KR102240697B1 - 폴리아미드 수지의 연속식 제조방법 및 제조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 폴리아미드 수지의 연속식 제조방법은 (a) 폴리아미드 중합체를 제조하는 단계, (b) 상기 폴리아미드 중합체를 세정용매와 함께 제1교반식 세정기에 투입하여 세정하는 단계, (c) 상기 폴리아미드 중합체 및 세정액을 포함하는 혼합물을 상기 제1교반식 세정기에서 배출하는 단계 및 (d) 상기 혼합물을 고액분리기에 투입하여, 상기 혼합물로부터 상기 폴리아미드 중합체를 분리하는 단계를 포함하여 상기 폴리아미드 중합체를 세정하는데 있어 보다 높은 효율을 구현할 수 있는 효과가 있다.

Description

폴리아미드 수지의 연속식 제조방법 및 제조장치{CONTINUOUS METHOD AND APPARATUS　FOR MANUFACTURING POLYAMIDE RESIN}

본 발명은 폴리아미드 수지의 연속식 제조방법 및 제조장치에 관한 것으로서, 교반식 세정 공정과 탈수 공정을 반복하는 연속 공정을 구현하여 세정 횟수 및 세정액의 사용량이 감소되며, 바이오나일론의 제조공정에도 적용될 수 있는 폴리아미드 수지의 연속식 제조방법 및 제조장치에 관한 것이다.

폴리아미드 수지는 최초의 합성섬유로서 일반적으로 나일론으로 지칭된다. 상기 나일론은 물성이 우수하고 성형이 용이하여, 의복 소재용, 산업자재용 섬유, 엔지니어링 플라스틱 등으로 널리 이용된다.

상기 나일론의 제조공정은 폴리아미드 중합체를 제조하는 단계와 상기 폴리아미드 중합체를 세정하는 단계를 포함한다. 상기 폴리아미드 중합체를 세정하는 단계에서는 Counter-current 형태의 stripping 공정을 도입하여 상기 폴리아미드 중합체 내의 미반응 모노머를 제거한다. 그러나, 상기 Counter-current 형태의 stripping 공정은 20시간 이상의 많은 시간이 소요되는 문제가 있다. 또한, 상기 Counter-current 형태의 stripping 공정은 상기 폴리아미드 중합체의 입자 형태가 펠렛 형태인 경우에만 적용이 가능하고, 상기 Counter-current 형태의 stripping 공정은 상기 폴리아미드 중합체의 입자 형태가 파우더 형태인 경우에는 적용이 어려운 문제가 있다.

상기 폴리아미드 중합체를 세정하는 단계에서는 교반식 세정 공정을 도입하여 상기 폴리아미드 중합체 내의 미반응 모노머를 제거할 수 있다. 상기 교반식 세정 공정은 상기 폴리아미드 중합체의 입자 형태가 파우더 형태인 경우에도 적용이 가능하다. 그러나, 상기 교반식 세정 공정은 상기 Counter-current 형태의 stripping 공정에 비해 다량의 세정액을 사용해야 하는 문제가 있다. 또한, 상기 교반식 세정 공정은 세정 후에도 상기 폴리아미드 중합체에 상기 세정액이 잔류하는 문제가 있다.

따라서, 상기 폴리아미드 중합체를 세정하는데 있어 보다 높은 효율을 구현할 수 있고, 상기 폴리아미드 중합체의 입자 형태가 파우더 형태인 경우에도 적용이 가능한 폴리아미드 수지의 제조방법 및 제조장치에 대한 연구가 필요하다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 신규의 폴리아미드 수지의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 신규의 폴리아미드 수지의 제조방법을 구현하기 위한 폴리아미드 수지의 연속식 제조장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

그러나 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일실시예에 의하면, 본 발명에 따른 폴리아미드 수지의 연속식 제조방법은 (a) 폴리아미드 중합체를 제조하는 단계, (b) 상기 폴리아미드 중합체를 세정용매와 함께 제1교반식 세정기에 투입하여 세정하는 단계, (c) 상기 폴리아미드 중합체 및 세정액을 포함하는 혼합물을 상기 제1교반식 세정기에서 배출하는 단계 및 (d) 상기 혼합물을 고액분리기에 투입하여, 상기 혼합물로부터 상기 폴리아미드 중합체를 분리하는 단계를 포함한다.

