KR102522806B1 - Agent for decolorization of colored polymer resins containing ester functional groups and method for decolorization the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 에스테르 작용기를 포함하는 유색 고분자로부터 색을 발현하는 이물질을 제거하기 위한 추출제 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 하기 화학식 1로 표시되는 것과 같이, 방향족 고리에 최소 하나 이상의 알킬기가 링커를 통해 연결되고, 상기 링커는 최소 하나 이상의 산소를 갖는 소수성 유기화합물을 포함하는 추출제 및 상기 추출제를 이용하여 에스테르 작용기를 포함하는 유색 고분자로부터 색을 발현하는 이물질을 제거하는 방법에 관한 것이다.
[화학식 1]
The present invention relates to an extractant and a method for removing color-expressing foreign substances from a colored polymer containing an ester functional group, and more particularly, as represented by Formula 1 below, at least one alkyl group on an aromatic ring. is connected through a linker, and the linker relates to an extractant containing a hydrophobic organic compound having at least one oxygen and a method for removing a foreign substance expressing color from a colored polymer containing an ester functional group using the extractant. will be.
[Formula 1]
Description
본 발명은 에스테르 작용기를 포함하는 유색 고분자로부터 색을 발현하는 이물질을 제거하기 위한 추출제 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 염료가 포함되어 색상을 띠는 폴리에스테르 섬유로부터 염료를 효과적으로 분리 및 탈착하기 위한 추출제 및 상기 추출제를 특정 범위의 온도로 유지하면서 폴리에스테르 섬유에 가하여 폴리에스테르 섬유로부터 대부분의 염료가 용출될 수 있도록 하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an extractant for removing color-expressing foreign substances from a colored polymer containing an ester functional group and a method thereof, and more particularly, to effectively separate dyes from colored polyester fibers containing dyes. And an extractant for desorption and a method for eluting most of the dye from the polyester fiber by adding the extractant to the polyester fiber while maintaining the temperature in a specific range.
산업이 발달함에 따른 섬유 및 플라스틱의 사용량 증가는 다양한 환경 및 사회문제를 일으키고 있다. 최근 이러한 문제를 해결하기 위해 사용 후 배출된 폐섬유나 폐플라스틱 소재를 원료로 적용하는 물리적 또는 화학적 재활용 기술이 높은 주목을 받고 있다. 폐플라스틱이나 폐섬유 중 에스테르 작용기를 포함하는 고분자 소재는 열가소성 특성을 갖고 있으며 화학적 반응에 의해 저분자 물질로 전환이 가능하고 물리적 재활용 및 화학적 재활용 과정을 통해 재생 소재를 제조하는 재활용 산업에 활용될 수 있지만, 일반적으로 소비 후 배출되는 상기 고분자 소재는 다양한 이물질로 오염된 것이 대부분이며, 상기 고분자 소재를 재활용하여 고부가화하기 위한 기술에 있어서 이와 같은 이물질의 오염이 가장 큰 문제점 중 하나로 지적되고 있다.As the industry develops, the increased use of fibers and plastics is causing various environmental and social problems. Recently, in order to solve these problems, physical or chemical recycling technology that applies waste fibers or waste plastic materials discharged after use as raw materials has attracted high attention. Polymer materials containing ester functional groups among waste plastics and waste fibers have thermoplastic properties and can be converted into low-molecular materials through chemical reactions, and can be used in the recycling industry to manufacture recycled materials through physical and chemical recycling processes. , In general, most of the polymer materials discharged after consumption are contaminated with various foreign substances, and contamination of such foreign substances is pointed out as one of the biggest problems in the technology for recycling and increasing the polymer material.
상기와 같은 에스테르 작용기를 포함하는 고분자 수지는 색을 발현하는 이물질이 도입된 소재의 형태가 매우 광범위하게 사용되고 있으며, 염료나 안료를 대표적인 예로 들 수 있다. 용매에 분말입자 상태로 분산하여 사용하는 안료와 다르게, 염료는 대부분의 용매에 균일하게 녹을 수 있는 형태로 입자 크기가 매우 작거나 분자 형태일 수 있다. 안료는 대부분 페인트나 프린팅 방식으로 고분자 수지에 응용되나, 염료는 착색과정을 통해 사용되며 대부분 섬유나 피혁 등을 염색하기 위해 주로 사용된다. 염료는 다시 식물, 동물, 또는 광물에서 얻어지는 천염염료나 인공적으로 합성되는 인조염료로 분류된다. 인조염료는 직접성염료, 매염성염료, 환원성염료, 발색성염료, 분산성염료, 반응성염료 등을 예로 들 수 있으며, 에스테르 작용기를 포함하는 고분자 소재에 주로 응용되는 염료는 화학적 구조에 의해 분류될 수 있는 아조계와 안트라퀴논계의 분산염료가 가장 대표적으로 사용된다.Polymer resins containing ester functional groups as described above are very widely used in the form of materials into which color-expressing foreign substances are introduced, and dyes or pigments can be cited as representative examples. Unlike pigments that are dispersed and used in a solvent in the form of powder particles, dyes can be uniformly soluble in most solvents and can have a very small particle size or be in the form of molecules. Pigments are mostly applied to polymer resins by paint or printing methods, but dyes are used through a coloring process and are mostly used to dye textiles or leather. Dyes are again classified into natural dyes obtained from plants, animals, or minerals, and artificial dyes synthesized artificially. Examples of artificial dyes include direct dyes, mordant dyes, reducing dyes, chromogenic dyes, dispersible dyes, and reactive dyes. Dyes mainly applied to polymer materials containing ester functional groups can be classified by chemical structure. Azo-based and anthraquinone-based disperse dyes are most commonly used.
상기와 같은 에스테르 작용기를 포함하는 고분자 수지 내 색을 발현하는 이물질은 사용되는 과정이나 세척 과정에서 탈색을 방지하기 위해 일상적인 생활환경이나 사용조건에서 쉽게 분리되지 않도록 제조된 것들이 다수이며, 특히 염료는 착색과정을 통해 폴리에스테르 섬유의 색상을 표현하기 위해 주로 사용되며, 착색된 섬유 내 염료분자는 고분자 기질과 착물 형태로 존재하기 때문에 물이나 유기용매와의 단순 접촉에 의한 염료의 분리나 제거는 쉽지 않다.Foreign substances that express color in the polymer resin containing the ester functional group as described above are many of those manufactured so as not to be easily separated from everyday living environments or conditions of use in order to prevent discoloration during use or washing. In particular, dyes It is mainly used to express the color of polyester fiber through the coloring process, and since the dye molecule in the colored fiber exists in the form of a complex with the polymer substrate, it is easy to separate or remove the dye by simple contact with water or organic solvent. not.
이와 같이 분리가 어려운 불순물을 다량 함유하는 폐폴리에스테르 수지는 물리적·화학적 재활용 시 제품화되는 재생소재의 용도와 품질에 제한이 따르거나 제품의 고부가화를 위한 정제과정의 부담이 크기 때문에 경제성 확보가 어렵다. 따라서, 유색 폐폴리에스테르는 재생이나 재활용 분야에 활용도가 매우 낮은 고분자 중 하나이며, 대부분 버려지거나 소각되기 때문에 환경문제를 야기하는 폐자원으로 알려져 있다. As such, waste polyester resin containing a large amount of impurities that are difficult to separate is difficult to secure economic feasibility due to restrictions on the use and quality of recycled materials produced during physical and chemical recycling or the burden of the purification process for high added value of the product. . Therefore, colored waste polyester is one of polymers with very low utilization in the field of recycling or recycling, and is known as a waste resource that causes environmental problems because most of it is discarded or incinerated.
따라서, 에스테르 작용기를 포함하는 유색 고분자 수지로부터 색을 발현하는 이물질을 제거함에 있어서 매우 효과적이고 경제적인 분리 기술의 개발이 필요하며. 이를 위해 에스테르 작용기를 포함하는 유색 고분자 수지와 직접 접촉만으로도 색을 발현하는 이물질의 효과적인 제거가 가능한 저가 소재에 대한 설계 및 이를 활용하는 공정에 대한 최적 조건의 규명이 필요하다.Therefore, it is necessary to develop a very effective and economical separation technology in removing color-expressing foreign substances from colored polymer resins containing ester functional groups. To this end, it is necessary to design a low-cost material that can effectively remove color-expressing foreign substances only by direct contact with a colored polymer resin containing an ester functional group, and to identify optimal conditions for a process using the same.
또한, 상기 과정을 통해 준비된 고분자 수지는 일부 또는 미량 불순물이 남아 있을 수 있으며, 물리적 재생 또는 화학적 재생을 통해 고부가화하는 공정에서는 용이하고 경제적인 추가 정제과정을 거쳐 최종 제품의 품질이 고분자 소재 합성 이전의 원료와 동등하거나 유사한 수준의 것을 요구하는 경우가 많다. In addition, the polymer resin prepared through the above process may have some or trace impurities remaining, and in the process of adding high value through physical regeneration or chemical regeneration, the quality of the final product is improved through an easy and economical additional purification process before synthesizing the polymer material. In many cases, raw materials of the same or similar level are required.
따라서, 에스테르 작용기를 포함하는 유색 고분자 수지로부터 색을 발현하는 이물질 제거를 위해 적용되는 물질은 저가이고 유해성이 낮아야 하며, 순차적으로 진행될 수 있는 재생공정에 대해 비경제적인 요소를 제공하지 않는 것이라야 한다.Therefore, a material applied to remove foreign substances exhibiting color from a colored polymer resin containing an ester functional group must be inexpensive and low in hazard, and must not provide uneconomic factors for a regeneration process that can be performed sequentially.
한편, 종래 에스테르 작용기를 포함하는 고분자로부터 색소를 제거하기 위한 선행기술로서는 활성탄과 같은 강력한 흡착제를 사용하는 흡착 방법, 여과나 증류와 같은 물리적 분리 방법, 산화, 환원, 가수분해, 전기분해 등과 같은 화학적 방법들이 있다. 이러한 방법들은 화학적 해중합 반응과 병행하여 수행하거나 후처리 과정으로 수행되기도 한다. 미국공개특허문헌 2015-0059103 A1와 2009-0133200 A1에서는 추출제로 방향족 화합물 파라자일렌을 에스테르 작용기를 포함하는 고분자에 직접 적용하여 염료를 제거하는 기술들을 공지하고 있고, 일본공개특허문헌 6659919 B2에서는 탄소 원자수가 8~15인 글리콜 모노에테르를 90 질량% 이상 함유하는 추출제를 폴리에스테르에 접촉시켜 염료를 제거하는 기술을 공지하고 있으나, 염료의 가역적인 염착 특성으로 인해 탈색 효과가 단편적인 경우가 많으며, 분리 과정에 응용되는 용매 자체가 인체 유해하거나, 고가인 경우가 많으며, 적용 온도가 매우 높기 때문에 경제성 확보가 어렵고 친환경적 제품 생산이 어려울 수 있다..On the other hand, conventional techniques for removing pigments from polymers containing ester functional groups include an adsorption method using a strong adsorbent such as activated carbon, a physical separation method such as filtration or distillation, and a chemical reaction such as oxidation, reduction, hydrolysis, or electrolysis. There are ways. These methods may be performed in parallel with a chemical depolymerization reaction or as a post-treatment process. U.S. Patent Publication Nos. 2015-0059103 A1 and 2009-0133200 A1 disclose techniques for removing dyes by directly applying an aromatic compound paraxylene as an extractant to a polymer containing an ester functional group, and Japanese Patent Publication No. 6659919 B2 discloses carbon A technique for removing dye by contacting polyester with an extractant containing 90% by mass or more of glycol monoether having 8 to 15 atoms is known, but due to the reversible dyeing property of the dye, the decolorization effect is often fragmentary. , The solvent itself used in the separation process is often harmful to the human body or expensive, and it is difficult to secure economic feasibility and produce eco-friendly products because the application temperature is very high.
상기 언급한 문제를 해결하기 위해서 에스테르 작용기를 포함하는 유색 고분자로부터 염료를 효과적으로 제거할 수 있으면서, 인체에 대한 유해성이 상대적으로 낮고 과다한 에너지가 소모되지 않는 추출 용매 또는 이를 이용한 탈염료 공정의 개발이 필요한 실정이다.In order to solve the above-mentioned problems, it is necessary to develop an extraction solvent that can effectively remove dyes from colored polymers containing ester functional groups, has relatively low harm to the human body and does not consume excessive energy, or a de-dyeing process using the same. The situation is.
본 발명은 상기된 과제를 해결하기 위해 창작된 것으로, 에스테르 작용기를 포함하는 고분자와 이에 염착된 염료의 상호인력을 낮추어 고분자의 기질로부터 분리를 유도하고, 분리된 염료가 첨가된 다량의 용매와의 친화력이 유지되어 고분자 수지에 재염착을 억제하거나 최소화할 수 있는, 에스테르 작용기를 포함하는 고분자 수지로부터 색을 발현하는 이물질을 제거하기 위한 추출제를 제공하고자 하는 데 그 목적이 있다.The present invention was created to solve the above problems, by lowering the mutual attraction between a polymer containing an ester functional group and a dye dyed therein to induce separation from the matrix of the polymer, and a large amount of solvent to which the separated dye is added. An object of the present invention is to provide an extractant for removing color-expressing foreign substances from a polymer resin containing an ester functional group, which can suppress or minimize re-dyeing to the polymer resin by maintaining affinity.
또한, 본 발명은 에스테르 작용기를 포함하는 고분자 수지로부터 색을 발현하는 이물질을 제거하기 위한 추출제로서, 방향족 고리에 최소 하나 이상의 알킬기가 링커를 통해 연결되고, 상기 링커는 최소 하나 이상의 산소를 갖는 소수성 유기화합물로 대표되는 화합물을 포함하는, 에스테르 작용기를 포함하는 고분자 수지로부터 색을 발현하는 이물질을 제거하기 위한 추출제를 제공하고자 하는 데 그 목적이 있다.In addition, the present invention is an extractant for removing foreign substances exhibiting color from a polymer resin containing an ester functional group, wherein at least one alkyl group is connected to an aromatic ring through a linker, and the linker is a hydrophobic hydrophobic having at least one oxygen. An object of the present invention is to provide an extractant for removing color-expressing foreign substances from a polymer resin containing an ester functional group, including a compound represented by an organic compound.
또한, 본 발명은 상기와 같은 추출제를 100 내지 200℃의 온도로 가열한 후 에스테르 작용기를 포함하는 고분자 수지와 직접 접촉시켜 일회성 단순 추출, 반복 추출 또는 연속적인 추출과 같은 방법을 적용하여 색을 발현하는 이물질을 분리하는, 에스테르 작용기를 포함하는 고분자 수지로부터 색을 발현하는 이물질을 제거하는 방법을 제공하고자 하는 데 그 목적이 있다. In addition, the present invention applies a method such as one-time simple extraction, repeated extraction, or continuous extraction by heating the extractant to a temperature of 100 to 200 ° C. and then directly contacting it with a polymer resin containing an ester functional group to change color. An object of the present invention is to provide a method for removing color-expressing foreign substances from a polymer resin containing an ester functional group, which separates foreign substances that express.
또한, 본 발명은 염료가 포함된 혼합 추출용액을 가열하여 증기화된 추출제를 연속적인 환류로 재공급하여, 일정 부피의 추출제가 에스테르 작용기를 포함하는 고분자 수지와 지속적인 접촉을 유도함으로써 염료를 효과적으로 제거하는, 에스테르 작용기를 포함하는 고분자 수지로부터 색을 발현하는 이물질을 제거하는 방법을 제공하고자 하는 데 그 목적이 있다. In addition, the present invention resupplies the vaporized extractant by heating the mixed extraction solution containing the dye to continuous reflux, and induces continuous contact with the polymer resin containing the ester functional group of the extractant in a certain volume, thereby effectively removing the dye. The purpose is to provide a method for removing foreign matter that expresses color from a polymer resin containing an ester functional group.
또한, 본 발명은 상기 방법으로부터 염료가 제거된 에스테르 작용기를 포함하는 고분자 수지와 여기에 흡수된 상기 추출제를 화학적 해중합에 적용한 후 반응 생성물로부터 잔류 염료를 제거하는 방법을 제공하고자 하는 데 그 목적이 있다. 또한, 이를 위하여 본 발명은 상기 에스테르 작용기를 포함하는 고분자 수지의 재생공정에 있어서 화학적 해중합 반응에 관여하지 않는 특성을 가지며, 해중합 반응물인 친수성 용매와 불안정한 액-액 상을 형성하는, 에스테르 작용기를 포함하는 고분자 수지로부터 색을 발현하는 이물질을 제거하기 위한 추출제를 제공하고자 하는 데 그 목적이 있다.In addition, an object of the present invention is to provide a method for removing residual dye from a reaction product after applying chemical depolymerization to a polymer resin containing an ester functional group from which dye is removed and the extractant absorbed therein. there is. In addition, in the regeneration process of the polymer resin containing the ester functional group, the present invention has a characteristic that does not participate in a chemical depolymerization reaction and forms an unstable liquid-liquid phase with a hydrophilic solvent, which is a depolymerization reaction product, and includes an ester functional group. The purpose is to provide an extractant for removing foreign substances that express color from a polymer resin.
본 발명의 일 실시예에 따른 에스테르 작용기를 포함하는 유색 고분자 수지로부터 색을 발현하는 이물질을 제거하기 위한 추출제는, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 것을 특징으로 한다.An extractant for removing color-expressing foreign substances from a colored polymer resin containing an ester functional group according to an embodiment of the present invention is characterized by comprising a compound represented by Formula 1 below.
