KR101092625B1 - 자외선차단제 제조장치 및 이를 이용한 자외선차단제용 포름아미딘계 화합물 제조방법 - Google Patents

자외선차단제 제조장치 및 이를 이용한 자외선차단제용 포름아미딘계 화합물 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 옥외에서 플라스틱이나 고무제품의 구조물 등의 용도로 사용가능한 자외선차단제를 제조하기 위한 자외선차단제 제조장치 및 상기 제조장치를 이용한 자외선차단제용 포름아미딘계 화합물의 제조방법에 관한 것으로서, 반응공정, 추출공정, 수분제거공정, 여과공정 및 농축ㆍ고진공공정으로 구성되는 자외선차단제 제조에 있어서, 추출공정 및 수분제거공정에 이용되는 추출탱크의 합성생성물주입구에 딥핑 파이프가 장착되는 자외선차단제 제조장치 및 상기 자외선차단제 제조장치로서 추출공정 및 수분제거공정을 수행하여 주원료인 에틸 4-아미노벤조에이트와 N-메틸포름아닐리드를 일정의 용매와 촉매로서, 순도 및 수득률이 우수한 자외선차단용 N-4-에톡시카보닐페닐-N'-메틸-N'-페닐포름아미딘을 제조하는 제조방법에 관한 것이다.

Description

자외선차단제 제조장치 및 이를 이용한 자외선차단제용 포름아미딘계 화합물 제조방법{UV blocking agents manufacturing apparatus and formamidine compound for UV blocking agents manufacturing method thereof}
본 발명은 옥외에서 플라스틱이나 고무제품의 구조물 등의 용도로 사용가능한 자외선차단제를 제조하기 위한 자외선차단제 제조장치 및 상기 제조장치를 이용한 자외선차단제용 포름아미딘계 화합물의 제조방법에 관한 것으로서, 반응공정, 추출공정, 수분제거공정, 여과공정 및 농축ㆍ고진공공정으로 구성되는 자외선차단제 제조에 있어서, 추출공정 및 수분제거공정에 이용되는 추출탱크의 합성생성물주입구에 딥핑 파이프가 장착되는 자외선차단제 제조장치 및 상기 자외선차단제 제조장치로서 추출공정 및 수분제거공정을 수행하여 순도 및 수득률이 우수한 자외선차단제용 포름아미딘계 화합물을 제조하는 제조방법에 관한 분야이다.
자외선(ultraviolet)은 200~400㎚의 파장영역을 갖는 광선으로서, 인간에 있어서는 피부암 또는 피부노화를 촉진시키는 원인 중에 하나로 제기되고 있고, 각종의 산업자재 또는 산업용품과 같은 물건에 있어서는 물건을 구성하는 재질의 분자구조에 영향을 미쳐 물건이 변색되거나, 쉽게 부식되는 문제가 제기되고 있었고, 이를 해결하기 위하여 종래에는 포름아미딘(Formamidine)계 화합물과 같은 자외선 흡수를 이용한 자외선 차단제 개발이 대한 연구가 진행되고 있다.
국내등록특허 제 10-0292812호는 N'-(4-에톡시카보닐페닐)-N-메틸-N-페닐포름아미딘의 제조방법에 관한 것으로서, 상기 제조방법은 에틸 4-아미노벤조에이트, 메틸포름아닐리드, 촉매 및 유기 용매를 혼합하고, 50℃가 넘지 않는 온도에서 상기 혼합물을 수산화나트륨 수용액을 주입하여 유기층과 수용액층을 분리하고, 얻어진 유기층을 pH가 중성이 될 때까지 탈이온수로 충분히 세척하고, 세척된 유기층에 탈이온수를 주입한 후, 재결정 용매로 인산을 첨가하여 파우더를 생성하고, 하우더와 수용액층을 분리한 후, 상기 파우더를 유기 용매에 용해한 후, 수산화나트륨 수용액을 주입하여 pH를 9~10으로 조절하여 알칼리성이 되게 하고, 상기 혼합물을 반응시킨 후, 방치하여 유기층과 수용액층을 분리하고, 상기 수용액층을 제거하고, 얻어진 유기층을 여과하고 증류하는 공정을 포함하는 구성을 하여, 순도가 높고 자외선 차단능력도 우수한 자외선 차단제를 제조하는 효과를 얻을 수 있었다. 하지만 상기 종래기술은 순도가 높은 자외선 차단제를 제조하기 위하여, 유기층에 포함된 자외선 차단제에 재결정 용매를 첨가하여 파우더를 생성시키고, 이를 다시 유기 용매에 용해시킨 후, 추출액(수산화나트륨 수용액)으로서 자외선 차단제를 추출하는 방법을 이용하기 때문에 자외선 차단제의 수득률이 상당히 떨어질 수 있는 우려가 발생하여 이를 해결하기 위한 지속적인 연구개발이 요구된다.
본 발명은 종래의 포름아미딘계 화합물을 이용한 자외선차단제는 일반적인 화학물질 합성을 위한 다수 개의 반응장치(이하, 본 발명에 있어서는 '자외선차단제 제조장치'라 칭함.)를 이용하여 추출공정 및 수분제거공정을 처리하기 때문에, 포름아미딘계 화합물 합성시에 이용되는 촉매 및 부반응물에 의하여 반응장치가 쉽게 부식되는 문제와, 반응공정 시에 발생하였거나, 추출공정 중에 발생할 수 있는 합성생성물에 포함된 미반응물, 부반응물, 부생성물, 반응촉매 또는 용매 등의 불순물을 효과적으로 제거하지 못하는 문제와, 미반응물 또는 부반응물 간의 반응으로 인하여 불필요한 부생성물이 생성되는 문제가 발생하여 최종 수득된 자외선차단제용 포름아미딘계 화합물의 순도 또는 수득률이 우수하지 못한 문제가 발생하여 이에 대한 해결점을 제공하는 것을 주된 목적으로 하는 것이다.
