JP2024510719A - 染料リサイクル方法 - Google Patents

Abstract

染色されたテキスタイルから染料をリサイクルするための方法であって、染料で着色されたテキスタイルを提供することと、テキスタイルをイオン液体の溶液を含む浴に添加し、それによってテキスタイルから染料をストリッピングし、当該溶液内に分散させることと、を含む、方法。【選択図】図１

Description

本発明は、染色されたテキスタイルから染料をリサイクルするための方法であって、染色方法における再使用のために、染色されたテキスタイルから染料をストリッピングするための方法、及び本明細書に開示される方法から得られるリサイクル染料を使用して染色するための方法を含む、方法に関する。

世界のテキスタイル産業は大規模であり、多くの産業、例えば衣類及び家具産業にテキスタイル製品を供給している。繊維、フィラメント、編み糸及び糸からテキスタイルを形成することに加えて、形成されたテキスタイルを染色するプロセスは、テキスタイル産業の大部分を占める。テキスタイル製造業者は、それらの生地の着色に使用するために大量の未使用の合成染料を入手する。

テキスタイル産業によって生成される大量の廃棄物の認識が高まっており、新しい材料を製造し、廃棄物をリサイクルするための持続可能な材料及び持続可能な解決策が求められている。毎年生産される数百万トンの廃棄テキスタイル及び衣類が、供給が需要を上回っているか、又は製品がもはや流行とはみなされていないため、未販売のままである。テキスタイル産業内の未使用の合成染料の需要を減らすための染料リサイクル技術にはほとんど注意が払われていないが、染料をリサイクルする効果的な方法を提供することは、持続可能性及び経済的観点の両方から魅力的な提案であろう。

染料リサイクル技術は、テキスタイル廃棄物（生地屑）内に閉じ込められた染料及びテキスタイル施設内の未使用かつ不要なデッドストックを回収及び利用する機会をテキスタイル産業の人々に提供するであろう。また、テキスタイル製造業者は、ｉ）より少ない未使用の合成染料を購入し、ｉｉ）あまり染色されていないか、又は染料を含まない（脱色された）生地（ストリッピングされた生地）を再使用するか、又は染料を含まない生地が、アップサイクル用途のためにテキスタイルリサイクル業者によって非常に望まれているために、アップサイクル目的でそれを販売することができるので、特有の経済的利点を提供するであろう。

本開示は、染色プロセスにおける供給原料として染色された廃棄テキスタイルの使用を可能にする方法を提供する。開示された方法は、テキスタイルを染色するためにテキスタイルから抽出された染料の使用を可能にし、染色方法において未使用染料を使用する必要性を軽減する。開示される方法は、持続可能な染色溶液である。

本発明の第１の態様では、染色されたテキスタイルから染料をリサイクルするための方法が提供され、方法は、以下の工程：染料で着色されたテキスタイルを提供する工程と、テキスタイルをイオン液体の溶液を含む浴に添加し、それによってテキスタイルから染料をストリッピングし、当該溶液内に分散させる工程と、を含む。

任意選択的に、染料は、分散染料、酸性染料、塩基性染料、反応染料、建染染料である。好ましくは、染料は分散染料である。

任意選択的に、イオン液体の溶液は、プロトン性イオン液体の水溶液である。好ましくは、イオン液体の溶液はプロトン性イオン液体の水溶液であり、染色されたテキスタイルは分散染料で着色されている。

任意選択的に、イオン液体の溶液は、イオン液体水溶液（すなわち、共溶媒としての水と混合されたイオン液体）であるか、又はイオン液体の溶液は、イオン液体及び１つ又は複数の有機共溶媒を含む。任意選択的に、使用される有機共溶媒は、エタノール、アセトン、又はジメチルスルホキシドから選択され、好ましくは、使用される共溶媒は、エタノール及びアセトンから選択される。すなわち、イオン液体の溶液は、イオン液体と組み合わせて前述の共溶媒（水、エタノール、アセトン、又はジメチルスルホキシド）を使用して形成され、それによって一緒に混合されたときに溶液を形成する。

任意選択的に、イオン液体の溶液はプロトン性イオン液体であり、当該プロトン性イオン液体は、アンモニウム系、イミダゾリウム系、アミノ酸系、又はアセタート系のプロトン性イオン液体である。好ましくは、カチオンはアルキルアンモニウム又はその混合物、好ましくはプロトン性アルキルアンモニウムであるが、イオン液体がプロトン性イオン液体でない場合には非プロトン性アルキルアンモニウムも使用することができる。

任意選択的に、イオン液体の溶液はプロトン性イオン液体であり、当該プロトン性イオン液体は、アンモニウム又はイミダゾリウムと、水素スルファート（ＨＳＯ_４）又は塩化物アニオン、例えばジメチルブチルアンモニウム水素スルファート、１－メチルイミダゾリウム水素スルファート、トリエチルアンモニウム水素スルファート又は１－メチルイミダゾリウムクロリドとの反応生成物である。

任意選択的に、イオン液体は、１－エチル－３－メチルイミダゾリウムアセタート、１－エチル－３－メチルアンモニウムメタンヒルスルホナート、１－エチル－３－メチルイミダゾリウムエチルスルファート、１－エチル－３－メチル－イマゾリウム（ｉｍａｚｏｄｌｉｕｍ）クロリド、１－エチル－３－メチル－イミダゾリウムブロミド、Ｎ．Ｎ－ジメチルブチルアンモニウムアセタート、又はジメチルエタノールアンモニウムホルマートを含む非プロトン性イオン液体である。好ましくは、カチオンには、プロトン性アルキルアンモニウム、プロトン性メチルイミダゾリウム、プロトン性ピリジニウム、非プロトン性テトラアルキルアンモニウム又は非プロトン性ジアルキルイミダゾリウムイオンが含まれる。

任意選択的に、イオン液体は、水素スルファート、トリフルオロアセタート等の分岐及び／又はハロゲン化カルボキシラートを含む、カルボキシラート、例えばアセタート、ホルマート若しくはプロピオナート、硫酸エチル若しくは硫酸メチル等のアルキルスルファート、メタンスルホナート又はエタンスルホナート等のアルキルスルホナート、塩化物、臭化物若しくはフッ化物等のハロゲン化物、ジシアナミド、トリフルオロメチルスルホナート、チオシアネート、ビ（トリフルオロメチルスルホニル）イミド、トリフルオロメチルスルホナート、テトラフルオロボラート、ヘキサフルオロホスファート、又はリシネート、セリネート若しくはアルギネート等のアミノ酸系アニオンから選択されるアニオン；あるいはプロトン性又は非プロトン性アルキルアンモニウム、例えば、Ｎ，Ｎ－ジメチルブチルアンモニウム、トリエチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム、ブチルアンモニウム、ジメチルエタノールアンモニウム等のアルキルアンモニウム、１－メチルイミダゾリウム、１－エチル，３－メチルイミダゾリウム、アルキルピリジニウム、又はアルキルピロリジニウム等のアルキルイミダゾリウム、コリンから選択されるカチオンに基づく。

任意選択的に、イオン液体は、Ｎ，Ｎ－ジメチルブチルアンモニウム水素スルファート、１－メチルイミダゾリウムクロリド、１－メチルイミダゾリウムブロミド、トリエチルアンモニウム水素スルファート、１－エチル，３－メチルイミダゾリウムエチルスルファート、１－エチル，３－メチルイミダゾリウムメチルスルファート、Ｎ，Ｎ－ジメチルブチルアンモニウムメタンスルホナート、１－ブチル，３－メチルイミダゾリウムｂｉ（トリフルオロメチルスルホニル）イミド、コリン水素スルファート、塩化コリン、１－メチルイミダゾリウムエチルスルファート、ブチルアンモニウムメタンスルホナート、ブチルアンモニウムトリフルオロアセタート、Ｎ，Ｎ－ジメチルブチルアンモニウムトリフルオロアセタート、コリン水素スルファート、１－エチル，３－メチルイミダゾリウムクロリド、１－エチル，３－メチルイミダゾリウムブロミド、１－ブチル，３－メチルイミダゾリウムクロリド、１－メチルイミダゾリウム水素スルファート、１－メチルイミダゾリウムメタンスルホナート、１－メチルイミダゾリウムメチルスルファート、又はジメチルエタノールアンモニウムホルマートを含む。

好ましくは、イオン液体は、トリエチルアンモニウム水素スルファート（［ＴＥＡ］［ＨＳＯ_４］）、Ｎ，Ｎジメチル－Ｎ－ブチルアンモニウム水素スルファート（［ＤＭＢＡ］［ＨＳＯ_４］）、１－メチルイミダゾリウム水素スルファート（［ＨＭＩＭ］［ＨＳＯ_４］）、Ｉブチルイミダゾリウム水素スルファート（［ＨＢＩＭ］［ＨＳＯ_４］）、又は１－エチル，３－メチルイミダゾリウムエチルスルファート（［Ｅｍｉｍ］［ＥｔｈＳＯ_４］）である。

任意選択的に、ストリッピング工程の後、ストリッピングされたテキスタイルは浴から除去される。

任意選択的に、テキスタイルを除去する前に、テキスタイルを０．５～３時間、好ましくは０．７５～１．５時間浴に添加する。最も好ましくは、テキスタイルは、除去される前に０．７５～１時間浴に添加される。

任意選択的に、ストリッピング工程における溶液中のイオン液体（イオン液体溶液又はイオン液体の溶液と呼ばれ得る）の濃度は、９５ｗｔ％～６５ｗｔ％、好ましくは８０ｗｔ％～７０ｗｔ％である。

任意選択的に、方法は、プロトン性イオン溶液（イオン液体の溶液）を７０℃～２００℃、好ましくは１００℃～２００℃、より好ましくは１４０℃～１６０℃の温度に加熱することを更に含む。最も好ましくは、方法は、イオン溶液を約１５０℃の温度に加熱することを更に含む。

任意選択的に、イオン液体の溶液の１キログラム当たりの染色されたテキスタイルのローディングは、１０ｇ～５００ｇ、好ましくは５０ｇ～３００ｇ、より好ましくは１００ｇ～２５０ｇである。

任意選択的に、染色されたテキスタイルは、幅約３ｍｍ～５００ｍｍ、好ましくは幅約５ｍｍ～７０ｍｍ、より好ましくは幅１０ｍｍ～４０ｍｍ（２０ｍｍ等）の１つ又は複数の染色テキスタイルストリップである。有利には、これらのサイズのテキスタイルを使用すると、染料のストリッピング効率が改善されることが分かった。

任意選択的に、染色されたテキスタイルは、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリコットン、アクリル、ナイロン、又はポリエステルブレンド等のポリエステルを含む合成テキスタイルであるか、あるいは綿、リネン、ビスコース、又はリヨセル等のセルロースを含む天然テキスタイルである。

任意選択的に、方法は、ストリッピング工程後に染料が分散したイオン液体の溶液を約１０℃～８０℃の温度、好ましくは室温付近の温度に冷却することを更に含む。

任意選択的に、方法は、ストリッピング工程から得られた、染料が分散されたイオン液体の溶液を使用してテキスタイルを染色する染色工程を更に含み、染色工程は、染色されるテキスタイルを、イオン液体及びその中に分散された染料の溶液を含む浴に添加し、それによってテキスタイルを染料に曝露し、テキスタイルを染色する工程を含む。

任意選択的に、溶液の１キログラム当たりの染色されるテキスタイルのローディングは、１０ｇ～５００ｇ、好ましくは５０ｇ～３００ｇ、より好ましくは１００ｇ～２５０ｇである。

任意選択的に、染色されるテキスタイルが浴に添加されると、染色工程は、染色されるテキスタイル及び染料が分散されたプロトン性イオン液体の溶液を４０℃～２００℃に０．２５時間～４時間、好ましくは４０℃～２００℃に０．２５時間～２時間加熱することを含む加熱工程を更に含む。好ましくは、加熱工程は、染色されるテキスタイル及び染料が分散されたプロトン性イオン液体の溶液を６０℃～１５０℃に０．５時間～１時間加熱することを含む。最も好ましくは、染色加熱工程は、染料が分散したプロトン性イオン液体の溶液を５０℃～８０℃（好ましくは７０℃）に０．５時間加熱し、続いて１００℃～１８０℃（好ましくは１５０℃）に０．５時間加熱することを含む二段階予熱工程である。

