ES2733342T3 - Proceso para pretratar fibras de algodón recuperadas a utilizar en la producción de cuerpos moldeados a partir de celulosa regenerada - Google Patents

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Abstract

Un procedimiento para pretratar químicamente fibras de algodón recuperadas a utilizar en la producción de cuerpos moldeados a partir de celulosa regenerada por el procedimiento de viscosa o Lyocell, en el que el pretratamiento de las fibras de algodón recuperadas incluye una etapa de eliminación química de metales y una etapa de blanqueo oxidativo.

Description

d e s c r ip c ió n
Proceso para pretratar fibras de algodón recuperadas a utilizar en la producción de cuerpos moldeados a partir de celulosa regenerada
Resumen
Un procedimiento para pretratar fibras de algodón recuperadas a utilizar en la producción de cuerpos moldeados a partir de celulosa regenerada, que se caracteriza por reducción con un metal eficaz y ajuste del grado de polimerización y brillo, incluyendo una etapa de eliminación química de metales y una etapa de blanqueo oxidativo de las fibras de algodón recuperadas o pulpa producida de las mismas. Las fibras de algodón recuperadas tratadas de acuerdo con el procedimiento descrito se pueden utilizar solas o en mezclas con pulpa soluble convencionales como materia prima para la producción de cuerpos moldeados a partir de celulosa regenerada.
El procedimiento permite un hilado técnicamente suave, seguro, y económicamente factible a través del procedimiento de Viscosa o Lyocell, por lo tanto, la presente invención proporciona una vía de reciclaje eficaz para los materiales de desecho de algodón.
Los productos así obtenidos son cuerpos moldeados celulósicos regenerados de alta calidad de desechos de algodón reciclado, adecuados para la fabricación de textiles y material no tejido.
Estado de la Técnica
De acuerdo con el Comité Consultivo Internacional del Algodón se produjeron 26,39 millones de toneladas de algodón en 2012/13 en todo el mundo. Aproximadamente 95% de la producción anual de algodón se utiliza en la producción de hilos, que se utilizan posteriormente en la fabricación de productos textiles. Los textiles de algodón representan aproximadamente un tercio de la producción mundial de textiles. Sin embargo, ya a lo largo del procedimiento de fabricación textil, se generan cantidades significativas de material de desechos de algodón, por ejemplo, desechos de hilado o recortes de confección. Este tipo de desechos se denomina típicamente "desechos preconsumo", a menudo también se denomina "desechos postindustriales". Por supuesto, también se generan desechos de algodón una vez que un tejido que contiene algodón se desecha por el usuario, es decir, "desechos posconsumo".
Actualmente, la fracción principal de los materiales de desechos de algodón descritos termina predominantemente en la incineración y el vertedero, que es igual a una pérdida inevitable de la valiosa materia prima de celulosa.
Sólo pequeñas cantidades de desechos textiles de algodón se reciclan actualmente. Las vías existentes para el reciclado de algodón incluyen, por ejemplo, la donación de textiles de algodón posconsumo a organizaciones de caridad o la producción de toallitas o fibras de mala calidad para materiales de aislamiento a partir de recortes posconsumo. Sin embargo, excepto por la reventa en tiendas de segunda mano o la distribución en los países en desarrollo, los procedimientos de reciclaje típicamente representan un infraciclado del material de desechos de algodón, es decir, un producto siendo producido a partir de material de desechos de algodón reciclado es generalmente menos valioso que el producto inicial.
La reutilización directa de materiales de desechos de algodón en la producción de nuevos textiles es bastante limitada. Uno de los principales problemas en el reciclado directo es la longitud típicamente más corta de las fibras de algodón recuperadas a partir de material de desechos de algodón, que adicionalmente puede presentar daños debido al daño mecánico de las fibras durante el procedimiento de recuperación. Por lo tanto, las fibras de algodón recuperadas en general tienen que mezclarse con fibras vírgenes para la producción de hilos y textiles de alta calidad. Sin embargo, si las fibras recuperadas a partir de material de desechos de algodón se mezclan con fibras vírgenes para producir una materia prima adecuada para la fabricación de textiles, el material recuperado debe proceder de etapas bastante tempranas de la cadena textil. Si, por ejemplo, el material de desechos de algodón se recupera después de la tinción de un tejido, una materia prima producida mediante la mezcla de dichas fibras coloreadas con fibras vírgenes sólo puede utilizarse para la producción de telas de color similares a las fibras recuperadas. Teniendo en cuenta los recortes de confección, que representan un alto porcentaje de materiales de desechos de algodón globales, estos no son adecuados para su reciclado directo, ya que implican numerosas calidades y colores, pero por lo general en cantidades bajas.
La Patente de Estados Unidos 5.331.801 describe la producción de hilos reciclados de desechos textiles, sin embargo, los hilos hechos de fibras recicladas requieren más vueltas para obtener las mismas propiedades de resistencia en comparación con los hilos preparados a partir de fibras vírgenes. La producción de hilos más finos adecuados para la ropa y las industrias textiles relacionadas requiere la mezcla con hasta un 90% de fibras vírgenes.
De manera similar, la Patente de Estados Unidos 5.481.864 describe la producción de telas recicladas de recortes de tela. Los recortes de tela inicialmente se hilan a un nivel de humedad de 10%, se abren y mezclan con 10 a 25% de fibras vírgenes de soporte premium costosas, tal como, por ejemplo, cachemira.