본 발명은 상기와 같은 소기의 목적을 실현하고자,
일정의 수용 용량을 갖는 중공에 내재되는 다수개의 임펠러가 구비된 회전축을 일정의 속도로 회전시키는 구동모터를 포함하는 교반장치가 장착되는 추출탱크에 있어서, 추출제를 투입가능하고, 추출탱크의 내부를 유지보수하기 위한 메인입출구와; 상기 추출제를 용해시켜 추출용액을 만들기 위한 추출제용매를 주입하는 용매주입구와; 불순물이 포함된 합성생성물이 주입되는 합성생성물주입구와; 추출용액에 의하여 추출된 불순물과 수분 또는 가공완료된 자외선차단제를 추출탱크 외부로 배출하기 위한 하부배출구과; 진공펌프와 연결되어 추출탱크의 내부압력을 조절하기 위한 압력조절구와; 스팀공급기 및 냉각수공급기와 연결되고, 추출탱크의 외부면에 장착되어 추출탱크의 내부온도를 조절하는 온도조절배관;을 포함하여 구성되고, 상기 합성생성물주입구에는 추출탱크 내부의 하부로 향하는 소정의 길이를 갖는 딥핑 파이프가 장착되어 합성생성물이 추출용액의 수면 아래로 주입되도록 구성되는 자외선차단제 제조장치 및 상기의 자외선 차단제 제조장치를 이용하여 반응공정, 추출공정, 수분제거공정, 여과공정 및 농축ㆍ고진공공정으로 구성되는 자외선차단제용 포름아미딘계 화합물의 제조공정 중, 추출공정 및 수분제거공정을 처리하여 순도와 수득률이 높은 자외선차단제용 포름아미딘계 화합물을 제조하는 제조방법을 제시한다.
상기와 같이 제시된 본 발명에 의한 자외선차단제 제조장치 및 이를 이용한 자외선차단제용 포름아미딘계 화합물 제조방법은 일반적으로 반응공정, 추출공정, 수분제거공정, 여과공정 및 농축ㆍ고진공공정으로 구성되는 자외선차단제 제조에 있어서, 추출공정 및 수분제거공정에 이용되는 추출탱크의 합성생성물주입구에 딥핑 파이프가 장착되는 자외선차단제 제조장치를 제시하고, 상기 자외선차단제 제조장치로서 추출공정 및 수분제거공정을 수행하여 주원료인 에틸 4-아미노벤조에이트와 N-메틸포름아닐리드를 일정의 용매와 촉매로서, 순도 및 수득률이 우수한 자외선차단용 N-4-에톡시카보닐페닐-N'-메틸-N'-페닐포름아미딘을 제조하는 제조방법을 제시하는 효과를 실현하였다.
도 1은 종래기술에 의한 자외선차단제 제조장치를 나타내는 부분 사시도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 자외선차단제 제조장치를 나타내는 부분 사시도.
도 3은 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 의한 자외선차단제 제조장치를 나타내는 부분 사시도.
본 발명은 옥외에서 플라스틱이나 고무제품의 구조물 등의 용도로 사용가능한 자외선차단제를 제조하기 위한 자외선차단제 제조장치 및 상기 제조장치를 이용한 자외선차단제용 포름아미딘계 화합물의 제조방법에 관한 것으로서, 일정의 수용 용량을 갖는 중공에 내재되는 다수개의 임펠러(70)가 구비된 회전축(71)을 일정의 속도로 회전시키는 구동모터(72)를 포함하는 교반장치가 장착되는 추출탱크에 있어서, 추출제를 투입가능하고, 추출탱크의 내부를 유지보수하기 위한 메인입출구(10)와; 상기 추출제를 용해시켜 추출용액을 만들기 위한 추출제용매를 주입하는 용매주입구와; 불순물이 포함된 합성생성물이 주입되는 합성생성물주입구(30)와; 추출용액에 의하여 추출된 불순물과 수분 또는 가공완료된 자외선차단제를 추출탱크 외부로 배출하기 위한 하부배출구(40)과; 진공펌프와 연결되어 추출탱크의 내부압력을 조절하기 위한 압력조절구와; 스팀공급기 및 냉각수공급기와 연결되고, 추출탱크의 외부면에 장착되어 추출탱크의 내부온도를 조절하는 온도조절배관(50);을 포함하여 구성되고, 상기 합성생성물주입구(30)에는 추출탱크 내부의 하부로 향하는 소정의 길이를 갖는 딥핑 파이프(60)가 장착되어 합성생성물이 추출용액의 수면 아래로 주입되도록 구성되는 자외선차단제 제조장치 및 상기의 자외선 차단제 제조장치를 이용하여 반응공정, 추출공정, 수분제거공정, 여과공정 및 농축ㆍ고진공공정으로 구성되는 자외선차단제용 포름아미딘계 화합물의 제조공정 중, 추출공정 및 수분제거공정을 처리하여 순도와 수득률이 높은 자외선차단제용 포름아미딘계 화합물을 제조하는 제조방법에 관한 것이다.
