JP2016537521A - 再生セルロースからの成形体の製造において使用される回収綿繊維を前処理する方法 - Google Patents

再生セルロースからの成形体の製造において使用される回収綿繊維を前処理する方法 Download PDF

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Abstract

回収綿繊維または回収綿繊維から製造されたパルプの金属除去段階および酸化漂白段階を含み、効果的な金属の低減ならびに重合度および白色度の調整を特徴とする、再生セルロースからの成形体の製造において使用される回収綿繊維を前処理する方法。記載の方法に従って処理された回収綿繊維は、再生セルロースから成形体を製造するための原材料として、単独で用いてもよく、従来の溶解パルプと混合して用いてもよい。この方法により、ビスコース法またはリヨセル法による技術的に円滑、安全、且つ経済的に実行可能な紡糸が可能になる。したがって、本発明により綿廃材の効率的再生利用経路が提供される。

Description

要約
回収綿繊維（reclaimed cotton fibre）または回収綿繊維から製造されたパルプの金属除去段階および酸化漂白段階を含み、効果的な金属の低減ならびに重合度および白色度（brightness）の調整を特徴とする、再生セルロースからの成形体の製造において使用される回収綿繊維を前処理する方法である。記載の方法に従って処理された回収綿繊維は、再生セルロースから成形体を製造するための原材料として、単独で用いてもよく、従来の溶解パルプと混合して用いてもよい。
この方法により、ビスコース法またはリヨセル法による技術的に円滑、安全、且つ経済的に実行可能な紡糸が可能になる。したがって、本発明により、綿廃材（cotton waste material）の効率的な再生利用経路が提供される。
このようにして得られる生成物は、再利用綿廃棄物由来の高品質再生セルロース成形体であり、織物（textile）および不織布の製造に適している。
国際綿花諮問委員会によれば、２０１２／１３年、全世界で２６億３９００万トンの綿が生産された。年間綿生産量の約９５％が糸の製造に使用され、これはその後、織物製品の製造に用いられる。綿織物は、世界の織物生産量のおよそ３分の１を占める。しかし、織物製造工程中に既に、相当量の綿廃材、例えば紡績廃棄物（spinning waste）または、縫製時（confectioning）の裁ち屑（cutting）が発生している。この種の廃棄物は通常「消費者使用前の廃棄物（pre-consumer waste）」と呼ばれ、「製造過程の廃棄物（post-industrial waste）」としても知られている。当然、綿廃棄物は、綿を含む布地（fabric）が使用者に廃棄された時にも発生する。すなわち、「消費者使用後の廃棄物（post-consumer waste）」である。
今日、記載されている綿廃材の大部分は、最後には主に焼却および埋め立てられており、これは貴重なセルロース原材料の不可避な損失に等しい。
現在、わずかな量の綿織物廃棄物だけが再利用されている。綿再生利用の既存の経路には、例えば、消費者使用後の綿織物の慈善団体への寄付、または消費者使用後の裁ち屑からのワイプの製造もしくは断熱材料用の反毛繊維（shoddy fibre）の製造が含まれる。しかし、古着屋での再販売または発展途上国での配布を除き、再生利用方法は通常、綿廃材のダウンサイクル（down-cycling）であり、すなわち、再生綿廃材から製造される製品は通常、最初の製品よりも価値が低い。
新しい織物の製造における綿廃材の直接的再利用はある程度限定されている。直接的再生利用における主な問題の１つは、綿廃材由来の回収綿繊維の長さが概して短いことであり、これは、回収プロセスにおける機械的な繊維損傷によりさらに劣化し得る。したがって、回収綿繊維は通常、高品質の糸および織物を製造するために原木繊維（virgin fibre）と混合される必要がある。しかし、綿廃材に由来する回収繊維を原木繊維と混合して織物製造に適した原材料を製造する場合、回収材料は織物チェーン（textile chain）のある程度初期の段階に由来するべきである。例えば、綿廃材が、布地の染色後に回収された場合、そのような着色繊維を原木繊維と混合することにより製造された原材料は、回収繊維と同様な色の布地の製造にのみ使用されると考えられる。綿廃材全体の高い割合を占める縫製時の裁ち屑を考慮すると、これらは多くの品質および色を生じるが通常は少量であるため、直接再生利用には適していない。
