JP2023041603A - ポリエステル綿混紡織物のリサイクル方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】コスト及び手順の複雑さを低減させるポリエステル綿混紡織物のリサイクル方法を提供する。【解決手段】ポリエステル綿混紡織物のリサイクル方法は、ポリエステル綿混紡織物の綿を粉末に分解して同時に染料を除去する方法である。脱色を同時に実行するため、染料含有ポリエステル綿混紡織物を加熱及び浸漬のために酸化剤を含む酸性水溶液に入れる。その後、ポリエステル織物及び綿粉末が二重濾過により取得される。【選択図】なし
Description
本発明は織物のリサイクル方法に関するものであり、特にポリエステル綿混紡織物のリサイクル方法に関する。
ポリエステル綿混合布のリサイクル及びリユ－スの技術において、混紡織物中のポリエステル及び綿がリサイクル及びリユ－スされる前に、綿の分離及び脱色を行わなければならない。分離手順において、従来では、分離を達成するため、有機酸水溶液が綿を分解するために一般的に用いられている。しかし、分離の後にも染料がポリエステル織物又は綿に残留する可能性がある。従って、ポリエステル及び綿が再利用のためリサイクルされるためには、染料を脱色のために取り除く必要がある。結果として、コストが増加し、手順が複雑となる。また、ポリエステル綿混紡織物中の綿繊維を分解するために濃縮リン酸が高温で使用される場合、ポリエステル織物には如何なる影響も生じない。次いで、ポリエステル織物を取得するため濾過及び分離が実行される。しかし、染料はまだ残留しており、更なる脱色を必要とする。ポリエステル綿混紡織物中の綿繊維を綿粉末に分解するために塩酸が触媒として用いられる場合、ポリエステル織物に影響することなく分離を達成することができる。しかし、染料はやはり残留しており、更なる脱色が必要である。
上記を鑑み、コスト及び手順の複雑さを低減させるため、分離及び脱色を同時に実行可能なポリエステル綿混紡織物のリサイクル方法が開発されている。これは現在、注目される研究課題である。
本発明は、浸漬のため酸化剤を含む酸性水溶液が用いられて、分離及び脱色を同時に実行可能であることからコスト及び手順の複雑さを低減させるポリエステル綿混紡織物のリサイクル方法を提供する。
本発明によるポリエステル綿混紡織物のリサイクル方法は次を含む。ポリエステル綿混紡織物の綿を粉末に分解して、染料を除去するために脱色を同時に実行するため、染料を含むポリエステル綿混紡織物を加熱及び浸漬のために酸化剤を含む酸性水溶液に入れる。その後、ポリエステル織物及び綿粉末が二重濾過により取得される。
いくつかの実施形態において、染料は物理的な染料又は化学染料を含む。
いくつかの実施形態において、浸漬はポリエステルのガラス転移温度よりも高い温度で実行される。
いくつかの実施形態において、浸漬は９０℃～１８０℃の温度の酸性水溶液において実行される。
本発明の１つの実施形態において、酸性水溶液は有機酸を含む。有機酸は、炭素数１～１８の一塩基酸、二塩基酸、又は酸無水物であり、その例には、ギ酸、酢酸、無水酢酸、シュウ酸、プロピオン酸、マロン酸、酪酸、コハク酸、吉草酸、グルタル酸、カプロン酸、アジピン酸、イソオクタン酸、クエン酸、マレイン酸、無水マレイン酸、安息香酸、又はシクロヘキサンカルボン酸を含む。
本発明の１つの実施形態において、酸性水溶液中の有機酸の濃度は０．５重量％～１０重量％である。
本発明の１つの実施形態において、酸性水溶液中の酸化剤の濃度は０．０５重量％～１．０重量％である。
本発明の１つの実施形態において、ポリエステル綿混紡織物と酸性水溶液との間の重量比は１：８～１：３０である。