[화학식 1] [Formula 1]
(상기 화학식 1에서 R1은 수소, 하이드록시기, 알데히드기, 카르복실기, C1-C6의 알킬기, C4-C6의 시클로알킬기 및 C6-C12의 아릴기 중에서 선택되는 어느 하나이고, 상기 n은 0 내지 5 중에서 어느 하나의 정수이며, 상기 n이 2 이상인 경우에는 R1은 각각 동일하거나 상이하며, R2는 C1-C10의 알킬기이고, 상기 m은 1 내지 6 중에서 어느 하나의 정수이며, 상기 m이 2 이상인 경우에는 -O-R2는 각각 동일하거나 상이하다.)(In Formula 1, R 1 is any one selected from hydrogen, a hydroxy group, an aldehyde group, a carboxyl group, a C 1 -C 6 alkyl group, a C 4 -C 6 cycloalkyl group, and a C 6 -C 12 aryl group, n is any one integer from 0 to 5, and when n is 2 or more, R 1 are the same or different, R 2 is a C 1 -C 10 alkyl group, and m is any one of 1 to 6 It is an integer of, and when m is 2 or more, -OR 2 are each the same or different.)
또한, 상기 추출제의 일 실시예로서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 메톡시 벤젠, 1,2-디메톡시벤젠, 1,3-디메톡시벤젠, 1,4-디메톡시벤젠, 1,2,3-트리메톡시벤젠, 1,2,4-트리메톡시벤젠, 1,3,5-트리메톡시벤젠, 1,2,3,4-테트라메톡시벤젠, 1,2,3,5-테트라메톡시벤젠, 1,2,4,5-테트라메톡시벤젠나 2-메톡시페놀, 1,3-디메톡시-2-하이드록시벤젠, 4-하이드록시-3,5-디메톡시벤조익산, 3-(4-하이드록시-3,5-디메톡시페닐)프로프-2-에날, 4-하이드록시-3,5-디메톡시벤잘데하이드, 4-하이드록시-3,5-디메톡시아세토페논, 3-(4-하이드록시-3,5-디메톡시페닐프로프-2-에노익산, 4-에틸-2,6-디메톡시페놀, 4-하이드록시-3-메톡시벤잘데하이드, 3-하이드록시-4-메톡시벤잘데하이드, 2-하이드록시-3-메톡시벤잘데하이드, 2-하이드록시-5-메톡시벤잘데하이드, 2-하이드록시-4-메톡시벤잘데하이드, 3,4-디하이드록시벤잘데하이드, 1-메톡시-4-[(E)-프로프-1-에닐]벤젠, 1-브로모-4-메톡시벤젠, 2-터트-부틸-4-메톡시페놀, 에톡시벤젠, 1,3,5-트리클로로-2-메톡시벤젠, 1,3,5-트리브로모-2-메톡시벤젠, 4-(프로프-2-엔-1-일)페놀, 1-메톡시-4(프로프-2-엔-1-일)벤젠, 5-(프로프-2-엔-1-일)-2H-1,3-벤조다이옥솔, 4-메톡시-2-[(E)-프로프-1-에닐]페놀, 2-메톡시-4-(프로프-2-엔-1-일)페놀로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 한다.In addition, as an example of the extractant, the compound represented by Formula 1 is methoxy benzene, 1,2-dimethoxybenzene, 1,3-dimethoxybenzene, 1,4-dimethoxybenzene, 1,2 ,3-trimethoxybenzene, 1,2,4-trimethoxybenzene, 1,3,5-trimethoxybenzene, 1,2,3,4-tetramethoxybenzene, 1,2,3,5 -Tetramethoxybenzene, 1,2,4,5-tetramethoxybenzene, 2-methoxyphenol, 1,3-dimethoxy-2-hydroxybenzene, 4-hydroxy-3,5-dimethoxybenzo Iksan, 3-(4-hydroxy-3,5-dimethoxyphenyl)prop-2-enal, 4-hydroxy-3,5-dimethoxybenzaldehyde, 4-hydroxy-3,5-dime Toxyacetophenone, 3-(4-hydroxy-3,5-dimethoxyphenylprop-2-enoic acid, 4-ethyl-2,6-dimethoxyphenol, 4-hydroxy-3-methoxybenzaldehyde Hydroxy, 3-hydroxy-4-methoxybenzaldehyde, 2-hydroxy-3-methoxybenzaldehyde, 2-hydroxy-5-methoxybenzaldehyde, 2-hydroxy-4-methoxy Benzaldehyde, 3,4-dihydroxybenzaldehyde, 1-methoxy-4-[(E)-prop-1-enyl] benzene, 1-bromo-4-methoxybenzene, 2-tert -Butyl-4-methoxyphenol, ethoxybenzene, 1,3,5-trichloro-2-methoxybenzene, 1,3,5-tribromo-2-methoxybenzene, 4-(prop- 2-en-1-yl) phenol, 1-methoxy-4 (prop-2-en-1-yl) benzene, 5- (prop-2-en-1-yl) -2H-1,3 - from the group consisting of benzodioxole, 4-methoxy-2-[(E)-prop-1-enyl]phenol, 2-methoxy-4-(prop-2-en-1-yl)phenol It is characterized in that at least one selected.
또한, 상기 추출제의 일 실시예로서, 상기 에스테르 작용기를 포함하는 유색 고분자 수지는, 하나 이상의 색을 발현하는 이물질에 의해 색상을 띠는 고분자 수지이며, 상기 추출제는, 상기 고분자 수지의 기본적 형상을 변형시키지 않으면서 색을 발현하는 이물질만을 선택적으로 분리하는 것을 특징으로 한다.In addition, as an embodiment of the extractant, the colored polymer resin containing the ester functional group is a polymer resin colored by a foreign substance expressing one or more colors, and the extractant has a basic shape of the polymer resin. It is characterized in that it selectively separates only foreign substances that express color without transforming.
또한, 상기 추출제의 일 실시예로서, 상기 에스테르 작용기를 포함하는 유색 고분자 수지는, 에스테르 작용기를 포함하는 고분자 수지 단독; 혹은 에스테르 작용기를 포함하는 고분자 수지와 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스타이렌 및 폴리염화비닐, 면, 마, 모, 레이온, 아세테이트, 아크릴, 나일론 및 스판덱스 중 적어도 하나 이상을 추가로 포함하는 혼합 수지인 것을 특징으로 한다.In addition, as an embodiment of the extractant, the colored polymer resin containing the ester functional group, the polymer resin alone containing the ester functional group; Or a polymer resin containing an ester functional group and a mixed resin further comprising at least one of polyethylene, polypropylene, polystyrene and polyvinyl chloride, cotton, hemp, wool, rayon, acetate, acrylic, nylon and spandex. do.
또한, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 에스테르 작용기를 포함하는 유색 고분자 수지로부터 색을 발현하는 이물질을 제거하는 방법은, 상기 추출제를 70℃ 내지 200℃로 가열하여 에스테르 작용기를 포함하는 유색 고분자 수지에 직접 접촉시킴으로써, 에스테르 작용기를 포함하는 유색 고분자 수지로부터 색을 발현하는 이물질을 용출시키는 것을 특징으로 한다.In addition, in another embodiment of the present invention, in the method of removing color-expressing foreign substances from the colored polymer resin containing an ester functional group, the extractant is heated at 70 ° C to 200 ° C to obtain a colored color containing an ester functional group. By directly contacting the polymer resin, it is characterized in that the color-expressing foreign matter is eluted from the colored polymer resin containing an ester functional group.
또한, 상기 고분자 수지로부터 색을 발현하는 이물질을 제거하는 방법의 일 실시예로서, 상기 추출제를 사용하여 에스테르 작용기를 포함하는 유색 고분자 수지로부터 색을 발현하는 이물질을 용출시킴에 있어서, 염료가 포함된 추출 혼합용액을 가열하고 이로부터 증기화된 추출제가 연속적으로 환류되어 재공급되고, 환류된 액상의 추출제가 에스테르 작용기를 포함하는 고분자 수지와 지속적인 접촉이 유지되도록 하는 것을 특징으로 한다.In addition, as one embodiment of a method of removing color-expressing foreign substances from the polymer resin, in the elution of color-expressing foreign substances from the colored polymer resin containing an ester functional group using the extractant, the dye is included. The extracted extraction mixture is heated, and the extractant vaporized from it is continuously refluxed and resupplied, and the refluxed liquid extractant is characterized in that it maintains continuous contact with the polymer resin containing the ester functional group.
또한, 상기 고분자 수지로부터 색을 발현하는 이물질을 제거하는 방법의 일 실시예로서, 상기 추출제의 비점보다 0 내지 50℃ 낮은 온도에서 상기 추출제와 상기 에스테르 작용기를 포함하는 유색 고분자 수지를 접촉시키는 것을 특징으로 한다.In addition, as an embodiment of a method of removing foreign substances expressing color from the polymer resin, the extractant and the colored polymer resin containing the ester functional group are contacted at a temperature 0 to 50 ° C. lower than the boiling point of the extractant. characterized by
또한, 상기 고분자 수지로부터 색을 발현하는 이물질을 제거하는 방법의 일 실시예로서, 상기 추출제를 에스테르 작용기를 포함하는 유색 고분자 수지에 직접 접촉시켜 에스테르 작용기를 포함하는 유색 고분자 수지로부터 색을 발현하는 이물질을 용출시킨 후, 증발 및 증류 중 적어도 하나 이상을 포함하는 방식으로 상기 추출제 및 상기 색을 발현하는 이물질이 포함된 추출 혼합용액으로부터 상기 추출제를 회수하는 것을 특징으로 한다.In addition, as an embodiment of a method of removing foreign substances that express color from the polymer resin, the extractant is directly contacted with the colored polymer resin containing an ester functional group to express color from the colored polymer resin containing an ester functional group. After eluting the foreign matter, it is characterized in that the extraction agent is recovered from the extraction mixture containing the extraction agent and the foreign matter expressing the color in a manner including at least one of evaporation and distillation.
또한, 상기 고분자 수지로부터 색을 발현하는 이물질을 제거하는 방법의 일 실시예로서, 상기 추출제를 에스테르 작용기를 포함하는 유색 고분자 수지에 직접 접촉시켜 에스테르 작용기를 포함하는 유색 고분자 수지로부터 색을 발현하는 이물질을 용출시킨 후, 탈색된 에스테르 작용기를 포함하는 고분자 수지를 별도의 추출제 분리 과정 없이 화학적 해중합 반응시키는 것을 특징으로 한다.In addition, as an embodiment of a method of removing foreign substances that express color from the polymer resin, the extractant is directly contacted with the colored polymer resin containing an ester functional group to express color from the colored polymer resin containing an ester functional group. It is characterized in that, after eluting the foreign substances, the polymer resin containing the bleached ester functional group is chemically depolymerized without a separate extractant separation process.
또한, 상기 고분자 수지로부터 색을 발현하는 이물질을 제거하는 방법의 일 실시예로서, 상기 탈색된 에스테르 작용기를 포함하는 고분자 수지를 해중합 반응 시킨 후, 상기 해중합 반응에 따른 생성물내 존재하는 잔류하는 색을 발현하는 이물질을 액-액 추출 과정을 통해 분리하는 것을 특징으로 한다.In addition, as an embodiment of a method of removing color-expressing foreign substances from the polymer resin, after depolymerizing the polymer resin containing the decolored ester functional group, the remaining color present in the product according to the depolymerization reaction is removed. It is characterized in that the expressed foreign substances are separated through a liquid-liquid extraction process.
또한, 상기 고분자 수지로부터 색을 발현하는 이물질을 제거하는 방법의 일 실시예로서, 상기 해중합 반응 전 또는 후에 상기 추출제를 추가할 수 있으며, 상기 해중합 반응 전에 상기 추출제를 추가할 경우, 첨가된 추출제를 포함한 추출제의 전체 합이 상기 고분자 수지의 반복 단위체 몰당 0.1 내지 50인 몰수의 비율이 되도록 하는 것을 특징으로 한다.In addition, as an embodiment of a method for removing color-expressing foreign substances from the polymer resin, the extractant may be added before or after the depolymerization reaction, and when the extractant is added before the depolymerization reaction, the added It is characterized in that the ratio of the total number of moles of the extractant including the extractant is 0.1 to 50 per mole of the repeating unit of the polymer resin.
또한, 상기 고분자 수지로부터 색을 발현하는 이물질을 제거하는 방법의 일 실시예로서, 상기 액-액 추출 과정은, 25 내지 150℃의 온도범위에서 수행되는 것을 특징으로 한다.In addition, as an embodiment of a method of removing a foreign substance exhibiting color from the polymer resin, the liquid-liquid extraction process is characterized in that it is performed at a temperature range of 25 to 150 ℃.
본 발명에 따른 추출제를 이용하여 에스테르 작용기를 포함하는 유색 고분자 수지로부터 염료를 제거시, 상기 추출제와 고분자 수지의 상호인력이, 상기 염료와 고분자 수지의 상호인력보다 강하여, 상기 고분자 수지와 염착된 염료의 상호인력을 낮추거나 방해하여 종래기술에 의해 보고된 추출제들보다 매우 신속하고 효과적으로 에스테르 작용기를 포함하는 유색 고분자 수지로부터 염료를 제거할 수 있는 효과가 있다.When the dye is removed from the colored polymer resin containing an ester functional group by using the extractant according to the present invention, the mutual attraction between the extractant and the polymer resin is stronger than the mutual attraction between the dye and the polymer resin, so that the dye is bonded with the polymer resin. It has the effect of lowering or hindering the mutual attraction of the dyes to remove the dyes from the colored polymer resin containing the ester functional group very quickly and effectively than the extractants reported by the prior art.
또한, 본 발명에 따른 추출제는 상기와 같이, 염료와 고분자 사이에 존재하는 강한 상호작용을 방해할 수 있으며, 염료와 첨가제의 방향족 고리 간 π-겹침, 수소 결합력 등과 같은 비공유 상호인력을 조절하는데 사용될 수 있다.In addition, the extractant according to the present invention can interfere with the strong interaction that exists between the dye and the polymer, as described above, and regulates the non-covalent mutual attraction such as π-overlap between the aromatic rings of the dye and the additive, hydrogen bonding force, etc. can be used
또한, 본 발명에 따른 추출제는 상기 추출제를 이용한 탈색공정 후 에스테르 작용기를 포함하는 고분자 수지의 재생공정에 있어서, 화학적 해중합 반응에 관여하지 않는 특성을 갖기 때문에 탈색공정 후 상기 고분자 수지로부터 추출제를 분리하는 별도의 공정 없이 해중합 반응에 직접 적용이 가능한 효과가 있다.In addition, since the extractant according to the present invention has a characteristic that does not participate in the chemical depolymerization reaction in the regeneration process of the polymer resin containing an ester functional group after the decolorization process using the extractant, the extractant from the polymer resin after the decolorization process There is an effect that can be directly applied to the depolymerization reaction without a separate process for separating the
또한, 본 발명에 따른 추출제는 상기 추출제를 이용한 탈색공정 후 에스테르 작용기를 포함하는 고분자 수지의 재생공정에 있어서, 화학적 해중합 반응 이후 온도를 낮추어 해중합 반응물인 친수성 용매와 액-액 상분리를 유도할 수 있으며, 형성된 액-액 상평형으로부터 상기 고분자 수지와 추출제의 직접 접촉과정에서 추출이 이루어지지 않은 미량의 염료는 유기상에 농축되고, 해중합 제품은 수용액 층에 농축되어, 해중합 제품으로부터 염료를 용이하게 분리할 수 있는 효과가 있다.In addition, the extractant according to the present invention can induce liquid-liquid phase separation with a hydrophilic solvent, which is a depolymerization reaction product, by lowering the temperature after the chemical depolymerization reaction in the regeneration process of the polymer resin containing an ester functional group after the decolorization process using the extractant. From the formed liquid-liquid phase equilibrium, a trace amount of dye not extracted in the direct contact process between the polymer resin and the extractant is concentrated in the organic phase, and the depolymerization product is concentrated in the aqueous solution layer, so that the dye is easily removed from the depolymerization product. It has a separable effect.
또한, 본 발명에 따른 추출제는 에스테르 작용기를 포함하는 고분자 수지의 심각한 물리적·화학적 변형을 일으키지 않기 때문에 색상을 달리 표현하기 위한 물리적 재생 소재 제조에도 활용 가능한 효과가 있다.In addition, since the extractant according to the present invention does not cause serious physical and chemical transformation of the polymer resin containing an ester functional group, there is an effect that can be used in the production of physically regenerated materials for expressing colors differently.
또한, 본 발명에 따른 추출제는 에스테르 작용기를 포함하는 유색 고분자 수지로부터 염료를 탈색할 때, 비교적 저온에서 신속하게 탈색을 진행할 수 있어서 에너지 사용량을 저감할 수 있으며, 별도의 분리공정을 통해 추출제는 대부분 회수 및 재사용이 가능하다. In addition, when the extractant according to the present invention decolorizes a dye from a colored polymer resin containing an ester functional group, it is possible to quickly decolorize at a relatively low temperature, thereby reducing energy consumption, and extracting agent through a separate separation process. are mostly recoverable and reusable.
또한, 본 발명에 따른 추출제는 인체에 유해성이 낮은 용매가 추출제로 사용되기 때문에 환경친화적이며 경제적인 정제공정의 구현이 가능한 효과가 있다. In addition, since the extractant according to the present invention uses a solvent with low harmfulness to the human body as an extractant, an environmentally friendly and economical purification process can be implemented.
또한, 본 발명에 따른 추출제를 사용한 염료의 제거 방법은 복잡한 공정단위가 요구되지 않고, 탈색된 에스테르 작용기를 포함하는 고분자로부터 추출제의 분리 과정 없이 해중합 반응 원료로 직접 투입할 수 있으며, 반응 후 미추출된 잔류 염료를 완벽하게 제거할 수 있는 화학적 재생 방법을 제공할 수 있는 효과가 있다.In addition, the dye removal method using the extractant according to the present invention does not require complicated process units and can be directly introduced into the depolymerization reaction raw material without separating the extractant from the polymer containing the bleached ester functional group. There is an effect of providing a chemical regeneration method capable of completely removing unextracted residual dye.
