KR102624661B1

KR102624661B1 - 스티로폼 감용제의 제조방법

Info

Publication number: KR102624661B1
Application number: KR1020230060174A
Authority: KR
Inventors: 박영호; 브리짓 수잔 박; 이순우
Original assignee: (주)아이티엠홀딩스
Priority date: 2023-05-09
Filing date: 2023-05-09
Publication date: 2024-01-15

Abstract

본 발명은 스티로폼의 감용제에 관한 것으로 무취와 휘발성이 전혀 없으면서도 잠김에 의하여 쉽고 빠르게 스티로폼의 용해가 가능토록 한 것으로, 일정한 산도(Acid Number)유지와 다이메틸 아디페이트(Dimethyl Adipate)와 다이메틸 글루타레이트(Dimethyl Glutarate)와 다이메틸 석시네이트(Dimethyl Succinate)와 다이메틸스테아라민(Dimethyl Stearamine)과 베헤나미도프로필 디메칠(Behenamidopropyl Dimethyl)와 이소스테아라미도프로필 디메칠(Isostearamidopropyl Dimethyl)을적정한 비율로 혼합하고, 여기에 회수과정에서 소실되는 물(water)을 적정량으로 사용하여 일정한 점도를 유지토록 하면서 반복적으로 채움가능토록 하고, 각각의 조성성분들의 혼합을 위하여 메탄올(Methanol)을 적정량으로 혼합토록 한 것이다.

Description

스티로폼 감용제의 제조방법{Method of manufacturing Styrofoam-sensitive agents}

본 발명은 스티로폼의 감용제에 관한 것으로 무취와 휘발성이 전혀 없으면서도 잠김에 의하여 쉽고 빠르게 스티로폼의 용해가 가능토록 한 것이다.

현재 잘 알려진 바와 같이, 발포 폴리스티렌(expanded polystyrene)은 폴리스티렌 수지에 탄화수소 가스를 주입하고 이를 증기로 부풀린 발포성 플라스틱 제품으로서, 상품명인‘스티로폼(styrofoam)’으로 일반인에게 잘 알려져 있다.

현재 이러한 스티로폼은 다양한 분야에서 포장재나 단열재, 완충재, 방음재 등으로 광범위하게 사용되고 있는데 이로 인하여 매일매일 엄청난 양의 스티로폼 폐기물이 발생하고 있으며, 이러한 폐 스티로폼의 대부분은 매립 또는 소각 처리되고 있지만 현재는 환경보호차원에서 매립이나 소각에 어려움이 있어 폐스티로폼을 재활용 하려는 노력들이 시도 되고 있는데, 이러한 방법중의 하나가 파쇄한 후 용융하여 사용하는 방법인데 이럴 경우에 이들을 작업장으로 운송해야 하는데 폐스티로폼은 특성상 부피가 매우커서 이를 수거 및 운송 또는 보관하는데 많은 비용이 소요되는 어려움이 있다.

이를 해소하기 위하여 최근에는 감용제(volume-reducing agent)에 폐스티로폼을 투입하여 용해하고, 상기 감용제에 포함되어 있는 역용매(anti-solvent)를 이용하여 폴리스티렌 수지를 침전시킨 다음, 분리된 폴리스티렌 수지에서 감용제를 회수하여 재사용하는 감용화 기술이 활용되고 있다.

예를 들면, 한국 특허 제10-1266693호(2013년 05월 15일)에는 n-부탄올, 이소-[0005] 부탄올 또는 sec-부탄올에서 선택된 부탄올을 역용매로 사용하고, 디메틸 카보네이트 단독 또는 25 중량% 이하의 부탄올을 함유하는 디메틸 카보네이트와의 혼합물을 용매로 사용하는 발포 폴리스티렌의 재활용 방법이 소개되어 있다.

그러나 이러한 방법에서는 분리된 폴리스티렌 수지를 진공 오븐에서 건조시켜야 하기 때문에 대량 또는 연속식공정이 어렵고, 상기 폴리스티렌 수지 중에 포함되어 있는 감용제 용매를 완전히 제거하기가 어려울 뿐 아니라, 고가의 디메틸 카보네이트를 용매로 사용한다는 점에서 비경제적인 방법이다.

