(57)【要約】  本発明は、初期フィードボックスまたはホッパと、フィードボックスコンベヤと、１つまたは２つ以上の連続的に接続された処理／分解群と、出口コンベヤと、中央集中型コンピュータ制御部と、を備える、織物廃棄材料の品質分解のための装置に関する。本明細書に記載の装置は、ドラムを引き離すことによって生産された繊維に対して、１つ以上の向上した品質を有する繊維を生産することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
織物廃棄材料を処理するための装置であって、
ａ）処理される織物材料を搬送するように適合された多孔性コンベヤベルトと、
ｂ）処理される織物材料に蒸気を適用するための第１のゾーンであって、前記織物材料が搬送されるであろう位置の上方か、前記織物材料が搬送されるであろう位置における前記多孔性コンベヤベルトの下方か、または両方に、少なくとも１つのノズルを備える、第１のゾーンと、
ｃ）処理される織物材料に１つ以上の化学的処理または酵素処理を適用するための第２のゾーンであって、
ｉ）前記織物材料が搬送されるであろう場所の上方に少なくとも１つのノズル、および前記織物材料が搬送されるであろう場所における前記多孔性コンベヤベルトの下方の真空システム、または
ｉｉ）前記織物材料が搬送されるであろう場所の上方に少なくとも１つの真空システム、および前記織物材料が搬送されるであろう場所における前記多孔性コンベヤベルトの下方の少なくとも１つのノズル、を備える、第２のゾーンと、を備える、装置。
【請求項２】
前記ノズル（複数可）を通して所望の処理組成物をポンプ圧送するためのポンプをさらに含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
蒸気量、前記織物材料に適用される化学物質および／または酵素のタイプ、ならびに前記織物材料に適用される前記化学物質および／または酵素の堆積速度のうちの１つ以上を制御することができる、中央コンピュータユニットまたは中央処理装置／ＣＰＵをさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
凝縮回収ユニットをさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記処理ステーションの温度を調節するための温度調節手段をさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記温度調節手段が、１つ以上の温度ゲージ、熱電対、温度計、サーモスタット、冷媒、冷蔵ユニット、または加熱ユニットを備える、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
発生器ユニットをさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
請求項１に記載の装置を使用して、織物廃棄材料を処理するための方法であって、
ａ）多孔性コンベヤ上に、処理される織物材料を配置することと、
ｂ）前記処理される織物材料に蒸気を送達するように適合された１つ以上のズルを備える第１のゾーンに、前記コンベヤを前進させることであって、前記ノズル（複数可）が、前記織物材料の上方か、前記多孔コンベヤベルトの下方か、またはその両方に位置する、前進させることと、
ｃ）十分な量の蒸気を適用して、前記処理される織物材料の水分量を、およそ１０〜３０重量％まで上昇させることと、
ｄ）前記処理される織物材料に１つ以上の化学的処理または酵素処理を送達するように適合された１つ以上のノズルを備える第２のゾーンに、前記コンベヤを前進させることであって、前記ノズル（又は複数のノズル）が、前記織物材料の上方または前記多孔コンベヤベルトの下方のいずれかに位置し、真空システムが、前記多孔コンベヤベルトの下方または前記織物材料の上方のいずれかに位置する、前進させることと、
ｅ）前記織物材料に、１つ以上の化学処理および／または酵素処理を適用することと、
を含む、方法。
【請求項９】
前記処理組成物が、酵素、界面活性剤、またはシリコーン処理のうちの１つ以上を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記酵素が、セルラーゼ、プロテアーゼ、リパーゼ、ペクチナーゼ、またはアミラーゼを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記界面活性剤が、カチオン性、アニオン性、双性イオン、または非イオン性界面活性剤である、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
織物廃棄材を分解するための装置であって、
ａ）コンベヤと、
ｂ）同じサイズであり得るか、または異なるサイズであり得る、複数の回転ドラムであって、
各回転ドラムが、切断針の複数の列とともに配置された曲面を備える、回転ドラムと、
ｃ）各ドラムを回転させるように適合された１つ以上のモータと、を備える、装置。
【請求項１３】
前記装置が、各々が反対方向に回転する２つのドラムを備える、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
第１の回転ドラムが、第２の回転ドラムの上部およびそれに対向して配置され、前記第１の回転ドラムおよび前記第２の回転ドラムの前記曲面上の前記切断針の列が、互いに介在する、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記装置が、３つのドラムを備える、請求項１２に記載の装置。
【請求項１６】
前記切断針が、前記織物材料をスライスし、かつ前記織物材料における繊維への著しい損傷を引き起こすことなく、前記織物材料を分解するために、前記織物材料が前記第１の回転ドラムおよび前記第２の回転ドラムに搬送される方向に対向するように配向された少なくとも１つの切断刃を有する切断部分を各々備える、請求項１２に記載の装置。
【請求項１７】
前記切断針が、前記切断針を前記回転ドラムに接続するように適合された、前記切断刃部の下方の平坦な形状の基部を各々備える、請求項１２に記載の装置。
【請求項１８】
前記処理ステーションの前記温度を調節するための温度調節手段をさらに備える、請求項１２に記載の分解ステーション。
【請求項１９】
前記温度調節手段が、１つ以上の温度ゲージ、熱電対、温度計、サーモスタット、冷媒、冷蔵ユニット、または加熱ユニットを備える、請求項１８に記載の分解ステーション。
【請求項２０】
請求項１２に記載の装置を使用して、織物材料を分解するための方法であって、
ａ）多孔性コンベヤ上に、分解される織物材料を配置することと、
ｂ）前記コンベヤを、前記２つ以上の回転ドラムに前進させ、前記切断針が前記織物材料を貫通し、糸セグメントまで切断するように、切断される前記織物に前記回転ドラムを通過させ、前記糸セグメントを長い糸片に分断することと、を含む、方法。
【請求項２１】
装置であって、
ａ）加工される準備がなされた織物材料を格納するための初期フィードボックスまたはホッパと、
ｂ）前記初期フィードボックスまたはホッパから、１つ以上の連続的に接続された処理および／または分解ステーションに材料を搬送するように適合されたフィードボックスコンベヤと、
ｃ）処理ステーションであって、
ｉ）処理される織物材料を搬送するように適合された多孔性コンベヤベルトと、
ｉｉ）処理される織物材料に蒸気を適用するための第１のゾーンであって、前記織物材料が搬送されるであろう場所の上方か、前記織物材料が搬送されるであろう場所における前記多孔性コンベヤベルトの下方か、または両方に、少なくとも１つのノズルを備える、第１のゾーンと、
ｉｉｉ）処理される織物材料に１つ以上の化学的処理または酵素処理を適用するための第２のゾーンであって、
ｉａ）前記織物材料が搬送されるであろう場所の上方に少なくとも１つのノズル、および前記織物材料が搬送されるであろう場所における前記多孔性コンベヤベルトの下方の真空システム、または
ｉｉａ）  前記織物材料が搬送されるであろう場所の上方に少なくとも１つの真空システム、および前記織物材料が搬送されるであろう場所における前記多孔性コンベヤベルトの下方の少なくとも１つのノズル、を備える、第２のゾーンと、を備える、処理ステーションと、
ｄ）分解ステーションであって、
ｉｖ）コンベヤと、
ｖ）同じサイズであり得るか、または異なるサイズであり得る、複数の回転ドラムであって、
各回転ドラムが、切断針の複数の列とともに配置された曲面を備える、複数の回転ドラムと、