米国特許第５，３３１，８０１号には、織物廃棄物からの再生糸（recycled yarn）の製造が記載されているが、再生繊維から作られた糸は、原木繊維から製造された糸と比べて、同じ強度特性を得るためにより多く撚り合わせる必要がある。アパレル業界および関連する織物業界に適したより高品質な糸の製造には、最大９０％の原木繊維との混合が必要とされる。
同様に、米国特許第５，４８１，８６４号には、切れ屑（cloth scrap）からの再生布地の製造が記載されている。最初に切れ屑は、湿度１０％で反毛処理され、開繊され（open）、１０％〜２５％の高価な高品質キャリア原木繊維、例えばカシミヤと混合される。
国際公開第２０１１／１３０２７６（Ａ２）号には、消費者使用前の綿廃材から回収した繊維の混合物の使用が記載されている。この特許出願には、完全に機械的な方法が記載されており、入念な選別努力が含まれる。そのような回収材料から製造された織物製品は少なくとも３種の異なる品質の回収綿材料を含む糸を含むと記載されている。そのような回収材料から作られる糸は、原木綿繊維から製造される同じ最終製品に使用される糸より１５％〜３０％強い撚りで紡糸する必要があると記載されている。
米国特許第５３６９８６１（Ａ）号には、消費者使用前または消費者使用後のデニム廃棄物の直接再生利用が記載されている。
国際公開第２０１１／０７７４４６（Ａ１）号には、コットン紙のシートを製造し、これらのシートを０．１〜２ｍｍの短冊に切断した後、これらの短冊を布地へと織り込むか、または編むことによって、綿布地を機械的に再利用する別の方法が記載されている。
上記の直接再生利用方法は全て完全に機械的である。すなわち、いずれの方法にも、綿廃材を回収するためまたは綿廃材を前処理して回収可能にするための化学的ステップは含まれない。
綿廃材を再利用するもう１つの方法は、綿ラグパルプ（cotton rag pulp: CRP）の製造である。ＣＲＰは長い間、特に２０世紀の最初の数十年間、紙製造における重要なセルロース材料源であった。したがって、ラグ（rag）のアルカリ蒸解に基づくＣＲＰの一般的製造方法は周知である。その後、ＣＲＰは、（ａ）綿と合成繊維との混合によりその後のＣＲＰ製造が複雑化したことおよび（ｂ）製紙のための古紙の再生利用が開発されたことにより、さほど重要ではなくなった。ラグをパルプに変換する利点の１つは、少量の異なる品質または色を処理して大量の均一な材料が得られ得ることである。しかし、ＣＲＰ製造プロセス中にセルロース繊維が劣化してセルロース分子の鎖長が短くなる（すなわち、重合度「ＤＰ」が低下する）ので、織物製造のための原材料として直接使用できないことがあることがＣＲＰの欠点である。織物製造におけるＣＲＰの直接的な利用は通常、品質および色が異なる原材料を混合したことによる低い白色度によっても制限される。
綿ラグパルプの製造に適したラグは、消費者使用前の廃棄物および消費者使用後の廃棄物のいずれにも由来し得る。著者らの知る限り、再生セルロース材料を製造するための綿ラグパルプの使用はまだ報告されていない。
再生セルロース材料の製造方法は既に当業者に公知であり、特に水性アミンオキシド、特に好ましくは４−メチルモルホリンＮ−オキシド（ＮＭＭＯ）を用いるリヨセル法（例えば、欧州特許第０３５６４１９（Ｂ１）号および同第０５８４３１８（Ｂ１）号参照）、ビスコース法（例えば、Gotze、Chemiefasern nach dem Viskoseverfahren, 1967参照）、およびモダール法（例えば、オーストリア特許第２８７９０５号参照）がある。
欧州特許第０７１７１３１（Ｂ１）号は、反応染料を用いて染色された使用済織物からのビスコース繊維の製造を記載している。記載の使用済織物は、ビスコース工程の前に機械的に離解（disintegrate）されているが、原材料の化学的処理については言及されていない。脱色のためのアルカリセルロースの還元漂白に言及されている。綿繊維が回収され得る綿廃材は、反応染料を用いて染色された消費者使用後の織物に限定されている。前述の着色された綿裁ち屑の直接的再利用と同様に、欧州特許第０７１７１３１（Ｂ１）号に係るビスコース繊維の製造には、原材料を色ごとに徹底的に選別することが必要とされる。得られるビスコース繊維の品質に関する情報は記載されていない。