또한, 일본 공개특허 평9-40802호(1997년 02월 10일)에는 폐스티로폼을 감용제 용매에 용해하여 덩어리 형상의 중간 생성물을 생성하고, 이 중간 생성물에서 폴리스티렌 수지를 회수하는 방법이 개시되어 있다.

이때 상기 감용제로서는 방향족 탄화수소를 이용하고 있는데, 이러한 방법은 상기 감용제의 회수율이 낮고, 특히 회수된 감용제가 다른 폐기물을 발생시키거나, 감용제에 오염된 공기를 배출시키기 위해 별도의 배기가스 처리시스템을 설치해야 하는 문제가 있다.

또한, 미국 특허 제6,649,664호(2003년 11월 18일)에는 감용제 용매에 용해시킨 폴리스티렌 수지를 블로잉 용매에 침지하여 감용제 용매와 블로잉 용매 사이에 교환이 일어나게 함으로서 블로잉 용매를 함유한 폴리스티렌 수지를 회수하는 방법이 소개되어 있는데, 실제로는 여러 차례의 반복적인 용매교환 공정이 필요하고, 그럼에도 불구하고 감용제 용매를 충분히 제거하기가 어려운 문제가 있다.

또한 일반적으로 감용제를 사용하여 폐스티로폼을 재활용하기 위해서는 폐스티로폼이 발생하는 장소에 감용제를 담은 용기를 비치하고, 수거된 폐스티로폼을 상기 용기에 투입하여 감용제에 용해시키게 되는데 이대 사용되는 감용제의 대부분은 일정량의 폐 스티로폼을 용해하고 나면, 감용제의 점도가 급속하게 증가하여 용해 속도가 느려질 뿐만 아니라 결국에는 교반장치를 사용해야 하는 번거러움이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 한국 특허 제10-1476674호(등록일자 2014년 12월 19일)에서 메시틸렌(mesitylene) 50 ~ 70중량%와 옥탄(octane) 30 ~ 50중량%로 이루어진 감용제 조성물이 개시되어 있다.

이러한 상기 감용제 조성물은 폴리스티렌 수지와 용매 사이에 층 분리가 신속하게 일어나기 때문에 별도의 교반 장치를 이용하지 않더라도 폐스티로폼을 지속적으로 용해할 수 있어서 산업적으로 매우 유용하게 사용되고 있다.

그러나, 상기한 감용제 조성물이 화재에 취약한 단점이 있다는 것이다.

예를들면 폐스티로폼은 재활용 과정에서 230℃ 이상의 고온에서 증류를 하게 되는데 상기 옥탄은 자연 발화온도가 206℃ 정도에 불과하기 때문에 처리 과정에서 화재가 발생할 수도 있다는 우려를 배제할 수 없었다.

따라서 최근에는 폐스티로폼의 재활용 처리과정에서 폴리스티렌 수지와 감용제 사이에 층 분리가 신속하여 교반장치를 이용하지 않더라도 폐스티로폼을 지속적으로 용해할 수 있고, 특히 감용제의 자연 발화온도가 높아서 화재의 위험성이 거의 없는 새로운 난연성 감용제 조성물을 제공하고 있는 것이다.

즉 부틸아세테이트나 부탄올, 또는 이들의 혼합물로 이루어진 제1 용제와, 1-브로모프로판, 1,2-디클로로프로판, 디클로로메탄, 1,2-디클로로에탄, 1,2-디클로로에틸렌,클로로벤젠, 디클로로벤젠, 클로로톨루엔 중에서 선택된 어느 하나 이상으로 이루어진 제2 용제를 포함하여 구성되고, 상기 제1 용매는 역용매(anti-solvent)로서, 제1 용매 단독으로는 스티로폼을 거의 용해하지 않지만, 상기 제2용제를 혼합하면 겔(gel) 상태의 폴리스티렌 수지 응집물을 형성하는 정도의 용해도를 갖도록 한것이다.

그래서 상기 제1용매는 상기 폴리스티렌 수지 응집물을 침전시켜서 감용제와 폴리스티렌 수지를 서로 층분리 시키는 기능을 하고, 상기 제1 용제에서 부틸아세테이트와 부탄올은 자연 발화점이 각각 425℃, 343℃이고, 비중은 각각 088 및 081 이다.