任意選択的に、イオン液体の溶液が水性イオン液体溶液である場合、染色工程は、水を浴に添加して、水溶液中のプロトン性イオン液体の濃度を７０ｗｔ％～１０ｗｔ％、好ましくは６５ｗｔ％～２０ｗｔ％、より好ましくは６０ｗｔ％～４０ｗｔ％に低下させる水和工程を更に含む。

任意選択的に、イオン液体の溶液がイオン液体水溶液である場合、方法は、染色工程の後に脱水工程を更に含み、熱が浴に加えられて、蒸発によって水溶液中のプロトン性イオン液体の濃度を９５ｗｔ％～６５ｗｔ％、好ましくは８０ｗｔ％～７０ｗｔ％に増加させる。

任意選択的に、方法は、染色工程の後に浄化工程を更に含み、浄化工程は、溶液から任意の残留染料を除去することを含む。浄化工程は、イオン液体の溶液中の染料の量を減少させ、それにより、実質的に染料を含有しない可能性がある、すなわち染料が完全に浄化された「イオン液体の浄化溶液」を形成する。好ましくは、浄化工程は、活性炭カラムを使用することによって、又は吸着剤を使用することによって等の吸着プロセスによって残留染料を除去することを含む。

任意選択的に、浄化工程は、イオン液体の溶液から任意の残留染料を除去し、吸着剤を使用して当該除去染料を固体として回収することを含む。

任意選択的に、染料は、イオン液体の溶液中に分散された染料の所望の量が吸着剤に吸着し、それにより染料を含む染料リッチ吸着剤を形成するまで、染料が分散されたイオン液体の溶液を２０℃～８０℃、好ましくは４０℃～６０℃の温度に加熱することによって回収される。任意選択的に、浄化工程における加熱は、約１２～４８時間、好ましくは２４時間の期間である。

任意選択的に、浄化工程は、染料リッチ吸着剤を溶媒で洗浄し、それによって染料リッチ吸着剤から染料を除去することを更に含む。好ましくは、染料リッチ吸収剤を洗浄するために使用される溶媒はアセトンである。

任意選択的に、吸着剤は、活性炭吸着剤等の有機吸着剤、又は市販の活性炭及びＡｍｂｅｒｌｉｔｅ ＸＡＤ－４等のポリマー吸着剤から選択される。

任意選択的に、浄化工程はストリッピング工程と同時に行われる。すなわち、ストリッピング工程中に吸着剤が浴に添加され、存在する。

任意選択的に、方法は、ストリッピング工程で染料がテキスタイルから部分的にストリッピングされた後、浄化工程の前に浴からテキスタイルを除去すること（すなわち、浄化工程が実行される前に、染料がストリッピングされたテキスタイルを浴から除去すること）と、次いで、浄化工程の後に当該テキスタイルをイオン液体の浄化された溶液に再導入し、イオン液体の溶液としてイオン液体の当該洗浄された溶液を使用して、本明細書に開示される方法を使用して当該テキスタイルから染料をリサイクルすることと、を更に含む。

任意選択的に、回収された固体染料は、水系染色又はイオン液体系染色プロセスで染色されるテキスタイルを染色するために使用される。

任意選択的に、染色されるテキスタイルは、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のポリエステル、アクリル、ナイロン、又はポリコットン等のポリエステルブレンドを含む合成テキスタイルであるか、あるいは綿、ビスコース又はリヨセル等のセルロースを含む天然テキスタイルである。

本発明の第２の態様によれば、テキスタイルを染色する方法が提供され、方法は、テキスタイルを提供する工程と、テキスタイルを浴に添加する工程であって、浴が、本明細書に開示される染料リサイクル方法から得られるイオン液体及びその中に分散された染料の溶液を含む、工程と、それによってテキスタイルを染料に曝露し、テキスタイルを染色する工程と、を含む。

本発明の第３の態様によれば、染色されたテキスタイルから染料をリサイクルするための方法が提供され、方法は、以下の工程、分散染料で着色されたテキスタイルを提供する工程と、テキスタイルをプロトン性イオン液体の水溶液を含む浴に添加し、それによって染料をテキスタイルからストリッピングし、水溶液中に分散させる工程と、ストリッピングされたテキスタイルを浴から除去する工程と、プロトン性イオン液体及び分散染料を含む水溶液を含む浴に、染色されるテキスタイルを添加し、それによってテキスタイルを染料に曝露し、テキスタイルを染色する工程と、を含む。

第１の態様に関連して説明された任意選択の好ましい特徴は、同等の効果を得るために、第２及び第３の態様の任意選択の好ましい特徴として適用され得る。任意選択の特徴は、第１、第２、及び第３の態様に独立して、任意の組合せで適用することができる。

本発明の第４の態様によれば、染色されたテキスタイルから染料をリサイクルするための方法が提供され、方法は、以下の工程、染料で着色されたセルロースを含む天然テキスタイル材料を提供する工程と、テキスタイルを、イオン液体の溶液を含む浴に添加する工程と、浴を加熱し、それによってセルロース系材料を分解させる工程と、を含む。

任意選択的に、加熱は、浴中のイオン液体の水溶液を少なくとも９０℃、好ましくは少なくとも１５０℃、より好ましくは９０℃～３００℃、最も好ましくは１５０℃～２００℃の温度に維持するために行われる。

任意選択的に、分解されたセルロース系材料は、テキスタイル１ｋｇ当たり１０ｇ～５００ｇ、好ましくはテキスタイル１ｋｇ当たり５０ｇ～２５０ｇの固形分ローディングを有する。

任意選択的に、方法は、分解されたセルロース系材料を浴から除去することと、当該分解されたセルロース系材料を粉砕して、その後の染色プロセスでテキスタイルを染色するのに使用するための染料粉末を形成することと、を更に含む。好ましくは、回収された粉末は、ポリエステル又はナイロンを含むテキスタイルのような合成された豊富なテキスタイル等、染色されるテキスタイルを染色するのに適している（及びこの方法の一部として使用され得る）。

任意選択的に、染料粉末は、粉砕中又は粉砕後に、異なる顔料の１つ又は複数の他の染料粉末と混合され、それにより、所望の顔料色の染料粉末を作り出す。

第１の態様に関連して説明された任意選択の好ましい特徴は、同様の効果のための第４の態様の任意選択の好ましい特徴として適用され得る。第１の態様からの任意選択の特徴は、独立して、任意の組み合わせで第４の態様に適用されてもよい。

第５の態様によれば、染色されたテキスタイルから染料をリサイクルするための方法が提供され、方法は、以下の工程、染料で着色されたテキスタイルを提供する工程であって、当該染料が分散染料である、工程と、テキスタイルをイオン液体の溶液を含む浴に添加し、それによって染料をテキスタイルからストリッピングし、当該溶液内に分散させる工程であって、当該イオン液体の溶液はプロトン性液体の水溶液である、工程と、を含む。

第１の態様に関連して説明された任意選択の好ましい特徴は、同様の効果のための第５の態様の任意選択の好ましい特徴として適用され得る（第１の態様のこれらの任意選択の好ましい特徴は、その最も広い意味で第５の態様の制限として既に存在しない）。第１の態様からの任意選択の特徴は、独立して、任意の組合せで第５の態様に適用されてもよい。

本発明の上記及び他の態様は、添付の図面を参照して、単なる例として説明される。

異なる入浴時間を使用して本明細書に開示される方法を使用して染料をストリッピングしたポリエステルテキスタイルのＵＶ－ｖｉｓスペクトルを示す図である。 図１ａから染料をストリッピングしたポリエステルテキスタイルの画像を示す図である。 様々な入浴時間で本明細書に開示される方法を使用してポリエステルテキスタイルをストリッピングするために使用された後のプロトン性イオン液体の水溶液のＵＶ－ｖｉｓスペクトルを示す図である。 本明細書に開示される方法を使用してポリエステルテキスタイルをストリッピングするために使用された後のプロトン性イオン液体の水溶液のＵＶ－ｖｉｓスペクトルを示す図であり、当該水溶液中のプロトン性イオン液体（ＩＬ）の濃度は様々である。 様々な入浴温度で本明細書に開示される方法を使用してポリエステルテキスタイルをストリッピングするために使用された後のプロトン性イオン液体の水溶液のＵＶ－ｖｉｓスペクトルを示す図である。 様々な入浴温度で本明細書に開示される方法を使用して染料をストリッピングしたポリエステルテキスタイルのＵＶ－ｖｉｓスペクトルを示す図である。 浴中で使用される様々なテキスタイル固形分ローディングを用いて本明細書に開示される方法を使用して染料をストリッピングしたポリエステルテキスタイルのＵＶ－ｖｉｓスペクトルを示し、これらのスペクトルを元の染色されたポリエステルテキスタイルのＵＶ－ｖｉｓスペクトルと比較する、図である。 様々なテキスタイル片サイズを有する本明細書に開示される方法を使用して染料をストリッピングしたポリエステルテキスタイルのＵＶ－ｖｉｓスペクトルを示し、これらのスペクトルを元の染色されたポリエステルテキスタイルのＵＶ－ｖｉｓスペクトルと比較する、図である。 本明細書に開示される方法を使用して染料をストリッピングしたアクリルテキスタイルのＵＶ－ｖｉｓスペクトルを示し、スペクトルを元の褐色の染色されたアクリルのＵＶ－ｖｉｓスペクトルと比較する、図である。 元の褐色の染色されたアクリルと比較した、図７ａに示すＵＶ－ｖｉｓスペクトルから染料をストリッピングしたテキスタイルの画像を示す図である。 抽出された染料溶液中のプロトン性イオン液体の濃度を変化させて、本明細書に開示される方法から得られたピンク色のリサイクル分散染料を使用して、本明細書に開示される染色方法を使用して染色されたポリエステルテキスタイルのＵＶ－ｖｉｓスペクトルを示し、これらのスペクトルを、元のピンク色の染色されたポリエステルテキスタイルのＵＶ－ｖｉｓスペクトルと比較する、図である。 図８ａに示す結果に基づくＫ／Ｓ値を示す図である。 抽出された染料溶液中のプロトン性イオン液体の濃度を変化させて、本明細書に開示される方法から得られた赤色のリサイクル分散染料を使用して、本明細書に開示される染色方法を使用して染色されたポリエステルテキスタイルのＵＶ－ｖｉｓスペクトルを示し、これらのスペクトルを、元の染色されたポリエステルテキスタイルのＵＶ－ｖｉｓスペクトルと比較する、図である。 図９ａに示す結果に基づくＫ／Ｓ値を示す図である。 本明細書に開示される方法を用いた染料ストリッピング前後の異なる着色テキスタイルのＫ／Ｓ値を示す図である。 第１の浄化実験の元の及び浄化された染料抽出溶液（本明細書に開示される浄化工程に供された分散染料を含むイオン液体溶液）についての希釈調整ＵＶ－ｖｉｓスペクトルを示す図である。 第２の浄化実験の元の及び浄化された染料抽出溶液（本明細書に開示される浄化工程に供された分散染料を含むイオン液体溶液）についての希釈調整ＵＶ－ｖｉｓスペクトルを示す図である。 本明細書に記載の方法による例示的な多段階浄化から生じるＫ／Ｓ値減少の効果を示す図である。 本明細書に記載の方法による例示的な多段階浄化の全サイクルにわたる最も強い色強度（６２０ｎｍ）でのＫ／Ｓ値の減少を示す図である。 本明細書に開示される方法を使用して回収された吸収剤回収固体染料を示す図である。 本明細書に開示される方法を使用して回収された、染色されたテキスタイル材料、及び固体染料で染色されたテキスタイル材料のＫ／Ｓ値を示す図である。 本明細書に開示される種類の方法を使用する同時のストリッピング及び染料回収／浄化工程中の（可視スペクトルのピーク波長における）染料を含むイオン液体の溶液の吸光度を示す図である。 本明細書に開示される種類の方法を使用する同時のストリッピング及び染料回収／浄化工程中の（可視スペクトルのピーク波長における）染料を含むイオン液体の溶液の吸光度を示す図である。 異なる共溶媒（示された共溶媒、全て２０ｗｔ％）を含むイオン液体を用いた本明細書に開示される染料リサイクル方法を使用した青色プレコンシューマＰＥＴテキスタイルのＫ／Ｓ値の減少を示す図である。 様々な濃度のイオン液体水溶液を用いた本明細書に開示される染料リサイクル方法を使用した青色のプレコンシューマＰＥＴテキスタイルのＫ／Ｓ値の減少を示す図である。 イオン液体の溶液が共溶媒として水及びエタノールを使用して形成される、本明細書に開示されるタイプの染料リサイクル方法に供される前後の青色のプレコンシューマＰＥＴテキスタイルのＫ／Ｓ値を示す図である。 イオン液体の溶液が共溶媒として水及びアセトンを使用して形成される、本明細書に開示されるタイプの染料リサイクル方法に供される前後の青色のプレコンシューマＰＥＴテキスタイルのＫ／Ｓ値を示す図である。 ａ）染料浴として水、及びｂ）染料浴としてイオン液体溶液を使用した、本明細書に開示される方法から得られたセルロース系着色粉末を使用した、未染色ナイロン生地及びナイロン染色生地のＫ／Ｓ値を示す図である。 ａ）染料浴として水、及びｂ）染料浴としてイオン液体溶液を使用した、本明細書に開示される方法から得られたセルロース着色粉末を使用した、未染色ポリエステル及び新しく染色されたポリエステルのＫ／Ｓ値を示す図である。