La Solicitud de Patente WO 2011/130276 A2 describe el uso de mezclas de fibras recuperadas de materiales de desechos de algodón preconsumo. La solicitud de patente describe un procedimiento puramente mecánico e incluye esfuerzos de clasificación elaborados. Se menciona que Ios productos textiles hechos de estos materiales recuperados comprenden hilos que contienen al menos tres calidades diferentes de material de algodón recuperado. Se menciona que los hilos hechos de tales materiales recuperados necesitan girarse con un múltiplo de torsión de 15 a 30% mayor que los hilos que se utilizan en el mismo producto final hecho de fibras de algodón vírgenes.
La Solicitud de Patente US 5369861 A describe el reciclaje directo de desechos de denim pre o posconsumo.
La Solicitud de Patente WO 2011/077446 A l describe otra forma de reciclar mecánicamente tejidos de algodón, mediante la preparación de hojas de papel de algodón, cortando estas hojas en tiras entre 0,1 y 2 mm y luego tejiendo o tricotando estas tiras en una tela.
Todos los procedimientos de reciclaje directo mencionados anteriormente son puramente mecánicos, es decir, ninguno de los procedimientos incluye etapas químicas para recuperar el material de desechos de algodón ni para pretratar el material de desechos de algodón para que sea recuperable.
Otra manera de reciclar los materiales de desechos de algodón es la producción de pulpa de trapo de algodón (CRP). La CRP ha sido durante mucho tiempo una fuente importante de material celulósico en la producción de papel, especialmente en las primeras décadas del siglo 20. Por lo tanto, el procedimiento de producción general de CRP basado en cocción alcalina de trapos es bien conocido. Después, la PCR se hizo menos importante debido a que a) la siguiente mezcla de algodón con fibras sintéticas estaba complicando la producción de Cr P y b) el reciclado de papel de desechos se ha desarrollado para la fabricación de papel. Una ventaja de la transformación de trapos en pulpa es que pueden procesarse pequeñas cantidades de diferentes calidades o colores para dar lugar a grandes cantidades de un material uniforme. Sin embargo, una desventaja de la CRP es que no se puede utilizar directamente como materia prima para la fabricación de textiles, dado que las fibras de celulosa se degradan durante el procedimiento de producción de CRP, Io que resulta en una longitud de cadena reducida de las moléculas de celulosa (es decir, grado reducido de polimerización ("DP")). La aplicación directa de CRP en la fabricación textil está también típicamente limitada debido al bajo brillo como resultado de la mezcla de materias primas de diferente calidad y color.
Los trapos adecuados para la producción de pulpa de trapo de algodón pueden proceder de desechos pre y posconsumo. De acuerdo con el conocimiento de los autores, aún no se ha informado el uso de pulpa de trapos de algodón para la producción de materiales celulósicos regenerados.
Los procedimientos para la producción de materiales celulósicos regenerados ya son conocidos por aquellos con experiencia en la técnica: El procedimiento de Lyocell, en particular, el uso de óxido de amina acuoso, especialmente preferido N-óxido de 4-metilmorfolina (NMMO) (véase, por ejemplo, el documento EP 0356419 B1 y EP 0584318 B1), el procedimiento de Viscosa (véase, por ejemplo Gotze, Chemiefasern nach dem Viskoseverfahren, 1967) y el procedimiento de Modal (véase, por ejemplo, la Patente Austríaca AT 287905).
El documento EP 0717131 B1 describe la producción de fibras de viscosa de textiles utilizados, que se han teñido mediante colorantes reactivos. Los textiles descritos utilizados se disgregaron mecánicamente antes del procedimiento de Viscosa; sin embargo, no se menciona ningún tratamiento químico de la materia prima. El blanqueo reductor de la celulosa alcalina se menciona para la eliminación del color. El material de desechos de algodón del que pueden recuperarse las fibras de algodón se limita a textiles posconsumo, teñidos mediante colorantes reactivos. En forma similar a lo que se describió anteriormente para la reutilización directa de recortes de algodón de colores, la producción de fibra de Viscosa de acuerdo con el documento EP 0717131 B1 requiere una clasificación exhaustiva de las materias primas con respecto a su color. No presenta información con respecto a la calidad de las fibras de Viscosa obtenidas.
La solicitud de patente CN 102660791a también describe la reutilización de las prendas de algodón posconsumo mediante el procedimiento de Viscosa para producir alfombras de piso. No presenta información con respecto a la calidad de la materia prima o las fibras de viscosa obtenidas. Sin embargo, la restricción a la utilización de tales fibras en productos de alfombras de piso más bien de escaso valor indica que la calidad de estas fibras es baja y no es adecuada para la fabricación de textiles.
El documento US 5.601.767 describe la producción de fibras de Lyocell por el procedimiento de Lyocell de telas que contienen celulosa triturada. De los ejemplos dados, se hace evidente que las telas utilizadas para la producción de fibra eran del tipo posconsumo. Excepto por los tratamientos mecánicos, no se informó de ningún otro tipo de pretratamiento, especialmente no se menciona ninguna etapa de procesamiento químico. Esto implica que las fibras producidas de acuerdo con el documento US 5.601.767 nuevamente tienen una capacidad de uso limitada en la producción textil dado que las materias primas de colores dan lugar a fibras de colores. Además, el documento US 5.601.767 no contiene ninguna posibilidad para ajustar el grado de polimerización de la celulosa de algodón.
