JP2019520457A - 繊維カーペット製品のリサイクル方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は概して、カーペット製品のリサイクル方法であって、カーペット製品がポリマー糸を含む繊維シートを含み、シートの少なくとも1つの表面にポリマー接着剤の層が提供されている方法に関する。本発明はまた、この方法によって得られる再生ポリマーに、この再生ポリマー材料を含む繊維に、これらの繊維を含む繊維製品におよびポリエステル接着剤に関する。
カーペット(広幅カーペット、カーペットタイル、マット、ラグマット、細長いカーペットなどの)は典型的には、心地良い感触および快適な外見を提供するために、床、壁、自動車、飛行機、ボートなどのインテリアを覆うために使用されている。カーペットは典型的には、基本構成要素としてポリマー糸を使った繊維シートを含む。例えば、ほとんどのカーペットは、バッキング材の最上部表面から突き出ているポリマー糸のパイルを提供するために一次基布上へポリマー糸を縫い付けることによって製造される。バッキング材は典型的には、例えば、糸を一次基布に結び付けるためにおよび/または一次基布を二次基布もしくはカーペットによって覆われる表面などの、別の表面に結び付けるために、ラテックス、架橋性ポリマーまたはホットメルト接着剤などのポリマー接着剤が提供される。二次基布に関しては、そのようなバッキング材は典型的には、カーペットの寸法安定性などの機械的特性を向上させるために使用される。二次基布は、例えば、瀝青層、プラスチックシート、またはポリマー糸を含む繊維シート(密なフェルト化層など)であり得る。
カーペット製品のリサイクル方法であって、その方法が行うのが容易であり、そして再使用するのが容易である再生製品をもたらす方法を提供することが本発明の目的である。
本発明の目的を満たすために、発明の一般分野のセクションにおいて本明細書で上に記載されたような方法が考案され、本方法は、カーペット製品が実質的に純粋なポリエステルカーペット製品であり、ポリマー糸が50,000g/モルよりも上の(実際には100,000g/モルよりも下の)分子量(すなわち、Mw、重量平均分子量)および180〜300℃の融点を有するポリエステルを含み、接着剤が5%〜35%の結晶化度および150℃で5〜55Pa.sの粘度を有するポリエステル接着剤であり、本方法がカーペット製品を押出によって均質化する工程を含むことを特徴とする。
実質的に純粋なポリエステル製品は、その構成部分が少なくとも95%(w/w)、好ましくは少なくとも96%、97%、98%、99%、100%(w/w)までについてポリエステルからなる製品、すなわち、その主鎖中にエステル官能基を含有するポリマーである。そのようなポリマーは、酸および/またはアルコール官能基を含む二官能性モノマーを反応させることによって製造することができる。カーペット製品用に使用される最も一般的なタイプのポリエステルは、PET(ポリエチレンテレフタレート)およびPTT(ポリトリメチレンテレフタレート)である。
本発明による方法の第1実施形態において、ポリエステル接着剤の量(w/w)は、カーペット製品中のポリエステルの総量に対して0.5〜25%である。25%の量よりも上で、2つの異なるタイプのポリエステルの偏析なしの押出は、最適押出設定(スクリューのタイプ、スクリューの数、回転速度、温度、バレルの長さ、ダイのタイプなど)を見いだした場合でさえも、達成するのがそれほど容易ではない。
図1は、本発明によるリサイクリング方法に使用するための、カーペット製品、この場合カーペットタイルのそれぞれの層の略図である。タイルは、第1シート2、いわゆる一次基布を含む。このシートは、その基本層が織りポリエステルテープでできたシートである、二重層ポリエステルシートである(別個の構成層は、図1に示されていない)。この織りシートのたて糸は、42Texの1.0mm幅ポリエステルテープからなり、それらは、10cm当たり112糸で織られている。86Texの2.0mm幅ポリエステルテープでできた、よこ糸は、10cm当たり59糸で織られている。これは、約100g/m2の非常に低い重量を有し、そして製造するのに安価である、機械的に比較的強いシートをもたらす。この織りポリエステルシートの裏面(図1において数字4で示される下面に相当する)は、薄いフェルト化繊維層で覆われている。この層は、約50mmの長さを有する5dTex低融点ポリエステル繊維(Tm約230℃)でシートの裏面を覆うことによって製造される。繊維は、約45g/m2の量で提供される。この層は、織りポリエステルシートにニードルフェルトされ、それによって二重層一次基布2を形成する。あるいは、ある一定百分率のポリアミドまたは他のポリマー繊維を、ポリエステル繊維の隣のフェルト化層に使用することができる。