또한, 본 발명에 따른 기술로부터 얻어질 수 있는 탈색 고분자 수지 또는 해중합 제품은 재중합에 의해 플라스틱이나 수지 제품의 원료로 재사용함에 있어서도 품질과 용도 제한이 크지 않아 완벽한 화학적 재순환 기술 구현이 가능한 효과가 있다.In addition, even when the decolorizing polymer resin or depolymerization product obtained from the technology according to the present invention is reused as a raw material for plastic or resin products by repolymerization, there are no restrictions on quality and use, so that perfect chemical recycling technology can be implemented. .
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 추출제의 효과를 나타낸 것으로, 유색 폴리에스테르 섬유와 추출제(아니솔) 접촉에 의해 탈색된 섬유를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 추출제의 효과를 나타낸 것으로, 추출제 온도에 따른 폴리에스테르 섬유의 탈색 정도를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에서 일 실시예에 따른 추출제와 그 이외 추출제의 효과를 비교 설명하기 위한 것으로, 사용한 화합물의 화학적 구조와 이들을 적용하여 제조한 섬유의 탈색 정도를 비교하여 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 준비된 반응 혼합물의 정제과정에서 발생하는 상분리의 일례를 나타내는 사진이다.Figure 1 shows the effect of an extractant according to an embodiment of the present invention, showing a fiber decolored by contact with a colored polyester fiber and an extractant (anisole).
Figure 2 shows the effect of the extractant according to an embodiment of the present invention, showing the degree of discoloration of polyester fibers according to the temperature of the extractant.
Figure 3 is to compare and explain the effect of the extractant and other extractants according to an embodiment in the present invention, and shows a comparison of the chemical structure of the used compound and the degree of decolorization of the fiber prepared by applying them.
4 is a photograph showing an example of phase separation occurring in the process of purifying a reaction mixture prepared according to an embodiment of the present invention.
다른 식으로 정의하지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 숙련된 전문가에 의해서 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로, 본 명세서에서 사용된 명명법은 본 기술 분야에서 잘 알려져 있고 통상적으로 사용되는 것이다.Unless otherwise defined, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. In general, the nomenclature used herein is one well known and commonly used in the art.
본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout this specification, when a certain component is said to "include", it means that it may further include other components without excluding other components unless otherwise stated.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 에스테르 작용기를 포함하는 유색 고분자로부터 색을 발현하는 이물질을 제거하기 위한 추출제 및 그 방법에 대하여 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, an extractant and method for removing color-expressing foreign substances from a colored polymer containing an ester functional group according to an embodiment of the present invention will be described in detail.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 추출제는 에스테르 작용기를 포함하는 유색 고분자 수지로부터 색을 발현하는 이물질을 제거하기 위한 추출제로서, 하기의 화학식 1로 표현되는 화합물을 최소한 한 개 이상 포함하는 것을 특징으로 한다.First, the extractant according to an embodiment of the present invention is an extractant for removing foreign substances expressing color from a colored polymer resin containing an ester functional group, comprising at least one compound represented by Formula 1 below. characterized by
하기 화학식 1로 표현되는 화합물은 방향족 고리에 최소 하나 이상의 알킬기가 링커를 통해 연결되어 있으며, 상기 링커는 최소 하나 이상의 산소를 가진다. In the compound represented by Formula 1 below, at least one alkyl group is connected to an aromatic ring through a linker, and the linker has at least one oxygen.
[화학식 1][Formula 1]
상기 화학식 1에서, R1은 수소, 하이드록시기, 알데히드기, 카르복실기, C1-C6의 알킬기, C4-C6의 시클로알킬기 및 C6-C12의 아릴기 중에서 선택되는 어느 하나이고, 상기 n은 0 내지 5 중에서 어느 하나의 정수이며, 상기 n이 2 이상인 경우에는 R1은 각각 동일하거나 상이하며, R2는 C1-C10의 알킬기이고, 상기 m은 1 내지 6 중에서 어느 하나의 정수이며, 상기 m이 2 이상인 경우에는 -O-R2는 각각 동일하거나 상이하다.In Formula 1, R 1 is any one selected from hydrogen, a hydroxyl group, an aldehyde group, a carboxyl group, a C 1 -C 6 alkyl group, a C 4 -C 6 cycloalkyl group, and a C 6 -C 12 aryl group, n is any one integer from 0 to 5, and when n is 2 or more, R 1 are the same or different, R 2 is a C 1 -C 10 alkyl group, and m is any one of 1 to 6 It is an integer of , and when m is 2 or more, -OR 2 is each the same or different.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 메톡시 벤젠, 1,2-디메톡시벤젠, 1,3-디메톡시벤젠, 1,4-디메톡시벤젠, 1,2,3-트리메톡시벤젠, 1,2,4-트리메톡시벤젠, 1,3,5-트리메톡시벤젠, 1,2,3,4-테트라메톡시벤젠, 1,2,3,5-테트라메톡시벤젠, 1,2,4,5-테트라메톡시벤젠나 2-메톡시페놀, 1,3-디메톡시-2-하이드록시벤젠, 4-하이드록시-3,5-디메톡시벤조익산, 3-(4-하이드록시-3,5-디메톡시페닐)프로프-2-에날, 4-하이드록시-3,5-디메톡시벤잘데하이드, 4-하이드록시-3,5-디메톡시아세토페논, 3-(4-하이드록시-3,5-디메톡시페닐프로프-2-에노익산, 4-에틸-2,6-디메톡시페놀, 4-하이드록시-3-메톡시벤잘데하이드, 3-하이드록시-4-메톡시벤잘데하이드, 2-하이드록시-3-메톡시벤잘데하이드, 2-하이드록시-5-메톡시벤잘데하이드, 2-하이드록시-4-메톡시벤잘데하이드, 3,4-디하이드록시벤잘데하이드, 1-메톡시-4-[(E)-프로프-1-에닐]벤젠, 1-브로모-4-메톡시벤젠, 2-터트-부틸-4-메톡시페놀, 에톡시벤젠, 페놀, 1,3,5-트리클로로-2-메톡시벤젠, 1,3,5-트리브로모-2-메톡시벤젠, 4-(프로프-2-엔-1-일)페놀, 1-메톡시-4(프로프-2-엔-1-일)벤젠, 5-(프로프-2-엔-1-일)-2H-1,3-벤조다이옥솔, 4-메톡시-2-[(E)-프로프-1-에닐]페놀, 2-메톡시-4-(프로프-2-엔-1-일)페놀 등 천연에서 얻어지거나 합성된 화합물로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the compound represented by Formula 1 is methoxy benzene, 1,2-dimethoxybenzene, 1,3-dimethoxybenzene, 1,4-dimethoxybenzene, 1,2,3 -Trimethoxybenzene, 1,2,4-trimethoxybenzene, 1,3,5-trimethoxybenzene, 1,2,3,4-tetramethoxybenzene, 1,2,3,5-tetra Methoxybenzene, 1,2,4,5-tetramethoxybenzene, 2-methoxyphenol, 1,3-dimethoxy-2-hydroxybenzene, 4-hydroxy-3,5-dimethoxybenzoic acid, 3-(4-hydroxy-3,5-dimethoxyphenyl)prop-2-enal, 4-hydroxy-3,5-dimethoxybenzaldehyde, 4-hydroxy-3,5-dimethoxyaceto Phenone, 3-(4-hydroxy-3,5-dimethoxyphenylprop-2-enoic acid, 4-ethyl-2,6-dimethoxyphenol, 4-hydroxy-3-methoxybenzaldehyde, 3-hydroxy-4-methoxybenzaldehyde, 2-hydroxy-3-methoxybenzaldehyde, 2-hydroxy-5-methoxybenzaldehyde, 2-hydroxy-4-methoxybenzaldehyde Hyde, 3,4-dihydroxybenzaldehyde, 1-methoxy-4-[(E)-prop-1-enyl] benzene, 1-bromo-4-methoxybenzene, 2-tert-butyl -4-methoxyphenol, ethoxybenzene, phenol, 1,3,5-trichloro-2-methoxybenzene, 1,3,5-tribromo-2-methoxybenzene, 4-(prop- 2-en-1-yl) phenol, 1-methoxy-4 (prop-2-en-1-yl) benzene, 5- (prop-2-en-1-yl) -2H-1,3 - Benzodioxol, 4-methoxy-2-[(E)-prop-1-enyl]phenol, 2-methoxy-4-(prop-2-en-1-yl)phenol, etc. obtained from nature It may be at least one selected from the group consisting of known or synthesized compounds.
또한, 본 발명에 따른 에스테르 작용기를 포함하는 유색 고분자 수지로부터 색을 발현하는 이물질을 제거하는 추출제로 상기 화학식 1로 표현되는 화합물 중 녹는점이 추출 온도보다 낮아 액체상으로 존재하는 것이 사용될 수 있으며, 염료의 확산이 빠르게 일어날 수 있도록 점도가 낮고 유동성이 있는 것이 유리하다.In addition, as an extractant for removing color-expressing foreign substances from the colored polymer resin containing an ester functional group according to the present invention, among the compounds represented by Formula 1, those present in a liquid phase having a melting point lower than the extraction temperature may be used, and the dye It is advantageous to have low viscosity and fluidity so that diffusion can occur quickly.
또한, 본 발명에 따른 추출제는 에스테르 작용기를 포함하는 유색 고분자 수지로부터 색을 띠는 안료, 염료 등의 이물질을 제거하는 추출제로서 유용하며, 여기서 에스테르 작용기를 포함하는 고분자는 단독 혹은 혼합 수지의 형태, 예컨대 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스타이렌, 폴리염화비닐 등과 같은 플라스틱 소재나, 면, 마, 모, 레이온, 아세테이트, 아크릴, 나일론, 스판텍스와 같은 섬유 중 하나 이상이 추가로 포함된 상기 에스테르 작용기를 포함하는 혼합 고분자 수지의 형태일 수 있다. 참고로 상기 예시로 열거된 상기 에스테르 작용기를 포함하는 고분자와 혼합되는 다른 고분자는 단순 예시일 뿐 상기 나열된 것에 한정되지 않는다.In addition, the extractant according to the present invention is useful as an extractant for removing foreign substances such as colored pigments and dyes from a colored polymer resin containing an ester functional group, wherein the polymer containing an ester functional group is used alone or in a mixed resin. In addition, at least one of a plastic material such as polyethylene, high density polyethylene, low density polyethylene, polypropylene, polystyrene, polyvinyl chloride, etc., or a fiber such as cotton, hemp, wool, rayon, acetate, acrylic, nylon, spandex, etc. It may be in the form of a mixed polymer resin containing the ester functional group included. For reference, other polymers mixed with the polymer containing the ester functional group listed as examples are only examples and are not limited to those listed above.
또한, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 에스테르 작용기를 포함하는 유색 고분자로부터 색을 발현하는 이물질을 제거하는 방법은 상기한 본 발명에 따른 추출제를 70℃ 내지 200℃로 가열하여 에스테르 작용기를 포함하는 유색 고분자 수지에 직접 접촉시켜 염료를 용출시키는 것을 특징으로 할 수 있다. 상기 용출 과정은 일회 또는 반복 과정을 통해 염료를 추출할 수 있다.In addition, in another embodiment of the present invention, a method for removing color-expressing foreign substances from a colored polymer containing an ester functional group is to heat the extractant according to the present invention at 70 ° C to 200 ° C to group the ester functional group. It may be characterized by eluting the dye by directly contacting the containing colored polymer resin. The elution process may extract the dye through a single or repeated process.
상기 에스테르 작용기를 포함하는 유색 고분자 수지로부터 색을 발현하는 이물질의 추출 온도는 70 내지 200℃에서 수행할 수 있으나, 더 바람직하게는 120 내지 150℃에서 수행할 수 있다. 온도가 70℃ 미만이면 용출 속도가 더디게 진행되어 추출의 효과가 제한될 수 있으며, 200℃를 초과하면 에너지의 소비량이 매우 높을 수 있다.The extraction temperature of foreign matter exhibiting color from the colored polymer resin containing the ester functional group may be carried out at 70 to 200 ° C, but more preferably at 120 to 150 ° C. If the temperature is less than 70 ℃, the elution rate proceeds slowly and the effect of extraction may be limited, and if the temperature exceeds 200 ℃, the energy consumption may be very high.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 추출제를 사용하여 에스테르 작용기를 포함하는 유색 고분자 수지로부터 염료를 분리함에 있어서, 염료가 포함된 추출 혼합용액을 가열하고 이로부터 증기화된 추출제가 연속적으로 환류되어 재공급 되도록 하여, 환류된 액상의 추출제가 에스테르 작용기를 포함하는 고분자 수지와 지속적인 접촉이 유지되도록 함으로써, 염착된 염료를 효과적으로 제거하는 방법이 적용될 수 있다.In addition, according to one embodiment of the present invention, in separating the dye from the colored polymer resin containing an ester functional group using the extractant, the extraction mixture solution containing the dye is heated and the extractant vaporized therefrom is continuously It is refluxed and resupplied, so that the refluxed liquid extractant maintains continuous contact with the polymer resin containing an ester functional group, so that a method of effectively removing the dyed dye can be applied.
또한, 상기 염료가 포함된 추출 혼합용액에서 추출제만을 환류하기 위해 가열부의 온도는 추출제의 비점에 가까운 온도로 유지할 수 있다. 상기 가열부에 가해지는 열량과 추출제의 환류되는 속도에 의해 고분자와 추출제 간 접촉 온도(또는 추출 온도)가 결정될 수 있으며, 이는 추출의 성능에도 영향을 줄 수 있다. 고분자와 추출제 간 접촉되는 온도는 추출제의 비점 대비 0 내지 50℃ 가량 낮은 온도로 유지 또는 조절되도록 추출을 진행하는 것이 바람직할 수 있다.In addition, in order to reflux only the extraction agent in the extraction mixture containing the dye, the temperature of the heating unit may be maintained at a temperature close to the boiling point of the extraction agent. The contact temperature (or extraction temperature) between the polymer and the extractant may be determined by the amount of heat applied to the heater and the reflux rate of the extractant, which may affect extraction performance. It may be desirable to proceed with the extraction so that the contact temperature between the polymer and the extractant is maintained or controlled at a temperature lower than the boiling point of the extractant by about 0 to 50 ° C.
한편, 상기 추출 과정을 마친 후 탈색된 에스테르 작용기를 포함하는 고분자 수지는 추출제가 흡수된 상태일 수 있으며, 증발이나 건조와 같은 방법으로 잔류 추출제를 분리하여 탈색된 고분자 수지 제품을 얻을 수 있으며, 염료가 포함된 추출 혼합용액은 추가적 증발이나 증류 과정을 적용하여 초기에 적용된 대부분의 추출제를 회수할 수 있다.On the other hand, after the extraction process is completed, the polymer resin containing the decolorized ester functional group may be in a state in which the extractant is absorbed, and the residual extractant may be separated by a method such as evaporation or drying to obtain a decolorized polymer resin product, The extraction mixture containing the dye can be subjected to an additional evaporation or distillation process to recover most of the initially applied extractant.
또한, 추출 과정을 마친 후 탈색된 에스테르 작용기를 포함하는 고분자 수지가 화학적 해중합 반응(예. 글라이콜리시스)의 원료로 활용될 경우에는, 상기의 분리 과정을 거치지 않고 추출제가 흡수된 원료 형태로 화학 반응기에 투입하여 해중합을 수행할 수도 있다. 상기 추출제는 해중합 반응에 직접 참여하지 않는 것이며, 종류나 투입된 양은 해중합 반응의 성능에 역효과를 나타내지 않는 것이라야 하며 반응조건에서는 열역학적으로 불안정한 상을 형성하지 않는 것이 유리할 수 있다. In addition, when the polymer resin containing the ester functional group, which is decolorized after the extraction process, is used as a raw material for chemical depolymerization (eg, glycolysis), the extractant is absorbed in the raw material form without going through the above separation process. Depolymerization may also be performed by introducing it into a chemical reactor. The extractant does not directly participate in the depolymerization reaction, and the type or amount added should not have an adverse effect on the performance of the depolymerization reaction, and it may be advantageous to not form a thermodynamically unstable phase under reaction conditions.
또한, 본 발명은 탈색된 에스테르 작용기를 포함하는 고분자 수지에 화학적 해중합 반응을 수행한 후, 반응 생성물 내 추출이 되지 않은 미량의 잔류 염료를 액-액 추출 과정을 통해 분리하는 방법을 제공할 수 있다. In addition, the present invention can provide a method for separating a small amount of unextracted residual dye in the reaction product through a liquid-liquid extraction process after chemical depolymerization of a polymer resin containing a bleached ester functional group. .
이때, 효율적인 염료의 분리 및 단량체 제품 회수를 위해 반응 생성물에 물을 포함한 친수성 용매가 추가적으로 가해질 수 있으며, 추출제가 고농도로 존재하는 유기상 층에는 잔류된 염료가 고농도로 농축되고, 수용액 층에는 해중합 제품의 대부분이 분배되는 것을 특징으로 한다. At this time, a hydrophilic solvent including water may be additionally added to the reaction product for efficient separation of the dye and recovery of the monomer product. It is characterized by the fact that most of them are distributed.
상기 추출제는 해중합 반응 전후 양을 추가하여 조절할 수 있으나, 해중합 반응 이전에 첨가하는 경우, 첨가된 추출제를 포함한 추출제의 전체 합이 고분자의 반복 단위체 몰당 0.1 내지 50인 몰수의 비율, 바람직하게는 반복 단위체 몰당 1 내지 5의 몰수가 되도록 조절할 수 있다. 상기 추출제의 첨가량이 고분자의 반복 단위체 몰당 0.1 미만인 몰수의 비율로 가해지면, 반응 종료 후 액-액 상평형의 경계영역이 불분명하여 잔류 염료를 유기상으로 추출할 수 없으며, 고분자의 반복 단위체 몰당 50을 초과한 몰수의 비율로 가해지면 반응물을 지나치게 희석함에 따라 해중합 반응의 성능이 저하될 수 있다.The amount of the extractant can be adjusted by adding it before and after the depolymerization reaction. However, when added before the depolymerization reaction, the total sum of the extractant including the added extractant is a ratio of 0.1 to 50 moles per mole of the repeating unit of the polymer, preferably. may be adjusted so that the number of moles is 1 to 5 per mole of the repeating unit. If the addition amount of the extractant is added in a ratio of less than 0.1 moles per mole of the repeating unit of the polymer, the boundary region of the liquid-liquid phase equilibrium is unclear after the reaction is completed, so that the residual dye cannot be extracted into the organic phase, and 50 per mole of the repeating unit of the polymer When added in a molar ratio exceeding , the performance of the depolymerization reaction may deteriorate due to excessive dilution of the reactants.
