednego produktu rozpoczyna pierwszy etap życia kolejnego produktu który jest taki sam jak jego poprzednik (np. szklane butelki przetapiane są na nowe szklane butelki) lub dla nowego odmiennego produktu (np. szklane butelki są przetwarzane w wełnę mineralną do ociepleń). Obieg ten przedstawia koncepcję zamkniętego obiegu surowca. Jest to możliwe dzięki pełnemu recyklingowi produktu, który stanowi surowiec dla wytworzenia nowego. [3].


Rysunek 3: Etapy cyklu życia w otwartym i zamkniętym obiegu surowców ; źródło: rys. autorski

Rysunek 3 przedstawia dwie możliwości obiegu surowców w cyklu życia produktu – zamknięty, w którym surowiec jest w kółko przetwarzany oraz otwarty, kiedy surowiec po zużyciu jest „oddawany” naturze podczas biodegradacji i wraca do naturalnego obiegu. W zależności od rodzaju wyrobu ta biodegradacja może być pozytywna i nie zatruwać środowiska lub negatywna a w jej czasie do środowiska będą się przedostawać substancje toksyczne (np. biodegradacja plastików).

Poza zamkniętym i otwartym obiegiem surowców w cyklu życia produktu wyróżniamy jest wykorzystanie surowca jako materiału opałowego i odzyskanie jego energii w specjalnych spalarniach.

Wobec produktów już wytworzonych powstają coraz to nowe projekty wykorzystujące je ponownie, jednakże aby w przyszłości unikać takiego zjawiska ważne jest, aby obecnie produkowane wyroby były dobrze przemyślane i już w chwili swojego projektowania miały zaplanowane kolejne ich użycie. Takie podejście pozwoli nam na optymalne wykorzystanie surowców oraz na maksymalną redukcję odpadów.

1.4 Cel projektu

Celem ogólnym tego projektu jest wykorzystanie wiedzy o surowcach do zaprojektowania wyrobu, który dążył by do wprowadzenia idei zrównoważonego rozwoju.

Celem szczegółowym projektu jest opracowanie nowego włóknistego pokrycia podłogowego, którego cykl życia będzie wykorzystywał zamknięty obieg surowca i w dużym stopniu ograniczałby szkodliwy wpływ na środowisko jaki stanowią obecnie produkowane wykładziny. W oparciu o dzisiejszą wiedzę do rozwiązania problemu zostaną wykorzystane surowce oraz techniki energooszczędne, nietoksyczne oraz o obniżonej emisji dwutlenku węgla do atmosfery.

1.5 Zakres projektu

Projekt będzie obejmował analizę rynku pokryć podłogowych, identyfikacja występujących tam problemów oraz zaproponowanie nowego rozwiązania technologicznego i wzorniczego.

1.6 Obszar poszukiwań

Precyzując obszar poszukiwań, będzie on obejmował wykładziny dywanowe oraz ich szczególny przypadek jakim są tradycyjne dywany. Wyroby te należą do ciężkich wyrobów tekstylnych, których czas użytkowania jest stosunkowo długi i które są narażone na duże obciążenia mechaniczne w trakcie użytkowania. Dlatego też wyroby te posiadają złożoną budowę oraz są poddawane wielu wykończeniom.

Pobocznym obszarem poszukiwań będą innowacyjne rozwiązania technologiczne, które pojawiły się w ostatnim czasie i charakteryzują się niską szkodliwością wobec środowiska naturalnego.

1.7 Historia pokryć podłogowych

Ludzie od zawsze lubili stąpać po miękkich i komfortowych podłogach. W zamierzchłych czasach kiedy nie istniało coś takiego jak dziś znane nam pokrycia podłogowe, chaty i domostwa były posiadały podłogi wykonane z ugniecionej ziemi czy gliny. W bogatszych warstwach społecznych podłogi były wykładane kamieniem lub deskami. Pokrycia te dość zimne i nieprzyjemne, nie zawsze spełniały funkcję dobrej izolacji, owszem, dzięki niej można było odizolować się od ziemi, jednakże problem wilgoci i zimna nadal stanowił duży problem. Dodając do tego kamienne lub drewniane ściany, możemy sobie wyobrazić domostwa w których było dość mało komfortowo, panujące zimno i wilgoć były przyczyną szybko pojawiającego się grzyba. Aby temu zaradzić ściany i podłogi zaczęto okładać skórami i futrami a w końcu chodnikami czy też nawet kobiercami. Tekstylia stały się sposobem na podniesienie komfortu mieszkania. Ślady pierwszych tekstyliów możemy odnaleźć już 5000 lat przed naszą erą. Były to wyroby tkane z wełny koziej i owczej [1]. Powszechnie znane i używane były chodniki, na wsiach szmaciaki, robione z starych tkanin tkanych na zazwyczaj na lnianej osnowie. Wywodzące się z Azji centralnej dywany stanowiły przykład doskonale rozwiniętych technik tkackich i zdobniczych tkanin. Najstarszy odnaleziony dywan, nazywany "Dywanem Pazyryków" został znaleziony na Syberii i datuje się go na 5 - 4 stulecie przed naszą erą [1]. Do Europy dywany przybyły dopiero w XI wieku kiedy to przywieźli je żołnierze powracający z krucjat. Ze względu na kunszt tych wyrobów aż do rewolucji technologicznej były one dostępne jedynie dla najbogatszych warstw społecznych a i wówczas bardziej były traktowane jako dzieła sztuki i wieszane na ścianach. Od tamtego czasu w Europie podejmowane były próby wytwarzania dywanów, jednakże dużo cenniejsze były te sprowadzane z Azji.

Na przełomie XVIII i XIX wieku, w trakcie rewolucji przemysłowej zapoczątkowany został szybki rozwój produkcji na dużą skalę. Wówczas to rozwinęły się nowe techniki tkackie (m.in. wynaleziono krosno żakardowe - 1801r.) a tym samym tworzenia dywanów. W 1837 James i Quigley unowocześniają krosno Axminster, w 1839 Bigelow dołącza do krosna zasilanie i automatyzuje jego pracę. Wynalazki te znacznie uprościły i przyspieszyły prace nad dywanami. Duże znaczenie w tym procesie poza samymi technikami tkackimi miało wynalezienie nowych rodzajów włókien - włókien chemicznych i syntetycznych (pierwszym z nich był nylon wynaleziony w 1935 roku), które można było masowo produkować dużo szybciej niż włókna naturalne. Dzięki tym warunkom rozwoju pokrycia podłogowe przeszły istną rewolucję, tańsza produkcja pozwoliła na ich duże rozpowszechnienie. Powstało wiele nowych rodzajów pokryć podłogowych będących kompozytem różnych materiałów. Nowoczesne techniki łączenia i barwienia zwiększyły bardzo gamę dostępnych na rynku produktów.

Podsumowując, dywany i inne pokrycia podłogowe przeszły długą drogę zmieniając swoją formę i techniki wykonania. Mimo to ich zasadnicze funkcje pozostają takie same. Należą do nich:
- izolacja od ziemi lub betonu stanowiącego podstawę pomieszczenia
- izolacja termiczna
- izolacja od wilgoci, mikroorganizmów i insektów
- wyciszanie pomieszczenia
- dekoracja pomieszczenia

1.8 Rodzaje pokryć podłogowych

Analiza rynku została oparta o dostępne w Internecie oferty sklepów oraz ogólne charakterystyki różnych pokryć podłogowych. Zawiera ona porównanie istniejących rodzajów pokryć podłogowych oraz ich porównanie, należeć do nich będą najpopularniejsze rodzaje pokryć podłogowych wykorzystywanych obecnie do wykańczania naszych mieszkań oraz innych rodzajów budynków. Są to podłogi kamienne, ceramiczne, drewniane, laminowane oraz wykładzinowe.

Podłogi kamienne wykonywane są z ciętych prostych płyt kamienia lub z odłamków. Płyty są kute i szlifowane przed położeniem ich na podłodze. Podłogi wykonane z kamienia charakteryzują się wytrzymałością mechaniczną i dużymi opornościami na ścieranie, działanie kwasów czy temperatury. Podłogi te są stosunkowo drogie ale można je używać przed bardzo długi czas gdyż są łatwo odnawialne. Istnieje kilka rodzajów wykorzystywanych kamieni i od ich rodzaju zależy kolor i właściwości podłogi.

Ceramiczne pokrycia podłogowe to popularnie znane płytki wykonywane z ceramiki jak i z kamienia. Wytwarza się je z mieszanek surowców mineralnych na dwa sposoby. Pierwszy to cięcie płytek z plastycznej masy, drugi to prasowanie tej masy pod ciśnieniem. Innym typem płytek jest glazura i terakota, wytwarzane z wypalanej drobnoziarnistej gliny, która na koniec jest szkliwiona. Płytki wykonywane są z naturalnych surowców i umożliwiają łatwe zachowanie ich w czystości.