ｖｉ）各ドラムを回転させるように適合された１つ以上のモータと、を備える、分解ステーションと、を備え、前記処理ステーションおよび分解ステーションが、連続的に接続されている、装置。
【請求項２１】
前記処理ステーションおよび／または前記分解ステーションが、温度調節手段を備える、請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記温度調節手段が、１つ以上の温度ゲージ、熱電対、温度計、サーモスタット、冷媒、冷蔵ユニット、または加熱ユニットを備える、請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
前記処理ステーションおよび分解ステーションが、１つのエンクロージャに収容され、該エンクロージャが、処理および分解される織物材料を受容するための入口と、前記処理および分解された織物材料から引き出された前記繊維を出すための出口と、を含む、請求項２０に記載の装置。
【請求項２４】
前記処理ステーションおよび分解ステーションが、別個のエンクロージャに収容される、請求項２０に記載の装置。
【請求項２５】
前記装置が、少なくとも２つの分解ステーションを備える、請求項２０に記載の装置。
【請求項２６】
後続の処理および分解ステーションの前記切断針の複数の列の各々における前記切断針間の間隔が、前記各前の分解ステーションのものを下回る、請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
処理および分解された織物材料を、前記一連の処理および分解ステーションの最後のものから外に搬送する、少なくとも１つの出口コンベヤをさらに備える、請求項２０に記載の装置。
【請求項２８】
処理および分解された織物材料を、比較的軽い重量または比較的低密度の織物材料を含む第１の群と、比較的重い重量または比較的高密度の織物材料を含む第２の群とに分離させるように適合された、前記出口コンベヤにおける再堆積機構をさらに備える、請求項２７に記載の装置。
【請求項２９】
前記再堆積機構が、前記出口コンベヤにおける被覆領域を備え、前記被覆領域の上端およびコンベヤの上端に配置された吸引手段と、分離されたときに材料を除去するために適合された吸引源と、をさらに備える、請求項２８に記載の装置。
【請求項３０】
前記装置の前記機能のうちの１つ以上を制御するように適合された中央コンピュータ制御部または中央処理ユニット（ＣＰＵ）をさらに備える、請求項２８に記載の装置。
【請求項３１】
前記制御される機能が、前記ノズルによって送達された処理組成物のタイプ、前記ノズルによって送達された前記処理組成物の適用速度、前記切断ブレードのサイズ、前記処理ステーションまたは分解ステーションの温度、前記回転ドラムの回転速度からなる群から選択される、請求項３０に記載の装置。
【請求項３２】
請求項２０に記載の装置を使用して、織物材料を処理および分解するための方法であって、
ａ）繊維を含む織物材料である、処理される織物材料を、前記ホッパまたはフィードボックスを通して、フィードボックスコンベヤ上に、次いで前記処理ステーション内に通過させることと、
ｂ）第１のゾーン内で蒸気を適用することによって、前記織物材料内の前記繊維を開放することと、
ｃ）前記織物材料中の前記繊維を、前記第２のゾーン内の１つ以上の処理組成物で処理することと、
ｄ）前記処理された織物材料を、分解ステーションの前記回転切断ドラムに通過させることと、を含む、方法。
【請求項３３】
前記処理が、前記廃棄材料の撚りを柔軟化もしくは緩和するか、耐汚染性を提供するか、耐微生物汚染性を提供するか、色を提供するか、前記繊維を強化するか、または静電気を低減するために、前記繊維材料に適用される、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記処理組成物が、セルラーゼ、プロテアーゼ、リパーゼ、ペクチナーゼ、またはアミラーゼ酵素等の酵素、界面活性剤、シリコーン処理、ポリ（ビニルアミン−ビニルホルムアミド）コポリマー、または解乳化剤のうちの１つ以上を含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項３５】
前記処理および分解ステップの後、前記織物材料の少なくとも一部が、分離された繊維に変換される、請求項３２に記載の方法。
【請求項３６】
請求項３５に記載の繊維を使用して調製された糸、ニット、織布、または不織布。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、下流用途に有用な品質の繊維を創出および製造することによって、織物廃棄物を再生させるための機器の分野のものである。
【背景技術】
【０００２】
織物廃棄材料が再利用される場合、織物廃棄材料は、典型的には、分解プロセスにかけられ、ここで、布地は、引裂ドラムによって引き裂かれて、けば立った繊維を形成する。引裂ドラムは、通常、生産性の増大のために高速で稼働し、典型的には温度制御されない。
【０００３】
綿繊維は、熱に感応性であり、プロセス中により短い繊維および／または塵に破断される傾向がある。ポリプロピレン繊維、ポリエステル繊維、および他の熱感受性繊維は、溶解する傾向があり、比較的乏しい性能および品質特性をもたらす。
【０００４】
このタイプのプロセスに起因する短く、塵状で、破断および摩耗した繊維は、典型的には、低品質の最終製品の製造での使用しか見出せず、その機能は、典型的には音響、絶縁、絶縁、またはパディングである。
【発明の概要】
【０００５】
全体的に、本発明は、織物廃棄材料を分解するために有用な機器に関する。織物廃棄材料は、多くの場合、表面仕上げを含み、これは、分解の前に存在し得るか、または除去され得る。
【０００６】
本発明は、また、廃棄材料を分解するための方法、ならびに本明細書に記載の方法および装置を使用して、織物廃棄材料を分解することによって生成される処理された繊維を提供する。
【０００７】
本発明は、切断針対ピンを使用して織物材料から繊維を切断することによって、および温度を制御することによって、繊維が蒸気によって開放されていないものと比較して、蒸気に曝露されて繊維が開放している織物廃棄材料を分解することによって、より高品質の繊維を得ることができるという理解に部分的に基づく。また、織物材料がファンを使用せずに運搬される実施形態において、装置は、ファンが使用される場合に比して、分解プロセス中の個々の繊維への損傷を低減することができる。
【０００８】
一実施形態では、１つ以上の化学処理によって織物廃棄材料を処理するための装置が提供される。全プロセスは、典型的には、特に繊維が綿または他の天然繊維である場合、織物廃棄材料に蒸気を適用して繊維を開放することを伴う。いったん繊維が開放されると、それらは、１つ以上の化学および／または酵素処理で処理され得る。これらの処理は、いくつかの実施形態では、後続の繊維分解を補助することができる。他の実施形態では、該処理は、処理された繊維に有利な化学的および／または物理的特性を付与することができる。
【０００９】
化学処理を適用するための装置は、多孔性コンベヤベルトと、蒸気が適用される第１のゾーンと、化学的処理または酵素処理が適用される第２のゾーンと、を含む。
【００１０】
一実施形態において、蒸気は、織物材料の上方から、およびコンベヤの下方から適用される。蒸気は、２つ以上のノズルを使用して適用されることができ、そのうちの少なくとも１つは各々の側（すなわち、織物材料の上方およびコンベヤベルトの下方）にある。第２の実施形態において、蒸気は、織物材料の上方からのみ、またはコンベヤベルトの下方からのみ適用される。第２の実施形態の一態様では、蒸気は、一方側に適用され、真空                        は、例えば、１つ以上のノズルを使用して他方側に引かれる。
【００１１】
蒸気が繊維材料内の繊維を緩めた後、平均水分含量は、典型的には、繊維の約１０〜約３０重量％の範囲であり、より典型的には、繊維の約１２〜約１５重量％の範囲である。
【００１２】
次いで、繊維は、化学および／または酵素処理にかけられる。該処理は、織物材料の上方から、またはコンベヤの真下から、例えば、１つ以上のズルを使用して適用されることができる。真空ユニットは、処理が提供される反対のサイズに存在する。すなわち、処理が織物材料の上部から適用される場合、真空ユニットは、コンベヤの真下に位置する。該処理がコンベヤの下から適用される場合、真空ユニットは、織物材料の上に位置する。織物材料が処理されるときに真空が織物材料を通って引かれるため、それが織物材料の上部かまたはコンベヤの真下に単に噴霧された場合、処理をより均一に分散させることができる。