中国特許出願公開第１０２６６０７９１（Ａ）号はまた、ビスコース法によって消費者使用後の綿服を再利用してフロアマットを製造することを記載している。原材料または得られるビスコース繊維の品質に関する情報は記載されていない。しかし、そのような繊維の使用がやや低価値の製品であるフロアマットに限定されていることから、これらの繊維の品質が低く、織物製造に適していないことが示唆される。
米国特許第５，６０１，７６７号は、細断セルロース（shredded cellulose）を含む布地からのリヨセル法によるリヨセル繊維の製造を記載している。記載の実施例から、繊維製造に使用される布地が消費者使用後のものであったことは明らかである。機械的処理を除き、その他の種類の前処理は記載されておらず、特に化学的処理ステップへの言及はない。このことは、着色された原材料からは着色繊維が得られるため、米国特許第５，６０１，７６７号に従って製造される繊維もやはり、織物製造における有用性が限定されていることを意味する。さらに、米国特許第５，６０１，７６７号には、綿セルロース重合度を調整する可能性は含まれていない。
中国特許第１０２１９９３１０（Ｂ）号は、ＮＭＭＯ中でセルロース分を物理的に溶解した後、溶解しなかったポリエステル材料を物理的に分離（濾過）することによって、廃棄ポリエステルと廃棄綿織物の混合物から綿を回収する方法を記載している。この調製溶液でどのようなセルロース濃度が達成されるかは記載されていない。記載のセルロースをＮＭＭＯに溶解する方法は同様な安定剤を使用しているためリヨセル法に密接に関連しているが、この溶液からの再生セルロース系繊維の製造には言及されていない。したがって、この方法は単に、ポリエステルから綿を分離するための選択肢であるが、再生セルロース系繊維を製造するための綿廃材の再生利用には適していないと考える必要がある。
前述の再生利用の選択肢はいずれも、ビスコース法またはリヨセル法に使用される前の回収綿繊維の化学的前処理方法を含んでいない。
再生セルロース系材料の製造に回収綿繊維を使用するための最新技術を説明する前述の例は、先行技術の全ての方法が、消費者使用後の綿廃材の再生利用専用であることを示している。今のところ、消費者使用前の綿廃材の使用についての詳細な報告はなされていない。
一般的に、織物製造に用いられる消費者使用前の綿廃材または綿繊維は、ビスコース法またはリヨセル法の何れについても適切な材料とは見なされていない。これらは、重合度（ＤＰ）が高い、すなわち極限粘度（intrinsic viscosity、「ＩＶ」）で通常表される粘度が高い、セルロース分子からなる。このため、これらはセルロースの溶解に使用される反応物質および溶媒に接触しにくく、その結果、従来のビスコース法またはリヨセル法で処理するのは非現実的である。
一片の綿織物の耐用年数中に、セルロース分子は劣化し、そのＤＰは、消費者使用後の織物廃棄物由来の綿繊維が最終的に再生セルロース系繊維を製造するための出発材料として用いられ得るレベルにまで低下する。しかし、この劣化は使用の条件および期間に強く依存するので、これは全般に当てはまる事実と見なすことはできない。したがって、消費者使用後の廃棄物が常に再生セルロース系繊維の製造に必要な好適且つ均一なＤＰレベルにあることは保証され得ない。むしろ、消費者使用後の廃棄物は、ＤＰレベルが高品質な再生セルロース系繊維を製造するには実際には低すぎるほどに劣化し得る。消費者使用前の廃棄物では、高いＤＰが維持されている。
さらに、織物にはセルロース以外にも染料、樹脂、蛍光増白剤などの他の化学物質が一般的に含まれ、それらの耐用年数中に例えば洗濯中に柔軟剤または漂白剤によってさらに汚染されていることがあるため、回収綿廃材の有用性は限定される。さらに、消費者使用前の綿廃材および消費者使用後の綿廃材の両方においてかなりの量の金属が見出され得る。これらの金属は、ボタンまたはジッパーの摩耗に由来することもあれば、成長中にまたは織物への綿繊維の加工中に綿繊維に既に取り込まれていることもある。
これらの化学物質の存在により、ビスコース法またはリヨセル法における綿廃材由来の回収綿繊維の利用が妨げられ得る。例えば、樹脂はセルロース分子を化学的に相互接続してこれらを不溶性および非反応性にする。これらの物質は、綿廃材の単純な機械的離解ステップでは回収繊維から除去されない。
