[发明专利]从废弃纺织品中回收棉纤维和聚酯纤维的方法

说明书

提供了一种涉及亚临界水反应的系统和方法，以循环利用废弃棉和废弃棉/聚酯共混物纺织品中的纤维素和聚酯组分，否则这些纺织品将被丢弃或处置。具体地，所公开的方法提供了对废弃纺织品的处理，以产生对低环境影响的先进材料，其包括纤维素和对苯二甲酸(TPA)。所生产的纤维素和TPA具有高品质，可用于生产再生纤维素和再生聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，适用于纤维纺丝和纺织品的应用。

相关申请的交叉引用

本申请根据35U.S.C.§119(e)要求于2018年1月12日提交的美国临时专利申请No.62/616543的权益，其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

当前公开的主题涉及一种从纺织品中回收棉和聚酯组分的系统和方法。当前公开的主题还涉及一种高质量棉和聚酯组分的生产方法，该方法能够通过环境友好的方法生产高级材料。

背景技术

在纺织工业中，成衣和相关商品的使用寿命有限。当它们的使用寿命结束时，它们通常会送进垃圾掩埋场或废物焚化设施。据估计，美国每年产生超过1500万吨的使用过的纺织品废料。再生纤维作为天然原始纤维(如棉花)的可持续替代品，已越来越受欢迎。通常，纺织品从两个主要来源回收，这些来源包括：(1)消费前来源，例如纱线和织物制造产生的副产品废料；(2)消费后来源，例如衣物、车辆内饰、家居用品等。目前的纺织品回收从根本上分为两组进行加工。对于天然纺织品(例如100％棉)，材料将被切碎或拉成纤维，随后被加工成纱线以进行重新纺丝，并准备随后用于织造和/或编织。对于基于聚酯的纺织品，服装将被切碎，然后制成颗粒状并加工成聚酯片。随后，这些片将被熔化并用于产生用于聚酯织物的新纤维。但是，回收和/或再生纺织品的常规方法存在明显的缺陷，例如使用昂贵且刺激性强的水解剂、回收方法复杂、废水排放、污染、能源消耗使过程变得繁琐以及需要花费大量时间。因此，通过提供一种简单且成本效益高的再生优质的可循环纤维的方法，来显著减少化学品的使用和废水的产生，从而克服当前技术的缺点将是有益的。

发明内容

在一些实施方案中，当前公开的主题涉及一种从基本上包括100％棉或棉/聚酯共混物材料的废弃纺织品材料中生产纤维素和对苯二甲酸(TPA)中一种或两种的方法。特别地，该方法包括：在约105℃至190℃的温度下、约40至300psi的压力下，或两者的条件下，在亚临界水反应器中处理废弃纺织品材料约0至90分钟，其中，将产生包括聚合度约150-2500的纤维素、溶解的TPA和乙二醇(EG)中的一种或两种。从而产生包括聚合度为150-2500的纤维素的产品和/或包括可循环的对苯二甲酸的产品。在一些实施方案中，进一步回收纤维素，包括通过溶解过程形成再生纤维素。

在一些实施方案中，废弃纺织品材料包括棉/聚酯共混物材料，并且在亚临界水反应器中的处理包括pH范围为约10-14。该方法进一步包括回收TPA。该方法进一步包括回收纤维素。该方法进一步包括对回收的纤维素进行分解过程。

在一些实施方案中，废弃纺织品材料包括棉/聚酯共混物材料，并且在亚临界水反应器中的处理包括：在约10-14的pH范围内的第一处理，其中产生TPA；以及对纤维素的第二处理，所述纤维素在约2-4的pH范围的第一处理中产生，其中在第二处理中产生的纤维素包括聚合度范围为约150-2000。在一些实施方案中，具有聚合度为约150-2500的纤维素的纯度范围为约94％-98％。该方法进一步包括对经第二处理后产生的纤维素进行回收，包括对纤维素进行洗涤、分解、酸洗、活化工艺、溶解纺液(dope)或湿纺中的一个或多个步骤。

该方法允许减小废弃纺织品材料中纤维素纤维的尺寸、使纤维素纤维从废弃纺织品材料中松散，或两者。

在一些实施方案中，该方法进一步包括在亚临界水反应器中进行处理之前或之后对废弃纺织品材料进行分选。在一些实施方案中，分选基于颜色、组成、纤维素的重量百分比、非纤维素组分或以上的组合。

该方法允许溶解存在于废弃纺织品材料中的纤维素纤维。