KR20220117252A - 혼합된 텍스타일 폐기물로부터 출발 물질의 회수 방법 - Google Patents

Abstract

혼합된 텍스타일 폐기물로부터 원료를 회수하기 위한 방법으로서,
a) 적어도 셀룰로스 성분 및 적어도 폴리에스테르 성분을 함유하는 혼합된 텍스타일 폐기물을 제공하는 단계,
b) 혼합된 텍스타일 폐기물을, 폴리에스테르 성분을 해중합하고 이를 수성 처리 용액에 용해시키도록 상기 처리 용액에서 처리하는 단계,
c) 처리 용액으로부터 셀룰로스 성분을 분리하고, 셀룰로스 원료를 회수하는 단계,
d) 처리 용액을 여과하여 처리 용액으로부터 이물질, 특히 염료 및 금속 이온을 제거하는 단계, 및
e) 처리 용액으로부터 테레프탈산을 침전시키고, 침전된 테레프탈산을 분리하고, 테레프탈산-포함 폴리에스테르 원료를 회수하는 단계를 명시된 순서로 포함하는 방법이 개시된다.
언급된 방법의 맥락에서 더 높은 순도의 원료의 회수를 가능하게 하기 위해, 상기 단계 d)에서 처리 용액을 여과하는 것이 적어도 흡착제 필터 매질에 의한 여과를 포함하는 것이 제안된다.

Description

혼합된 텍스타일 폐기물로부터 출발 물질의 회수 방법

본 발명은 블렌딩된 텍스타일 폐기물로부터 원료를 회수하기 위한 방법에 관한 것이다.

최근 몇 년 동안, 텍스타일 산업에서, 특히 이들 텍스타일 폐기물의 환경 영향을 감소시키기 위해 텍스타일 폐기물로부터의 원료의 회수 또는 재활용이 점점 더 중요해지고 있다.

텍스타일 폐기물을 오로지 기계적으로 재활용하는 것은 일반적으로 꽤 오랫동안 알려져 왔으며, 여기서 텍스타일 폐기물은 분쇄되고, 이로부터, 청소용 물티슈, 충전재, 또는 단열 재료와 같은 직접적으로 재활용된 최종 제품이 생산된다. 이러한 재활용된 텍스타일 섬유로부터 얀(yarn)의 방사는 일반적으로 제한된 정도로만 새로운 텍스타일의 생산에 적합한 저품질 얀을 생성시킨다.

화학적 재활용 방법은 상기 언급된 문제를 극복하는 데 적합하다. 예를 들어, 셀룰로스 섬유는 화학적 전처리 후, 재생 셀룰로스 섬유로 다시 방사될 수 있다. 그러나, 재생 셀룰로스 성형체의 생산에 있어서 이러한 공정은 셀룰로스 원료 중의 불순물에 매우 민감한데, 이와 같은 이유로 이러한 방식으로 재활용된 셀룰로스 원료는 일반적으로 섬유로 방사하기에 부적합하다.

WO 2015/077807 A1호에는 텍스타일 폐기물로부터 재활용된 무명 섬유의 전처리 방법이 나타나 있으며, 여기서 먼저 금속이 상기 재활용된 무명 섬유로부터 제거되고, 이는 이후 산화성 표백을 거친다. 이러한 방식으로 재활동된 무명 섬유는 이후 재생 셀룰로스로부터 성형체의 생산에 사용될 수 있다.

WO 2018/115428 A1호에는 기체 산화제와 조합하여 알칼리성 조건 하에서 무명-기반 원료를 처리하는 방법이 개시되어 있다.

이후 WO 2018/073177 A1호에는 셀룰로스 텍스타일 폐기물로부터 셀룰로스 원료를 재활용하는 방법이 기술되어 있다. 이러한 경우에, 텍스타일 폐기물에서 셀룰로스 섬유를 팽윤시키고, 이러한 방식으로 이물질의 제거를 용이하게 하기 위해, 환원제의 존재에서 알칼리성 조건 하에 텍스타일 폐기물이 처리된다. 알칼리성 처리 후, 셀룰로스 원료는 산소 및/또는 오존으로 표백된다.