【００１３】
各処理ステーションは、少なくとも１つのコンベヤを備え、これは、入口コンベヤであり得る。入口コンベヤは、各処理ステーションにおける唯一のコンベヤであり得るか、または、各処理ステーションが、１つ以上の追加のコンベヤを独立してさらに含むことができる。
【００１４】
これらの追加のコンベヤのうちの１つは、処理ステーションコンベヤであり得、これは、入口コンベヤから材料を受け入れ、材料を処理ステーション内部の１つの位置から、処理ステーションの内部かあるいは処理ステーションの外側の第２の位置まで搬送するように適合される。
【００１５】
処理ステーションコンベヤは、処理ステーション内部の第２の位置に材料を搬送し、次いで、処理ステーションは、出口コンベヤをさらに備える。処理／分解の出口から、処理／分解ステーションを通して、別の処理／分解ステーション上に織物材料を搬送するための中間コンベヤが存在し得る。
【００１６】
各処理ステーションにおけるコンベヤのうちの少なくとも１つは、多孔質であり、それによって、処理されている材料に液体が適用されるとき、過剰な液体がコンベヤを通過することができる。コンベヤは、材料を処理するために使用される任意の化学物質に対して非反応性または実質的に非反応性であるべきである。
【００１７】
処理ステーションに１つのみのコンベヤがある場合、コンベヤは、入口コンベヤであり、次いで、入口コンベヤは、多孔質である。処理ステーションが処理ステーションコンベヤを備える場合、処理ステーションコンベヤは、多孔質であり、入口コンベヤは、多孔質であってもよく、またはそうでなくてもよい。処理ステーションが出口コンベヤをさらに備える場合、出口コンベヤは、多孔質であってもよく、またはそうでなくてもよい。
【００１８】
処理される材料は、上述のように、コンベヤの上に渡され、ここで、コンベヤは、各処理ステーションの処理ゾーンを通って進む。適切なコンベヤの上方に１つ以上のノズルが配置され、これらのノズルは、１つ以上の処理組成物を、処理ステーションを通じて搬送されている材料に送達するように適合される。
【００１９】
化学処理が織物材料の上方から適用される場合、真空式ユニットは、処理ステーションを通して処理される材料を搬送するいずれかのコンベヤの下に配置される。コンベヤが連続ループの形状である場合、真空ユニットは、ループの上部と底部との間に配置される。コンベヤが上面および底面を有し、上面は処理されている材料と接触している場合、真空は、コンベヤの底面上に配置される。
【００２０】
真空ユニットは、組成物が材料を通してコンベヤの上に通過することができるように、繊維材料を通してノズル（複数可）から送達されれる１つ以上の処理組成物を引き込むように適合される。一実施形態において、真空ユニットは、真空ポンプ、凝縮コイル、または両方を含む。
【００２１】
各処理ステーションは、ノズル（複数可）を通して所望の処理組成物をポンプ圧送するためのポンプをさらに含む。本明細書の別の場所で論じられるように、ポンプは、例えば、任意の所与の処理ステーションにおけるノズル（複数可）を通る所望の処理組成物の種類および堆積速度を制御することができる中央コンピュータユニット（または中央処理ユニット／ＣＰＵ）を使用して制御され得る。
【００２２】
各処理ステーションは、任意には、凝縮回収ユニットをさらに含み、これは、ノズル（複数可）から送達される処理組成物の凝縮に起因し、真空ユニットによって回収されない、処理ステーション内の凝縮物を回収する。これは、化学処理が蒸気に適用される場合に特に有用であり得る。
【００２３】
各処理ステーションはまた、任意には、しかし好ましくは、処理ステーションの温度を調節するための温度制御手段を含む。処理ステーション内側の温度は、１つ以上の温度ゲージ、熱電対、温度計、および／またはサーモスタットを使用して監視され得る。各処理ステーション内部の温度は、ヒートポンプを含む、加熱および／または冷蔵ユニットを通過することができる、例えば水、空気、冷媒などを使用して制御され得る。
【００２４】
一態様では、処理ステーションは、任意には、凝縮回収ユニットと接続する発生器ユニットを含む。発生器ユニットは、凝縮回収ユニット内で回収された凝縮物から熱を移送し、移送された熱を使用して、蒸気を発生させ、これは、超加熱蒸気であり得る。蒸気は、例えば電気を発生させることによって、処理ステーションの動作に電力供給するために使用され得るか、または処理／分解ステーションのうちの１つ以上に熱を提供するために使用され得る。
【００２５】
別の実施形態において、本発明は、織物廃棄材料を分解し、引裂ドラムが使用される場合に比して向上した品質を有する繊維を生成する装置を提供する。該装置は、本明細書では分解ステーションと称され、複数の回転ドラムを備え、これらは、同じサイズであり得るか、または異なるサイズであり得る。各回転ドラムは、切断針の複数の列とともに配置された曲面を有する。
【００２６】
本実施形態の一態様では、第１の回転ドラムが、第２の回転ドラムの上部およびそれに対向して配置され、第１の回転ドラムおよび第２の回転ドラムの曲面上の切断針の列が、互いに介在する。各ドラムを回転させるためのモータが存在する。使用中、第１の回転ドラムおよび第２の回転ドラムは、所定の速度であり得る指定された速度で反対方向に回転するように駆動され、織物材料は、それらの間を通過する。切断針は、織物材料を貫通し、糸セグメントを切断して、糸セグメントを長片の糸に分割する。
【００２７】
本実施形態の別の態様では、３つ以上の回転ドラムが存在する。ドラムは、それらが互いに干渉しないように配向される。例えば、３つのドラムが存在する場合、それらは、各々が他のものから概ね６０度になるように円形配向に位置することができ、切断針が露出しているドラムの開放部は、他のドラムの開放部に対向する。４つのドラムがある場合、それらは、より多くのドラムに対して、各々が他のものから概ね４５度等にあるように円形の配向に位置することができる。
【００２８】
本実施形態の一態様では、切断針は、織物材料にスライスし、織物材料における繊維への著しい損傷を引き起こすことなく、織物材料を分解するために、織物材料が第１の回転ドラムおよび第２の回転ドラムに搬送される方向に対向して配向された少なくとも１つの切断刃を有する切断部分を各々有する。
【００２９】
本実施形態の別の態様では、切断針は、切断刃部の下方に、平坦な形状の基部を各々有する。この平坦な形状の基部は、切断針を、それぞれ第１の回転ドラムおよび第２の回転ドラムに接続するために使用することができる。
【００３０】
本明細書に記載の装置において使用される回転ドラムのサイズは、従来技術の分解方法で使用される回転ドラムよりも小さくあり得るが、そうである必要はなく、それは、本装置が、従来技術において使用されたように１つの大きな回転ドラムではなく、互いに対向し、反対方向に回転する、複数の回転ドラムを使用するためである。従来技術における大きな回転ドラムは、最大生産を達成するために高速で動作するように設計されていたが、それらの高速は、比較的高温を引き起こしていた。回転ドラム上の金属ピンおよびラグが冷却されなかった場合、繊維の破断が生じ、高価値用途で使用することができない、比較的短く、埃っぽい繊維が生産される。また、本明細書に記載の装置内の回転ドラム内に存在する切断針は、従来技術における回転ドラム上の丸いピンとは異なる。切断針は、織物材料にスライスし、織物材料の繊維の著しい損傷なく、織物材料を分解し、一方で丸いピンは、織物材料の個々の繊維を実際に分離することなく、織物材料を引き裂くのみである。
【００３１】
ドラムは、織物材料および結果として得られる再生繊維の劣化、破断、および／または溶解を最小限にするように、理想的に温度制御される。一実施形態において、サーモスタット、熱電対、または温度計等の温度制御手段を、加熱源または冷却源とともに、回転ドラムの各々の内部に配置することができる。温度制御手段は、ユーザが、１つ以上の回転ドラムの温度を監視および制御することを可能にする。本実施形態の一態様では、温度は、指定または既定の温度の数度内に維持され得る。回転ドラムの温度を制御するための１つの代表的な方法は、回転ドラムの内部にコアを設けることであり、このコアは、水、空気、冷媒等を使用して冷却される。回転ドラム内の温度を監視するための１つの代表的な方法は、回転ドラム上に、またはコア内に、１つ以上の温度ゲージ、熱電対、温度計、および／またはサーモスタットを設置することである。
【００３２】