特にリヨセル法の潜在的原材料としての使用に関して、回収綿繊維の金属含有量に特別な注意を払う必要がある。例えば、鉄カチオンおよび銅カチオンは、リヨセル法における溶媒であるＮＭＭＯの分解温度を低下させることが知られている。同時に、分解速度が速まる。したがって、金属は、ビスコース法およびリヨセル法のいずれにおいてもセルロース含有紡糸原液の分解も触媒し得る。これにより、工程温度が上昇または工程時間が延長されると、無制御な分解工程による発火および爆発が引き起こされ得る。分解温度の測定方法は欧州特許第０７８１３５６（Ｂ１）号に記載されている（「Ｓｉｋａｒｅｘテスト」）。
高い含有量のＳｉ、Ｃａ、またはＭｇは通常、砂または埃に由来すると思われる多量の微粒子不純物に関連する。しかし、紡糸原液中の粒子含有量が高いと、濾過の労力をより多く要し、生産量が低下する。粒子含有量が高すぎる場合、濾過システムが完全に詰まることさえあり得る。さらに、濾過により紡糸原液から除去できない多量の小粒子は、スピナレットで問題を生じさせることがあり、やはり、生産量の低下および／または繊維の品質の低下につながる。
この最新技術に鑑みて、解決されるべき課題は、再生セルロースからの成形体の製造に異なる品質の綿廃材を使用することを可能にする方法を提供することにより、綿廃材を、例えば織物および不織布の製造に適した高品質製品へと効率的に再利用するための経路を提供することであった。
この課題は、再生セルロースからの成形体の製造に使用される回収綿繊維を前処理する方法であって、回収綿繊維の前処理が金属除去段階および酸化漂白段階を含む方法によって解決された。
可能な方法の実施形態の概要を示す図である。
本発明は、上記の任意の種類の綿廃材を、その後のビスコース法またはリヨセル法による再生セルロースからの成形体の製造において使用されるように、化学的に前処理し得る方法を実証する。したがって、本発明により、埋立てまたは焼却などの不適切な廃棄経路を回避する、綿廃材の洗練された再生利用の選択肢が提供される。本発明に従って前処理された綿廃材から製造された成形体は、市販の「原木」溶解パルプから製造された成形体と比較して同様のまたは優れた品質であり、したがって、織物および不織布の製造に適している。
綿廃材は、ビスコース法またはリヨセル法による再生セルロース系繊維の製造に適した原材料へと変換され得る。本発明の目的のために、「ビスコース法」という用語は、同じくセルロースキサントゲン酸塩の形成、紡糸、および再生に基づくモダール法を含むものとする。
本発明で説明される前処理方法は、消費者使用前の綿廃材および消費者使用後の綿廃材、および／またはそれから製造された綿ラグパルプに適用され得る。したがって、本発明の好ましい実施形態において、綿繊維は、限定されるものではないが、衣服製造に由来するコーミング廃棄物（combing waste）、綿裁ち屑、または廃棄物繊維などの消費者使用前の綿廃棄物から回収される。本発明の別の好ましい実施形態では、綿繊維は、消費者使用後の綿廃棄物から回収される。「消費者使用後の綿廃棄物」という用語には、洗濯廃棄物（laundry waste）または古着が含まれるが、これらに限定されない。特に好ましい実施形態では、回収綿繊維には、綿ラグから製造されたパルプが含まれる。
本発明に係る化学的処理を適用する前に、回収繊維を適切に製造するための機械的処理を適用することが有用であり得る。これは、回収綿繊維がその使用前に機械的に細断、粉砕、または開繊される段階によってなされ得る。また、例えば繊維の起源に応じて、回収綿繊維がその使用前にボタンまたはジッパーなどから分離される機械的段階が有用であり得る。さらに、回収綿繊維がその使用前に非綿繊維から分離される機械的段階または化学的段階が有用であり得る。
記載の方法は、酸化漂白処理と、酸性洗浄処理および／または錯化剤の水溶液を用いた処理とを組み合わせた多段階法である。単一ステップの組合せおよび／または強度を調整することにより、記載の方法を用いて、回収綿繊維材料を再生セルロース成形体製造のための原材料として用いることができるように、任意の種類の綿廃材を処理することができる。特に、記載の方法により、金属含有量が効果的に低減され、回収綿繊維の粘度および白色度の調整が可能になる。
本発明に従って綿廃材を前処理することにより、技術的に安全で経済的に実行可能な繊維紡糸が保証される。
したがって、本発明に係る方法の好ましい実施形態では、金属除去段階は、酸性洗浄処理および／または錯化剤を用いた処理である。