이러한 방법은 일반적으로 출발 물질로서 순수한 셀룰로스 텍스타일 폐기물을 사용한다. 그러나, 실제로, 의류 및 직물로부터의 텍스타일 폐기물은 셀룰로스 섬유와 합성 섬유의 블렌드인 블렌딩된 텍스타일 폐기물이다. 여기서, 우세한 분획은 폴리에스테르 및 셀룰로스 섬유를 포함하는 블렌딩된 텍스타일 폐기물이다. 마찬가지로, 무명 텍스타일로부터의 텍스타일 폐기물은 대부분의 경우 봉사로부터의 폴리에스테르, 또는 라벨 등으로 오염된다. 그러나, 상기 언급된 유형의 방법은 합성 폴리머 섬유로의 상당한 오염이 제거될 수 없기 때문에 일반적으로 블렌딩된 텍스타일 폐기물을 가공할 수 없다.

이후, WO 2014/045062 A1호에는 추출 용매의 도움으로 텍스타일로부터 폴리에스테르를 추출하는 방법이 기재되어 있다. 이는 폴리에스테르 성분을 회수 가능하게 하지만; 셀룰로스 성분은 각각 추출 용매 잔여물, 분자 사슬의 현저한 분해, 및 나머지 폴리에스테르의 잔여물로 인해 심하게 오염되어 있으며, 재생 셀룰로스 성형체의 생산 방법에 사용하기에 부적합하다. 또한, 폴리에스테르 성분은 이물질, 염료, 소광제 등으로 오염되고, 용해 과정의 결과로서, 분자 길이와 이의 성질이 크게 변경되어 추가 처리 과정에 폴리에스테르 성분을 필수불가결한 것으로 만든다.

발명의 개시

따라서, 본 발명의 목적은 더 높은 순도 수준의 원료 회수를 가능하게 하는, 블렌딩된 텍스타일 폐기물로부터 원료의 회수를 위한 서두에서 언급된 유형의 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 정의된 목적은 청구항 제1항에 청구된 바와 같은 방법에 의해 달성된다.

적어도 셀룰로스 성분 및 적어도 폴리에스테르 성분을 함유하는 블렌딩된 텍스타일 폐기물을 제공하고, 폴리에스테르 성분을 해중합하고 이를 수성 처리 용액에 용해시키도록 상기 처리 용액에서 블렌딩된 텍스타일 폐기물을 처리하고, 처리 용액으로부터 셀룰로스 성분을 분리하고, 셀룰로스 원료를 회수함으로써, 고품질의 셀룰로스 원료가 공정-기술적으로 간단한 방식으로 블렌딩된 텍스타일 폐기물로부터 회수되고, 결과적으로 셀룰로스 출발 물질로서 새롭게 활용될 수 있다. 또한, 처리 용액을 여과하여 처리 용액으로부터 이물질을 제거하고 처리 용액으로부터 테레프탈산을 침전시키고, 침전된 테레프탈산을 분리하고, 테레프탈산을 포함하는 폴리에스테르 원료를 회수함으로써, 폴리에스테르 성분의 특히 유리한 이용 및 회수가 달성될 수 있고, 이 과정에서 수득된 폴리에스테르 원료는 다시 폴리에스테르의 생산을 위한 출발 물질로서 공급될 수 있다.

본 발명의 목적 상, "폴리에스테르"는 주로 모노머 테레프탈산 및 에틸렌 글리콜로 이루어진 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET)를 지칭한다. 그러나, 본 발명은 또한 다른 널리 사용되는 폴리에스테르, 예컨대, 폴리프로필렌 테레프탈레이트 (PPT), 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트 (PTT), 폴리부틸렌 테레프탈레이트 (PBT) 등, 또는 또한 이들 폴리에스테르의 혼합물과 매우 잘 작용한다. 각각의 경우에, 알코올 성분, 즉, 에틸렌 글리콜, 부탄 디올, 프로필렌 디올, 트리메틸렌 글리콜 등은 처리 용액에서 쉽게 용해되며, 테레프탈산과 함께 침전되지 않는 것이 중요하다.

