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纺织制品和用于生产和拆解纺织制品的方法

2021-02-16 21:33:48

纺织制品和用于生产和拆解纺织制品的方法

  技术领域

  本发明涉及用于生产和拆解纺织制品的方法,其中,可以自动地或半自动地拆解纺织制品。

  背景技术

  纺织工业是世界上第二高污染的工业(仅次于石化工业)。现今,每秒都会丢弃装满一卡车的纺织品。纺织工业中使用的仅1%的材料被回收。每年有价值500亿美元的材料不会被重复使用(来源:麦克阿瑟基金会)。这些事实虽然程度较轻,但对于家具工业和其它基于纺织品的工业也是如此。其示例有服装、鞋类、家具、地板覆盖物、床垫、被褥和汽车部件(诸如安全气囊、座椅覆盖物和安全带)。

  由若干组件组成的绝大多数基于纺织品的产品不可重复使用,或者在它们的使用寿命或预期寿命结束时很难回收成可用产品。

  丢弃的纺织产品大部分终结于燃烧炉或垃圾倾倒场。如果它们仍被回收,则用切碎机将它们切成小块。在最佳情况下,然后分离出构成产品的不同材料:在空气压力和离心力的影响下,将切碎的材料块根据它们的材料类型进行分类。这是一个能源密集且复杂的过程,导致回收材料的质量和经济价值下降。

  由于回收材料的质量比原始材料差,所以无法在相同行业或相同原始应用中重复使用。例如,回收的纺织品和皮革主要用来在隔离垫、纺织品和移动布中使用以及用作混凝土和聚合物生产的填料。这种类型的回收也被称为术语“降级回收(down-cycling)”。

  回收材料质量下降主要是由于两个因素。首先,由于碎裂,材料的尺寸受到严格限制,这导致材料的机械特性降低并导致相关联的价值降低。其次,回收材料的纯度降低也起作用。实际上,大多数纺织产品都是由不同的材料制成的,各种材料都需要不同的回收程序。一种材料被另一材料污染是回收纺织材料质量较差的主要原因。

  化学回收过程和机械回收过程二者对于诸如拉链和纽扣之类的硬点都较难。在机械回收(即,纤维化)和化学回收(即,一方面,解聚合和再聚合过程(诸如ECONYLE再生尼龙),另一方面,粘合过程(诸如赛克塞尔再生纤维(saxell refibra)和RENEWCELL再生胶粘纤维)期间,硬点会导致堵塞并损坏机器。因此,在开始回收过程之前必须去除硬点。如今,这种动作被称为“脱除”(delissage),它是通过两种方式进行的:一方面是手动地进行的,另一方面是利用更强、更粗的成纤机(诸如拉罗什(laroche)的埃克赛尔(exel)碎皮机。不幸的是,手动去除硬点在经济上不具有成本效益,并且研究表明,利用较粗的成纤机,获得的纤维太短(质量差)。

  因此,需要一种在回收过程期间有效地分离或拆解纺织制品的各个部件的方法,该方法防止材料的污染,容易地去除硬点并提高现有回收过程的效率和质量。

  从EP2861793已知这种方法。EP2861793描述了一种具有内置拆解功能的缝制方法。EP2861793的方法是基于已使用纱线根据电磁辐射发生的化学变化。该方法耗时且难以大规模应用。根据EP2861793的方法的拆解例如在法拉第笼中进行,其结果是,不可能以连续的过程进行拆解。而且,该方法不允许特定的拆解,而仅允许拆解整个制品。

  本发明旨在找到一些上述问题或缺点的至少一个解决方案。

  发明内容

  因此,本发明提供了根据权利要求1所述的方法。在第一方面,本发明涉及一种用于生产纺织制品的方法,其中,由于使用了聚合物熔融纱线,所以可以自动地或半自动地对纺织制品进行拆解,并且其中,所生产的制品的拆解借助于将制品或纱线加热到等于或高于熔融温度的温度来进行,其结果是使针迹变松弛。

  纺织工业对环境的影响不可低估。纺织工业是世界上第二高污染的工业。本发明提供了一种解决该问题的方法。由于本发明,可以大大减少丢弃、不回收或不再次使用的纺织制品的量。

  内置拆解功能使脱除(delissage)(去除诸如纽扣和拉链之类的硬点)变得简单而有利,其结果是,在机械和化学回收期间,回收材料的机械特性随后可以更好地维持。此外,本发明的方法允许在由多种组件组成的纺织制品的使用寿命或预期寿命结束时容易地拆解它们。因此避免了由于不同部件的不能拆解或拆解不当而造成的回收材料的污染。由于来自纺织工业的回收材料的质量下降主要是由于材料的机械特性下降以及其纯度降低而引起的,所以本发明允许技术人员获得来自纺织工业的高质量回收产品。

  高质量材料的拆解和再次使用一方面导致在纺织废料的处理中节省了巨大的资金,并且另一方面也以这种方式获得了用于生产新纺织制品的原材料,因此在生产新纺织制品中经济节省也会继续。由于可以半自动地或完全自动地进行拆解过程,所以与现有的纺织制品回收过程相反,这是节省时间的过程,并且因此也是相对便宜的过程。计算表面,相对于当前已知的手动方法,成本至少可以降低20%或以上。

  本发明的内置拆解功能基于在这些纺织制品的生产过程期间使用聚合物熔融纱线用于缝合或缝制纺织制品。通过加热纱线可以容易地执行纺织制品的不同部件和材料的拆解。对应地,在第二方面,本发明提供了根据权利要求9的熔融纱线。更尤其是,本发明涉及一种熔融纱线,该熔融纱线包括一根或更多根纵向平行的长丝,其中,长丝的熔融温度在60℃至200℃之间。

