DE4409334A1

DE4409334A1 - Verfahren zum Abtrennen von Cellulosefaseranteilen aus Mischtextilien

Info

Publication number: DE4409334A1
Application number: DE19944409334
Authority: DE
Inventors: Horst Langner; Marina Weis-Quasdorf; Gerald Ortlepp; Elke Beckmann
Original assignee: Thueringisches Institut fuer Textil und Kunststoff Forschung eV
Current assignee: Thueringisches Institut fuer Textil und Kunststoff Forschung eV
Priority date: 1994-03-18
Filing date: 1994-03-18
Publication date: 1994-09-29

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abtrennen von Cellulosefaser komponenten aus Mischtextilien, gemischten Textilabfällen oder ähnlichen Materialmischungen, wobei es zu einer Anreicherung der nichtcellulosischen Faserstoffkomponente kommt.

Das gegenwärtig produzierte Textilwarensortiment wird aus einer Vielzahl von Faserstoffpolymeren hergestellt. Hauptpolymere sind Cellulose, Eiweiß, Polyester, Polyacrylnitril und Polyamid. Ein Großteil der Textilien besteht aus einem innigen Fasergemisch von zwei oder mehr Faserstoff komponenten. Die Synthesefasern bestimmen dabei Pflegeleichtigkeit und mechanische Stabilität; die Cellulosefaserstoffe, hauptsächlich Baumwolle und Viskose, sind Träger bekleidungsphysiologischer Vorteile. Derzeit wird noch ein beträchtlicher Teil von Textilabfällen in Form von Alttextilien und Zuschnittabfällen aus der Konfektion deponiert, da derzeit kein sinn volles Recycling möglich ist. Das Recycling bzw. stoffliche Wiederverwer ten von Mischtextilabfällen erfordert oftmals sortenreine Faserstoff polymere.

Thermoplastische Faserstoffe wie Polyester und Polyamid können nur unter der Voraussetzung der Sortenreinheit durch Aufschmelzen im Kunststoff sektor oder durch chemischen Abbau wiederverwertet werden. Weiterhin ver langen bestimmte Einsatzgebiete von Reißfasern wie Geotextilien, Trägerma terial für Bitumendachbahnen oder Dämmaterial im Bauwesen und Automobilbau nichtverrottende Faserstoffe. Cellulosische Faseranteile als häufige Mischkomponente stehen derartigen Wiederverwertungstechnologien für Alttextilien und Textilabfälle entgegen.

Es ist deshalb von großem Nutzen, die Cellulosefaserkomponente aus Misch textilabfällen möglichst vollständig abzutrennen. Bekannt ist, daß sich Cellulose leicht mittels einer enzymkatalysierten Hydrolyse zerstören läßt. Dieser Abbau von Cellulose erfolgt bei verschiedenen Prozessen im großen Ausmaß; Beispiele sind die Rückführung abgestorbenen Pflanzen materials in den Kohlenstoffkreislauf der Natur sowie die Erzeugung von Glucose und Ethanol aus Holz in der industriellen Biotechnologie. Als Enzyme fungieren dabei umweltfreundliche Cellulasen, die industriell durch Fermentation geeigneter Mikroorganismen hergestellt werden. Cellulasen sind hochmolekulare, kolloide Proteine, die eine hydrolytische Spaltung der 1.4 β-glukosidischen Bindungen der Cellulose katalysieren. Tech nische Cellulasen stellen Komplexe mehrerer Cellulasen, Cellobiasen und verwandter Enzyme in unterschiedlicher Zusammensetzung dar. Der Abbau der Cellulose erfolgt allgemein entsprechend einer Exponentialfunktion in Abhängigkeit zur Zeit.

Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Entfernen von Cellulosefaseranteilen aus Mischtextilien zu entwickeln. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß folgende Verfahrens schritte durchgeführt werden:

a) Behandlung der Mischtextilie (textile Flächen, Reißfaser) im feuchten oder wäßrigen Medium unter Zusatz von Cellulase bei Temperaturen und pH, die zur Enzymwirkung notwendig sind. Als Optimum gelten ein pH- Bereich um 5 und eine Temperatur zwischen 50 und 60°C. Aus Gründen der Wirtschaftlichkeit ist ein vollständiger Abbau der Cellulose nicht unbedingt notwendig, aber durchaus möglich.
b) Desinfizieren, falls die Gefahr der Belastung mit patogenen Keimen besteht,
c) Spülen oder Waschen mit vorzugsweise intensiver Mechanik, um einen hohen Anteil von Abbauprodukten der Cellulosefasern auszuscheiden.
d) Nach dem Trocknen wird die enzymatisch behandelte Mischtextilie einer intensiven mechanischen Beanspruchung unterzogen; hierfür sind das Reißen oder Mahlen geeignet; Ziel ist es, nach dem Waschen verbliebene Cellulosefasern geringer mechanischer Stabilität, im Gegensatz zur wesentlich höheren Stabilität der nicht oder nur unwesentlich geschä digten, nichtcellulosischen Faserstoffkomponente, in Kurzfasern oder Staub zu überführen,
e) Abtrennen der Kurzfaseranteile bzw. staubförmigen Partikel mit konven tionellen Techniken der Faserstoffreinigung, wie beispielsweise Kardieren, Kämmen, Textilreiniger mit zusätzlich reinigenden Luftströmungen.

Bei der Behandlung von Mischtextilabfällen mit cellulasehaltigen Bädern und entsprechenden Verweilzeiten kommt es zur Entfaltung der natürlich am Textilmaterial anhaftenden Mikroorganismen, insbesondere derer, die Abbau produkte der Cellulose für ihren Stoffwechsel benötigen. Dies kann genutzt werden, um Celluloseabbauprodukte (beispielsweise Zucker, Cellobiose) gezielt zu technisch weiter nutzbaren Substanzen wie Alkohol, organische Säuren oder Methan umzusetzen. Eine Entfaltung von Mikroorganismen kann jedoch auch durch die Zugabe von Mitteln wie Desinfektionsmittel, Fungi zide und Bakterizide, die die Entwicklung von Mikroorganismen unterbinden, erreicht werden. Zur Gewährleistung optimaler Abbaubedingungen und dem Auffangen von eventuell weiter nutzbaren oder geruchsbelästigenden Abgasen ist es erforderlich, den Abbau abgetrennt von der Umwelt in entspre chenden Anlagen zu betreiben. Bestandteile einer solchen Anlage können an sich bekannte Filtersysteme, Reinigungsvorrichtungen zur Kreislauffahr weise des Enzymsystems und mechanische Rühr-, Scher- oder Walkaggregate sein, die das zu behandelnde Textilgut bewegen und gleichzeitig durch Mechanik den Schädigungsprozeß der Cellulosefaseranteile unterstützen. Als Abbaugrad wird ein mindestens 50%iger, vorzugsweise mindestens 90%iger Reißkraftverlust der Cellulosefaser empfohlen. Regenerierte Cellulose (Viskosefaser) wird dabei wesentlich schneller abgebaut als native Cellulose (Baumwolle).

Die Wahl der technologischen Verfahrensparameter zum Abtrennen von Cellulosefasern aus Mischtextilien hängt im wesentlichen von folgenden Größen ab:

1. dem Charakter der Mischtextilie (textile Fläche, Reißfaser, Viskose, Baumwolle, Veredlungsgrad der Cellulose),
2. dem enzymatischen Abbau (Wahl des Enzymsystems, Behandlungsbedingungen, Konzentration, Einwirkzeit, zusätzliche Mechanik),
3. der Intensität der mechanischen Schädigung der abgebauten Cellulose (Mahlen: Art der Mühle, Beanspruchungsintensität, Verweilzeit; Reißen: Intensität, Beschläge, Tambourdrehzahlen, Reißpassagenanzahl, Zuführsystem),
4. dem System der Abscheidung von Abbaurückständen sowie Staub und Kurzfasern (Spülen bei mechanischer Belastung, Faserstoffreinigungs maschinen unterschiedlicher Wirkprinzipien und Beeinflussung der Reinigungsintensität, Wirken von Kardier- oder Kämmprozessen mit den verschiedenen Einflußparametern auf die Reinigungswirkung),
5. vom angestrebten Reinheitsgrad der nichtcellulosischen Faserstoff komponente (ist abhängig vom weiteren Verwendungszweck, Recycling verfahren, Anforderung an das nichtcellulosiche Endprodukt).

