聚酯织物的回收方法与流程

1.本发明涉及一种回收方法，特别涉及一种聚酯织物的回收方法。


背景技术：

2.由于一般经染色的聚酯织物的材料具有染料及泼水剂。对于回收的聚酯织物而言，染料及泼水剂为杂质。若要将聚酯织物进行回收，则附着于聚酯织物材料上的染料及泼水剂必需要被移除。
3.在现有技术中，利用溶剂萃取的方式通常仅能够将聚酯织物材料上的染料移除，却无法有效地将聚酯织物材料上的泼水剂移除。据此，聚酯织物材料上将残留过量的泼水剂，以至于聚酯织物无法被回收，或者造成回收质量不佳及用途受限等问题。
4.美国公告专利第7,959,807号提出了从经染色的聚酯纤维中回收有用成分的方法。此专利所提出的方法虽然具有高的染料去除效率，以使回收的聚酯织物呈白色。然而，该聚酯织物上的拨水剂经溶剂萃取及压滤后，拨水剂仍然无法去除。拨水剂的残留浓度约为10,000ppm，其影响了聚酯织物的回收质量与用途，例如：回收再制纤维因有杂质而容易产生断丝的现象。
5.台湾公告专利第i481762号，提出了染色聚酯纤维的脱色方法，此专利所提出的方法是利用溶剂的蒸发气体来萃取染料。虽然利用此方法具有较高的染料萃取效率，但是具有能耗高的缺点。再者，利用此方法同样也会有拨水剂无法去除的问题，从而造成拨水剂残留于聚酯织物上之问题。
6.美国公开专利第20050065315号，提出了使用固态聚合方法来提升聚酯的特性黏度。然而，利用此方法于回收的聚酯织物上，会使得聚酯织物的色泽加深、且此方法具有固体残留物无法去除等缺点。
7.于是，本发明人认为上述缺陷可改善，乃特潜心研究并配合科学原理的运用，终于提出一种设计合理且有效改善上述缺陷的本发明。


技术实现要素：

8.本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足提供一种聚酯织物的回收方法。
9.为了解决上述的技术问题，本发明所采用的其中一技术方案是，提供一种聚酯织物的回收方法，其包括：提供一聚酯织物；其中，所述聚酯织物为经染色的聚酯织物，并且所述聚酯织物的材料附着有染料及泼水剂；提供一复合溶剂；其中，所述复合溶剂包含有彼此混合的水及醋酸；实施一萃取作业，其包含：利用所述复合溶剂浸润所述聚酯织物，并且对所述染料及所述泼水剂进行萃取，以将所述染料及所述泼水剂自所述聚酯织物的所述材料上移除，进而使得所述聚酯织物被还原、而具有不小于60的一l值及不大于500ppm的一泼水剂含量；以及对所述聚酯织物实施一液态聚合作业，以使得所述聚酯织物的特性黏度被提升，并且使得残留于所述聚酯织物中的杂质被进一步去除。
10.优选地，在所述复合溶剂中，水与醋酸的一重量比例范围是介于5：95至90：10之间。
11.优选地，在所述萃取作业中，所述聚酯织物的所述特性黏度被下降、且下降的幅度不大于10％；其中，在所述液态聚合作业中，所述聚酯织物的所述特性黏度被提升、且提升的幅度介于15％至40％之间。
12.优选地，在所述液态聚合作业中，残留于所述聚酯织物中的所述杂质为固体杂质及低沸点有机物的至少其中之一。
13.优选地，所述聚酯织物具有一玻璃转化温度(glass transition temperature，tg)；其中，在所述萃取作业中，所述复合溶剂是加热至一萃取温度来浸润所述聚酯织物、且对所述染料及所述泼水剂进行萃取；其中，所述复合溶剂的所述萃取温度是高于所述聚酯织物的所述玻璃转化温度。
14.优选地，所述聚酯织物的所述玻璃转化温度不大于80℃，并且所述复合溶剂是加热至介于80℃至130℃的所述萃取温度来浸润所述聚酯织物并且对所述染料及所述泼水剂进行萃取。
15.优选地，在所述萃取作业中，所述复合溶剂的用量是介于所述聚酯织物的用量的8倍至30倍之间，所述复合溶剂对所述聚酯织物的一萃取时间是介于0.5小时至3.0小时之间，并且所述复合溶剂对于所述聚酯织物的萃取次数是介于1次至6次之间。