  本发明可以被引入纺织工业而无需对生产设施进行显著改变。熔融纱线确实适合在现有缝制机器中使用并提供牢固的缝合。

  在第三方面,本发明提供了根据权利要求14的纺织制品。更尤其是,本发明涉及可以自动地或半自动地拆解的纺织制品。在优选实施方式中,纺织制品是经由权利要求1至8中任一项所述的方法获得的,或者其中,纺织制品使用一个或更多个权利要求9至13中任一项所述的纱线。对应地,在第四方面也是最后方面,本发明提供了根据权利要求18的方法。更尤其是,本发明涉及一种用于拆解权利要求14所述的或借助于根据权利要求9至13中任一项所述的熔融纱线而获得的纺织制品的方法,其特征在于,将熔融纱线加热到处于熔融纱线的熔融温度的范围内的温度。

  由于本发明,在拆解纺织制品之后获得的材料因为它们的机械特性和它们的高纯度得以维持而可以用作生产新纺织制品的原材料。这样,本发明不仅有助于减少由纺织工业引起的大量浪费以及对我们的生态系统引起的相关联的压力,而且还可以减少与生产新的未使用的纺织制品相关联的能量消耗和水消耗。

  附图说明

  图1示出了根据本发明的一个实施方式的纺织制品的生产的示意例示。

  图2示出了用于拆解纺织制品的加热单元的可能实施方式。

  具体实施方式

  本发明涉及纺织制品的使用寿命终止过程并提供了一种用于生产和拆解纺织制品的方法,其中,可以自动地或半自动地拆解纺织制品。与现有技术相反,该方法基于通过环境温度变化(在当前情况下是通过温度升高)获得的物理相变(也称为聚集状态的变化)。这与EP2861793中描述的现有技术是不同过程,在现有技术中,使用辐射来调节材料的机械特性。这种辐射引起解聚合并随后导致机械特性降低。在此描述的方法中,没有化学反应发生,并且因此也没有解聚合。该方法仅基于物理相变化,其中,纱线从固态演变成“液态”。由于具有特定熔融温度的各种复杂纱线,仅已使用的纱线才会在温度升高时熔化,而纺织制品及其组件仍保持完整。在此重要的是,这些纱线具有高的导热性,而用于辐射拆解的纱线将主要具有隔离功能。

  当前方法、纱线和装置有助于以简单且生态的方式拆卸纺织制品,从而有助于改进可以大规模应用的循环经济性。

  除非另有说明,否则本发明说明书中使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)应具有本发明的本领域技术人员通常理解的含义。为了更好地理解本发明的描述,将具体解释以下术语。

  除非在上下文中清楚地有不同理解,否则文档中的“一”、“一个”和“该”均指单数和复数形式。“区段”是指例如一个或更多个区段。

  当在文档中与可测量的量、参数、周期或力矩等一起使用“近似”或“大约”时,指的是所引用的值的+/-20%或更小、优选为+/-10%或更小、更优选为+/-5%或更小、更优选为+/-1%或更小、甚至更优选为+/-0.1%或更小的变化,只要这些变化适用于所描述的发明。然而,将清楚地理解,使用术语“近似”或“大约”处的数量的值本身是指定的。

  术语“包括(include)”、“包括(including)”、“包含(consist)”、“包含(consisting)”、“设置有(provide with)”、“含有(contain)”、“含有(containing)”、“具有(comprise)”、“具有(comprising)”是同义词,并且包括开放性术语,该开放性术语表示存在下面所述的内容并且不排除或防止现有技术中已知或描述的其它组件、特性、元件、构件、步骤的存在。

  借助于端点描述的数字区间包括端点之间的所有整数、分数和/或实数,包括这些端点。

  “纺织品”是由长丝(无头线)或纤维(短线)组成的可变形材料。纺织品可以是一维、二维或三维的。

  术语“纺织制品”或“基于纺织品的制品”在此用于指示至少部分由纺织品和/或皮革(来自动物皮或合成皮革的皮革)组成的对象。纺织制品的非限制性示例是:服装和鞋类、防护服(诸如防割手套、防护服和防弹夹克)、家用纺织制品(诸如清洁布、地板布、床单、毯子、茶巾、毛巾、桌布和手帕)、家具用纺织品(诸如网状窗帘、窗帘、地毯、地板覆盖物、家具覆盖物和防晒帘);工业用纺织制品(诸如帆布、帐篷、降落伞、屏幕、绳索);土工织物(诸如护岸、侵蚀保护、路基加固、橡胶加固(诸如自行车和汽车轮胎)、传送带、内胎、橡皮船和用于交通工具(诸如汽车、火车和飞机)的纺织品(诸如气囊、座椅覆盖物和安全带)。

  在本发明的上下文中,术语“自动”和“半自动”是指一种过程,在该过程中,纺织品的拆解不是手动进行的,而是相反地由机器或装置完全(自动的)或很大程度上(半自动)进行的。

  使用“纱线”或线是指通过纺制纤维制成的线或指的是基本上无头并因此已经形成纱线的长丝纱。在本发明的上下文中,在“标准纱线”与“熔融纱线”之间进行区分。

  术语“标准纱线”既包括缝制线又包括刺绣丝线。术语“标准纱线”尤其是指主要旨在将两个部件缝制在一起的缝合线、装饰线(诸如金属线或较粗的线)和最佳在锁定机器中使用的锁定线。术语“标准纱线”还指通常已知并且在纺织工业中用于生产纺织制品的线。尤其是,标准纱线将是由选自以下组的材料制成的纱线:棉、亚麻、聚酯、人造丝、羊毛、尼龙、丝绸或它们的组合。此外,该纱线在熔融纱线的熔融温度范围内不会熔融,因此该纱线在处于熔融纱线的熔融温度范围内的温度下不会发生物理变化。