Podłogi drewniane są ciepłym i przyjemnym wykończeniem podłogi. Wykonuje się je
z ściętych drzew poddawanych odpowiedniej obróbce. Izoluje ona termicznie i akustycznie pomieszczenie w jakim się znajduje, jest również antyalergiczna i posiada dobre właściwości higroskopijne. Jest ona wykorzystywana jako proste deski lub parkiety. Ze względu na swoją higroskopijność w sprzyjających warunkach mogą się na nich rozwijać mikroorganizmy oraz owady.

Laminaty inaczej nazywane panelami podłogowymi wykonywane są z sprasowanych wiórów i laminatu przypominającego powierzchnię drewnianą. Panele w przeciwieństwie do swojego pierwowzoru są twarde i zimne. Ich powierzchnia jest gładka przez co są one łatwe do utrzymania w czystości. W zależności od ich wykonania i jakości posiadają one różne odporności mechaniczne i chemiczne.

Wykładziny to duże pokrycia podłogowe, najczęściej używane w jednym kawałku jako, że są produkowane w całych belach. Stanowią one tani i szybki sposób na izolację podłogi i nadanie jej wybranych cech użytkowych. Dzielimy je na dwie grupy: wykładziny dywanowe oraz elastyczne. Pierwsze pochodzą od znanych wcześniej dywanów. Są wykonywane z różnych rodzajów włókien i różnymi technikami tkackimi (wyróżniamy wśród nich techniki igłowe, pętelkowe, welurowe, strzyżone oraz mieszane). Drugą grupę - wykładzin elastycznych stanowią między innymi te wykonane z winylu, korka, linoleum czy też innych kompozytów. Obie grupy w zależności od użytych materiałów zapewniają ciepło i miękkość, jednak są mało odporne na wilgoć i inne czynniki biologiczne.

Dywany to forma pokryć podłogowych podobna swoją budową do wykładzin z okrywą włókienną, jednak istniejący już od dawien dawna. Dywany są formą pokrycia podłogowego, które są wykonywane maszynowo lub ręcznie - przez rzemieślników. Wykonywane są one w konkretnych rozmiarach, stąd w przeciwieństwie do wykładzin pokrywają tylko część podłogi. Dywany znane są ze swojej miękkości i przyjemnej formy. Posiadają duże bogactwo dekoracji.


* w zależności od użytych surowców (wł. naturalne/sztuczne)

Tabela 1. Porównanie różnych cech występujących pokryć podłogowych
Legenda: + mała; ++ średnia; +++ duża; (źródło: opracowanie własne)

Porównując zatem te typy pokryć podłogowych mogłoby się zdawać, że dywany i pochodzące od nich wykładziny wcale nie spełniają najlepiej wcale swoich cech użytkowych. Są one stosunkowo mało odporne na działanie czasu, czynników mechanicznych i biologicznych oraz są dość trudne i energochłonne w utrzymaniu w czystości. Sukces tego typu pokryć podłogowych leży m.in. w ich miękkości oraz przyjemnym dotyku jaki zapewniają użytkownikowi. Miękkość ta pozwala nam czuć się wygodnie i bezpieczniej w mieszkaniu, amortyzuje ona doskonale wszelkie upadki ( co ważne jest w przypadku np. małych dzieci ) oraz wytłumia hałas. Również duże możliwości wzornicze i dość niska cena tego typu pokryć podłogowych są ich atutem. Przy dzisiejszym szybkim trybie życia cechy te pozwalają na szybkie dopasowanie wnętrza do swojego gustu za stosunkowo niską cenę i mały wkład pracy. Niestety uzyskanie tych cech było możliwe dzięki taniej produkcji a co za tym idzie wykorzystaniu włókien chemicznych takich jak np. nylon, które stały się przyczyną tak szybko rosnących ilości trudno rozkładalnych odpadów dywanowych na wysypiskach.

1.9 Rodzaje dywanów/wykładzin

Dywany możemy podzielić ze względu na dwa czynniki. Pierwszym z nich będzie podział ze względu na surowce użyte do wykonania okrywy włókiennej i będą to :

a) Dywany wełniane – które są bardzo miękkie i miłe w dotyku, mają dobre właściwości antystatyczne, wpływają na mikroklimat w pomieszczeniu (pochłaniają nadmiar wilgoci, a gdy jest sucho oddają ją otoczeniu) , są odporne na zabrudzenia i nie odkształcają się. Ich wadą jest wysoka cena i fakt że mogą uczulać.

b) Dywany jedwabne – wykonane z jedwabiu naturalnego lub włókien wiskozowych. Mają dobre właściwości antystatyczne, są gęste i lekkie, odporne na zabrudzenia.

c) Dywany bawełniane – niezbyt popularne ponieważ szybko się niszczą i nie zapewniają dobrej izolacji. Nie tracą one kolorów, są antystatyczne i cienkie.

d) Dywany polipropylenowe – są odporne na ścieranie, nie atakują ich mole, nie tracą kolorów, odporne na zaplamienia. Do ich wad należy mała oferta kolorystyczna oraz ich szorstki chwyt.

e) Dywany poliamidowe (PA) – są odporne na ścieranie, nie udeptują się, są łatwe do utrzymania w czystości, łatwo się barwią, nie atakują ich mole i nie elektryzują się .

f) Dywany akrylowe (PAN) – są podobne do dywanów wełnianych, mają wysokie runo, są miękkie, ale nie udeptują się i są łatwe w czyszczeniu. Ich wadą jest możliwość utraty kolorów.

g) Dywany z mieszanek – to połączenie włókien naturalnych i sztucznych o podwyższonej jakości.[7]

Innym kryterium podziału dywanów jest technika wykonania dywanu. Zasadniczo istnieją cztery sposoby produkcji pokryć dywanowych: tkanie, tufting, filcowanie oraz plecienie. Często odróżnienie tych technik jest możliwe dopiero po analizie spodniej strony dywanu.

a) technologia szycia (tufting) - najbardziej rozpowszechniona technologia produkcji pokryć dywanowych, stosowano ją jeszcze przed wynalezieniem włókien chemicznych. Podstawową zasadą tej techniki jest przeszywanie puchowymi nićmi podłoża.
O popularności tej technologii decyduje różnorodność konstrukcji pokrycia dywanowego. Obecnie istnieje ogromna ilość wariacji pokryć dywanowych. Na wierzchu wszystkich pokryć dywanowych, gdy formuje się powierzchnię, jest bardzo dużo pętel. Później mogą być one przecinane - wówczas powstaje pokrycie dywanowe z ciętym włosiem; mogą być też zostawione bez przecinania. Są też kombinowane typy pokryć dywanowych, co pozwala wybrać pokrycie dywanowe pasujące do konkretnej sytuacji.

b) Filcowane pokrycia – podczas produkcji których używa się igieł bez uszek, które ruszając się w górę i w dół filcują tworzywo w taki sposób, że się nie pruje. Po wyjściu z maszyny, odwrotną stronę dywanu pokrywa się klejem albo cienką warstwą lateksu, który po nałożeniu jest ściskany. Oprócz tego, na takich dywanach na różne sposoby można rysować wzorki. Według wyglądu i wygody takie dywany nie ustępują innym dywanom, jednak są one popularne ze względu na dobrą trwałość, odporność i cenę.

c) Pokrycia tkane – to najbardziej czasochłonne dywany które, wyróżniają się dobrą odpornością mechaniczną i które długo utrzymują dobry wygląd. Większość takich dywanów ma jednakowy poziom włosia, jednak może też mieć włosie o różnej wysokości.

d) Dywany plecione – to zazwyczaj chodniki o stosunkowo małej powierzchni, charakteryzujące się małą miękkością i dużą wytrzymałością.

1.10 Warstwy dywanu

Dywan dla zachowania najlepszych właściwości mechanicznych i estetycznych skonstruowany zazwyczaj jest z kilku warstw. Strukturę pokrycia dywanowego tworzy włosie, podłoże podstawowe, warstwa wzmacniająca i podłoże wtórne.

Włosie

Włosie to najbardziej widoczna część dywanu. To właśnie ono odpowiada za nasze odczucia, ciepło, miękkość. Utworzone jest z przeplecionych lub przeszytych puszystych nitek wykonanych z wełny, nylonu, poliestru lub innych surowców. Od jego sprężystości i odporności na odkształcenia zależy trwałość dywanu. Wyróżniamy:
I) Pokrycia z pętelkami – z zastosowaniem których dywan jest mocny i bardzo estetyczny. Pokrycie pętelkowe jest bardzo gęste, dlatego można go używać
w miejscach aktywnej eksploatacji. Pętelki mogą mięć jednakową lub różną wysokość.