이하 본 발명의 실시예를 도시한 도면 1 내지 3을 참고하여 본 발명을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
- 자외선차단제 제조장치 -
본 발명은 반응공정, 추출공정, 수분제거공정, 여과공정 및 농축ㆍ고진공공정으로 구성되는 자외선차단제 제조에 있어서, 추출공정 및 수분제거공정에 이용되는 자외선차단제 제조장치에 관한 것으로서, 우선 추출탱크에는 도 2와 같이 일정의 수용 용량을 갖는 중공에 내재되는 다수개의 임펠러(70)가 구비된 회전축(71)을 일정의 속도로 회전시키는 구동모터(72)를 포함하는 교반장치가 장착되는데, 상기 다수개의 임펠러(70)는 추출공정 시 이용되는 추출제와 추출제용매를 고르게 용해시켜 일정의 농도를 갖는 추출용액을 만들기 위한 교반혼합처리 시, 반응공정처리되어 합성생성물주입구(30)를 통하여 추출탱크 내부로 주입되는 미반응물, 부반응물, 부생성물, 반응촉매 및 용매 등의 불순물이 포함된 합성생성물과 상기 추출용액을 반응시켜 유층과 수층으로 분리시키기 위한 교반반응처리시(및 상기 유층에 포함된 자외선차단제에서 불순물 및 수분을 더 제거하기 위한 2차 추출공정처리를 포함함.) 또는 수분제거공정 시 이용되는 흡습제를 추출공정처리된 자외선차단제와 교반혼합하기 위한 공정처리시, 구동모터(72)에 의한 회전축(71)의 회전으로 회전되고, 여러 공정처리에 다양하게 적용될 수 있도록 추출탱크 내부 하면측의 회전축(71) 상의 일정 위치를 포함하여 회전축(71)에 다수 개 구비되는 것이 바람직하며, 당업자의 판단에 따라 원활한 교반을 위하여 다양한 형태의 임펠러(70) 구비가 가능하다. 아울러 본 발명은 당업자의 판단에 따라 교반장치의 구동모터(72)와 연관한 감속기, 다수 개의 회전축(71)을 하나의 회전축(71)으로 연결시키는 회전축(71) 유닛 또는 회전축(71)을 추출탱크 내부에 고정시키기 위한 회전축(71) 고정유닛 등을 더 포함하는 구성이 가능하다.
또한 본 발명은 추출탱크에 반응공정처리된 미반응물, 부반응물, 부생성물, 반응촉매 또는 용매 등의 불순물이 포함된 합성생성물에서 자외선차단체용 합성생성물만을 추출하는 추출제를 투입가능하게 하고, 추출탱크의 내부를 유지보수하기 위한 메인입출구(10)와 상기 추출제를 용해시켜 추출용액을 만들기 위한 추출제용매를 주입하는 용매주입구를 구성하는 것이 바람직하다. 이때, 메인입출구(10)는 추출탱크 중공에 내재되도록 구성되는 임펠러(70)와 회전축(71)의 유지보수를 위하여 사용가능하고, 추출공정처리 시, 파우더 상태의 추출제를 추출탱크 내부로 투입(2차 추출공정처리 시에는 불순물제거제도 투입가능함.)하거나 수분제거공정 시, 파우더 상태의 흡습제를 추출탱크 내부로 투입하기 위한 투입구로 사용가능하며, 메인입출구(10)의 두껑 일정부분에는 내부 관찰이 가능한 시안창을 더 포함하도록 구성함으로서 작업자가 추출탱크의 내부상태를 수시로 확인가능하게 할 수도 있다.
상기와 연관하여, 용매주입구는 추출공정처리 시, 추출제를 용해시켜 추출용액을 만들기 위한 추출제용매를 추출탱크 내부로 주입하기 위한 구성으로서, 추출제를 용해시키기 위한 액상의 추출제용매를 추출탱크 내부로 주입하기 위한 구성이면 어떠한 구성을 것도 무방하다.
아울러 본 발명은 추출탱크에 불순물이 포함된 합성생성물이 주입되는 합성생성물주입구(30)를 구성하는 것이 바람직하다. 상기 합성생성물주입구(30)는 추출공정처리 이전의 공정인 반응공정에서 합성되어 자외선차단제를 주된 생성물질로서 불순물이 포함된 합성생성물을 추출탱크 내부로 주입시키기 위한 구성으로서 반응공정을 위한 반응탱크와 추출탱크 간의 합성생성물 이송을 위한 구성은 당업자의 판단에 따라서 자유롭게 구성가능하나, 자외선차단제를 포함하는 일반적인 합성생성물은 철재질에 대한 매우 강한 부식력을 갖고 있기 때문에 합성생성물 이송배관의 내부에 합성생성물에 대한 내약품성이 우수한 유리코팅막을 형성시키는 것이 바람직하다.
이때, 본 발명은 합성생성물주입구(30)에 추출탱크 내부의 하부로 향하는 소정의 길이를 갖는 딥핑 파이프(60)를 장착하는 구성을 하여, 불순물이 포함된 합성생성물이 추출용액의 수면 아래로 주입되도록 함으로서, 추출탱크로 주입되는 합성생성물에 포함된 미반응물, 부반응물, 부생성물, 반응촉매 또는 용매 등과 같은 불순물에 의하여 추출탱크와 합성생성물주입구(30) 간의 체결부위 또는 추출탱크의 내부벽이 부식되는 것을 방지하는 효과를 실현가능하다.
구체적인 일 실시예로, 자외선차단제용 포름아미딘계 화합물인 N-4-에톡시카보닐페닐-N'-메틸-N'-페닐포름아미딘(N-(4-Ethoxycarbonylphenyl)-N'-Methyl-N'-phenylformamidine)은 반응탱크에 주입된 N-메틸포름아닐리드(N-Methylformanilide)에 용매인 톨루엔(Toluene)에 용해된 4-아미노벤조에이트(4-aminobenzoate, 이때, N-메틸포름아닐리드, 톨루엔 및 4-아미노벤조에이트는 소정의 몰비를 갖음.)와 촉매인 염화포스포릴(POCl3)을 주입한 후 교반하여 합성되는데, 이때, 반응탱크의 내부에서 일어나는 합성반응은 차외선차단제용으로 이용되는 N-4-에톡시카보닐페닐-N'-메틸-N'-페닐포름아미딘(합성생성물)을 생성할 뿐만 아니라, N-메틸포름아닐리드와 4-아미노벤조에이트의 특정할 수 없는 반응으로 생성된 부반응물 또는 부생성물인 염화수소 등을 생성가능하고, 미반응물인 N-메틸포름아닐리드 또는 4-아미노벤조에이트 및 용매를 합성생성물에 포함되도록 하며, 반응탱크에서 적절하게 반응완료된 미반응물, 부반응물, 부생성물, 반응촉매 또는 용매 등의 불순물이 포함된 N-4-에톡시카보닐페닐-N'-메틸-N'-페닐포름아미딘은 안정화되지 못하여, 반응성을 갖는 양이온 형태의 질소에 대한 부생성물인 염화수소(이온상태)의 반응가능성 때문에 합성생성물의 일부가 온전한 결합을 갖는 N-4-에톡시카보닐페닐-N'-메틸-N'-페닐포름아미딘을 생성하지 못하여 최종 가공완료된 자외선차단제의 수득률이 떨어지는 문제를 발생시키고, 도 1과 같이 반응탱크에서 추출탱크로 이송되어 합성생성물주입구(30)에서 추출탱크 내부벽으로 흘러내리는 형태로 주입되는 합성생성물에 포함된 이온상태의 부생성물인 염화수소와 용매인 염화포스포릴에 의하여 추출탱크의 추출탱크와 합성생성물주입구(30) 간의 체결부위 또는 내부벽이 부식되는 문제가 발생되는데, 본 발명에 의한 합성생성물주입구(30)에 장착된 딤핑 파이프는 합성생성물주입구(30)로 주입되는 불순물이 포함된 N-4-에톡시카보닐페닐-N'-메틸-N'-페닐포름아미딘을 추출탱크의 내부에 내재된 추출용액인 수산화나트륨 수용액 내부로 직접 주입시킬 수 있는 효과가 발생하여 상기와 같은 문제를 해결가능한 효과를 실현하다.