또한, 본 발명의 다른 일실시예에 의하면, 본 발명에 따른 폴리아미드 수지의 연속식 제조장치는 폴리아미드 중합체를 세정용매와 함께 교반하여 상기 폴리아미드 중합체를 세정하는 제1교반식 세정기 및 상기 폴리아미드 중합체와 세정액을 서로 분리하는 고액분리기를 포함한다.

본 발명에 따른 폴리아미드 수지의 연속식 제조방법은 폴리아미드 중합체를 세정하는 공정과 탈수하는 공정이 연속적으로 수행됨으로써, 상기 폴리아미드 중합체를 세정하는데 있어 보다 높은 효율을 구현할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 폴리아미드 수지의 연속식 제조장치는 제1교반식 세정기와 고액분리기가 포함됨으로써, 상기 폴리아미드 중합체로부터 상기 폴리아미드 수지가 연속적으로 제조될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 폴리아미드 수지의 연속식 제조방법의 개략적인 공정 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 폴리아미드 수지의 연속식 제조장치를 간략히 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 폴리아미드 수지의 연속식 제조장치를 간략히 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 폴리아미드 수지의 연속식 제조장치를 간략히 도시한 것이다.
도 5는 실시예 1 및 비교예 1에 따른 세정 공정 후의 세정액의 색 비교 결과를 도시한 것이다.
도 6은 실시예 1 및 비교예 1에 따른 세정 공정 후의 세정액 내 모노머 함량에 대한 GC-MS 분석 결과를 도시한 것이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시에 들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

또한, 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.

< 폴리아미드 수지의 연속식 제조방법>

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 폴리아미드 수지의 연속식 제조방법의 공정 흐름도를 개략적으로 나타낸다. 도 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 폴리아미드 수지의 연속식 제조방법은 (a) 폴리아미드 중합체를 제조하는 단계(S1), (b) 상기 폴리아미드 중합체를 세정용매와 함께 제1교반식 세정기에 투입하여 세정하는 단계(S2), (c) 상기 폴리아미드 중합체 및 세정액을 포함하는 혼합물을 상기 제1교반식 세정기에서 배출하는 단계(S3) 및 (d) 상기 혼합물을 고액분리기에 투입하여, 상기 혼합물로부터 상기 폴리아미드 중합체를 분리하는 단계(S4)를 포함하여 폴리아미드 수지를 제조한다.

먼저, 본 발명에 따른 제조방법은 (a) 폴리아미드 중합체를 제조하는 단계(S1)를 포함한다.

본 발명에 사용되는 폴리아미드 중합체는 특별히 제한되지 않으며, 일예로서 2-피롤리돈을 포함하는 단량체가 음이온 중합반응에 의해 형성된 폴라아미드 중합체가 사용될 수 있다. 상기 2-피롤리돈을 포함하는 단량체는 상기 2-피롤리돈 단량체 단독 형태 또는 상기 2-피롤리돈 단량체 및 탄소수 5 내지 7의 락탐 단량체의 혼합 형태일 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 폴리아미드 중합체는 바이오매스로부터 얻어지는 2-피롤리돈을 포함하는 단량체가 이용될 수 있다. 바이오매스로부터 얻어지는 2-피롤리돈을 포함하는 단량체는 미생물 발효에 의해 생성된 글루탐산 또는 글루탐산나트륨을 출발물질로 하여 제조될 수 있다.

다음으로 본 발명에 따른 제조방법은 (b) 상기 폴리아미드 중합체를 세정용매와 함께 제1교반식 세정기에 투입하여 세정하는 단계(S2)를 포함한다.