  术语“熔融纱线”是指具有已知熔点或熔融温度的线,其中,当线被加热至该线的熔融温度范围内的温度时,线会熔融。

  术语“缝制”是指借助于针和线等进行的加工和制造,例如,借助于针和线将部件相互附接。缝制可以手动地或通过机器进行。当使用缝制机器进行缝制时,使用术语“缝合”。因此,术语“缝制”还包括借助于针和线进行的机械缝合。

  术语“热塑性聚合物”是指在温度的影响下经历物理状态变化的聚合物材料。因此,热塑性聚合物在热的影响下将变软或变成(半)液体,并且在冷却时将再次变成固体。尤其是,当热塑性聚合物被加热到高于或等于聚合物的熔点的温度时,它将从固态变为液态。术语“聚合物”用于指示一有机化合物,该有机化合物的分子由在化学上连接到彼此的一系列相同或相似的部分(即,单体)组成。因此,术语“熔点”或“熔融温度”是指温度,在该温度时,通过主要分解诸如范德华力和氢化合物之类的二级化合物而发生从固态或软态到液态的转变。

  术语“单丝”是指仅由一根长丝组成的线,而相反术语“复丝”则是指由多于一根长丝组成的线。

  通过“缠绕”多个纱线获得“缠绕”纱线。在此,“缠绕”是指将至少两根纱线捻在一起而形成一根纱线,其中,所得的合成纱线的特性不同于单独的纱线的特性。

  在本发明中,借助于重量数和/或长度数来描述纱线的“粗细”。纱线的“重量数”对应于1000m纱线的以克为单位的重量,其中1g/1000m在本领域内表示为“1特克斯(tex)”。纱线的“长度数”对应于1,6934m的纱线长度拟合成1克的次数。

  “抗拉强度”是在牵引力增加的影响下恰好在纱线断裂之前在纱线端部施加的最大牵引力的量度。

  纱线的“弹性”描述当在纱线的端部施加最大牵引力而纱线没有断裂时长度的最大增加。

  在第一方面,本发明涉及一种用于生产和拆解纺织制品的方法,其中,可以自动或半自动地拆解纺织制品并且因此可以回收或再次使用该纺织制品。尤其是,当缝制或缝合纺织制品时,将使用熔融纱线,其中,熔融纱线具有熔融温度,并且其中,熔融纱线在等于或高于纱线的熔融温度的温度下从固相转变成液相或半液相,并且其中,通过将熔融纱线和/或制品加热至等于或高于熔融纱线的熔融温度的温度来实现拆解。在一实施方式中,当缝合或缝制聚合物时,将使用熔融温度处于60℃至200℃之间的熔融纱线,并且其中,将借助于将熔融纱线和/或制品加热到处于熔融纱线的熔融温度范围内的温度来实现拆解。在一实施方式中,本发明还涉及部分或全部由熔融温度在60℃至200℃的范围内的熔融聚合物制成的铆钉。在暴露在该温度范围内的温度时,铆钉会崩解。因此,在特定实施方式中,本发明涉及一种用于从纺织制品拆解铆钉的方法,其中,可以自动或半自动地拆解铆钉并且从而回收或再次使用该铆钉,并且其中,铆钉至少部分地由熔融聚合物制成,并且其中,熔融聚合物在等于或高于该聚合物的熔融温度的温度下将从固相转变成液相,并且其中,借助于将铆钉和/或制品加热到等于或高于熔融聚合物的熔融温度的温度来实现拆解。优选地,熔融聚合物的熔融温度将处于60℃至200℃之间,优选在80℃至200℃之间。

  在第二方面,本发明涉及一种包括一个或多个纵向平行长丝以及一种铆钉的熔融纱线,其中长丝的熔融温度处于60℃至200℃之间,优选地在80℃至200℃之间,优选110℃至190℃,在160℃至190℃之间,更优选地在130℃至180℃,最优选地在150℃至190℃。

  大多数纺织产品都是由不同的材料制成的,各种材料都需要不同的回收程序。一种材料被另一材料污染导致回收纺织材料质量降低。由于使用了聚合物熔融纱线,在根据本发明制造的纺织制品中存在的不同材料可以以非破坏性的方式拆解成仅由一种材料组成的单元。维持所得回收材料的纯度。结果,这些纺织制品在使用后可以容易地、有效且定性地回收,并且可以更好地维持回收材料的机械特性。

  由于来自纺织工业的回收材料的质量下降主要是由于材料的机械特性下降以及其纯度降低而引起的,所以本发明允许技术人员获得来自纺织工业的高质量回收产品。

  值得注意的是,纺织工业中使用的仅1%的材料被回收。每年,仅使用纺织材料就导致浪费价值近似400亿美元的材料。因此,回收纺织制品显然存在巨大的经济潜力。借助于本发明,通过在纺织工业中再次使用或回收材料,可以对此作出响应。在一方面,高质量材料的拆解和再次使用在纺织废料的处理中节省了大量资金。在另一方面,以这种方式,可以获得原材料以用于生产新的纺织制品,使得在生产新纺织制品时也继续节省资金。由于可以半自动或完全自动地进行拆解过程,所以与现有的纺织制品回收过程相反,这是节省时间的过程,并且因此也是相对便宜的过程。

  本发明可以被引入纺织工业而无需对生产设施进行显著改变。熔融纱线确实适合在现有缝制机器中使用并提供牢固的缝合。

  纺织工业是世界上第二高污染的工业。现今,每秒都会丢弃装满一卡车的纺织品。丢弃的纺织产品大部分终结于燃烧炉或垃圾倾倒场。纺织工业对环境的影响是巨大的。本发明提供了一种解决该问题的方法。由于本发明,可以大大减少丢弃、不回收或不再次使用的纺织制品的量。此外,在拆解纺织制品之后由于本发明获得的材料可以用作生产新纺织制品的原材料。这样,本发明不仅有助于减少由纺织工业引起的大量浪费以及对我们的生态系统引起的相关联的压力,而且还可以减少与生产新的未使用的纺织制品相关联的能量消耗和水消耗。