16.优选地，在所述聚酯织物中，所述泼水剂具有高分子网状交联结构，并且所述泼水剂为包含硅元素(si)的泼水剂、包含氟元素(f)的拨水剂、包含氟元素及硅元素的拨水剂、及水性聚氨酯(pu)拨水剂的至少其中之一；其中，在所述萃取作业中，所述染料及所述泼水剂皆是被所述复合溶剂中的所述醋酸移除。
17.优选地，在所述萃取作业之后及所述液态聚合作业之前，所述聚酯织物的回收方法进一步包括：实施一过滤作业，其包含：利用一滤网对所述复合溶剂及所述聚酯织物进行过滤，以将所述复合溶剂与所述聚酯织物彼此分离；以及实施一干燥作业，其包含：对所述聚酯织物进行干燥，以将残留于所述聚酯织物中的所述复合溶剂进一步移除。
18.优选地，在所述液态聚合作业中，所述聚酯织物是经过介于0.01torr至1.00torr之间的一液态聚合压力、及介于220℃至280℃的一液态聚合温度进行液态聚合；接着，所述聚酯织物是经过具有不大于5微米过滤网目的一滤网被过滤，以使得残留于所述聚酯织物中的所述杂质被进一步排除；其中，在所述液态聚合作业之后，所述聚酯织物的所述泼水剂含量不大于100ppm。
19.优选地，在所述液态聚合作业之后，所述聚酯织物的回收方法进一步包括：以一熔融造粒机对所述聚酯织物实施一熔融造粒作业，以使得所述聚酯织物形成为再生的聚酯粒。
20.本发明的其中一有益效果在于，本发明的其中一有益效果在于，本发明所提供的聚酯织物的回收方法，其能通过“提供一复合溶剂；其中，所述复合溶剂包含有彼此混合的水及醋酸”以及“实施一萃取作业，其包含：利用所述复合溶剂浸润所述聚酯织物，并且对所述染料及所述泼水剂进行萃取，以将所述染料及所述泼水剂自所述聚酯织物的所述材料上移除，进而使得所述聚酯织物被还原、而具有不小于60的一l值及不大于500ppm的一泼水剂含量”以及“对所述聚酯织物实施一液态聚合作业，以使得所述聚酯织物的特性黏度被提
升，并且使得残留于所述聚酯织物中的杂质被进一步去除”的技术方案，以使得所述聚酯织物上的染料及泼水剂能被有效地移除。藉此，所述聚酯织物可以更容易地回收再利用，并且具有良好的回收质量。再者，本发明所提供的聚酯织物的回收方法具有制造成本低、且制程安全性高等优点。
21.本发明所述之聚酯是由饱和的二元酸与二元醇通过缩聚反应制得的一类线性高分子聚合物，品种繁多、因原料或中间体而异，共同特点是大分子的各个链节间都是以酯基「－coo－」相联，所以通称为聚酯，如聚对苯二甲酸乙二酯(pet)。聚酯再加工制造纤维，进而制造织物，聚酯纤维可以制成可分为多种织物，各式平织布料、针织布料等。
22.为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与图式，然而所提供的图式仅用于提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
23.图1为本发明实施例聚酯织物的回收方法的流程示意图。
具体实施方式
24.以下是通过特定的具体实施例来说明本发明所公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本发明的优点与效果。本发明可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不悖离本发明的构思下进行各种修改与变更。另外，本发明的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘，事先声明。以下的实施方式将进一步详细说明本发明的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本发明的保护范围。