本発明の１つの実施形態において、浸漬は０．５時間～３時間実行される。
本発明の１つの実施形態において、酸化剤は、過酸化水素、過マンガン酸カリウム、次亜塩素酸カルシウム、オゾン、硝酸、硝酸塩、塩素酸ナトリウム、塩素酸カルシウム、塩素酸塩、過塩素酸塩、次亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸塩、過ホウ酸ナトリウム、過ホウ酸ナトリウム塩、二クロム酸ナトリウム、重クロム塩酸、又はそれらの組合せを含む。
本発明の１つの実施形態において、二重濾過は第１濾過と第２濾過とを含む。第１濾過は１ｍｍ～３０ｍｍのメッシュサイズを有するフィルタを用い、第２濾過は１０μｍ～１００μｍのメッシュサイズのフィルタを用いる。
本発明の１つの実施形態において、得られたポリエステル織物は、Ｌ値が８０％以上、ａ値が－３～３、ｂ値が－６～６を有する。
上記に基づき、本発明は、綿を粉末に分解して同時にポリエステル織物から染料を取り除くため、浸漬のために酸化剤を含む酸性水溶液が用いられるポリエステル綿混紡織物のリサイクル方法を提供する。ポリエステル及び綿が分離されて脱色されたポリエステル織物及び綿粉末が単一の処理で取得可能であることから、コストが低減されて手順が簡略化される。リサイクル済みポリエステル織物の品質が向上し、その応用分野が拡大され、これは後続のポリエステル織物の機械的又は化学的リサイクルにとって有利である。
以下に、本発明の実施形態を詳細に説明する。ただし、これら実施形態は例示であり、本発明はこれに限定されない。
本明細書において、「ある数値～もう１つの数値」で表される範囲は、本明細書において該範囲内の全ての数値を列記することを避けるための概略表現である。このため、特定の数値範囲の記述は、明細書における任意の数値及びより狭い数値範囲の場合といった、該数値範囲内の任意の数値、及び該数値範囲内の任意の数値により定義されるより狭い数値範囲をカバ－する。
本発明は、次のステップを含むポリエステル綿混紡織物のリサイクル方法を提供する。ポリエステル綿混紡織物の綿を粉末に分解するため、染料を含むポリエステル綿混紡織物が加熱及び浸漬のため酸化剤を含む酸性水溶液に入れられ、染料を除去するために脱色が同時に実行される。その後、ポリエステル織物及び綿粉末が二重濾過により取得される。
本実施形態において、染料は物理的な染料又は化学染料を含んでよい。酸性水溶液は有機酸を含む。有機酸は、炭素数１～１８の一塩基酸、二塩基酸、又は酸無水物であり、その例には、ギ酸、酢酸、無水酢酸、シュウ酸、プロピオン酸、マロン酸、酪酸、コハク酸、吉草酸、グルタル酸、カプロン酸、アジピン酸、イソオクタン酸、クエン酸、マレイン酸、無水マレイン酸、安息香酸、又はシクロヘキサンカルボン酸を含む。酸性水溶液中の有機酸の濃度は０．５重量％～１０重量％であり、１．０重量％～８．０重量％であることが好ましい。酸性水溶液中の酸化剤は、過酸化水素、過マンガン酸カリウム、次亜塩素酸カルシウム、オゾン、硝酸、硝酸塩、塩素酸ナトリウム、塩素酸カルシウム、塩素酸塩、過塩素酸塩、次亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸塩、過ホウ酸ナトリウム、過ホウ酸ナトリウム塩、二クロム酸ナトリウム、重クロム塩酸、又はそれらの組合せを含んでよい。酸化剤の濃度は、例えば、０．０５重量％～１．０重量％であり、０．１重量％～０．８重量％であることが好ましく、コストが低減される。