  本发明的内置拆解功能基于在这些纺织制品的生产过程期间使用聚合物熔融纱线来缝合或缝制这些纺织制品。可以通过将纱线加热到处于纱线的熔融温度范围内的温度来实现纺织制品的不同部件和材料的拆解。优选地,将制品或熔融纱线加热至等于或高于熔融纱线的熔融温度的温度。聚合物熔融纱线的熔融温度优选地高于60℃,优选地高于80℃。在较低的熔融温度下,在制品暴露于温度升高的日常情况下(例如,如在洗衣机或干燥机中),组装的纺织制品的一体性会受到损害。此外,当熔融纱线用于借助于工业缝制机器进行缝制时,熔融纱线的温度会由于摩擦而升高。同样,最低60℃、优选地最低80℃的熔融温度保证了熔融纱线在纺织制品生产期间不会熔融。在另一方面,聚合物熔融纱线的熔融温度应优选低于200℃,因为合成纺织材料在高于200℃的温度下也可能熔化,因此它们会消失或给其它材料造成不期望的污染。优选地,聚合物熔融纱线的熔融温度处于60℃至200℃、80℃至200℃、110℃至180℃之间,最优选在150℃至190℃之间。发明人发现,当使用熔融温度在150℃至180℃之间的熔融纱线时,制品意外拆解的可能性最小,因为几乎没有机会将其意外暴露于该温度下。在另一方面,组成纺织制品的大多数合成材料在此温度下将不会受到影响。

  可以借助于针和线利用不同种类的针迹来缝制或加工或制造纺织制品。本方法的附加优点是,可以借助于现在在纺织工业中使用的缝制机器来实现该方法,而无需首先对缝制机器进行调整或更换。这意味着该方法的实现不需要公司进行大量投资。在纺织工业中,为了缝制不同种类的针迹,使用了不同的缝制机器,这些缝制机器制造的针迹大多落入以下四类中的一者。

  第一种针迹是链式针迹。该针迹通常是利用一个单线本身形成圈环而获得的。在这种情况下,通过熔融纱线代替该线就足够了。优选地,为了生产根据本发明的另一实施方式的纺织制品,在缝制时,将至少一根熔融纱线与至少一根标准纱线结合使用。当形成剩余的三种针迹时就是这种情况。

  第二种针迹和相关联的机器是锁式针迹,其也用在家用缝制机器中,并且其中,使用两种纱线:“上纱线”和“下纱线”。它们彼此交叉,以此方式制作针迹。在这种针迹处,用熔融纱线代替两根纱线中的至少一者就足够了,以随后获得根据本发明的方法的内置的拆解功能。此外,通常在完成的纺织制品中仅可见上纱线。优选地,下纱线由熔融纱线组成,并且上纱线由标准纱线组成。以此方式,就可以将内置的拆解功能与标准纱线的美学方面组合,而不必对纺织制品的美学方面或对生产设施(即,缝制机器)进行任何特殊调整。

  第三中针迹(即“包缝针迹”和相关联的“包缝”或“拷边(serger)”机器)是通过在纺织制品的织物部件的织物边缘上缝制一系列纱线圈环而获得的。包缝针迹也可用于缝制边缘和接缝。通常,在利用包缝进行缝制时,要使用至少三根纱线。在此也是,也可以用熔融纱线代替至少一根纱线,以便在纺织制品的生产过程期间构建拆解功能。根据包缝针迹的类型和用于制作针迹的纱线总数,可能有必要用熔融纱线代替多于一根纱线,对本领域技术人员而言,一旦其学习过针迹,这就很清楚。

  第四种针迹,即“覆盖针迹”或平缝针迹,从上方观察看起来像是两个平行锁式针迹,而从下方观察像是包缝针迹。就像包缝针迹一样,该针迹也由多个上纱线和下纱线组成。

  根据本发明的另一实施方式,对应于负责织物制品的两个下部之间的缝合的不同针迹的形成,在缝制或缝合时使用至少一个熔融纱线(无论是否与标准纱线组合)。当加热时,熔融的纱线将熔化,其结果是针迹失去其缝合能力,并且纺织制品崩解成不同的部件。

  在一实施方式中,(下)纱线中的至少一者被熔融纱线代替,以便在纺织制品的生产过程期间构建拆解功能。通过将标准纱线用于上纱线,针迹的美学方面保持不变。在另一实施方式中,对于下纱线和上纱线二者都使用熔融纱线,其中,所选择的熔融纱线可以是用于下纱线和上纱线的相同纱线或者具有不同特性(诸如抗拉强度、分特克斯(dtex)、聚合物性质等)的熔融纱线。

  尽管存在无数种针迹的事实,但大多数情况下可以将它们视为这四种针迹中的一者的变型,并且对于本领域技术人员而言,在实现本发明的该方法时,优选将哪个纱线替换为熔融纱线是明显的。

  如上所述,本发明与现有的工业缝制机器兼容。此外,由于选择被熔融纱线代替的纱线,所以可以在不损害纺织制品的美学方面的情况下实现本发明,因为可见纱线仍然是标准纱线。因此,将本发明引入当前的纺织工业中几乎不需要借助于调整设备或更换所有纱线来进行任何经济投资。