II) Pokrycia dywanowe z ciętym włosiem – które dodatkowo dzielą się na: krótkowłose (długość włosia 2-3 mm), o średniej długości (3-5 mm) i długowłose (więcej niż 5 mm). Dywany z weluru lub pluszu, posiadają niski, jednakowo cięte włosie.

III) Pokrycie teksturami – jest wyprodukowane ze skręconej, termicznie obrobionej przędzy. Włosie jest wyższe niż welurowe. Pokrycia są długowieczne, odporne na zniszczenie, a włosie takiego dywanu pozwala ukryć brud i ślady, dobrze się czyści i nie jest bardzo drogie.

IV) Typy mieszane – najczęściej spotykane to wykładziny dywanowe z powierzchnią z ciętymi pętelkami. Jest ona zawsze wyższa od włosia nie ciętego. Dywan na takim samym poziomie może posiadać cięte i nie cięte pętelki. Przy produkcji takiego pokrycia używa się specjalnego haczyka, który robi pętelkę, przecina ją i wyciąga nie ciętą pętelkę do poziomu pętelki ciętej. Z pomocą takiej techniki produkuje się bardzo dużo współczesnych dywanów. [9]


Rysunek 4: warstwy dywanu: 1. włosie (pętelki lub cięte); 2. podłoże podstawowe; 3. warstwa wzmacniająca; 4. podłoże wtórne; źródło: opracowanie własne


Podłoże podstawowe

Podstawowe podłoże wzmacnia ono włosie i zapewnia stabilność formy. Może być tkane lub nie, w zależności od przeznaczenia pokrycia. Tkane podłoże podstawowe produkuje się zazwyczaj z polipropylenu. Nie tkane zaś - może być z poliamidu. Polipropylen nie zmienia formy, dlatego też podłoże podstawowe jest produkowane do takich pokryć, których wymiary nie ulegną zmianie. Natomiast nie tkane podstawowe podłoże poliamidowe, ze względu na swoją elastyczność, jest szeroko używane, na przykład, w przemyśle samochodowym. Nić w podłożu utrzymuje się słabo i może być łatwo wyciągnięta. Aby tego uniknąć, należy nałożyć warstwę wzmacniającą i podłoże wtórne.

Warstwa wzmacniająca

By pokrycie dywanowe nadawało się do użytku, należy dobrze utrwalić nici włosia dywanowego. W tym celu nakłada się specjalną mieszankę wzmacniającą - lateks lub tworzywo dyspersyjne, by nadać pokryciu dywanowemu właściwości antystatyczne i sprawić, by stało się odporne na ogień, lateks uzupełnia się dodatkami. Lateksowanie nie tylko fiksuje włosie, lecz nadaje też pokryciu trwałości.

Podłoże wtórne

Po nałożeniu warstwy wzmacniającej nakłada się podłoże wtórne, widoczne na odwrotnej stronie dywanu. Jest to warstwa tekstyliów lub lateksu, która nadaje pokryciu dywanowemu dodatkowe właściwości: odporność na poślizg, elastyczność, odporność na zniszczenie, izolacja dźwiękowa i cieplna. Istnieją następujące typy podłoża wtórnego: naturalna albo sztuczna juta, lateks, podłoże z nici.
- Juta naturalna - to ekologicznie czyste tworzywo, ma ono jednak kilka wad: po dłuższej eksploatacji ściera się włókno i niszczy się warstwa podstawowa. Jeżeli do naturalnej juty dostaje się wilgoć - ona osiada i zmieniają się wymiary pokrycia dywanowego, może się zacząć gnicie lub pojawić pleśń. Sztuczna juta zazwyczaj produkuje się z polipropylenu i bardzo rzadko z mieszanego włókna syntetycznego. Jest odporna na wilgoć. Po przedostaniu się do niej wody nie zachodzą żadne zmiany, pokrycie zachowuje swoje wymiary, nie gnije itd. Należy zaznaczyć, ze podczas częstego mycia odkurzaczem myjącym, może pojawić się pleśń. Aby tego uniknąć przed każdym czyszczeniem należy całkowicie wysuszyć pokrycie albo je na sucho odkurzyć.

- Guma lateksowa - produkcja podłoża wtórnego z gumy elastycznej trwa dość długo. Tworzą ja dwa etapy nakładania lateksu i polimeryzacja nałożonej warstwy. Podłoże wtórne z gumy jest nakładane równą, cienką warstwą na podłoże podstawowe. Najczęściej używa się lateksu z gumy syntetycznej z niewielką ilością dodatków. Jakość gumy ustala się bardzo łatwo, jeżeli pory są duże i jest ich sporo, taka guma jest gęsta i jakościowa. Pokrycia dywanowe z podłożem spienionym były popularne w Europie w latach 80-tych i 90-tych zeszłego stulecia. Zjawisko to zaistniało ponieważ podłoże takie zapewnia dodatkową izolacja cieplna i dźwiękowa, wygodą i miękkością, nawet przy niewysokim włosiu zachowuje się liniowe wymiary nawet po mokrym czyszczeniu, szczelnie przylega do podłogi, dlatego na powierzchni nie powstają nierówności. Można je wykładać bez użycia kleju, wystarczy przymocować listwą podłogową. Wadami tego typu podłoża jest nie możliwość przesuwania go bez uszkodzeń. Nie przepuszcza ono też wilgoci a po 5-7 latach lateks wysycha i guma zaczyna pękać [9].

1.11 Cykl życia wykładziny dywanowej

Ograniczając pojęcie cyklu życia jedynie do wyrobów włókienniczych możemy zauważyć pewne powtarzające się schematy w zależności od typu wyrobu. Poniższa tabela zawiera ogólne porównanie negatywnego wpływu na środowisko różnych produktów tekstylnych
w trakcie najważniejszych faz życia (wg. Sustainable fashion and textiles). W przypadku wyrobów tekstylnych lekkich i aktywnie używanych takich jak odzież czy tekstylia domowe, widzimy, że największy wpływ mają one na środowisko w fazie użytkowania. Jest to spowodowane energochłonnym utrzymaniem tych rzeczy w czystości. Składają się na to przede wszystkim procesy prania. Kolejną grupę produktów stanowią wyroby tekstylne ciężkie takie jak tkaniny tapicerskie oraz opisywane w tym projekcie dywany. Wyroby te ze względu na swój statyczny charakter są rzadziej poddawane procesom konserwacji, jednak ich produkcja a potem utylizacja wymagają stosunkowo dużo większych nakładów.



Tabela 2: Porównanie energochłonności różnych typów wyrobów włókienniczych.
+ relatywnie mały wkład; ++ relatywnie średni wkład; +++ relatywnie duży wkład (źródło: [4])

Ciężkie wyroby tekstylne w trakcie swojego życia muszą posiadać dużo większe odporności i trwałości niż tekstylia lekkie. Powoduje to dużo większą złożoność tych wyrobów jak również użycie w ich produkcji innych surowców i wykończeń. Procesy te sprawiają, że są to produkty o dużo dłuższym życiu oraz o doskonałych właściwościach użytkowych, niestety ich złożoność powoduje również większy wkład początkowy, większe wykorzystanie chemikaliów w produkcji oraz trudniejszy proces utylizacji.

Dodatkowym elementem mający duży wpływ na środowisko jest transport surowców, półproduktów oraz już gotowych wyrobów, gdzie zużywane są duże ilości paliwa a do atmosfery przedostają się gazy cieplarniane takie jak CO2.

Kolejne etapy

1. Przygotowanie włókien

Przygotowanie włókien to pierwszy krok do wyprodukowania dywanu, tak jak i wszystkich wyrobów włókienniczych. Może to być albo wyhodowanie włókien naturalnych i ich dalsze oczyszczanie albo wyprodukowanie włókien chemicznych i ich dalsza obróbka. Większość dywanów używanych dzisiaj wykonanych jest z włókien sztucznych takich jak z: nylonu, polipropylenu lub poliestru. Mówi się, że włókna tego rodzaju są złe jako że wszystkie są produkowane na bazie ropy naftowej i wymaga dużych nakładów energetycznych. Jeśli jednak porównać je z wymaganiami jakie stawia produkcja bawełny, której wyhodowanie 1 kg wymaga 8 000 litrów wody, możemy zauważyć że każde z nich posiada swoje wady i zalety. Dla porównania produkcja 1 kg poliestru wymaga zużycia minimalnych lub żadnych ilości wody[4]. Ważne jest zatem odpowiednie zbalansowanie ilości zużytej wody, chemikaliów i energii oraz zastanowienie się ile z tego stanowi energia nie pochodząca np. z odnawialnych źródeł energii i ile wody staje się bezpowrotnie ściekami.