상기 폴리아미드 중합체를 세정하는 방법은 특별히 제한되지 않으며, 상기 폴리아미드 중합체는 상기 제1교반식 세정기에서 약 10~30분 동안 세정용매와 교반 방식에 의해 세정될 수 있다. 상기 세정용매는 공지의 세정용매가 사용될 수 있으며, 바람직하게는 물이 사용될 수 있다. 상기 세정 공정에 의해서 상기 폴리아미드 중합체에 존재하는 미반응 단량체(모노머)는 상기 폴리아미드 중합체로부터 제거될 수 있으며, 상기 세정공정에 의해 제거된 미반응 단량체가 세정 용매에 포함되어 있는 세정액이 얻어진다.

다음으로 본 발명에 따른 제조방법은 (c) 상기 폴리아미드 중합체 및 상기 세정액을 포함하는 혼합물을 상기 제1교반식 세정기에서 배출하는 단계(S3)를 포함한다.

(c) 단계에서는 상기 (b)단계를 거쳐 세정된 폴리아미드 중합체와 세정액이 모두 배출된다. 본 발명에서는 세정된 폴리아미드 중합체와 세정액을 혼합물이라 지칭하고, 상기 혼합물은 후술할 고액분리기로 이동하게 된다.

다음으로 본 발명에 따른 제조방법은 (d) 상기 혼합물을 고액분리기에 투입하여, 상기 혼합물로부터 상기 폴리아미드 중합체를 분리하는 단계(S4)를 포함한다.

본 발명에 따른 (d) 분리 단계(S4)는 고액분리기를 이용하여 상기 혼합물로부터 고상의 폴리아미드 중합체를 분리하는 공정을 의미한다. 다시 말해, 상기 혼합물은 (d) 분리 단계(S4)에 의해서 고상의 폴리아미드 중합체와 액상의 세정액으로 분리된다. 여기서, 상기 폴리아미드 중합체와 분리된 상기 세정액에는 미반응 단량체(모노머)가 함유될 수 있다.

본 발명에 사용되는 고액분리기는 고상의 폴리아미드 중합체와 액상의 세정액을 서로 분리하도록 구현된 것이라면 제한 없이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 강한 원심력을 발생시켜 고상의 폴리아미드 중합체와 액상의 세정액을 분리할 수 있는 고액분리기가 사용될 수 있다.

필요에 따라 사용자는 상기 혼합물로부터 분리된 상기 폴리아미드 중합체를 다시 세정할 수 있다. 예를 들어, 상기 혼합물로부터 분리된 상기 폴리아미드 중합체는 세정용매와 함께 제1교반식 세정기에 다시 투입될 수 있으며, 상기 폴리아미드 중합체를 세정하는 단계가 반복하여 수행될 수 있다. 이처럼, 본 발명에 따른 제조방법은 상기 제1교반식 세정기와 상기 고액분리기가 연속식으로 연결되어, 상기 폴리아미드 중합체를 세정하는 공정과 이어서 상기 폴리아미드 중합체를 세정액과 분리하는 공정이 연속적으로 구현될 수 있다.

아울러, 본 발명에 따른 세정/분리 공정의 반복 횟수는 필요에 따라 적절히 설정될 수 있고, 또한 각 공정의 공정 시간도 필요에 따라 적절히 설정될 수 있다.

이처럼, 본 발명에 따른 제조방법은 상기 폴리아미드 중합체를 세정하는 공정과 상기 폴리아미드 중합체를 세정액과 분리하는 공정이 연속적으로 구현됨으로써, 소량의 세정용매의 사용만으로도 상기 폴리아미드 중합체에 존재하는 미반응 단량체(모노머)를 모두 제거할 수 있는 효과가 있다.

