Miten poistotekstiileitä tunnistetaan? 

20.04.2020

Tekstiilien erilliskeräys on alkamassa Suomessa muutaman vuoden sisällä, ja samalla kerättyä materiaalia ryhdytään hyödyntämään kierrättämällä [1]. Tekstiilit koostuvat erilaisista kuiduista ja kuitusekoitteista, jotka pitää pystyä lajittelemaan erilaisiin jakeisiin raaka-aineen mukaan. Jakeiden tunnistamisessa käytetään apuna infrapunaan (IR) perustuvaa tunnistusteknologiaa [2].

Infrapunasäteily on monille tuttu muun muassa terassilämmittimistä. Myös viihde-elektroniikan kaukosäätimet perustuvat tähän säteilyyn. Infrapunaspektri kattaa sähkömagneettisen säteilyn aallonpituuksia näkyvän valon ja mikroaaltojen välissä. [3] Tekstiilien tunnistukseen käytetään aluetta 780–2500 nm, joka sijaitsee näkyvän valon vieressä. Tätä kutsutaan NIR (near infrared) -alueeksi. NIR-teknologia tarjoaa nopean ja ainetta tuhoamattoman aineiden tunnistamismenetelmän, joka perustuu niiden kykyyn imeä eli absorboida sähkömagneettista säteilyä. [4]

NIR-tunnistuksessa tekstiilistä mitataan absorptiospektri valitulla IR-alueella. Alla olevassa kuvassa on esimerkkejä puuvillan, villan ja polyesterin spektreistä 1100–1650 nm alueella. Kuvasta huomataan, että samaa kuitulajia esittävät käyrät eroavat hieman toisistaan. Tämä johtuu muun muassa kunkin kuitulajin luontaisesta vaihtelusta sekä värien ja kangasrakenteiden vaikutuksesta mitattavaan spektriin. Tästä syystä tunnetuista materiaalinäytteistä on etukäteen koostettu NIR-spektrikirjasto, johon on rakennettu tunnistusluokkia halutuista materiaaleista. Tunnistuskirjasto toimii verrokkina tuntemattomista näytteistä mitattujen spektrien muodon tunnistuksessa. [4]

Diagrammi, jossa kuvataan puuvillan, villan ja polyesterin NIR-absorptiospektrejä
Puuvillan (cotton), villan (wool) ja polyesterin NIR-absorptiospektrejä [4].

NIR-tunnistus on varsin hyvä tunnistamaan tuotteita, jotka on valmistettu sekoitteettomasta kankaasta, kuten 100-prosenttisesta puuvillasta tai sekoitekankaasta [4]. Jos tuote sen sijaan sisältää erilaisia kankaita ja muita materiaaleja, tunnistus muuttuu epävarmemmaksi. NIR-tunnistuksessa tarkastellaan kankaan ja tuotteen pintaa. Nukkakankaan kaltaiset kankaat, joissa on erityinen pinta eri materiaalista, ovat myös tunnistuksen kannalta haastavia. Niin ikään monikerroksisesta vaatteesta saadaan erilainen tulos päällyskankaasta ja vuorikankaasta.

Vaatteen eri osissa saatetaan käyttää eri kuiduista muodostuvia kankaita. Tällaisia voivat olla muun muassa hihansuiden resorit ja erilaiset somisteet. Vaatteessa voi olla mukana muita materiaaleja, kuten nahkaa, paksuja printtejä, paljetteja jne. Tunnistustulos riippuu siitä, mikä näistä niistä osuu sattumalta tunnistimen alle. Kuvassa alla on omasta kaapistani löytyneitä, NIR-tunnistuksen kannalta haasteellisia tekstiilituotteita.

Takkeja ja neuleita, joissa erilaisia materiaaleja
NIR-tunnistuksen kannalta haastavia, erilaisista kankaista koostuvia vaatteita

Tekstiilien lajittelussa tarvitaan IR-tunnistuksen lisäksi ihmisälyä poimimaan pois sellaiset tuotteet, joita NIR-tunnistin ei pysty yksin tunnistamaan. Automaattitunnistuksen haasteita voidaan helposti vähentää jo tuotesuunnitteluvaiheessa välttämällä monia erilaisia materiaaleja sisältäviä ratkaisuja tuotteissa. Käyttämällä käsin tehtävää esilajittelua saadaan lajittelusta pois NIR-tunnistuksen kannalta vaikeat tuotteet. Tulevaisuudessa teknologian ja prosessien kehittyessä lajitteluun voidaan saada ihmisälyn avuksi myös tekoälyä. Vaate voidaan ehkä myös leikata tilkuiksi ennen lajittelua, jolloin erilaiset vaatteen osat saadaan myös hyödynnettyä.

Pirjo Heikkilä

Kiinnostuitko? Lue lisää lähteistä!

  1. Rikkinäinen vaate – jätettä vai raaka-ainetta?
  2. Miten poistotekstiileitä lajitellaan?     
  3. Kuusela (2015) Mihin käytetään infrapunavaloa?  
  4. Kamppuri ym. Tekstiilimateriaalien soveltuvuus kierrätykseen (2019) 

Tässä sarjassa esitellään kiinnostavaa tekstiileihin liittyvää tietoa, joka perustuu Telaketjussa tehtyyn tai Telaketjun työssä hyödynnettyyn tutkimukseen.