단계 d)에서 처리 용액의 여과가, 특히 처리 용액으로부터 염료 및 금속 이온을 제거하기 위해, 적어도 흡착제 필터 매질에 의한 여과를 포함하는 경우, 단계 e)에서 수득된 테레프탈산의 침전물이 처리 용액으로부터의 침전 후에 고순도가 되는 것이 보장될 수 있다. 그렇지 않으면, 금속 이온 및 염료는 각각 테레프탈레이트 분자에 대한 결합에 높은 친화성을 나타내어, 이들은 침전 동안 테레프탈산 침전물을 오염시키고 회수된 테레프탈산-함유 출발 물질의 품질을 심하게 손상시킬 것이다. 흡착제 필터 매질을 통한 본 발명의 여과에 의해, 주요 오염물이 바람직하게는 흡착제 필터 매질의 입자에 결합하기 때문에, 처리 용액으로부터의 침전 전에 이미 효율적으로 제거될 수 있다.

흡착제 필터 매질이 또한 활성탄 및/또는 제올라이트를 포함하는 경우, 활성탄의 흡착제 및 환원 성질의 관점에서, 불순물, 예컨대, 염료 및 텍스타일의 분해 생성물은 특히 높은 신뢰성으로 그리고 부분적으로 선택적으로 흡착되고 처리 용액으로부터 제거될 수 있다. 이러한 선택성은 흡착제 필터 매질의 추가 코팅에 의해 더 증가될 수 있다.

본 발명의 목적 상, "재활용된 셀룰로스 원료"는 일반적으로 재활용 펄프, 텍스타일 펄프, 무명 펄프, 또는 래그 펄프 등, 또는 이들의 조합을 지칭한다. 보다 구체적으로, 이러한 셀룰로스 원료는 재생 셀룰로스 섬유, 예컨대, 리오셀, 비스코스, 모달, 또는 큐프로 섬유의 생산을 위한 출발 물질로서 적합할 수 있다. 대안적으로, 재활용 셀룰로스 원료는 종이, 종이-유사 물질, 또는 펄프로부터 제조된 부직포의 생산을 위한 출발 물질로서 작용할 수 있다.

일반적으로, 본 발명의 목적 상, 또한 "블렌딩된 텍스타일 폐기물"은 블렌딩된 텍스타일 폐기물의 셀룰로스 성분을 형성시키는 임의의 주어진 셀룰로스 섬유 및 폴리에스테르 성분을 형성시키는 임의의 주어진 폴리에스테르 섬유를 함유하는 블렌드일 수 있는 것으로 언급된다. 적합한 셀룰로스 섬유는, 예를 들어, 천연 셀룰로스 섬유, 예컨대, 무명, 아마, 대마, 모시, 카폭(kapok), 등, 또는 재생 셀룰로스 섬유, 예컨대, 레이온, 비스코스, 리오셀, 큐프로, 또는 모달을 포함한다. 합성 폴리머 성분은, 예를 들어, 폴리아미드 또는 폴리에스테르 섬유 또는 또한 가수분해에 의해 분해될 수 있는 다른 합성 섬유를 포함할 수 있다. 상기 언급된 섬유는 직경 및 길이가 다양할 수 있고, 연속 섬유(필라멘트) 또는 스테이플 섬유일 수 있거나, 또한 부직 형태로 존재할 수 있다. 이러한 블렌딩된 텍스타일 폐기물은 적어도 1중량%, 바람직하게는 적어도 2중량%, 더욱 바람직하게는 적어도 3중량%의 각각의 셀룰로스 성분 및 폴리에스테르 성분을 포함한다.

또한, 블렌딩된 텍스타일 폐기물이 소비자전 및/또는 소비자후 텍스타일 폐기물인 경우, 특히 경제적이고 신뢰할 수 있는 재활용 방법이 제공될 수 있다. 소비자후 텍스타일 폐기물은, 최종 소비자에게 이미 도달하였고 사용된 결과 때때로 상당량의 이물질을 함유할 수 있는 텍스타일을 지칭한다. 소비자후 텍스타일 폐기물은 다음 요소 중 하나 또는 여러 개를 포함할 수 있다: 중고 의류, 예컨대, 셔츠, 청바지, 스커트, 드레스, 양복, 작업복, 바지, 속옷, 스웨터 등; 중고 가정용 텍스타일, 예컨대, 베드 린넨, 타월, 커튼, 천, 식탁보, 시트 커버, 실내 장식품 직물 등; 부직포 제품, 예컨대, 물티슈, 기저귀, 필터 등. 소비자전 텍스타일 폐기물은, 최종 소비자에게 아직 도달하지 않았지만 생산 과정에서 폐기물로 된 텍스타일 물질을 지칭한다. 이는 의복, 가정용 텍스타일, 부직포 등의 생산으로부터의 절단 잔여물 또는 폐기물, 또는 얀, 텍스타일, 또는 재생 셀룰로스 섬유의 생산으로부터의 폐기물을 포함할 수 있다.