또한 상기 제2 용제는 스티로폼에 대한 용해도가 높고, 비중이 11 내지 14 정도이고, 자연 발화점은 413℃ 이상이다.

그래서 상기 제2 용제는 스티로폼을 신속하게 용해하여 부피를 감소시키며, 나아가 난연 특성이 있어서 화재를 방지를 기능을 한다.

그러나 상기 폐스티로폼 감용제 조성물은 상기 제1 용제 50 ~ 95 중량%와, 상기 제2 용제 5 ~ 50 중량%로 구성되며, 비중은 095 이하로 이루어지는데 만일 상기 제1 용제의 함량이 50 중량% 미만이거나, 상기 제2 용제의 함량이 50 중량%를 초과하면, 스티로폼에 대한 용해도가 너무 높아져서 폴리스티렌 수지 응집물이 형성되지 않을 뿐만 아니라, 감용제의 비중이 높아져서 감용제와 폴리스티렌 수지액 사이의 층 분리가 잘 일어나지 않을 수가 있다.

반대로 상기 제1 용제의 함량이 95 중량%를 초과하거나, 상기 제2 용제의 함량이 5 중량%를 초과하면, 스티로폼에 대한 용해도가 너무 낮아져서 폐스티로폼을 처리하는 시간이 너무 길어지고, 나아가 화재의 위험성이 높아지는 문제가 있다.

그런데 이러한 폐스티로폼 감용제 조성물은 비중이 095 이하이기 때문에 상기 폴리스티렌 수지응집물이 감용제 밑으로 가라앉는 층 분리가 일어나고, 따라서 만일 상기 감용제 조성물의 비중이 095를 초과하면, 상기 폴리스티렌 수지 응집물의 층 분리가 용이하지 않은 문제가 있다.

또한 상기 폴리스티렌 수지 응집물의 비중은 그 속에 잔류하는 감용제 조성물의 함량에 따라 영향을 받고, 상기 감용제 조성물의 잔류량은 폐스티로폼에 대한 용해도와 관련되며, 상기 용해도는 제1 용매 및 제2 용매의 함량과 관련된다.

그래서 폐 스티로폼에 대한 용해도가 좋은 용매, 예컨대 제2 용매만을 감용제로 사용할 경우, 처음에는 폐스티로폼이 잘 용해되지만, 폴리스티렌 수지가 감용제 속에 골고루 분산되기 때문에 일정량의 폐스티로폼을 용해하고 나면 감용제의 점도가 급격히 상승하면서 용해속도가 느려지게 되고, 마침내 감용제에 폐스티로폼을 더 이상 용해할 수 없는 상태에 이르게 된다.

그리고 더 많은 양의 폐스티로폼을 용해하거나, 용해속도를 높이기 위해서는

별도의 교반장치를 사용해야 하는 문제점이 발생한다.

한국등록특허공보 특허 제10-1266693호(2013년 05월 15일) 일본공개특허공보 공개특허 평9-40802호(1997년 02월 10일) 미국특허공보 미국 특허 제6,649,664호(2003년 11월 18일) 한국등록특허공보 한국 특허 제10-1476674호(2014년 12월 19일)

삭제

본 발명은 층분리가 없이 용해도가 우수하면서 화재의 위험성도 없으면서 단순 배합만으로 조성도 용이한 것이다.

이를 위하여 본 발명은 폐 스티로폼이 감용장치에 의해 감용제에 잠겨 용해되면서 겔상태의 액체가 회수되어지게 하는 한편,
용해된 겔상태의 액체는 회수시스템을 통해 이물질 제거 후 고온 가압된 기체상태의 감용제와 고온의 용융된 폴리스틸렌으로 각각 분리 회수되어 각각 재사용 되어지도록
상기 감용제는 산도(Acid Number) 0.24 이고, 다이메틸 아디페이트(Dimethyl Adipate) 14.2 중량%와 다이메틸 글루타레이트(Dimethyl Glutarate) 59.4 중량%와 다이메틸 석시네이트(Dimethyl Succinate) 20.2 중량%와 다이메틸스테아라민(Dimethyl Stearamine) 2.2중량%와 베헤나미도프로필 디메칠(Behenamidopropyl Dimethyl) 1.2 중량%와 이소스테아라미도프로필 디메칠(Isostearamidopropyl Dimethyl) 2.6중량%와 물(water) 0.07 중량%와 메탄올(Methanol) 0.13중량%를 0℃이상의 온도에서 혼합한 조성물로 된 것을 특징으로 한다.