染色されたテキスタイルから染料を再利用するために使用され得る方法が本明細書に記載される。すなわち、染料が染色プロセスにおいて未使用染料の代替物として使用され得るように、染料をテキスタイルから一部又は実質的に完全な程度にストリッピングすることである。本明細書に記載の方法は、分散染料、酸性染料、塩基性染料、反応染料、建染染料で染色されたテキスタイルと共に使用され得る。本明細書には、リサイクル方法の一部として、本明細書に開示される方法に従ってテキスタイルからストリッピングされた染料を使用してテキスタイルを染色するために使用され得る方法も記載される。本明細書に記載の方法は、染色されたテキスタイル（繊維から作製された染色糸を含む）のストリッピングに関するものであるが、単一の染色糸又は繊維にも等しく適用することができる。セルロースリッチテキスタイル繊維を着色粉末に分解するために使用することができる方法も本明細書に記載され、着色粉末は、新しいテキスタイル生地又は顔料の出発材料を染色するための染料として使用することができる。

方法は、低コストで容易に入手可能なイオン液体（例えばプロトン性イオン液体）を使用して、染色された廃棄物テキスタイルから染料をストリッピングして、再使用に適した脱色テキスタイルを製造すること、並びに下流の染色プロセスで使用できるように染料を分離することに基づいている。

以下は、分散染料で染色されたテキスタイルから染料をリサイクルすることと、プロトン性イオン液体を使用することと、を含む、本開示による方法の一例である。

したがって、染色されたテキスタイルから染料をリサイクルするための方法であって、
分散染料で着色されたテキスタイルを提供する工程と、テキスタイルをプロトン性イオン液体の水溶液を含む浴に添加し、それにより、染色されたテキスタイル中の染料がテキスタイルからストリッピングされ、水溶液中に分散する（すなわち、溶解する）ストリッピング工程を引き起こす工程（プロトン性イオン液体染料分散液の水溶液を形成する工程）と、任意選択的に、ストリッピング工程の後に浴からストリッピングされたテキスタイルを除去する工程と、を含む、方法が本明細書に記載される。

本方法における染料のリサイクルは、染色されたテキスタイルから染料をストリッピング（抽出）することに関し、その結果、テキスタイルからの染料は、別の分散染料プロセスで再使用され得る。有利には、この方法に従って使用されるプロトン性イオン液体は、染料を実質的に分解することなくテキスタイルから染料をストリッピングするのに有効であることが分かった。染色されるテキスタイルが浴に添加されると、プロトン性イオン液体の水溶液の作用がテキスタイルの繊維を浸透させ、それらを膨潤させ、分散染料をそこからストリッピングする。テキスタイルからストリッピングされると、染料は浴中の水溶液中に分散を形成する。次いで、水溶液及び染料分散物を含む浴は、別の染料プロセスでテキスタイルを染色する際の使用に適している。ストリッピングされたテキスタイルは、有利には、異なる染色プロセスを使用して別の色に染色されてもよく、又はアップサイクル等の他の用途に使用されてもよい。

特に有用なプロトン性イオン液体は、アンモニウム系、イミダゾリウム系、アミノ酸系、又はアセタート系のプロトン性イオン液体である。プロトン性イオン液体は、例えば、アンモニウム又はイミダゾリウムと、水素スルファート（ＨＳＯ_４）又は塩化物アニオン、例えばジメチルブチルアンモニウム水素スルファート、１－メチルイミダゾリウム水素スルファート、トリエチルアンモニウム水素スルファート又は１－メチルイミダゾリウムクロリドとの反応生成物である。

この方法は、特に限定されないが、酸性染料、塩基性染料、反応染料又は建染染料等の他の染料で染色されたテキスタイルを用いて実施することができる。したがって、以下は、分散染料だけでなく他の染料の文脈で読み取ることができる。

方法は、プロトン性イオン液体の水溶液に対する代替イオン液体を使用して実施され得る。以下を含むイオン液体を代替的に使用することができる：水素スルファート、トリフルオロアセタート等の分岐及び／又はハロゲン化カルボキシラートを含む、カルボキシラート、例えばアセタート、ホルマート若しくはプロピオナート、硫酸エチル若しくは硫酸メチル等のアルキルスルファート、メタンスルホナート又はエタンスルホナート等のアルキルスルホナート、塩化物、臭化物若しくはフッ化物等のハロゲン化物、ジシアナミド、トリフルオロメチルスルホナート、チオシアネート、ビ（トリフルオロメチルスルホニル）イミド、トリフルオロメチルスルホナート、テトラフルオロボラート、ヘキサフルオロホスファート、又はリシネート、セリネート若しくはアルギネート等のアミノ酸系アニオンから選択されるアニオン；あるいはプロトン性アルキルアンモニウム又は非プロトン性アルキルアンモニウム、例えば、Ｎ，Ｎ－ジメチルブチルアンモニウム、トリエチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム、ブチルアンモニウム、ジメチルエタノールアンモニウム等のアルキルアンモニウム、１－メチルイミダゾリウム、１－エチル，３－メチルイミダゾリウム、アルキルピリジニウム、アルキルピロリジニウム等のアルキルイミダゾリウム、又はコリンから選択されるカチオンを含むイオン液体。

好ましくは、イオン液体は、Ｎ，Ｎ－ジメチルブチルアンモニウム水素スルファート、１－メチルイミダゾリウムクロリド、１－メチルイミダゾリウムブロミド、トリエチルアンモニウム水素スルファート、１－エチル，３－メチルイミダゾリウムエチルスルファート、１－エチル，３－メチルイミダゾリウムメチルスルファート、Ｎ，Ｎ－ジメチルブチルアンモニウムメタンスルホナート、１－ブチル，３－メチルイミダゾリウムｂｉ（トリフルオロメチルスルホニル）イミド、コリン水素スルファート、塩化コリン、１－メチルイミダゾリウムエチルスルファート、ブチルアンモニウムメタンスルホナート、ブチルアンモニウムトリフルオロアセタート、Ｎ，Ｎ－ジメチルブチルアンモニウムトリフルオロアセタート、コリン水素スルファート、１－エチル，３－メチルイミダゾリウムクロリド、１－エチル，３－メチルイミダゾリウムブロミド、１－ブチル，３－メチルイミダゾリウムクロリド、１－メチルイミダゾリウム水素スルファート、１－メチルイミダゾリウムメタンスルホナート、１－メチルイミダゾリウムメチルスルファート、又はジメチルエタノールアンモニウムホルマートから選択され得る。

好ましくは、イオン液体は、トリエチルアンモニウム水素スルファート（［ＴＥＡ］［ＨＳＯ_４］）、Ｎ，Ｎジメチル－Ｎ－ブチルアンモニウム水素スルファート（［ＤＭＢＡ］［ＨＳＯ_４］）、１－メチルイミダゾリウム水素スルファート（［ＨＭＩＭ］［ＨＳＯ_４］）、Ｉブチルイミダゾリウム水素スルファート（［ＨＢＩＭ］［ＨＳＯ_４］）、又は１－エチル，３－メチルイミダゾリウムエチルスルファート（［Ｅｍｉｍ］［ＥｔｈＳＯ_４］）である。

イオン液体は、当業者に公知の方法によって調製することができ、又は商業的に入手することができる。例えば、イオン液体は、例えばＧｅｏｒｇｅ ｅｔ ａｌ．，（２０１５）「Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｌｏｗ－ｃｏｓｔ ｉｏｎｉｃ ｌｉｑｕｉｄｓ ｆｏｒ ｌｉｇｎｏｃｅｌｌｕｌｏｓｉｃ ｂｉｏｍａｓｓ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ」Ｇｒｅｅｎ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ １７：１７２８－１７３に記載されているように、一段階合成で、トリエチルアミン等の単純なアルキルアミン及び硫酸から作製することができる。

テキスタイルを除去する前に、テキスタイルを０．５～３時間、好ましくは０．７５～１．５時間浴に添加してもよい。例えば、テキスタイルは、除去される前に、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、１．０、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、１．６、１．７、１．８、１．９、２．０、２．１、２．２、２．３、２．４、２．５、２．６、２．７、２．８、２．９、又は３時間添加されてもよい。すなわち、ストリッピング工程で染料がストリッピングされるテキスタイルは、浴から除去される前に浴中でのこれらの滞留時間（プロトン性イオン液体の水溶液と接触する時間）を有する。好ましくは、テキスタイルは、除去される前に０．７５～１時間浴に添加される。有利には、これらの量の時間の間、テキスタイルを浴に添加すると、染料のストリッピング効率（テキスタイルからストリッピングされた染料の量）及びストリッピングされた染料の分解が平衡する。

ストリッピング工程における水溶液中のプロトン性イオン液体の濃度は、９５ｗｔ％～５０ｗｔ％、好ましくは８５ｗｔ％～６５ｗｔ％、より好ましくは８０ｗｔ％～７０ｗｔ％であり得る。例えば、ストリッピング工程における水溶液中のプロトン性イオン液体の濃度は、６５ｗｔ％、７０ｗｔ％、７５ｗｔ％、８０ｗｔ％、８５ｗｔ％、９０ｗｔ％又は９５ｗｔ％であり得る。有利には、プロトン性イオン液体にこれらの濃度を提供することにより、染料ストリッピング効率が改善されることが分かった。

方法は、プロトン性イオン溶液を１００℃～２００℃の温度、好ましくは１４０℃～１６０℃の温度に加熱することを更に含み得る。最も好ましくは、方法は、プロトン性イオン溶液を約１５０℃の温度に加熱することを更に含む。有利には、これらの温度による加熱は、染料分解を実質的に回避しながら、改善された染料ストリッピング効率を提供することが分かった。

ストリッピング工程で添加される水溶液の１キログラム当たりの染色されたテキスタイルのローディングは、１０ｇ～５００ｇ（水溶液の１キログラム当たり１０ｇのテキスタイル～水溶液の１キログラム当たり５００ｇのテキスタイル）、好ましくは５０ｇ～３００ｇ、より好ましくは１００ｇ～２５０ｇ、例えば５０ｇ、６０ｇ、７０ｇ、８０ｇ、９０ｇ、１００ｇ、１２０ｇ、１３０ｇ、１４０ｇ、１５０ｇ、１６０ｇ、１７０ｇ、１８０ｇ、１９０ｇ、２００ｇ、２１０ｇ、２２０ｇ、２３０ｇ、２４０ｇ又は２５０ｇであり得る。

染色されたテキスタイルは、幅約３ｍｍ～５００ｍｍ、好ましくは幅約５ｍｍ～７０ｍｍ、より好ましくは幅１０ｍｍ～４０ｍｍ（例えば２０ｍｍ）の１つ又は複数の染色されたテキスタイルストリップ（例えば、テキスタイル又は衣類のロールから生じる）であってもよい。ストリップは、様々な長さ及び厚さであってもよい。有利には、これらのサイズのテキスタイルを使用すると、染料のストリッピング効率が改善されることが分かった。

染色されたテキスタイルは、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリコットン若しくはアクリル、ナイロン、ポリエステルブレンド等のポリエステルを含む合成テキスタイルであってもよく、あるいは綿、ビスコース若しくはリヨセル等のセルロースを含む天然テキスタイルであってもよい。