25.应当可以理解的是，虽然本文中可能会使用到“第一”、“第二”、“第三”等术语来描述各种组件或者信号，但这些组件或者信号不应受这些术语的限制。这些术语主要是用以区分一组件与另一组件，或者一信号与另一信号。另外，本文中所使用的术语“或”，应视实际情况可能包括相关联的列出项目中的任一个或者多个的组合。
26.[聚酯织物的回收方法]
[0027]
本发明实施例的聚酯织物的回收方法是将聚酯织物处于温度在tg点之上，使纤维之分子间能自由滑动，而呈现柔软及宽松现象，有利于溶剂将染料释放出来，以达到脱色效果；醋酸溶剂除了能解聚(破坏)拨水剂结构，进而将拨水剂与织物分离外，还能加速萃取染料效率，强化脱色效果。聚酯织物经脱色与去除拨水剂后，还原后聚酯织物经押出机熔融成液态，经过滤网目滤除主要固体杂质，液态的聚酯经过多孔板挤压，以重力垂流进入一个真空室进行液态聚合(liquid state polycondensation，lsp)以提高iv值，最后经过具有不大于5微米过滤网目滤网被过滤、冷却与造粒。
[0028]
需先说明的是，由于一般经染色的聚酯织物的材料具有染料及泼水剂。对于回收的聚酯织物而言，染料及泼水剂皆为杂质。若要将聚酯织物进行回收，则附着于聚酯织物材料上的染料及泼水剂必需要被移除。在现有技术中，利用溶剂萃取的方式通常仅能将聚酯织物材料上的染料移除，却无法有效地将聚酯织物材料上的泼水剂移除。据此，聚酯织物材料上将残留过量的泼水剂，以至于聚酯织物无法被回收，或者造成回收质量不佳及用途受限等问题。
[0029]
为了解决上述的技术问题，请参阅图1所示，本发明实施例提供一种聚酯织物的回收方法，其能同时且有效地将聚酯织物材料上的染料及泼水剂移除，并且能将聚酯织物制作成再生的聚酯粒。所述聚酯织物的回收方法包含步骤s110、步骤s120、步骤s130、步骤s140、步骤s150、步骤s160、及步骤s170。必须说明的是，本实施例所载之各步骤的顺序与实际的操作方式可视需求而调整，并不限于本实施例所载。
[0030]
所述步骤s110包含：提供一经回收且经染色的聚酯织物(recycled and dyed polyester fabric)。其中，所述聚酯织物的材料附着有染料(dye)及泼水剂(water repellent)。
[0031]
更具体地说，所述聚酯织物的材料是通过染料染色而具有颜色(如：黑色、红色、蓝色
…
等)，并且所述聚酯织物可以通过拨水剂处理而具有防泼水的功能。一般而言，染料主要是附着于聚酯织物的纤维结构上(特别是非结晶区域)，而拨水剂则是覆盖于纤维结构及染料上。
[0032]
附着于聚酯织物上的染料可以例如是天然染料或合成染料。再者，所述泼水剂具有高分子网状交联结构，并且所述泼水剂可以例如是包含硅元素(si)的泼水剂、包含氟元素(f)的拨水剂、包含氟元素及硅元素的拨水剂、或水性聚氨酯(pu)拨水剂，但本发明不受限于此。
[0033]
为了将聚酯织物材料上的染料及泼水剂有效地移除，本实施的聚酯织物的回收方法是通过以下步骤s120至s170而实现。
[0034]
所述步骤s120包含：提供一复合溶剂(composite solvent)。所述复合溶剂包含有彼此混合的水(water)及醋酸(acetic acid)。
[0035]
为了使得所述复合溶剂对上述染料及泼水剂产生良好的萃取效率，水与醋酸具有一较佳比例配置。具体而言，在所述复合溶剂中，水与醋酸的一重量比例范围是介于5：95至90：10之间、优选是介于10：90至30：70之间、且特优选是介于10：90至20：80之间。也就是说，在本发明的一较佳实施例中，醋酸的用量较佳是大于水的用量，并且醋酸的用量较佳是水的用量的2倍至20倍之间，但本发明不受限于此。