  根据本发明的另一实施方式,聚合物由至少40%、优选至少50%、更优选至少70%、还更优选至少80%、还更优选至少90%并且最优选至少100%的热塑性聚合物组成,该热塑性聚合物的熔融温度处于60℃至200℃之间,更尤其是在80℃至200℃之间,其中,一种或更多种聚合物选自以下组:聚烯烃、聚酯、聚丙烯、聚氨酯、聚甲醛(POM)、聚酰胺(诸如聚酰胺11(PA11))、聚乳酸(PLA)及其共聚物。发明人发现,利用上述组成,当熔融纱线部分地由其它材料构成时,自动或半自动的拆解功能得以保证。因此,熔融纱线可以例如部分地由具有高于200℃的熔融温度的聚合物组成,该聚合物可以例如提高熔融纱线的抗拉强度或可以例如降低熔融纱线的伸长率。

  聚烯烃是仅基于碳和氢的聚合物,其中,最著名的聚烯烃是聚乙烯(polyethylene)或聚乙烯(polyethene)(PE)、聚丙烯(polypropylene)或聚丙烯(polypropene)(PP)、聚丁烯或聚(1-丁烯)和(PB)聚异丁烯(polyisobutylene)或聚异丁烯(polyisobutene)(PIB)。当然,熔融纱线也可以由具有所期望的特性的较不为人知的聚烯烃组成。聚烯烃还包含共聚物,例如但不限于乙烯乙酸乙烯酯(EVA)或乙烯与丙烯酸酯的共聚物。

  在一实施方式中,纱线由生物来源的塑料制成。生物来源的塑料是由植物基材料(优选是可再生资源)制成的聚合物。与常规聚合物相比,这些聚合物对环境的影响要小得多。这种生物来源的塑料纱线的示例是基于PA11或聚酰胺11的。PA11是由蓖麻油制成的高质量的轻聚合物,蓖麻油是从蓖麻的种子提取的。

  热塑性聚合物非常适合用于本发明的熔融纱线中。首先,可以根据应用选择这些聚合物的熔点,并且可以借助于挤出将这些聚合物容易地加工成长丝,这使它们适合用作熔融纱线的原材料。其次,这些热塑性聚合物的特征在于它们在正常环境温度下的柔软或可折叠状态,这对于用作纺织工业中的纱线是必要的,因为大多数纺织制品都不具有刚性结构。最后,当加热时,这些聚合物在熔点以上将变成液体,而不是降解或燃烧。由于该特性,可以通过将熔融纱线加热至处于聚合物的熔点范围内的温度来拆解借助于该熔融纱线制成的纺织制品。在这种情况下,聚合物将熔融而不会由于例如纱线的降解或燃烧而损坏纺织制品。表1和示例中示出了适用于本发明的熔融纱线的示例。

  根据本发明的另一实施方式,热塑性聚合物由一种聚合物或几种聚合物组成。优选地,熔融纱线由一种热塑性聚合物组成,并且更优选地,并且如果可能的话,组成熔融纱线的热塑性聚合物与缝制有该熔融纱线的纺织品种类的聚合物相同。这样做的优点是,当拆解纺织制品时,可能残留在缝制有该熔融纱线的纺织品上的其余部分的聚合物熔融纱线不会导致污染该纺织品,因为它们由相同的材料制成。结果,不影响所拆解的纺织品的纯度,从而避免了由于纱线的污染而导致的材料质量的下降,从而使质量保持最佳。

  根据一实施方式,热塑性聚合物熔融纱线完全(100%)由聚酯组成。在所有纺织制品中大约一半使用聚酯。通过使用热塑性聚酯长丝作为聚合物熔融纱线的原材料,因此在被拆解的大约一半的纺织制品中,聚酯制成的部分不会发生污染。如上所述,这对于拆解后的聚酯纺织品的质量而言是非常重要的特性。另外,发明人发现该聚合物由于其高抗拉强度、平均伸长率和高柔韧性而作为纱线非常有用。此外,可以由聚酯制成具有期望的热塑性特性的聚合物长丝,使得该聚合物非常适合在生产可以自动或半自动拆解的纺织制品时用作熔融纱线。

  在另一实施方式中,使用的纱线是100%PLA、PP或PET(-G)。

  在一实施方式中,将添加剂或材料添加到熔融纱线中以增加热传导。为了避免在拆解阶段纺织材料发生热降解,应将纺织产品暴露于热源的时段最小化。因此,期望在不改变熔融温度的情况下增加并加速熔融纱线的热传导。

  通过傅立叶定律描述了通过传导发生的热传递:

  Q=kA dT/d

  Q=传热/热通量(W)

  A=横截面的传热面积(m2)

  k=导热系数(W/(m.K))

  dT=材料上的温度差(K)

  d=材料厚度(换句话说,冷侧与热侧之间的路径)(m)

  聚合物具有0.2W/(mK)至0.4W/(mK)的低传导系数。可以使用适当的添加剂来增加聚合物的热传导能力,并允许纱线在纺织制品的拆解期间更快、更有效地熔融。

  在一实施方式中,可以将一种或更多种添加剂添加到熔融纱线中以增加热传导。在一实施方式中,所述添加剂选自以下组:金属、石墨或陶瓷材料及其任何混合物。

  在一实施方式中,以在1%至80%w/w之间,更优选地在1%至70%w/w之间,优选地在1%至20%之间,更优选地在5%至10%之间的重量百分比添加添加剂。以这种方式,可以获得具有1W/(m.K)至20W/(m.K)的热传导率的纱线。

  金属具有高的固有热传导率。因此,铝的热传导率范围为200W/m.K。它们的高密度和高导电性表示相对于固定价格的机会,以及有关纺织品中便携式技术应用的进一步创新。

  金属可以以不同的方式引入到针迹纱线中。在一方面,金属可以在熔融纺制期间作为粉末添加,或者可以在机械纺制和缠绕过程期间作为短纤维引入。最后,可以在线加工过程的缝制期间(缠绕后)将其作为涂层添加。