다음으로 본 발명에 따른 제조방법은 추가적으로 (e) 상기 혼합물로부터 분리된 상기 폴리아미드 중합체를 세정용매와 함께 제2교반식 세정기에 투입하여 추가 세정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

(e) 단계에서는 상기 (d) 단계를 거쳐 분리된 폴리아미드 중합체를 다시 세정한다. 상기 폴리아미드 중합체를 세정하는 방법은 특별히 제한되지 않으며,

일예로서 상기 (b) 단계에서의 폴리아미드 중합체를 세정하는 방법과 동일하게 수행될 수 있다. 상기 (e) 단계에서는 폴리아미드 중합체의 세정 공정을 추가적으로 수행함으로써, 상기 (b) 단계에서의 세정 공정의 버퍼로서 기능을 할 수 있다. 또한, 상기 (e) 단계에서는 폴리아미드 중합체의 세정 공정을 추가적으로 수행함으로써, 상기 폴리아미드 중합체에 잔류하는 미반응 단량체(모노머)를 더욱 효과적으로 제거할 수 있다.

바람직하게는, 본 발명에 따른 (d) 단계는 (d-1) 상기 혼합물을 폴리아미드 중합체와 세정액으로 분리하는 단계, (d-2) 상기 세정액을 회수하고, 회수된 상기 세정액을 이온 교환을 통해서 pH를 제어하는 단계 및 (d-3) pH가 제어된 상기 세정액을 농축하여, 상기 세정액 내 미반응 단량체(모노머)를 회수하는 단계를 포함하여 수행될 수 있다.

앞서 언급한 바와 같이, 상기 혼합물로부터 분리된 세정액에는 미반응 단량체(모노머)가 포함될 수 있다. 이처럼 본 발명에 따른 제조방법은 (d-1) 내지 (d-3) 단계에 의해 상기 세정액 내 미반응 단량체(모노머)를 보다 효과적으로 회수할 수 있다.

< 폴리아미드 수지의 연속식 제조장치>

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 폴리아미드 수지의 연속식 제조장치를 간략히 나타낸다. 도 2에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 폴리아미드 수지의 연속식 제조장치는 폴리아미드 중합체를 세정용매와 함께 교반하여 상기 폴리아미드 중합체를 세정하는 제1교반식 세정기(100) 및 상기 폴리아미드 중합체와 세정액을 서로 분리하는 고액분리기(200)를 포함한다.

먼저, 본 발명에 따른 제조장치는 제1교반식 세정기(100)를 포함한다.

상기 제1교반식 세정기(100)는 공지의 교반식 세정기가 사용될 수 있으며, 상기 제1교반식 세정기(100)의 개수는 필요에 따라 적절히 설정될 수 있다.

상기 제1교반식 세정기(100)에는 상기 폴리아미드 중합체를 세정용매와 함께 교반하기 위한 회전하는 기구가 포함될 수 있다. 상기 회전하는 기구에 의해서 상기 폴리아미드 중합체는 상기 세정용매와 뒤섞이게 되며, 상기 폴리아미드 중합체에 존재하는 미반응 단량체(모노머)는 상기 폴리아미드 중합체로부터 제거될 수 있다.

또한, 상기 제1교반식 세정기(100)에는 세정된 폴리아미드 중합체와 세정액을 모두 배출하기 위해 배출부가 포함될 수 있다. 상기 배출부는 고액분리기(200)와 연결될 수 있으며, 상기 배출부와 상기 고액분리기(200)를 연결시키기 위한 연결기구가 사용될 수 있다. 상기 연결기구의 종류는 특별히 제한되지 않으며 파이프, 관, 튜브, 또는 호스가 사용될 수 있다. 상기 배출부와 상기 고액분리기(200)가 서로 연결됨에 따라, 상기 제1교반식 세정기(100)에서의 폴리아미드 중합체의 세정 공정과 상기 고액분리기(200)에서의 세정된 상기 폴리아미드 중합체의 분리 공정이 연속적으로 수행될 수 있다.

다음으로 본 발명에 따른 제조장치는 고액분리기(200)를 포함한다.