상기 액-액 추출 과정에서의 온도는 25 내지 150℃의 범위, 더 바람직하게는 50 내지 100℃의 범위로 유지하면서 수행할 수 있다.The liquid-liquid extraction process may be carried out while maintaining the temperature in the range of 25 to 150 °C, more preferably in the range of 50 to 100 °C.
또한, 본 발명은 상기와 같이 제조된 해중합 반응제품 내 염료나 잔류 유기 이물질을 추가적으로 제거하기 위해서, 수용액층만 분리한 후 상기 추출제를 더 추가하여 액-액 추출 과정을 반복하여 수행할 수 있다. In addition, in the present invention, in order to additionally remove dyes or residual organic foreign substances in the depolymerization reaction product prepared as described above, the liquid-liquid extraction process may be repeated by separating only the aqueous layer and then further adding the extractant. .
또한, 상기 액-액 추출 과정에서 분리, 배출되는 유기상은 추출제를 회수함과 동시에 염료 등의 이물질을 분리 농축하기 위해 가열, 건조, 증류, 증발과 같은 방법이 사용될 수 있다.In addition, methods such as heating, drying, distillation, and evaporation may be used to separate and concentrate foreign substances such as dyes while recovering an extractant from the organic phase separated and discharged in the liquid-liquid extraction process.
이하, 실시예, 비교예 및 실험예를 통하여 본 발명 과정의 세부사항을 설명하고자 한다. 이는 본 발명에 관련된 대표적 예시로서, 이것만으로 본 발명의 적용 범위를 제한할 수 없음을 밝히는 바이다.Hereinafter, the details of the process of the present invention will be described through Examples, Comparative Examples and Experimental Examples. This is a representative example related to the present invention, and it is revealed that the scope of application of the present invention cannot be limited only by this.
유색 폴리에스테르 원료colored polyester raw material
원료 1raw material 1
분산염료를 사용하여 남색(Navy)으로 염색 가공된 무지 폴리에스테르 섬유 원단(공급사: 창사랑, 평균 두께: 0.13mm)을 절단하여 한 면이 약 3cm인 정사각형의 크기를 갖는 유색 섬유 원료로 준비하였다.A non-woven polyester fiber fabric (supplier: Changsarang, average thickness: 0.13 mm) dyed in navy using a disperse dye was cut to prepare a colored fiber raw material having a square size of about 3 cm on one side.
원료 2raw material 2
분산염료를 사용하여 빨간색(red)으로 염색 가공된 무지 폴리에스테르 섬유 원단(평균 두께: 0.13mm)을 절단하여 한 면이 약 3cm인 정사각형의 크기를 갖는 유색 섬유 원료로 준비하였다.A colored fiber raw material having a square size of about 3 cm on one side was prepared by cutting a plain polyester fiber fabric (average thickness: 0.13 mm) dyed in red using a disperse dye.
원료 3raw material 3
분산염료를 사용하여 검은색(black)으로 염색 가공된 무지 폴리에스테르 섬유 원단(평균 두께: 0.13mm)을 절단하여 한 면이 약 3cm인 정사각형의 크기를 갖는 유색 섬유 원료로 준비하였다.A colored fiber raw material having a square size of about 3 cm on one side was prepared by cutting a plain polyester fiber fabric (average thickness: 0.13 mm) dyed black using a disperse dye.
원료 4raw material 4
분산염료를 사용하여 보라색(pupple)으로 염색 가공된 무지 폴리에스테르 섬유 원단(평균 두께: 0.13mm)을 절단하여 한 면이 약 3cm인 정사각형의 크기를 갖는 유색 섬유 원료로 준비하였다.A colored fiber raw material having a square size of about 3 cm on one side was prepared by cutting a plain polyester fiber fabric (average thickness: 0.13 mm) dyed purple using a disperse dye.
원료 5raw material 5
분산염료를 사용하여 녹색(green)으로 염색 가공된 무지 폴리에스테르 섬유 원단(평균 두께: 0.13mm)을 절단하여 한 면이 약 3cm인 정사각형의 크기를 갖는 유색 섬유 원료로 준비하였다.A colored fiber raw material having a square size of about 3 cm on one side was prepared by cutting a plain polyester fiber fabric (average thickness: 0.13 mm) dyed green using a disperse dye.
원료 6raw material 6
분산염료를 사용하여 갈색(brown)으로 염색 가공된 무지 폴리에스테르 섬유 원단(평균 두께: 0.13mm)을 절단하여 한 면이 약 3cm인 정사각형의 크기를 갖는 유색 섬유 원료로 준비하였다.A colored fiber raw material having a square size of about 3 cm on one side was prepared by cutting a plain polyester fiber fabric (average thickness: 0.13 mm) dyed brown using a disperse dye.
폴리에스테르계 폐섬유 원료Polyester waste fiber raw material
원료 7raw material 7
소비 후 폐기된 100% 폴리에스테르 소재의 짙은 남색(dark navy)을 띠는 플리스 자켓 (fleece jacket)을 계면활성제를 사용하여 2회 세척한 후, 과량의 에탄올 및 증류수를 각각 사용하여 세척하였다. 세척된 의류를 잔류 수분이 남지 않을 때까지 건조한 후, 한 면의 크기가 1cm 이하인 조각으로 재단하여 폐섬유 원료로 준비하였다.A dark navy fleece jacket made of 100% polyester, which was discarded after consumption, was washed twice using a surfactant, and then washed using excess ethanol and distilled water, respectively. After drying the washed clothing until no residual moisture remains, it was cut into pieces with a side size of 1 cm or less to prepare waste fiber raw materials.
실시예 1 내지 16 및 비교예 1 내지 4Examples 1 to 16 and Comparative Examples 1 to 4
: 폴리에스테르 섬유 원료, 추출제 종류 및 추출 온도에 따른 폴리에스테르 섬유의 색상 변화: Color change of polyester fiber according to polyester fiber raw material, type of extractant and extraction temperature
실시예 1Example 1
상기 원료 1의 남색(navy) 폴리에스테르 섬유 약 1.0 g을 미리 150℃의 온도로 가열 유지되는 아니솔(메톡시벤젠) 100.0 g이 담긴 250 ml 플라스크에 투입하고 자석 교반기를 사용하여 300 rpm으로 10분간 교반한 후, 핀셋(tweezer)을 사용하여 폴리에스테르 섬유를 꺼내어 50 ml 바이알병에 준비된 동일한 온도의 아니솔 10.0 g을 이용하여 1 내지 2초 가량 담궈 세척한 후 유리 증발접시로 옮긴 후, 진공(≤ 2 mmHg) 하 60℃로 유지되는 진공 건조기에 넣은 후 12시간 이상 건조하여 탈색된 섬유를 제조하였다. 탈색된 섬유는 분광측색계(spectrophotometer; 제조사: Konica Minolta 모델명: CM-3700D)를 사용하여 색좌표 L* a* b* 값을 측정하였다. L* a* b*로 표현되는 값은 국제조명위원회(CIE)에 의해 표준화된 색공간의 좌표값이며, L*는 명도(lightness)를 나타내는 0 (검은색) 내지 100 (흰색)으로 표현되는 수치이고 a*와 b*는 각각 빨간색(100)/녹색(-100) 및 노란색(100)/파란색(-100)의 보색축에 따라 표현되는 수치이다.About 1.0 g of the navy polyester fiber of the above raw material 1 was put into a 250 ml flask containing 100.0 g of anisole (methoxybenzene) heated and maintained at 150 ° C in advance and stirred at 300 rpm using a magnetic stirrer for 10 g. After stirring for a minute, take out the polyester fiber using tweezers, wash it by dipping it in 10.0 g of anisole at the same temperature prepared in a 50 ml vial bottle for 1 to 2 seconds, transfer it to a glass evaporation dish, and vacuum (≤ 2 mmHg) and then placed in a vacuum dryer maintained at 60 ° C., and then dried for 12 hours or more to prepare a decolored fiber. The color coordinates L* a* b* values of the decolored fibers were measured using a spectrophotometer (manufacturer: Konica Minolta model name: CM-3700D). The value expressed as L* a* b* is the coordinate value of the color space standardized by the International Commission on Illumination (CIE), and L* is expressed as 0 (black) to 100 (white) representing lightness. It is a numerical value, and a* and b* are numerical values expressed along the complementary axes of red (100)/green (-100) and yellow (100)/blue (-100), respectively.
실시예 2Example 2
폴리에스테르 섬유의 원료로 원료 2의 빨간색(red) 섬유를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법에 의해 탈색된 섬유를 제조하였으며, 분광측색계를 사용하여 L* a* b* 값을 측정하였다.A decolorized fiber was prepared in the same manner as in Example 1, except that the red fiber of Raw Material 2 was used as a raw material for polyester fiber, and the L* a* b* value was measured using a spectrophotometer. did
실시예 3Example 3
폴리에스테르 섬유의 원료로 원료 3의 검은색(black) 섬유를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법에 의해 탈색된 섬유를 제조하였으며, 분광측색계를 사용하여 L* a* b* 값을 측정하였다.A decolorized fiber was prepared in the same manner as in Example 1, except that the black fiber of raw material 3 was used as a raw material for polyester fiber, and the L* a* b* value was measured using a spectrophotometer. measured.
실시예 4Example 4
폴리에스테르 섬유의 원료로 원료 4의 보라색(pupple) 섬유를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법에 의해 탈색된 섬유를 제조하였으며, 분광측색계를 사용하여 L* a* b* 값을 측정하였다.A decolorized fiber was prepared in the same manner as in Example 1, except that the purple fiber of Raw Material 4 was used as a raw material for polyester fiber, and the L* a* b* value was measured using a spectrophotometer. did
실시예 5Example 5
폴리에스테르 섬유의 원료로 원료 5의 녹색(green) 섬유를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법에 의해 탈색된 섬유를 제조하였으며, 분광측색계를 사용하여 L* a* b* 값을 측정하였다.A decolorized fiber was prepared in the same manner as in Example 1, except that the green fiber of raw material 5 was used as a raw material for polyester fiber, and the L* a* b* value was measured using a spectrophotometer. did
실시예 6Example 6
폴리에스테르 섬유의 원료로 원료 6의 갈색(brown) 섬유를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법에 의해 탈색된 섬유를 제조하였으며, 분광측색계를 사용하여 L* a* b* 값을 측정하였다.A decolorized fiber was prepared in the same manner as in Example 1, except that the brown fiber of Raw Material 6 was used as a raw material for polyester fiber, and the L* a* b* value was measured using a spectrophotometer. did
비교예 1Comparative Example 1
추출 및 세정 과정에서 추출제인 아니솔의 온도를 50℃로 유지하여 실시한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법에 의해 탈색된 섬유를 제조하였으며, 분광측색계를 사용하여 L* a* b* 값을 측정하였다.A decolorized fiber was prepared in the same manner as in Example 1, except that the temperature of anisole, an extractant, was maintained at 50 ° C during the extraction and washing process, and the L* a* b* value was obtained using a spectrophotometer. was measured.
실시예 7Example 7
추출 및 세정 과정에서 추출제인 아니솔의 온도를 70℃로 유지하여 실시한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법에 의해 탈색된 섬유를 제조하였으며, 분광측색계를 사용하여 L* a* b* 값을 측정하였다.A decolorized fiber was prepared in the same manner as in Example 1, except that the temperature of anisole, an extractant, was maintained at 70 ° C during the extraction and washing process, and the L* a* b* value was obtained using a spectrophotometer. was measured.
실시예 8Example 8
추출 및 세정 과정에서 추출제인 아니솔의 온도를 90℃로 유지하여 실시한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법에 의해 탈색된 섬유를 제조하였으며, 분광측색계를 사용하여 L* a* b* 값을 측정하였다.A decolored fiber was prepared in the same manner as in Example 1, except that the temperature of anisole, an extractant, was maintained at 90 ° C during the extraction and washing process, and the L* a* b* value was obtained using a spectrophotometer. was measured.
실시예 9Example 9
추출 및 세정 과정에서 추출제인 아니솔의 온도를 110℃로 유지하여 실시한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법에 의해 탈색된 섬유를 제조하였으며, 분광측색계를 사용하여 L* a* b* 값을 측정하였다.A decolorized fiber was prepared in the same manner as in Example 1, except that the temperature of anisole, an extractant, was maintained at 110 ° C during the extraction and washing process, and the L* a* b* value was obtained using a spectrophotometer. was measured.
실시예 10Example 10
추출 및 세정 과정에서 추출제인 아니솔의 온도를 130℃로 유지하여 실시한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법에 의해 탈색된 섬유를 제조하였으며, 분광측색계를 사용하여 L* a* b* 값을 측정하였다.A decolored fiber was prepared in the same manner as in Example 1, except that the temperature of anisole, an extractant, was maintained at 130 ° C. in the extraction and washing process, and the L* a* b* value was obtained using a spectrophotometer. was measured.
비교예 2Comparative Example 2
폴리에스테르 섬유의 원료로 원료 2의 빨간색(red) 섬유를 사용한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일한 방법에 의해 탈색된 섬유를 제조하였으며, 분광측색계를 사용하여 L* a* b* 값을 측정하였다.Except for using the red fiber of raw material 2 as the raw material of the polyester fiber, a decolorized fiber was prepared in the same manner as in Comparative Example 1, and the L* a* b* value was measured using a spectrophotometer. did
실시예 11Example 11
폴리에스테르 섬유의 원료로 원료 2의 빨간색(red) 섬유를 사용한 것을 제외하고는 실시예 7과 동일한 방법에 의해 탈색된 섬유를 제조하였으며, 분광측색계를 사용하여 L* a* b* 값을 측정하였다.A decolorized fiber was prepared in the same manner as in Example 7, except that the red fiber of raw material 2 was used as a raw material for polyester fiber, and the L* a* b* value was measured using a spectrophotometer. did
실시예 12Example 12
폴리에스테르 섬유의 원료로 원료 2의 빨간색(red) 섬유를 사용한 것을 제외하고는 실시예 8과 동일한 방법에 의해 탈색된 섬유를 제조하였으며, 분광측색계를 사용하여 L* a* b* 값을 측정하였다.A decolorized fiber was prepared in the same manner as in Example 8, except that the red fiber of Raw Material 2 was used as a raw material for polyester fiber, and the L* a* b* value was measured using a spectrophotometer. did
실시예 13Example 13
폴리에스테르 섬유의 원료로 원료 2의 빨간색(red) 섬유를 사용한 것을 제외하고는 실시예 9와 동일한 방법에 의해 탈색된 섬유를 제조하였으며, 분광측색계를 사용하여 L* a* b* 값을 측정하였다.A decolorized fiber was prepared in the same manner as in Example 9, except that the red fiber of Raw Material 2 was used as the raw material of the polyester fiber, and the L* a* b* value was measured using a spectrophotometer. did
실시예 14Example 14
폴리에스테르 섬유의 원료로 원료 2의 빨간색(red) 섬유를 사용한 것을 제외하고는 실시예 10과 동일한 방법에 의해 탈색된 섬유를 제조하였으며, 분광측색계를 사용하여 L* a* b* 값을 측정하였다.A decolorized fiber was prepared in the same manner as in Example 10, except that the red fiber of raw material 2 was used as the raw material of the polyester fiber, and the L* a* b* value was measured using a spectrophotometer. did
비교예 3Comparative Example 3
추출제로서 아니솔 대신 파라자일렌(para-xylene)을 사용한 것을 제외하고는 실시예 10과 동일한 방법에 의해 탈색된 섬유를 제조하였으며, 분광측색계를 사용하여 L* a* b* 값을 측정하였다.A decolored fiber was prepared in the same manner as in Example 10, except that para-xylene was used instead of anisole as an extractant, and L* a* b* values were measured using a spectrophotometer. did
비교예 4Comparative Example 4
추출제로서 아니솔 대신 메톡시싸이클로헥산(methoxycyclohexane)을 사용한 것을 제외하고는 실시예 10과 동일한 방법에 의해 탈색된 섬유를 제조하였으며, 분광측색계를 사용하여 L* a* b* 값을 측정하였다.A decolorized fiber was prepared in the same manner as in Example 10, except that methoxycyclohexane was used instead of anisole as an extractant, and the L* a* b* value was measured using a spectrophotometer. .
실시예 15Example 15
추출제로서 아니솔 대신 1,2-디메톡시벤젠(1,2-dimethoxybenzene)을 사용한 것을 제외하고는 실시예 10과 동일한 방법에 의해 탈색된 섬유를 제조하였으며, 분광측색계를 사용하여 L* a* b* 값을 측정하였다.A decolored fiber was prepared in the same manner as in Example 10, except that 1,2-dimethoxybenzene was used instead of anisole as an extractant, and L* a was used using a spectrophotometer. *b* values were measured.
실시예 16Example 16
추출제로서 아니솔 대신 1,4-디메톡시벤젠(1,4-dimethoxybenzene)을 사용한 것을 제외하고는 실시예 10과 동일한 방법에 의해 탈색된 섬유를 제조하였으며, 분광측색계를 사용하여 L* a* b* 값을 측정하였다.A decolored fiber was prepared in the same manner as in Example 10, except that 1,4-dimethoxybenzene was used instead of anisole as an extractant, and L* a was used using a spectrophotometer. *b* values were measured.