아울러 본 발명은 합성생성물에 포함된 일정의 부식력을 갖는 미반응물, 부반응물, 부생성물, 반응촉매 또는 용매(특히 부반응물 또는 용매)로부터 딥핑 파이프(60)의 내부를 보호하기 위하여 내부에 유리코팅막 처리를 하는 것이 더욱 바람직하다.
또한 본 발명은 추출탱크에 추출용액을 추출탱크의 외부로 배출하기 위한 추출용액배출구(80)를 하부에 더 포함되도록 하는 구성을 하고, 상기 추출용액배출구(80)에서 배출되는 추출용액을 추출탱크로 재주입시키기 위한 하나 이상의 추출용액주입구(81)를 상부에 더 포함되도록 구성하며, 상기 추출용액주입구(81)에는 분사노즐(82)이 장착되어 추출탱크로 재주입되는 추출용액이 추출탱크의 내부에 분사되도록 구성하여, 추출용액(수산화나트륨 수용액) 내부에 주입되는 형태로 교반반응되는 미반응물, 부반응물, 부생성물, 반응촉매 또는 용매 등의 불순물이 포함된 합성생성물 내의 부생성물(염화수소) 또는 반응촉매(염화포스포릴)의 일부 중, 증기화되어 증기상태로 추출탱크 중공 내부에 포화되는 부생성물 또는 반응촉매를 안정화시키는 효과를 실현하였고, 이는 추출탱크의 내부벽 및 추출탱크에 구비된 여러 입ㆍ배출구가 부식성이 매우 강한 부생성물(염화수소) 또는 반응촉매(염화포스포릴)에 의하여 손상되는 것을 방지하는 효과를 더불어 실현하였다. 이때, 추출용액배출구(80)에서 추출용액주입구(81)로 이송배관을 통하여 이송되는 추출용액(반응공정처리된 합성생성물이 추출탱크 내부로 주입되는 상태이므로 반응공정처리된 합성생성물이 추출탱크 내부로 주입될수록 이송되는 추출용액에는 반응공정처리된 합성생성물이 지속적으로 포함될 것이다.)은 당업자의 판단에 따라 펌프와 같은 소정의 펌핑수단을 이송배관에 구성함으로서 실현가능할 것이고, 추출탱크 내부의 추출용액주입구(81)에 장착되는 분사노즐(82) 역시 당업자의 판단에 따라 추출탱크 내부에 추출용액을 적절하게 분사가능하도록 하는 것이면 어떠한 구성을 것을 장착하여도 무방하며, 도 3과 같이 다수 개의 추출용액주입구(81)와 분사노즐을 구성하는 것도 가능하다.
아울러 본 발명은 추출탱크의 하부에 하부배출구(40)를 구성하여 추출용액에 의하여 추출된 불순물과 수분 또는 가공완료된 자외선차단제를 추출탱크 외부로 원활하게 배출시킬 수 있도록 구성한다. 상기 하부배출구(40)는 필요에 따라 배출구를 개폐 가능한 형태이고, 일반적인 추출탱크에 구성된 하부배출구(40)과 같은 동일한 기능을 갖는 것이면 어떠한 형태의 것도 무방하므로 이하 구체적인 설명을 생략하겠다.
또한 본 발명은 추출공정 또는 수분제거공정처리 수행 중인 추출탱크 내부의 압력상태를 조절하기 위하여 진공펌프와 연결된 압력조절구를 추출탱크에 구비시킬 수 있는데, 본 발명은 상기 압력조절구와 진공펌프와의 사이에 가스필터링수단을 더 포함하도록 구성하여 압력조절구를 통하여 추출탱크 내부에 존재할 수 있는 가스화된 불순물을 추출탱크 외부로 방출시킬 수 있는 효과도 얻을 수 있다.
아울러 본 발명은 추출탱크에 스팀공급기 및 냉각수공급기와 연결되고, 추출탱크의 외부면에 장착되어 추출탱크의 내부온도를 조절가능하도록 하는 온도조절배관(50)을 구성하여 추출공정처리 중에 추출용액과 불순물을 포함하는 합성생성물 간의 추출반응(일반적으로 산염기반응이 일어남.)에 의한 반응열을 낮추거나, 추출용액과 불순물을 포함하는 합성생성물 간의 초기 추출반응 시에 추출탱크의 온도가 지나치게 낮으면 스팀공급기에서 스팀을 발산하여 추출탱크의 온도를 적절 온도까지 상승시켜 활성화에너지를 공급할 수 있는 효과를 실현시킬 수 있다.