방법은 수성 처리 매질이 적어도 하나의 가수분해제를 포함하는 경우에 더 개선될 수 있다. 또한, 이러한 경우에, 적어도 하나의 가수분해제의 양은 단계 b)에서 처리 동안 폴리에스테르 성분이 실질적으로 완전히 해중합되도록 블렌딩된 텍스타일 폐기물 중 폴리에스테르 성분의 양으로 조절될 수 있고, 즉, 가수분해제는, 적어도, 폴리에스테르 성분에서 실질적으로 모든 가수분해적으로 분할 가능한 결합이 단계 b)에서의 처리 동안 분해되는 양으로 첨가된다. 여기서, 가수분해제는 폴리에스테르 성분에서 가수분해적으로 분할 가능한 결합의 분할 동안 가수분해 반응을 가속화할 수 있다. 폴리에스테르 성분에서 가수분해적으로 분할 가능한 결합은 실질적으로 모노머 테레프탈산과 에틸렌 글리콜 사이에 형성된 에스테르 결합이다. 블렌딩된 텍스타일 중 폴리에스테르 성분의 함량에 대해 필요한 가수분해제의 양은 단계 b)에서 처리 전 및/또는 후에 적절한 투입에 의해 처리 용액에 첨가될 수 있다. 여기서, 투입은 특히, 폴리에스테르 성분의 완전한 해중합 후, 과량의 가수분해제에 의한 셀룰로스 성분의 분해가 증가하지 않기 때문에 처리 용액에 과량의 가수분해제가 남아 있지 않은 방식으로 수행될 수 있고, 단계 c)에서 회수된 셀룰로스 원료의 품질의 개선이 또한 달성될 수 있다. 또한, 투입은 또한, 폴리에스테르 성분의 완전한 해중합 후, 특정량의 가수분해제가 처리 용액에 의도적으로 남게 할 방식으로 수행될 수 있으며, 이에 의해 셀룰로스 성분에서 분자의 사슬 길이가 요망되는 정도로 분해될 수 있고, 회수된 셀룰로스 원료의 점도가 이에 따라 조절될 수 있다. 따라서, 폴리에스테르 성분과 셀룰로스 성분의 분해 반응의 거동에 대한 개선된 제어를 제공하는 방법을 제공할 수 있다.

수성 처리 용액이 수성 알칼리성 처리 용액인 경우, 방법의 제어성이 더 개선될 수 있다. 여기서, 처리 용액에서 폴리에스테르 성분의 가수분해는 주로 알칼리성 가수분해 또는 비누화로서 일어날 수 있고, 수성 가수분해와 비교하여 더 빠른 반응 속도를 특징으로 한다. 가수분해제가 염기인 경우, 특히 간단하고 비용 효율적인 방법이 또한 이루어질 수 있다. 염기는 에스테르 결합을 분할하기 위한 알칼리성 가수분해 반응에서 효과적인 가속화제로서 작용할 수 있다. 이러한 알칼리성 가수분해 반응 동안, 염기는 반응에서, 예를 들어, 분할된 폴리에스테르 성분의 모노머 성분과의 염의 형성에 의해 소모된다. 또한, 테레프탈산의 형성된 염(디소듐 테레프탈레이트)은 유리하게는 수용액에서 높은 용해도를 나타낸다. 따라서, 합성 폴리머 성분의 완전한 분해 후, 수성 알칼리성 처리 용액에 단지 약간 과량의 유리 염기만이 남아 있고, 셀룰로스 성분의 분해는 효과적으로 감소될 수 있다. 또한, 수성 알칼리성 처리 용액에서 셀룰로스 성분의 처리는 셀룰로스 성분에 결합된 염료, 이물질, 불순물, 또는 텍스타일 보조제(예를 들어, 가교제)를 제거하는 데 적합하다. 이러한 방식으로, 더 높은 품질의 정제되고 재활용된 셀룰로스 원료가 수득될 수 있다.