本実施形態において、ポリエステル綿混紡織物と酸性水溶液との間の重量比は、例えば、１：８～１：３０であり、１：１０～１：１５であることが好ましい。染料を含むポリエステル綿混紡織物は、加熱及び浸漬のため酸化剤を含む酸性水溶液に入れられる。加熱及び浸漬は、染料が酸性水溶液中に放出されて同時に除去されることができるよう、ポリエステルのガラス転移温度よりも高い温度で実行されることが好ましい。例えば、浸漬は酸性水溶液において９０℃～１８０℃、好ましくは１００℃～１６０℃の温度で実行される。浸漬は、例えば、０．５時間～３時間、好ましくは１時間～２時間実行される。
ポリエステル綿混紡織物は、染料及び表面処理剤といった不純物を含む。ポリエステル織物がその構造を維持するのに対し、綿は粉末に分解され、染料といった不純物は酸化剤及び酸性環境において除去される。染料が除去又は脱色された後、白色ポリエステル織物及び白色綿粉末を得るために二重濾過が実行される。ポリエステル織物のＬ値は２０％から８０％以上へと増加し、ａ値は－３～３であり、ｂ値は－６～６である。Ｌ、ａ、ｂは、人間の目により可視である全ての色を説明するために一般的に用いられる色空間の３つの基本色座標である。Ｌ値は明度を示す（Ｌ＝０％は黒色を示し、Ｌ＝１００％は白色を示す）。ａ値は赤色と緑色との間の位置を示す（負のａ値は緑色を示し、正のａ値は赤色を示す）。ｂ値は黄色と青色との間の位置を示す（負のｂ値は青色を示し、正のｂ値は黄色を示す）。リサイクル済み織物のＬ値が高いほど織物は明るく見え、これは下流の織物（衣服）の染色及び仕上げの品質に比較的有利である。二重濾過において、第１濾過は１ｍｍ～３０ｍｍのメッシュサイズを有するフィルタを用いる。ポリエステル織物と綿粉末水溶液スラリ－とを互いに分離するため、例えば金属製のフィルタが用いられることが好ましい。その後、綿粉末水溶液スラリ－が１０μｍ～１００μｍのメッシュサイズのフィルタを用いる第２濾過の対象となる。綿粉末を得るために綿粉末と水とを分離するため、例えばプラスチック製のフィルタが用いられることが好ましい。本発明によるポリエステル綿混紡織物のリサイクル方法により、水溶液の場合において、ポリエステルのＩＶ（分子量）の減少は１０％以内である。
本発明によるポリエステル綿混紡織物のリサイクル方法を、実験例により以下に詳細に説明する。ただし、以下の実験例は本発明を限定することを意図していない。
[実験例]
本発明によるポリエステル綿混紡織物のリサイクル方法が分離と脱色の両方を達成すること、及び単一の処理でポリエステルと綿とが分離されて脱色されたポリエステル繊維が得られることを検証するため、実験例を以下に提供する。
本発明によるポリエステル綿混紡織物のリサイクル方法が分離と脱色の両方を達成すること、及び単一の処理でポリエステルと綿とが分離されて脱色されたポリエステル繊維が得られることを検証するため、実験例を以下に提供する。
[実施例１]
ポリエチレンテレフタレ－ト（ＰＥＴ）ポリエステル綿混紡織物（Ｌ値２０％を有し、ＰＥＴポリエステルが重量の７６％を占め、綿が重量の２４％を占める）２５ｇを取得して１リットルの耐圧反応槽に入れ、そこに水５００ｍｌ、マレイン酸２５ｇ、次亜塩素酸ナトリウム１．５ｇを入れ、続いて綿を綿粉末に分解するために１３５℃で２時間攪拌した。
ポリエチレンテレフタレ－ト（ＰＥＴ）ポリエステル綿混紡織物（Ｌ値２０％を有し、ＰＥＴポリエステルが重量の７６％を占め、綿が重量の２４％を占める）２５ｇを取得して１リットルの耐圧反応槽に入れ、そこに水５００ｍｌ、マレイン酸２５ｇ、次亜塩素酸ナトリウム１．５ｇを入れ、続いて綿を綿粉末に分解するために１３５℃で２時間攪拌した。