- 자외선차단제용 포름아미딘계 화합물 제조방법 -
본 발명은 상기에서 구체적으로 설명한 자외선차단제 제조장치를 이용한 자외선차단제용 포름아미딘계 화합물 제조방법에 관한 것으로서, 에틸 4-아미노벤조에이트와 N-메틸포름아닐리드를 일정의 용매와 촉매를 이용하여, 반응공정, 추출공정, 수분제거공정, 여과공정 및 농축ㆍ고진공공정처리하여 자외선차단용 N-4-에톡시카보닐페닐-N'-메틸-N'-페닐포름아미딘을 제조하는 제조방법에 있어서, 상기 추출공정은 S1) 추출탱크의 메인입출구(10)를 통하여 추출제인 수산화나트륨을 투입하고, 용매주입구를 통하여 추출용매인 물을 주입하여 12~18%의 수산화나트륨 추출용액을 만드는 단계와; S2) 추출탱크의 합성생성물주입구(30)를 통하여 반응공정처리되어 불순물이 포함된 N-4-에톡시카보닐페닐-N'-메틸-N'-페닐포름아미딘 합성생성물을 상기 S1)처리된 추출탱크에 주입하고, 스팀공급기 및 냉각수공급기와 연결된 온도조절배관(50)을 통하여 추출탱크의 온도를 35~60℃로 조절하면서 1~1.5시간 동안 추출제와 합성생성물을 교반반응시키는 단계와; S3) 상기 S2)처리된 추출탱크를 1~1.5시간 동안 정치시켜 N-4-에톡시카보닐페닐-N'-메틸-N'-페닐포름아미딘을 포함하는 유층과 불순물 및 수분을 포함하는 pH 10~14인 수층을 분리시켜 하부의 수층을 하부배출구(40)를 통하여 배출시키는 단계와; S4) 상기 S3)처리된 추출탱크에 1~5%의 수산화나트륨 추출용액 및 탄산수소나트륨 일정량을 주입하여, N-4-에톡시카보닐페닐-N'-메틸-N'-페닐포름아미딘을 포함하는 유층에서 불순물 및 수분을 포하는 수층을 재차 분리시켜 하부의 수층을 하부배출구(40)를 통하여 배출시키는 단계;를 포함하여 구성되고, 상기 수분제거공정은 S5) 상기 S4)처리된 N-4-에톡시카보닐페닐-N'-메틸-N'-페닐포름아미딘을 포함하는 유층이 내재된 추출탱크에 일정량의 황산나트륨을 주입하여 유층에 포함된 수분을 완전하게 황산나트륨에 흡수시키는 단계;를 포함하여 구성되며, 상기 S2)처리시에 추출탱크의 합성생성물주입구(30)를 통하여 주입되는 합성생성물은 상기 합성생성물주입구(30)에 구성된 소정의 길이를 갖는 딥핑 파이프(60)를 통하여 추출용액의 수면 아래로 주입되는 자외선차단제용 포름아미딘계 화합물 제조방법에 관한 것이고, 본 발명에 의한 자외선차단제용 포름아미딘계 화합물은 다음과 같은 반응을 통하여 합성제조된다.
Figure 112011016137363-pat00001
구체적으로, 상기 추출공정의 추출탱크의 메인입출구(10)를 통하여 추출제인 수산화나트륨을 투입하고, 용매주입구를 통하여 추출용매인 물을 주입하여 12~18%의 수산화나트륨 추출용액을 만드는 S1) 단계는 반응탱크에 주입된 N-메틸포름아닐리드에 톨루엔 또는 클로로포름과 같은 용매에 용해된 4-아미노벤조에이트(이때, N-메틸포름아닐리드, 용매 및 4-아미노벤조에이트는 일반적으로 1:2:1 ~ 2:4:1의 몰비를 갖음.)와 염화포스포릴과 같은 촉매를 주입한 후 교반하여 합성하여 주된 자외선차단제용 포름아미딘계 화합물인 N-4-에톡시카보닐페닐-N'-메틸-N'-페닐포름아미딘을 합성시키는 반응공정처리된 불순물을 포함하는 합성생성물에서 주된 합성생성물(N-4-에톡시카보닐페닐-N'-메틸-N'-페닐포름아미딘)만을 추출하기 위한 처리공정으로서, 일반적인 농도의 수산화나트륨 추출용액을 만드는 단계이다.
또한 추출탱크의 합성생성물주입구(30)를 통하여 반응공정처리되어 불순물이 포함된 N-4-에톡시카보닐페닐-N'-메틸-N'-페닐포름아미딘 합성생성물을 상기 S1)처리된 추출탱크에 주입하고, 스팀공급기 및 냉각수공급기와 연결된 온도조절배관(50)을 통하여 추출탱크의 온도를 35~60℃로 조절하면서 1~1.5시간 동안 추출제와 합성생성물을 교반반응시키는 S2) 단계는 불순물이 포함된 N-4-에톡시카보닐페닐-N'-메틸-N'-페닐포름아미딘 합성생성물에서 불순물인 N-메틸포름아닐리드와 4-아미노벤조에이트의 특정할 수 없는 반응으로 생성된 부반응물, 부생성물인 염화수소, 미반응물인 N-메틸포름아닐리드 또는 4-아미노벤조에이트 등과 같은 물질들을 수층으로 끌어들이고(이때, 용매로 쓰인 톨로엔은 유층에 존재함.), N-4-에톡시카보닐페닐-N'-메틸-N'-페닐포름아미딘을 유층으로 추출하여 순도가 높은 자외선차단제를 가공하기 위한 단계로서, 수산화나트륨 추출용액과 불순물이 포함된 N-4-에톡시카보닐페닐-N'-메틸-N'-페닐포름아미딘 합성생성물 간의 반응은 발열반응을 일으키므로, 추출탱크의 외부면에 구성된 온도조절배관(50)에 냉각수가 흐를 수 있도록 하여 추출탱크의 온도가 추출반응의 적절온도인 35~60℃를 유지하도록 하는 것이 바람직하고, 추출반응되는 수산화나트륨 추출용액과 불순물이 포함된 N-4-에톡시카보닐페닐-N'-메틸-N'-페닐포름아미딘 합성생성물의 양에 따라 1~1.5시간 동안 임펠러(70)로서 교반반응시키는 것이 바람직하다.