가수분해제로서 사용되는 염기가 다량이 펄프 및 셀룰로스 원료의 처리에 사용되는 소듐 하이드록사이드(NaOH)인 경우, 신뢰할 수 있고 비용 효율적인 방법이 제공될 수 있다. 이러한 경우에, 수성 알칼리성 처리 매질 중 NaOH의 총 함량은 블렌딩된 텍스타일 폐기물 중 폴리에스테르 성분의 비율에 좌우하여 블렌딩된 텍스타일 폐기물의 kg 당 10 내지 300 g, 예를 들어, 20 내지 250 g의 범위에 있을 수 있다.

단계 b)에서 블렌딩된 텍스타일 폐기물의 처리 동안 처리 용액이 100℃ 초과, 특히 110℃ 초과의 온도를 갖는 경우, 폴리에스테르 성분의 이의 모노머 구성성분로의 매우 신뢰할 수 있는 해중합이 일어날 수 있다. 또한, 처리 용액이 200℃ 미만의 온도를 갖는 경우, 셀룰로스 성분의 임의의 과도한 분해가 회피될 수 있도록 충분히 온화한 공정 조건이 보장될 수 있다. 본 발명의 추가 구현예에서, 온도는 특히 110℃ 내지 190℃, 바람직하게는 120℃ 내지 180℃, 더욱 바람직하게는 125℃ 내지 175℃, 가장 바람직하게는 130℃ 내지 170℃일 수 있다.

또한, 단계 c)에서 셀룰로스 성분의 분리가, 적어도, 처리 용액의 스크리닝, 프레싱, 또는 원심분리를 포함하는 경우, 회수된 셀룰로스 원료는 기술적으로 간단한 방식으로 처리 용액으로부터 수득될 수 있다. 이러한 경우에, 실질적으로 분해되지 않거나 실질적으로 용해되지 않은 셀룰로스 성분은 처리 용액으로부터 간단히 분리될 수 있다. 기술된 분해 공정으로 인해, 셀룰로스 성분의 일부는 처리 용액에 용해된 상태로 존재할 수 있고, 따라서 폴리에스테르 성분의 용해된 모노머 구성성분 및 이물질과 같이 단계 c)에서 분리 동안 처리 용액에 잔류할 수 있다.

단계 e)가 처리 용액의 적어도 산성화를 포함하는 경우, 단계 e)에서 테레프탈산의 침전이 촉진될 수 있다. 이러한 산성화는, 특히, 처리 용액에 산의 첨가를 포함할 수 있고, 이러한 경우, 산의 첨가는, 예를 들어, 테레프탈산의 완전한 침전까지 또는 대안적으로, pH가 특정 값 아래로 아래로 떨어질 때까지 일어날 수 있다. 사용된 산은 바람직하게는 셀룰로스 펄프화 공정에서 흔히 사용되는 황산(H₂SO₄)일 수 있다.

방법의 신뢰성은 블렌딩된 텍스타일 폐기물이 단계 b)에서 처리 전에 분쇄 및/또는 단일화되는 경우에 더 개선될 수 있다. 블렌딩된 텍스타일 폐기물의 분쇄 및/또는 단순화는 폴리에스테르 부분으로부터 셀룰로스 부분을 기계적으로 분리하는 데 사용될 수 있고, 이에 따라 수성 처리 매질에서 보다 신뢰할 수 있는 폴리에스테르 성분 분해(용해)를 가능하게 할 수 있다.

방법의 신뢰성은, 단계 b)에서의 처리 전에, 비-섬유 고형물이 블렌딩된 텍스타일 폐기물로부터 적어도 부분적으로 제거되는 경우에 훨씬 더 개선될 수 있다. 비-섬유 고형물은, 예를 들어, 버튼, 지퍼, 장식 요소, 프린트, 라벨, 및/또는 분진, 또는 이들의 일부를 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 전술된 방법에 따라 회수된 셀룰로스 원료는 또한 특히 비스코스, 모달, 큐프로, 또는 리오셀 공정에 따라 재생 셀룰로스 섬유의 생산에 적합할 수 있다.

본 발명을 수행하기 위한 모드

하기에서, 본 발명은 첫 번째 구현 변형예를 기초로 예증된다. 추가 구현 변형예는 임의의 주어진 방식으로 서로 조합될 수 있는 설명에서 언급된 변형으로부터 이어진다.