比較的高密度の引裂ピンの集団を使用して、短く、塵状で、破断および摩耗した繊維を作り出す従来技術の分解技術と比較して、本明細書に記載された装置は、それらを構築するために使用された元の繊維、ならびに織物糸および結果として得られた布地の統合性を保持するような方法で、廃棄布地を分解および再生することができる。
【００３３】
別の実施形態では、少なくとも１つの処理ステーションおよび少なくとも１つの分解ステーションを含む装置が開示される。本実施形態の一態様では、処理ステーションおよび分解ステーションは、１つのエンクロージャに収容され、該エンクロージャが、処理および分解される織物材料を受容するための入口と、処理および分解された織物材料から引き出された繊維を出すための出口と、を含む。本実施形態の別の態様では、処理ステーションおよび分解ステーションのための別個のエンクロージャが存在する。
【００３４】
本実施形態の一態様では、本装置は、
加工される準備がなされた織物材料を格納するための初期フィードボックスまたはホッパと、
初期フィードボックスまたはホッパから、１つ以上の連続的に接続された処理および／または分解ステーションに材料を搬送するように適合されたフィードボックスコンベヤと、
１つ以上の連続的に接続された処理および／または分解ステーションと、
完成品をさらに生成するために、完成品を装置から、例えば格納容器内に、またはステーション内に搬送するための出口コンベヤと、を備える。
【００３５】
織物を処理および分解ステーションの内外に搬送する正確な方法は、本明細書に記載される発明において重要ではないが、織物を装置の内外に、かつより具体的には、各別個の処理／分解ステーションの内外に搬送するための特定の方法が以下に記載される。ステーションの各々は、入口コンベヤを含むことができる。処理および／または分解ステーションがフィードボックスコンベヤに続く場合、入口コンベヤは、フィードボックスコンベヤから材料を受容するように適合される。処理および／または分解ステーションが、前の処理／分解ステーションに続く場合、入口コンベヤは、前の処理／分解ステーションの出口コンベヤから材料を受容するように適合される。
【００３６】
いくつかの態様では、処理／分解ステーションの入口コンベヤは、材料が単一のコンベヤでステーションの内外を移動するという点において、出口コンベヤとしても機能する。他の態様では、ステーションは、入口コンベヤおよび出口コンベヤの両方を備える。
【００３７】
入口コンベヤは、フィードボックスコンベヤ、または前の処理／分解ステーションの出口コンベヤから出された織物材料を、後続の処理／分解ステーション、または処理および／または分解が完了している場合は、装置外のいずれかに搬送する。例えば、処理／分解された材料は、別個の格納容器に搬送され、密度によって、比較的高密度の材料と比較的低密度の材料とに分離することができるか、またはさらなる精製のための精製ステーションに送ることができる。
【００３８】
処理／分解ステーション（複数可）の最終生産物は、典型的には、化学的に処理された繊維である。
【００３９】
分解される織物材料のタイプおよび所望される製品の品質に依存して、本明細書に記載の装置の異なる実施形態は、異なる数の処理および／または分解ステーションを含むことができる。しかしながら、本装置は、各タイプのステーションのうちの少なくとも１つを備える。
【００４０】
一実施形態では、本装置は、少なくとも２つの分解ステーションを含む。この実施形態の一態様では、後続の処理ステーションおよび分解ステーションの前記複数列の切断針の各々の切断針間の間隔は、各前の分解ステーションのものを下回る。このように、各後続の分解ステーションは、単一の軟質糸セグメントが最後の分解ステーションに搬送されるまで、より微細な糸セグメントを送達する。
【００４１】
本装置は、少なくとも１つの出口コンベヤを備え、これは、処理および分解された織物材料を、一連の処理および分解ステーションの最後のものから所望の場所、例えば生産物格納ボックス、または材料をさらに精製することができるステーションまで搬送する。
【００４２】
一実施形態において、本装置は、処理および分解された織物材料を、比較的軽い重量または比較的低密度の織物材料を含む第１の群と、比較的重い重量または比較的高密度の織物材料を含む第２の群とに分離させるように適合された、出口コンベヤにおける再堆積機構をさらに備える。本実施形態の一態様では、より高密度の材料は、完成した糸に変換されていないため、さらなる処理および分解を必要とする。比較的重い重量またはより高密度の材料は、再堆積機構を使用して、指定された前の処理および分解群に移送することができ、織物材料の第１の群は、後続の処理および分解する群または生産物格納ボックスに移送され得る。
【００４３】
一態様では、再堆積機構は、出口コンベヤに被覆領域を備え、被覆領域の上端およびコンベヤの上端に配置された吸引手段、吸引源、例えばバキュームホース、または分離されるときに材料を除去するための他の手段を備える。
【００４４】
使用中、出口コンベヤは、被覆領域において動作中であり、吸引手段は、出口コンベヤ上に織物材料を吸引し、それらの相対重量および／または密度によって織物材料を分離するために使用され得る。吸引手段は、被覆領域の上端に向かって位置し、出口コンベヤ上に、比較的重い重量であるかまたは比較的高密度である織物材料を残すことができる。比較的重い材料は、例えば逆方向コンベヤに移動され得、これは、その上の織物材料を、指定された前の処理および分解ステーションに搬送し、そこでさらに繊維状態に処理および／または分解される。次いで、吸引手段は、オフに切り替えられ、吸入された比較的軽い重量または低密度の織物材料を、後続の移動先に搬送するための出口コンベヤに放出することができる。
【００４５】
本装置は、中央コンピュータ制御部または中央処理ユニット（ＣＰＵ）をさらに備える。この制御部は、装置の機能のうちの１つ以上を制御する。制御することができる代表的な機能としては、布地の組成に基づいて、ノズルによって搬送された処理組成物のタイプ、ノズルによって搬送された処理組成物の速度、切断ブレードのサイズ、処理ステーション適用、第１の回転ドラムおよび／または第２の回転ドラムの温度、第１の回転ドラムおよび／または第２の回転ドラムの回転速度が挙げられるが、これらに限定されない。
【００４６】
一実施形態において、フィードボックスコンベヤ、各処理ステーション／分解ステーションの入口コンベヤ、もしあれば各処理ステーションコンベヤ、もしあれば各中間コンベヤ、および出口コンベヤは、装置を通して、装置の入口から装置の出口まで織物材料を搬送するための連続したシステムを形成する。コンベヤの連続したシステムは、可変速度駆動のベルト駆動コンベヤシステムであり得る。
【００４７】
一実施形態において、ノズルの下にある、処理ステーションのうちの１つ以上におけるコンベヤは、ステンレス鋼メッシュの形態であり、これにより、処理ステーション内のノズルによって送達される処理組成物が、織物材料を通過し、かつコンベヤを通過することを可能にする。しかしながら、他の材料を確かに使用することができるが、それらが、処理化学物質が通過することを可能にする一方で、繊維が通過することを許容しない十分なサイズのメッシュを含むことを条件とする。
【００４８】
一実施形態において、フィードボックスコンベヤ、各処理および分解ステーションの入口コンベヤ、もしあれば各中間コンベヤ、および処理および／または分解ステーションのうちの１つ以上の出口コンベヤのうちの１つ以上は、ＰＶＣメッシュベルトの形態である。
【００４９】
一実施形態において、分解および処理される織物材料は、ファンを使用せずに搬送される。布地材料を１つの領域から別の領域に搬送するためのファンを使用しないことにより、本装置は、分解プロセス中に個々の繊維への損傷を低減させることができる。
【００５０】
使用中、処理される織物材料は、ホッパまたはフィードボックスを通して第１のコンベヤ上に通され、次いで、織物材料中の繊維が、蒸気への曝露によって開放され、次いで１つ以上の処理組成物によって処理される。任意の所与の処理内ステーション内部で、１つ以上の処理を適用することができる。処理組成物は、蒸気、液滴、液体の流れ、分散体等の形態であり得るが、蒸気が好ましい可能性がある。
【００５１】
集合的に、蒸気と化学／酵素処理との組み合わせは、本明細書において「触媒蒸気処理」と称される。蒸気は、技術的には触媒ではないが、繊維を開放し、それらが化学／酵素処理をより効率的に受けることを可能にする。水は、蒸気の形態で添加され、繊維が後に単離される際に除去されるので、それ自体は反応物質ではない。この理由で、本プロセスは、「触媒蒸気」と呼ばれる。