La Patente CN 102199310b describe un procedimiento para recuperar el algodón de desechos de poliéster y mezclas de textiles de algodón mediante la disolución física del contenido celulósico en NMMO y la separación física posterior (filtración) del material de poliéster sin disolver. No se menciona la concentración de celulosa lograda en la solución preparada. Aunque el procedimiento descrito para disolver celulosa en NMMO está estrechamente relacionado con el procedimiento de Lyocell, incluso con el uso de estabilizadores similares, no se menciona la producción de fibras celulósicas regeneradas a partir de esta solución. Por lo tanto, este procedimiento debe considerarse únicamente como una opción para la separación de algodón de poliéster, pero no es adecuado para el reciclaje de material de desechos de algodón para producir fibras celulósicas regeneradas.
Ninguna de las opciones de reciclaje anteriormente descritas incluye procedimientos de pretratamiento químico de las fibras de algodón recuperadas antes de utilizarlas en el procedimiento de Viscosa o Lyocell.
Los ejemplos mencionados anteriormente que describen el estado de la técnica para el uso de fibras de algodón recuperadas para producir materiales celulósicos regenerados indican que todos los procedimientos de la técnica anterior se dedican al reciclaje de material de desechos de algodón posconsumo.
El uso de material de desechos de algodón preconsumo aún no se ha descrito en detalle.
En general, las fibras de material de desechos de algodón preconsumo o de algodón que se utilizan para la producción de textiles no se consideran un material adecuado para el procedimiento de Viscosa ni de Lyocell. Consisten en moléculas de celulosa con un alto grado de polimerización (DP), es decir que tienen una alta viscosidad, generalmente expresada por la viscosidad intrínseca ("IV"). Esto los hace menos accesibles a los reactivos y disolventes utilizados para disolver la celulosa y, como resultado, poco prácticos para el tratamiento en el procedimiento de Viscosa o Lyocell convencional.
Durante la vida útil de una pieza de textil de algodón las moléculas de celulosa se degradan y su DP se reduce a un nivel tal que las fibras de algodón de desechos textiles posconsumo finalmente se pueden utilizar como materiales de partida para producir fibras celulósicas regeneradas. Sin embargo, esto no se puede considerar un hecho universalmente válido, dado que dicha degradación depende en gran medida de las condiciones y el tiempo de uso. Por lo tanto, no se puede asegurar que un nivel de DP adecuado y homogéneo requerido para la producción de fibras celulósicas regeneradas esté generalmente presente en desechos posconsumo. En cambio, los desechos posconsumo se puede degradar de manera tal que el nivel de DP sea realmente demasiado bajo para la producción de fibras celulósicas regeneradas de alta calidad.
En los desechos preconsumo se mantiene el alto DP.
Además, la facilidad de uso del material de desechos de algodón recuperado es limitado debido al hecho de que los textiles, además de celulosa, típicamente contienen productos químicos adicionales tal como colorantes, resinas, abrillantadores ópticos, etc., y además pueden contaminarse durante su vida de uso, por ejemplo, suavizantes o agentes de blanqueo durante el lavado. También se pueden encontrar cantidades significativas de metales en materiales pre y posconsumo de desechos de algodón. Estos metales, por una parte, pueden proceder de abrasiones de los botones o cremalleras o por el contrario ya estar incorporados a las fibras de algodón durante el crecimiento o durante el procesamiento de las fibras de algodón en textiles.
La presencia de cualquiera de estos productos químicos potencialmente dificulta la aplicación de las fibras de algodón recuperadas a partir de materiales de desechos de algodón en el procedimiento de Viscosa o Lyocell. Como un ejemplo, las resinas interconectan químicamente moléculas de celulosa haciéndolas insolubles y no reactivas. Estas sustancias no se eliminan de las fibras recuperadas por simples etapas de desintegración mecánica de los materiales de desecho de algodón.
Se presta especial atención al contenido de metal de las fibras de algodón recuperadas, especialmente con respecto a su uso como una posible materia prima para el procedimiento de Lyocell. Es sabido que, por ejemplo, los cationes de hierro y cobre reducen la temperatura de descomposición de NMMO, el disolvente en el procedimiento de Lyocell. Al mismo tiempo se aumenta la velocidad de descomposición. En consecuencia, los metales también pueden catalizar la descomposición de las soluciones de hilado que contienen celulosa, en el procedimiento de Viscosa y Lyocell. A temperaturas de procedimiento elevadas o tiempos de procesamiento alargados esto puede resultar en incendios y explosiones debido a los procedimientos de descomposición incontrolada. Un procedimiento para medir dicha temperatura de descomposición se da en el documento EP 0781356 B1 ("Sikarex test").
Los altos contenidos de Si, Ca, o Mg se relacionan generalmente con una alta cantidad de impurezas particuladas probablemente procedentes de arena o polvo. Sin embargo, los altos contenidos de partícula en las soluciones de hilado requieren esfuerzos de filtración más altos que resulta en una menor producción. Si el contenido de partículas es demasiado alto, el sistema de filtración puede incluso llegar a ser completamente bloqueado. Además, grandes cantidades de pequeñas partículas que no pueden ser eliminadas de la solución de hilado por filtración pueden causar problemas en las hileras, lo que lleva nuevamente a una menor producción y/o a fibras de menor calidad.
Problema:
En vista de este estado de la técnica, el problema a ser resuelto era proporcionar un procedimiento que permita el uso de diferentes calidades de materiales de desechos de algodón para la producción de cuerpos moldeados a partir de celulosa regenerada, proporcionando así una vía para el reciclado eficiente de dichos materiales de desechos de algodón en productos de alta calidad adecuados para, por ejemplo, la fabricación de textiles y material no tejido.