本発明によれば、金属含有量を効果的に低減するために綿廃材に酸性洗浄処理を施す。これは、回収繊維材料をリヨセル法に使用することが意図される場合に特に重要であるが、ビスコース法にも当てはまる。
本発明に係る酸性洗浄処理は、１．５〜５、好ましくは２〜３のｐＨ値、室温〜１００℃、好ましくは５０℃〜７０℃の温度で、１５〜１２０分間、好ましくは１５〜６０分間、行われてもよい。好ましい実施形態では、酸性洗浄処理は、綿廃材内のセルロースの重合度の変化が、初期値に対して、１０％以下、好ましくは５％未満であるように行われる。
本発明に係る金属除去はまた、錯化剤の水溶液により綿廃材を処理することによって行われてもよい。好ましくは、水溶液中の錯化剤の濃度は、１トンあたりのオーブン乾燥パルプ重量（ｏｄｔｐ）で５ｋｇ未満、特に好ましくは２ｋｇ／ｏｄｔｐ未満である。錯化剤水溶液を用いた綿廃材の処理は、室温〜１００℃、好ましくは５０℃〜８０℃の温度で、１５〜１２０分間、好ましくは１５〜９０分間、行われてもよい。
酸性洗浄ステップおよび錯化剤水溶液を用いた処理は、錯化剤を酸性洗浄液に加えることにより、１つの方法ステップ中で組み合わされてもよい。
上記処理に係る金属除去の成功後、処理されたサンプルは、欧州特許第０７８１３５６（Ｂ１）号に記載されているようなＳｉｋａｒｅｘテストに合格する。
ビスコース法またはリヨセル法における使用に適した紡糸原液を回収綿繊維から製造可能であることを確実にするためには、セルロースの重合度、すなわち極限粘度（「ＩＶ」）で通常は表されるその粘度を、特定の範囲に調整しなければならない。本発明によれば、粘度調整は、回収綿繊維の酸化漂白処理によって行ってもよい。酸化漂白は、元素状塩素を使用せずに（「ＥＣＦ」）、例えば次亜塩素酸塩またはＣｌＯ２を用いて行うか、または全く塩素を使用せずに（「ＴＣＦ」）行ってもよい。
酸化漂白処理を行う本発明の好ましい実施形態は、過酸化物を用いた回収綿繊維の漂白であり、一般的に当業者にＰ段階（P-stage）と呼ばれる。本発明に係る過酸化物漂白は、８〜１２、好ましくは１０〜１１のｐＨ、５０℃〜１００℃、好ましくは７０℃〜８０℃の温度、１０分〜１２０分、好ましくは３０分〜６０分の反応時間で行われてもよい。過酸化物の用量は、２ｋｇ〜４０ｋｇ Ｈ２Ｏ２／ｏｄｔｐ、好ましくは５ｋｇ〜１５ｋｇ Ｈ２Ｏ２／ｏｄｔｐで変化し得る。錯化剤、ケイ酸塩、ポリリン酸塩、またはＭｇ塩などの安定化剤がＰ段階に添加されてもよい。過酢酸、カロ酸などのその他の過酸化物も適用可能である。
酸化漂白処理を行う本発明の別の好ましい実施形態は、酸素を用いた回収綿繊維の漂白であり、一般的に当業者にＯ段階（O-stage）と呼ばれる。
本発明に係る酸素漂白は、８〜１２、好ましくは１０〜１１のｐＨ、５０℃〜１２０℃、好ましくは８０℃〜１００℃の温度、１５分〜２４０分、好ましくは６０分〜９０分の反応時間で行われてもよい。
Ｏ段階における相対酸素圧は１バール〜１０バール、好ましくは３バール〜６バールであってもよい。
酸化漂白処理を行う本発明の別の好ましい実施形態は、オゾンを用いた回収綿繊維の漂白であり、一般的に当業者にＺ段階（Z-stage）と呼ばれる。
本発明に係るオゾン漂白は、２〜５、好ましくは２〜３のｐＨ、３０℃〜９０℃、好ましくは４０℃〜６０℃の温度、１秒〜１２０秒、好ましくは１秒〜１０秒の反応時間で行われてもよい。
オゾンの用量は、０．１ｋｇ〜６ｋｇ Ｏ３／ｏｄｔｐ、好ましくは１ｋｇ〜３ｋｇ Ｏ３／ｏｄｔｐで変化し得る。
綿廃材の初期極限粘度に応じて、酸化漂白処理の条件を変えて回収綿繊維の最終ＩＶを調整してもよい。
回収綿繊維が、ビスコース法による再生セルロースからの成形体の製造に用いられることが意図される場合、回収綿繊維のＩＶは、８５０ｍｌ／ｇ〜３００ｍｌ／ｇ、好ましくは６５０ｍｌ／ｇ〜３５０ｍｌ／ｇ、最も好ましくは５５０ｍｌ／ｇ〜４００ｍｌ／ｇの範囲に調整されるべきである。
回収綿繊維が、リヨセル法による再生セルロースからの成形体の製造に用いられることが意図される場合、回収綿繊維のＩＶは、６５０ｍｌ／ｇ〜３００ｍｌ／ｇ、好ましくは５００ｍｌ／ｇ〜３５０ｍｌ／ｇ、最も好ましくは４４０ｍｌ／ｇ〜３６０ｍｌ／ｇの範囲に調整されるべきである。
本発明によれば、酸化漂白処理を組み合わせて、ビスコース法またはリヨセル法について望ましいＩＶレベルを達成することも可能である。
本発明の好ましい実施形態では、酸性洗浄による回収綿繊維の処理または錯化剤の水溶液を用いた回収綿繊維の処理に続いて、あるいはその両方の組合せの後に、酸化漂白処理が行われる。