Istnieje kilka alternatywnych, bardziej “zielonych włókien” jakie używa się do produkcji dywanów. Wśród nich znajduje się nylon i PET z recyklingu, poliester z przetworzonych butelek plastikowych czy włókna z skrobi kukurydzianej (PLA).[5]

2. Produkcja dywanu

Kiedy nasze włókna zostaną już wytworzone lub wyhodowane, następuje proces ich przekształcenia w gotowy wyrów. Całość procesów jest bardzo złożona i w raz z przygotowaniem do samego wytwarzania dywanu w procesie tkania , obejmuje wiele przygotowań i procesów wstępnych. Obejmują one przygotowanie włókien, ich barwienie, które często wymaga użycia toksycznych barwników i dużych ilości wody, przygotowanie osnowy, jej klejenie, które po zakończeniu jest zmywane sam proces tkania, który wymaga dużych ilości energii a dalej procesy wykończalnicze angażujące olbrzymie ilości chemikaliów i wody.


Rysunek 4: Produkty wejściowe wymagane do produkcji, procesy zachodzące w trakcie produkcji oraz produkty wyjściowe. Źródło: opracowanie własne.

Na rysunku 4 widzimy jakie są produkty wejściowe wymagane do produkcji dywanu. Znajdują się tam dobra naturalne takie jak surowce czy woda, ale również elementy już przetworzone przez człowieka. Energia ma swoje źródło w węglu lub drewnie spalanym w elektrowniach, chemikalia to przygotowane przez ludzi związki z składników naturalnych. Włókna przetwarzane w trakcie produkcji wielokroć są poddawane działaniu chemikaliów w celu nadania im specjalnych cech czy kolorów a następnie są prane i płukane, alby pozostałe chemikalia nie były przyczyną zatruć ludzi. Woda zużyta w tych procesach staje się brudna i toksyczna i wraca do środowiska naturalnego w postaci nieczyszczonych lub słabo oczyszczonych ścieków. Taka praktyka jest obecnie coraz bardziej tępiona i coraz częściej przy zakładach produkcyjnych buduje się oczyszczalnie ścieków. Kolejnym produktem jaki z fabryki trafia do środowiska są odpady stałe, pozostałości włókien, resztki barwników, opakowania, kleje z których nie wszystkie są ponownie używane. Stanowią one śmieci które trafią na wysypiska i będą czekały aż same się rozłożą lub zostaną poddane spalaniu. W trakcie produkcji podczas wielu procesów wykorzystywane są wysokie temperatury lub obróbki wymagające dużego zużycia energii. Produkowana energia posiada swój produkt uboczny w postaci gazów cieplarnianych jakie trafiają do atmosfery.

Tak więc, poza produktem końcowym jakim w tym przypadku jest dywan, proces produkcji dostarcza również wielu innych produktów ubocznych jakie w przypadku złej gospodarki odpadami mają szkodliwy wpływ na środowisko i zdrowie człowieka.

3. Transport

Etapem który często jest pomijany, a którego wpływ na środowisko jest ogromny jest transport. Większość surowców zanim trafi do fabryki jest transportowanych, w przypadku włókien naturalnych są to nawet podróże z kontynentu na kontynent. Produkt podobnie jak surowce czy półprodukty, ma do przebycia setki kilometrów zanim trafi do swojego użytkownika. Z fabryki trafia on do magazynów, później dopiero do sklepów i do naszych domów. Transport jest odpowiedzialny za 1/3 światowej emisji CO2 powstającej w wyniku działalności człowieka [6]. Czasami zdarza się tak, że wykorzystanie „zdrowszych” surowców okazuje się dużo bardziej szkodliwe niż użycie włókien syntetycznych, ponieważ emisja gazów cieplarnianych ( w tym CO2) jakie są emitowane w trakcie daleko dystansowych transportów jest dużo większa niż w przypadku lokalnej produkcji. Przykładem może tutaj być produkcja dywanów w USA, gdzie zlokalizowane jest 45% światowej produkcji dywanów . Większość dywanów w USA jest transportowanych do miejsca przeznaczenia za pomocą ciężarówek. W trakcie transportu, dywany wykazują znacznie mniejszą emisję dwutlenku węgla niż „ekologiczne” podłogi wykonane z bambusa czy korku, co jest wynikiem tego, że surowce do ich wykonania muszą najpierw zostać przetransportowane do Stanów [5]. Kolejnym powodem mniejszej emisji dwutlenku węgla jest stosunkowo mały ciężar, co skutkuje również mniejszym zużyciem paliwa. Niektóre rodzaje dywanów np. wykonanych z wełny, często pochodzą z innych krajów a więc emisja dwutlenku węgla jest drastycznie zwiększana w wyniku dodatkowego zużycia energii
w trakcie żeglugi. [5] Zalecanym rozwiązaniem tego problemu jest wybieranie lokalnej produkcji, która nie angażuje dalekich transportów i pozwala nam na stymulacje lokalnej gospodarki.

4. Użycie

Kiedy dywan trafi już na miejsce swojego użytkowania najpierw zostaje zamocowany. Zazwyczaj jest on przyklejany za pomocą taśm klejących lub klejów syntetycznych. Zdarza się że środki użyte do zamocowania dywanu są środkami toksycznymi które emitują do powietrza lotne związki.

W trakcie użytkowania dywan brudzi się i wymaga stałej konserwacji. Opiera się ona na regularnym odkurzaniu, praniu mechanicznym lub chemicznym. Czynności te wymagają dużego zużycia energii, środków chemicznych do konserwacji i czyszczenia dywanu a także wody. Często środki te są używane nierozważnie, przez co potrzebna energia jest znacznie większa. Ma to miejsce kiedy np. odkurzamy z zapchanym filtrem i odkurzacz pracuje dużo słabiej. [6] Energia używana w trakcie konserwacji produktu jest stosunkowo mniejsza niż energia zużywana do jego produkcji czy utylizacji (Tabela 2).

Istotnym elementem użytkowania dywanu jest zapobieganie jego zniszczeniu. Nieuwaga czy nasze podejście (kiedy dywan szybko nam się znudzi) może być powodem szybkiego zniszczenia dywanu i potrzeby wymienienia go na nowy. Takie podejście do produktu powoduje utylizację rzeczy których czas życia był przewidziany na dużo dłuższy i który przyspiesza zwiększanie się odpadów dywanowych na wysypiskach.

5. Utylizacja

Prawie 3 miliardy kilogramów dywanów rocznie trafia na składowiska odpadów, jest to prawie 99% produkowanych dywanów [8]. Większość z nich, opartych jest na ropie naftowej i rozkładają się w bardzo długim czasie. Większość z nich mogłaby być poddana recyklingowi, a teoretycznie rzecz ujmując wszystkie mogłyby być bezpiecznie spalane w ramach systemów odzyskiwania energii. Dywany wykonane z przędz sztucznych powinny być objęte zamkniętym obiegiem surowca, te z przędz naturalnych, będą ulegać biodegradacji po pewnym czasie od złożenia na wysypisku. Jednakże przez brak odpowiedniego zarządzania odpadami oraz z uwagi na duże trudności w recyklingu dywanów próby takie podejmowane są rzadko. Głównym tego powodem jest duża złożoność produktu jakim jest dywan. Każda z warstw wykonana jest z włókien o innej charakterystyce, kleje i barwniki użyte w dywanie dodatkowo komplikują tą sprawę nie tylko ze względu na większą różnorodność w składzie ale również dlatego, że warstw tych niemalże nie da się rozdzielić.

Wiele z dywanów tafia na śmietnik, dlatego że ich część jest uszkodzona. Aby zredukować ilość składowanych odpadów dywanowych, proponuje się używania dywanów modułowych. Pozwalają one aby w przypadku uszkodzenia dywanu można było wymienić tylko jego moduł a nie całą wykładzinę.

Utylizacja dywanu może być podzielona na trzy części:
- biodegradację – jaka ma miejsce na wysypiskach śmieci, gdzie dywan czeka aż się rozłoży ;
- recykling – czyli odzyskanie możliwie jak największej ilości surowca oraz przetworzenie go na surowiec wtórny;
- spalanie – czyli odzyskiwanie energii w specjalnie przygotowanych do tego spalarniach.

Każdy z tych sposobów ma swoje wady i zalety. Biodegradacja powoduje że dywany przez wiele lat leżą na wysypiskach, często emitując w trakcie rozkładu różne substancje chemiczne zubożające lub zatruwające glebę. Produktem recyklingu często jest surowiec gorszy od oryginalnego ze względu na znajdujące się w nim zanieczyszczenia, resztki barwników i apretur. Spalanie z kolei niesie z sobą zagrożenie skażenia powietrza jeśli nie jest prowadzone w odpowiednich warunkach i jeśli produkty spalania nie są odpowiednio oczyszczane.