Solución:
Este problema se resuelve mediante un procedimiento para pretratar fibras de algodón recuperadas a utilizar en la producción de cuerpos moldeados a partir de celulosa regenerada, en el que el pretratamiento de las fibras de algodón recuperadas incluye una etapa de eliminación química de metales y una etapa de blanqueo oxidativo. La presente invención demuestra un procedimiento de la forma en que los materiales de desechos de algodón de cualquier tipo mencionado anteriormente se pueden pretratar químicamente para utilizarlos en la producción de cuerpos moldeados a partir de celulosa regenerada por el procedimiento posterior de Viscosa o Lyocell. De este modo, la presente invención proporciona una opción de reciclaje elegante para el material de desechos de algodón, evitando las vías de eliminación inadecuadas tal como los vertederos o la incineración. Los cuerpos moldeados producidos de material de desechos de algodón pretratado de acuerdo con la presente invención son de calidad similar o incluso superior en comparación con los cuerpos moldeados preparados a partir de la pulpa soluble "virgen" comercialmente disponible, por lo tanto, son adecuados para la industria textil y la fabricación de material no tejido.
Los materiales de desechos de algodón pueden transferirse en materias primas adecuadas para la producción de fibras celulósicas regeneradas a través del procedimiento de Viscosa o Lyocell; para los fines de la presente invención, el término "procedimiento de Viscosa" incluye procedimientos de Modal que también se basan en la formación, hilado y regeneración de xantogenato de celulosa.
El procedimiento de pretratamiento descrito en la presente invención se puede aplicar a material de desechos de algodón pre y posconsumo y/o a pulpas de trapo de algodón producidas de los mismos. Por lo tanto, en una realización preferida de la presente invención, las fibras de algodón se recuperan a partir de desechos de algodón preconsumo, tal como, pero sin limitación, a desechos peinados, recortes de algodón o fibras de desecho de la fabricación de prendas de vestir y similares. En otra realización preferida de la presente invención, las fibras de algodón se recuperan a partir de desechos de algodón posconsumo. El término "desechos de algodón posconsumo" incluye, pero no se limita a, desechos de lavandería o ropa usada. En una realización particularmente preferida, las fibras de algodón recuperadas incluyen pulpa preparada a partir de trapos de algodón.
Antes de aplicar los tratamientos químicos de acuerdo con la presente invención, puede ser útil aplicar tratamientos mecánicos para preparar las fibras recuperadas de manera adecuada. Esto puede hacerse por una etapa en la que las fibras de algodón recuperadas son trituradas mecánicamente, molidas, o abiertas antes de su uso. También puede ser útil -dependiendo, por ejemplo, del origen de las fibras- una etapa mecánica en la que las fibras de algodón recuperadas se separan de botones o cremalleras o similares antes de su uso. También puede ser útil una etapa mecánica o química en la que las fibras de algodón recuperadas se separan de fibras no de algodón antes de su uso.
El procedimiento descrito es un procedimiento de etapas múltiples en el que los tratamientos de blanqueo oxidativo se combinan con tratamientos de lavado ácido y/o el tratamiento con soluciones acuosas de agentes complejantes. Mediante el ajuste de la combinación y/o intensidad de las etapas individuales, el procedimiento descrito puede utilizarse para tratar cualquier tipo de material de desechos de algodón de tal manera que el material fibroso de algodón recuperado se puede utilizar como materia prima para la producción de cuerpos moldeados de celulosa regenerada. Especialmente, el procedimiento descrito reduce eficazmente el contenido de metal y permite el ajuste de la viscosidad y el brillo de las fibras de algodón recuperadas.
Por el pretratamiento de materiales de desechos de algodón de acuerdo con la presente invención, se garantiza el hilado de fibras técnicamente seguro y económicamente factible.
Por lo tanto, en una realización preferida del procedimiento de acuerdo con la invención, la etapa de eliminación de metales es un tratamiento de lavado ácido y/o un tratamiento con un agente complejante.
De acuerdo con la presente invención el material de desecho de algodón se somete a un tratamiento de lavado ácido para disminuir eficazmente el contenido de metal. Esto es especialmente importante si se pretende utilizar el material fibroso recuperado en el procedimiento de Lyocell, pero también se aplica para el procedimiento de Viscosa.
El tratamiento de lavado ácido de acuerdo con la presente invención puede llevarse a cabo a valores de pH entre 1,5 y 5, preferentemente entre 2 y 3, a temperaturas entre la temperatura ambiente a 100°C, preferentemente entre 50 y 70°C durante 15 a 120 min., preferentemente de 15 a 60 min. En una realización preferida, el tratamiento de lavado ácido se lleva a cabo de una manera en la que el grado de polimerización de la celulosa dentro del material de desechos de algodón no se altera por más de 10%, preferentemente menos de 5% con respecto al valor inicial.
La eliminación de metal de acuerdo con la presente invención también se puede llevar a cabo tratando el material de desechos de algodón por una solución acuosa de un agente complejante. Preferentemente, la concentración del agente complejante en dicha solución acuosa es menor que 5 kg por tonelada de pulpa secada en horno (odtp), y se prefiere especialmente por debajo de 2 kg/odtp. El tratamiento del material de desechos de algodón con una solución acuosa de un agente complejante se puede efectuar a temperaturas entre temperatura ambiente y 100°C, preferentemente entre 50 y 80°C durante 15 a 120 min, preferentemente de 15 a 90 min.
La etapa de lavado ácido y el tratamiento con una solución acuosa de un agente complejante se pueden combinar en una sola etapa de procedimiento, mediante la adición del agente complejante a la solución de lavado ácido.