상기 고액분리기(200)는 고상의 폴리아미드 중합체와 액상의 세정액을 분리할 수 있는 공지의 고액분리기라면 제한 없이 사용 가능하고, 바람직하게는 스크류 데칸타가 사용될 수 있다. 상기 스크류 데칸타는 회전에 의해 강한 원심력이 발생하며, 상기 스크류 데칸타에서 발생된 강한 원심력에 의해 고상의 폴리아미드 중합체와 액상의 세정액이 뒤섞인 혼합물로부터 상기 고상의 폴리아미드 중합체를 분리할 수 있다.

또한, 상기 고액분리기(200)에는 고상의 폴리아미드 중합체를 배출하기 위해 제1배출부(201)가 포함될 수 있다. 상기 제1배출부(201)에서 배출된 고상의 폴리아미드 중합체는 추가의 건조 공정을 거쳐 폴리아미드 수지의 원료로 사용될 수 있다. 한편, 상기 제1배출부(201)는 상기 제1교반식 세정기(100)와 연결될 수 있으며, 상기 제1배출부(201)와 상기 제1교반식 세정기(100)를 연결시키기 위한 연결기구가 사용될 수 있다. 상기 연결기구의 종류는 특별히 제한되지 않으며 파이프, 관, 튜브, 또는 호스가 사용될 수 있다. 추가 세정이 필요한 경우 상기 제1배출부(201)에서 배출된 고상의 폴리아미드 중합체가 상기 제1교반식 세정기(100)에 다시 투입되어 세정 공정이 연속적으로 수행될 수 있다.

아울러, 상기 고액분리기(200)에는 액상의 세정액을 배출하기 위해 제2배출부(202)가 포함될 수 있다. 상기 제2배출부(202)에서 배출된 액상의 세정액에는 상기 폴리아미드 중합체로부터 분리된 미반응 모노머가 함유될 수 있다. 상기 미반응 모노머가 함유된 액상의 세정액은 후술할 정제부(400)로 이동될 수 있으며, 상기 미반응 모노머는 상기 정제부(400)에서 회수될 수 있다.

본 발명에 따른 제조장치는 제2교반식 세정기(300)를 더 포함할 수 있다.

도 3은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 폴리아미드 수지의 연속식 제조장치를 간략히 나타낸다. 도 3에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 폴리아미드 수지의 연속식 제조장치는 상기 고액분리기(200)의 제1배출부(201)에서 배출된 고상의 폴리아미드 중합체를 세정하기 위한 제2교반식 세정기(300)를 더 포함할 수 있다.

상기 제2교반식 세정기(300)는 고상의 폴리아미드 중합체를 세정하도록 구현된 것이라면 제한 없이 사용될 수 있으며, 상기 제2교반식 세정기(300)의 개수는 필요에 따라 적절히 설정될 수 있다.

또한, 상기 제2교반식 세정기(300)에는 고상의 폴리아미드 중합체와 세정액을 모두 배출하기 위해 배출부가 포함될 수 있다. 상기 배출부는 제1교반식 세정기(100)와 연결될 수 있으며, 상기 배출부와 상기 제1교반식 세정기(100)를 연결시키기 위한 연결기구가 사용될 수 있다. 상기 연결기구의 종류는 특별히 제한되지 않으며 파이프, 관, 튜브, 또는 호스가 사용될 수 있다. 상기 배출부와 상기 제1교반식 세정기(100)가 서로 연결됨에 따라, 상기 고액의 폴리아미드 중합체를 상기 제2교반식 세정기(300)에서 세정하는 공정과 이어서 상기 제1교반식 세정기(100)에서 세정하는 공정이 연속적으로 구현될 수 있다. 이처럼, 상기 제2교반식 세정기(300)에서 폴리아미드 중합체의 세정 공정이 수행됨으로써, 상기 제2교반식 세정기(300)는 상기 제1교반식 세정기(100)의 버퍼로서의 기능을 할 수 있다.

바람직하게는, 본 발명에 따른 제조장치는 정제부(400)를 더 포함할 수 있다.

도 4는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 폴리아미드 수지의 연속식 제조장치를 간략히 나타낸다. 도 4에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 폴리아미드 수지의 연속식 제조장치는 상기 고액분리기(200)의 제2배출부(202)에서 배출된 액상의 세정액 내 미반응 모노머를 회수하기 위한 정제부(400)를 더 포함할 수 있다.