方法は、ストリッピング工程後に分散染料を含む水溶液を約１０℃～８０℃の温度、好ましくは室温（約２１℃）付近の温度に冷却する冷却工程を含んでもよい。ストリッピング工程後の冷却は、有利には、水溶液中の染料のいかなる分解も低減する。

方法は、ストリッピング工程から得られた分散染料を含む水溶液を使用してテキスタイルを染色する染色工程を更に含んでもよく、染色工程は、プロトン性イオン液体及び分散染料の水溶液を含む浴に、染色されるテキスタイルを添加し、それによってテキスタイルを染料に曝露し、テキスタイルを染色することを含む。任意選択的に、特定の色合いを達成するために、染料を含むイオン液体溶液に追加の染料を添加してもよい。

有利には、ストリッピング工程とそれに続く染色工程は、分散染料をリサイクルする閉ループ法を提供し、ここで分散染料は、廃棄物テキスタイル製品等のテキスタイルからストリッピング（抽出）され、その後、新しいテキスタイル製品を染色するために使用される。染色工程のために浴に添加されると、水溶液は染色されるテキスタイルの繊維を浸透し、染料分散物を繊維中に拡散させ、そこで水素結合及びファンデルワールス力に起因してそれらが残る。驚くべきことに、プロトン性イオン液体は、ストリッピング工程中の有効なストリッピング剤及び染色工程中の有効な分散剤の両方として作用することが見出された。

溶液の１キログラム当たりの染色されるテキスタイルのローディングは、５０ｇ～５００ｇ、好ましくは５０ｇ～３００ｇ、より好ましくは１００ｇ～２５０ｇ、例えば５０ｇ、６０ｇ、７０ｇ、８０ｇ、９０ｇ、１００ｇ、１２０ｇ、１３０ｇ、１４０ｇ、１５０ｇ、１６０ｇ、１７０ｇ、１８０ｇ、１９０ｇ、２００ｇ、２１０ｇ、２２０ｇ、２３０ｇ、２４０ｇ又は２５０ｇであり得る。好ましくは、染色工程のためのテキスタイルのローディングは、溶液中に分散された染色に利用可能な染料の実質的に全てを染色工程で使い切ることを可能にする。

浴中で染色されるテキスタイルを用いて、染色工程は、プロトン性イオン液体及び分散染料の水溶液が４０℃～２００℃、好ましくは６０℃～１５０℃に０．２５～２時間、好ましくは０．５～１時間加熱される染色加熱工程を更に含んでもよい。好ましくは、染色加熱工程は、プロトン性イオン液体及び分散染料の水溶液を５０℃～８０℃（好ましくは７０℃）に０．５時間加熱し、続いて１００℃～１８０℃（好ましくは１５０℃）に０．５時間加熱することを含む二段階予熱工程である。加熱工程は、染料の劣化を実質的に回避しながら、染色効率を改善することが分かった。

染色工程は、水を浴に添加して、水溶液中のプロトン性イオン液体の濃度を６５ｗｔ％～１０ｗｔ％、好ましくは６０ｗｔ％～４０ｗｔ％に低下させる水和工程を更に含み得る。例えば、ストリッピング工程における水溶液中のプロトン性イオン液体の濃度は、６５ｗｔ％、６０ｗｔ％、５５ｗｔ％、５０ｗｔ％、４５ｗｔ％、４０ｗｔ％、３５ｗｔ％、３０ｗｔ％、２５ｗｔ％、２０ｗｔ％に希釈され得る。水溶液中のプロトン性イオン液体のこの濃度は、いかなる量の分散染料も除外する。染料は水和工程中に希釈される。この量内で水溶液中の水濃度を増加させることは、染色工程の目的のために分散染料を効果のない量に希釈することなく、（分散染料の疎水性を考慮して）染色効率を有利に改善することが見出された。

方法は、染色工程の後に、溶液から残留する分散染料を除去することを含む浄化工程を含んでもよい。好ましくは、浄化工程は、活性炭カラムプロセスを使用して溶液から残留する分散染料を除去することを含む。プロトン性イオン液体の水溶液への染料の溶解度が高いため、染色工程後に一部の染料が溶液中に残存することがある。任意選択の浄化工程は、有利には、溶液が本明細書に開示される後のストリッピング工程で使用され得るように、溶液から実質的に全ての染料を除去する。後のストリッピング工程でテキスタイルからストリッピングされる染料の色が、溶液中に残っている染料の色と同じであることが知られている場合、そのような浄化工程は必要ではない。

方法は、染色工程の後に脱水工程を更に含み、熱が浴に加えられて、蒸発によって水溶液中のプロトン性イオン液体の濃度を９５ｗｔ％～６５ｗｔ％、好ましくは８０ｗｔ％～７０ｗｔ％に増加させる。例えば、ストリッピング工程における水溶液中のプロトン性イオン液体の濃度は、６５ｗｔ％、７０ｗｔ％、７５ｗｔ％、８０ｗｔ％、８５ｗｔ％、９０ｗｔ％又は９５ｗｔ％であり得る。脱水工程は、有利には、更なる抽出／ストリッピング方法で使用するための水溶液中のプロトン性イオン液体のリサイクルを可能にする。これらの水和及び脱水工程は、改善された染色効率とエネルギー消費との間のバランスを提供することが見出されている。

染色されるテキスタイルは、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリコットン、アクリル、ナイロン、又はポリエステルブレンド等のポリエステルを含む合成テキスタイルであってもよい。好ましくは、合成テキスタイルは疎水性繊維を含む。染色されるテキスタイルは、綿、ビスコース又はリヨセル等のセルロースを含む天然テキスタイルであってもよく、又はそれを含んでもよい。

テキスタイルを染色する方法が本明細書に記載され、方法は、テキスタイルを提供する工程と、テキスタイルを浴に添加することであって、浴が、プロトン性イオン液体及び本明細書に開示されるストリッピング方法から得られる分散染料の水溶液を含む、工程と、それによりテキスタイルを染料に曝露し、テキスタイルを染色する工程と、を含む。

本明細書に記載の染色されたテキスタイルから染料をリサイクルする方法のための任意の染色工程に関して記載された任意の好ましい特徴は、本明細書に記載のテキスタイルを染色する方法のための任意の好ましい特徴として適用され得る。

染色されたテキスタイルから染料をストリッピングし、本明細書に記載のテキスタイルを染色することを含むリサイクル方法を組み合わせて、染色されたテキスタイルから染料をリサイクルするための方法が提供され、方法は、以下の工程、分散染料で着色されたテキスタイルを提供する工程と、テキスタイルをプロトン性イオン液体の水溶液を含む浴に添加し、それによって染料をテキスタイルからストリッピングし、水溶液中に分散させる工程と、ストリッピングされたテキスタイルを浴から除去する工程と、プロトン性イオン液体及び分散染料を含む水溶液を含む浴に、染色されるテキスタイルを添加し、それによってテキスタイルを染料に曝露し、テキスタイルを染色する工程と、を含む。任意選択的に、これらの工程は順番通りである。

染色されたテキスタイルから染料をリサイクルするための方法も本明細書に記載され、方法は、染料で着色されたセルロースを含む天然のテキスタイル材料を提供することと、イオン液体の溶液を含む浴にテキスタイルを添加することと、浴をテキスタイルと共に加熱し、それによってセルロース材料を分解させることと、を含む。「分解」という用語は、テキスタイルが少なくとも部分的により小さな断片に分解される糸を意味する。テキスタイルがどのように分解されるかの特定の程度（例えば、粒子径等）を定義することができるか？。

浴の内容物の加熱は、イオン液体の溶液を少なくとも９０℃、好ましくは少なくとも１５０℃、より好ましくは９０℃～３００℃、最も好ましくは１５０℃～２００℃の温度に維持するために行われる。

方法は、セルロース系テキスタイルが少なくとも部分的に分解されると、分解されたセルロース系材料を浴から除去し、それを粉砕して、その後の染色プロセスでテキスタイルを染色するのに使用するための染料粉末を形成することを任意選択的に含む。任意選択的に、浴から除去された分解されたセルロース系材料は、粉砕が行われる前に乾燥される。

染料粉末が得られると、当該粉末は、粉砕プロセスの前又は後のいずれかで、異なる顔料の１つ又は複数の他の染料粉末と混合され、それによって所望の顔料色の染料粉末を作り出すことができる。

本明細書の説明及び特許請求の範囲を通して、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」及び「含有する（ｃｏｎｔａｉｎ）」という単語、並びに例えば、「含むこと（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」及び「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」等の単語の変形は、「限定されないが、含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｂｕｔ ｎｏｔ ｌｉｍｉｔｅｄ ｔｏ）」を意味し、他の構成要素を排除することを意図しない（及び排除しない）。

本発明の前述の実施形態に対する変形は、依然として本発明の範囲内にありながら行うことができることが理解されよう。本明細書に開示された各特徴は、特に明記しない限り、同じ、同等、又は同様の目的を果たす代替的な特徴によって置き換えられてもよい。したがって、特に明記しない限り、開示された各特徴は、一般的な一連の同等又は類似の特徴の一例にすぎない。

本明細書に開示された特徴の全ては、そのような特徴及び／又は工程の少なくともいくつかが相互に排他的である組合せを除いて、任意の組合せで組み合わせることができる。特に、本発明の好ましい特徴は、本発明の全ての態様に適用可能であり、任意の組合せで使用することができる。同様に、必須ではない組合せで記載された特徴は、別々に（組合せではなく）使用されてもよい。

上記の特徴の多く、特に好ましい実施形態は、本発明の実施形態の一部としてではなく、それ自体が進歩性を有することが理解されよう。現在特許請求されている任意の発明に加えて、又はそれに代えて、これらの特徴について独立した保護を求めることができる。

ここで、本発明を非限定的に例示する以下の実施例を参照する。

プロトン性イオン液体水溶液の調製
Ｎ，Ｎ，Ｎ－ジメチルブチルアミン（１０１．１９ｇ、１ｍｏｌ）を５００ｍＬ丸底フラスコに添加し、氷浴で冷却した。５ＭのＨ_２ＳＯ_４（１ｍｏｌ）２００ｍＬを撹拌しながら漏斗を用いて滴下した。連続撹拌しながら反応を少なくとも５時間進行させた。過剰な水をロータリーエバポレータを使用して除去した。イオン液体を透明な粘性液体として回収した。イオン液体の含水量を、Ｖｏｌｕｍｅｔｒｉｃ Ｋａｒｌ Ｆｉｓｈｅｒ Ｔｉｔｒａｔｏｒ（Ｖ２０ Ｍｅｔｔｌｅｒ－Ｔｏｌｅｄｏ）を使用して２０ｗｔ％に調整した。

特性決定方法
反射分光法（紫外可視分光法（又はＵＶ－ｖｉｓ））を使用して、テキスタイルの反射率％を決定した。ＵＶ－ｖｉｓスペクトルから、Ｋ／Ｓ値を計算して、元の生地に対する色減少の％を測定し、したがってストリッピング及び染色の程度を決定した（ストリッピング効率を試験することができる）。Ｋ／Ｓ値は、材料の色深度／強度（色濃度とも呼ばれる）を表し、値が高いほど強度が高くなり、逆もまた同様である。Ｋ／Ｓ値は、以下の式に基づいて計算される。

式中、Ｋは吸光度であり、Ｓは散乱であり、Ｒ_ｍｉｎは、例えば赤色に染色されたポリエステルλ＝５１７ｎｍの場合、全ての色の特性波長λでの最低反射率値（最高吸光度）である。

吸収分光法（ＵＶ－ｖｉｓ分光法）を使用して、プロトン性イオン液体の水溶液中の分散染料の濃度を測定した。プロトン性イオン液体＋染料水溶液を特性決定するために、プロトン性イオン液体＋染料溶液の希釈は、水への分散染料の不溶性のために溶媒としてエタノールを使用して行った。水溶液内の染料濃度は、測定された吸光度に正比例する。ＵＶ－ｖｉｓ吸光度スペクトルから、より高い吸光度は、水溶液中により多くの染料が分散していることを示し、より低い吸光度では逆もまた同様である。