Después de la eliminación de metales exitosa de acuerdo con Ios tratamientos descritos anteriormente una muestra tratada pasa la prueba Sikarex como se describe en el documento EP 0781356 B1.
Para asegurar que las soluciones de hilado adecuadas para uso en el procedimiento de Viscosa o Lyocell se pueden preparar a partir de las fibras de algodón recuperadas, el grado de celulosa de polimerización o equivalentemente su viscosidad, generalmente expresado por la viscosidad intrínseca ("IV"), tiene que ajustarse en un cierto intervalo. De acuerdo con la presente invención, el ajuste de la viscosidad puede llevarse a cabo por Ios tratamientos de blanqueo oxidativo de las fibras de algodón recuperadas. El blanqueo oxidativo puede llevarse a cabo libre de cloro elemental ("ECF"), utilizando, por ejemplo, Hipocloritos CIO2, o cloro libre total ("TCF").
Una realización preferida de la presente invención de realización de un tratamiento de blanqueo oxidativo es el blanqueo de las fibras de algodón recuperadas con peróxido, típicamente denominada etapa P por aquellos con experiencia en la técnica. El blanqueo con peróxido de acuerdo con la presente invención puede llevarse a cabo a un pH de 8 a 12, preferentemente entre 10 y 11, a temperaturas entre 5o y 100°C, preferentemente entre 70 y 80°C durante un tiempo de reacción de 10 a 120 min, preferentemente de 30 a 60 min. La dosis de peróxido puede variar entre 2 y 40 kg de H2O2 por odtp, preferentemente entre 5 y 15 kg H202/odtp. Un agente estabilizante tal como agentes complejantes, silicatos, polifosfatos o sales Mg se puede añadir a la etapa P. También son aplicables otros peróxidos como ácido peracético, ácido de Caro o similares.
En otra realización preferida de la presente invención la realización de un tratamiento de blanqueo oxidativo es el blanqueo de las fibras de algodón recuperadas con oxígeno, típicamente denominado etapa O por aquellos con experiencia en la técnica.
El blanqueo con oxígeno de acuerdo con la presente invención puede llevarse a cabo a un pH de 8 a 12, preferentemente entre 10 y 11, a temperaturas entre 50 y 120°C, preferentemente entre 80 y 100°C durante un tiempo de reacción de 15 a 240 min, preferentemente de 60 a 90 min.
La presión de oxígeno relativa durante la etapa O puede ser de 1 a 10 bar, preferentemente de 3 a 6 bar.
Otra realización preferida de la presente invención de la realización de un tratamiento de blanqueo oxidativo es el blanqueo de las fibras de algodón recuperadas con ozono, típicamente denominado etapa Z por aquellos con experiencia en la técnica.
El blanqueo con ozono de acuerdo con la presente invención puede llevarse a cabo a un pH de 2 a 5, preferentemente entre 2 y 3, a temperaturas entre 30 y 90°C, preferentemente entre 40 y 60°C durante un tiempo de reacción de 1 a 120 s, preferentemente de 1 a 10 s.
La dosis de ozono puede variar entre 0,1 y 6 kg 03/odtp, preferentemente entre 1 y 3 kg 03/odtp.
Dependiendo de la viscosidad intrínseca inicial del material de desechos de algodón, las condiciones de dichos tratamientos de blanqueo oxidativo pueden variar para ajustar la IV final de las fibras de algodón recuperadas.
Si se pretende utilizar las fibras de algodón recuperadas en la producción de cuerpos moldeados a partir de celulosa regenerada de acuerdo con el procedimiento de Viscosa, la IV de dichas fibras de algodón recuperadas se debe ajustar en el intervalo entre 850 y 300 ml/g, preferentemente entre 650 y 350 ml/g, más preferentemente entre 550 y 400 ml/g.
Si se pretende utilizar las fibras de algodón recuperadas en la producción de cuerpos moldeados a partir de celulosa regenerada de acuerdo con el procedimiento de Lyocell, la IV de dichas fibras de algodón recuperadas se debe ajustar en el intervalo entre 650 y 300 ml/g, preferentemente entre 500 y 350 ml/g, más preferentemente entre 440 y 360 ml/g.
De acuerdo con la presente invención, también es posible combinar dichos tratamientos de blanqueo oxidativo para alcanzar Ios niveles IV deseados con respecto al procedimiento de Viscosa o Lyocell.
En una realización preferida de la presente invención, Ios tratamientos de blanqueo oxidativo se llevan a cabo después del tratamiento de las fibras de algodón recuperadas mediante lavado ácido o tratamiento con una solución acuosa de un agente complejante o después de una combinación de ambos.
Se presenta en la Figura 1 una revisión general de las posibles realizaciones del procedimiento.
La presente invención además permite el uso de materiales de desechos de algodón de color como fuente para la recuperación de fibras de algodón. Mediante el tratamiento de dicho material de desechos de algodón de color por el procedimiento descrito la materia colorante puede eliminarse por lavado durante el tratamiento de lavado ácido y/o mediante la destrucción de Ios cromóforos durante Ios tratamientos de blanqueo oxidativo. Por lo tanto, el brillo del material fibroso de algodón recuperado se puede ajustar al nivel deseado por el blanqueo oxidativo. Preferentemente, el brillo se ajusta a > 80% ISO por una etapa de blanqueo oxidativo de acuerdo con la presente invención.
Otra parte de la presente invención es el uso de las fibras de algodón recuperadas obtenidas por el procedimiento como se describe anteriormente en la producción de un cuerpo moldeado a partir de celulosa regenerada de acuerdo con el procedimiento de Viscosa.