可能な方法の実施形態の概要を図１に示す。
本発明はさらに、綿繊維を回収するためのソースとしての着色綿廃材の使用を可能にする。記載の方法で着色綿廃材を処理することによって、酸性洗浄処理中の洗浄および／または酸化漂白処理中の発色団の破壊により染料が除去され得る。したがって、回収綿繊維材料の白色度は酸化漂白により所望のレベルに調整され得る。好ましくは、白色度は、本発明に係る酸化漂白段階によって＞８０％ＩＳＯに調整される。
本発明の別の部分は、ビスコース法による再生セルロースからの成形体の製造における、上記方法によって得られる回収綿繊維の使用である。
そのようにして得られた成形体は、ビスコース系またはモダール系のステープルファイバー、フィラメントファイバー、スポンジ、またはホイルであってもよい。
本発明の別の好ましい実施形態は、リヨセル法による再生セルロースからの成形体の製造における、上記方法によって得られる回収綿繊維の使用である。
そのようにして得られた成形体は、リヨセル系のステープルファイバー、フィラメントファイバー、スポンジ、またはホイルであってもよい。
回収セルロース系繊維は、それのみで、または市販の溶解パルプと混合して、再生セルロースからのそのような成形体の製造に使用でき、得られる成形体は、織物製品または不織布製品への更なる加工に用いることができる。
記載の方法を用いた時の利点：
本発明に係る消費者使用前または消費者使用後の綿廃材またはそれから製造された綿ラグパルプの前処理には、未処理綿廃材と比べて、ビスコース法またはリヨセル法による再生セルロースからの成形体の製造において複数の利点がある。
本発明の利点は、記載の方法により、回収綿繊維の総金属含有量が、熱的に安定な紡糸原液の調製が可能になる程度にまで減少することである。
本発明の別の利点は、記載の方法により、回収綿繊維の全体的な金属含有量が効果的に減少することである。（ビスコースおよびリヨセルの両方の）紡糸原液中の粒子が少ないほど、加工性が向上する。
本発明の別の利点は、記載の方法により、回収綿繊維の極限粘度を広い範囲で調整できることである。したがって、本発明により、任意の種類の消費者使用前または消費者使用後の綿廃材またはそれから製造された綿ラグパルプを、ビスコース法またはリヨセル法による再生セルロースからの成形体の製造に使用できるようになる。
本発明の別の利点は、記載の方法を回収綿繊維に施すことにより、その白色度を広い範囲で調整できることである。したがって、本発明により、最初の色が様々に異なる綿廃材から回収された綿繊維を、再生セルロースからの成形体の製造に使用できるようになる。
本発明のさらに別の利点は、記載の方法を回収綿繊維に施すことにより、従来の溶解パルプから製造される成形体と比べて同様またはより優れた特性を有する、ビスコース法またはリヨセル法による再生セルロースからの成形体の製造が可能であることである。
最後に、本発明の別の利点は、記載の方法によって得られる回収セルロース系繊維を、単独でまたは市販の溶解パルプと混合して使用してもよいことである。
実施例１：
綿ラグパルプの形態で存在する消費者使用前の着色綿廃材に由来する未処理回収綿繊維であるサンプル１からリヨセル紡糸原液を調製した。この紡糸原液について、前処理なしでＳｉｋａｒｅｘテストを行った。この紡糸原液はＳｉｋａｒｅｘテストに合格しなかった。
実施例２：
インジゴ染色された消費者使用前のデニム廃材に由来する未処理回収綿繊維であるサンプル２から別のリヨセル紡糸原液を調製した。回収繊維の粘度が高いため繊維状セルロースＮＭＭＯ混合物が得られたが、紡糸原液として適していなかった。この繊維状セルロースＮＭＭＯ混合物についてＳｉｋａｒｅｘテストを行った。この混合物はＳｉｋａｒｅｘテストに合格しなかった。
実施例３：
綿ラグパルプの形態で存在する消費者使用前の着色綿廃材に由来する回収綿繊維であるサンプル３に、本発明に係る酸性洗浄処理を施した。酸性洗浄は、ｐＨ３、温度６０℃で１５分間行った。サンプルを脱水し、脱イオン水で洗浄した。次に、サンプル３に、本発明に係る過酸化水素による酸化漂白を施した。過酸化水素漂白は、ｐＨ１０．６、８０℃で６０分間行った。Ｈ２Ｏ２の用量は１０ｋｇ／ｏｄｔｐであった。漂白補助剤として、１ｋｇ Ｍｇ２＋／ｏｄｔｐをＭｇ（ＳＯ４）の形態で添加した。最後に、サンプルを脱水し、脱イオン水で洗浄し、風乾した。