[0036]
所述步骤s130包含：实施一萃取作业(extraction operation)。所述萃取作业包含：利用所述复合溶剂浸润聚酯织物，并且对所述染料及泼水剂进行萃取，以将所述染料及泼水剂自聚酯织物的材料上移除，进而使得所述聚酯织物被还原、而具有不小于60的一l值、及不大于500ppm的一泼水剂含量。其中，上述l值是lab色彩空间(lab color space)中表示亮度的参数值。
[0037]
进一步地说，所述聚酯织物具有一玻璃转化温度(glass transition temperature，tg)。在所述萃取作业中，所述复合溶剂是加热至一萃取温度(extraction temperature)来浸润所述聚酯织物、且对所述染料及泼水剂进行萃取，以将所述染料及泼水剂在所述萃取温度下自聚酯织物的材料上移除。其中，所述复合溶剂的萃取温度是高于聚酯织物的玻璃转化温度。藉此，所述复合溶剂对于染料及泼水剂的萃取效率能被提升。
[0038]
在本发明的一实施例中，所述聚酯织物的玻璃转化温度不大于80℃，并且大致介于70℃至80℃之间(例如：75℃)。
[0039]
在本发明的一实施例中，所述复合溶剂是加热至介于80℃至130℃的所述萃取温度来浸润聚酯织物，并且对所述染料及泼水剂进行萃取。优选地，所述复合溶剂的萃取温度
是介于100℃至120℃。特优选地，所述复合溶剂的萃取温度是介于100℃至115℃，但本发明不受限于此。
[0040]
也就是说，为了提升复合溶剂对于染料及泼水剂的萃取效率，在所述萃取作业中，所述复合溶剂的萃取温度(如：100℃至115℃)较佳地是高于聚酯织物的玻璃转化温度(如：70℃至80℃)。再者，所述复合溶剂的萃取温度(如：100℃至115℃)较佳地是低于醋酸的沸点(如：118℃)，以使得所述复合溶剂能以液态的状态对染料及泼水剂进行萃取，但本发明不受限于此。
[0041]
在本发明的一实施例中，为了使得所述复合溶剂中的水不至于因加热而过度蒸发，所述复合溶剂的萃取温度较佳是介于80℃至100℃，其高于聚酯织物的玻璃转化温度、且低于水的沸点。
[0042]
在本发明的一实施例中，所述复合溶剂的用量是介于聚酯织物的用量的8倍至30倍之间、且优选是介于10倍至15倍之间。在本发明的一实施例中，所述复合溶剂对聚酯织物的一萃取时间是介于0.5小时至3.0小时之间、且优选是介于1小时至2小时之间。在本发明的一实施例中，所述复合溶剂对于聚酯织物的萃取次数是介于1次至6次之间、且优选是介于3次至6次之间。值得一提的是，每一次的萃取作业皆是以全新的且没有使用过的复合溶剂对染料及泼水剂进行萃取。
[0043]
在本发明的一实施例中，所述复合溶剂可以例如是在一高压的操作条件下进行萃取作业。其中，该高压的操作条件可以例如是将所述复合溶剂加压至介于1bar至10bar之间的一液体压力，而后来对附着于所述聚酯织物上的染料及泼水剂进行萃取。若是在高压的操作条件下进行萃取作业，所述复合溶剂的萃取温度范围可以提升。
[0044]
值得一提的是，在上述复合溶剂中，醋酸能用来移除附着于聚酯织物上的泼水剂。更具体地说，醋酸能做为水解的催化剂，并且能用来水解具有高分子网状交联结构的泼水剂、或用来水解泼水剂分子结构上的硅烷(silane)。再者，醋酸也能用来移除附着于聚酯织物上的染料。
[0045]
也就是说，在所述萃取作业中，附着于聚酯织物上的染料及泼水剂皆是被复合溶剂中的醋酸所移除。
[0046]
进一步地说，在复合溶剂中添加水能有助于提升复合溶剂的使用安全性。举例而言，添加微量的水可以有助于降低复合溶剂的爆炸上限值、及提升复合溶剂的爆炸下限值，以使得复合溶剂的使用安全性被提升。
[0047]