상기 정제부(400)는 액상의 세정액 내 미반응 모노머를 회수하도록 구현된 것이라면 제한 없이 사용될 수 있으며, 상기 정제부(400)의 개수는 필요에 따라 적절히 설정될 수 있다.

또한, 상기 정제부(400)는 상기 고액분리기(200)의 제2배출부(202)와 연결될 수 있으며, 상기 정제부(400)와 제2배출부(202)를 연결시키기 위한 연결기구가 사용될 수 있다. 상기 연결기구의 종류는 특별히 제한되지 않으며 파이프, 관, 튜브, 또는 호스가 사용될 수 있다. 상기 정제부(400)와 상기 제2배출부(202)가 서로 연결됨에 따라, 상기 제2배출부(202)에서 배출된 액상의 세정액 내 미반응 모노머를 보다 효과적으로 회수할 수 있다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 하기 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.

< 실시예 >

<실시예 1>

미생물 발효에 의해 생산된 글루탐산을 출발물질로 하고, 글루탐산 디카복실라제(GAD)를 촉매로 이용하여 4-아미노부틸산을 제조한 후, 이로부터 촉매 또는 탈수제를 이용하여 2-피롤리돈을 제조하였다. 이후, 상기 2-피롤리돈을 포함하는 단량체를 음이온 중합하여 폴리아미드 중합체를 제조하였다.

(세정+탈수 1회) 제1교반식 세정기에 상기 폴리아미드 중합체 및 물을 투입하여 15분간 세정한 후, 상기 폴리아미드 중합체 및 물을 고액분리기에 투입하여 폴리아미드 중합체를 분리하였다.

(세정+탈수 2회) 상기 세정+탈수 1회에 의해 분리된 폴리아미드 중합체와 물을 함께 투입하여 15분간 추가 세정한 후, 상기 폴리아미드 중합체 및 물을 고액분리기에 투입하여 폴리아미드 중합체를 분리하였다.

(세정+탈수 3회) 상기 세정+탈수 2회에 의해 분리된 폴리아미드 중합체와 물을 함께 투입하여 15분간 추가 세정한 후, 상기 폴리아미드 중합체 및 물을 고액분리기에 투입하여 폴리아미드 중합체를 분리하였다.

(세정+탈수 4회) 상기 세정+탈수 3회에 의해 분리된 폴리아미드 중합체와 물을 함께 투입하여 15분간 추가 세정한 후, 상기 폴리아미드 중합체 및 물을 고액분리기에 투입하여 폴리아미드 중합체를 분리하였다.

(세정+탈수 5회) 상기 세정+탈수 4회에 의해 분리된 폴리아미드 중합체와 물을 함께 투입하여 15분간 추가 세정한 후, 상기 폴리아미드 중합체 및 물을 고액분리기에 투입하여 폴리아미드 중합체를 분리하였다.

(세정+탈수 6회) 상기 세정+탈수 5회에 의해 분리된 폴리아미드 중합체와 물을 함께 투입하여 15분간 추가 세정한 후, 상기 폴리아미드 중합체 및 물을 고액분리기에 투입하여 폴리아미드 중합체를 분리하였다.

상기 각각의 세정+탈수 공정에서는 상기 폴리아미드 중합체 100중량부 대비 물 200중량부가 사용되었다.

<비교예 1>

세정 공정 후에 고액분리기를 이용하는 대신, 메쉬(mesh)를 이용하여 세정된 폴리아미드 중합체와 물을 분리하는 공정을 수행하는 것을 제외하고는 실시예 1에 따른 공정과 동일하게 수행하였다.

<비교예 2>

세정 공정에서 폴리아미드 중합체 100중량부 대비 물 1000중량부가 사용된 것을 제외하고는 비교예 1에 따른 공정과 동일하게 수행하였다.