  在一实施方式中,熔融纱线涂覆有铝涂层。借助于铝涂覆纱线的技术在现有技术中是众所周知的。

  已知的技术尤其是“低压冷喷涂”(LPCS)方法以及真空沉积和印刷。另一方法是在没有电流的情况下对纱线进行镀锌(将导电材料施加到非导电材料的过程)或使用聚合物涂层以获得更均匀的涂层。最后,Hye Moon Lee描述了一种“化学溶解过程”,其中,对纱线进行了催化预处理,以在纤维结构上产生“斑点”,铝原子可以粘附在这些斑点上。随后,可以将纱线在铝前体分子的溶液中到达室温。结果,铝芯会凝结在斑点上,并且会发生沉淀。该过程在纱线表面上和纤维结构中导致铝膜和聚集。由于该过程,纱线在保持柔韧性的情况下变得导热和导电。此外,涂层具有长期稳定性。

  在另一或进一步的实施方式中,将陶瓷材料添加到熔融纱线中。这些陶瓷材料可以在熔融纺制过程期间以填料或粉末的形式添加到纱线中。有用的陶瓷材料的示例是氧化物,诸如,氧化铝或氧化镁碳酸钙磁铁矿(MagniF)、硅铝酸盐氮化硼干磨云母

  在另一或进一步的实施方式中,将石墨添加到熔融纱线中。

  根据用于生产可以自动或半自动拆解的纺织品的方法的另一实施方式,所使用的聚合物熔融纱线是单丝或复丝。天然纤维由相对较短的长丝组成,并且如果将它们用作纱线,则应加工成复丝。由于热塑性聚合物原则上可以借助于挤出制成无限长的长丝,所以它们提供的优点是单丝已经适合用作纱线。

  在另一方面,聚合物也适合作为复丝加工成熔融纱线。在本发明中,术语“复丝”是指纱线由多于一根的长丝制成。在复丝熔融纱线中,长丝将在熔融纱线的纵向上至少部分地交叠。以此方式,获得了强度更高的熔融纱线,其与熔融纱线的柔韧性降低不关联。此外,由于借助于熔融纱线的缝制或缝合,强度更高的熔融纱线也将导致更强的粘合力。复丝熔融纱线中的长丝数量取决于应用和将利用长丝生产的纺织产品的类型。各个聚合物长丝的物理特性(抗拉强度和粗细)允许本领域技术人员对将被加工成熔融纱线的长丝数量进行适当选择。

  在本发明中,借助于重量数和长度数来描述纱线的“粗细”。纱线的“重量数”对应于1000m纱线的以克为单位的重量,其中1g/1000m在本领域内表示为“1tex”。纱线的“长度数”对应于1,6934m的纱线长度拟合成1克的次数。根据本发明的另一实施方式,熔融纱线的粗细的特征在于,重量数处于0.003g/m(3tex)至1.5g/m(1500tex)之间。优选地,熔融纱线的重量数为0.005g/m(5tex)至0.03g/m(30tex)、0.03g/m(30tex)至0.3g/m(300tex)、0.3g/m(300tex)至0.5g/m(500tex)、0.5g/m(500tex)至1g/m(1000tex)和/或1g/m(1000tex)至1.5g/m(1500tex)。在优选的实施方式中,纱线的重量数在250Dtex/3至2000Dtex/3之间,更优选地在500Dtex/3至1500Dtex/3之间。

  发明人发现,在这些重量数下,获得了适合用于生产具有内置拆解功能的不同纺织制品的熔体纱线。因此,较细的熔融纱线特别地但非排他性地适合用于精细缝制,诸如在组装由较薄的织物(诸如,花边或雪纺)组成的部件时。反过来,较粗的熔融纱线更适合用于其中必须组装较重的部件或更暴露于磨损中的部件的缝制。

  当借助于根据本发明的熔融纱线将两个部件缝制在一起时产生的针迹的强度由“抗拉强度”或由用于获得针迹的熔融纱线和其它标准纱线二者来确定。“抗拉强度”是在牵引力增加的影响下恰好在纱线断裂之前在纱线端部施加的最大牵引力的量度。根据另一实施方式,熔融纱线的抗拉强度处于4N至800N之间。优选地,熔融纱线的抗拉强度为5N至50N、10N至50N、4N至16N、16N至160N、160N至300N或300N至800N。抗拉强度随着熔融纱线粗细的增加而增加。这些抗拉强度保证了各种高质量纺织制品的生产,其中使用熔融纱线提供牢固且可靠的部件缝合。

  纱线的“弹性”描述了当在纱线的端部施加最大牵引力而纱线没有断裂时长度的最大增加。熔融纱线的弹性很重要,因为一方面,人们不希望获得无法利用其所在的纺织品部件在较小程度上伸展的大针迹,但另一方面,人们希望避免由于缝制时所使用纱线的弹性太高而使组装后的部件可以暂时拉开。发明人发现,根据另一实施方式,当熔融纱线的弹性低于25%时,诸如,在熔融纱线的总长度上处于5%至30%之间,优选地在10%至25%之间,相对于缝制的柔韧性和针迹的一体性而言,获得了具有最佳特性的熔融纱线。

  当选择利用复丝熔融纱线缝制来生产可以自动或半自动拆解的纺织制品时,根据本发明的另一实施方式,这些长丝优选是缠绕的。“缠绕的”纱线是通过将多个纱线或长丝“缠绕”而获得的,因此,纱线由一根或多根长丝组成,并且“缠绕”是指将至少两根纱线压制成一根纱线,其中,所得复合纱线的特性与个别纱线的特性不同。所得的缠绕的熔融纱线非常适合用于生产对针迹强度有高要求的纺织制品,例如但不限于座椅覆盖物和鞋类。