サンプル３に前記処理を施した後のサンプルをサンプル３Ａ−Ｐと呼ぶ。金属含有量が効果的に減少していたので、サンプル３Ａ−Ｐから調製した紡糸原液はＳｉｋａｒｅｘテストの合格に成功した。サンプル３Ａ−Ｐの極限粘度は３９０ｍｌ／ｇに調整され、白色度は８５．７％ＩＳＯに上昇した。
（１）１０％のサンプル３Ａ−Ｐと９０％の従来の溶解パルプとの混合物からリヨセル紡糸原液を調製した。この紡糸原液を用いて、例えば欧州特許第０３５６４１９（Ｂ１）号および同第０６７１４９２（Ｂ１）号から当業者に一般的に知られているように、リヨセル法に従ってこれらを処理することにより、リヨセル系の再生セルロース系繊維を製造した。対応する繊維データを表１に示す。
実施例４：
サンプル３に、実施例３と同様の本発明に係る酸性洗浄処理を施した。次に、サンプル３に、本発明に係るオゾンによる酸化漂白を施した。オゾン漂白は、ｐＨ２．５、反応時間１０秒、５０℃で行った。Ｏ３の用量は２．９ｋｇ／ｏｄｔｐとした。最後に、サンプルを脱水し、脱イオン水で洗浄し、風乾した。
サンプル３に前記処理を施した後のサンプルをサンプル３Ａ−Ｚと呼ぶ。金属含有量が効果的に減少していたので、サンプル３Ａ−Ｚから調製した紡糸原液はＳｉｋａｒｅｘテストの合格に成功した。サンプル３Ａ−Ｚの極限粘度は３７１ｍｌ／ｇに調整され、白色度は８２．４％ＩＳＯに上昇した。
実施例５：
綿ラグパルプの形態で存在する消費者使用前の着色綿廃材に由来する回収綿繊維であるサンプル４に、本発明に係る過酸化水素による酸化漂白を施した。次に、サンプル４に本発明に係る酸性洗浄処理を施した。最後にサンプルを脱水し、脱イオン水で洗浄し、風乾した。
サンプル４に前記処理を施した後のサンプルをサンプル４Ｐ−Ａと呼ぶ。金属含有量が効果的に減少していたので、サンプル４Ｐ−Ａから調製した紡糸原液はＳｉｋａｒｅｘテストの合格に成功した。サンプル４Ｐ−Ａの極限粘度は３７２ｍｌ／ｇに調整され、白色度は８２．１％ＩＳＯに上昇した。
（１）１００％のサンプル４Ｐ−Ａからリヨセル紡糸原液を調製した。この紡糸原液を用いて、リヨセル法に従ってこれらを処理することにより、リヨセル系の再生セルロース系繊維を製造した。対応する繊維データを表１に示す。
（２）１００％のサンプル４Ｐ−Ａからビスコース紡糸原液を調製した。この紡糸原液を用いて、例えばGotze, “Chemiefasern nach dem Viskoseverfahren”, 1967から一般的に当業者に知られるように、ビスコース法に従ってこれらを処理することにより、ビスコース系の再生セルロース系繊維を製造した。対応する繊維データを表１に示す。
（３）２０％のサンプル４Ｐ−Ａと８０％の従来の溶解パルプとの混合物からビスコース紡糸原液を調製した。この紡糸原液を用いて、ビスコース法に従ってこれらを処理することによりビスコース系の再生セルロース系繊維を製造した。対応する繊維データを表１に示す。
実施例６：
過酸化水素による漂白後のサンプル４に、本発明に従って低濃度の錯化剤を同時に添加して酸性洗浄処理を施した。処理は、ｐＨ３、温度６０℃で３０分間行った。錯化剤としてＥＤＴＡを加え、濃度は２ｋｇ／ｏｄｔｐとした。最後に、サンプルを脱水し、脱イオン水で洗浄し、風乾した。
サンプル４に前記処理を施した後のサンプルをサンプル４Ｐ−ＡＱと呼ぶ。金属含有量が効果的に減少していたので、サンプル４Ｐ−ＡＱから調製した紡糸原液はＳｉｋａｒｅｘテストの合格に成功した。サンプル４Ｐ−ＡＱの極限粘度は３６６ｍｌ／ｇに調整され、白色度は８４．５％ＩＳＯに上昇した。
実施例７：
綿ラグパルプの形態で存在する消費者使用前の着色綿廃材に由来する回収綿繊維であるサンプル５に、本発明に係る過酸化水素による酸化漂白を施した。次に、サンプル５に本発明に係る酸性洗浄処理を施した。最後に、サンプルを脱水し、脱イオン水で洗浄し、風乾した。
サンプル５に前記処理を施した後のサンプルをサンプル５Ｐ−Ａと呼ぶ。金属含有量が効果的に減少していたので、サンプル５Ｐ−Ａから調製した紡糸原液はＳｉｋａｒｅｘテストの合格に成功した。サンプル５Ｐ−Ａの極限粘度は６１２ｍｌ／ｇに調整され、白色度は８０．９％ＩＳＯに上昇した。
（１）１００％のサンプル５Ｐ−Ａからビスコース紡糸原液を調製した。この紡糸原液を用いて、例えばオーストリア特許第２８７９０５号から当業者に一般的に知られるように、モダール法に従いこれらを処理することにより、モダール系の再生セルロース系繊維を製造した。対応する繊維データを表１に示す。