따라서 버려지는 스티로품의 신속한 용해는 물론 감용제의 반복적인 회수의 가능성과 이러한 감용제를 얻기 위하여 혼합과정이 용이하여 환경에 무해한 감용제를 제공가능토록 한 것이다.

도1은 본 발명의 폐 스티로폼 감용 과정을 보여주는 공정도.
도2는 본 발명의 감용제의 회수공정을 나타낸 전체공정도.

먼저, 본 발명의 명세서 및 청구범위에 사용되는 용어는 사전적인 의미로 한정 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절히 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적인 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시 예 및 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 표현하는 것은 아니므로, 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 존재할 수 있음을 이해하여야 할 것이다.

더불어 본 발명의 "구성된다." , "형성된다." 등은 폐쇄적인 의미로 한정하는 것이 아니며 "포함한다." 또는 "구비한다"와 같이 개방된 의미로 해석해야 할 것이다.

이하 일 실시 예에 의거 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

실시예 1

산도(Acid Number) 0.24

칼라인덱스(Color APHA) 4

다이메틸 아디페이트(Dimethyl Adipate) 14.2 중량%

다이메틸 글루타레이트(Dimethyl Glutarate) 59.4 중량%

다이메틸 석시네이트(Dimethyl Succinate) 20.2 중량%

다이메틸스테아라민(Dimethyl Stearamine) 2.2중량%

베헤나미도프로필 디메칠(Behenamidopropyl Dimethyl) 1.2 중량%

이소스테아라미도프로필 디메칠(Isostearamidopropyl Dimethyl) 2.6중량%

물(water) 0.07 중량%

메탄올(Methanol) 0.13중량%

탁도(Turbidity) 1ppm

본 발명의 상기 실시 예1은 본 발명의 목적달성을 위하여 각각의 조성물에 대한 실시예2의 최소비율과 실시예3의 최대비율에서 얻어낸 최적의 성분비율을 백분율로 나타낸 것이다.

이 상태에서 스티로폼의 용해속도는 물론 감용제의 회수 비율과 안정적인 회수가 가장 우수함을 확인토록 한 것이다.

용제의 회수율의 실험결과

	실시예 1	실시예 2	실시예 3
회수율	99.9%이상	97%이상	95%이상
용해속도	10cm3/min	7cm3/min	5cm3/min

본 발명에서의 감용제(용매)의 회수율은 실시예 1이 가장 우수한 것이고, 이때 손실되는 것은 물이고, 회수시스템에 의하여 회수된 감용제를 재사용할 경우에는 물(0.07 중량%)을 보충함으로서 적정한 점도유지가 가능하여 스티로폼(용질)을 용해하기 가장 적정한 용매로 사용될 수 있는 것이다.

또한 본 발명에서의 감용제를 얻기 위한 각각의 조성성분들을 혼합할 경우에 적정한 배합비율만 유지하면 되고, 순서에 관계없이 혼합만 함으로서 바로 감용제로서의 사용가능하게 될 수 있는 것이다.

단 이를 혼합할 경우에 0℃이하에서는 혼합이 이루어지지 않는 문제점이 있는 것이어서 영하가 아닐 경우에는 어던 상황에서도 혼합이 잘될 수 있는 것이다.