이때, 본 발명의 주안점은 추출탱크의 합성생성물주입구(30)를 통하여 주입되는 불순물이 포함된 합성생성물(N-4-에톡시카보닐페닐-N'-메틸-N'-페닐포름아미딘)을 합성생성물주입구(30)에 구성된 소정의 길이를 갖는 딥핑 파이프(60)를 통하여 수산화나트륨 추출용액의 수면 아래로 주입시키는 것으로서, 상기 자외선차단제 제조장치의 구체적인 설명에서 언급한 바와 같이 반응탱크에서 적절하게 반응완료된 불순물이 포함된 N-4-에톡시카보닐페닐-N'-메틸-N'-페닐포름아미딘이 반응성을 갖는 양이온 형태의 질소를 갖기 때문에 불안정화된 상태이고, 상기 질소에 대한 부생성물인 염화수소(이온상태)의 반응가능성 때문에 합성생성물의 일부가 온전한 결합을 갖는 N-4-에톡시카보닐페닐-N'-메틸-N'-페닐포름아미딘을 생성하지 못하여 최종 가공완료된 자외선차단제의 수득률이 떨어지는 문제가 발생할 수 있는데, 딥핑 파이프(60)는 불순물이 포함된 불안정한 상태의 N-4-에톡시카보닐페닐-N'-메틸-N'-페닐포름아미딘을 수산화나트륨 추출용액의 수산화 음이온으로서 질소 양이온을 빠른 속도로 안정화시킬 수 있기 최종 가공완료된 자외선차단제의 수득률을 높일 수 있고, 반응탱크에서 추출탱크로 이송되어 합성생성물주입구(30)에서 추출탱크 내부벽으로 흘러내리는 형태로 주입되는 N-4-에톡시카보닐페닐-N'-메틸-N'-페닐포름아미딘에 포함된 이온상태의 부생성물인 염화수소와 반응용매인 염화포스포릴에 의하여 추출탱크의 추출탱크와 합성생성물주입구(30) 간의 체결부위 또는 내부벽이 부식되는 문제를 해결하는 효과를 실현하였다.
아울러 본 발명은 상기 S2) 단계에서 딥핑 파이프(60)를 통하여 추출탱크의 내부로 주입되는 불순물을 포함하는 N-4-에톡시카보닐페닐-N'-메틸-N'-페닐포름아미딘에 의하여 딥핑 파이프(60)가 손상되지 않도록 딥핑 파이프(60)의 내부를 산성에 대한 내약품성이 우수한 유리코팅막 처리된 것을 이용할 수도 있다.
또한 본 발명은 추출탱크가 추출용액을 추출탱크의 외부로 배출하기 위한 추출용액배출구(80)를 하부에 더 포함하고, 상기 추출용액배출구(80)에서 배출되는 추출용액을 추출탱크로 재주입시키기 위한 하나 이상의 추출용액주입구(81)를 상부에 더 포함하여 구성되며, 상기 추출용액주입구(81)에는 분사노즐(82)이 장착되어 추출탱크로 재주입되는 추출용액이 추출탱크의 내부에 분사되도록 구성되도록 구성된 경우에는 S2) 단계에서 수산화나트륨 추출용액을 분사노즐(82)을 통하여 추출탱크의 내부로 분사시킴으로서, 불순물에 포함되는 염화수소 또는 염화포스포릴의 일부 중, 증기화되어 증기상태로 추출탱크 중공 내부에 포화되는 염화수소 또는 염화포스포릴을 안정화시키는 효과를 실현하였고, 이는 추출탱크의 내부벽 및 추출탱크에 구비된 여러 입ㆍ배출구가 산화력이 매우 강한 염화수소 또는 염화포스포릴에 의하여 손상되는 것을 방지하는 효과를 더불어 실현가능하다.
본 발명은 상기 S2)처리된 추출탱크를 1~1.5시간 동안 정치시켜 N-4-에톡시카보닐페닐-N'-메틸-N'-페닐포름아미딘을 포함하는 유층과 불순물 및 수분을 포함하는 pH 10~14인 수층을 분리시켜 하부의 수층을 하부배출구(40)를 통하여 배출시키는 S3) 단계를 수행하는데, 유층과 불순물 및 수분을 포함하는 수층을 원활하게 분리하여 하부배출구(40)로 배출시킬 수 있는 처리단계의 것이면 종래의 기술을 적용하여도 무방하다.
또한 상기 S3)처리된 추출탱크에 1~5%의 수산화나트륨 추출용액 및 탄산수소나트륨 일정량을 주입하여, N-4-에톡시카보닐페닐-N'-메틸-N'-페닐포름아미딘을 포함하는 유층에서 불순물 및 수분을 포함하는 수층을 재차 분리시켜 하부의 수층을 하부배출구(40)를 통하여 배출시키는 S4) 단계는 상기 S3)처리된 유층에 존재하는 N-4-에톡시카보닐페닐-N'-메틸-N'-페닐포름아미딘의 순도를 높이기 위한 구성으로서, 상기 S2)처리단계시 이용한 수산화나트륨 추출용액보다 진한 농도의 수산화나트륨 추출용액을 이용하여 유층에 존재할 수 있는 잔량의 불순물을 보다 확실하게 제거하기 위함이고, 일정량으로 주입되는 탄산수소나트륨은 수산화나트륨과 같이 대부분 산성을 갖는 불순물을 유층에서 제거하기 위함이다.