<실험예 >

1. 폴리아미드 중합체의 물성 평가

(1) 폴리아미드 중합체의 열적 특성 측정

실시예 1의 공정에 의해 분리된 폴리아미드 중합체와 비교예 2의 공정에 의해 분리된 폴리아미드 중합체를 시차 주사 열량법(DSC)에 의해 용융온도(Tm) 및 결정화온도(Tc)를 측정하였으며, DSC Q100 장치 (10 ℃/분의 주사 속도)의 질소 하에서 수행되었다. 또한, 실시예 1의 공정에 의해 분리된 폴리아미드 중합체와 비교예 2의 공정에 의해 분리된 폴리아미드 중합체를 열중량분석(TGA)에 의해 열분해온도(Td)를 측정하였으며, TGA G500장치 (10 ℃/분의 가열 속도)를 사용하여 수행되었다. 상기 측정 결과는 하기 표 1에 나타내었다.

(2) 폴리아미드 중합체의 모노머 Peak 측정

실시예 1의 공정에 의해 분리된 폴리아미드 중합체와 비교예 2의 공정에에 의해 분리된 폴리아미드 중합체를 NMR 분석을 통해 모노머 Peak를 측정하였다. 상기 측정 결과는 하기 표 1에 나타내었다.

항목		실시예 1	비교예 2
폴리아미드 중합체의 열적 특성	용융온도(℃)	195	192
	결정화온도(℃)	151	147
	열분해온도(℃)	438	432
폴리아미드 중합체의 모노머 Peak		미검출	미검출

상기 표 1의 결과에 따라 실시예 1의 공정에 의해 분리된 폴리아미드 중합체와 비교예 2의 공정에 의해 분리된 폴리아미드 중합체의 열적 특성 및 모노머 Peak를 살펴보면, 실시예 1의 공정에 의해 분리된 폴리아미드 중합체와 비교예 2의 공정에 의해 분리된 폴리아미드 중합체의 물성은 유사하다는 점을 확인할 수 있다. 실시예 1에 따른 공정은 비교예 2에 따른 공정에 비해 80%의 물을 적게 사용하더라도 동등한 세정효과가 나타나는 점을 확인할 수 있다. 따라서, 실시예 1에 따른 공정은 비교예 2에 따른 공정에 비해 폴리아미드 중합체의 세정 효율이 우수하다는 점을 확인할 수 있다.

2. 세정액의 식 배교 결과

실시예 1에서의 세정+탈수 1회 후의 세정액의 색, 세정+탈수 2회 후의 세정액의 색, 세정+탈수 3회 후의 세정액의 색, 세정+탈수 4회 후의 세정액의 색, 세정+탈수 5회 후의 세정액의 색 및 세정+탈수 6회 후의 세정액의 색을 비교하였다.

또한, 비교예 1에서의 세정 1회 후의 세정액의 색, 세정 2회 후의 세정액의 색, 세정 3회 후의 세정액의 색, 세정 4회 후의 세정액의 색, 세정 5회 후의 세정액의 색 및 세정 6회 후의 세정액의 색을 비교하였다.

상기 실시예 1, 비교예 1에서의 세정액이 투명할수록 세정액 내 모노머의 함량이 적다는 것을 의미한다.

하기 도 5의 실시예 1의 세정액의 색과 비교예 1의 세정액의 색을 비교해보면, 실시예 1의 세정+탈수 2회 공정 이후에는 세정액의 투명도가 현저히 높은 것을 알 수 있다. 상대적으로 비교예 1은 세정 2회 공정 이후에도 세정액의 투명도가 높지 않는 것을 알 수 있다. 따라서, 실시예 1에 따른 공정은 비교예 1에 따른 공정에 비해 적은 세정 횟수로도 폴리아미드에 잔류하는 모노머를 효과적으로 제거할 수 있다는 점을 알 수 있다.