실시예 2

산도(Acid Number) 0.2

칼라인덱스(Color APHA) 2

다이메틸 아디페이트(Dimethyl Adipate) 10중량%

다이메틸 글루타레이트(Dimethyl Glutarate) 55 중량%

다이메틸 석시네이트(Dimethyl Succinate) 15 중량%

다이메틸스테아라민(Dimethyl Stearamine) 1 중량%

베헤나미도프로필 디메칠(Behenamidopropyl Dimethyl) 0.8 중량%

이소스테아라미도프로필 디메칠(Isostearamidopropyl Dimethyl) 1.8중량%

물(Water) 0.05 중량%

메탄올(Methanol) 01 중량%

탁도(Turbidity) 1 ppm

상기 실시 예 2는 본 발명의 목적 달성을 위하여 최소의 효과를 기대할 수 있는 각각의 조성물의 최소 성분비율을 나타낸 것이고, 이 상태에서도 본 발명의 목적을 충분하게 달성할 수 있지만 실시예1에 비하여는 감용제의 회수율이나 스티로폼의 용해도가 가장 낮은 비율을 확인할 수 있었다.

실시예 3

산도(Acid Number) 03

칼라인덱스(Color APHA) 11

다이메틸 아디페이트(Dimethyl Adipate) 25중량%

다이메틸 글루타레이트(Dimethyl Glutarate) 65중량%

다이메틸 석시네이트(Dimethyl Succinate) 25중량%

다이메틸스테아라민(Dimethyl Stearamine) 3중량%

베헤나미도프로필 디메칠(Behenamidopropyl Dimethyl) 2중량%

이소스테아라미도프로필 디메칠(Isostearamidopropyl Dimethyl)3중량%

물(Water) 0.1중량%

메탄올(Methanol) 0.2중량%

탁도(Turbidity) 5ppm

상기 실시예 3은 본 발명의 목적달성을 위한 각각의 조성물의 최대 성분비율을 나타낸 것이고, 이럴 경우에도 본 발명의 목적을 달성할 수 있지만 불필요한 원가 상승은 물론 비경제적인 부분이 존재할 수 있다.

따라서 상기 실시 예1과 실시 예3의 최소와 최대의 범위 이내에서 용해하고자 하는 스티로폼의 상태에 따라서 적정한 비율(백분율)로 혼합하여 사용토록 할 수 있는 것이다.

본 발명에서 각각의 조성성분들의 실시예 1의 최소율과 실시예3과 같이 최대율에서의 최소와 최대의 비율을 조절하여 100분률로 나타낼 수 있는 것이다.

다음은 본 발명에서의 각각의 조성성분에 대한 특성에 대한 설명이다.

산도(acid number)

유지 시료 1g에 들어 있는 유지지방산을 중화하는데 필요한 수산화칼륨의 mg수를 나타내는 것으로, 이 값은 지방산에 존재하는 유리지방산의 양을 측정함과 동시에 품질의 척도가 된다.

그 이유는 유지는 저장, 산패 등의 원인으로 가수분해를 일으켜 유리지방산을 생성하기 때문이고, 본 발명에서의 산도는 이물질의 분리 역활을 하는 것이다.

예를 들면 적정한 산도 유지는 감용제에 용해된 용액에 스티로폼에 부착되어진 이물이나 함유되어진 색상등에 의하여 분리공정에서 감용제와 스티렌이 분리된 상태에서 스티렌에 불순물이 함유될 수 있는 것을 방지할 수 있는 것이다.

따라서 본 발명에서의 산도가 0.2 이하이거나 또는 0.3 이상일 경우에는 분리공정에서 분리된 감용제를 재사용할 수 없는 문제점이 발생되는 것이다.

본 발명에서의 산도는 기름이나 윤활유 등에서 산화에 의해 생긴 산성물질의 양을 나타내는 지표인데 산성물질의 양에 따라서 산화 및 부식에 의해 감용제의 특성이 변화하게 된다.

또한 이러한 산도는 일반적으로 mg KOH/g 으로 표시되는데 이는 용제(윤활유) 1g당 칼륨하이드록시드(KOH) 1mg가 필요한 양을 의미하는 것이다.

따라서 산도가 높을수록 본 발명의 감용제의 부식성이 높아지며, 감용제의 손상이나 부식에 의하여 감용제를 재사용할 수 없게 되는 것이다.

따라서 본 발명에서의 산도는 0.2 이하이거나 또는 0.3 이상일 경우에는 미세한 차이에 의하여도 감용제를 재사용할 수 없는 문제점이 있는 것이다.