아울러 본 발명은 상기 S4)처리된 N-4-에톡시카보닐페닐-N'-메틸-N'-페닐포름아미딘을 포함하는 유층이 내재된 추출탱크에 일정량의 황산나트륨을 주입하여 유층에 포함된 수분을 완전하게 황산나트륨에 흡수시키는 S5) 단계인 수분제거공정을 수행하는데, 본 공정은 2차 추출공정에 해당하는 단계로서, 유층에 포함된 수분을 흡습제인 황산나트륨에 흡착시키기 위한 공정이고, 수분이 흡착된 황산나트륨은 하기의 여과공정에서 여과되므로 주입되는 황산나트륨의 양은 상기 탄산수소나트륨과 같이 당업자가 판단하여 적절하게 주입가능하다.
또한 본 발명은 상기 수분제거공정처리된 자외선 차단제인 N-4-에톡시카보닐페닐-N'-메틸-N'-페닐포름아미딘을 추출탱크의 하부배출구(40)로 배출시켜 여과공정처리 및 농축ㆍ고진공공정처리 하는데, 상기 여과공정은 N-4-에톡시카보닐페닐-N'-메틸-N'-페닐포름아미딘에 존재하는 수분을 포함하는 황산나트륨 및 기타 불순물을 여과하기 위한 공정이고, 농축ㆍ고진공공정은 상기 여과공정처리된 N-4-에톡시카보닐페닐-N'-메틸-N'-페닐포름아미딘에서 용매를 증발 응축시켜 제거하여 N-4-에톡시카보닐페닐-N'-메틸-N'-페닐포름아미딘만을 농축시키고, 고진공법을 이용하여 농축처리된 순수한 N-4-에톡시카보닐페닐-N'-메틸-N'-페닐포름아미딘에서 혹시 남아있을 수 있는 불순물을 제거하여 높은 순도의 자외선 차단제용 N-4-에톡시카보닐페닐-N'-메틸-N'-페닐포름아미딘을 가공하기 위한 공정이며, 상기 여과공정 및 농축ㆍ고진공공정처리는 일반적인 처리방법 중 어느 것을 이용하여도 무방하다.
다음은 본 발명의 자외선차단제 제조장치를 이용한 자외선차단제용 포름아미딘계 화합물 제조방법으로 제조한 차단제용 N-4-에톡시카보닐페닐-N'-메틸-N'-페닐포름아미딘의 바람직한 실시예이다.
1. 반응공정
1-1) 톨루엔 750㎏에 4-아미노벤조에이트 270㎏을 용해시킨 용액을 N-메틸포름아닐리드 210㎏이 주입된 반응탱크에 주입하고, 촉매인 염화포스포릴(POCl3) 250kg을 주입한 후, 1시간 동안 교반 합성하여 불순물을 포함하는 N-4-에톡시카보닐페닐-N'-메틸-N'-페닐포름아미딘 합성생성물을 만든다.
2. 추출공정
2-1) 추출탱크의 메인입출구(10)를 통하여 추출제인 수산화나트륨 370kg을 투입하고, 용매주입구를 통하여 추출용매인 물을 2500ℓ를 주입하여 13%의 수산화나트륨 추출용액을 만든다.
2-2) 추출탱크의 합성생성물주입구(30)를 통하여 상기 1-1) 공정처리되어 불순물이 포함된 N-4-에톡시카보닐페닐-N'-메틸-N'-페닐포름아미딘 합성생성물을 상기 2-1)처리된 추출탱크에 딥핑 파이프(60)를 통하여 주입하고, 추출탱크의 온도를 50℃로 조절하면서 1시간 동안 추출제와 합성생성물을 교반반응시킨다. 이때, 추출용액배출구(80)와 연결된 추출용액 순환펌프를 가동시켜 수산화나트륨 추출용액을 추출용액주입구(81)에 구비된 분사노즐(82)로서 추출탱크 내부에 분사시킨다.
2-3) 상기 2-2)처리된 추출탱크를 1시간 동안 정치시켜 N-4-에톡시카보닐페닐-N'-메틸-N'-페닐포름아미딘을 포함하는 유층과 불순물 및 수분을 포함하는 pH 12 인 수층을 분리시켜 하부의 수층을 하부배출구(40)를 통하여 배출시킨다. (이때 수층의 pH가 12 미만이면 2%의 수산화나트륨 추출용액을 더 제조하여 추출탱크에 인입시킨 후, 상기 2-2) 및 본 단계를 재차 수행하여야 함.)
2-4) 상기 2-3)처리된 추출탱크에 2%의 수산화나트륨 추출용액 및 탄산수소나트륨 40kg을 주입하여, 추출탱크의 온도를 50℃로 조절하면서 1시간 동안 추출제와 합성생성물을 교반반응시키고, 1시간 동안 정치시켜 N-4-에톡시카보닐페닐-N'-메틸-N'-페닐포름아미딘을 포함하는 유층에서 불순물 및 수분을 포하는 수층을 재차 분리시켜 하부의 수층을 하부배출구(40)를 통하여 배출시킨다.
3. 수분제거공정
3-1) 상기 2-4)처리된 N-4-에톡시카보닐페닐-N'-메틸-N'-페닐포름아미딘을 포함하는 유층이 내재된 추출탱크에 황산나트륨 50kg을 주입하여 유층에 포함된 수분을 황산나트륨에 흡수시킨다.
4. 여과공정
4-1) 상기 3-1)처리된 N-4-에톡시카보닐페닐-N'-메틸-N'-페닐포름아미딘을 추출탱크의 하부배출구(40)를 통하여 배출시켜 여과기로 이송하여 수분을 포함하는 황산나트륨 및 기타 불순물을 여과해낸다.
5. 농축ㆍ고진공공정
5-1) 상기 4-1)처리된 N-4-에톡시카보닐페닐-N'-메틸-N'-페닐포름아미딘을 농축ㆍ고진공에 인입시킨 후, -760mmHg의 진공압 상태에서 110℃의 온도로 3시간 동안 가열하여 순도가 99.5%이고, 수득률 95%인 N-4-에톡시카보닐페닐-N'-메틸-N'-페닐포름아미딘을 제조한다.
상기는 본 발명의 바람직한 실시예를 참고로 설명하였으며, 상기의 실시예에 한정되지 아니하고, 상기의 실시예를 통해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경으로 실시할 수 있는 것이다.