실시예 17Example 17
추출제로서 아니솔 대신 에톡시벤젠(ethoxybenzene)을 사용한 것을 제외하고는 실시예 10과 동일한 방법에 의해 탈색된 섬유를 제조하였으며, 분광측색계를 사용하여 L* a* b* 값을 측정하였다.A decolored fiber was prepared in the same manner as in Example 10, except that ethoxybenzene was used instead of anisole as an extractant, and L* a* b* values were measured using a spectrophotometer.
실시예 18Example 18
추출제로서 아니솔 대신 구아이아콜(guaiacol)을 사용한 것을 제외하고는 실시예 10과 동일한 방법에 의해 탈색된 섬유를 제조하였으며, 분광측색계를 사용하여 L* a* b* 값을 측정하였다.A decolored fiber was prepared in the same manner as in Example 10, except that guaiacol was used instead of anisole as an extractant, and L* a* b* values were measured using a spectrophotometer.
실험 1: 추출제와 접촉에 따른 폴리에스테르 섬유의 색상 변화 측정Experiment 1: Measurement of color change of polyester fibers upon contact with an extractant
본 발명에서는 유색 폴리에스테르 수지로부터 색을 포함한 유기 이물질을 제거하기 위한 수단으로 화학식 1(방향족 고리에 최소 하나 이상의 알킬기가 링커를 통해 연결되어 있으며, 상기 링커는 최소 하나 이상의 산소를 가진 것)로 표현되는 추출제들이 사용되었으며, 이러한 화합물 중 가장 간단한 구조를 갖는 것은 아니솔(메톡시벤젠)이다.In the present invention, as a means for removing organic foreign matter including color from a colored polyester resin, it is represented by Formula 1 (at least one alkyl group connected to an aromatic ring through a linker, and the linker having at least one oxygen) Among these compounds, anisole (methoxybenzene) has the simplest structure.
이러한 화합물을 추출제로 사용하여 고분자 기질에 착물 형태로 존재하는 유기 이물질을 제거하기 위해서는, 추출제의 존재하에서 이들이 이루고 있는 상호 결합력을 극복할 수 있는 충분한 에너지가 확보되어야 하며, 가장 쉬운 방법의 하나로 추출제와 고분자의 접촉 온도를 높이는 방법이 사용될 수 있다. In order to use these compounds as extractants to remove organic foreign substances present in the form of complexes in polymer substrates, sufficient energy to overcome the mutual bonding force formed by them in the presence of extractants must be secured, and extraction is one of the easiest methods. A method of increasing the contact temperature between the agent and the polymer may be used.
도 1은 본 발명의 실시예 1 내지 6에 따라 유색 폴리에스테르 섬유와 추출제(아니솔) 접촉에 의해 탈색된 섬유를 나타낸 것으로, 다양한 색을 포함하고 있는 폴리에스테르 섬유(원료 1 내지 원료 6)를 실시예 1에 나타낸 추출 조건과 같이, 150℃로 가열된 아니솔과 접촉시켜 염료를 추출하여 제조된 섬유(실시예 1 내지 6)의 색상을 나타낸 것이다.1 shows fibers decolored by contact with colored polyester fibers and an extractant (anisole) according to Examples 1 to 6 of the present invention, polyester fibers containing various colors (raw materials 1 to 6) As in the extraction conditions shown in Example 1, the color of the fibers (Examples 1 to 6) prepared by contacting with anisole heated to 150 ° C. to extract the dye.
도 1에 나타낸 바와 같이, 아니솔 추출제 접촉 후에는 섬유 내 염료가 대부분 추출되었으며, 섬유 시작원료의 색상 및 명암과 상관없이 탈색 후 섬유 모두가 구분이 어려운 밝은 백색을 띠는 것을 육안으로도 확인할 수 있었다.As shown in FIG. 1, most of the dye in the fiber was extracted after contact with the anisole extractant, and it can be confirmed with the naked eye that all fibers are bright white, which is difficult to distinguish after decolorization, regardless of the color and contrast of the fiber starting material. could
또한, 상기 [표 1]은 실시예 1 내지 6의 결과를 나타낸 것으로, 유색 폴리에스테르 섬유들과 가열된 아니솔 접촉을 통해 탈색된 섬유들에 대해 분광측색계를 사용하였으며, 측정한 L* a* b* 값을 표 1에 비교하여 나타내었다.In addition, [Table 1] shows the results of Examples 1 to 6, and a spectrophotometer was used for the fibers bleached through contact with colored polyester fibers and heated anisole, and the measured L* a *b* values are shown in comparison with Table 1.
상기 [표 1]에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 6에 따라 탈색된 섬유들에 대하여 분광측색계에 의해 측정된 명도 값은 82 내지 85의 값을 나타내었다. 이는 섬유의 직물 특성과 섬유 측정 배경으로 암흑면을 사용함에 따른 결과이다. 색좌표 중 빨간색/녹색 및 노란색/파란색의 보색축을 나타내는 a와 b의 값은 섬유 원색의 경우 매우 상이한 값을 갖고 있었으나, 탈색 후 섬유에서는 0에 매우 가까운 값으로 측정되는 경향을 나타내었다.As shown in [Table 1], the lightness values measured by the spectrophotometer for the fibers decolored according to Examples 1 to 6 showed values of 82 to 85. This is the result of using the dark surface as the background for textile measurement and fabric characteristics of the fiber. Among the color coordinates, the values of a and b, which represent the complementary axes of red/green and yellow/blue, had very different values in the case of the primary colors of fibers, but tended to be measured as values very close to 0 in the fibers after decolorization.
상기와 같이, 상기 실시예 1의 조건하에서 유색 폴리에스테르 수지의 염료 추출제로 아니솔을 사용할 경우 매우 짧은 접촉시간(10분)에서도 매우 우수한 탈색 효과를 가지는 것으로 나타났다.As described above, when anisole was used as a dye extractant for the colored polyester resin under the conditions of Example 1, it was found to have a very good decoloring effect even with a very short contact time (10 minutes).
실험 2: 추출 온도에 따른 폴리에스테르 섬유의 성상 변화 측정Experiment 2: Measurement of property change of polyester fiber according to extraction temperature
도 2는 본 발명의 실시예 1, 2, 7 내지 14 및 비교예 1 내지 2에 따라, 추출제 온도에 따른 폴리에스테르 섬유의 탈색 정도를 나타낸 것으로, 동일한 남색 및 빨간색 폴리에스테르 섬유를 온도가 달리 유지되는 추출제(아니솔)에 10분간 접촉한 후, 건조를 통해 제조된 섬유의 탈색 정도를 비교하여 나타낸 것이다. Figure 2 shows the degree of discoloration of polyester fibers according to the extractant temperature according to Examples 1, 2, 7 to 14 and Comparative Examples 1 to 2 of the present invention, the same indigo and red polyester fibers at different temperatures After contacting the retained extractant (anisole) for 10 minutes, it is shown by comparing the degree of discoloration of the fibers prepared through drying.
도 2에 나타난 바와 같이, 50℃의 온도로 유지되는 추출제와 접촉을 통해 탈색한 경우(비교예 1과 비교예 2), 육안으로 확인하였을 때 색상의 변화가 거의 발견되지 않았다. 반면, 70℃ 이상의 온도로 유지되는 추출제에 접촉했을 때는 색이 옅어지는 것이 관찰되었으며, 100℃ 이상의 온도로 유지되는 추출제를 사용하였을 때는 염료 다수가 배척됨을 알 수 있었다. 특히, 추출제 온도를 130℃ 이상으로 적용하였을 때(실시예 1, 실시예 2, 실시예 10 및 실시예 14), 색상을 띄는 유기물이 처리된 섬유에 거의 잔류하지 않음을 알 수 있었다.As shown in Figure 2, when decolorized through contact with the extractant maintained at a temperature of 50 ℃ (Comparative Example 1 and Comparative Example 2), almost no change in color was found when confirmed with the naked eye. On the other hand, it was observed that the color faded when contacted with an extractant maintained at a temperature of 70 ° C or higher, and it was found that many dyes were rejected when using an extractant maintained at a temperature of 100 ° C or higher. In particular, when the extractant temperature was applied at 130 ° C. or higher (Examples 1, 2, 10 and 14), it was found that almost no colored organic matter remained on the treated fibers.
(℃)extraction temperature
(℃)
상기 [표 2]는 본 발명의 실시예 1, 2, 7 내지 14 및 비교예 1 내지 2의 결과를 나타낸 것으로, 앞서 도 2에 나타낸 탈색 폴리에스테르 섬유 각각에 대해 분광측색계를 사용하여 색의 변화를 측정하여 색좌표(L* a* b*) 값으로 비교하여 나타낸 것이다. [Table 2] shows the results of Examples 1, 2, 7 to 14 and Comparative Examples 1 to 2 of the present invention, and the color of each of the decolorized polyester fibers shown in FIG. 2 was measured using a spectrophotometer. Changes are measured and compared with color coordinates (L* a* b*) values.
상기 [표 2]에 나타난 바와 같이, 50℃ 이하의 낮은 온도로 유지되는 추출제와 접촉을 통해 처리된 섬유의 경우 L* a* b*의 값에 있어서 큰 차이가 발생하지 않음이 관찰되었다. As shown in [Table 2], in the case of fibers treated through contact with an extractant maintained at a low temperature of 50 ° C. or less, it was observed that no significant difference occurred in the values of L * a * b *.
또한, 50℃ 내지 100℃의 온도 범위로 유지되는 추출제와 섬유가 접촉하는 경우, 부분적 탈색을 나타내는 L* a* b* 값의 점진적 변화가 관찰되었다. In addition, when the fiber is in contact with the extractant maintained at a temperature range of 50° C. to 100° C., a gradual change in L* a* b* value indicating partial discoloration was observed.
또한, 유색 폴리에스테르 수지로부터 염료의 추출에 사용한 추출제 온도가 100℃를 초과한 경우, 원료 구분 없이 명도(L) 값이 큰 폭으로 증가하였을 뿐만 아니라 보색축을 나타내는 a와 b의 값들 또한 양이나 음의 편차가 크지 않은 중립값에 접근하는 것이 관찰되었다.In addition, when the temperature of the extractant used to extract the dye from the colored polyester resin exceeded 100 ° C, not only the value of lightness (L) increased significantly regardless of the raw material, but also the values of a and b representing the complementary axis were also positive or negative. Approaching the neutral value with no significant negative deviation was observed.
한편, 상기 [표 2]에서 추출 온도에 따른 탈색 섬유의 염료 제거율은 자외-가시선 분광기를 사용하여 측정한 상대 흡광도로부터 계산하였다. 추출 후 얻은 염료가 포함된 추출용액을 혼합하여 일부를 취한 후 미리 정량된 아니솔로 5배 희석하여 색도 측정용 시료(염료 농도 = C s)를 제조하였으며, 투과경로의 길이(path length)가 10mm인 큐벳(cuvette)에 옮긴 후, 자외-가시선 분광기를 사용하여 최대 흡수가 일어나는 파장(λmax; 원료 1의 추출액은 600nm, 원료 2의 추출액은 512nm)에서 각 샘플에 대한 흡광도(A s)를 측정하였다. 섬유로부터 추출될 수 있는 염료의 최대양은, 동일한 질량의 유색 섬유를 원료로 적용하여 150℃에서 아니솔을 접촉하여 추출하는 과정(실시예 1 또는 실시예 2)을 3회 반복 후 얻은 전체 추출용액(염료가 섬유로부터 완전하게 배출된 조건)을, 앞서 온도별 추출 후 UV 측정을 위해 준비한 시료와 동일한 비율의 아니솔로 희석한 후 제조한 시료(염료 농도 = C ∞)에 대해 측정한 흡광도(A ∞)를 기준으로 하였다.On the other hand, in [Table 2], the dye removal rate of the decolorized fiber according to the extraction temperature was calculated from the relative absorbance measured using a UV-visible spectrometer. A sample for measuring chromaticity (dye concentration = C s ) was prepared by mixing and taking a portion of the extraction solution containing the dye obtained after extraction, and then diluting it 5 times with pre-quantified anisole, and the length of the penetration path (path length) was 10 mm After transferring to a cuvette, the absorbance ( A s ) for each sample was measured at the wavelength at which maximum absorption occurs (λ max ; 600 nm for the extract of raw material 1 and 512 nm for the extract of raw material 2) using a UV-visible spectrometer. measured. The maximum amount of dye that can be extracted from the fiber is the total extraction solution obtained after repeating the process of extracting by contacting anisole at 150 ° C. (Example 1 or Example 2) three times by applying the same mass of colored fiber as a raw material. Absorbance ( A ∞ ) was used as the standard.
[표 2]의 추출 온도에 따른 탈색 섬유의 염료 제거율(R)은 각 시료에 대해 측정한 흡광도 값들을 사용하여 다음 식으로부터 계산될 수 있다.The dye removal rate ( R ) of decolorized fibers according to the extraction temperature in [Table 2] can be calculated from the following equation using the absorbance values measured for each sample.
R (%) = (C ∞-C s)/C ∞×100 = (A ∞-A s)/A ∞×100 R (%) = ( C ∞ - C s )/ C ∞ ×100 = ( A ∞ - A s )/ A ∞ ×100
상기 [표 2]에 나타난 바와 같이, 염료 제거율 계산 결과, 염료 제거를 위한 추출제의 온도가 70℃ 이상으로 유지되어 접촉한 경우, 유색 폴리에스테르 수지로부터 염료의 배척이 발생하는 것으로 나타났다. 지배적인 추출 효과는 100℃ 이상의 온도로 유지되는 추출제를 사용할 때 발현됨을 알 수 있었으며, 130℃ 이상의 온도로 유지되는 추출제를 사용하게 되면 비교적 짧은 접촉 시간(10분)만으로도 대부분의 염료 제거가 가능하였다.As shown in [Table 2], as a result of the dye removal rate calculation, when the temperature of the extractant for dye removal was maintained at 70 ° C. or higher and contacted, it was found that the dye was excluded from the colored polyester resin. It was found that the dominant extraction effect was expressed when using an extractant maintained at a temperature of 100 ° C or higher, and when using an extractant maintained at a temperature of 130 ° C or higher, most dye removal was achieved with a relatively short contact time (10 minutes). it was possible
실험 3: 추출제 종류에 따른 염료의 제거 효과 측정Experiment 3: Measurement of dye removal effect according to extractant type
다음으로, 상기 실시예 10, 15 내지 18 및 비교예 3 내지 4를 통해 본 발명에 따르는 추출제의 종류를 변형하였을 때, 유색 폴리에스테르 섬유로부터 색을 나타내는 이물질의 제거 정도를 관찰하고 이로부터 추출제의 효과를 비교하여 설명하고자 한다.Next, when the type of extractant according to the present invention was modified through Examples 10, 15 to 18 and Comparative Examples 3 to 4, the degree of removal of colored foreign substances from colored polyester fibers was observed and extracted therefrom. I would like to compare and explain the effect of the offer.
상기 실시예 10, 15 내지 18 및 비교예 3 내지 4와 같이, 서로 다른 추출제에 의한 탈색 효과가 용이하게 구분될 수 있도록 추출제를 제외하고는 동일한 조건이 적용되었다. 추출제 온도는 130℃로 일정하게 유지하였으며, 탈색을 위한 고분자로 원료 1의 남색 폴리에스테르 섬유를 사용하였다.As in Examples 10, 15 to 18 and Comparative Examples 3 to 4, the same conditions were applied except for the extractant so that the decolorization effect by different extractants could be easily distinguished. The temperature of the extractant was kept constant at 130 ° C, and the blue polyester fiber of Raw Material 1 was used as a polymer for decolorization.
도 3은 본 발명에서 일 실시예에 따른 추출제와 그 이외 추출제의 효과를 비교 설명하기 위한 것으로, 사용한 화합물의 화학적 구조와 이들을 적용하여 제조한 섬유의 탈색 정도를 비교하여 나타낸 것이다. 추출제 온도는 130℃로 일정하게 유지하였으며, 탈색을 위한 고분자로 원료 1의 남색 폴리에스테르 섬유가 사용되었다.Figure 3 is to compare and explain the effect of the extractant and other extractants according to an embodiment in the present invention, and shows a comparison of the chemical structure of the used compound and the degree of decolorization of the fiber prepared by applying them. The temperature of the extractant was kept constant at 130 ° C, and the blue polyester fiber of Raw Material 1 was used as a polymer for decolorization.
또한, 하기 [표 3]은 제조된 탈색 폴리에스테르 섬유 각각에 대해 분광측색계를 사용하여 측정된 색좌표(L* a* b*) 값을 비교하여 나타낸 것이다.In addition, the following [Table 3] shows a comparison of color coordinate (L* a* b*) values measured using a spectrophotometer for each of the manufactured decolorized polyester fibers.
참고로, 일부 선행특허(US 7959807B2, US 2015/0059103A1)에서는 파라자일렌과 같은 방향족 화합물을 유색 폴리에스테르 수지로부터 염료를 제거하기 위한 추출제로서 유용한 것을 공지하고 있다. 파라자일렌은 비점이 약 138℃인 비교적 안정한 비극성 탄화수소 화합물이다. 앞서 설명한 추출의 조건에서, 파라자일렌을 추출제로 적용하고 유색 폴리에스테르 섬유와의 접촉을 통해 탈색을 실시한 경우(비교예 3), 일부 부분적인 탈색이 관찰되었으나 염료의 잔류량을 육안으로도 쉽게 구분할 수 있었다. 파라자일렌에 의해 탈색된 폴리에스테르 섬유에 대해 분광측색계를 사용하여 측정하였을 때 명도(L)는 55 이하의 값을 나타내었으며, 색에 대한 보색축을 나타내는 a와 b의 값들 또한 중립값으로부터 큰 음의 편차(녹색 및 파란색)가 관찰되었다.For reference, in some prior patents (US 7959807B2, US 2015/0059103A1), it is known that aromatic compounds such as paraxylene are useful as extractants for removing dyes from colored polyester resins. Paraxylene is a relatively stable non-polar hydrocarbon compound with a boiling point of about 138°C. Under the above-described extraction conditions, when paraxylene was applied as an extractant and decolorization was performed through contact with colored polyester fibers (Comparative Example 3), some partial discoloration was observed, but the remaining amount of dye could not be easily distinguished with the naked eye. could When measured using a spectrophotometer for the polyester fiber decolored by paraxylene, the lightness (L) showed a value of 55 or less, and the values of a and b, which represent the complementary color axis for color, were also large from the neutral value. Negative deviations (green and blue) were observed.