生地サンプルの色濃度及びプロトン性イオン液体の水溶液の吸光度を、Ｓｈｉｍａｄｚｕ ＵＶ－１８００ ＵＶ分光光度計を使用して分析した。まず、空のサンプルホルダーからバックグラウンドスペクトルを取得した。スペクトルは、１ｎｍのデータ間隔で２００から９００ｎｍまで取得した。

水和工程（希釈工程）の前後のプロトン性イオン液体溶液の含水量を、Ｋａｒｌ Ｆｉｓｈｅｒ ｖｏｌｕｍｅｔｒｉｃ Ｔｉｔｒａｔｏｒ（Ｍｅｔｔｌｅｒ－Ｔｏｌｅｄｏ）を用いて三連で測定し、それに応じて平均濃度を計算した。

結果及び考察
イオン液体としてプロトン性イオン水溶液を使用したテキスタイルからの分散染料の染料抽出
抽出時間（すなわち、浴中での染色されたテキスタイルの滞留時間）を試験して、染料ストリッピングに対するその効果を調べた。本明細書に開示される方法に従って調製された、８０ｗｔ％のプロトン性イオン液体（Ｎ，Ｎ，Ｎ－ジメチルブチルアンモニウム水素スルファート）を含む水溶液の浴を使用した。ストリッピング工程の浴の温度を１５０℃に固定した。浴に添加された元の染色テキスタイルは、チャリティショップから入手した実際のポストコンシューマの赤色１００％ポリエステルであった。図１ａは、溶液１ｋｇ当たり１００ｇの固形分ローディング（水溶液１ｋｇ当たりのテキスタイルのｇ）を有する、異なる時間における脱色（ストリッピング）テキスタイルのＵＶ－ｖｉｓ反射スペクトルを示す。図１ａに示すＵＶ－ｖｉｓスペクトルから、Ｋ／Ｓ値を計算して、以下の表１に示すように、元の生地に対する色減少の％を測定した。

表１に示すように、３０分で５１％の色の減少が達成され、４５分で６６％及び６０分で７９％に更に減少した。９０分のストリッピング時間で、色の減少は９６％に達し、更に処理時間を１２０分に増加させると、９８％の減少が生じ、図１ｂに見られるように、生地は実質的に脱色したように見えた。

このプロセスは染料リサイクルプロセスであるため、１つの目的は、染料が再使用され得るようにプロトン性イオン液体の水溶液中での染料の分解から維持しながら、満足のいく染料除去を得ることである。水溶液中の染料の状態及び濃度を図１ａ及び表１に示すデータと同時に監視して、ストリッピング時間が染料濃度（及び染料分解）に及ぼす影響を調べて、染料抽出効率と、ストリッピング後の染色浴中に分散された染料の安定性及び状態との間のバランスが維持されていることを確認した。図２は、プロトン性イオン液体及び染料の水溶液を含有する浴のＵＶ－ｖｉｓ吸光度スペクトルを示す。

図２は、染料吸光度（染料濃度と直接相関する）が３０分で最も高く、染料が分解し始めたことを示唆するより長い時間で減少し始めたことを示す。９０分後、水溶液中の染料の濃度が低下した（したがって、溶液中の赤色が薄くなり始めた）。

上記の試験とは別の試験で、水溶液中のプロトン性イオン液体の様々な濃度の効果を、染料抽出効率へのその影響に関して試験した（図３に示す）。図３は、ストリッピング工程を、１５０℃の温度に加熱した浴、浴中に３０分間保持した染色ＰＥＴテキスタイル、及びＮ，Ｎ，Ｎ－ジメチルブチルアンモニウム水素スルファート水溶液（本明細書に開示される方法を用いて調製）１ｋｇ当たり５０ｇのテキスタイルの固体充填の条件下で、本明細書に開示される方法に従って実施した後の、プロトン性イオン液体及び染料の水溶液を含有する浴のＵＶ－ｖｉｓ吸光度スペクトルを示す。

図３は、水溶液中のプロトン性イオン液体の濃度の変化が抽出効率にどのように影響するかを示す。水溶液中のプロトン性イオン液体濃度を８０ｗｔ％から７０ｗｔ％に減少させると、吸光度レベル（水溶液中の染料濃度に比例し、次いでテキスタイルからストリッピングされた染料）が約５０％低下する。吸光度レベル、したがって染料濃度は、濃度を５０ｗｔ％に低下させると低下する。プロトン性イオン液体の濃度は、テキスタイル中の繊維を膨潤させる程度、ひいてはテキスタイルからの染料のストリッピング効率に影響を及ぼすと理解される。

本方法における染料ストリッピング効率に対する浴温度の影響を試験した。図４ａ及び図４ｂに示すデータは、８０ｗｔ％のプロトン性イオン液体濃度を有するプロトン性イオン液体の水溶液を使用して本明細書に記載の方法を実施することによって得られた。浴を様々な温度（１７０℃、１５０℃、及び１２０℃）に加熱し、テキスタイルを浴中に３０分間保持し、テキスタイルの固形分ローディングは、プロトン性イオン液体の水溶液１ｋｇ当たり５０ｇのテキスタイルであった。使用したテキスタイルは、１００％のポストコンシューマのポリエステルであった。

図４ａに示すように、１５０℃で驚くべき最適吸光度が見られた。１２０℃のより低い温度でプロセスを操作しても、１５０℃と同じ量の染料は抽出されず、１７０℃でプロセスを操作すると、染料の分解を示す低い吸光度スペクトルが得られた。

図４ｂは、浴中で４０分後のストリッピングされたテキスタイルの反射率対元の生地の反射率を示す。１５０℃及び１７０℃で抽出した両方の生地は、テキスタイルの同様のレベルの色減少を示した。

本方法における染料ストリッピング効率に対するテキスタイル固体ローディングの影響を試験した。図５に示されるデータは、８０ｗｔ％のプロトン性イオン液体濃度を有するプロトン性イオン液体の水溶液を使用して、本明細書に記載される方法に供されたテキスタイルに対してＵＶ－ｖｉｓ反射分光法を実施することによって得られ、浴を１５０℃に加熱し、テキスタイルを浴に４５分間保持した。試験したテキスタイルは、赤色１００％ポリエステルテキスタイルであった。図５は、固体ローディングの関数としての染料抽出効率に対する固体ローディングの影響を示す。図５に示すＵＶ－ｖｉｓスペクトルから、Ｋ／Ｓ値を計算して、以下の表２に示すように、元の生地に対する色減少の％を測定した。固体ローディングを７％（水性プロトン性イオン液体１ｋｇ当たり７０ｇのテキスタイル）から２１％（水性プロトン性イオン液体１ｋｇ当たり２１０ｇのテキスタイル）に増加させると、染料の抽出効率が非常にわずかに低下し、色の減少がそれぞれ７９％から７１％に減少することが分かった（表２参照）。

より高い固体ローディングで本明細書に開示される方法を操作することは、より多くの染料をリサイクルすることを可能にするので、経済的観点から重要である。

本方法における染料ストリッピング効率に対するテキスタイルサイジングの影響も試験した。図６に示すデータは、Ｎ，Ｎ，Ｎ－ジメチルブチルアンモニウム水素スルファート水溶液（８０ｗｔ％のＮ，Ｎ，Ｎ－ジメチルブチルアンモニウム水素スルファート）を使用して、本明細書に記載の方法に供した様々なサイズのテキスタイルに対してＵＶ－ｖｉｓ反射分光法を実施することによって得られ、浴を１５０℃に加熱し、テキスタイルの固体ローディングは２１％ｍであり、テキスタイルを浴中に３０分間保持した。試験したテキスタイルは、赤色１００％ポリエステルテキスタイルであり、染色されたポリエステルテキスタイルの物理的サイズは、全体片（４×４ｃｍ^２のサイズ）と、幅約０．５ｃｍの糸（ストリップ）に切断された同じ染色されたポリエステルテキスタイルとの間で変化した。図６に示すＵＶ－ｖｉｓスペクトルから、Ｋ／Ｓ値を計算して、以下の表２に示すように、元の生地に対する色減少の％を測定した。

図６及び表２は、ポリエステル糸／ストリップを使用すると、生地の織物片全体に対して７７％から９８％まで色の減少が大幅に改善されることを示す。これは、使用されるプロトン性イオン液体の有利な抽出能力を示し、曝露の表面積を増加させることによって高い抽出を達成することができると同時に、後に染料浴として使用するために浴中の染料分散物の安定性を維持する。

本開示の染料リサイクル方法は、分散染料で染色された染色アクリルテキスタイルを用いて実施した。図７ａは、本明細書に開示される方法を使用した褐色のポストコンシューマのアクリルテキスタイルの染料ストリッピング前後のＵＶ－ｖｉｓ反射スペクトルを示し、図７ｂは、染料ストリッピング前（右）及び後（左）の同じアクリルテキスタイルの画像を示す。濃度８０ｗｔ％のプロトン性イオン液体を含むプロトン性イオン液体の水溶液を浴として使用し、浴を１５０℃の温度に設定し、そこでアクリルテキスタイルを３０分間保持した。使用したアクリルの固体ローディングは、プロトン性イオン液体の水溶液１ｋｇ当たり１００ｇのテキスタイルであった。図７ａに示すＵＶ－ｖｉｓスペクトルから、Ｋ／Ｓ値を計算して、以下の表３に示すように、元の生地に対する色減少の％を測定した。達成された染料ストリッピングの量は非常に高く、色の減少は９２％であった。

リサイクル染料による染色
本明細書に開示される方法から得られたリサイクルされた染料溶液（すなわち、「抽出された染料溶液」又は「ストリッピングされた染料溶液」とも記載され得る、染料が分散されたプロトン性イオン液体の水溶液）を染色浴で使用して、本明細書に開示される方法を使用して新しいＰＥＴベースのテキスタイルを着色した。

染色方法は、テキスタイルを浴中で抽出した染料溶液に添加し、３０分間７０℃に加熱し、続いて更に３０分間染料浴を１５０℃に加熱することから構成された。次いで、染色されたテキスタイルを浴から取り出した。次いで、ＵＶ－ｖｉｓ反射分光法を染色されたテキスタイルに対して行った。この方法を使用して、図１ａ及び図１ｂに関連して説明した１００％ポリエステルから抽出した赤色染料溶液と、１００％ピンク色ポリエステルテキスタイルからの抽出した染料溶液とを使用して、新しい１００％ＰＥＴ白色ポリエステルテキスタイル片を染色し、溶液は、Ｎ，Ｎ，Ｎ－ジメチルブチルアンモニウム水素スルファート（８０ｗｔ％のＮ，Ｎ，Ｎ－ジメチルブチルアンモニウム水素スルファート）の水溶液を含む。染色方法は、両方の抽出された染料溶液を使用して実施し、また、両方の溶液を水で希釈して水溶液中のプロトン性イオン液体の濃度を変化させて、染色効率に対する影響を試験した。

白色ポリエステルは、Ｈｉｇｈｓｔｒｅｅｔ小売業者Ｈ＆Ｍから購入したＴシャツから得られ、約６×７ｃｍ^２のより小さい矩形片に切断した。染色実験で使用した固体ローディングは、プロトン性イオン液体の水溶液１ｋｇ当たり１００ｇであった。

プロトン性イオン液体を含む水溶液の４つの濃度を試験した：８０ｗｔ％（いずれの場合も抽出された染料溶液の希釈を必要としなかった）、６０ｗｔ％、４０ｗｔ％及び２０ｗｔ％（これらの後者の３つの濃度は抽出された染料溶液を水で希釈することを必要とする）。希釈溶液は、抽出された染料溶液（両方とも元々濃度８０ｗｔ％のプロトン性イオン液体の水溶液を含む）を水で希釈することによって調製した。このプロセスは、染料浴媒体中の染料濃度を、６０、４０及び２０ｗｔ％プロトン性イオン液体溶液についてそれぞれ１．０３、２及び４倍減少させる（希釈係数を以下の表４に示す）。