10 : 메인입출구 30 : 합성생성물주입구
40 : 하부배출구 50 : 온도조절배관
60 : 딥핑 파이프 70 : 임펠러
71 : 회전축 72 : 구동모터
80 : 추출용액배출구 81 : 추출용액주입구
82 : 분사노즐

Claims (6)

  1. 일정의 수용 용량을 갖는 중공에 내재되는 다수개의 임펠러(70)가 구비된 회전축(71)을 일정의 속도로 회전시키는 구동모터(72)를 포함하는 교반장치가 장착되는 추출탱크에 있어서,
    추출제를 투입가능하고, 추출탱크의 내부를 유지보수하기 위한 메인입출구(10)와;
    상기 추출제를 용해시켜 추출용액을 만들기 위한 추출제용매를 주입하는 용매주입구와;
    불순물이 포함된 합성생성물이 주입되는 합성생성물주입구(30)와;
    추출용액에 의하여 추출된 불순물과 수분 또는 가공완료된 자외선차단제를 추출탱크 외부로 배출하기 위한 하부배출구(40)과;
    진공펌프와 연결되어 추출탱크의 내부압력을 조절하기 위한 압력조절구와;
    스팀공급기 및 냉각수공급기와 연결되고, 추출탱크의 외부면에 장착되어 추출탱크의 내부온도를 조절하는 온도조절배관(50);을 포함하여 구성되고,
    상기 합성생성물주입구(30)에는 추출탱크 내부의 하부로 향하는 소정의 길이를 갖는 딥핑 파이프(60)가 장착되어 합성생성물이 추출용액의 수면 아래로 주입되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 자외선차단제 제조장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 딥핑 파이프(60)는,
    내부에 유리코팅막 처리되는 것을 특징으로 하는 자외선차단제 제조장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 추출탱크는,
    상기 추출용액을 추출탱크의 외부로 배출하기 위한 추출용액배출구(80)를 하부에 더 포함하고; 상기 추출용액배출구(80)에서 배출되는 추출용액을 추출탱크로 재주입시키기 위한 하나 이상의 추출용액주입구(81)를 상부에 더 포함하여 구성되며,
    상기 추출용액주입구(81)에는 분사노즐(82)이 장착되어 추출탱크로 재주입되는 추출용액이 추출탱크의 내부에 분사되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 자외선차단제 제조장치.
  4. 에틸 4-아미노벤조에이트와 N-메틸포름아닐리드를 일정의 용매와 촉매를 이용하여, 반응공정, 추출공정, 수분제거공정, 여과공정 및 농축ㆍ고진공공정처리하여 자외선차단용 N-4-에톡시카보닐페닐-N'-메틸-N'-페닐포름아미딘을 제조하는 제조방법에 있어서,
    상기 추출공정은,
    S1) 추출탱크의 메인입출구(10)를 통하여 추출제인 수산화나트륨을 투입하고, 용매주입구를 통하여 추출용매인 물을 주입하여 12~18%의 수산화나트륨 추출용액을 만드는 단계와;
    S2) 추출탱크의 합성생성물주입구(30)를 통하여 반응공정처리되어 불순물이 포함된 N-4-에톡시카보닐페닐-N'-메틸-N'-페닐포름아미딘 합성생성물을 상기 S1)처리된 추출탱크에 주입하고, 스팀공급기 및 냉각수공급기와 연결된 온도조절배관(50)을 통하여 추출탱크의 온도를 35~60℃로 조절하면서 1~1.5시간 동안 추출제와 합성생성물을 교반반응시키는 단계와;
    S3) 상기 S2)처리된 추출탱크를 1~1.5시간 동안 정치시켜 N-4-에톡시카보닐페닐-N'-메틸-N'-페닐포름아미딘을 포함하는 유층과 불순물 및 수분을 포함하는 pH 10~14인 수층을 분리시켜 하부의 수층을 하부배출구(40)를 통하여 배출시키는 단계와;
    S4) 상기 S3)처리된 추출탱크에 1~5%의 수산화나트륨 추출용액 및 탄산수소나트륨 일정량을 주입하여, N-4-에톡시카보닐페닐-N'-메틸-N'-페닐포름아미딘을 포함하는 유층에서 불순물 및 수분을 포하는 수층을 재차 분리시켜 하부의 수층을 하부배출구(40)를 통하여 배출시키는 단계;를 포함하여 구성되고,
    상기 수분제거공정은,
    S5) 상기 S4)처리된 N-4-에톡시카보닐페닐-N'-메틸-N'-페닐포름아미딘을 포함하는 유층이 내재된 추출탱크에 일정량의 황산나트륨을 주입하여 유층에 포함된 수분을 완전하게 황산나트륨에 흡수시키는 단계;를 포함하여 구성되며,
    상기 S2)처리시에 추출탱크의 합성생성물주입구(30)를 통하여 주입되는 불순물이 포함된 합성생성물은 상기 합성생성물주입구(30)에 구성된 소정의 길이를 갖는 딥핑 파이프(60)를 통하여 추출용액의 수면 아래로 주입되는 것을 특징으로 하는 자외선차단제용 포름아미딘계 화합물 제조방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 딥핑 파이프(60)는,
    내부에 유리코팅막 처리되는 것을 특징으로 하는 자외선차단제용 포름아미딘계 화합물 제조방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 추출탱크는,
    상기 추출용액을 추출탱크의 외부로 배출하기 위한 추출용액배출구(80)를 하부에 더 포함하고; 상기 추출용액배출구(80)에서 배출되는 추출용액을 추출탱크로 재주입시키기 위한 하나 이상의 추출용액주입구(81)를 상부에 더 포함하여 구성되며,
    상기 추출용액주입구(81)에는 분사노즐(82)이 장착되어 추출탱크로 재주입되는 추출용액이 S2) 단계에서 추출탱크의 내부에 분사되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 자외선차단제용 포름아미딘계 화합물 제조방법.
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