첫 번째 구현 변형예에 따르면, 블렌딩된 텍스타일 폐기물로부터 원료의 회수를 위한 본 발명에 따른 방법은, 첫 번째 단계에서, 적어도 셀룰로스 성분 및 적어도 폴리에스테르 성분을 포함하는 블렌딩된 텍스타일 폐기물을 제공한다. 이러한 경우, 그러한 블렌딩된 텍스타일 폐기물은 셀룰로스 성분을 형성시키는 임의의 주어진 셀룰로스 섬유와 폴리에스테르 성분을 형성시키는 임의의 주어진 폴리에스테르 섬유의 블렌드를 함유한다. 예를 들어, 일 구현 변형예에서, 블렌딩된 텍스타일 폐기물은 무명과 폴리에스테르 섬유(보다 구체적으로, PET)의 블렌드를 함유하고, 여기서 이들은 블렌딩된 텍스타일에서 얀 수준으로 블렌딩될 수 있다.

추가 단계에서, 블렌딩된 텍스타일 폐기물은 이후 폴리에스테르 성분을 해중합하고 이를 수성 처리 용액에 용해시키도록 상기 처리 용액에서 처리된다. 첫 번째 구현 변형예에서, 수성 처리 용액은 수성 알칼리성 처리 용액, 특히 가수분해제로서 NaOH를 포함하는 희석된 소다액이다. 처리는 100℃ 초과의 온도, 및 바람직하게는 110℃ 초과의 온도에서 일어난다. 폴리에스테르 성분의 해중합 동안, 수성 처리 용액의 존재 하에 일어나는 가수분해에 의해 폴리에스테르 분자의 분자량 및 분자 사슬 길이가 의도적으로 감소된다. 이러한 방식으로, 분해된 폴리에스테르 성분의 분자는 이의 분자 사슬 길이가 점차 감소하고, 궁극적으로 이의 모노머 출발 물질, 즉, 테레프탈산 및 알코올 에틸렌 글리콜(C₂H₆O₂)로 분할된다. 이러한 공정에서, 테레프탈산은 2 개의 Na⁺ 이온을 소비하고, 테레프탈레이트 염, 즉, 디소듐 테레프탈레이트(C₈H₄O₄Na₂)를 형성한다. 가수분해의 결과로서, 용이하게 가용성인 디소듐 테레프탈산 및 에틸렌 글리콜은 용해된 형태로 수성 처리 용액에 존재한다. 후속하여, 이는 셀룰로스 성분으로부터 해중합된 폴리에스테르 성분의 공정-기술적으로 간단한 분리를 가능하게 하고, 이에 의해 셀룰로스 원료가 블렌딩된 텍스타일 폐기물로부터 고수준의 순도로 회수될 수 있다. 실제로, 일반적으로 온화한 공정 조건으로 인해, 셀룰로스 성분 중 셀룰로스 폴리머의 단지 적은 비교적 미미한 분해만이 일어나며, 보다 구체적으로 너무 작아서 실질적으로 전혀 또는 최소량만의 글루코스 모노머가 셀룰로스 폴리머로부터 분리된다. 그러나, 동시에, 셀룰로스 성분은 유리하게는 처리 용액에 의해 부분적으로 펄프화될 수 있고, 불순물, 예컨대, 결합된 염료 또는 가교제가 없을 수 있는데, 이는 이후 재활용된 셀룰로스 원료의 품질 및 순도에 유리하다.

상기 방법의 또 다른 구현예에서, 블렌딩된 텍스타일 폐기물은 폴리에스테르 성분으로서 PTT, PBT 등과 같은 다른 폴리에스테르를 함유하고, 이의 결과로서 해중합에서 모노머 출발 물질로서 다른 알코올이 이에 따라 형성된다. 이러한 경우, 전술된 방법이 유사하게 적용될 수 있다.