【００５２】
本処理は、１つ以上の目的、例えば廃棄材の撚りを柔軟化または緩和すること、耐汚染性を提供すること、耐微生物汚染性を提供すること、色を提供すること、繊維強化補助、静電気防止配合物内の補助のための油分、下流の布地に対する仕上げのためのナノテクノロジ、微生物汚染物質を死滅させるための抗菌剤、およびパーソナルケア用界面活性剤の役割を果たすことができる。触媒蒸気処理の処理組成物は、セルラーゼ、プロテアーゼ、リパーゼ、ペクチナーゼ、もしくはアミラーゼ酵素等の酵素、カチオン性、アニオン性、双性イオン、もしくは非イオン性界面活性剤であり得る界面活性剤、またはシリコーン処理のうちの１つ以上を含むことができる。処理の選択は、処理される織物材料のタイプに依存する。
【００５３】
一実施形態において、処理および／または分解される繊維材料は、糸の形態であり、その場合、処理組成物のうちの１つ以上が、さらなる処理のために織物材料の糸エレメントを強化する有機剤を含む。
【００５４】
別の実施形態では、例えば、綿布地を分解するとき、処理組成物は、界面活性剤または酵素、例えば、セルラーゼ酵素を含むことができる。
【００５５】
セルラーゼ酵素は、例えば、綿のセルロースの一部分を溶解させることによって、織物布地をともに保持する結節を緩和させ、切断針が布地をばらけさせ、繊維または撚り糸を形成することを比較的容易にする。
【００５６】
カシミヤもしくはウール等の天然毛、またはポリエステル、ナイロン、もしくはポリプロピレン繊維を分解する場合、処理組成物は、好適なキャリア中に任意に存在するポリ（ビニルアミン−ビニルホルムアミド）コポリマーまたは他の解乳化剤を含むことができる。これらの化合物は、ウールまたは他の天然毛布地の収縮およびフェルト化を防止することができる。
【００５７】
さらなる実施形態では、処理組成物は、抗微生物適用および／または殺生物剤を含む。
【００５８】
様々な処理ステーションにおいて適用される処理プロセスは、繊維の強度を増加させるように、それらが弱化されていないことを確実とするように、またはプロセス中に追加の破断を創出するように、設計される。
【００５９】
処理は、処理される織物材料の上方か、または多孔性コンベヤの下方に位置する１つ以上の噴霧ノズルを使用して、織物に適用される。蒸気、溶液、分散、噴霧等としてにかかわらず、処理が適用されるとき、およびその後、コンベヤの下方、または処理される織物の上方にそれぞれ真空が引かれ、処理される織物を通して処理を引く。所望であれば、過剰な処理化学物質を、回収および再利用することができる。
【００６０】
次いで、処理され、加湿された織物材料は、処理ステーションを通過して、さらなる処理を受けるためのさらなる処理ステーションに達するか、または分解ステーションに達することができる。分解ステーションにおいて、織物材料は、上記の回転ドラム間を通され、ここで切断針は、材料に切り込み、材料を繊維に分断する。所望のレベルの分解を達成するために、２つ以上の分解ステーションを要し得る。
【００６１】
織物材料が所望の程度に分解された後、結果として生じる材料は、分離された繊維を主に含み得、これは、繊維の強度を増加させること、着色処理、殺菌処理などを含むさらなる処理に供され得る。所望の度合いの分解および処理が達成されると、完成した材料は、出口コンベヤを通って処理／分解ステーションの最後を通過し、再堆積機構、格納容器、および／または処理された繊維であり得る完成製品にさらなる精製を提供することが可能である、精製ステーションまで移送され得る。さらなる精製は、例えば、処理された繊維を、衣服、家庭、もしくは工業用途向けニットまたは織物、またはパーソナルケア、ベビー、自動車、もしくは工業的使用において使用するための不織布に変換させることを含む。
【００６２】
本発明は、以下の詳細な説明を参照してより良好に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】ドラムが回転するときに互いに相互作用するような、回転ドラム内の切断針の重なりの一実施形態の概略図である。
【図２】処理される織物材料上に、そしてコンベヤの真下でも適用される蒸気の一実施形態の概略図である。
【図３】処理ステーションの一実施形態の概略図である。
【図４】コンベヤを使用して接続された処理ステーションおよび分解ステーションの一実施形態の概略図である。
【図５】分解ステーションの一実施形態の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００６４】
一実施形態において、本発明は、織物廃棄材料を分解し、引裂ドラムが使用される場合に比して向上した品質を有する繊維を生成する装置を提供する。別の実施形態では、本発明は、廃棄材料を分解するための方法を提供する。本発明は、織物廃棄材料を分解することによって生成された処理済み繊維に関する。
【００６５】
一実施形態において、本明細書に記載の装置は、初期フィードボックス／ホッパと、フィードボックスコンベヤと、１つまたは２つ以上の連続的に接続された処理および分解群と、出口コンベヤと、中央集中型コンピュータ制御部と、を備える。
【００６６】
本明細書に記載される装置は、情報および信念において、リサイクル機器市場における現在の技術のすべてに逆行する。典型的なリサイクル装置は、高速で回転する大径回転シリンダとともに構築され、最後の「シリンダ」が、機器の再生ラインの最後に、短くかつ埃っぽい「けば立った」タイプ、すなわち繊維質の材料を搬送するまで織物を引き裂く丸型のスチールバーまたはピンで埋め尽くされた金属バーまたはラグを具備する。
【００６７】
一方で、本明細書に記載の装置は、布地を貫通し、糸セグメントに切断してそれらを長片の糸に分割する、鋭利な針で充填された２つ以上の回転シリンダを用いる。
【００６８】
以前の分解装置は、いかなる化学処理もなしに、乾燥した形態で織物を取り扱っていたのに対し、本方法は、織物材料を処理ステーション上に通すことを伴い、ここで、織物材料が分解ステーションに通過される前および／またはその後に、それらの性能および強度を向上させる調整剤が、織物材料上に配置される。
【００６９】
１９６１年に、Ｍｅｉｎｋｅは、米国特許出願第３，０９８，２６４号において、「熱によって繊維がより短くなり、使用不可能になる（ｈｅａｔ  ｍａｋｅｓ  ｆｉｂｅｒ  ｓｈｏｒｔｅｒ  ａｎｄ  ｉｔ  ｂｅｃｏｍｅｓ  ｕｎｕｓａｂｌｅ）」ことを述べていた。しかし、従来開発された機器は、温度制御が設けられていない鋼鉄製の歯を包含する、大きく高速の金属シリンダが優位を占めており、「短くけば立った繊維」の量が増大し、これは、自身の元の観察が見過ごされてきたという事実に矛盾している。Ｍｅｉｎｋｅは、これに、６個に代えて５個の１つ少ない「スウィフ」（引裂シリンダ）によって対処した。」実際には、自身の企業によるその後の実施形態において、フォーカスは、それらの速度、量、および「布地引裂システム」を通るより少ない廃棄物に焦点が置かれていたと思われた。
【００７０】
品質再生繊維に焦点が置かれる一方で、熱感度は、すべてのタイプの繊維を扱うことにおいて重要であることを理解することが重要である。綿繊維は、熱に対して感応性であり、したがって、プロセスにおいてより短い繊維および／または塵を破断および創出する。糸片に分離する間の過剰な熱を許容することは、品質最終製品を創出することにおいて自滅的であろう。高温が、ポリプロピレン繊維、ポリエステル繊維、または他の熱感受応繊維の再生における要因である場合、それらは溶解し、結果として、下流製造における生産非効率性、およびそれらの特定の消費者製品とともに、性能および品質特性を劣化させる。
【００７１】
本明細書に記載の装置および方法の目的は、必ずしも布地から繊維を作製するとは限らず、むしろ、プロセスの残部全体を通して、柔軟化かつ撚り戻すことができない糸セグメントを作製することである。従来技術における他の実施形態では、「鋼鉄製の歯」または「金属ピン」で充填された単一のシリンダが使用され、これは、高速で稼働し、価値志向の下流用途で使用することが困難である、短く、埃っぽく、ネップで充填された繊維を作り出す、迅速かつ厳しい方法で繊維を創出することを目的とする。本明細書に記載の装置は、それらの用途ではなく、むしろ下流生産において高効率を備える品質の繊維に焦点を合わせている。
【００７２】
本装置の様々な構成要素が、以下により詳細に記載されている。
【００７３】
［フィードボックス／ホッパ］