本発明に従って実質的に純粋なポリエステルカーペット製品のリサイクリングのために用いることができる押出リサイクリングラインが図2に図式的に描かれる。カーペット製品(図2には示されていない)は先ず第一に、(いかなる金属部品も、さらなるプロセスに入る前にそれらを除去できるように検出されることを確実にするための、示されていない、金属検出器を含む)コンベヤーベルト20によって搬送され、800mmの幅の単一軸カッターと温度制御されたシュレッダー軸(90℃の温度で動作する)とを含む複合カッティング装置21に導かれる。このようにカットされた材料は、90℃の同じ高温でまた動作するシュレッダーサイクロン22へ供給される。このサイクロンは、生成物をさらにカットし、同時に比較的フワフワしたカーペット製品を圧縮して0.4〜0.6g/cm3の密度を有するマスにする。得られた圧縮生成物は、180rpmで回転する一軸スクリュー設計押出機(Starlinger,Germany)を使った高分子量ポリエステルの溶融温度よりも約20〜30℃上の温度での高速押出機23へ真空制御投与スクリュー(そのようなものとして示されていない)によって供給される。押出機は、脱ガス装置24を備えている。下流端で、押出材料は、バックフラッシュ付きフィルター25(タイプSPB−180−H,Starlinger)を通過する。その後、押出材料は、水リングペレタイザー26(タイプWRP 120R CC,Starlinger)に導かれる。結果として生じた材料は、さらなる使用までサイロ27に貯蔵される。また、異なるタイプのペレタイザー、すなわち、自動ストランドペレタイザー(タイプA−SPU PUSG 100,Starlinger)も使用され、十分な結果が同様にうまく得られた。
実施例1は、ポリマー接着剤の結晶化度の測定方法を記載する。本測定は、Mettler STARe示差走査熱量計を用いてASTM標準D3418(「Standard Test Method for Transition Temperatures and Enthalpies of Fusion and Crystallizaiton of Polymers by Differential Scanning Calorimetry(示差走査熱量測定法によるポリマーの融解および結晶化の遷移温度およびエンタルピーの標準試験方法)」)に基づく。実測のためには、10mgの接着剤試料を試料カップに入れる。この試料を150℃で15分間オーブン中に保つ。この後、試料を50℃まで冷却し、次に5℃/分の速度で250℃まで加熱する。試料を1分間250℃に保ち、その後直ちに5℃/分の速度で25℃まで冷却する。得られたDSCデータから試料ポリマーにおける結晶化度の百分率を、Mettler STARe SW 9.2ソフトウェアを用いて計算する。
ポリマー接着剤の粘度は、24mm直径スピンドルおよび1.8度のコーン角(Brookfield Cap 2000+スピンドル #4)を持った円錐平板粘度計(Brookfield Ametek,Middleboro,MA,USAから入手可能な、Brookfield CAP 2000+)を用いることによって測定する。試料を150℃に加熱する。150℃でスピンドルを試料上に下げる。試料を30秒間21rpmで測定する。粘度は、粘度計のデフォルトアルゴリズムによって自動的に測定される。実施例1の下で、本明細書で上に示された2つの接着剤(AおよびB)について、粘度は、それぞれ150℃で6.3Pa.sおよび27.1Pa.sである。実施例1において述べられた代わりの接着剤、すなわち、26%および14%の結晶化度を有する接着剤については、このように確立された粘度は、それぞれ28.2Pa.sおよび24Pa.sであった。
実施例3は、高分子量ポリエステルの融点の測定方法を記載する。本測定は、Mettler Toledo DSC 821°示差走査熱量計を用いるASTM標準D3418(「Standard Test Method for Transition Temperatures and Enthalpies of Fusion and Crystallizaiton of Polymers by Differential Scanning Calorimetry」)に基づく。実測のためには、10mgのポリエステル試料を試料カップに入れる。この後、試料を−50℃まで冷却し、次に5℃/分の速度で300℃まで加熱する。試料を1分間300℃に保ち、その後直ちに5℃/分の速度で25℃まで冷却する。得られたDSCプロットから融点を読み取ることができる。