その後、得られたものを８０℃まで冷やし、ＰＥＴポリエステルと綿粉末スラリ－を３ｍｍの篩網により分離し、ＰＥＴポリエステル織物を水１００ｍｌで洗浄した。次いで、綿粉末と水溶液とを互いに分離するため、綿粉末スラリ－をメッシュサイズ２０μｍのフィルタを通過させた。
ＰＥＴポリエステル織物を１０５℃で２時間乾燥させ、純度重量比が９９．５％であり、Ｌ値８２％、ａ値０．９、ｂ値５．２のＰＥＴ織物を得た。
純度重量比は次の方法で測定した。濃度７５重量％の硫酸水溶液６００ｃｃを１０００ｃｃの三角フラスコに注ぎ、分離後のＰＥＴ織物サンプル３ｇを取得しフラスコ内に入れた。フラスコを５０℃±５℃まで加熱して１時間維持し、その間、１０分毎にフラスコを振とうした。完了したところで、得られたものを３ｍｍの篩網を備えた漏斗を用いて圧送して排水した。織物を洗浄するため濃度７５重量％の硫酸水溶液２００ｃｃを漏斗内に注ぎ、得られたものを圧送して排水した。次いで、二回織物を洗浄するため浄水２００ｃｃを漏斗内に注ぎ、それぞれの回で得られたものを圧送して排水した。ＰＥＴ織物を１０５℃で２時間乾燥させると、重量２．９８６ｇ、純度重量比９９．５％と判明した。上記方法は、以下の他の実施例及び比較例にも採用され、その説明は繰り返さない。
[実施例２]
マレイン酸の代わりにシュウ酸を用いる以外は実施例１と同一の手順に従い、純度重量比が９９．８％であり、Ｌ値８５％、ａ値０．１、ｂ値４．４のＰＥＴ織物を得た。
マレイン酸の代わりにシュウ酸を用いる以外は実施例１と同一の手順に従い、純度重量比が９９．８％であり、Ｌ値８５％、ａ値０．１、ｂ値４．４のＰＥＴ織物を得た。
[実施例３]
次亜塩素酸ナトリウムの代わりに次亜塩素酸カルシウムを用いる以外は実施例１と同一の手順に従い、純度重量比が９９．４％であり、Ｌ値８８％、ａ値０．４、ｂ値２．６のＰＥＴ織物を得た。
次亜塩素酸ナトリウムの代わりに次亜塩素酸カルシウムを用いる以外は実施例１と同一の手順に従い、純度重量比が９９．４％であり、Ｌ値８８％、ａ値０．４、ｂ値２．６のＰＥＴ織物を得た。
[実施例４]
ＰＥＴポリエステル綿混紡織物（Ｌ値２０％を有し、ＰＥＴポリエステルが重量の４８％を占め、綿が重量の５２％を占める）２５ｇを取得して１リットルの耐圧反応槽に入れ、そこに水５００ｍｌ、ギ酸３０ｇ、次亜塩素酸ナトリウム１．５ｇを入れ、続いて綿を綿粉末に分解するために１５０℃で２時間攪拌した。
ＰＥＴポリエステル綿混紡織物（Ｌ値２０％を有し、ＰＥＴポリエステルが重量の４８％を占め、綿が重量の５２％を占める）２５ｇを取得して１リットルの耐圧反応槽に入れ、そこに水５００ｍｌ、ギ酸３０ｇ、次亜塩素酸ナトリウム１．５ｇを入れ、続いて綿を綿粉末に分解するために１５０℃で２時間攪拌した。
その後、得られたものを８０℃まで冷やし、ＰＥＴポリエステルと綿粉末スラリ－を３ｍｍの篩網により分離し、ＰＥＴポリエステル織物を水１００ｍｌで洗浄した。次いで、綿粉末と水溶液とを互いに分離するため、綿粉末スラリ－をメッシュサイズ２０μｍのフィルタを通過させた。
ＰＥＴポリエステル織物を１０５℃で２時間乾燥させ、純度重量比が９９．２％であり、Ｌ値８５％、ａ値１．９、ｂ値４．２のＰＥＴ織物を得た。
[実施例５]
ギ酸の代わりにシュウ酸を用いる以外は実施例４と同一の手順に従い、純度重量比が９９．９％であり、Ｌ値８５％、ａ値１．８、ｂ値４．９のＰＥＴ織物を得た。
ギ酸の代わりにシュウ酸を用いる以外は実施例４と同一の手順に従い、純度重量比が９９．９％であり、Ｌ値８５％、ａ値１．８、ｂ値４．９のＰＥＴ織物を得た。
[実施例６]
次亜塩素酸ナトリウム１．５ｇの代わりに次亜塩素酸ナトリウム２．５ｇを用いる以外は実施例４と同一の手順に従い、純度重量比が９９．９％であり、Ｌ値８９％、ａ値－０．１、ｂ値３．３のＰＥＴ織物を得た。