El cuerpo moldeado obtenido de este modo puede ser una fibra cortada, fibra de filamento, una esponja o lámina del tipo de Viscosa o Modal.
Otra realización preferida de la presente invención es el uso de las fibras de algodón recuperadas obtenidas por el procedimiento como se describe anteriormente en la producción de un cuerpo moldeado a partir de celulosa regenerada de acuerdo con el procedimiento de Lyocell.
El cuerpo moldeado obtenido de este modo puede ser una fibra cortada, fibra de filamento, una esponja o una lámina de tipo Lyocell.
Las fibras celulósicas recuperadas se pueden utilizar en la producción de tales cuerpos moldeados a partir de celulosa regenerada, ya sea puras o en mezclas con pulpa soluble disponible en el mercado y los cuerpos moldeados resultantes se pueden utilizar para el procesamiento posterior en textiles o productos no tejidos.
Ventajas cuando se usa el procedimiento descrito:
El pretratamiento de material de desecho de algodón pre o posconsumo o pulpa de trapo de algodón producido del mismo de acuerdo con la presente invención ofrece varias ventajas en la producción de cuerpos moldeados a partir de celulosa regenerada por el procedimiento de Viscosa o Lyocell cuando se compara con material de desechos de algodón sin tratar.
Es una ventaja de la presente invención que mediante el procedimiento descrito el contenido de metales totales de las fibras de algodón recuperadas se reduce en una extensión que permite la preparación de composiciones soluciones de hilado térmicamente estables.
Es otra ventaja de la presente invención que mediante el procedimiento descrito el contenido de metales totales de las fibras de algodón recuperadas se reduce efectivamente. Menos partículas en las soluciones de hilado (tanto Viscosa como Lyocell) conduce a una mejor procesabilidad.
Es otra ventaja de la presente invención que mediante el procedimiento descrito la viscosidad intrínseca de las fibras de algodón recuperadas se puede ajustar en un amplio intervalo. Por lo tanto, la presente invención permite que cualquier tipo de material de desecho de algodón pre o posconsumo o pulpa de trapo de algodón producido del mismo pueda utilizarse para la fabricación de cuerpos moldeados a partir de celulosa regenerada a través del procedimiento de Viscosa o Lyocell.
Es otra ventaja de la presente invención que al someter las fibras de algodón recuperadas al procedimiento descrito su brillo se puede ajustar en un amplio intervalo. Por lo tanto, la presente invención permite que las fibras de algodón recuperadas a partir de materiales de desechos de algodón de varios diferentes colores iniciales se puedan utilizar para la fabricación de cuerpos moldeados de celulosa regenerada.
Es aún otra ventaja de la presente invención que al someter las fibras de algodón recuperadas al procedimiento descrito es posible la producción de cuerpos moldeados a partir de celulosa regenerada a través del procedimiento de Viscosa o Lyocell que tiene propiedades similares o incluso superiores en comparación con los preparados a partir de pulpa soluble convencional.
Por último, pero no por ello menos importante, es otra ventaja de la presente invención que las fibras celulósicas obtenidas por el procedimiento descrito se puedan utilizar ya sea solas o en mezclas con pulpa soluble disponible comercialmente.
Ejemplos:
Ejemplo 1:
Se preparó una solución de hilado de Lyocell a partir de la Muestra 1 en la que las fibras de algodón recuperadas no tratadas son materiales de desechos de algodón preconsumo de color presentes en la forma de pulpa de trapo de algodón. Dicha solución de hilado se sometió a la prueba Sikarex sin ningún pretratamiento. Dicha solución de hilado no pasó la prueba Sikarex.
Ejemplo 2:
Otra solución de hilado Lyocell se preparó a partir de la Muestra 2 en la que las fibras de algodón recuperadas no tratadas son materiales de desecho de Denim preconsumo teñidos de color índigo. Debido a la alta viscosidad de las fibras recuperadas se obtuvo una mezcla de NMMO de celulosa fibrosa, no adecuada como solución de hilado. Dicha mezcla de NMMO de celulosa fibrosa se sometió a la prueba Sikarex. Dicha mezcla no pasó la prueba Sikarex.
Ejemplo 3:
La Muestra 3 en la que las fibras de algodón recuperadas a partir de material de desechos de algodón preconsumo de color presentes en la forma de pulpa de trapo de algodón se sometió a un tratamiento de lavado ácido de acuerdo con la presente invención. El lavado ácido se realizó a pH 3 a una temperatura de 60°C durante 15 min. La muestra se deshidrató y se lavó con agua desionizada. Después, la Muestra 3 se sometió a blanqueo oxidativo con peróxido de hidrógeno de acuerdo con la presente invención. El blanqueo con peróxido de hidrógeno se realizó a pH 10,6 durante 60 minutos a 80°C. La dosis de H2O2 era de 10 kg/odtp. 1 kg de Mg2+/odtp se añadió en forma de Mg(S04) como auxiliar de blanqueo. Finalmente, la muestra se deshidrata, se lava con agua desionizada y se seca al aire. Después de someter la Muestra 3 a dichos tratamientos, la muestra se denomina Muestra 3 A-P. El contenido de metales se redujo de manera efectiva de tal manera que las soluciones de hilado preparadas a partir de la Muestra 3 A-P pasan con éxito la prueba Sikarex. La viscosidad intrínseca de la Muestra 3 A-P se ajustó a 390 ml/g y el brillo se incrementó a ISO 85,7%.