実施例８：
インジゴ染色された消費者使用前のデニム廃材に由来する未処理回収綿繊維であるサンプル６に、ＣＲＰ製造と同様のアルカリ蒸解を施した。次に、サンプル６に本発明に係る酸性洗浄処理を施した。次に、サンプル６に本発明に係る酸化漂白を連続して施した。連続漂白は、Ｚ段階およびそれに続くＰ段階からなっていた。Ｚ段階は、ｐＨ２．５、反応時間１０秒、５０℃で行った。Ｏ３の用量は５．２ｋｇ／ｏｄｔｐであった。Ｐ段階漂白は、ｐＨ１０．５、８０℃で３０分間行った。Ｈ２Ｏ２の用量は１０ｋｇ／ｏｄｔｐであった。漂白補助剤としてＭｇ（ＳＯ４）の形態で１ｋｇ Ｍｇ２＋／ｏｄｔｐを加えた。最後に、サンプルを脱水し、脱イオン水で洗浄し、風乾した。
サンプル６に前記処理を施した後のサンプルをサンプル６Ａ−Ｚ−Ｐと呼ぶ。金属含有量が効果的に減少していたので、サンプル６Ａ−Ｚ−Ｐから調製した紡糸原液はＳｉｋａｒｅｘテストの合格に成功した。サンプル６Ａ−Ｚ−Ｐの極限粘度は４９８ｍｌ／ｇに調整され、白色度は９０．３％ＩＳＯに上昇した。

Claims (21)

  1. 再生セルロースからの成形体の製造に用いられる回収綿繊維を前処理する方法であって、前記回収綿繊維の前記前処理が、金属除去段階および酸化漂白段階を含む、方法。
  2. 前記綿繊維が、消費者使用前の綿廃棄物から回収される、請求項１に記載の方法。
  3. 前記綿繊維が、消費者使用後の綿廃棄物から回収される、請求項１に記載の方法。
  4. 前記回収綿繊維が、綿ラグから製造されたパルプを含む、請求項１に記載の方法。
  5. 前記回収綿繊維が、その使用前に機械的に細断、粉砕、または開繊される、請求項１に記載の方法。
  6. 前記金属除去段階が、酸性洗浄処理および／または錯化剤を用いた処理である、請求項１に記載の方法。
  7. 前記回収綿繊維が、錯化剤の水溶液で処理される、請求項６に記載の方法。
  8. 両方の処理が前記酸性洗浄処理に錯化剤を加えることにより１つのステップに組み合わせられている、請求項６に記載の方法。
  9. 前記酸化漂白段階が、酸素漂白処理を含む、請求項１に記載の方法。
  10. 前記酸化漂白段階が、過酸化物漂白処理を含む、請求項１に記載の方法。
  11. 前記酸化漂白段階が、オゾン漂白処理を含む、請求項１に記載の方法。
  12. 前記酸化漂白段階が、請求項９〜請求項１１に記載の酸化漂白処理を連続することを含む、請求項１に記載の方法。
  13. ビスコース法に従う再生セルロースからの成形体の製造における、請求項１に記載の回収綿繊維の使用。
  14. 前記回収綿繊維が請求項１３の使用に供されることが意図される場合に、前記方法の条件が、前記方法が施された後の前記回収綿繊維の極限粘度（intrinsic viscosity）が８５０ｍｌ／ｇ〜３００ｍｌ／ｇ、好ましくは６５０ｍｌ／ｇ〜３５０ｍｌ／ｇ、最も好ましくは５５０ｍｌ／ｇ〜４００ｍｌ／ｇの範囲であるように選択される、請求項１に記載の方法。
  15. 前記成形体が、ビスコース系またはモダール系のステープルファイバー、フィラメントファイバー、スポンジ、またはホイルである、請求項１３に記載の使用。
  16. リヨセル法に従う再生セルロースからの成形体の製造における、請求項１に記載の回収綿繊維の使用。
  17. 前記回収綿繊維が請求項１６の使用に供されることが意図される場合に、前記方法の条件が、前記方法が施された後の前記回収綿繊維の極限粘度が６５０ｍｌ／ｇ〜３００ｍｌ／ｇ、好ましくは５００ｍｌ／ｇ〜３５０ｍｌ／ｇ、最も好ましくは４４０ｍｌ／ｇ〜３６０ｍｌ／ｇの範囲であるように選択される、請求項１に記載の方法。
  18. 前記成形体が、リヨセル系のステープルファイバー、フィラメントファイバー、スポンジ、またはホイルである、請求項１６に記載の使用。
  19. 前記回収セルロース系繊維が、それのみで、または市販の溶解パルプと混合して、再生セルロースからの成形体の製造において使用される、請求項１３〜請求項１８のいずれか１項に記載の使用。
  20. 前記製造される成形体が、織物製品または不織布製品への更なる加工に使用される、請求項１３〜請求項１９のいずれか１項に記載の使用。
  21. 請求項１に従って処理された回収綿繊維を１００％以下含むよう製造された再生セルロース成形体を含む製品。
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