Ausführungsbeispiel 1

Ein Reißfasergemisch aus 50/50 Baumwolle/Synthesefasern wurde in einem wäßrigen System bei einem pH von 4,6 und einer Temperatur von 55°C bei einer 2%igen Konzentration einer handelsüblichen technischen Cellulase 100 Stunden ohne mechanische Einwirkungen behandelt. Bezogen auf den Baumwollanteil wirkten 1 g der handelsüblichen Cellulaselösung auf 1,25 g Baumwolle. Die Baumwolle aus den Reißfasern wurde dabei soweit abgebaut, daß bereits ein intensives Spülen im kalten Wasser einen Restcellulose gehalt von 13% ergab. Nach einem zusätzlichen Reißprozeß des getrockneten Reißfasergemisches wurden weitere Anteile abgebauter Baumwolle in Form kurzer Faserbruchstücke mittels reinigender Luftströmung durch ein Sieb bei einer Siebweite von 3 mm abgetrennt. Der danach ermittelte Rest celluloseanteil betrug 7%.

Ausführungsbeispiel 2

Ein Reißfasergemisch aus 50/50 Baumwolle/Synthesefasern wurde in einem wäßrigen System bei einem pH von 4,6 und Raumtemperatur bei einer 0,5%igen Konzentration einer handelsüblichen technischen Cellulase 44 Tage ohne mechanische Einwirkung behandelt. Bezogen auf den Baumwollanteil wirkten 1 g der handelsüblichen Cellulaselösung auf 5 g Baumwolle. Nach dem Enzymstop und einer Desinfektion des Reißfasermaterials erfolgte ein intensives kaltes Spülen. Eine Bestimmung des Restcelluloseanteils ergab noch 10%. Nach einem zusätzlichen Reißprozeß des getrockneten Reißfaser gemisches wurden weitere Anteile abgebauter Baumwolle in Form kurzer Faserbruchstücke mittels reinigender Luftströmung durch ein Sieb bei einer Siebweite von 3 mm abgetrennt. Der danach ermittelte Restcelluloseanteil betrug 5%.

Claims

1. Verfahren zum Abtrennen von Celluloseanteilen aus Mischtextilien, da durch gekennzeichnet, daß die Cellulosefasern durch enzymatische Hydrolyse abgebaut bzw. geschädigt und mechanisch von der nichtcellu losischen Komponente abgetrennt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der enzymatische Abbau soweit erfolgt, daß die Abbaurückstände der Cellulosefasern aus gewaschen werden können.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der enzymatische Abbau soweit erfolgt, daß die derart geschädigten Faseranteile mittels mechanischer Beanspruchung, vorzugsweise Reißen oder Mahlen, in ab trennbare Partikel überführt werden können.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nichtcellu losischen Faserkomponenten der Mischtextilie durch den enzymatischen Abbau und nachfolgende an sich bekannte mechanische Prozesse nicht wesentlich geschädigt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die durch den enzymatischen Abbau geschädigten und durch mechanische Bean spruchung in kleine Partikel überführten Cellulosefaserrückstände durch eine konventionelle Faserstoffreinigung, vorzugsweise unter Zuhilfe nahme von Gasströmungen, von den nicht oder nur unwesentlich geschä digten nichtcellulosischen Faseranteilen abgetrennt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die durch den enzymatischen Abbau geschädigten und durch mechanische Beanspruchung in kleine Partikel überführten Cellulosefaserrückstände durch konventionelle, reinigende bzw. kurzfaserabscheidende Prozesse, wie Kardieren und Kämmen, von den nicht oder nur unwesentlich geschä digten nichtcellulosischen Faseranteilen abgetrennt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die durch den enzymatischen Abbau geschädigten und durch mechanische Bean spruchung in kleine Partikel überführten Cellulosefaserrückstände durch Kombination verschiedener abscheidend wirkender Prozesse wie beispiels weise Waschen, Luftreinigung und Kardieren abgetrennt werden.