1.12 Recykling dywanów

Największa ilość dywanów wykonana jest z włókien nylonu jako okrywie włókiennej, polipropylenu użytego jako pierwsze podłoże oraz styrenu, gumy lateksowej, węglanu wapnia, polipropylenu jako drugiego podłoża. Okrywa włókienna dywanu stanowi około połowy masy całego dywanu. Lateks (podłoże) zajmuje drugą połowę masy dywanu a może stanowić nawet do 80% jego masy. Recykling dywanów jest trudny ze względu dużą ilość
różnych komponentów polimerowych i wypełniaczy mineralnych zawartych w dywanach.
Dodatkową trudność dla recyklingu dywanu stanowi jest brud, jaki wbija się w niego
w trakcie użytkowania. Dlatego też w większości przypadków recyklingu dywanów ogranicza się on tylko do niektórych komponentów dywanu, a rozdzielanie dywanu na kolejne części wymaga dodatkowej energii, który sprawia że recykling dywanów staje się nieekonomiczny. Dodatkowe koszty to koszty pracowników oraz maszynerii.

Przetworzone odpady dywanowe mogą być przerobione na poduszki, wypełnienia
do betonu, lub jako składnik w kompozytach z tworzyw sztucznych. Kompozyty takie są używane jako części samochodowe, wypełniacze, elementy przystanków autobusowych czy parkingów. Aby surowiec mógł być użyty jako część kompozytu musi on być poddany procesowi granulacji w którym usunięte zostaną niektóre z wypełniaczy mineralnych .

1.13 Istniejące rozwiązania problemu

Istniejące rozwiązania dotyczące odpadów z wykładzin dywanowych możemy podzielić na kilka grup. Po pierwsze będą to normy i ustawy wprowadzane przez rządy i związki w celu stworzenia standardów nowych produktów oraz kontroli produkowanych dywanów tak aby były to produkty jak najmniej szkodliwe. Działania te należeć będą do działań mających na celu zapobieganie występowania tego problemu w przyszłości. Do tej grupy będą należeć również działania niektórych firm, które dzięki wprowadzaniu nowych form dywanów chcą zmniejszyć ilość odpadów i zwiększyć ilość surowca poddawanego recyklingowi a używanego wcześniej do produkcji wykładzin.

Przykładem takiej firmy jest Interface Floor, która od 2007 roku wprowadziła w swoich dywanach proces „czystej separacji” włókien dywanowych od podłoża. Zużyte wykładziny od klienta wracają powrotem do firmy Interface Floor gdzie warstwy są rozdzielane a Nylon użyty do produkcji okrywy włókiennej jest włączany do produkcji nowych dywanów. W ten sposób duża ilość wtórnie przetworzonego surowca wraz z domieszką czystego materiału jest ponownie wykorzystywana. W tym samym czasie winylowe podłoże dywanu jest ponownie przetwarzane w nowe podłoże z użyciem technologii Cool Blue TM . Pozostałe części dywanów które nie mogą być ponownie użyte trafiają jako wypełniacze w innych gałęziach przemysłu. [10]

Drugim obserwowanym rozwiązaniem są próby zagospodarowania już istniejących zużytych już wykładzin podłogowych, mających na celu zmniejszenie ilości odpadów.

2. Zdefiniowanie problemu

Po dokonaniu analizy problemu wiemy, że ogólnie rzecz biorąc problem stanowią olbrzymie ilości odpadów jakie stanowią wykładziny dywanowe. Przyglądając się temu problemowi możemy stwierdzić, że wynika on z dużego skomplikowania budowy tego wyrobu. Z jednej strony są to włókna chemiczne, które stanowią okrywę włókienną wyrobu i których dalszy obrót powinien być skierowany na recykling. Z drugiej strony są to włókna roślinne lub zwierzęce, z których wykonywane są podkłady dywanów stabilizujące wymiary dywanu lub służące do okrywy włókiennej. Ich dalszy przerób jest dużo trudniejszy, szczególnie w przypadku włókien roślinnych dlatego one powinny być poddawane biodegradacji. Kolejnym elementem są jeszcze kleje użyte do połączenia opisanych wcześniej warstw.

Połączenie tych surowców o tak różnym charakterze różnymi technikami fizycznymi ale
i również chemicznymi oraz w przypadku przędz z mieszanek włókienniczych – elementów o małych rozmiarach powoduje, że rozdzielenie ich jest niemalże niemożliwe. Wszelkie próby odzyskiwania takich surowców ograniczają się do ścięcia lub zerwania jedynie części z nich.

Obserwując istniejące rozwiązania tego problemu, widzimy że nie stanowią one pełnej odpowiedzi na ten problem, a jedynie częściowe jego rozwiązanie.

Najważniejsze elementy wpływające na niezdatność wykładzin dywanowych do recyklingu oraz bezpiecznej biodegradacji:

1.Duża różnorodność surowca – pozbawiający szans na zaistnienie pełnego recyklingu lub powodująca rozkład tylko części składników i pozostawienie reszty na długi proces degradacji.
2.Warstwowość wyrobu – trudność w dalszym przerobie dywanu, niemożliwość rozdzielenia warstw wyrobu.

3. Poszukiwanie rozwiązania problemu

Podczas poszukiwania twórczego rozwiązania problemu korzystano z jednej z technik heurystycznych zwanej analizą funkcji. Zgodnie z tą techniką, przedmiot rozbito na funkcje jakie ma spełniać a następnie dodano do każdej z nich możliwe rozwiązania. Analiza ta została nieco zmodyfikowana ponieważ głównym celem dywanu jest osiągnięcie możliwości recyklingowania lub biodegradacji, a dopiero dalej, zachowanie i podwyższenie funkcji użytkowych dywanu. Zatem analizie zostały poddane poszczególne funkcje odpowiadające za najważniejsze cechy dywanu ale dobór rozwiązań dla tych zagadnień został ograniczony do tych które spełniały założenie projektu. Dodatkowo na wykresie przedstawione są aspekty specjalne wyrobu – takie jak aspekt społeczny i ekologiczny.

Z pośród nich zostało wybrane najbardziej odpowiednie. Dzięki temu, nie ograniczano się całością wyrobu a postarano się dotrzeć do jego najistotniejszych elementów funkcji. Analiza została przedstawiona na poniższym grafie.

4. Optymalizacja rozwiązania

Recykling/biodegradacja

Analizując posiadane możliwości, zdecydowano się na wykorzystanie recyklingu jako techniki redukującej ilość odpadów. Spowodowane jest to faktem, że proces biodegradacji aby przebiegał szybko i był nieszkodliwy dla na tury wymagałby od nas użycia surowców naturalnych (takich jak bawełna, juta, len, wełna) czy też polimerów biodegradowalnych (PLA etc.). Surowce te podlegają procesom biodegradacji w warunkach podwyższonej wilgotności i temperatury, a takie mogą wystąpić w trakcie transportu czy użytkowania dywanu. Możliwość wystąpienia takich warunków w trakcie użytkowania dywanu, skłania nas do wykorzystania tworzyw sztucznych jako głównego surowca wyrobu. Posiadają one również gorszą wytrzymałość i właściwości sprężyste niż włókna syntetyczne. Wyjątkiem mogłaby być tu wełna, jednak nie pasuje ona do naszego założenia recyklingowalności wyrobu.

Problemem jaki niesie ze sobą recykling jest potrzeba otrzymania nie zmieszanych ze sobą surowców, wymagałoby to od nas stworzenie wyrobu o jednolitym składzie surowcowym lub wyrobu którego warstwy i poszczególne surowce były by łatwo oddzielane od siebie. Mając do wyboru takie dwie opcje, wybierzemy ich połączenie – ale ze szczególnym zwróceniem się do zachowania jednolitego surowca wyrobu i użycia dodatkowego surowca tylko w koniecznym przypadku. Warunkiem jego użycia będzie możliwość łatwego jego oddzielenia od pozostałej masy wyrobu.

Surowiec – PA

Wiemy, że założeniem projektu jest wykonanie wyrobu z jednego surowca i że będzie to wyrób włókienniczy. Odrzucając surowce naturalne dla uzyskania możliwości recyklingu wyrobu do wyrobu pozostały nam surowce syntetyczne. Wśród nich porównane zostaną standardowo wykorzystywane surowce, jako że końcowy wyrób ma być możliwie tani
i prosty do wykonania. Wiąże się to również z dostępnością surowca.

Wśród porównywanych włókien znalazł się poliester, polipropylen, poliamid 6 i 6.6., poliakrylonitryl i włókna poliolefinowe. Włókna te znalazły się w tym spisie ze względu na swoją ogólnodostępność oraz stosunkowo niską cenę w porównaniu do włókien syntetycznych specjalnych. Jednocześnie są one już powszechnie wykorzystywane jako element dywanów dlatego wybór jednego z nich powinien spotkać się z aprobatą użytkowników.