図８ａは、抽出されたピンク色染料溶液を使用した染色生地のＵＶ－ｖｉｓ反射率スペクトル、並びに染料が抽出された元のピンク色ポリエステル生地のスペクトルを示し、図８ｂは、対応する計算されたＫ／Ｓ比を示す。抽出プロセスの後、抽出した染料溶液をそのまま用いて染色を行ったところ（すなわち、プロトン性イオン液体を含む８０ｗｔ％）、最も低いＫ／Ｓは１．６であった。溶液染料浴中のプロトン性イオン液体含有量を８０ｗｔ％から６０ｗｔ％に減少させると、Ｋ／Ｓ比は３．７に増加し（染料濃度希釈係数１．０３）、これは２０ｗｔ％の水での染色と比較して５５％高い。４０ｗｔ％のプロトン性イオン液体を使用することによって水濃度を更に増加させると、６０ｗｔ％で染色した生地と比較してＫ／Ｓ比がわずかに減少した。しかし、希釈なしの８０ｗｔ％ＩＬを用いた染色生地と比較して、Ｋ／Ｓは依然としてより高かった。水濃度を更に増加させると、Ｋ／Ｓ値が低下し、溶液中の８０ｗｔ％プロトン性イオン液体で染色した生地のＫ／Ｓ値に比較的近くなった。染色された生地のＫ／Ｓ値が６０ｗｔ％のプロトン性イオン液体の後に減少したとしても、浴中の染料濃度が４０ｗｔ％及び２０ｗｔ％のプロトン性イオン液体染料浴でそれぞれ２倍及び４倍に希釈されるという事実を考慮すると、染色効率は依然として非常に高いことに留意することが重要である。図９ａは、抽出された赤色染料溶液を使用した染色生地のＵＶ－ｖｉｓ反射率スペクトル、並びに染料が抽出された元の赤色ポリエステル生地のスペクトルを示し、図９ｂは、対応する計算されたＫ／Ｓ比を示す。図９ａ及び図９ｂに示す結果は、図８ａ及び図８ｂの結果と同じ傾向に従う。

他のイオン液体溶液を使用したテキスタイルからの染料のリサイクル
図１０は、本開示の方法を使用し、染料抽出の前後で、１５０℃で３０～４５分間、８０ｗｔ％のＮ，Ｎジメチルブチルアンモニウム水素スルファートのイオン液体溶液を使用し、異なる着色テキスタイル、すなわちナイロン、アクリル、ポリエステル、ポリコットン、ポリエステル／スパンデックスのＫ／Ｓ比を示す。これらの材料における色の減少は、９２％～４４％の範囲であった。

ストリッピングされた染料を含むイオン液体の水溶液の浄化
本明細書に開示される方法から得られるストリッピングされた染料を含む水溶液（すなわち、「抽出された染料溶液」又は「ストリッピングされた染料溶液」とも記載され得る、染料が分散されたイオン液体の水溶液）は、溶解染料を除去し、したがって溶液から色を除去するために、吸着剤を使用して「洗浄」され得る。このようにして、残留色をイオン液体溶液から有利に除去することができ、次いで同じイオン液体溶液を洗浄し、異なる色のテキスタイル廃棄物バッチ間で再使用することができる。

例示的な浄化方法は、ガラススクリュートップジャー内のストリッピングされた染料溶液に吸着材料を添加することと、磁気的に撹拌しながら最大２４時間４５℃に加熱することと、を含む。次いで、吸着剤（これは染料に富み、以下「染料リッチ吸収剤」と呼ばれる）を分離し、「洗浄された」染料溶液を回収するために、混合物を真空下で濾紙を通して濾過する。市販の吸着剤材料ＡｍｂｅｒＬｉｔｅ（商標）を使用して、イオン液体使用染料浴を浄化した。ＡｍｂｅｒＬｉｔｅ（商標）と染料溶液との比は１：１０（重量基準）であった。

両方の抽出実験で使用した固体ローディングは、イオン液体の溶液１ｋｇ当たり１００ｇであった。

１．第１の浄化実験は、約６×７ｃｍ^２の長方形片に切断されたプレコンシューマの水色の未使用ＰＥＴを抽出することによって得られた抽出染料溶液を使用した。使用したイオン液体溶液は、８０ｗｔ％のＮ，Ｎ，ジメチルブチルアンモニウム水素スルファート及び２０ｗｔ％の水を含有していた。

２．第２の浄化実験では、約１×１ｃｍ^２の長方形片に切断されたプレコンシューマの暗青色のリサイクルＰＥＴを抽出することによって得られた抽出染料溶液を使用した。使用したイオン液体溶液は、８０ｗｔ％の１－エチル，３－メチルイミダゾリウムエチルスルファート及び２０ｗｔ％のジメチルスルホキシドを含有していた。

図１１ａ及び図１１ｂは、それぞれ第１及び第２の浄化実験のための、元の及び浄化された染料抽出溶液の希釈－調整ＵＶ－ｖｉｓ吸光度スペクトルを示す。抽出された染料溶液からの同様のレベルの染料除去が両方の実験で観察され、７１％～７４％の範囲であり、これは、染料リッチイオン液体の浄化が達成され、異なる色のテキスタイル廃棄物バッチ間で溶液を浄化して再使用できることを実証している。

複数の段階で染料を抽出するためのイオン液体溶液のリサイクル、段階間の浄化段階
本明細書に開示される種類の染料リサイクル方法から得られた脱色済みの固体テキスタイル廃棄物材料は、濾過によってイオン液体溶液から分離することができ、得られた染料リッチ染料溶液（ストリッピングされた染料溶液又はイオン液体の溶液に分散された染料／染料を含むイオン液体の溶液）は、本明細書に記載の浄化方法を使用して、吸着剤材料を使用して「浄化」することができる。浄化後、洗浄されたイオン液体溶液を回収し、一度抽出された脱色材料を再抽出するために使用することができる。染料溶液の洗浄及び再使用は、同じイオン液体溶液を使用してテキスタイル廃棄物材料が数回抽出されるように、更に複数回（例えば、２回、３回、４回等）繰り返されてもよい。この方法を使用すると、同じバッチのテキスタイル廃棄物を複数回抽出するためにイオン液体溶液を洗浄し、再使用することによって、高い色除去を達成できることが分かった。イオン液体溶液を洗浄及び再使用するこのアプローチを示す例を以下に説明し、結果を図１２ａ及び図１２ｂに示す。

使用したテキスタイル廃棄物材料は、およそ１×１ｃｍ^２の長方形部分に切断されたプレコンシューマＰＥＴであった。全ての抽出は、１：１０ｗｔ／ｗｔの固形分ローディングで１５０℃で３０分間実施した。使用したイオン液体溶液は、８０ｗｔ％の１－エチル，３－メチルイミダゾリウムエチルスルファート及び２０ｗｔ％のジメチルスルホキシドを含有していた。浄化方法は、ガラススクリュートップジャー内の抽出された染料溶液に１：１０ｗｔ／ｗｔの固形分ローディング率で吸着剤材料を添加し、磁気的に撹拌しながら２４時間４５℃に加熱することから構成された。吸着剤を分離し、リサイクルのために洗浄したイオン液体溶液を回収するために、混合物を濾紙を通して真空下で濾過した。

図１２ａは、出発生地及び１～４サイクル後に抽出された生地のＫ／Ｓ比（ＵＶ－ｖｉｓ反射率スペクトルから決定される）を示す。図１２ｂは、４つ全てのサイクルにわたる最も強い色強度（６２０ｎｍ）でのＫ／Ｓ比の対応する減少を示す。サイクル数を増やすと、出発材料の脱色が増加し、４サイクル後に９３％の色除去が達成される。絶対的用語では、色除去は各サイクルで減少し、サイクル１では４０％で始まり、サイクル４では５％で終わる。したがって、イオン液体溶液は、浄化後にテキスタイル廃棄物材料を再抽出するために効果的に再使用することができ、複数の抽出サイクルを、再利用されたイオン液体溶液を使用して脱色度を高めるために使用することができることが見出された。

吸着剤を用いたストリッピングされた染料溶液からの染料の回収
本明細書に開示される浄化方法を使用して（すなわち、ストリッピングされた染料溶液を洗浄するための吸着材料の使用）、ストリッピングされた染料溶液を浄化した後、染料リッチ吸着剤は、標準的な実験室設定の濾紙を通して真空濾過によって回収することができ、吸着された染料は、有機溶媒（例えばアセトン）を使用して脱着することができ、その後、蒸発によって除去することができ、抽出された染料を固体として回収することができる。次いで、この回収された固体染料を新鮮なイオン液体に再溶解し、未使用の材料を染色するために使用することができる。換言すれば、本明細書に開示されるタイプの浄化方法を使用して、ストリッピングされた染料溶液から染料を除去した後、染料は、有利には、吸着剤から回収され、その後、染色のために再使用され得る。抽出／回収された固体染料を使用するためのこのアプローチの例を以下に記載する。

使用したテキスタイル廃棄物材料は、およそ１×１ｃｍ^２の長方形部分に切断されたプレコンシューマＰＥＴであった。全ての抽出は、１：１０ｗｔ／ｗｔの固形分ローディングで１５０℃で３０分間実施した。使用したイオン液体溶液は、８０ｗｔ％の１－エチル，３－メチルイミダゾリウムエチルスルファート及び２０ｗｔ％のジメチルスルホキシドを含有していた。浄化方法は、市販の吸着剤材料ＡｍｂｅｒＬｉｔｅ ＸＡＤ－４（非イオン性ポリマー吸着剤）を、１：１０ｗｔ／ｗｔの固形分ローディングで、ガラススクリュートップジャー内の抽出された染料溶液（ストリッピングされた染料溶液）に添加し、磁気的に撹拌しながら２４時間４５℃に加熱することから構成された。使用前にＡｍｂｅｒｌｉｔｅ ＸＡＤ－４を水及びアセトンで洗浄した後、使用前に風乾した。染料リッチ吸着剤を分離し、「洗浄された」染料溶液を回収するために、混合物を濾紙及びブフナー漏斗を通して真空下で濾過した。脱イオン水を用いて吸着材を４回洗浄して、残留イオン液体を除去した。次いで、染料リッチ吸収剤中の染料を、５０ｍＬのアセトンを添加し、１時間振盪することによって吸着剤から脱着させ、染料リッチアセトンを濾紙で濾過することによって回収した。毎回新鮮なアセトンを使用して合計４回の脱着サイクルを行い、次いで、各サイクルから得られた染料リッチアセトンを一緒に添加した。回転蒸発を使用して、染料リッチ溶液からアセトンを除去し（４回の脱着サイクルから回収した）、染料を固体材料として回収した。

回収した固体染料を、６０ｗｔ％の１－エチル，３－メチルイミダゾリウムエチルスルファート及び４０ｗｔ％の水を含有する新鮮なイオン液体溶液に添加した。得られた染料リッチ溶液を使用して、本明細書に開示される染色方法（すなわち、染料が分散されたイオン液体の水溶液）を使用して、１：１０ｗｔ／ｗｔの固形分ローディングで１５０℃で３０分間、未使用の未着色ＰＥＴ生地を染色した。

図１３ａは、丸底フラスコの底部に固体材料として回収された染料を示す。図１３ｂは、染料が抽出された出発材料、及び両方のイオン液体溶液を使用して染色された材料のＫ／Ｓ比（ＵＶ－ｖｉｓ反射率スペクトルから決定される）を示す。したがって、本明細書に開示される方法を使用して、抽出された染料を固体材料として回収し、次いで新しい材料をうまく染色するために使用することが可能である。回収された染料を使用して、未使用のテキスタイル材料を出発材料と非常に類似した色強度に有利に染色することができ、可視スペクトル全体にわたって同様のＫ／Ｓ比を示す。

同時のイオン液体浄化及び染料回収
本明細書に開示されるタイプの染料リサイクル方法は、（イオン液体溶液に添加された）吸着剤の存在下でテキスタイルから染料をストリッピングするために使用され得る。抽出された染料は、テキスタイルから染料を抽出する間に吸着材料に吸着し、抽出媒体（イオン液体溶液）中の高い濃度勾配を維持することによって脱色の程度を有利に増加させることが分かった。同時イオン液体浄化及び染料回収アプローチの例が与えられ、染料２プレコンシューマＰＥＴ材料は、本明細書に開示される方法を使用して抽出／再利用され、当該材料は約６×７ｃｍ^２の矩形部分に切断される。２つの異なる市販の吸着剤材料、すなわち活性炭及びＡｍｂｅｒＬｉｔｅ ＸＡＤ－４を、イオン液体溶液に対してそれぞれ１：５ｗｔ／ｗｔ及び２：５ｗｔ／ｗｔの固形分ローディングで使用した。Ｎ，Ｎ－ジメチルブチルアンモニウム水素スルファートを使用して、１：１０ｗｔ／ｗｔのテキスタイル材料の固体ローディングで、様々な期間及び様々な温度で抽出を行った。