반면, 본 발명에서 제시하는 추출제, 즉 상기 화학식 1(방향족 고리에 최소 하나 이상의 알킬기가 링커를 통해 연결되어 있으며, 상기 링커는 최소 하나 이상의 산소를 가진 것)로 표현되는 추출제들이 사용되는 경우(실시예 10, 15 내지 18), 동일한 조건에서 염료의 추출 효과가 매우 높게 관찰되었다.On the other hand, when the extractant presented in the present invention, that is, the extractant represented by Formula 1 (at least one alkyl group connected to an aromatic ring through a linker, and the linker having at least one oxygen) is used (Examples 10 and 15 to 18), very high dye extraction effects were observed under the same conditions.
또한, 본 발명에서 제시하는 화학적 형태를 갖는 추출제를 통해 제조된 탈색 폴리에스테르 섬유에 대해 분광측색계에 의해 측정된 명도(L) 값은 모두 70 이상의 값을 나타내었으며, 색에 대한 보색축을 나타내는 a와 b 값 또한 대부분 중립값에 가까운 값으로 측정되었다. In addition, the lightness (L) values measured by the spectrophotometer for the decolorized polyester fibers prepared through the extractant having the chemical form presented in the present invention all showed values of 70 or more, indicating the complementary color axis for color. The values of a and b were also mostly measured close to neutral values.
또한, 본 발명에 따르는 추출제에 대한 실시예들 중에서 1,2-디메톡시벤젠(실시예 15)과 에톡시벤젠(실시예 17)을 적용한 경우, 탈색의 효과가 다소 낮게 관찰되었는데, 알콕시 그룹이 방향족 고리에 결합된 위치 및 탄소수 등에서 비롯되는 화합물 구조의 입체적 장애에 기인하는 것으로 추정된다.In addition, when 1,2-dimethoxybenzene (Example 15) and ethoxybenzene (Example 17) were applied among the examples for the extractant according to the present invention, the effect of decolorization was observed to be somewhat low, but the alkoxy group It is presumed that this is due to the steric hindrance of the compound structure resulting from the position and number of carbon atoms bonded to the aromatic ring.
메톡시싸이클로헥산은 본 발명에 따르는 첨가제와 유사한 구조를 갖으나, 화합물의 중심 작용기인 방향족 고리가 아닌 이와 동일한 탄소수를 갖는 포화 사이클로 알칸으로 변형된 형태의 화합물이다. 이를 동일한 추출 조건에 적용한 경우(비교예 4), 도 3에 나타낸 바와 같이 다른 추출제를 적용한 경우보다 매우 저조한 탈색 효과를 보였다. 사용된 원료 1과 비교예 4에 의해 제조된 섬유에 대해 분광측색계로부터 측정된 색좌표(L* a* b*) 값을 보면, 좌표의 이동이 발생하였으나, 탈색이 진행될 때 색좌표 공간에서 발생하는 L값의 수직 상승이나 a와 b값의 중립값 방향으로 이동이 크게 관찰되지 않았다. 따라서, 화합물의 중심 작용기인 방향족 고리가 아닌 화합물은 추출제로서의 효과가 매우 미미함을 알 수 있다.Methoxycyclohexane has a structure similar to that of the additive according to the present invention, but is a compound modified with a saturated cycloalkane having the same number of carbon atoms as the aromatic ring, which is the central functional group of the compound. When this was applied under the same extraction conditions (Comparative Example 4), as shown in FIG. Looking at the color coordinates (L* a* b*) values measured from the spectrophotometer for the fibers manufactured by Raw Material 1 and Comparative Example 4 used, the coordinates shifted, but the color coordinate space occurred when decolorization proceeded. There was no significant vertical rise of the L value or a significant shift in the direction of the neutral value of the a and b values. Therefore, it can be seen that compounds other than the aromatic ring, which is the central functional group of the compound, have very little effect as an extractant.
실시예 19 내지 22: 폴리에스테르 섬유 원료로부터 연속적 염료 추출Examples 19 to 22: Continuous dye extraction from polyester fiber raw materials
실시예 19 Example 19
원료 1의 남색(navy) 폴리에스테르 섬유 약 6.0 g을 원통형 여과지(Whatman; 기공 크기 10㎛)에 담아 250 ml 부피를 갖는 속슬렛(Soxhlet) 추출기에 넣고, 추출기 위쪽은 용매 환류를 위한 컨덴서를 연결하고 아래쪽에는 아니솔 250 g을 채운 500 ml 둥근바닥 플라스크를 연결하였으며, 아래쪽 플라스크를 블록히터가 있는 자석교반기에 위치한 후 교반(500 rpm)과 동시에 가열하였다. 플라스크 내 아니솔이 비점에 도달하는 시점부터 1시간 동안 추출을 진행하였으며, 플라스크에 염료가 연속적으로 추출될 수 있게 하였다. 추출과정 중 추출이 진행되는 속도를 관찰하기 위해, 속슬렛 추출기 및 플라스크 내 혼합용액을 2.5분 간격으로 약 0.3ml를 취한 후 미리 정량된 아니솔에 5배 희석하여 색도 측정용 시료를 제조하였으며, 투과경로의 길이(path length)가 10mm인 큐벳(cuvette)에 옮긴 후, 자외-가시선 분광기(UV-Vis spectrophotometer, 제조사: Thermo Scientific 모델명: GENESYS 180)를 사용하여 최대 흡수가 일어나는 파장에서 각 샘플에 대한 상대 흡광도를 측정하였다. 추출 시간이 1시간을 경과하였을 때, 속슬렛 추출기로부터 섬유를 분리한 후, 유리 증발접시로 옮긴 후, 진공(≤ 2mmHg) 하 60℃로 유지되는 진공 건조기에 넣은 후 12시간 이상 건조하여 탈색된 섬유를 회수한 후 그 무게를 고정밀도 저울을 사용하여 정량하였다. 탈색된 섬유는 분광측색계를 사용하여 L* a* b* 값을 측정하였다.About 6.0 g of navy polyester fiber of raw material 1 is put on a cylindrical filter paper (Whatman; pore size 10㎛) and put into a Soxhlet extractor with a volume of 250 ml, and a condenser for solvent reflux is connected to the top of the extractor. And at the bottom, a 500 ml round bottom flask filled with 250 g of anisole was connected, and the bottom flask was placed in a magnetic stirrer with a block heater and heated simultaneously with stirring (500 rpm). Extraction was performed for 1 hour from the point at which the anisole in the flask reached the boiling point, and the dye was continuously extracted into the flask. In order to observe the speed of extraction during the extraction process, about 0.3 ml of the mixed solution in the Soxhlet extractor and the flask was taken at intervals of 2.5 minutes, and then diluted 5 times with pre-quantified anisole to prepare a sample for measuring chromaticity, After transferring to a cuvette with a path length of 10 mm, a UV-Vis spectrophotometer (manufacturer: Thermo Scientific model name: GENESYS 180) was used for each sample at the wavelength at which maximum absorption occurs. Relative absorbance was measured. When the extraction time has elapsed 1 hour, the fibers are separated from the Soxhlet extractor, transferred to a glass evaporation dish, placed in a vacuum dryer maintained at 60° C. under vacuum (≤ 2 mmHg), and then dried for more than 12 hours to obtain a decolored product. After recovering the fiber, its weight was quantified using a high-precision balance. The decolored fibers were measured for L* a* b* values using a spectrophotometer.
실시예 20Example 20
폴리에스테르 섬유의 원료로 원료 2의 빨간색(red) 섬유를 사용한 것을 제외하고는 실시예 19와 동일한 방법에 의해 탈색된 섬유를 제조하였다.탈색된 섬유는 분광측색계를 사용하여 L* a* b* 값을 측정하였다.A bleached fiber was prepared in the same manner as in Example 19, except that the red fiber of Raw Material 2 was used as a raw material for polyester fiber. * Values were measured.
실시예 21Example 21
폴리에스테르 섬유의 원료로 원료 3의 검은색(black) 섬유를 사용한 것을 제외하고는 실시예 19와 동일한 방법에 의해 탈색된 섬유를 제조하였다. 탈색된 섬유는 분광측색계를 사용하여 L* a* b* 값을 측정하였다.A decolorized fiber was prepared in the same manner as in Example 19, except that the black fiber of Raw Material 3 was used as the raw material of the polyester fiber. The decolored fibers were measured for L* a* b* values using a spectrophotometer.
실시예 22Example 22
폴리에스테르 섬유의 원료로 원료 6의 갈색(brown) 섬유를 사용한 것을 제외하고는 실시예 19와 동일한 방법에 의해 탈색된 섬유를 제조하였다. 탈색된 섬유는 분광측색계를 사용하여 L* a* b* 값을 측정하였다.A decolorized fiber was prepared in the same manner as in Example 19, except that the brown fiber of Raw Material 6 was used as a raw material for the polyester fiber. The decolored fibers were measured for L* a* b* values using a spectrophotometer.
실험 4: 속슬렛(Soxhlet) 추출기를 사용한 염료의 연속 추출 결과Experiment 4: Results of continuous extraction of dyes using a Soxhlet extractor
일반적으로 폴리에스테르 고분자 수지에 색을 띠도록 첨가하는 물질(염료나 안료)은 높은 비점을 갖는 물질이 대다수이기 때문에, 이물질이 추출된 상태로 배출되는 혼합액으로부터 추출제만을 기화하여 처리 대상이 되는 유색 섬유와 재접촉 또는 연속적인 접촉을 유도함으로써 한정된 양의 용매를 사용하여 추출 성능을 향상할 수 있으며, 이는 다량의 원료를 탈색하기 위한 연속적 처리 공정에 응용될 수 있다.In general, since most of the substances (dyes or pigments) added to give color to the polyester polymer resin have a high boiling point, only the extractant is vaporized from the mixed solution discharged in the state in which foreign substances are extracted, and the color to be treated By inducing re-contact or continuous contact with fibers, extraction performance can be improved using a limited amount of solvent, which can be applied to a continuous treatment process for decolorizing a large amount of raw materials.
실시예 19 내지 22에서는 연속적 추출에 의한 탈색의 효과를 관찰하기 위해, 속슬렛 추출기를 사용하여 유색 폴리에스테르 섬유에 대한 탈색을 진행하였다. 추출과정에서 배출되는 혼합용액(이물질 및 추출제가 포함)으로부터 추출제만을 환류시켜 섬유와 재접촉이 연속적으로 일어나도록 가열부의 온도를 추출제의 비점이나 그 이상으로 유지될 수 있도록 조절하였다. 추출과정 중 속슬렛 추출기 내의 온도는 125 내지 135℃로 유지되었다.In Examples 19 to 22, in order to observe the effect of decolorization by continuous extraction, decolorization of colored polyester fibers was performed using a Soxhlet extractor. The temperature of the heating part was adjusted to be maintained at or above the boiling point of the extractant so that only the extractant was refluxed from the mixed solution (including foreign matter and extractant) discharged during the extraction process so that re-contact with the fiber occurred continuously. During the extraction process, the temperature in the Soxhlet extractor was maintained at 125 to 135°C.
추출과정에서 속슬렛 추출기 내의 용액과 가열부 플라스크 내 용액의 일부를 시간별(2.5분 간격)로 취하고 이를 아니솔로 5배 희석한 용액에 대해 자외-가시선 분광기로 최대 흡수가 일어나는 파장(λmax; 원료 1은 600nm, 원료 2는 512nm, 원료 3은 577nm, 원료 6은 464nm)에서의 흡광도를 측정하여 염료의 추출이 지배적으로 일어나는 시점을 측정하였다.In the extraction process, the solution in the Soxhlet extractor and a portion of the solution in the heating flask are taken at intervals (2.5 minute intervals), and for a solution diluted 5 times with anisole, the wavelength at which maximum absorption occurs (λ max ; raw material) 1 at 600 nm, raw material 2 at 512 nm, raw material 3 at 577 nm, and raw material 6 at 464 nm) to measure the time point at which dye extraction predominantly occurs.
측정 결과 대부분 염료가 제거되는 시점은 원료에 따라 다소 차이가 있었으며, 속슬렛 추출기에서 추출용액이 배출되는(flushing) 시점과 횟수에 따라 결정되었다. 빨간색을 띠는 섬유(원료 2)의 경우 2회 추출용액의 배출이 일어난 후 염료의 대부분이 제거되었으며, 상대적으로 어두운색을 띠는 섬유(남색의 원료 1, 검은색의 원료 3, 갈색의 원료 6)의 경우들은 3회 추출용액의 배출이 일어난 후 염료의 대부분이 제거되었다.As a result of the measurement, the time at which most dyes were removed was slightly different depending on the raw material, and was determined by the time and number of times the extraction solution was flushed from the Soxhlet extractor. In the case of the reddish fiber (raw material 2), most of the dye was removed after the extraction solution was discharged twice. In the case of 6), most of the dye was removed after the extraction solution was discharged three times.
원료start
Raw material
Δ(%)weight change,
Δ(%)
상기 [표 4]는 유색 폴리에스테르 섬유를 원료로 사용하고 1시간 이내에 속슬렛 추출기 내 추출용액이 배출되는 횟수가 3회 이상 일어나는 조건을 적용하여 제조된 탈색 폴리에스테르 섬유들에 대해 측정된 색좌표 값(L* a* b*) 변화와 무게의 변화를 나타낸 것이다.[Table 4] shows the color coordinate values measured for decolorized polyester fibers manufactured by using colored polyester fibers as raw materials and applying the condition that the extraction solution in the Soxhlet extractor is discharged at least 3 times within 1 hour. (L* a* b*) shows the change in weight.
상기 [표 4]에 나타난 바와 같이, 분광측색계에 의해 측정된 명도(L) 값은 모든 경우에 대해 80 이상의 값을 나타내었으며, 색에 대한 보색축을 나타내는 a와 b 값 또한 절대값이 2를 넘지 않는 매우 작은 값으로 측정되었다. As shown in [Table 4], the lightness (L) value measured by the spectrophotometer showed a value of 80 or more in all cases, and the absolute value of a and b values representing the complementary color axis for color was 2. measured at very small values that do not exceed
한편, 유색 폴리에스테르 섬유 내 염착된 염료를 포함한 이물질의 양은 추출 전후의 섬유 무게 감량으로 추산할 수 있었으며, 유색 섬유 전체 무게의 약 2 내지 3 % 에 해당하는 질량으로 측정되었다.On the other hand, the amount of foreign matter including dyes dyed in the colored polyester fiber could be estimated by the weight loss of the fiber before and after extraction, and was measured as a mass corresponding to about 2 to 3% of the total weight of the colored fiber.
실시예 23 내지 24 및 비교예 5 : 폴리에스테르 섬유 해중합Examples 23 to 24 and Comparative Example 5: Polyester Fiber Depolymerization
비교예 5Comparative Example 5
(a) 해중합 반응: 짙은 남색(navy)의 폴리에스테르 폐섬유로부터 준비된 원료 7 약 10 g과 이가 알코올 극성 용매인 에틸렌글리콜 약 38.8 g을 3-neck 플라스크에 투입하고 대기압에서 환류 냉각기를 장착한 후 자석 교반기를 사용하여 교반을 시작하였다. (a) Depolymerization reaction: About 10 g of raw material 7 prepared from waste navy polyester fibers and about 38.8 g of ethylene glycol, a dihydric alcohol polar solvent, were put into a 3-neck flask, and a reflux condenser was installed at atmospheric pressure. Stirring was started using a magnetic stirrer.
반응혼합물이 197℃ 또는 환류 온도에 도달하면 아세트산 아연 촉매 약 0.114 g을 추가하여 촉매 반응을 개시하였으며, 2시간 동안 지속적으로 교반하되 반응 온도는 ±1℃ 범위 내에서 일정하게 유지하면서 한쪽 끝이 대기압에 노출된 응축기를 사용하여 반응을 실시하였다. When the reaction mixture reached 197 ° C or the reflux temperature, about 0.114 g of zinc acetate catalyst was added to initiate the catalytic reaction, and the reaction mixture was continuously stirred for 2 hours while the reaction temperature was kept constant within ± 1 ° C. The reaction was carried out using a condenser exposed to
반응이 종료된 시점에서 반응혼합물의 미량을 취하여 정량을 위한 시료로 준비하였다. 해중합된 단량체 및 이량체에 대한 반응 수율은 각각의 표준시료로 검량된 고성능 액체 크로마토그래피(HPLC with C18 column, UV detector (λ=254nm))를 사용하여 측정하였다. At the end of the reaction, a small amount of the reaction mixture was taken and prepared as a sample for quantification. The reaction yield of the depolymerized monomer and dimer was measured using high-performance liquid chromatography (HPLC with C18 column, UV detector (λ=254 nm)) calibrated with each standard sample.
HPLC 분석을 위한 이동상으로는 메탄올:물의 부피비로 70:30인 혼합용액을 사용하였으며 총 유량은 0.7 ml/min로 유지하였다. 정량을 위해 취한 미량의 시료를 제외한 모든 반응혼합물은 셀룰로오스 아세테이트 여과지(기공크기: 0.45μm)를 사용하여 여과를 실시하였다. 여과지에는 이량체, 올리고머, 미반응 고분자 등 단량체 이외의 고체상 화합물과 염료 일부가 고형분으로 얻어졌다.As a mobile phase for HPLC analysis, a mixed solution with a volume ratio of methanol:water of 70:30 was used, and the total flow rate was maintained at 0.7 ml/min. All reaction mixtures, except for a small amount of samples taken for quantification, were filtered using a cellulose acetate filter paper (pore size: 0.45 μm). On the filter paper, solid compounds other than monomers, such as dimers, oligomers, and unreacted polymers, and some dyes were obtained as solid content.