(1) Una solución de hilado Lyocell se preparó a partir de una mezcla de Muestra 3 A-P 10% y pulpa soluble convencional 90%. Dicha solución de hilado se utilizó para producir fibras celulósicas regeneradas del tipo Lyocell por tratamiento de acuerdo con el procedimiento de Lyocell, como es generalmente conocido por aquellos con experiencia en la técnica, por ejemplo, por el documento EP 0356419 B1 y EP 0671492 B1.
Los datos de fibras correspondientes se presentan en la Tabla 1.
Ejemplo 4:
La Muestra 3 se sometió a un tratamiento de lavado ácido de acuerdo con la presente invención como se describe en el Ejemplo 3. Después, la Muestra 3 se sometió a blanqueo oxidativo con ozono de acuerdo con la presente invención. El blanqueo con ozono se realizó a pH 2,5 durante un tiempo de reacción de 10 s a 50°C. La dosis de O3 era 2,9 kg/odtp. Finalmente, la muestra se deshidrata, se lava con agua desionizada y se seca al aire.
Después de someter la Muestra 3 a dichos tratamientos, la muestra se denomina Muestra 3 A-Z. El contenido de metales se redujo de manera efectiva de tal manera que LAS soluciones de hilado preparados a partir de la Muestra 3 A-Z pasan con éxito la prueba Sikarex. La viscosidad intrínseca de la muestra 3 A-Z se ajustó a 371 ml/g y el brillo se incrementó a ISO 82,4%.
Ejemplo 5:
La Muestra 4 en la que las fibras de algodón recuperadas a partir de material de desechos de algodón preconsumo de color presentes en la forma de pulpa de trapo de algodón se someten a blanqueo oxidativo con peróxido de hidrógeno de acuerdo con la presente invención. Después, la Muestra 4 se somete a un tratamiento de lavado ácido de acuerdo con la presente invención. Finalmente, la muestra se deshidrata, se lava con agua desionizada y se seca al aire.
Después de someter la Muestra 4 a dichos tratamientos, la muestra denomina Muestra 4 P-A. El contenido de metales se redujo de manera efectiva de tal manera que las soluciones de hilado preparadas a partir de la Muestra 4 P-A pasan con éxito la prueba Sikarex. La viscosidad intrínseca de la Muestra 4 P-A se ajustó a 372 ml/g y el brillo se incrementó a ISO 82,1%.
(1) Una solución de hilado Lyocell se preparó a partir de 100% de la Muestra 4 P-A. Dicha solución de hilado se utilizó para producir fibras celulósicas regeneradas del tipo Lyocell por tratamiento de acuerdo con el procedimiento de Lyocell. Los datos de fibras correspondientes se presentan en la Tabla 1.
(2) Una solución de hilado de Viscosa se preparó a partir de 100% de la Muestra 4 P-A. Dicha solución de hilado se utilizó para producir fibras celulósicas regeneradas del tipo Viscosa por tratamiento de acuerdo con el procedimiento de Viscosa, como es generalmente conocido por aquellos con experiencia en la técnica, por ejemplo, de Gotze, "Chemiefasern nach dem Viskoseverfahren", 1967.
Los datos de fibras correspondientes se presentan en la Tabla 1.
(3) Una solución de hilado de Viscosa se preparó a partir de una mezcla de 20% de la Muestra 4 P-A y 80% de pulpa soluble convencional. Dicha solución de hilado se utilizó para producir fibras celulósicas regeneradas del tipo viscosa por tratamiento de acuerdo con el procedimiento de Viscosa.
Los datos de fibras correspondientes se presentan en la Tabla 1.
Ejemplo 6:
La Muestra 4 después de haberse blanqueado por peróxido de hidrógeno se somete a un tratamiento de lavado ácido con adición simultánea de un agente complejante en una concentración baja de acuerdo con la presente invención. El tratamiento se realizó a pH 3 a una temperatura de 60°C durante 30 min. Se añadió EDTA como dicho agente complejante, la concentración fue de 2 kg/odtp. Finalmente, la muestra se deshidrata, se lava con agua desionizada y se seca al aire.
Después de someter la Muestra 4 a dichos tratamientos la muestra se denomina Muestra 4 P-AQ. El contenido de metales se redujo de manera efectiva de tal manera que las soluciones de hilado preparadas a partir de la Muestra 4 P-AQ pasan con éxito la prueba Sikarex. La viscosidad intrínseca de la Muestra 4 P-AQ se ajustó a 366 ml/g y el brillo se incrementó a ISO 84,5%.
Ejemplo 7:
La Muestra 5 en la que las fibras de algodón recuperadas a partir de material de desechos de algodón preconsumo de color presentes en la forma de pulpa de trapo de algodón se someten a blanqueo oxidativo con peróxido de hidrógeno de acuerdo con la presente invención. Después, la muestra 5 se somete a un tratamiento de lavado ácido de acuerdo con la presente invención. Finalmente, la muestra se deshidrata, se lava con agua desionizada y se seca al aire.
Después de someter la Muestra 5 a dichos tratamientos, la muestra se denomina Muestra 5 P-A. El contenido de metales se redujo de manera efectiva de tal manera que las soluciones de hilado preparadas a partir de la Muestra 5 P-A pasan con éxito la prueba Sikarex. La viscosidad intrínseca de la Muestra 5 P-A se ajustó a 612 ml/g y el brillo se incrementó a ISO 80,9%.