フィードボックス／ホッパの主な要件は、処理される所望の量の織物材料を保持し、コンベヤが移動する速度でコンベヤに材料を搬送することができることである。
【００７４】
初期フィードボックスは、加工される準備がなされた織物材料を格納または回収するため使用される。一実施形態では、フィードボックス／ホッパは、工業グレードの鋼で作製される。実質的に任意のサイズのホッパを使用することができるが、初期フィードボックスの適正な商用サイズは、全高約１０フィートである。フィードボックス／ホッパにロードされる前に、加工される織物材料は、幅およそ２〜３インチ、長さおよそ２〜３インチのセクションに切断される。材料は、フィードボックス／ホッパの内部に積み重ねることができる。
【００７５】
加工される織物材料は、スパイクエプロンまたは他のそのようなデバイスを使用することを含む、任意の好適な方法を使用して、初期フィードボックスからフィードボックスコンベヤに移送することができる。
【００７６】
［コンベヤ］
処理および分解ステーションの各々は、入口コンベヤを備える。入口コンベヤが、特定の処理または分解ステーションの全長を横断しない場合、さらなるコンベヤ（出口コンベヤ）が存在する。いくつかの実施形態では、入口コンベヤ、出口コンベヤ、および中間体コンベヤを含む３つのコンベヤが存在する。織物材料が最終処理または分解ステーションの出口コンベヤを退出した後、プロセスが織物材料の少なくとも一部で繰り返される場合、織物材料は、再堆積機構の一部としてコンベヤを使用して、処理または分解ステーションのうちの１つ以上を通して再循環され得る。
【００７７】
入口コンベヤは、フィードボックスコンベヤまたは前の処理および分解群の出口コンベヤと接続するかまたはその下に位置し、フィードボックスコンベヤまたは前の処理および分解群の出口コンベヤから出された織物材料を、処理ステーションに搬送する。
【００７８】
［処理化学物質を適用するために使用される構成要素］
各処理ステーションは、少なくとも１つのコンベヤと、複数のノズルと、真空ユニット、ポンプと、を含み、任意には、１つ以上の凝縮ユニットと、温度制御手段と、発生器ユニットと、を備える。
【００７９】
一実施形態において、１つ以上の処理ステーションは、コーティングされた鋼、ステンレス鋼、またはそれらの組み合わせで作製される。
【００８０】
一実施形態において、処理ステーションコンベヤは、入口コンベヤと接続し、処理ステーション全体を通して延在し、処理ステーションの第１の端部から処理ステーションの第２の端部に織物材料を搬送する。
【００８１】
一実施形態では、ノズルの下に通されるときに処理される織物材料に載せられたコンベヤは、ステンレス鋼メッシュの形態である。これにより、ノズルによって搬送される処理組成物が、織物材料を通過し、その後、コンベヤ上のメッシュを通過することが可能になる。
【００８２】
１つ以上のノズルは、処理ステーションコンベヤの上方に配置され、処理ステーションコンベヤ上の織物材料に、霧状蒸気の形態、ミストの形態、液体の形態、噴霧の形態等で、処理組成物を送達することが可能である。
【００８３】
ノズルのサイズは、プロセスによって必要とされる水、または水と添加物との組み合わせによって、必要とされる溶液の流れに基づくことができる。例えば、１００バールおよび１４５０ＰＳＩで動作すると、平均液滴サイズは、典型的には約２５〜５０マイクロメートルであり、８０％の分散を有する。８０バールおよび１１６０ＰＳＩで動作することは、同じ分散結果の水滴を送達することができる。当業者は、ノズルのサイズを容易に決定することができる。
【００８４】
真空ユニットは、コンベヤの下方に配置され、真空は、コンベヤ上の織物材料を通して処理組成物を引き込むことができる。真空ユニットは、真空ポンプおよび／または凝縮コイルを備えることができる。
【００８５】
真空ユニットとして凝縮コイルを使用する場合、凝縮コイルでの蒸気の凝縮によって自然の真空が達成され、蒸気凝縮が水に戻るとき、蒸気の体積は、水のおよそ１，０００倍であるため、凝縮が生じる領域で自然の真空が創出される。
【００８６】
真空ポンプを真空ユニットとして使用する場合、より精密な真空を維持することができる。この理由により、真空ポンプは、凝縮コイルよりも好ましい可能性がある。
【００８７】
ポンプは、指定された処理組成物（中央コンピュータユニットによって指定されることができる）を、指定された速度割合で、１つ以上のノズルにポンプ圧送するためのものである。一実施形態において、ポンプは、蒸気のための効果的な水霧化のための圧力および流速を維持するために十分なサイズの再循環ポンプの形態である。
【００８８】
様々なポンプは、遠心分離、往復運動、ギア、正の変位等を含む、本状況において順調に機能することができる。
【００８９】
［凝縮回収ユニット］
凝縮回収ユニットは任意選択で、ノズルから送達される処理組成物の凝縮から得られる処理ステーション中の凝縮物を回収するために存在し得る。
【００９０】
［温度測定および規制］
各処理ステーションにおいて、温度が理想的に調節される。ユニット内部の触媒蒸気の温度は、用途に依存して、１００℃〜２００℃の範囲であり得る。ポリエステル、ポリプロピレン、またはナイロン等の化学合成物の生産における本ステージでは、ウィックまたは超音波技術を組み込む軟化剤とともに冷却ミスト蒸気を利用して、これらの布地に付随する静電気を低減する。
【００９１】
温度調節手段は、処理ステーションの温度を調節する。処理ステーション内側の温度は、１つ以上の温度ゲージ、熱電対、温度計、および／またはサーモスタットを使用して監視され得る。各処理ステーション内部の温度は、ヒートポンプを含む、加熱および／または冷蔵ユニットを通過することができる、例えば水、空気、冷媒などを使用して制御され得る。
【００９２】
［発生器ニット］
任意には、装置は、発生器ユニットを含むことができる。発生器ユニットは、凝縮回収ユニットと接続され、凝縮回収ユニット内で回収された凝縮物を使用して蒸気電力を生成する。この電力は、処理ステーションの動作に電力供給するために使用することができる。
【００９３】
凝縮回収ユニットおよび発生器ユニットを使用することの利点は２つある。第１に、これまでに化学処理された凝縮物系によって戻され、これは、プロセス蒸気システム内のボイラ供給水として再使用され得る。これによって、新たなボイラ供給水を処理するコストが低下する。第２に、補給ボイラ給水に代えて凝縮水を使用することの熱ゲインは、エネルギ消費を低減させるが、これは、凝縮水の温度が補給水よりも著しく高いためである。購入、加熱、または処理の必要がないことによるコスト節約は、多くの場合、凝縮回収システムにおける投資を、経済的に実行可能かつ全体的に持続可能にする。
【００９４】
［処理組成物］
処理組成物は、廃棄材料の撚りを柔軟化および緩和する触媒蒸気であってもよく、触媒蒸気は、処理される織物材料の種類に依存して、セルラーゼ酵素、界面活性剤、またはシリコーン処理であってもよく、さらなる処理のために織物材料の糸エレメントを強化する有機剤、例えば、綿布地を分解する場合は界面活性剤であってもよく、カシミヤ等の天然毛布地を分解する場合は、キャリアとともにポリ（ビニルアミン−ビニルホルムアミド）コポリマーを含む複合触媒蒸気であってもよく、ポリエステル、ナイロン、もしくはポリプロピレン繊維を分解する場合は、キャリアとともにポリ（ビニルアミン−ビニルホルムアミド）コポリマーを含む複合触媒蒸気、または抗微生物適用もしくは殺生物剤であってもよい。
【００９５】
処理ステーションは、提示されている各セクションおよび各タイプの布地に対して異なる目的を果たす。例えば、綿は、このステージにおいて、その繊維に対して軟質剤とともに水分の添加を必要とする。
【００９６】
触媒シリコーン蒸気は、この場合は、綿のために使用される多くの選択のうちの１つ、例えばＳｏｆｔｙｃｏｎのＳＨＰ−Ｃ、ＳｏｆｔｙｃｏｎのＴＲＮまたはＲｅｘａｍｉｎｅ  ＣＰ９１９４  ＡＬであり得る。他の選択は、セルラーゼ酵素、界面活性剤、または他のシリコーン軟化処理を含む。
【００９７】
レーヨン布地の場合、触媒蒸気は、例えば、アルキルポリエタノキシエーテルまたはポリオキシエチレンアルキルエーテル等の非イオン性軟質剤の混合物であり得る軟質剤を含むことができる。しかしながら、水の適用は、ここでは重要ではない。
【００９８】
これらの布地のための触媒蒸気技術の一部として成功していることが証明されている製品は、Ｐｅｒｒｕｓｔｏｌ  ＣＣＦ、Ｐｅｒｒｕｓｔｏｌ  ＣＣＡ、またはＳｏｆｔｙｃｏｎのＲＷＴであった。
【００９９】
［水分量の維持］