図１４ａ及び図１４ｂは、可視スペクトルのピーク波長における、得られた染料リッチイオン液体溶液の吸光度を示す。吸着材料を抽出媒体に添加すると、色除去が改善され、１５０℃で６０分間で、６０分後にほぼ定量的なレベルに達することが分かる。抽出中の吸着材料への染料の吸着の成功は、特徴的な波長における染料リッチＩＬ溶液の吸光度の大幅な低下を通して見ることができる。

イオン液体性能
本明細書で開示される染料リサイクル方法におけるいくつかの異なるイオン液体溶液の染料抽出／ストリッピング性能を、染色されたプレコンシューマＰＥＴテキスタイルと比較した。比較されるイオン液体は、Ｎ，Ｎ－ジメチルブチルアンモニウム水素スルファート（［ＤＭＢＡ］［ＨＳＯ４］）、１－エチル，３－メチルイミダゾリウムクロリド（［ｅｍｉｍ］Ｃｌ）、１－エチル，３－メチルイミダゾリウムブロミド（［ｅｍｉｍ］Ｂｒ）、１－メチルイミダゾリウムクロリド（［Ｈｍｉｍ］Ｃｌ）、１－エチル，３－メチルイミダゾリウムエチルスルファート（［ｅｍｉｍ］［ＥｔＳＯ４］）、１－エチル，３－メチルイミダゾリウムメチルスルホナート（［ｅｍｉｍ］［ＭｅＳＯ３］）、及びジメチルエタノールアンモニウムホルマート（［ＤＭＥｔａ］［ＨＣＯＯ］）である。本明細書に開示されているように、本明細書に開示されている方法は、これらのイオン液体溶液と共に使用されることに限定されず、他のイオン液体溶液が使用されてもよい。

図１５ａは、異なる共溶媒（共溶媒が示され、全て２０ｗｔ％）を含むいくつかのイオン液体を使用した青色プレコンシューマＰＥＴのＫ／Ｓ比の減少を示す。全ての抽出は、１５０℃で３０分間及び６０分間、１：１０ｗｔ／ｗｔの固形分ローディングで行った。イオン液体間の性能の最大の差は抽出速度論に関するものであり、３０分での抽出の大きな差（５０～９３％）であったが、６０分後には比較的小さな差（７８～９２％）であった。

図１５ｂは、異なる含水量を有するいくつかのイオン液体を使用した青色プレコンシューマＰＥＴのＫ／Ｓ比の減少を示す。全ての抽出は、１２０℃で１２０分間、１：１０ｗｔ／ｗｔの固形分ローディングで行った。

共溶媒としての有機溶媒の使用
本明細書に開示される方法で使用されるイオン液体溶液、例えば、Ｎ，Ｎ－ジメチルブチルアンモニウム水素スルファートは、有機共溶媒と共に使用され得る。

以下の実施例は、イオン液体溶液としてＮ，Ｎ－ジメチルブチルアンモニウム水素スルファートを使用して、プレコンシューマＰＥＴテキスタイルから染料を抽出する。使用した共溶媒はエタノール及びアセトンであり、結果は共溶媒としての水と比較した。

図１６ａは、共溶媒として水及びエタノールを使用し、１：１０ｗｔ／ｗｔの固形分ローディングで１５０℃で３０分間及び６０分間抽出を行った、青色プレコンシューマＰＥＴのＫ／Ｓ比の減少を示す。共溶媒としてのエタノールによる水の置換は、抽出／ストリッピング性能を改善することが見出されており、これは、非水性環境における染料の溶解度の増加に起因する抽出のより速い速度論によって見られる。共溶媒としてエタノールを使用すると３０分後に抽出が完了することが分かったが、共溶媒として水を使用すると３０～６０分に抽出が大幅に増加する。

図１６ｂは、共溶媒として水及びアセトンを使用し、１：１０ｗｔ／ｗｔの固形分ローディングで１４０℃で３０分間及び６０分間抽出を行った、青色プレコンシューマＰＥＴのＫ／Ｓ比の減少を示す。共溶媒としてアセトンを使用すると、水及びエタノール共溶媒よりも高い脱色で、染料抽出性能を潜在的に改善することができる。

したがって、抽出性能は、有機溶媒を共溶媒として水の上で使用することによって、脱色速度及び染料安定性に関して改善することができる。しかしながら、有機溶媒の使用は、プロセスにおける安全性の懸念を増大させ、プロセスの環境的資格を低下させる。

セルロース系テキスタイルの崩壊
テキスタイル廃棄物繊維から染料をリサイクルする別の経路は、テキスタイル繊維、特にリネン、麻、ビスコース、リヨセル、綿等のセルロース系テキスタイルのイオン液体溶液への崩壊を考慮している。本明細書に開示される方法における染色テキスタイルとしてのセルロースリッチテキスタイルを＞９０℃、又はより好ましくは＞１２０℃の温度に加熱すると、テキスタイルからの染料がイオン液体溶液に分散されている間に、繊維はより小さな断片に、最終的には着色粉末形態に崩壊し始めることが見出された。次いで、着色粉末をイオン液体から分離し、水で十分に洗浄し、乾燥させることができる。次いで、着色粉末を機械的に粉砕してより微細な粒子にし、染料として使用して、新しい一片のテキスタイル繊維、具体的には加熱下で染料を膨潤繊維に捕捉することによって染色が行われる合成テキスタイルを染色することができる。染料浴は、従来の水系染料浴又はイオン液体系染料浴のいずれかであり得る。

以下の実施例では、本明細書に開示される染料リサイクル方法は、染色ポストコンシューマ１００％リネンセルロース系生地を用いて実施された。着色したポストコンシューマのリネン生地を切断し、８０ｗｔ％のＮ，Ｎジメチルブチルアンモニウム水素スルファートのイオン液体溶液に１５０℃で４５分間浸漬した。条件は、染料の一部をイオン液体溶液中にストリッピングしながら、生地を崩壊させて着色粉末にした。次いで、着色粉末をイオン液体から分離し、水で十分に洗浄し、乾燥させる。次いで、着色粉末を乳棒を用いて粉砕してより微細な粒子にした。次いで、着色粉末を染料として使用して、１００％ナイロン生地を１２０℃で６０分間染色し、染料濃度は１０％ｏｗｆ（ｏｎ ｗｅｉｇｈｔ ｆａｂｒｉｃ；染料粉末１０ｇ／生地１００ｇ）であった。この工程における染色は、従来、水浴又はイオン液体を染色媒体として用いて行うことができる。次いで、染色したナイロン生地を水及び市販の洗剤（Ａｒｉｅｌ（商標）３－１洗浄ポッド）で十分に洗浄した。図１７ａは、ａ）染料浴として水、及びｂ）染料浴としてイオン液体溶液を使用したセルロース系着色粉末を使用した、未染色ナイロン生地及びナイロン染色生地のＫ／Ｓ値を示す。両方の染料浴を補助化学物質の添加なしで使用し、前処理工程を適用せずに未染色ナイロン生地を使用した。

別の例を図１７ｂに示し、８０ｗｔ％のＮ，Ｎジメチルブチルアンモニウム水素スルファートのイオン液体溶液に１５０℃で６０分間浸漬した１００％綿のデニムを使用した。この綿粉末を染料（５％ｏｗｆ）としてポリエステル生地を１５０℃で４５分間染色した。図１７ｂは、ａ）染料浴として水、及びｂ）染料浴としてイオン液体溶液を使用した、未染色ポリエステル及び新しく染色されたポリエステルのＫ／Ｓ比を示す。染料浴を補助化学物質の添加なしで使用し、前処理工程を適用せずに未染色ナイロン生地を使用した。

Claims (48)