3. 세정액 내 모노머 함량의 GC-MS 분석

실시예 1에서의 세정+탈수 1회 후의 세정액 내 모노머 함량, 세정+탈수 2회 후의 세정액 내 모노머 함량, 세정+탈수 3회 후의 세정액 내 모노머 함량, 세정+탈수 4회 후의 세정액 내 모노머 함량, 세정+탈수 5회 후의 세정액 내 모노머 함량 및 세정+탈수 6회 후의 세정액 내 모노머 함량을 기체 크로마토그래피 질량분광법(GC-MS)에 의해 분석하였다. 상기 분석 결과는 하기 도 6에 나타내었다.

또한, 비교예 1에서의 세정 1회 후의 세정액 내 모노머 함량, 세정 2회 후의 세정액 내 모노머 함량, 세정 3회 후의 세정액 내 모노머 함량, 세정 4회 후의 세정액 내 모노머 함량, 세정 5회 후의 세정액 내 모노머 함량 및 세정 6회 후의 세정액 내 모노머 함량을 기체 크로마토그래피 질량분광법(GC-MS)에 의해 분석하였다. 상기 분석 결과는 하기 도 6에 나타내었다.

하기 도 6의 실시예 1의 세정액 내 모노머 함량과 비교예 1의 세정액 내 모노머 함량을 비교해보면, 실시예 1의 세정+탈수 4회 공정 이후에는 세정액 내 모노머가 검출되지 않는 것을 확인할 수 있다. 이에 반해 비교예 1은 세정 4회 공정 이후에도 세정액 내 모노머가 검출되는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 실시예 1에 따른 공정은 비교예 1에 따른 공정에 비해 적은 세정 횟수로도 폴리아미드에 잔류하는 모노머를 효과적으로 제거할 수 있다는 점을 알 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 대해 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.

100 : 제1교반식 세정기
200 : 고액분리기
201 : 제1배출부
202 : 제2배출부
300 : 제2교반식 세정기
400 : 정제부

Claims (5)

1. 폴리아미드 수지의 연속식 제조방법으로, 상기 제조방법은,
   (a) 폴리아미드 중합체를 제조하는 단계;
   (b) 제1교반식 세정기에 상기 (a) 단계의 폴리아미드 중합체 및 물을 투입하여 10분 내지 30분간 세정하는 단계;
   (c) 상기 (b) 단계의 폴리아미드 중합체 및 세정액을 포함하는 제1혼합물을 상기 제1교반식 세정기와 연속식으로 연결된 스크류 데칸타에 투입하여, 상기 제1혼합물로부터 상기 폴리아미드 중합체를 분리하는 단계;
   (d) 상기 스크류 데칸타와 연속식으로 연결된 제2교반식 세정기에 상기 (c) 단계의 상기 제1혼합물로부터 분리된 상기 폴리아미드 중합체 및 물을 투입하여 10분 내지 30분간 추가 세정하는 단계; 및
   (e) 상기 (d) 단계의 폴리아미드 중합체 및 세정액을 포함하는 제2혼합물을 상기 제2교반식 세정기와 연속식으로 연결된 스크류 데칸타에 투입하여, 상기 제2혼합물로부터 상기 폴리아미드 중합체를 재분리하는 단계를 포함하고,
   상기 제1교반식 세정기 및 상기 제2교반식 세정기에는 상기 폴리아미드 중합체 100 중량부 대비 상기 물 200 중량부가 투입되는 것을 특징으로 하는, 폴리아미드 수지의 연속식 제조방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 (a) 단계의 폴리아미드 중합체는 바이오매스로부터 얻어지는 것을 특징으로 하는
   폴리아미드 수지의 연속식 제조방법.
   
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 (e) 단계는,
   (e-1) 상기 제2혼합물을 폴리아미드 중합체와 세정액으로 분리하는 단계;
   (e-2) 상기 세정액을 회수하고, 회수된 상기 세정액을 이온 교환을 통해서 pH를 제어하는 단계; 및
   (e-3) pH가 제어된 상기 세정액을 농축하여, 상기 세정액 내 미반응 단량체를 회수하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
   폴리아미드 수지의 연속식 제조방법.
   
5. 삭제

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