分解プロセス全体を通じて理想的な水分量は、織物材料の約７重量％〜約２０重量％の範囲であり、より典型的には約１４重量％である。
【０１００】
分解中に繊維が破断または摩滅した場合、それらの品質は、下流で損なわれる。したがって、本明細書に記載される分解および精製プロセス全体を通して、水分レベルを監視し、材料／糸／繊維に湿度を加え、温度制御を維持して、乾燥または機械的に酷使された繊維に由来する短い繊維および塵を除去することが重要である可能性がある。
【０１０１】
中間コンベヤは、処理ステーションコンベヤと接続して、織物材料を処理ステーションの第２の端部から分解ステーションに搬送する。
【０１０２】
［分解ステーション］
各分解ステーションは、２つ以上の回転ドラムを備える。回転ドラムおよび各々は、複数列の切断針に配置された曲面を有する。
【０１０３】
切断針は各々、織物材料が第１の回転ドラムおよび他の回転ドラムに搬送され、織物材料にスライスして、織物材料の繊維を破損させることなく織物材料を分解する方向に対向するように配向された、少なくとも１つの切断刃を有する切断部分と、切断針を第１の回転ドラムおよびその他の回転ドラムにそれぞれ接続するための、切断刃部の下方の平坦形状の基部とを有する。
【０１０４】
回転ドラムは、回転ドラムの曲面上の切断針の列を有する、回転ドラムの上部および面接に配置され、後続の回転ドラムは互いに対向する。回転ドラムは、指定された速度で反対方向に回転して、織物材料をそれらの間を通過させるように駆動し、それによって、切断針が織物材料を貫通し、糸セグメントを切断して、糸セグメントを糸の長片に分割する。
【０１０５】
後続の分解ステーションの複数列の切断針の各々における切断針間の間隔は、前の分解ステーションのものを下回り、それによって、各後続の分解ステーションが、より微細な糸セグメントを送達する。プロセスは、例えば、単一の軟質糸セグメントが最後の処理または分解ステーションに搬送されるまで継続することができる。
【０１０６】
［温度制御］
温度制御は、織物材料の順調な分解および処理の重要な部分であり得る。高熱は、繊維品質を下げることが証明されている。さらにすべての他のリサイクルおよび繊維再生の実施形態では、熱が時折取り扱われ、鋼鉄製の歯を有するより大きいシリンダが構築される一方で、これらは依然として、増大された生産性のために高速で稼働し、情報および信念において、温度制御されることがない金属の「ピンおよびラグ」によって行われる。
【０１０７】
すべての分解ステーション内の回転ドラムの温度を絶えずおよび／またはむらなく監視し、温度が高過ぎる場合、それらを原材料の組成に対して、例えば空気、水、または冷媒を使用して冷却することを確実にすることが重要である可能性がある。これらの理由のために、温度制御手段は、第１の回転ドラムおよび第２の回転ドラムの各々の内部に理想的に配置され、これは、第１の回転ドラムおよび第２の回転ドラムの温度を監視し、指定されたレベルに制御する。
【０１０８】
一実施形態において、回転ドラムの温度制御手段は、水、空気、冷媒などによって冷却される、ドラムの各々の内部のコアを含む。温度調節手段は、処理ステーションの温度を調節する。処理ステーション内側の温度は、１つ以上の温度ゲージ、熱電対、温度計、および／またはサーモスタットを使用して監視され得る。各処理ステーション内部の温度は、ヒートポンプを含む、加熱および／または冷蔵ユニットを通過することができる、例えば水、空気、冷媒などを使用して制御され得る。
【０１０９】
綿の場合、その機械的操作にもかかわらず、熱因子単独と比較して、２４８°Ｆの温度で劣化および／または破断し始める。ポリプロピレンは、１５０°Ｆの温度で融解し始め、布地が低溶解ポリエステルを含有する場合、１１０°Ｆ以下の融点を有し得る。したがって、回転ドラム内で約９８°Ｆの平均温度を維持することが望ましいが、温度は、処理されている特定の繊維の融点を約５〜１０度下回るまで上昇することができ、ここで、温度は、処理されている繊維に依存して調整され、約５０°Ｆを下回り、好ましくは約８０°Ｆを下回り得る。
【０１１０】
本発明の切断針とともに配置される回転ドラムは、反時計回りに回転し、分離可能な糸セクションの量を最大にする。それらは、理想的には、回転中に増大した熱を低減させるために冷却され、それゆえに、表面を低温に維持し、プロセス中の材料のうちのいずれかを引裂、破断、またはさもなければ破損させないようにする。高レベルの用途において使用可能な繊維を達成するために、プロセスにおける高温に対する露出のレベルに厳密な注意が払われなければならないことを誇張することはできない。温度ゲージは、回転ドラム上に設置され、それらの外部温度を監視および制御して、繊維応力を最小値に維持するための正しい調整を確実にすることができる。
【０１１１】
［初期分解に続く化学処理］
初期分解ステーション、および初期処理セクションにおける化学処理にかけられた後、特定の順序はないが、織物材料は、第２の分解ステーションに搬送することができ、ここで、回転ドラム上の針はともにより近接して群化され、同じ行為が行われる。これは、より少なく、かつより長い糸セグメントを創出する。本プロセスは、さらなる分解ステーションにおいて繰り返されることができ、ここで、回転ドラム上の針は、単一の軟質糸セグメントがプロセスの終わりに生成されるまで、さらに近接してともに群化される。
【０１１２】
［出口コンベヤ］
出口コンベヤは、後続の処理および分解群の入口コンベヤまたは生産物格納ボックスと接続され、分解ステーションから出された織物材料を、後続の処理および分解群または生産物格納ボックスに搬送する。
【０１１３】
[再堆積機構]
出口コンベヤにおける任意の再堆積機構の目的は、出口コンベヤ上の織物材料を、比較的軽い重量または低密度の織物材料を含む第１の群と、比較的重い重量または高密度の織物材料を含む第２の群とに分離し、織物材料の第２の群を、指定された前の処理および分解群に移送し、織物材料の第１の群を、後続の処理および分解群または生産物格納ボックスに移送することである。
【０１１４】
一実施形態において、再堆積機構は、各処理および分解群の出力コンベヤに被覆領域を備え、被覆領域の上端に配置された吸引手段および除去手段とともに配置され、一方で出口コンベヤは、被覆領域で一時的に停止され、吸引手段はまずオンに切り替えられて、被覆領域の上端に向かって、出口コンベヤ上の重量が軽い織物材料を吸引し、重量が重い織物材料を出口コンベヤ上に残し、除去手段によって除去され、その上の織物材料を指定された前の処理および分解群に搬送する逆方向コンベヤに除去し、ここでこれらは、繊維状態に再調整および分解されることが可能であり、吸引手段はその後オフに切り替えられて、吸引された軽量の織物材料を出口コンベヤに放出し、後続の目的地に搬送する。
【０１１５】
[集中コンピュータ制御]
全プロセスを、手動で取り扱うことができるが、コンピュータを介して制御することもできる。集中型コンピュータ制御部を使用して、ノズルによって届けられる処理組成物の種類および速度、切断ブレードのサイズ、第１の回転ドラムおよび第２の回転ドラムの温度、第１の回転ドラムおよび第２の回転ドラム回転の速度のうちの１つ以上を、布地の組成に基づいて制御することができる。
【０１１６】
当業者は、これらのプロセスステップを取り扱うように、コンピュータを容易にプログラムすることができる。
【０１１７】
[代表的な実施形態]
一実施形態において、４つの処理および分解群があるが、実際の生産においては、稼働中のプラント環境において選択された布地群の特定の要件に基づいて、より多くまたはより少ないことを確実にすることができる。
【０１１８】
この例証の目的として、織物分解、個別の処理および分解群の広範なスペクトルを包含する多くの他の状況が、以下のように使用されることができる。
【０１１９】
第１の処理ステーションにおいて、軟質剤を適用して、処理される織物材料上に存在する表面化学物質が、洗浄ステージにおいて織物材料から除去されることができる。
【０１２０】
例えば、綿の場合、これらの表面化学物質は、多くの場合、糊、ワックス、抗しわ仕上げ、疎水性仕上げ等を含む。合成の場合、仕上げは、多くの場合、ポリカルボン酸（ＰＣＡ）、アクリルサイズ剤、オイリングワックス、またはシリコーン系潤滑剤、およびこれらの組み合わせを含む。
【０１２１】
本プロセスにおいて使用される軟化剤は、分解プロセスがより効果的かつ低侵襲性であることができるように布地を緩めるために、制御された環境内で布地の表面を軟化させるように機能することができる。
【０１２２】