칼라인덱스(APHA COLOR)는

'미국공중보건협회'에서 지정한 수치로 주로 물(오수처리),화학물,석유,플라스틱과 제약분야에서 물의 색상(water white)과 유사한 제품의 색상을 표현할 때 사용하는 칼러인덱스이다.

발명에서의 칼라는 재사용시 색이 진해지는데 사용자 들에게 시각적인 부분을 제공하기 위한 것으로, 2이하일 경우에도 문제는 없으나 11이상일 경우에 시각적으로 불편함을 제공할 수 있다

그러나 조성물에 대한 성분의 변화에는 영향을 미치지 않는다.

다이메틸 아디페이트(Dimethyl adipate)

본 발명에서 조성성분으로 사용되는 다이메틸 아디페이트(Dimethyl adipate)는 연한 냄새가 나는 무색 액체이며, 분자식은 C4H14O4이며 몰 질량은 174.19 g/mol이다.

끓는 점은 213-215℃이고, 용융점은 -50℃이고, 유기 용매에서는 녹는 반면, 물에서는 약간 녹기 때문에 물에 대해서는 불용성이라고 볼수 있고, 주로 수지, 코팅 및 플라스틱 제조에서 용매로 사용된다.

본 발명에서의 상기 조성성분은 EPS라고 하는 발포폴리스티렌(Expanded Poly Styrene)일명 스티로폼이 용해되면서 감용제에 함유되어지는 공기도 제거하기 위한 것이다.

따라서 본 발명에서의 상기 다이메틸 아디페이트의 함량이 10중량%이하이거나 25중량%이상일 경우에는 분리된 상태에서의 감용제의 재사용이 불가능한 문제점이 있다.

다이메틸 글루타레이트(DIMETHYL GLUTARATE)

본 발명의 다이메틸 글루타레트(Dimethyl glutarate)는 무색 액체로, 약한 특유의 냄새가 난다.

분자식은 C7H12O4이며, 몰 질량은 160.17 g/mol이다.

끓는점은 252도, 용해도는 물에 비해 유기용매에 잘 녹는 특징이 있고, 주로 플라스틱, 코팅, 표백제, 표면활성제 등에 사용된다.

본 발명에서의 다이메틸 글루타레트는 상기 다이메틸 아디페이트와 동일하게 EPS라고 하는 발포폴리스티렌(Expanded Poly Styrene)일명 스티로폼이 용해되면서 감용제에 함유되어지는 공기도 제거하기 위한 것이다.

따라서 만일 함량이 55중량%이하이거나 65중량%이상일 경우에는 재사용이 불가능한 문제점이 있다.

다이메틸 석시네이트(DIMETHYL SUCCINATE)

본 발명에서 다이메틸 석시네이트(Dimethyl succinate)는 무색 액체로, 특유의 냄새가 있다.

분자식은 C6H10O4이며 몰 질량은 146.14 g/mol이다.

끓는점은 190-195℃이고, 용해도는 물에 대해 불용성이나 유기 용매에는 잘 녹는다.

이 화합물은 화장품, 산업용 코팅, 플라스틱 제조 등 다양한 분야에서 사용되고 있다.

본 발명에서의 다이메틸 석시네이트는 폴리스티렌과 감용제와의 분리기능을 하는 것으로, 그 함량이 15중량%이하이거나 또는 25중량%이상일 경우에는 폴리스티렌과 용해제가 분리되지 않는 문제점이 있는 것이다.

다이메틸스테아라민(Dimethyl stearamine)

본 발명에서 상기 디메틸 스테아라민(Dimethyl stearamine)은 무색에서 연한 노란색 액체로, 특유의 약한 냄새가 난다.

화학식은 C19H41N이며 몰 질량은 283.54 g/mol이다.

녹는 점은 -1℃이고, 끓는 점은 283℃이다.

물에는 불용성이지만, 유기 용매에는 잘 녹는다.

이 화합물은 부식 방지제, 계면활성제, 항균제, 유화제 등의 산업에서 사용된다.

본 발명의 디메틸 스테아라민은 다른 요소들과 결합시 발화가 발생될 수 있는 것을 차단하는 것으로, 함량이 1중량% 이하이거나 3 중량% 이상일 경우에는 재사용이나 분리가 불가능한 문제점이 잇습니다.