Tabela 3: włókna oraz ich podstawowe właściwości (F- filament, C- cięte)

Porównując wybrane włókna syntetyczne zdecydowano się na użycie włókien poliamidowych, powszechnie znanych jako nylon. Zostały one wybrane ze względu na najwyższą wartość wytrzymałości zarówno w stanie mokrym jak i suchym oraz stosunkowo wysoki wskaźnik tlenowy (LOI). Istotne jest również to, że włókna te pod wpływem ognia nie zapalają się a jedynie topią co nie jest dodatkową drogą rozprzestrzeniania się ognia. Pierwsza z tych cech będzie decydować o wytrzymałości wyrobu druga o jego bezpieczeństwie. Wartość wytrzymałości dla włókien poliamidu jest dużo wyższa dla filamentów niż dla włókien ciętych, dlatego też w wykorzystaniu ta forma włókien będzie preferowana szczególnie w warstwie podkładu. Kolejną ważną cechą przez którą zdecydowano się na wybór tych włókien jest ich sprężystość oraz dobre właściwości odprężające, dzięki nim wyrób będzie przez dłuższy czas zachowywał miękkość i będzie się wolniej niszczył przez wzgląd na odgniecenia. Ze wszystkich włókien syntetycznych, włókna poliamidu, charakteryzują się najwyższą sorpcją wilgoci , choć ciągle niska daje tym włóknom najlepsze właściwości antyelektrostatyczne. Wadą tych włókien jest skłonność do elektryzowania się, jednakże można ją wyeliminować poprzez nałożenie dodatkowej preparacji.

Zaletami tego włókna są również dobra wybarwialność oraz odporność chemiczna, która przekłada się na odporność na zabrudzenia i plamy, które nie wchodzą w reakcję tworzywa włókna i łatwo można się ich pozbyć.


Struktura – wyrób wielowarstwowy i modułowy

Ze względu na mnogość funkcji jakie wykładzina dywanowa ma spełniać zdecydowano się na stworzenie wielowarstwowego wyrobu, w którym każda z warstw dzięki odpowiedniej modyfikacji surowca będzie spełniała odrębne zadania. Warstwy wyrobu będą łączone
poprzez przeszywanie ich razem oraz z użyciem termotopliwych klejów poliamidowych. Zastosowanie przeszywania pozwoli na zamocowanie okrywy włókiennej w jej podłożu.
Z kolei użycie termotopliwych granulatów poliamidu jako kleju spajającego dwie warstwy pod wpływem temperatury pozwoli nam na połączenie warstw i zachowanie spójności tworzywa.

Warstwy będą zbudowane z okrywy włókiennej, wykonanej z grubej i puszystej przędzy oplotowej, która będzie gwarantować miękkość wyrobu oraz jego przyjazny chwyt dla stóp. Przędza ta będzie wszyta w kolejną warstwę wykonaną z grubej włókniny która będzie odpowiadała za dobre zamocowanie okrywy w dywanie. Warstwa ta podklejona będzie za pomocą kleju poliamidowego do kolejnej warstwy odpowiadającej za stabilność rozmiarów, izolacyjność oraz częściowo za miękkość wyrobu. Warstwa ta będzie wykonana z włókniny Spun Bonded której struktura charakteryzuje się dużą wytrzymałością.

W wykończeniu wyrobu zdecydowano się na nadanie mu modułowej formy. Wyrób końcowy zostanie pocięty na elementy o kwadratowym kształcie, które będzie można dowolnie ze sobą wpasowywać. W przypadku zniszczenia fragmentu wykładziny nie będzie konieczna wymiana całego wyrobu ale wystarczy zastąpienie zniszczonego fragmentu nowymi modułami. Ponadto przechowywanie i transport tych wykładzin będzie zminimalizowany ponieważ, przechowywanie kwadratowych elementów płaskich pozwala na ich układanie z ominięciem niewykorzystanej przestrzeni.

Wzornictwo i komfort – inspiracja mchem

Inspiracją dla powstałego wyrobu jest struktura i właściwości mchu. Końcowy wyrób ma się charakteryzować dużą miękkością i gęstością okrywy włókiennej. Podobnie do mchu ma być on bardzo przyjemny w dotyku. Właściwości te zostaną uzyskane dzięki wspomnianym już wcześniej przędzom oplotowym oraz gęstym ich zamocowaniu w strukturze dywanu.

Dodatkowa preparacja antyelektrostatyczna wyeliminuje możliwość wystąpienia nieprzyjemnych „kopnięć prądem” jakie mają miejsce w przypadku zgromadzenia się ładunku elektrycznego na wyrobie z włókien syntetycznych.

Struktura dywanu stanowiąca również o jego wyglądzie zostanie uzupełniona kolorem, nawiązującym do inspiracji. W tym celu zostanie włókna zostaną zabarwione wybranymi barwnikami metalokompleksowymi 1:2, które nie są oparte na miedzi, ołowiu, chromie lub niklu. Dają one najlepsze wybarwienia włókien poliamidowych i w przeciwieństwie do barwników kwasowych mają dobre odporności na tarcie i światło. Barwienie zostanie dokonane w trakcie formowania włókien, dzięki czemu barwnik będzie rozprowadzony
w całej masie włókna, będzie posiadał on lepszą trwałość oraz nie będzie wymagał dodatkowych procesów prania czy suszenia jakie były by konieczne gdyby włókno było barwione w gotowym wyrobie. Struktura dywanu będzie miała dwa kolory. Przeszywane włókna będą w kolorze zielonym, podłoże zaś w kolorze imitującym kolor ziemi.

Bezpieczeństwo i normy

Wyrób dywanowy taki jak projektowany przez nas, według norm powinien spełniać określone wymogi bezpieczeństwa. Nie może być on w żaden sposób toksyczny, stąd też dobór barwników i środków wykańczających będzie ograniczał się jedynie do testowanych środków. Surowiec użyty w wyrobie to poliamid, jako polimer nie wywołuje on reakcji alergicznych i nie jest toksyczny. Wyrób taki musi też posiadać odpowiednią ognioodporność. Poliamid posiadający wskaźnik tlenowy na poziomie ok.21 należy do materiałów zapalających się zostanie przez nas wzbogacony środki ognioodporne.

Jako wykładzina podłogowa wyrób ten nie powinien emitować żadnych lotnych substancji toksycznych (VOC). Zazwyczaj substancje te wydzielane są przez użyte kleje, jednakże
w tym przypadku problem został ominięty przez użycie samego polimeru i jego właściwości termoplastycznych jako środka łączącego.

Zaangażowanie lokalnego społeczeństwa

Prosty łańcuch produkcji mogący zostać w prowadzony w każdym z lokalnych zakładów produkcyjnych pozwala nam na ograniczenie kręgu produkcyjnego. Surowiec przetwarzany w zamkniętym obiegu surowca nie wymaga transportu na znaczne odległości. Trafiając
do klienta angażuje go i daje mu odpowiedzialność za produkt który powinien zostać utrzymany w jak najlepszym stanie a po użyciu powinien trafić powrotem od producenta gdzie zostanie powtórnie wykorzystany.

Dalsze możliwości

Przedstawione rozwiązanie wykładziny jest tylko przykładowym. Szerokie możliwości wzornicze jakie daje nam poliamid pozwalają na zastosowanie dowolnej kolorystyki jak również wykorzystanie drukarstwa do nanoszenia wzorów. Również wykorzystana przędza może zostać zastąpiona innym typem okrywy włókiennej dając możliwość nowych zastosowań. Taką możliwość daje również nie wprowadzenie okrywy włókiennej i otrzymanie wyrobu płaskiego o gładkiej, dość sztywnej powierzchni znajdującej zastosowanie w miejscach o dużym zabrudzeniu.

4.2 Podsumowanie

Zaproponowane rozwiązanie problemu – wyrób włókienniczy jakim jest wykładzina podłogowa stanowi wyrób w całkowicie zdatny do recyklingu. Dzięki takiemu rozwiązaniu możliwe będzie ograniczenie odpadów dywanowych na wysypiskach oraz wtórne wykorzystanie surowca przynoszące oszczędności nie tylko ekologiczne ale i finansowe.
Wyrób ten wykorzystuje właściwości poliamidów, a dzięki różnym sposobom jego formowania przystosowuje go do użycia jako budulec różnych warstw.
Sposób produkcji dywany jest prosty w związku z czym może zostać wprowadzony na maszynach standardowo wykorzystywanych do produkcji dywanów a tym samym pobudzać lokalną produkcję.