(1) Una solución de hilado de viscosa se preparó a partir de 100% de la Muestra 5 P-A. Dicha solución de hilado se utilizó para producir fibras celulósicas regeneradas del tipo Modal por tratamiento de acuerdo con el procedimiento de Modal, como es generalmente conocido por aquellos con experiencia en la técnica, por ejemplo, del documento AT 287905.
Los datos de fibras correspondientes se presentan en la Tabla 1.
Ejemplo 8:
La Muestra 6 en la que las fibras de algodón recuperadas no tratadas son materiales de desecho de Denim preconsumo teñidos de color índigo se somete a cocción alcalina similar a la producción de CRP. Después, la muestra 6 se somete a un tratamiento de lavado ácido de acuerdo con la presente invención. Después, la Muestra 6 se somete a una secuencia de blanqueo oxidativo de acuerdo con la presente invención. La secuencia de blanqueo consiste en una etapa Z seguido de una etapa P. La etapa Z se realizó a pH 2,5 durante un tiempo de reacción de 10 s a 50°C. La dosis de O3 era de 5,2 kg/odtp. El blanqueo de la etapa P se realizó a pH 10,5 durante 30 minutos a 80°C. La dosis de H2O2 era de 10 kg/odtp. 1 kg Mg2+/odtp se añadió en forma de Mg(S04) como auxiliar de blanqueo. Finalmente, la muestra se deshidrata, se lava con agua desionizada y se seca al aire.
Después de someter la Muestra 6 a dichos tratamientos la muestra se denomina Muestra 6 A-Z-P. El contenido de metales se redujo de manera efectiva de tal manera que las soluciones de hilado preparadas a partir de la Muestra 6 A-Z-P pasan con éxito la prueba Sikarex. La viscosidad intrínseca de la Muestra 6 A-Z-P se ajustó a 498 ml/g y el brillo se incrementó a 90,3% iSo .

Claims (20)

r e iv in d ic a c io n e s
1. Un procedimiento para pretratar químicamente fibras de algodón recuperadas a utilizar en la producción de cuerpos moldeados a partir de celulosa regenerada por el procedimiento de viscosa o Lyocell, en el que el pretratamiento de las fibras de algodón recuperadas incluye una etapa de eliminación química de metales y una etapa de blanqueo oxidativo.
2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que las fibras de algodón se recuperan a partir de desechos de algodón preconsumo.
3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que las fibras de algodón se recuperan a partir de desechos de algodón posconsumo.
4. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que las fibras de algodón recuperadas incluyen pulpa preparada a partir de trapos de algodón.
5. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que las fibras de algodón recuperadas son trituradas mecánicamente, molidas, o abiertas antes de su uso.
6. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la etapa de eliminación de metales es un tratamiento de lavado ácido y/o un tratamiento con un agente complejante.
7. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 6, en el que las fibras de algodón recuperadas se tratan por una solución acuosa de un agente complejante.
8. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 6, en el que ambos tratamientos se combinan en una sola etapa mediante la adición de un agente complejante al tratamiento de lavado ácido.
9. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la etapa de blanqueo oxidativo comprende un tratamiento de blanqueo por oxígeno.
10. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la etapa de blanqueo oxidativo comprende un tratamiento de blanqueo con peróxido.
11. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la etapa de blanqueo oxidativo comprende un tratamiento de blanqueo con ozono.
12. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la etapa de blanqueo oxidativo comprende una secuencia de tratamientos de blanqueo oxidativo de acuerdo con las reivindicaciones 9 a 11.
13. Uso de las fibras de algodón recuperadas pretratadas de acuerdo con el procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 en la producción de un cuerpo moldeado a partir de celulosa regenerada de acuerdo con el procedimiento de Viscosa.
14. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que las condiciones de procedimiento se seleccionan de manera que la viscosidad intrínseca de las fibras de algodón recuperadas después de someterse al procedimiento esté en el intervalo entre 850 y 300 ml/g, preferentemente entre 650 y 350 ml/g, lo más preferentemente entre 550 y 400 ml/g, si dichas fibras de algodón recuperadas están destinadas a ser utilizadas de acuerdo con la reivindicación 13.
15. Uso de acuerdo con la reivindicación 13, en el que el cuerpo moldeado es una fibra cortada, fibra de filamento, esponja o lámina de tipo de Viscosa o Modal.
16. El uso de las fibras de algodón recuperadas pretratadas de acuerdo con el procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 en la producción de un cuerpo moldeado a partir de celulosa regenerada de acuerdo con el procedimiento de Lyocell.
17. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que las condiciones de procedimiento se seleccionan de manera que la viscosidad intrínseca de las fibras de algodón recuperadas después de someterse al procedimiento esté en el intervalo entre 650 a 300 ml/g, preferentemente entre 500 a 350 ml/g, lo más preferentemente entre 440 a 360 ml/g, si dichas fibras de algodón recuperadas están destinadas a ser utilizadas de acuerdo con la reivindicación 16.
18. Uso de acuerdo con la reivindicación 16, en el que el cuerpo moldeado es una fibra cortada, fibra de filamento, esponja o una lámina de tipo Lyocell.
19. Uso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 13, 15, 16 y 18, en el que las fibras celulósicas recuperadas se utilizan en la producción de un cuerpo moldeado a partir de celulosa regenerada, ya sea pura o en mezclas con pulpa soluble disponible comercialmente.
20. Uso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 13, 15, 16, 18 y 19, en el que Ios cuerpos moldeados resultantes se utilizan para el procesamiento posterior en textiles o productos no tejidos.
Tabla 1: Datos de fibra
Figure imgf000012_0001
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