추가 단계에서, 셀룰로스 성분이 이후 처리 용액으로부터 분리되고, 이러한 공정에서 셀룰로스 원료가 회수된다. 해중합된 폴리에스테르 성분은 수성 처리 용액에 용해된 상태로 존재하기 때문에, 셀룰로스 성분으로부터 용해된 염료 및 이물질과 함께 불용성 셀룰로스 성분이 간단한 고체/액체 분리, 스크리닝, 프레싱, 또는 원심 분리에 의해 액체 부분, 즉, 처리 용액으로부터 분리될 수 있다. 이러한 방식으로, 정제되고 컨디셔닝된 셀룰로스 성분이 셀룰로스 원료로서 수득된다. 후속적으로, 이러한 셀룰로스 원료는 추가 사용을 위해 이를 컨디셔닝하기 위해 여전히 세척 및/또는 건조될 수 있다. 분리에서 액체로서 이후 남아 있는 수성 알칼리성 처리 용액은 이제 해중합된 폴리에스테르 성분(디소듐 테레프탈레이트 및 에틸렌 글리콜) 및 이물질이 있는 가능한 오염물을 여전히 함유한다.

이후 남아 있는 처리 용액은 이제 해중합된 폴리에스테르 성분으로부터 원하지 않는 물질을 분리하기 위해 다음 단계에서 여과된다. 이러한 공정에서, 본 발명에 따르면, 처리 용액은 흡착제 필터 매질을 통해 여과된다. 이러한 여과는, 특히, 고정층 필터의 형태로 구현될 수 있지만, 또한 처리 용액에 필터 매질을 분산시킨 후 다시 간단한 고체/액체 분리에 의해 분리하고자 하는 고형물이 로딩된 필터 매질을 분리할 수 있다. 첫 번째 구현 변형예에서, 흡착제 필터 매질은 활성탄 및/또는 제올라이트를 함유한다. 그러나, 추가 구현 변형예에서, 필터 매질은 또한 금속 이온/염료 등의 흡착에 적합한 다른 흡착제 필터 매질을 포함할 수 있다. 실제로, 활성탄은 염료, 금속 이온, 또는 텍스타일 보조제, 예컨대, 가교제의 특히 신뢰할 수 있고 심지어 선택적인 흡착을 가능하게 하며, 이들 물질은 바람직하게는 활성탄의 환원 작용으로 인해 흡착된다. 이러한 선택성은, 예를 들어, 또 다른 구현 변형예에서, 흡착제 필터 매질, 즉, 특히 활성탄 및 제올라이트를 각각 적합한 물질로 추가로 코팅함으로써 더 향상될 수 있다.

마지막 단계에서, 테레프탈산은 재사용 가능하고 정제된 폴리에스테르 원료를 회수하기 위해 처리 용액으로부터 침전물로서 침전된다. 선행 여과에 의해, 침전 단계 동안, 종내에는 일부 상당한 오염을 초래하여 테레프탈산이 후속 사용을 위해, 예를 들어, 재중합을 위해 복잡하고 비용 집약적인 정제 단계에 의해서만 다시 이용 가능해질 수 있는 이물질이 테레프탈산 침전물에 혼입되지 않도록 보장될 수 있다. 침전을 위해, 테레프탈산이 침전물의 형태로 처리 용액으로부터 분리될 때까지 적합한 산, 예를 들어, 황산이 처리 용액에 첨가되거나, 처리 용액이 이로 산성화된다. 산 음이온이 디소듐 테레프탈레이트의 Na⁺ 양이온으로 중화되기 때문에, 테레프탈산이 산성화 동안 형성되고, 이는 매우 낮은 용해도를 나타내고 용액으로부터 즉시 침전된다. 테레프탈산의 완전한 침전 후, 이는 일반적으로 공지된 절차 단계에 의해 간단한 고체/액체 분리를 통해 액체로부터 다시 분리되고, 필요한 경우 재세척되고, 테레프탈산이 최종적으로 폴리에스테르 출발 물질로서 수득된다.

실시예

실시예 1: 소비자-후 폐기물 텍스타일(무명과 폴리에스테르의 혼합물, 80 대 20 wt%)을 소다액(폐기물 텍스타일의 질량을 기준으로 15 wt%의 NaOH)과 1:7의 액비(폐기물 텍스타일:소다액의 질량)로 쿠킹하였다. 온도는 120 min의 쿠킹 기간 동안 150℃였다. 이러한 조건 하에서 일어난 폴리에스테르 섬유의 해중합으로 인해, 이들 조건 하에서 형성된 수용성의 디소듐 테레프탈레이트는 쿠킹액에 들어가고, 이는 최종적으로 스크린에 의해 잔류 고체 물질(무명 섬유)로부터 분리된다.