  将一个或更多个熔融纱线缠绕成一个单根熔融纱线可以以不同的方式进行,并且大多在两个阶段中实现。

  在第一阶段中,纱线以机械方式绕自身捻绕。在第二阶段中,然后将来自第一阶段的所期望数量的纱线放在一起,并与第一阶段相比在相反的方向上绕彼此机械地捻绕,从而以这种方式获得所期望的粗细的束。结果,纱线中的长丝以牢固的方式彼此捻绕,并且这些长丝由于摩擦而将不易断裂,如果长丝仍然断裂,则由于缠绕将不能移位。长丝或熔融纱线的缠绕因此显著增加了耐磨性。此外,中度缠绕的纱线也将变得更光滑,其结果是在缝制针迹时更好地滑动。

  不仅可以通过捻绕将纱线缠绕成所希望的熔融纱线,而且例如也可以由于纱线的编织而将纱线缠绕成所希望的熔融纱线。当然,对于熔融纱线,其它缠绕纱线的通常方式也是可能的。

  当实现将非常多的纱线缠绕成一个单个熔融纱线时,这导致非常结实和/或较粗的熔融纱线,该熔融纱线可用于需要该纱线的纺织制品,例如(但不限于)降落伞和船帆。

  根据另一实施方式,在进一步加工之前或之后,诸如与其它长丝或其它纱线缠绕之前或之后,优选借助于热处理将捻绕固定在熔融纱线的长丝上。根据熔融纱线的特性,该热处理的温度在50℃至155℃之间变化,优选在60℃至100℃之间变化。通过将捻绕固定在熔融纱线的长丝上,避免了在缝制过程期间捻绕消失(其结果是在使用纱线期间在熔融纱中出现结)。该过程优选在高压釜中,在处于-0.07MPa至+0.5MPa之间的压力下进行。

  在第三方面,本发明涉及可以自动或半自动拆解的纺织制品。尤其是,该纺织制品将由多个单独工件组成,其中,这些单独工件中的至少一些借助于针迹附接到彼此,并且其中,对于针迹,使用至少聚合物熔融纱线,其中,熔融纱线在等于或高于纱线的熔融温度的温度下从固相转变成液相或半液相,并且其中,可以借助于将制品或将针迹加热到高达等于或高于纱线熔融温度的温度来将制品拆解成单独工件。在一实施方式中,将使用具有处于60℃至200℃之间、更优选在80℃至200℃之间的熔融温度的纱线,并且其中,可以通过将制品或将针迹加热到处于纱线熔融温度范围内的温度来将制品拆解成单独工件。在一实施方式中,纺织制品是通过如上所述的方法获得的,或其中,纺织制品使用如上所述的一种或更多种熔融纱线。这些纺织纱线可以在它们的使用寿命或预期寿命结束时拆解成高质量的纺织部件。

  在第四方面也是最后方面,本发明涉及一种用于拆解如上所述的或借助于如上所述的熔融纱线获得的纺织制品的方法,其中,将熔融纱线加热到处于熔融纱线的熔融温度范围内的温度。当纱线熔融时,缝制或针迹会失去它们的一体性。因此,针迹将失去其缝合能力,并且制品将崩解成组成纺织制品的不同部件。

  根据本发明的用于拆解纺织制品的方法导致高质量的回收产品,其机械特性不受崩解的影响,并且此外由于使用熔融纱线而具有高纯度。此外,如上所述,作为这些制品的使用寿命终止过程的一部分,这在纺织制品的回收方面带来了巨大的经济潜力。纺织制品的拆解和高质量材料的再次使用在纺织废料的处理中节省了大量资金。在另一方面,以这种方式,可以获得原材料以用于生产新的纺织制品,使得在生产新纺织制品时也继续节省资金。

  根据一实施方式,熔融纱线被直接或间接加热。直接加热例如可以借助于热风枪或将纺织产品浸入热水中来进行。间接加热例如可以通过将纺织制品放置在烤炉中、或放置在热空气通过的容器中或发射红外辐射的容器中来进行。当然,这些仅是示例,并且也可以使用在发热领域中已知的其它技术。

  根据另一实施方式,纺织制品的拆解是自动或半自动实现的。在一实施方式中,纺织制品在加热期间被摇动或移动。由于移动,一旦熔融纱线融化,不同的部件就会自动分离。更优选地,拆解装置包括加热单元,诸如(管状)烤炉,其中,例如借助于螺杆、滚筒(tumbler)或传送带来移动纺织制品。可选地,还可以在拆解装置中提供旋转圆柱体,以进一步分离纺织制品的部件。在一实施方式中,可设置一个或更多个蒸汽发生器以产生湿空气流。这对于拆解过程的速度可能是有益的。注意,尽管在拆解装置或烤炉中确实期望高的大气湿度,但是纺织制品应是干燥的。潮湿的纺织品确实可能对拆解速度有负面影响,因为潮湿的纺织品会吸收能量,而这种潜热会减慢拆解过程。

  该方法的自动化降低了拆解过程的成本,因为与现有的回收程序相反,此处不需要或只需很少的手工工作。由于在拆解装置中使用了加热单元、滚筒和/或传送带,所以可以将用于拆解的纺织制品连续地馈送入该装置中。这导致不间断或连续的过程,这进一步提高了拆解过程的效率。

  根据另一实施方式,在拆解该纺织制品之后去除熔融纱线。优选地,熔融纱线被自动或半自动去除。这可以借助于存在于拆解装置中的一个或更多个刷子,并且可以将纺织制品的部件沿着这些刷子通过。在另一个实施方式中,可以考虑洗涤。结果,将进一步减少熔融纱线材料对纺织品材料的污染,并且将维持较高质量的纺织品材料。在优选的实施方式中,在加热单元之后设置冷却单元,以冷却制品以及去除的纱线。