반응물 내 제품들에 대한 수율은 다음과 같은 식에 의해 산출하였다.The yield of the products in the reactants was calculated by the following equation.
- 단량체의 수율, YBHET(%) = MBHET/M0×100- Yield of monomer, Y BHET (%) = M BHET / M 0 × 100
- 이량체의 수율, YDimer(%) = MDimer/M0×100- Yield of dimer, Y Dimer (%) = M Dimer /M 0 × 100
- 올리고머의 수율, YOligomer(%) = MOligomer/M0×100- Yield of oligomer, Y Oligomer (%) = M Oligomer /M 0 × 100
- 부산물(MHET)의 수율, YMHET(%) = MMHET/M0×100- Yield of by-product (MHET), Y MHET (%) = M MHET /M 0 × 100
여기서, MBHET, MDimer, MOligomer 및 MMHET는 각각 HPLC로 정량된 BHET, 이량체, 올리고머 및 MHET의 몰수를 나타내고, M0는 투입 고분자 구조 내 반복 단위체의 몰수를 나타낸다.Here, M BHET , M Dimer , M Oligomer , and M MHET represent the number of moles of BHET, dimer, oligomer, and MHET determined by HPLC, respectively, and M 0 represents the number of moles of repeating units in the input polymer structure.
(b) 해중합 제품 회수: 온도가 4℃로 유지되는 저장고에 단량체가 포함된 반응 혼합용액 또는 실험예 3 또는 실험예 4에서 추출된 수용액상을 12시간 동안 방치한 후, 결정화된 고체상은 물리적 여과 방법을 사용하여 다량의 수분을 제거한 후 고형분으로 취하였다. (b) Recovery of depolymerization products: After leaving the reaction mixture solution containing the monomers or the aqueous phase extracted in Experimental Example 3 or Experimental Example 4 in a storage chamber maintained at 4° C. for 12 hours, the crystallized solid phase was physically filtered. After removing a large amount of moisture using the method, it was taken as a solid content.
이를 다시 온도가 60℃로 유지되는 진공 건조기로 옮겨 12시간 이상 진공 건조한 후 염료가 불순물로 포함된 해중합 제품(BHET)을 수득하였다.This was again transferred to a vacuum dryer maintained at 60° C. and vacuum dried for 12 hours or more to obtain a depolymerization product (BHET) containing dye as an impurity.
(c) 해중합 제품 색도 측정: 수득된 BHET 약 200mg을 취한 후 펠렛 제조용 틀(Pike Evacuable KBr Die Kit)과 유압 프레스(Hydraulic Press, Pike CrushIR)를 사용(적용압력: 10톤)하여 13mm 디스크를 분광측색계 측정을 위한 시료로 제조하였다. (c) Depolymerization product chromaticity measurement: After taking about 200 mg of the obtained BHET, a 13 mm disc was spectroscopically analyzed using a pellet manufacturing mold (Pike Evacuable KBr Die Kit) and a hydraulic press (Hydraulic Press, Pike CrushIR) (applied pressure: 10 tons). It was prepared as a sample for colorimetric measurement.
시료의 분석은 실시예 1에 기술한 분광측색계를 사용하여 시료에 대한 L* a* b* 값을 측정하였다.For the analysis of the sample, the L* a* b* value of the sample was measured using the spectrophotometer described in Example 1.
실시예 23Example 23
원료 7의 짙은 남색(navy) 폴리에스테르 섬유 원료를 실시예 9의 방법에서와 같이 110℃의 온도로 유지되는 아니솔과 10분간 직접 접촉을 통해 염료를 추출하고, 동일한 온도의 아니솔을 사용하여 1회 세정 후 진공 건조를 통해 부분적으로 탈색된 섬유 10 g을 해중합의 원료로 준비하였다. As in the method of Example 9, the navy polyester fiber raw material of raw material 7 was directly contacted with anisole maintained at a temperature of 110 ° C. for 10 minutes to extract the dye, and using anisole at the same temperature After washing once, 10 g of partially bleached fibers through vacuum drying were prepared as a raw material for depolymerization.
이를 비교예 5와 동일한 방법에 따라 해중합과 제품 회수과정을 진행하여 BHET 제품을 수득하였으며, 분광측색계를 사용하여 L* a* b* 값을 측정하였다.This was subjected to depolymerization and product recovery in the same manner as in Comparative Example 5 to obtain a BHET product, and L* a* b* values were measured using a spectrophotometer.
실시예 24Example 24
원료 7의 짙은 남색(navy) 폴리에스테르 섬유 원료를 실시예 9의 방법에서와 같이 110℃의 온도로 유지되는 아니솔과 10분간 직접 접촉하여 염료를 추출하고, 동일한 온도의 아니솔을 사용하여 1회 세정 후 건조과정을 거치지 않은 탈색 섬유를 준비하였다. 이로부터, 탈색된 섬유의 중량 기준으로 10 g에 해당하는 섬유를 해중합 반응의 원료로 취하여 에틸렌글리콜과 함께 3-neck 플라스크에 투입하고, 아니솔(메톡시벤젠)의 전체양이 약 22.5 g이 되도록 추가하여 반응물을 준비하였다. 반응혼합물을 가열하여 환류 온도에 도달하면 아세트산 칼륨 촉매 약 0.20 g을 추가하여 촉매 반응을 개시한 것을 제외하고는 비교예 5 (a)의 해중합 방법과 동일하게 반응을 진행하였다.As in the method of Example 9, the navy polyester fiber raw material of raw material 7 was directly contacted with anisole maintained at a temperature of 110 ° C. for 10 minutes to extract the dye, and using anisole at the same temperature as 1 A decolorized fiber that was not subjected to a drying process after being washed twice was prepared. From this, fibers corresponding to 10 g based on the weight of the decolorized fibers were taken as raw materials for the depolymerization reaction and put into a 3-neck flask together with ethylene glycol, and the total amount of anisole (methoxybenzene) was about 22.5 g. The reactants were prepared by adding as much as possible. When the reaction mixture was heated to reach the reflux temperature, the reaction was carried out in the same manner as in the depolymerization method of Comparative Example 5 (a), except that about 0.20 g of potassium acetate catalyst was added to initiate the catalytic reaction.
반응 종료 후 여과로부터 얻은 여과액에 95 내지 100℃의 증류수 약 200 g을 가하였다. 이후 75℃의 일정한 온도로 유지되는 용기로 옮겨 교반을 실시하였으며, 1시간 후 교반을 멈추어 상분리를 유도하였다. 염료와 추출제 대부분을 포함하고 있는 유기상 층으로부터 수용액 층만을 분리한 후, 비교예 5 (b)와 동일한 해중합 제품 회수 방법을 통해 BHET 제품을 수득 하였으며, 비교예 5 (c)와 동일한 방법을 적용하여 펠렛 시료를 제조하였으며, 분광측색계를 사용하여 L* a* b* 값을 측정하였다.After completion of the reaction, about 200 g of distilled water at 95 to 100 ° C. was added to the filtrate obtained from the filtration. Thereafter, the mixture was transferred to a container maintained at a constant temperature of 75° C. and stirred, and the stirring was stopped after 1 hour to induce phase separation. After separating only the aqueous layer from the organic layer containing most of the dye and extractant, a BHET product was obtained through the same depolymerization product recovery method as in Comparative Example 5 (b), and the same method as in Comparative Example 5 (c) was applied. Pellets were prepared using a spectrophotometer, and L* a* b* values were measured.
실험 5: 화학적 해중합 반응 및 제품의 품질 비교Experiment 5: Comparison of chemical depolymerization reaction and product quality
앞서 기술한 실싱예들에서는 본 발명에 따르는 추출제를 적용하여 유색 폴리에스테르 원료로부터 색을 나타내는 이물질을 제거하는 효과적인 방법에 대해 설명하였다. 색을 발현하는 이물질이 제거된 에스테르 결합을 포함하는 고분자 수지는 물리적 재생 또는 화학적 재생의 원료로 적합하게 사용될 수 있다. In the above-described examples, an effective method for removing colored foreign substances from colored polyester raw materials by applying the extractant according to the present invention has been described. A polymer resin containing an ester bond from which color-expressing foreign substances are removed may be suitably used as a raw material for physical or chemical regeneration.
다음의 실시예들은 유색 폴리에스테르 원료 자체를 일반적으로 알려진 해중합 반응(아세트산아연 촉매를 사용한 글라이콜리시스)에 적용한 경우(비교예 5), 앞서 기술한 추출 방법의 일례에 따라 부분적으로 탈색된 폴리에스테르 원료를 동일한 해중합 반응에 적용한 경우(실시예 23) 및 해중합 반응에 추출제가 포함된 원료를 투입하고 정제과정에서 염료를 추가로 제거한 경우(실시예 24), 각각에 의해 진행될 수 있는 반응의 특성과 제조될 수 있는 최종 제품의 품질을 비교하기 위한 것이다. The following examples show a case where the colored polyester raw material itself is subjected to a generally known depolymerization reaction (glycolesis using a zinc acetate catalyst) (Comparative Example 5), partially decolorized polyester according to an example of the extraction method described above. When the ester raw material was applied to the same depolymerization reaction (Example 23) and when the raw material containing the extractant was added to the depolymerization reaction and the dye was additionally removed in the purification process (Example 24), the characteristics of the reaction that can proceed by each and to compare the quality of the final product that can be manufactured.
해중합 반응 후 제품의 정량분석에 의해 평가한 반응의 성능과 제조된 단량체를 펠렛화하여 분광측색계를 사용하여 측정한 색좌표 값(L* a* b*)을 하기 [표 6]에 나타내었다. The performance of the reaction evaluated by quantitative analysis of the product after the depolymerization reaction and the color coordinate values (L* a* b*) measured using a spectrophotometer after pelletizing the prepared monomer are shown in [Table 6] below.
저밀도 고분자가 원료로 적용됨에 따라, 모든 경우에 대한 해중합은 매우 빠르게 진행되었으며, 30분 이내에 모든 섬유의 분해가 진행되는 것(전환율 = 100%)이 관찰되었으나, 충분한 반응시간(2시간)에 방치하여 반응 평형에 도달할 수 있도록 하였다.As the low-density polymer was applied as a raw material, depolymerization proceeded very rapidly in all cases, and it was observed that all fibers were decomposed within 30 minutes (conversion rate = 100%), but left for sufficient reaction time (2 hours). This allowed the reaction equilibrium to be reached.
온도reaction
temperature
본 발명의 실시예들의 효과를 비교 설명하기 위한 비교예 5에서는 추출제에 의한 탈색과정을 거치지 않은 짙은 남색(navy)의 폴리에스테르 폐섬유 원료를 글라이콜리시스 반응에 직접 적용하여 수행하였다. 가장 일반적으로 사용되는 아세트산 아연 촉매를 첨가하여 에틸렌글리콜의 환류온도(197℃)에서 반응을 개시하였으며, 최종 반응시간에 도달하였을 때 BHET는 약 83.6%가 수득될 수 있는 것으로 측정되었다. In Comparative Example 5 to compare and explain the effects of the embodiments of the present invention, a dark navy polyester waste fiber raw material that had not undergone a bleaching process by an extractant was directly applied to the glycolysis reaction. The most commonly used zinc acetate catalyst was added to initiate the reaction at the reflux temperature of ethylene glycol (197° C.), and when the final reaction time was reached, it was determined that about 83.6% of BHET could be obtained.
비교예 5에서 수득된 BHET 제품은 시작 원료인 짙은 남색(navy)의 폴리에스테르 섬유와는 전혀 다른 색상을 나타내었으며, 이를 펠렛화 하여 분광측색계로 측정한 색좌표 값에서는 명도(L)는 약 51, 보색축을 나타내는 a와 b 값은 20에 가까운 양의 값으로 측정되었다. 이는 색을 발현하는 불순물인 염료가 제품의 정제과정(물리적 여과 및 재결정화)에서 용이하게 제거되지 않음을 나타낸다.The BHET product obtained in Comparative Example 5 showed a color completely different from that of the navy polyester fiber, which was the starting material, and the lightness (L) was about 51 , the values of a and b representing the complementary color axis were measured as positive values close to 20. This indicates that the dye, which is an impurity that develops color, is not easily removed in the purification process (physical filtration and recrystallization) of the product.
실시예 23에서는 상기 비교예 5와 동일한 방법으로 해중합을 수행하였으나, 실시예 9의 추출 및 세정 과정에 따라 10분간 110℃로 유지되는 아니솔과의 접촉을 통해 불순물 일부를 미리 제거한 탈색 폴리에스테르 섬유를 원료로 적용한 것이다. In Example 23, depolymerization was performed in the same manner as in Comparative Example 5, but decolorization polyester fiber in which some of the impurities were removed in advance through contact with anisole maintained at 110 ° C. for 10 minutes according to the extraction and washing process of Example 9. was applied as a raw material.
실시예 23에서는 2시간 해중합 반응 이후, 비교예 5의 경우보다 BHET의 수율이 소폭 상승한 85.2%로 측정되었다. 정제과정을 통해 제조된 BHET의 색은 옅어졌으나, 정제과정에서 제거가 어려운 잔류 이물질에 의해 여전히 높은 수준의 색이 관찰되었다. 이를 펠렛화 하여 분광측색계로 측정한 색좌표 값에서 명도는 약 64, 보색축을 나타내는 a와 b 값은 약 15 및 18로 전처리를 수행하지 않은 원료를 적용한 경우(비교예 5)보다 다소 낮아진 값으로 측정되었다.In Example 23, after 2 hours of depolymerization, the yield of BHET was measured to be 85.2%, which was slightly higher than that of Comparative Example 5. The color of the BHET prepared through the purification process became pale, but a high level of color was still observed due to residual foreign substances that were difficult to remove during the purification process. In the color coordinate values measured by a spectrophotometer after pelletizing, the brightness is about 64, and the a and b values representing the complementary color axis are about 15 and 18, which are slightly lower than those of the raw material without pretreatment (Comparative Example 5) Measured.
실시예 24에서는 추출제를 사용하여 색을 발현하는 물질을 제거하는 과정에서 추출제를 제거하지 않고 양을 조절하여 해중합 반응에 적용하였다. 반응에 가한 추출제(아니솔)의 환류가 가능한 저온에서 실시되었다. In Example 24, in the process of removing the color-expressing material using the extractant, the extractant was not removed and the amount was adjusted and applied to the depolymerization reaction. Reflux of the extractant (anisole) added to the reaction was carried out at a low temperature possible.
실시예 24에서는 2시간 해중합 반응 이후, BHET는 앞서 두 경우보다 더 높은 약 87%가 수득되었다. 해중합으로부터 얻어지는 반응물을 물리적 여과를 통해 이량체와 올리고머 등 분자량이 높은 물질을 분리하고, 단량체 정제를 위해 물을 가한 후, 혼합물 온도를 100℃ 이하로 낮추었을 때, 열역학적으로 불안정한 상분리가 일어났다. 상의 경계영역이 명확해졌을 때, 추출제가 주요 구성성분인 윗층(유기상 층)에 잔류 염료가 높은 농도로 분배됨을 쉽게 알 수 있었다. 이러한 염료의 비대칭적 분포는 육안으로도 식별 가능하였으며, 실시예 24의 과정에 따라 준비된 반응 혼합물의 정제과정에서 발생하는 상분리의 일례를 도 4에 나타내었다.In Example 24, after 2 hours of depolymerization reaction, about 87% of BHET was obtained, which is higher than the previous two cases. After separating high molecular weight substances such as dimers and oligomers from the reactants obtained from depolymerization through physical filtration, adding water to purify the monomers, and lowering the temperature of the mixture to 100 ° C or less, thermodynamically unstable phase separation occurred. When the boundary regions of the phases were clear, it was easy to see that the residual dye was distributed in high concentration in the upper layer (organic phase layer), which is the main constituent of the extractant. The asymmetric distribution of the dye was visually identifiable, and an example of phase separation occurring during the purification process of the reaction mixture prepared according to the process of Example 24 is shown in FIG. 4 .
색을 발현하는 물질이 고농도로 농축된 유기상을 분리한 수용액상을 취한 후 저온(4℃)에 장시간 방치하여 단량체의 결정화를 진행하고, 이를 회수한 후 건조를 통해 백색을 띄는 고순도의 BHET를 수득할 수 있었다. 추출의 과정으로부터 수득된 BHET가 색을 발현하는 물질에 의해 오염된 경우, 고순도의 제품을 얻기 위해서 추출제 소량과 90℃ 이상으로 가열된 물을 유사한 비율로 다시 가하여, 앞서 상술한 액-액 추출의 과정을 반복하는 방법을 사용하면 대부분의 잔류 이물질을 매우 효과적으로 제거할 수 있다. After taking the aqueous phase obtained by separating the organic phase in which the color-expressing substance is highly concentrated, it is left at low temperature (4 ℃) for a long time to proceed with the crystallization of the monomer, and after recovering it, it is dried to obtain high-purity BHET with a white color. Could. When the BHET obtained from the extraction process is contaminated by a color-expressing substance, a small amount of the extractant and water heated to 90 ° C. or higher are added again in a similar ratio to obtain a high-purity product, and the liquid-liquid extraction described above Most of the remaining foreign matter can be removed very effectively by using the method of repeating the process of
얻어진 백색의 BHET를 펠렛으로 제조하여 분광측색계로 측정한 결과, 명도는 약 95에 가깝고, a와 b 값은 절대값이 0.5 이하인 순백색에 가까운 색상을 갖는 시료로 측정되었다.The obtained white BHET was manufactured into pellets and measured with a spectrophotometer. As a result, the brightness was close to about 95, and the a and b values were measured as samples having a color close to pure white with an absolute value of 0.5 or less.