次亜塩素酸ナトリウム１．５ｇの代わりに次亜塩素酸ナトリウム２．５ｇを用いる以外は実施例４と同一の手順に従い、純度重量比が９９．９％であり、Ｌ値８９％、ａ値－０．１、ｂ値３．３のＰＥＴ織物を得た。
[比較例１]
ＰＥＴポリエステル綿混紡織物（Ｌ値２０％を有し、ＰＥＴポリエステルが重量の７６％を占め、綿が重量の２４％を占める）２５ｇを取得して１リットルの耐圧反応槽に入れ、そこに水５００ｍｌ、マレイン酸２５ｇを入れ、続いて綿を綿粉末に分解するために１３５℃で２時間攪拌した。
ＰＥＴポリエステル綿混紡織物（Ｌ値２０％を有し、ＰＥＴポリエステルが重量の７６％を占め、綿が重量の２４％を占める）２５ｇを取得して１リットルの耐圧反応槽に入れ、そこに水５００ｍｌ、マレイン酸２５ｇを入れ、続いて綿を綿粉末に分解するために１３５℃で２時間攪拌した。
その後、得られたものを８０℃まで冷やし、ＰＥＴポリエステルと綿粉末スラリ－を３ｍｍの篩網により分離し、ＰＥＴポリエステル織物を水１００ｍｌで洗浄した。次いで、綿粉末と水溶液とを互いに分離するため、綿粉末スラリ－をメッシュサイズ２０μｍのフィルタを通過させた。
ＰＥＴポリエステル織物を１０５℃で２時間乾燥させ、純度重量比が９９．２％であり、Ｌ値５４％、ａ値３．８、ｂ値６．４のＰＥＴ織物を得た。
[比較例２]
ＰＥＴポリエステル綿混紡織物（Ｌ値２０％を有し、ＰＥＴポリエステルが重量の４８％を占め、綿が重量の５２％を占める）２５ｇを取得して１リットルの耐圧反応槽に入れ、そこに水５００ｍｌ、ギ酸３０ｇを入れ、続いて綿を綿粉末に分解するために１５０℃で２時間攪拌した。
ＰＥＴポリエステル綿混紡織物（Ｌ値２０％を有し、ＰＥＴポリエステルが重量の４８％を占め、綿が重量の５２％を占める）２５ｇを取得して１リットルの耐圧反応槽に入れ、そこに水５００ｍｌ、ギ酸３０ｇを入れ、続いて綿を綿粉末に分解するために１５０℃で２時間攪拌した。
その後、得られたものを８０℃まで冷やし、ＰＥＴポリエステルと綿粉末スラリ－を３ｍｍの篩網により分離し、ＰＥＴポリエステル織物を水１００ｍｌで洗浄した。次いで、綿粉末と水溶液とを互いに分離するため、綿粉末スラリ－をメッシュサイズ２０μｍのフィルタを通過させた。
ＰＥＴポリエステル織物を１０５℃で２時間乾燥させ、純度重量比が９９．２％であり、Ｌ値６３％、ａ値４．９、ｂ値８．２のＰＥＴ織物を得た。
上記実験結果により、本発明によるポリエステル綿混紡織物のリサイクル方法を採用した実施例１～６において、酸化剤を含む酸性水溶液を浸漬のために用いた。これにより、Ｌ値８０％以上を有するポリエステル織物を得ることができる。一方、酸化剤を用いない比較例１と２において、Ｌ値８０％以上を有するポリエステル織物は得られなかった。リサイクル済み織物のＬ値が高いほど、織物は明るく見え、これは下流の織物（衣服）の染色及び仕上げの品質に比較的有利である。濃度０．３重量％を有する酸化剤を処理に加えることにより、酸性条件において、染料といった色素をＰＥＴ織物から効果的に除去することが可能であり、これにより織物は白く見え（Ｌ値８０％以上を有する）、ａ値－３～３及びｂ値－６～６を有する。酸化剤の濃度が１．０重量％増加すると、ａ値及びｂ値は０に接近する。酸化剤の濃度が０．０５重量％減少すると、ａの絶対値が３に接近し、ｂの絶対値が６に接近する。