1. 染色されたテキスタイルから染料をリサイクルするための方法であって、以下の工程、
   染料で着色されたテキスタイルを提供する工程と、
   前記テキスタイルをイオン液体の溶液を含む浴に添加し、それによって前記テキスタイルから前記染料をストリッピングし、前記溶液内に分散させる工程と、
   を含む、方法。
2. 前記染料が、分散染料、酸性染料、塩基性染料、反応染料、建染染料であり、好ましくは前記染料が分散染料である、請求項１に記載の方法。
3. 前記イオン液体の溶液が、プロトン性イオン液体の溶液、好ましくはプロトン性イオン液体の水溶液である、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記イオン液体の溶液がイオン液体水溶液であるか、又は前記イオン液体の溶液がイオン液体及び１つ又は複数の有機共溶媒を含む、請求項１又は２に記載の方法。
5. 前記有機共溶媒が、エタノール、アセトン、又はジメチルスルホキシドから選択される、請求項４に記載の方法。
6. 染色されたテキスタイルから染料をリサイクルするための方法であって、以下の工程、
   染料で着色されたテキスタイルを提供する工程であって、前記染料が分散染料である、工程と、
   前記テキスタイルをイオン液体の溶液を含む浴に添加し、それによって前記染料を前記テキスタイルからストリッピングし、前記溶液内に分散させる工程であって、前記イオン液体の溶液はプロトン性液体の水溶液である、工程と、
   を含む、方法。
7. 前記プロトン性イオン液体が、アンモニウム系、イミダゾリウム系、アミノ酸系、又はアセタート系のプロトン性イオン液体である、請求項３又は６に記載の方法。
8. 前記プロトン性イオン液体が、アンモニウム又はイミダゾリウムと、水素スルファート（ＨＳＯ_４）又は塩化物アニオン、例えばジメチルブチルアンモニウム水素スルファート、１－メチルイミダゾリウム水素スルファート、トリエチルアンモニウム水素スルファート又は１－メチルイミダゾリウムクロリドとの反応生成物である、請求項３、６又は７に記載の方法。
9. 前記イオン液体が、１－エチル－３－メチルイミダゾリウムアセタート、１－エチル－３－メチルアンモニウムメタンヒルスルホナート、１－エチル－３－メチルイミダゾリウムエチルスルファート、１－エチル－３－メチル－イマゾリウム（ｉｍａｚｏｄｌｉｕｍ）クロリド、１－エチル－３－メチル－イミダゾリウムブロミド、Ｎ．Ｎ－ジメチルブチルアンモニウムアセタート、又はジメチルエタノールアンモニウムホルマートを含む非プロトン性イオン液体である、請求項１、２、４又は５に記載の方法。
10. 前記イオン液体が、
    水素スルファート、トリフルオロアセタート等の分岐及び／又はハロゲン化カルボキシラートを含む、カルボキシラート、例えばアセタート、ホルマート若しくはプロピオナート、硫酸エチル若しくは硫酸メチル等のアルキルスルファート、メタンスルホナート又はエタンスルホナート等のアルキルスルホナート、塩化物、臭化物若しくはフッ化物等のハロゲン化物、ジシアナミド、トリフルオロメチルスルホナート、チオシアネート、ビ（トリフルオロメチルスルホニル）イミド、トリフルオロメチルスルホナート、テトラフルオロボラート、ヘキサフルオロホスファート、又はリシネート、セリネート若しくはアルギネート等のアミノ酸系アニオンから選択されるアニオン；あるいは
    プロトン性又は非プロトン性アルキルアンモニウム、例えば、Ｎ，Ｎ－ジメチルブチルアンモニウム、トリエチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム、ブチルアンモニウム、ジメチルエタノールアンモニウム等のアルキルアンモニウム、１－メチルイミダゾリウム、１－エチル，３－メチルイミダゾリウム、アルキルピリジニウム、アルキルピロリジニウム等のアルキルイミダゾリウム、又はコリンから選択されるカチオン
    に基づく、請求項１、２、４又は５に記載の方法。
11. 前記イオン液体が、Ｎ，Ｎ－ジメチルブチルアンモニウム水素スルファート、１－メチルイミダゾリウムクロリド、１－メチルイミダゾリウムブロミド、トリエチルアンモニウム水素スルファート、１－エチル，３－メチルイミダゾリウムエチルスルファート、１－エチル，３－メチルイミダゾリウムメチルスルファート、Ｎ，Ｎ－ジメチルブチルアンモニウムメタンスルホナート、１－ブチル，３－メチルイミダゾリウムｂｉ（トリフルオロメチルスルホニル）イミド、コリン水素スルファート、塩化コリン、１－メチルイミダゾリウムエチルスルファート、ブチルアンモニウムメタンスルホナート、ブチルアンモニウムトリフルオロアセタート、Ｎ，Ｎ－ジメチルブチルアンモニウムトリフルオロアセタート、コリン水素スルファート、１－エチル，３－メチルイミダゾリウムクロリド、１－エチル，３－メチルイミダゾリウムブロミド、１－ブチル，３－メチルイミダゾリウムクロリド、１－メチルイミダゾリウム水素スルファート、１－メチルイミダゾリウムメタンスルホナート、１－メチルイミダゾリウムメチルスルホナート又はジメチルエタノールアンモニウムホルマートを含む、請求項１、２、４又は５に記載の方法。
12. 前記イオン液体が、トリエチルアンモニウム水素スルファート（［ＴＥＡ］［ＨＳＯ_４］）、Ｎ，Ｎジメチル－Ｎ－ブチルアンモニウム水素スルファート（［ＤＭＢＡ］［ＨＳＯ_４］）、１－メチルイミダゾリウム水素スルファート（［ＨＭＩＭ］［ＨＳＯ_４］）、Ｉブチルイミダゾリウム水素スルファート（［ＨＢＩＭ］［ＨＳＯ_４］）、又は１－エチル，３－メチルイミダゾリウムエチルスルファート（［Ｅｍｉｍ］［ＥｔｈＳＯ_４］）である、請求項１、２、４又は５に記載の方法。
13. 前記ストリッピング工程の後に、前記ストリッピングされたテキスタイルが前記浴から除去される、請求項１～１２のいずれか一項に記載の方法。
14. 前記テキスタイルが、除去される前に、０．５～３時間、好ましくは０．７５～１．５時間、前記浴に添加される、請求項１～１３のいずれか一項に記載の方法。
15. 前記ストリッピング工程における前記イオン液体の溶液中の前記イオン液体の濃度が、９５ｗｔ％～５０ｗｔ％、好ましくは８５ｗｔ％～６５ｗｔ％、より好ましくは８０ｗｔ％～７０ｗｔ％である、請求項１～１４のいずれか一項に記載の方法。
16. 前記イオン液体の溶液を７０℃～２００℃、好ましくは１００℃～２００℃の温度、又はより好ましくは１４０℃～１６０℃若しくは７０℃～１２０℃の温度に加熱することを更に含む、請求項１～１５のいずれか一項に記載の方法。
17. 前記イオン液体の溶液の１キログラム当たりの染色されたテキスタイルのローディングが、１０ｇ～５００ｇ、好ましくは５０ｇ～３００ｇ、より好ましくは１００ｇ～２５０ｇである、請求項１～１６のいずれか一項に記載の方法。
18. 前記染色されたテキスタイルが、幅約３ｍｍ～５００ｍｍ、好ましくは幅約５ｍｍ～７０ｍｍ、より好ましくは幅１０ｍｍ～４０ｍｍの１つ又は複数の染色されたテキスタイルストリップである、請求項１～１７のいずれか一項に記載の方法。
19. 前記染色されたテキスタイルが、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリコットン、アクリル、ナイロン、又はポリエステルブレンド等のポリエステルを含む合成テキスタイルであるか、又は綿、リネン、ビスコース、又はリヨセル等のセルロースを含む天然テキスタイルである、請求項１～１８のいずれか一項に記載の方法。
20. 前記ストリッピング工程の後に、染料が分散された前記イオン液体の溶液を、約１０℃～８０℃の温度、好ましくは約室温まで冷却することを更に含む、請求項１～１９のいずれか一項に記載の方法。
21. 前記ストリッピング工程から得られた、染料が分散された前記イオン液体の溶液を使用してテキスタイルを染色する染色工程を更に含み、前記染色工程が、
    染色されるテキスタイルを、イオン液体及びその中に分散された染料の溶液を含む浴に添加し、それによって前記テキスタイルを前記染料に曝露し、前記テキスタイルを染色する工程を含む、請求項１～２０のいずれか一項に記載の方法。
22. 前記溶液の１キログラム当たりの染色される前記テキスタイルのローディングが、１０ｇ～５００ｇ、好ましくは５０ｇ～３００ｇ、より好ましくは１００ｇ～２５０ｇである、請求項２１に記載の方法。
23. 前記染色されるテキスタイルが前記浴に添加された後、前記染色されるテキスタイル並びに前記イオン液体及び染料の溶液を４０℃～２００℃の温度に０．２５時間～２時間加熱することを更に含む、請求項２１又は２２に記載の方法。
24. 前記染色されるテキスタイル並びに前記イオン液体及び染料の溶液の前記加熱が、前記染色されるテキスタイルが前記浴に添加された後、５０℃～８０℃の温度に０．５時間加熱し、続いて１００℃～１８０℃に０．５時間加熱することを含む少なくとも２つの加熱工程を含む、請求項２３に記載の方法。
25. 前記染色工程が、水を前記浴に添加して、前記水溶液中のプロトン性イオン液体の濃度を７０ｗｔ％～１０ｗｔ％、好ましくは６５ｗｔ％～２０ｗｔ％、より好ましくは６０ｗｔ％～４０ｗｔ％に低下させる水和工程を更に含む、請求項２１～２４のいずれか一項に記載の方法。
26. 前記染色工程の後に、熱が前記浴に加えられて、蒸発によって前記水溶液中のプロトン性イオン液体の濃度を９５ｗｔ％～６５ｗｔ％、好ましくは８０ｗｔ％～７０ｗｔ％に増加させる脱水工程を更に含む、請求項２５に記載の方法。
27. 前記染色工程の後に、前記イオン液体の溶液から残留染料を除去し、それによってイオン液体の洗浄された溶液を生成する浄化工程を更に含み、前記浄化工程が、好ましくは、活性炭カラムプロセスを使用することによって、又は吸着剤を使用することによって等の吸着プロセスによって残留染料を除去することを含む、請求項２１～２６のいずれか一項に記載の方法。
28. 前記浄化工程が、前記イオン液体の溶液から任意の残留染料を除去する工程と、前記染料を吸着するように構成された吸着剤を使用して、前記除去された染料を固体として、好ましくは粉末として回収する工程と、を含む、請求項２７に記載の方法。
29. 前記染料が、前記イオン液体の溶液中に分散された前記染料の所望の量が前記吸着剤に吸着し、それにより染料を含む染料リッチ吸着剤を形成するまで、前記染料が分散された前記イオン液体の溶液を２０℃～８０℃、好ましくは４０℃～６０℃の温度に加熱することによって回収される、請求項２８に記載の方法。
30. 前記浄化工程における前記加熱が、約１２～４８時間、好ましくは２４時間の期間である、請求項２９に記載の方法。
31. 前記浄化工程が、前記染料リッチ吸着剤を溶媒で洗浄し、それによって前記染料リッチ吸着剤から染料を除去することを更に含む、請求項２８～３０のいずれか一項に記載の方法。
32. 前記溶媒がアセトンである、請求項３１に記載の方法。
33. 前記吸着剤が、活性炭吸着剤等の有機吸着剤、又は市販の活性炭及びＡｍｂｅｒｌｉｔｅ ＸＡＤ－４等のポリマー吸着剤から選択される、請求項２８～３２のいずれか一項に記載の方法。
34. 前記浄化工程が前記ストリッピング工程と同時である、請求項２８～３３のいずれか一項に記載の方法。
35. 前記ストリッピング工程で染料がテキスタイルから部分的にストリッピングされた後、前記浄化工程の前に、前記浴から前記テキスタイルを除去することと、次いで、前記浄化工程の後に前記テキスタイルを前記イオン液体の洗浄された溶液に再導入し、前記イオン液体の溶液として前記イオン液体の浄化された溶液を使用して、請求項１～３３のいずれか一項に記載の方法を使用して前記テキスタイルから染料をリサイクルすることと、を更に含む、請求項２８～３３のいずれか一項に記載の方法。
36. 前記回収された固体染料が、水系染色プロセス又はイオン液体系染色プロセスで染色されるテキスタイルを染色するために使用される、請求項２８～３５のいずれか一項に記載の方法。
37. 染色される前記テキスタイルが、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のポリエステル、アクリル、ナイロン、又はポリコットン等のポリエステルブレンドを含む合成テキスタイルであるか、又は綿、ビスコース又はリヨセル等のセルロースを含む天然テキスタイルである、請求項２１～３６のいずれか一項に記載の方法。
38. テキスタイルを染色する方法であって、
    テキスタイルを提供する工程と、
    請求項１～２０のいずれか一項に記載の方法から得られたイオン液体及びその中に分散した染料の溶液を含む浴に前記テキスタイルを添加し、それによって前記テキスタイルを前記染料に曝露し、前記テキスタイルを染色する工程と、
    を含む、方法。
39. 前記溶液の１キログラム当たりの染色される前記テキスタイルのローディングが、１０ｇ～５００ｇ、好ましくは５０ｇ～３００ｇ、より好ましくは１００ｇ～２５０ｇである、請求項３８に記載の方法。
40. 前記染色されるテキスタイルが前記浴に添加された後、前記染色されるテキスタイル並びに前記イオン液体及び染料の溶液を４０℃～２００℃の温度に０．２５時間～２時間加熱することを更に含む、請求項３８又は請求項３９に記載の方法。
41. 前記染色されるテキスタイルが前記浴に添加された後、前記染色されるテキスタイル並びに前記イオン液体及び分散染料の前記溶液の前記加熱が、５０℃～８０℃の温度に０．５時間加熱し、続いて１００℃～１８０℃に０．５時間加熱することを含む少なくとも２つの加熱工程を含む、請求項４０に記載の方法。
42. 前記イオン液体溶液がイオン液体水溶液であり、前記染色工程が、
    前記水溶液中のイオン液体の濃度を７０ｗｔ％～１０ｗｔ％、好ましくは６５ｗｔ％～２０ｗｔ％、より好ましくは６０ｗｔ％～４０ｗｔ％に低下させるために水を前記浴に添加する水和工程と、任意選択的に、
    前記染色工程の後に、熱を前記浴に加えて、蒸発によって前記水溶液中のイオン液体の濃度を９５ｗｔ％～６５ｗｔ％、好ましくは８０ｗｔ％～７０ｗｔ％に増加させる脱水工程と、
    を更に含む、請求項３８～４１のいずれか一項に記載の方法。
43. 染色されたテキスタイルから染料をリサイクルするための方法であって、以下の工程、
    分散染料で着色されたテキスタイルを提供する工程と、
    前記テキスタイルをプロトン性イオン液体の水溶液を含む浴に添加し、それによって前記染料を前記テキスタイルからストリッピングし、前記水溶液中に分散させる工程と、
    前記ストリッピングされたテキスタイルを前記浴から除去する工程と、
    プロトン性イオン液体及び分散染料を含む前記水溶液を含む前記浴に、染色されるテキスタイルを添加し、それによって前記テキスタイルを前記染料に曝露し、前記テキスタイルを染色する工程と、
    を含む、方法。
44. 染色されたテキスタイルから染料をリサイクルするための方法であって、以下の工程、
    染料で着色されたセルロースを含む天然テキスタイル材料を提供する工程と、
    前記テキスタイルを、イオン液体の溶液を含む浴に添加する工程と、
    前記浴を加熱し、それによってセルロース系材料を分解させる工程と、
    を含む、方法。
45. 前記加熱が、前記浴中の前記イオン液体の溶液を少なくとも９０℃、好ましくは少なくとも１５０℃、より好ましくは９０℃～３００℃、最も好ましくは１５０℃～２００℃の温度に維持するために行われる、請求項４４に記載の方法。
46. 前記分解されたセルロース系材料が、前記テキスタイル１ｋｇ当たり１０ｇ～５００ｇ、好ましくは前記テキスタイル１ｋｇ当たり５０ｇ～２５０ｇの固形分ローディングを有する、請求項４４又は請求項４５に記載の方法。
47. 前記分解されたセルロース系材料を前記浴から除去することと、前記分解されたセルロース系材料を粉砕して、その後の染色プロセスでテキスタイルを染色するのに使用するための染料粉末を形成することと、を更に含む、請求項４４～４６のいずれか一項に記載の方法。
48. 前記染料粉末は、粉砕中又は粉砕後に、異なる顔料の１つ又は複数の他の染料粉末と混合され、それにより、所望の顔料色の染料粉末を作り出す、請求項４４～４７のいずれか一項に記載の方法。