실시예 24에 나타낸 일련의 절차가 유색 폴리에스테르의 화학적 재생을 위한 상용공정에 적용하는 경우, 전처리를 통해 색을 발현하는 이물질이 다수 제거된 폴리에스테르 고분자 수지가 해중합 반응의 원료로 적용 가능하며, 별도의 추출제 제거 없이 화학적 재생공정의 원료로 직접 적용을 통해 수율의 감소 없이 해중합 반응을 수행할 수 있으며, 반응 종료 후 색을 발현하는 이물질을 효과적으로 제거 가능하므로 정제 비용을 대폭 낮출 수 있는 매우 경제적인 단량체 제조공정을 구현할 수 있을 것으로 예상된다.When the series of procedures shown in Example 24 are applied to a commercial process for chemical regeneration of colored polyester, polyester polymer resin from which many color-expressing foreign substances have been removed through pretreatment can be applied as a raw material for depolymerization reaction, It is directly applied as a raw material in the chemical regeneration process without removing a separate extractant, so that the depolymerization reaction can be performed without reducing the yield, and after the reaction is completed, color-developing foreign substances can be effectively removed, so it is very economical to drastically lower the purification cost. It is expected that the phosphorus monomer manufacturing process can be implemented.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당 업계 통상의 지식을 갖춘 자에게 있어서 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구 항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.Having described specific parts of the present invention in detail above, it will be clear to those skilled in the art that these specific descriptions are only preferred embodiments, and the scope of the present invention is not limited thereby. . Accordingly, the substantial scope of the present invention will be defined by the appended claims and their equivalents.
Claims (12)
상기 물질은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는, 에스테르 작용기를 포함하는 유색 고분자 수지로부터 색을 발현하는 이물질의 추출에 사용된 후 분리없이 상기 에스테르 작용기를 포함하는 유색 고분자 수지의 해중합에 그대로 사용되어 해중합 반응 성능을 향상하는 것을 특징으로 하는 물질.
[화학식 1]
(상기 화학식 1에서 R1은 수소, 하이드록시기, 알데히드기, 카르복실기, C1-C6의 알킬기, C4-C6의 시클로알킬기 및 C6-C12의 아릴기 중에서 선택되는 어느 하나이고, 상기 n은 0 내지 5 중에서 어느 하나의 정수이며, 상기 n이 2 이상인 경우에는 R1은 각각 동일하거나 상이하며, R2는 C1-C10의 알킬기이고, 상기 m은 1 내지 6 중에서 어느 하나의 정수이며, 상기 m이 2 이상인 경우에는 -O-R2는 각각 동일하거나 상이하다.)
A material used for extraction to remove color-expressing foreign substances from a colored polymer resin containing an ester functional group and to improve the performance of the depolymerization reaction of the resin,
The material is used for extraction of a foreign material expressing a color from a colored polymer resin containing an ester functional group, characterized in that it comprises a compound represented by Formula 1 below, and then used for extraction of a colored polymer resin containing the ester functional group without separation. A material characterized in that it is used for depolymerization as it is and improves depolymerization reaction performance.
[Formula 1]
(In Formula 1, R 1 is any one selected from hydrogen, a hydroxy group, an aldehyde group, a carboxyl group, a C 1 -C 6 alkyl group, a C 4 -C 6 cycloalkyl group, and a C 6 -C 12 aryl group, n is any one integer from 0 to 5, and when n is 2 or more, R 1 are the same or different, R 2 is a C 1 -C 10 alkyl group, and m is any one of 1 to 6 It is an integer of, and when m is 2 or more, -OR 2 are each the same or different.)
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 메톡시 벤젠, 1,2-디메톡시벤젠, 1,3-디메톡시벤젠, 1,4-디메톡시벤젠, 1,2,3-트리메톡시벤젠, 1,2,4-트리메톡시벤젠, 1,3,5-트리메톡시벤젠, 1,2,3,4-테트라메톡시벤젠, 1,2,3,5-테트라메톡시벤젠, 1,2,4,5-테트라메톡시벤젠, 2-메톡시페놀, 1,3-디메톡시-2-하이드록시벤젠, 4-하이드록시-3,5-디메톡시벤조익산, 3-(4-하이드록시-3,5-디메톡시페닐)프로프-2-에날, 4-하이드록시-3,5-디메톡시벤잘데하이드, 4-하이드록시-3,5-디메톡시아세토페논, 3-(4-하이드록시-3,5-디메톡시페닐프로프-2-에노익산, 4-에틸-2,6-디메톡시페놀, 4-하이드록시-3-메톡시벤잘데하이드, 3-하이드록시-4-메톡시벤잘데하이드, 2-하이드록시-3-메톡시벤잘데하이드, 2-하이드록시-5-메톡시벤잘데하이드, 2-하이드록시-4-메톡시벤잘데하이드, 3,4-디하이드록시벤잘데하이드, 1-메톡시-4-[(E)-프로프-1-에닐]벤젠, 1-브로모-4-메톡시벤젠, 2-터트-부틸-4-메톡시페놀, 에톡시벤젠, 1,3,5-트리클로로-2-메톡시벤젠, 1,3,5-트리브로모-2-메톡시벤젠, 4-(프로프-2-엔-1-일)페놀, 1-메톡시-4-(프로프-2-엔-1-일)벤젠, 5-(프로프-2-엔-1-일)-2H-1,3-벤조다이옥솔, 4-메톡시-2-[(E)-프로프-1-에닐]페놀, 2-메톡시-4-(프로프-2-엔-1-일)페놀로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는, 에스테르 작용기를 포함하는 유색 고분자 수지로부터 색을 발현하는 이물질의 추출에 사용된 후 분리없이 상기 에스테르 작용기를 포함하는 유색 고분자 수지의 해중합에 그대로 사용되어 해중합 반응 성능을 향상하는 것을 특징으로 하는 물질.
According to claim 1,
The compound represented by Formula 1 is methoxybenzene, 1,2-dimethoxybenzene, 1,3-dimethoxybenzene, 1,4-dimethoxybenzene, 1,2,3-trimethoxybenzene, 1,2 ,4-trimethoxybenzene, 1,3,5-trimethoxybenzene, 1,2,3,4-tetramethoxybenzene, 1,2,3,5-tetramethoxybenzene, 1,2,4 ,5-tetramethoxybenzene, 2-methoxyphenol, 1,3-dimethoxy-2-hydroxybenzene, 4-hydroxy-3,5-dimethoxybenzoic acid, 3-(4-hydroxy-3 ,5-dimethoxyphenyl) prop-2-enal, 4-hydroxy-3,5-dimethoxybenzaldehyde, 4-hydroxy-3,5-dimethoxyacetophenone, 3-(4-hydroxy -3,5-dimethoxyphenyl prop-2-enoic acid, 4-ethyl-2,6-dimethoxyphenol, 4-hydroxy-3-methoxybenzaldehyde, 3-hydroxy-4-methoxy Benzaldehyde, 2-hydroxy-3-methoxybenzaldehyde, 2-hydroxy-5-methoxybenzaldehyde, 2-hydroxy-4-methoxybenzaldehyde, 3,4-dihydroxy Benzaldehyde, 1-methoxy-4-[(E)-prop-1-enyl]benzene, 1-bromo-4-methoxybenzene, 2-tert-butyl-4-methoxyphenol, ethoxy Benzene, 1,3,5-trichloro-2-methoxybenzene, 1,3,5-tribromo-2-methoxybenzene, 4-(prop-2-en-1-yl)phenol, 1 -Methoxy-4-(prop-2-en-1-yl)benzene, 5-(prop-2-en-1-yl)-2H-1,3-benzodioxole, 4-methoxy- 2-[(E)-prop-1-enyl] phenol, 2-methoxy-4-(prop-2-en-1-yl) phenol, characterized in that at least one selected from the group consisting of, ester functional group A material characterized in that it improves depolymerization reaction performance by being used as it is for depolymerization of the colored polymer resin containing the ester functional group without separation after being used for extraction of color-expressing foreign substances from the colored polymer resin containing.
상기 에스테르 작용기를 포함하는 유색 고분자 수지는, 하나 이상의 색을 발현하는 이물질에 의해 색상을 띠는 고분자 수지이며, 상기 추출 및 상기 수지의 해중합 반응 성능 향상을 위해 사용된 물질은 상기 고분자 수지의 기본적 형상을 변형시키지 않으면서 색을 발현하는 이물질만을 선택적으로 분리하는 것을 특징으로 하는, 에스테르 작용기를 포함하는 유색 고분자 수지로부터 색을 발현하는 이물질의 추출에 사용된 후 분리없이 상기 에스테르 작용기를 포함하는 유색 고분자 수지의 해중합에 그대로 사용되어 해중합 반응 성능을 향상하는 것을 특징으로 하는 물질.
According to claim 1,
The colored polymer resin containing the ester functional group is a polymer resin that is colored by a foreign substance expressing one or more colors, and the material used for the extraction and improvement of the depolymerization reaction performance of the resin has a basic shape of the polymer resin. Colored polymer containing the ester functional group without separation after being used for extraction of foreign matter expressing color from a colored polymer resin containing an ester functional group, characterized in that it selectively separates only foreign substances expressing color without transforming the A material characterized in that it is used for depolymerization of a resin and improves depolymerization reaction performance.
상기 에스테르 작용기를 포함하는 유색 고분자 수지는, 에스테르 작용기를 포함하는 고분자 수지 단독; 혹은 에스테르 작용기를 포함하는 고분자 수지와 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스타이렌 및 폴리염화비닐, 면, 마, 모, 레이온, 아세테이트, 아크릴, 나일론 및 스판덱스 중 적어도 하나 이상을 추가로 포함하는 혼합 수지인 것을 특징으로 하는, 상기 추출 및 상기 수지의 해중합 반응 성능 향상을 위해 사용된 물질은 에스테르 작용기를 포함하는 유색 고분자 수지로부터 색을 발현하는 이물질의 추출에 사용된 후 분리없이 상기 에스테르 작용기를 포함하는 유색 고분자 수지의 해중합에 그대로 사용되어 해중합 반응 성능을 향상하는 것을 특징으로 하는 물질.
According to claim 1,
The colored polymer resin containing the ester functional group is a polymer resin alone containing the ester functional group; Or a polymer resin containing an ester functional group and a mixed resin further comprising at least one of polyethylene, polypropylene, polystyrene and polyvinyl chloride, cotton, hemp, wool, rayon, acetate, acrylic, nylon and spandex. The material used for the extraction and improvement of the depolymerization reaction performance of the resin is used for extraction of a foreign material expressing color from the colored polymer resin containing the ester functional group, and then the colored polymer resin containing the ester functional group without separation. A material characterized in that it is used for depolymerization as it is and improves depolymerization reaction performance.
에스테르 작용기를 포함하는 유색 고분자 수지로부터 색을 발현하는 이물질을 용출시킨 뒤,
상기 탈색된 에스테르 작용기를 포함하는 고분자 수지와 상기 물질을 별도의 분리 과정없이 화학적 해중합 반응에 원료로 적용하여 해중합하는 것을 특징으로 하는,
에스테르 작용기를 포함하는 유색 고분자 수지의 해중합 방법.
It is used for the extraction of color-expressing foreign substances from the colored polymer resin containing the ester functional group of any one of claims 1 to 4, and then used as it is for depolymerization of the colored polymer resin containing the ester functional group without separation, resulting in a depolymerization reaction. By heating a material characterized by improving performance at 70 ° C to 200 ° C and directly contacting a colored polymer resin containing an ester functional group,
After eluting the color-expressing foreign matter from the colored polymer resin containing the ester functional group,
Characterized in that the polymer resin containing the decolorized ester functional group and the material are subjected to chemical depolymerization as raw materials for depolymerization without a separate separation process.
Method for depolymerizing colored polymer resins containing ester functional groups.
상기 유색 고분자 수지로부터 색을 발현하는 이물질의 추출에 사용된 후 분리없이 상기 에스테르 작용기를 포함하는 유색 고분자 수지의 해중합에 그대로 사용되어 해중합 반응 성능을 향상하는 물질을 사용하여 에스테르 작용기를 포함하는 유색 고분자 수지로부터 색을 발현하는 이물질을 용출시킴에 있어서, 염료가 포함된 추출 혼합용액을 가열하고 이로부터 증기화된 상기 유색 고분자 수지로부터 색을 발현하는 이물질의 추출에 사용된 후 분리없이 상기 에스테르 작용기를 포함하는 유색 고분자 수지의 해중합에 그대로 사용되어 해중합 반응 성능을 향상하는 물질이 연속적으로 환류되어 재공급되고, 환류된 액상의 상기 유색 고분자 수지로부터 색을 발현하는 이물질의 추출에 사용된 후 분리없이 상기 에스테르 작용기를 포함하는 유색 고분자 수지의 해중합에 그대로 사용되어 해중합 반응 성능을 향상하는 물질이 에스테르 작용기를 포함하는 고분자 수지와 지속적인 접촉이 유지되도록 하는 것을 특징으로 하는, 에스테르 작용기를 포함하는 유색 고분자 수지의 해중합 방법.
According to claim 5,
After being used for the extraction of color-expressing foreign substances from the colored polymer resin, it is used as it is for depolymerization of the colored polymer resin containing the ester functional group without separation, thereby improving the performance of the depolymerization reaction. The colored polymer containing the ester functional group is used In the elution of color-expressing foreign substances from the resin, the extraction mixture solution containing the dye is heated and used for extraction of color-expressing foreign substances from the colored polymer resin vaporized therefrom, and then the ester functional group is removed without separation. A substance that is used as it is for depolymerization of the colored polymer resin and improves the performance of the depolymerization reaction is continuously refluxed and resupplied, and is used for extracting foreign substances that exhibit color from the colored polymer resin in the refluxed liquid state, and then the material without separation. A colored polymer resin containing an ester functional group, characterized in that it is used as it is for depolymerization of the colored polymer resin containing an ester functional group so that a material improving the depolymerization reaction performance is maintained in continuous contact with the polymer resin containing an ester functional group. Depolymerization method.
상기 유색 고분자 수지로부터 색을 발현하는 이물질의 추출에 사용된 후 분리없이 상기 에스테르 작용기를 포함하는 유색 고분자 수지의 해중합에 그대로 사용되어 해중합 반응 성능을 향상하는 물질의 비점보다 0 내지 50℃ 낮은 온도에서, 상기 유색 고분자 수지로부터 색을 발현하는 이물질의 추출에 사용된 후 분리없이 상기 에스테르 작용기를 포함하는 유색 고분자 수지의 해중합에 그대로 사용되어 해중합 반응 성능을 향상하는 물질과 상기 에스테르 작용기를 포함하는 유색 고분자 수지를 접촉시키는 것을 특징으로 하는, 에스테르 작용기를 포함하는 유색 고분자 수지의 해중합 방법.
According to claim 5,
After being used for extraction of color-expressing foreign substances from the colored polymer resin, it is used as it is for depolymerization of the colored polymer resin containing the ester functional group without separation, at a temperature 0 to 50 ° C. lower than the boiling point of the material that improves the depolymerization reaction performance. , After being used for extraction of color-expressing foreign substances from the colored polymer resin, it is used as it is for depolymerization of the colored polymer resin containing the ester functional group without separation, thereby improving the performance of the depolymerization reaction and the colored polymer containing the ester functional group A method for depolymerizing a colored polymer resin containing an ester functional group, characterized in that the resin is contacted.
상기 탈색된 에스테르 작용기를 포함하는 고분자 수지를 해중합 반응 시킨 후,
상기 해중합 반응에 따른 생성물내 존재하는 잔류하는 색을 발현하는 이물질을 액-액 추출 과정을 통해 분리하는 것을 특징으로 하는, 에스테르 작용기를 포함하는 유색 고분자 수지의 해중합 방법.
According to claim 5,
After depolymerization of the polymer resin containing the decolorized ester functional group,
A method for depolymerizing a colored polymer resin containing an ester functional group, characterized in that the color-expressing foreign matter remaining in the product following the depolymerization reaction is separated through a liquid-liquid extraction process.
상기 해중합 반응 전 또는 후에 상기 유색 고분자 수지로부터 색을 발현하는 이물질의 추출에 사용된 후 분리없이 상기 에스테르 작용기를 포함하는 유색 고분자 수지의 해중합에 그대로 사용되어 해중합 반응 성능을 향상하는 물질을 추가할 수 있으며,
상기 해중합 반응 전에 상기 유색 고분자 수지로부터 색을 발현하는 이물질의 추출에 사용된 후 분리없이 상기 에스테르 작용기를 포함하는 유색 고분자 수지의 해중합에 그대로 사용되어 해중합 반응 성능을 향상하는 물질을 추가할 경우, 추가된 상기 물질을 포함한 상기 물질의 전체 합이 상기 고분자 수지의 반복 단위체 몰당 0.1 내지 50인 몰수의 비율이 되도록 하는 것을 특징으로 하는, 에스테르 작용기를 포함하는 유색 고분자 수지의 해중합 방법.
According to claim 5,
Before or after the depolymerization reaction, it is used for the extraction of color-expressing foreign substances from the colored polymer resin, and then used as it is for depolymerization of the colored polymer resin containing the ester functional group without separation, so that a substance improving the depolymerization reaction performance can be added. there is,
In the case of adding a substance that improves depolymerization reaction performance by being used for depolymerization of the colored polymer resin containing the ester functional group without separation after being used for extraction of color-expressing foreign substances from the colored polymer resin before the depolymerization reaction, A method for depolymerizing a colored polymer resin containing an ester functional group, characterized in that the ratio of the total sum of the materials, including the material, is 0.1 to 50 moles per mole of the repeating unit of the polymer resin.
상기 액-액 추출 과정은,
25 내지 150℃의 온도범위에서 수행되는 것을 특징으로 하는, 에스테르 작용기를 포함하는 유색 고분자 수지의 해중합 방법.
According to claim 10,
The liquid-liquid extraction process,
A method for depolymerizing a colored polymer resin containing an ester functional group, characterized in that it is carried out at a temperature range of 25 to 150 ° C.
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