  在优选的实施方式中,根据本发明的装置将包括传送带,该传送带适合用于将要拆解的纺织制品馈送到加热单元并且将这些制品的拆解后的工件从加热单元排出。加热单元将设置有加热元件,诸如红外线辐射器等,以提供正确的温度。此外,在加热单元中,将集成滚筒或螺杆,以使纺织制品移动穿过加热单元(旋转)。另外,还存在蒸汽发生器。

  在下文中,将借助于例示本发明的非限制性附图来描述本发明,并且该附图不旨在被解释成限制本发明的范围。

  示例

  示例1

  表1示出了根据本发明的一实施方式的熔融纱线,并且该熔融纱线可以用于生产可以拆解的纺织制品,诸如服装还有床垫等。通过将制品或由熔融纱线制成的针迹加热到近似等于或高于纱线熔融温度的温度来进行拆解。

  

  其它示例或有用的纱线是:

  拆解温度为176℃和更高、抗拉强度为20N或39.5cN/Tex、520Dtex/3的聚丙烯纱线。这种聚烯烃基纱线可以用于化学回收过程,并且可以用于缝合服装、配饰和家具纺织品。此外,该纱线可以以不同的Tex提供(高于或低于本示例)。

  拆解温度为175℃或更高、抗拉强度在10N至30N之间、500Dtex/3至1500Dtex/3(取决于要求)的生物聚乳酸纱线。这种纱线是可生物降解的,由生物来源的聚酯制成。该纱线有不同的dtex可用,尤其适合用于缝制服装、配饰和家具纺织品。

  拆解温度为195℃或更高、抗拉强度为28N和900Dtex/3的生物聚酰胺基纱线。这种纱线是在较高温度下溶解的强度更高的纱线。因此,除了正常的服装、配饰和家具纺织品外,它尤其适合用于实现工作服。有不同的dtex可用。

  示例2

  优选借助于提供正确拆解温度的装置进行拆解。根据要拆解的制品的种类和量,可以选择特定装置。

  因此,可以施加直接加热和间接加热。表2描述了可以采用的可能过程,具体取决于制品的性质和规模:

  

  示例3

  聚合物熔融纱线可以补充有导热添加剂或材料。此类熔融纱线的示例是:

  内部具有10%的碳酸钙填料的聚丙烯均聚物纱线。该纱线的熔点为176℃,可获得不同的dtex。

  内部含5%的云母填料的聚丙烯均聚物纱线。该纱线的熔点为165℃,可获得不同的dtex。

  附图描述

  图1示出了根据本发明的一实施方式的可以自动或半自动地拆解的纺织制品的生产的示意例示。

  在该示例中,家用缝制机器使用一根针1,一根上纱线2和一根下纱线3。该图例示了借助于简单的锁式针迹6在第一纺织材料4和第二纺织材料5之间的缝合的形成,在锁式针迹6中,上纱线和下纱线彼此交叉。示出了所得针迹处的横截面。锁式针迹6是当针1与上纱线2一起穿过两种纺织材料4和5并在这些材料下面形成圈环时形成的。随后,抓取器7使该圈环绕着已经缠绕有下纱线3的线圈8转动。

  为了获得内置的拆解功能,上纱线2或下纱线3中的至少一者应由热塑性聚合物熔融纱线制成。在该图中,根据本发明的一实施方式,下纱线3被熔融纱线代替,因为在锁式针迹处,用熔融纱线代替两个使用的纱线中的一者就足以获得根据本发明的方法的内置拆解功能。图1的熔融纱线由熔融温度为170℃的两个纵向平行的热塑性聚酯长丝组成。长丝缠绕成熔融纱线,其粗细由125dtex×2的重量数和Nm 80/2的长度数来表征。在图1中例示为下纱线3的熔融纱线的强度为11.5N,并且在熔融纱线的总长度上伸长率为18%至21%。

  此外,该熔融纱线在此作为下纱线3,并且其被利用缝制机器缝制到纺织制品的反面。作为上纱线2,使用标准纱线。在完成的纺织制品中,仅上纱线2是可见的,因此通过使用熔融纱线作为下纱线3不会影响美学特性。以此方式,就可以将内置的拆解功能与标准纱线的美学方面组合,而不必对纺织制品的美学方面或对生产设施(即,缝制机器)进行特殊调整。在一实施方式中,熔融纱线可以用于上纱线2和下纱线3,其中,所述熔融纱线是相同的纱线或者是具有不同特性(例如,关于抗拉强度、dtex、纱线的性质等)的熔融纱线。

  图2示出了在所述拆解过程中使用的可能的加热单元8,其中,拆解过程是用于较小的纺织制品(诸如,服装和配饰)的连续过程。在优选实施方式中,加热单元8将由两个部分组成,即,加热部分和冷却部分(图2中未示出)。在加热单元8的加热部分中,借助于装置的滚筒功能13获得湍流气流。纺织制品借助于穿过装置的传送带9供应。借助于加热元件10(诸如热电阻器、红外加热或其它间接热源)对制品进行集中且均匀的加热。由于潮湿的气流,即,经由蒸汽发生器11产生的高温和加压蒸汽,进一步增加了强制热对流。可以在装置的底部设置用于产生的液体(诸如水)的收集系统12。在最多5分钟(优选少于3分钟)内,纺织产品将通过在60℃至200℃温度下的干燥炉。缝合纱线将熔化(改变其相)并允许不同的产品成分崩解(手动或自动拆解,例如,借助滚筒装置)。如果在产品上设置有熔融温度在此范围内的聚合物铆钉,则这些铆钉也将熔融并崩解。

《纺织制品和用于生产和拆解纺织制品的方法.doc》
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