분리된 소다액을 과량의 활성탄과 함께 교반함으로써, 불순물, 예컨대, 금속 이온 및 염료 및/또는 이들의 분해 생성물을 선택적으로 흡착시킴으로써 소다액으로부터 제거하였다. 2000 ml의 소다액 당 대략 100 g의 활성탄을 사용하고, 이를 실온에서 1 h 동안 교반하였다. 그 후에, 여과 및 후속 원심분리에 의해 활성탄을 분리 및 침전시키고, 페이퍼 필터를 사용하여 상청액을 흡입제거하였다. 이후, 활성탄-비함유 여과액을 황산을 사용하여 pH 2로 산성화시켰다. 이는 테레프탈산이 침전물로서 침전되게 하였고, 이를 후속하여 유리 프릿을 사용하여 흡입하고 건조 챔버에서 건조시켰다.

선행하는 활성탄 여과의 결과로서, 수득된 테레프탈산은 오염이 거의 없었으며, 이는, 예를 들어, 분석된 금속 함량에 기초하여 입증되었고(표 1 참조), 따라서 복잡한 추가 정제 단계 없이 재사용될 수 있다.

금속 함량을 다음과 같이 결정하였다: 대략 20 g의 샘플을 회분하고, 이어서 회분을 소듐 테트라보레이트에 의해 용융 분해로 처리하고, 잔여물을 1.6 M 질산을 사용하여 용해시켰다. 철 함량의 광도 측정을 위해, 포타슘 티오시아네이트를 샘플에 첨가한 다음, 아이언 티오시아네이트의 적색 착색을 검량선에 의해 측정하였다. 규소 함량의 광도 측정을 위해, 암모늄 몰리브데이트를 샘플에 첨가한 다음, 실리콘 몰리브데이트의 청색 착색을 검량선에 의해 측정하였다. 옥살산에 의해 포스페이트를 착화시켜 이를 마스킹하였다.

실시예 2(비교예): 실시예 1에 따른 방법을 반복하되, 활성탄 정제 스테이지 없이 반복하였다.

표 1:

Claims (6)

1. 블렌딩된 텍스타일 폐기물로부터 원료를 회수하기 위한 방법으로서,
   a) 적어도 셀룰로스 성분 및 적어도 폴리에스테르 성분을 함유하는 블렌딩된 텍스타일 폐기물을 제공하는 단계,
   b) 상기 폴리에스테르 성분을 해중합하고 이를 수성 처리 용액에 용해시키도록 상기 블렌딩된 텍스타일 폐기물을 상기 처리 용액에서 처리하는 단계,
   c) 상기 처리 용액으로부터 상기 셀룰로스 성분을 분리하고, 셀룰로스 원료를 회수하는 단계,
   d) 상기 처리 용액을 여과하여 상기 처리 용액으로부터 이물질, 특히 염료 및 금속 이온을 제거하는 단계, 및
   e) 상기 처리 용액으로부터 테레프탈산을 침전시키고, 상기 침전된 테레프탈산을 분리하고, 테레프탈산-포함 폴리에스테르 원료를 회수하는 단계를 주어진 순서로 포함하고,
   상기 단계 d)에서 상기 처리 용액을 여과하는 것이 적어도 흡착제 필터 매질에 의한 여과를 포함하고, 상기 수성 처리 용액이 수성 알칼리성 처리 용액이고, 가수분해제 및 특히 염기, 더욱 바람직하게는 NaOH를 가수분해제로서 포함함을 특징으로 하는, 방법.
2. 제1항에 있어서, 흡착제 필터 매질이 활성탄 및/또는 제올라이트를 포함함을 특징으로 하는, 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 단계 b)에서 블렌딩된 텍스타일 폐기물의 처리 동안 처리 용액이 100℃ 초과, 특히 110℃ 초과의 온도를 가짐을 특징으로 하는, 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 c)에서 셀룰로스 성분의 분리가 적어도 스크리닝, 프레싱, 또는 원심분리를 포함함을 특징으로 하는, 방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 e)에서 테레프탈산의 침전이 처리 용액의 적어도 산성화를 포함함을 특징으로 하는, 방법.
6. 특히 비스코스, 모달, 큐프로, 또는 리오셀 공정에 따라 재생 셀룰로스 섬유의 생산을 위한 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 방법에 따라 회수된 셀룰로스 원료의 용도.