後続の処理ステーションにおいて、さらなる化学物質を使用して、糸セグメントが分解されているときに該糸セグメントを強化することができる。これは、内部の繊維の統合性を維持することを助けることができる。Ｋｕｎａｌ  Ｇｒｏｕｐ製のＰａｒａ−ＫＲＣは、絹に対する引裂および引張強度を増大させるために使用することができる。
【０１２３】
複数の界面活性剤を綿に使用することができ、プロセスのこの領域においてＰＶＡに対して触媒される場合、Ａｖｃｏ−Ｓｏｆｔ  ＰＥに類似した製品が優れている。
【０１２４】
ポリ（ビニルアミン−ビニルホルムアミド）コポリマーをキャリアとともに使用することは、例えば、カシミヤ等の自然毛の集まりの場合の機械的応力の結果として弱められている繊維の強度を改善するために使用されることができる。
【０１２５】
これらの強化処理は、未処理の繊維の引張強度に対して、処理された繊維の引張強度を増大させるために使用することができる。
【０１２６】
一実施形態において、さらなる処理は、抗菌剤の適用を含み、これは、下流製品がヘルスケア、医療、パーソナルケア、またはベビー用品産業において使用される場合に特に有用である。必ずしもシステムの最終プロセスではないが、微生物プロトコルを処理するための戦略的ステージである。
【０１２７】
下流での適用において、特定の繊維にとって、親水性を有することが必要である場合、処理ステーションにおいて前処理を施すことができる。下流での用途において、特定の繊維にとって、さらなる親水性を有することが重要である場合、処理ステーションにおいて前処理を施すことができる。
【０１２８】
本技術の性質および高品質の下流用途におけるその重要性に起因して、本プロセスのこの段階中のエンドユーズ繊維の性能を改善するために搬送することができる、多くの触媒蒸気（処理化学物質）が存在する。
【０１２９】
各処理群の分解ステーションにおいて、上述のように冷却された２つの回転ドラムがあり、この布地の糸分節のために特異的に設計された産業切断針のスリーブに設けられている。回転ドラムは、ラインの幅に基づいてサイズが異なり、ラインの幅は生産能力を決定する。
【０１３０】
約２，５００ポンド／時間を生産するライン生産の代表的な実施形態では、一実施形態において、回転ドラムは、直径約５００ｍｍ、幅約２，５００ｍｍである。各々のかかる回転ドラムは、２０，０００〜１２０，０００個の工業用切断針を保持することができ、これは、織物材料がさらなる繊維精製のために準備されると、回転ドラムを通過する織物材料を分解する。
【０１３１】
糸セグメントが分解ステーションを通過すると、切断針は、それらの機能が非常に特定的であり、織物材料をプロセスの各段階を通過させるように設計される。
【０１３２】
例えば、表面洗浄前の初期段階において、織物材料は、酵素および化学物質によるその洗浄に備えて、切断針によって貫通させることができる。次いで、織物材料は、例えば軟化剤で処理することができる。織物材料が軟化され、糸セグメントが露出され始めた後、織物材料には、貫通されて糸に分離されなければならない部分が依然として存在する。
【０１３３】
さらなる分解ステーションは、典型的には、例えば、実際の織物材料が存在する糸セグメントのみをもたらす糸セグメントを分離することを開始するセクションである。
【０１３４】
セグメントが第４または後続の分解ステーションに到達するときまでに（当然ながら、再生される布地のタイプに依存して）、糸セグメントは、正しく軟化かつ強化され、下流処理のために調整され、後続の繊維精製処理前に生産物格納ボックスに送達される準備がなされる。
【０１３５】
本装置は、廃棄処分織物を、再生品でない同等物による市場での品質に匹敵するか、またはそれに勝る繊維に変換する処理および分解方法において使用することができる。
【０１３６】
所望される場合、各ステージ中、個々の軟質糸は、装置の外に移動させることができ、ここでそれらは、格納されるか、またはさらなる精製を受けるために送られることができる。より重量のある布地片は、軟質糸エレメントに分解されるまで、機械プロセスを通して進められることができる。プロセスの各ステージ中に正しく糸に分離されなかった織物材料のエレメントがある場合、それらは、プロセスの早期ステージに再び堆積することができる。
【０１３７】
例えば、プロセスの第４の段階によって十分な糸分離が生じなかった場合、織物材料のエレメントは、第２の処理および分解群に再び堆積されることができる。プロセスの第３段階において分離が不十分である場合、織物材料のエレメントは、布地が分解された後のあらゆる不必要な繊維破断を防止するように、初期フィードボックスに再び堆積されることができる。繊維の撚りを戻すための機械的プロセスは、この段階においてより侵襲的にすることができ、劣化がないように繊維を強化することが重要である可能性がある。
【０１３８】
特定の理論に拘束されることを望むものではないが、本技術の成功は、プロセスの各段階における繊維の長さおよび強度の維持に依存し、これは、機械的、化学的、および蒸気技法を中心に回転するステージゲートプロセスを有することによって最終的に達成されると考えられる。
【０１３９】
強調すると、綿または他の天然繊維とともに作業するとき、繊維の強度は、加温加湿処理を加えることによって増大させることができ、これは、布地に浸透し、布地が弱められていないことを確実にし、さらなる破損がプロセス中に創出されないことを確実にする。
【０１４０】
分解ユニット内の回転ドラムの相互作用は、図１を参照してより良好に理解されるであろう。図１に示されるように、回転ドラムの各々における針（１０）は、織物材料として互いに重なり、それらと相互作用する。これにより、織物材料が個々の糸に分割されることを可能にする。
【０１４１】
処理ステーションの一実施形態が、図２に示される。上部および底部蒸気プレート（それぞれ２０および３０）は、蒸気パイプ（４０）に接続され、これらは、処理される織物材料の上方および下方に配置される（５０）。
【０１４２】
処理ステーションの一実施形態が、図３に示される。油圧プレス（６０）を使用して、処理される織物材料に蒸気（７０）または処理（８０）を適用するために使用されるノズルに、圧力を適用する。処理される材料は、コンベヤ（９０）に沿って渡される。処理ステーションを加熱または冷却することが可能である流体を渡すためのコイル（１００）は、処理ステーションの底部に存在する。
【０１４３】
処理ステーションおよび分解ステーションを備える装置の一実施形態が、図４に示される。入口コンベヤ（１１０）を使用して、織物材料を処理ステーション（１２０）に搬送し、このステーションは、油圧プレス（１３０）と、流体を加熱または冷却することができる流体を通過または冷却するために、多孔性コンベヤ（１６０）に蒸気（１４０）または処理（１５０）を過剰に適用するノズルとを備え、処理ステーションを加熱または冷却することが可能である流体を渡すためのコイル（１７０）が、処理ステーションの底に存在する。別のコンベヤ（１８０）は、処理された織物材料を処理ステーション（１２０）から分解ステーション（１９０）に搬送し、ここでは、図１に示されるような回転ドラムが収容され、それらの間で、処理された織物材料が分解される。分解に続いて、分解および処理された材料は、出口コンベヤ（２００）を通して分解ステーション（１９０）の外に搬送される。
【０１４４】
図４に示される分解ステーションの内部作業の一実施形態が、図５に示される。図５に示されるように、インフィードコンベヤ（２１０）は、処理される織物材料（図示せず）を主回転機械シリンダ（２２０）に搬送し、これは、補助回転シリンダ（２３０）および二次回転機械シリンダ（２４０）と相互作用する。二次回転シリンダ（２４０）はまた、補助回転シリンダ（２３０）と相互作用する。各シリンダは、織物材料を分解するように機能する複数の切断針（図１に示される）を含む。分解後、材料は、アウトフィードコンベヤ（２５０）に渡される。
【０１４５】
上記の開示によれば、当業者は、上記実施形態への好適な修正および変更を行ってもよい。したがって、本発明は、上記の開示および記載される実施形態によって限定されない。本発明に対する修正および変更は、請求項によって定義されるような本発明の範囲に該当するべきである。それに加えて、特定の技術用語が本明細書を通して使用されているが、技術用語は、説明を容易にするよう意図されており、本発明を制限することは全く意図されていない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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