Zalety nowego produktu:
1. Jednolity surowiec – Poliamid
2. Pełna zdatność do recyklingu
3. Łączenie operacji w trakcie produkcji: barwienie + formowanie
4. Małe zużycie wody w produkcji dzięki wykorzystaniu włókien syntetycznych = mała generacja ścieków
5. Chemikalia ograniczone do specjalnych preparacji wyrobu
6. Łączenia wykonane termicznie – nie wymagają dodatkowych klejów emitujących VOC
7. Modułowość wyrobu pozwalająca na zmianę tylko fragmentu wykładziny, łatwe przechowywanie oraz możliwość dowolnego łączenia elementów.
8. Wysokie właściwości odpornościowe wzięte z surowca.
9. Odporność surowca na zabrudzenia przekłada się na odporność wyrobu.
10. Lekkość wyrobu wzięta z surowca powoduje zmniejszenie zużycia paliwa w trakcie transportu.
11. Lokalny łańcuch produkcji i dostaw, ogranicza transport a tym samym zużycie paliwa i emisję gazów cieplarnianych.
12. Angażowanie użytkownika w obieg wyrobu, zwiększa jego wiedzę na temat ochrony środowiska i włącza go do czynnych działań zmierzających do zredukowania ilości odpadów.

Wady
1. Duże zużycie energii w trakcie produkcji
2. Możliwie niższa trwałość niż tradycyjna wykładzina

5.1 Budowa

Warstwy

Zaproponowany wyrób zbudowany jest z kilku warstw. Każda z warstw wykonana jest z poliamidu o różnych parametrach i odpowiada za inną funkcję wyrobu.


Rysunek 5: warstwy proponowanego wyrobu : 1+2 okrywa włókienna; 3 podkład I; 4 miejsce łączenia warstw; 5 podkład II; 6 warstwa antypoślizgowa. Źródło: opracowanie własne.

Warstwa 1
- okrywa włókienna – zbudowana jest z przędzy oplotowej o kolorze rdzenia (1) innym niż kolor oplotu (2). Takie połączenie daje nam dodatkowe efekty wzornicze. Warstwa ta odpowiada za miękkość wykładziny oraz za przyjemne jej odbieranie. Przędza oplotowa zapewnia nam wysoką sprężystość okrywy i komfort użytkowania. Warstwa ta montowana jest przez przeszywanie w podkładzie I. Wysokość okrywy to ok. 2 cm.

Warstwa 2
- podkład I – zbudowany z gęstej włókniny Spun Bonded (3) posiadającej gładką powierzchnię w która brud nie wnika głęboko. Przeszyta jest ona przędzą stanowiącą okrywę włókienną. Warstwa ta jest pierwszą warstwą izolującą od podłoża.

Warstwa 3
- podkład II – zbudowany podobnie do warstwy 2, jednakże z włókniny (5) o nieco większej gęstości która zapewnia lepszą izolację cieplną i akustyczną wyrobu. Warstwa ta jest połączona z warstwą 2 za pomocą termicznego zgrzewania z udziałem kleju poliamidowego. Dodatkowo klej łączący warstwy stabilizuje okrywę włókienną podklejając ja od spodu. Warstwa ta jest najbardziej spodnią warstwą wyrobu, wykończona jest dodatkowo warstwą antypoślizgową.


Rysunek 6: Przekrój wyrobu: 1+2 okrywa włókienna; 3 podkład I; 4 miejsce łączenia warstw; 5 podkład II; 6 warstwa antypoślizgowa. Źródło: opracowanie własne.

5.2 Surowiec

W projekcie zostanie wykorzystany jeden surowiec – poliamid. W zależności od jego obróbki będzie posiadał on nieco inne właściwości fizyczne i różne funkcje będzie spełniał.

Włókna poliamidowe

Włókna nylonu należą do grupy włókien poliamidowych podobnie jak włókna aramidowe. Oba rodzaje włókien są formowane z polimeru o długich łańcuchach. Włókna nylonu są włóknami wytrzymałymi i mocnymi używanymi w szerokim zakresie wyrobów włókienniczych. Ilość atomów węgla w każdym z monomerów jest wspólną cechą nylonu. Jednakże, nylon z 6 atomami węgla powtarzającymi się w każdej jednostce świadczy
o nylonie 6 a nylon z 6 atomami węgla w każdej jednostce monomeru oznacza nylon 6.6..Oba te włókna chodź nieco różnią się budową, mają podobne właściwości. Różnią się one tym, że włókna nylonu 6.6 barwią się na jaśniejsze kolory, mają wyższy punkt topnienia oraz bardziej chropowaty chwyt od nylonu 6. Ogólne zalety i wady poliamidów przedstawiono w poniższej tabeli.

Zalety
• bardzo wysoka odporność na ścieranie
• duża odporność na rozrywanie
• dobra termoplastyczność – wyroby po obróbce termicznej zachowują dużą trwałość kształtu
• całkowita odporność biologiczna na działanie bakterii, enzymów i pleśni
• mała gęstość włókna – wyroby są lekkie
• dobre powinowactwo do barwników
• odporne na działanie ługów
• duża elastyczność – włókno PA6
• niska chłonność wilgoci

Wady
• skłonność do pillingu
• zdolność do gromadzenia ładunków elektrostatycznych
• mała odporność na działanie światła – żółkną, spadek wytrzymałości
• niska odporność na działanie kwasów
• niewielka odporność termiczna



Np.
Jako przykładowy surowiec włókienniczy mogą zostać wykorzystane włókna poliamidowe produkowane z poliamidu produkowanego przez międzynarodowy koncern chemiczny BASF. Ich nazwą handlową jest Ultramid® i jest to surowy polimer poliamidu.

Wykorzystany w wykładzinach – jako włókna wykonane z Ultramid® , nie traci on swojej sprężystości. Włókna te mogą wytrzymywać obciążenia występujące w miejscach publicznych takich jak hotele czy lotniska. Ich dodatkowym atutem jest puszystość , która zapewnia długotrwały komfort w domu. Włókna wykonane z Utramidu® mają dużą wytrzymałość na tarcie i termiczną. [13]

5.3 Materiały

Przędza oplotowa
Przędza oplotowa jest to przędza składająca się z dwóch składników; wewnętrznego, który jest rdzeniem przędzy i innych włókien przędzonych, które są owinięte wokół rdzenia po całej długości. Tworzona na maszynach rotorowych poprzez rotację rozciągliwych włókien przędzy podstawowej lub nie elastycznych ciągłych filamentów albo poprzez wprowadzenie rozciągliwych włókien w niedoprzęd.

Włóknina Spun Bonded
Włókniny te charakteryzują się dużą wytrzymałością i gładką powierzchnią. Jest to spowodowane budową włókniny, która jest tworzona z bardzo zbitych włókien ciągłych, kalandrowanych tuż po procesie przędzenia.

Klej poliamidowy
Klej poliamidowy jest niczym innym jak filamentem poliamidu w postaci grubej żyłki, która pod wpływem temperatury topi się i wnika w stykające się z nim powierzchnie. Gdy wystyga jego masa przestaje być plastyczna
i trwale łączy dwa elementy. [12] Na rysunku obok przedstawiono formę handlową kleju poliamidowego.

5.4 Produkcja

Zakładana produkcja wyrobu opiera się na kilku etapach z których każdy może być przeprowadzony w jednym zakładzie produkcyjnym. Krótki łańcuch produkcyjny i mała skomplikowaność operacji ma na celu stworzenie możliwości produkcji lokalnej .

Proponowany przez nas produkt jest wyrobem trój warstwowym i składa się z okrywy włókiennej, podkładu do którego okrywa jest zamocowana oraz podkładu spodniego, który odpowiada za stabilizację rozmiarów wyrobu. Warstwy są produkowane w odpowiedniej kolejności i stopniowo ze sobą łączone.

Produkcja wyrobu składa się z kilku etapów. Po pierwsze jest to przygotowanie surowca.

W przypadku surowca czystego proces ten jest pomijany, jednakże w przypadku surowca odzyskiwanego konieczne jest wcześniejsze usunięcie z niego wszelkich zanieczyszczeń
a następnie przerobienie go na granulat poliamidowy. Całkowite oczyszczenie surowca odzyskiwanego jest niemożliwe dlatego będzie on wykorzystywany do produkcji wykładzin o ciemnych kolorach oraz jako dodatek surowcowy do nowego surowca w przypadku produkcji wykładzin o jaśniejszych kolorach. Z uwagi na swój kolor i mniej istotne położenie – od ziemi, surowiec odzyskiwany będzie używany do produkcji podkładu wykładziny.