在本发明的一实施例中，水与醋酸的一重量比例范围是介于10：90至30：70，所述复合溶剂的一最小爆炸限度(lel，lower explosive limit)是介于4％至10％，并且所述复合溶剂的一最大爆炸限度(uel，upper explosive limit)是介于14％至20％，但本发明不受限于此。
[0048]
根据上述配置，本实施例的复合溶剂相对于现有技术的萃取溶剂而言，能具有较低的萃取温度，其不仅能降低能耗，并且聚酯织物的纤维结构较不容易遭受到破坏。再者，由于本实施例复合溶剂的萃取温度高于聚酯织物的玻璃转化温度，因此所述复合溶剂能有助于聚酯织物的纤维结构软化，从而使得所述复合溶剂更容易地进入聚酯织物的纤维结构中，从而提升染料及泼水剂的萃取效率。另外，本实施例的复合溶剂是以醋酸及水作为主要成分，其优点在于成本低廉、对于人体较不容易产生危害、且使用安全性高(如：具有相对安
全得爆炸极限)。
[0049]
所述步骤s140包含：实施一过滤作业(filtering operation)。所述过滤作业包含：利用一滤网对复合溶剂及聚酯织物进行过滤，以将所述复合溶剂与聚酯织物彼此分离。
[0050]
在所述过滤作业中，所述滤网的孔径通常不大于5公分、优选不大于3公分、且特优选不大于1公分。藉此，所述复合溶剂与聚酯织物能有效地彼此分离。值得一提的是，在所述过滤作业中，所述复合溶剂会夹带着染料及泼水剂通过滤网，并且所述复合溶剂能进一步通过加热蒸发的方式或活性碳过滤的方式与染料及泼水剂分离，从而使得所述复合溶剂能被回收再使用。再者，经还原的聚酯织物会被停留在滤网上，以利于后续的作业。
[0051]
所述步骤s150包含：实施一干燥作业。所述干燥作业包含：对所述聚酯织物进行干燥，以将残留于所述聚酯织物中的复合溶剂进一步移除。
[0052]
更具体地说，所述干燥作业可以例如是将聚酯织物置放于烤箱中烘干，或者，也可以例如是将聚酯织物置放于干燥的环境中自然阴干，本发明并不予以限制。
[0053]
根据上述配置，所述聚酯织物经还原而具有不小于60的l值、优选不小于70、且特优选不小于80。再者，所述经还原的聚酯织物具有介于-2至2之间的a值、及介于-6至6之间的b值。在泼水剂的残留浓度方面，所述经还原的聚酯织物具有不大于200ppm的一泼水剂含量、优选不大于150ppm、且特优选不大于100ppm。
[0054]
需说明的是，lab色彩空间(lab color space)是颜色-对立空间，带有维度l表示亮度，a和b表示颜色对立维度，基于了非线性压缩的cie xyz色彩空间坐标。
[0055]
在本发明的一具体实施例中，所述聚酯织物的回收方法是以复合溶剂(包含20％水及80％醋酸)对经染色的聚酯织物在90℃至100℃的萃取温度下清洗3次、且每次1小时。据此，经还原的聚酯织物具有大约75～80的l值、0.5～1.5的a值、及3.0～4.0的b值，但本发明不受限于此。
[0056]
所述步骤s160包含：对所述聚酯织物实施一液态聚合作业(liquid state polycondensation，lsp)，以使得所述聚酯织物的特性黏度被提升，并且使得残留于所述聚酯织物中的杂质被进一步去除。
[0057]
在所述液态聚合作业中，残留于所述聚酯织物中的杂质为固体杂质(如：无机固体颗粒)及低沸点有机物的至少其中之一。
[0058]
值得一提的是，在所述萃取作业中，所述聚酯织物的特性黏度被下降、且下降的幅度不大于10％(iv约下降至0.55～0.65)。再者，在所述液态聚合作业中，所述聚酯织物的所述特性黏度被提升、且提升的幅度介于15％至40％之间(iv约提升至0.65～0.75)。
[0059]