この実施例は、再生ポリエステル材料の有用性を評価するための試験を記載する。この試験は、本発明による方法で得られる再生ポリエステル材料が、本新規材料が低分子量ポリエステル材料の混ぜ込みのためにバージン糸様ポリエステルと特性の点で本質的に異なるという事実にもかかわらず、ポリマー糸として実用的用途を有することを示す。本新規材料は、両ポリエステル材料を均質化し、そして新規材料を形成する、押出プロセスを用いて製造される。
実施例5は、高分子量ポリエステル樹脂と組み合わせての様々なタイプの低分子量ポリエステル接着剤の押出を記載する。
実施例6は、高分子量ポリエステル樹脂と組み合わせての様々な量の低分子量ポリエステル接着剤の押出を記載する。
Claims (15)
- カーペット製品のリサイクリング方法であって、前記カーペット製品が、ポリマー糸を含む繊維シートを含み、前記シートの少なくとも1つの表面にポリマー接着剤の層が提供されている方法において、前記カーペット製品が実質的に純粋なポリエステルカーペット製品であり、前記ポリマー糸が、50,000g/モルよりも上の分子量および180〜300℃の融点を有するポリエステルを含み、前記接着剤が、5%〜35%の結晶化度および150℃で5〜55Pa.sの粘度を有するポリエステル接着剤であり、前記方法が、前記カーペット製品を押出によって均質化する工程を含むことを特徴とする方法。
- ポリエステル接着剤の量が、前記カーペット製品中のポリエステルの総量に対して0.5〜25%w/wであることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- ポリエステル接着剤の前記量が、前記カーペット製品中のポリエステルの総量に対して少なくとも1%w/wであることを特徴とする、請求項1または2に記載の方法。
- ポリエステル接着剤の前記量が、前記カーペット製品中のポリエステルの総量に対して、2〜20%w/w、任意選択的に5〜15%w/wであることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
- 前記カーペット製品、幅および長さが20cmよりも下の寸法を有する片へと機械的にカットされる、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法において、前記カーペット製品片が、押出機に供給されて均質化される前に圧縮されることを特徴とする方法。
- 前記カーペット製品片が、少なくとも0.3g/cm3、好ましくは少なくとも0.5g/cm3の嵩密度に達するために圧縮されることを特徴とする、請求項5に記載の方法。
- 前記カーペット製品片が、室温と前記ポリエステル接着剤の溶融温度との間の高温で圧縮されることを特徴とする、請求項5または6に記載の方法。
- 前記カーペット製品片が80〜100℃の温度で圧縮されることを特徴とする、請求項7に記載の方法。
- 前記繊維シートが、一次基布であって、この一次基布の前面上にパイルと、一次キャリアの反対側の裏面でループとを形成するためにポリエステル糸がその中に縫い付けられた一次基布を含み、前記ポリエステル接着剤が、前記一次キャリアの前記裏面に適用されることを特徴とする、請求項1〜8のいずれか一項に記載の方法。
- 前記カーペット製品が、前記一次キャリアの前記裏面をホット物体の表面と接触させて前記糸の前記ループを少なくとも部分的に溶融させて、この裏面に前記ポリエステル接着剤が適用される前に融解材料のマスを生み出すことによって製造されることを特徴とする、請求項9に記載の方法。
- 前記カーペット製品が、前記一次キャリアの裏面に対して相対速度で前記ホット物体の前記表面を提供することによって、特に静止物体としての前記ホット物体の前記表面を提供することによって製造され、前記一次キャリアが前記ホット物体に沿って運ばれることを特徴とする、請求項10に記載の方法。
- 請求項1〜11のいずれか一項に記載の方法によって得られる再生ポリエステル。
- 請求項12に記載のポリエステル材料を含む繊維。
- 請求項13に記載の繊維を含む繊維製品。
- 5%〜35%の結晶化度および150℃で5〜55Pa.sの粘度を有するポリエステル接着剤。
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