Przygotowany surowiec zostaje przetapiany i po dodaniu odpowiednich barwników formowany jako włókna o różnych parametrach. Zjawisko to ma miejsce ze względu na różne przeznaczenie włókien. Włókna grubsze o większej masie linkowej i lepszej wytrzymałości zostaną wykorzystane do produkcji włókniny z której zrobione są podkłady. Włókna cieńsze, bardziej delikatne i puszyste zostaną użyte do produkcji przędzy oplotowej. W przypadku włókna formowanego z przeznaczeniem na włókninę zaraz po uformowaniu zbierane jest ono przez specjalne urządzenie i dalej wytwarzana jest z niego włóknina spun bonded. Włókna formowane z przeznaczeniem na przędzę są odbierane w postaci nawojów a następnie są poddawane kolejnym procesom mającym na celu przygotowanie przędzy oplotowej.

Przygotowane włókniny – podłoża naszego wyrobu oraz przędza są następnie łączone. Ma to miejsce poprzez przeszywanie podłoża grubymi nićmi tworzącymi teraz okrywę włókienną. W celu uzyskania jak największej miękkości i sprężystości przeszywanie jest możliwie gęste. Przeszyty spód pierwszy podklejany jest klejem poliamidowym drugą warstwą podkładu, której celem jest stabilizacja wyrobu. Jednocześnie kolejna warstwa nadaje większą miękkość wyrobowi oraz lepszą izolację termiczną oraz akustyczną.

Tak przygotowany wyrób jest jeszcze poddawany nanoszeniu preparacji i warstwy antypoślizgowej. Następnie jest przycinany w mniejsze elementy i pakowany w płaskie paczki.


Rysunek 7: schemat produkcji wyrobu. Źródło: opracowanie własne.

1.barwienie włókien

Włókna poliamidowe należą do włókien hydrofobowych, dlatego barwi w temperaturze (ok. 40-50’) powodującej rozluźnienie struktury włókna i swobodną penetrację barwnika do wnętrza. Do barwienia zostaną użyte wyselekcjonowane barwniki metalokompleksowe typu 1:2. Są to barwniki należące do grupy barwników o cząsteczkach związanych koordynacyjnie z atomem metalu (gł. Chromu).

Barwienie będzie miało miejsce w trakcie formowania włókien a barwnik zostanie dodany do masy polimeru.

2. formowanie
a. formowanie włókniny

Włókniny Spun Bonded produkowane są bezpośrednio z polimeru. Oznacza to, że polimer w postaci granulatu jest stapiany w ekstruderze, przechodzi przez filtry i pompę zębatą a następnie jest wytłaczany przez głowicę przędącą. Po tym procesie jest on rozciągany przez strumień powietrza o prędkości liniowej większej niż prędkość wytłaczania polimeru. Powoduje to wyciągnięcie włókna oraz zorientowanie makrocząsteczek w włóknie i duże zwiększenie jego wytrzymałości. Następnie występuje proces chłodzenia i stabilizacji termicznej włókna. Gotowe włókna ciągłe są układane na taśmie transportowej w postaci runa, które od razu przechodzi do następnego etapu formowania włókniny – kalandrowania.


Rysunek 8: schemat wytwarzania włóknin Spun Bondem. Źródło: opracowanie własne

* kalandrowanie

Po procesie kalandrowania otrzymujemy gotową włókninę do dalszych procesów wykańczalniczych. Kalander jest przeznaczony do wytwarzania, prasowania i zgrzewania włóknin termoplastycznych. Może być również stosowany do gładzenia tkanin i dzianin. Kalander posiada dwa wały: wał stalowy ogrzewany elektrycznie-grzałkami oporowymi
od środka; wał elastyczny, którego płaszcz stanowią sprasowane warstwy tkaniny. Wały są dociskane siłownikami hydraulicznymi. Mechanizm wichrujący umożliwia skoszenie osi wałów, co zapewnia równomierny docisk liniowy wzdłuż szerokości roboczej.


b. formowanie włókien i przędzy

3. igłowanie – przeszywanie

Wykładziny igłowane tworzy się przez przeszywanie podkładu przędzą, rządek po rządku tworząc gęstą strukturę oczek. Igła z przędzą przechodząca przez podkład jest przekazuje oczko przędzy do chwytaka który przytrzymuje oczko na odpowiedniej wysokości kiedy igła wycofuje się poza podłoże. Igły przeszywające podłoże umieszczone są w rzędach igłujących jednocześnie całą szerokość wykładziny.
Po wytworzeniu oczka mogą zostać przecięte lub strzyżone. Dla stabilizacji przeszytej przędzy stosuje się ich podklejenie kolejną warstwą podłoża.


Rysunek 9 : podstawowe elementy występujące w trakcie przeszywania dywanu: primary banking – podkład; yarn – przędza; tufting needle – igła; hook – chwytak (haczyk); cutting blade – nożyk.

Przeszywanie proponowanej wykładziny może być wykonywane typowym urządzeniu do przeszywania wykładzin dywanowych np. przeszywarce igłowej Pantera brytyjskiej firmy Cobble. Maszyna ta pracuje w trybie ciągłym, ma niskie koszty utrzymania i pozwala na osiągania dużych prędności igłowania. Patera posiada wbudowane łoże igłowe dzięki któremu można otrzymać okrywę zarówno o stałej jak i o zróżnicowanej wysokości. Może ona działać z prędkością 1500 obr./min wytwarzając okrywę pętelkową lub do 1400 obr./min w przypadku pętli rozcinanych. [14]

4.podklejanie

Otrzymane warstwy dywanu zostaną ze sobą sklejone poprzez użycie kleju poliamidowego oraz wykorzystanie właściwości tego tworzywa do mięknięcia w nieco wyższych temperaturach. Proces ten musi przebiegać bardzo precyzyjnie przy najniższych możliwych temperaturach ze względu na możliwość uszkodzenia okrywy włókiennej pod wpływem temperatury. Termiczne połączenie warstw omija wykorzystanie chemicznych klejów .

5.preparacja

Wyrób zostanie wykończony środkami zmiękczającymi mającymi również właściwości antyelektrostatyczne, które zmniejszą skłonność wyrobu do elektryzowania się.

6.cięcie i pakowanie

Gotowy wyrób jest cięty na kwadratowe moduły o boku 90 cm a następnie pakowane.

5.5 Wymiary i masy

Powierzchnia modułu: 90x90 cm
Wysokość modułu: ~24 mm ( w tym 20 mm to okrywa włókienna )
Masa liniowa wyrobu: 1400 – 1800 g/m2

5.6 Montaż

Proponowany wyrób ma formę modułową. Może łatwo być dopasowywany do wnętrz
o różnej powierzchni. Łączenie elementów jest możliwe dzięki podklejaniu rogów wyrobu taśmą klejącą. Podklejenie wyłącznie rogów stabilizuje nam kształt i wytrzymałość całości wyrobu. Jednocześnie pozwala nam na podważenie jednego z elementów w celu wymiany na nowy lub zmianę ułożenia.


Rysunek 10: sposób montażu: 1. moduł wykładziny; 2. taśma podklejająca.

5.7 Wzornictwo

Inspiracją dla dywanu było to co można znaleźć w naturze i stanowi formę podłoża po którym można chodzić. Spośród wielu form natury po których chodzenie sprawia przyjemność i jest komfortowe wybrany został mech jako struktura zwarta, miękka
i puszysta. Również kolorystyka wyrobu została zainspirowana naturą. Okrywa wyrobu wykonana jest z przędzy oplatanej wykonanej z różnych odcieni zieleni w rdzeniu
i w oplocie. Podkłady zabarwione są na kolor ciemno szary a ich struktura włókniny przypomina nam strukturę splątanych korzeni.




Przykładowe aranżacje dywanu, wykonane na podstawie zdjęć znalezionych w Internecie [15]

6. Bibliografia

[1] http://www.intercarpets.co.uk/history/timeline.html
[2] “The Future of Sustainability - Re-thinking Environment and Development in the Twenty-first Century”; Raport IUCN; 2006
[3] http://en.wikipedia.org/wiki/Sustainability
[4] “Sustainable fashion and textiles“ – Kate Flatcher, 2008, wyd. Earthscan
[5] http://green.findanyfloor.com/carpet/Lifecycle.xhtml
[6] http://www.energa.pl/poradnik_wwf_jak_oszczedzac_energie_w_domu
[7] http://www.podlogi.apartamenty.pl/
[8] “Tufted carpeting”
[9] http://pl.pl.allconstructions.com
[10] http://www.interfaceglobal.com/Sustainability/Sustainability-in-Action/Closing-the-Loop.aspx
[11] “Chemistry of the textiles industry” – Chris M. Carr, 1995, Springer
[12] http://www.ksm.malopolska.pl/files/61,Karta_charakterystyki__Q180.pdf
[13]http://www.basf.com/
[14]http://www.cobble.co.uk/
[15] http://www.domosfera.pl