由于所述萃取作业对于聚酯织物的特性黏度的下降幅度较小，因此所述液态聚合作业可以不需要对于聚酯织物的特性黏度有太多的提升，如此将有助于降低制程在提升特性黏度上的困难度。
[0060]
进一步地说，在所述液态聚合作业中，所述聚酯织物是经过介于0.01torr至1.00torr之间的一液态聚合压力、及介于220℃至280℃之间的一液态聚合温度，进行液态聚合。接着，所述聚酯织物是经过具有不大于5微米过滤网目的一滤网被过滤，以使得残留于所述聚酯织物中的所述杂质(如：固体杂质及低沸点有机物)被进一步排除。其中，在所述液态聚合作业之后，所述聚酯织物的泼水剂含量可以被降低至不大于100ppm。
[0061]
更具体地说，所述液态聚合作业的流程包含：还原后聚酯织物经押出机(220～280
℃)熔融成液态，经过100微米过滤网目滤除主要固体杂质，液态的聚酯经过多孔板挤压，以重力垂流进入一个真空室(1～0.01torr)进行液态聚合(liquid state polycondensation，lsp)以提高iv值10～40％，最后经过具有不大于5微米过滤网目滤网被过滤、冷却与造粒。
[0062]
所述步骤s170包含：以一熔融造粒机对聚酯织物实施一熔融造粒作业(melt granulation operation)，以形成再生的聚酯粒。也就是说，在本实施例中，回收的聚酯织物在经过脱色后，接续经过液态聚合及造粒，从而获得具有高特性黏度、高纯度、及高l值的再生聚酯粒。
[0063]
[实验数据测试]
[0064]
实施例1～6：将聚酯织物(l＝22％、iv＝0.610、10,000ppm拨水剂)，及水/醋酸复合溶剂投入1l的烧杯，并加热与搅拌以萃取织物上的拨水剂与染料，制程条件(表a1)与萃取后还原聚酯织物经液态聚合(260℃、0.1torr)，并造粒后的品质(表a2)如下:
[0065][0066]
还原聚酯织物经液态聚合(260℃、0.1torr)，并造粒后的品质
[0067][0068]
比较例1～6：将聚酯织物(l＝22％、iv＝0.610、10,000ppm拨水剂)，及习知萃取溶剂技术投入1l的烧杯，并加热与搅拌以萃取织物上的拨水剂与染料，制程条件(表b1)与萃取后还原聚酯织物的品质(表b2)如下:
[0069][0070][0071]
萃取后还原聚酯织物的品质(表b2)
[0072][0073]
由以上实验结果可以得知，实施例1～6采用水/醋酸复合溶剂对织物上的拨水剂与染料进行萃取，其能使得还原聚酯织物具有较低的拨水剂含量(皆不大于500ppm)。相较而言，比较例1～6采用习知萃取溶剂(如：二甲苯或eg)对织物上的拨水剂与染料进行萃取，还原聚酯织物仍具有较高的拨水剂含量(皆大于3,000ppm)。
[0074]
[实施例的有益效果]
[0075]
本发明实施例的有益效果在于，本发明实施例所提供的聚酯织物的回收方法，其能通过“提供一复合溶剂；其中，所述复合溶剂包含有彼此混合的水及醋酸”以及“实施一萃取作业，其包含：利用所述复合溶剂浸润所述聚酯织物，并且对所述染料及所述泼水剂进行萃取，以将所述染料及所述泼水剂自所述聚酯织物的所述材料上移除，进而使得所述聚酯织物被还原、而具有不小于60的一l值及不大于500ppm的一泼水剂含量”以及“对所述聚酯织物实施一液态聚合作业，以使得所述聚酯织物的特性黏度被提升，并且使得残留于所述聚酯织物中的杂质被进一步去除”的技术方案，以使得所述聚酯织物上的染料及泼水剂能被有效地移除。藉此，所述聚酯织物可以更容易地回收再利用，并且具有良好的回收质量。再者，本发明所提供的聚酯织物的回收方法具有制造成本低、且制程安全性高等优点。
[0076]
以上所公开的内容仅为本发明的优选可行实施例，并非因此局限本发明的申请专利范围，所以凡是运用本发明说明书及图式内容所做的等效技术变化，均包含于本发明的
申请专利范围内。