まとめると、本発明は、分離と脱色の両方を達成するポリエステル綿混紡織物のリサイクル方法を提供する。該リサイクル方法において、綿を粉末に分解して同時にポリエステル織物から染料を除去するため、酸化剤を含む酸性水溶液が浸漬のために用いられる。単一の処理で、ポリエステルと綿を分離して脱色されたポリエステル繊維を取得可能である。ポリエステル織物を得るため綿が先ず分解されなければならず、次いでポリエステル織物の染料が脱色のための溶媒抽出により除去される従来の技術と比較し、コストが低減されて手順が簡略化される。更に、得られたポリエステル織物は高品質、高安全性、低コストを有する。このようにして、リサイクル済みポリエステル織物の品質が向上され、その応用分野が拡大され、これは後続のポリエステル織物の機械的又は化学的リサイクルにとって有利である。
本発明によるポリエステル綿混紡織物のリサイクル方法は、ポリエステル織物のリサイクル及びリユ－スの分野において適用することができる。
Claims (12)
- ポリエステル綿混紡織物中の綿を綿粉末に分解して、染料を除去するために脱色を同時に実行するため、前記染料を含む前記ポリエステル綿混紡織物を加熱及び浸漬のために酸化剤を含む酸性水溶液に入れることと、
二重濾過によりポリエステル織物と綿粉末とを得ることと
を含む、
ポリエステル綿混紡織物のリサイクル方法。 - 前記染料が物理的な染料又は化学染料を含む、
請求項１に記載のポリエステル綿混紡織物のリサイクル方法。 - 前記浸漬がポリエステルのガラス転移温度よりも高い温度で実行される、
請求項１に記載のポリエステル綿混紡織物のリサイクル方法。 - 前記浸漬が９０℃～１８０℃の温度で前記酸性水溶液において実行される、
請求項１に記載のポリエステル綿混紡織物のリサイクル方法。 - 前記酸性水溶液が有機酸を含み、前記有機酸が炭素数１～１８の一塩基酸、二塩基酸、又は酸無水物であり、前記有機酸が、ギ酸、酢酸、無水酢酸、シュウ酸、プロピオン酸、マロン酸、酪酸、コハク酸、吉草酸、グルタル酸、カプロン酸、アジピン酸、イソオクタン酸、クエン酸、マレイン酸、無水マレイン酸、安息香酸、又はシクロヘキサンカルボン酸を含む、
請求項１に記載のポリエステル綿混紡織物のリサイクル方法。 - 前記酸性水溶液中の前記有機酸の濃度が０．５重量％～１０重量％である、
請求項５に記載のポリエステル綿混紡織物のリサイクル方法。 - 前記酸性水溶液中の前記酸化剤の濃度が０．０５重量％～１．０重量％である、
請求項１に記載のポリエステル綿混紡織物のリサイクル方法。 - 前記ポリエステル綿混紡織物と前記酸性水溶液との間の重量比が１：８～１：３０である、
請求項１に記載のポリエステル綿混紡織物のリサイクル方法。 - 前記浸漬が０．５時間～３時間実行される、
請求項１に記載のポリエステル綿混紡織物のリサイクル方法。 - 前記酸化剤が、過酸化水素、過マンガン酸カリウム、次亜塩素酸カルシウム、オゾン、硝酸、硝酸塩、塩素酸ナトリウム、塩素酸カルシウム、塩素酸塩、過塩素酸塩、次亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸塩、過ホウ酸ナトリウム、過ホウ酸ナトリウム塩、二クロム酸ナトリウム、重クロム塩酸、又はそれらの組合せを含む、
請求項１に記載のポリエステル綿混紡織物のリサイクル方法。 - 前記二重濾過が第１濾過と第２濾過とを含み、前記第１濾過が１ｍｍ～３０ｍｍのメッシュサイズを有するフィルタを用い、前記第２濾過が１０μｍ～１００μｍのメッシュサイズのフィルタを用いる、
請求項１に記載のポリエステル綿混紡織物のリサイクル方法。 - 得られた前記ポリエステル織物が、Ｌ値が８０％以上、ａ値が－３～３、ｂ値が－６～６を有する、
請求項１に記載のポリエステル綿混紡織物のリサイクル方法。
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