베헤나미도프로필 디메칠(Behenamidopropyl Dimethyl)

본 발명에서 베헤나미도프로필 디메칠은 암모니아의 수소 원자를 카복시산의 카복시기에서 수산기를 떼어 낸 나머지기로 치환하여 생긴 화합물의 형태인 베헤나미도프로필 디메칠 아미드(Behenamidopropyl dimethylamide)로 존재하고, 성상은 노란색에서 갈색의 점성 액체로, 약한 특유의 냄새가 난다.

화학식은 C22H45NO이며, 몰 질량은 349.6 g/mol이다.

녹는 점은 -5℃이고, 끓는 점은 391.2℃이다.

물과 에탄올에는 불용성이지만, 유기 용매에는 잘 녹는다.

이 화합물은 산업용 세제, 화장품, 헤어 케어 제품 등의 조성물에서 부드러운 향과 윤활성을 제공하는 정제제로 사용된다.

본 발명에서 베헤나미도프로필 디메칠 아미드는 각각의 조성성분들의 분자의 배열이나 각 해당 원자들간의 화학결합을 트러블 없이 정리하는 성분이고, 함량이 0.8중량%이하이거나 2중량% 이상일 경우에는 재사용이 불가능한 문제점이있다.

이소스테아라미도프로필 디메칠(Isostearamidopropyl Dimethyl)

본 발명에서 이소스테아라미도프로필 디메칠은 암모니아의 수소 원자를 카복시산의 카복시기에서 수산기를 떼어 낸 나머지기로 치환하여 생긴 화합물의 형태인 이소스테아라미도프로필 디메칠 아미드(Isostearamidopropyl dimethylamide)로 존재하고, 성상은 노란색에서 갈색의 점성 액체로, 특유의 냄새가 납니다.

화학식은 C19H42N2O이며, 몰 질량은 314.56 g/mol입니다.

녹는 점은 -10℃이고, 끓는 점은 396.7℃입니다.

물과 에탄올에는 불용성이지만, 유기 용매에는 잘 녹습니다.

이 화합물은 산업용 세제, 화장품, 헤어 케어 제품 등의 조성물에서 윤활성을 제공하는 정제제로 사용됩니다.

상기 베헤나미도프로필 디메칠 아미드와 동일하게 본 발명의 각각의 조성성분들의 분자의 배열이나 각 해당 원자들간의 화학결합을 트러블 없이 정리하는 성분이고, 함량이 1.8중량% 이하이거나 3중량%이상일 경우에는 재사용이 불가능한 문제점이있다.

물(Water)

본 발명에서의 물은 점도를 낮추기 위해서 사용되는 것으로, 정제수나 수돗물 어느 것이나 관련이 없다.

그러나 함량이 0.05중량%이하일 경우에는 점도가 높아져 끈적함이 강해지고, 0.1중량% 이상일 경우에는 점도가 없어 묽어지는 문제점이 있다.

메탄올(Methanol)

본 발명에서의 메탄올(Menthanol)은 무색에서 연한 노란색의 액체이며, 향기가 강하고 상쾌한 향이 나는 휘발성 화합물입니다.

화학식은 C10H20O이며, 몰 질량은 156.27 g/mol입니다.

끓는점은 168도C이며, 물과 잘 혼합됩니다.

주로 화장품 제조에서 향료로 사용되거나, 진통제로서 의학적 용도로도 사용됩니다.

일명 가장 간단한 알코올로 메틸알코올이라고도 한다.

유기합성재료, 용제, 세척제, 연료, 에탄올의 변성용으로 쓰인다.

녹는점 -97.8℃, 끓는점 64.7℃, 비중 0.79이다. 가볍고 무색의 가연성이 있는 유독한 액체이고, 일산화탄소와 수소를 촉매로 써서 합성한다. 목재의 건류로 얻어지는 조 메탄올을 정제해서도 얻어진다

본 발명의 메탄올의 조성성분은 기체 변형하여 용해제의 재사용을 위하여 사용된다.

본 발명에서의 메탄올의 함량이0.1중량% 이하이거나 0.2중량% 이상일 경우에는 재사용이 불가능하다.

탁도(Turbidity) 단위 ppm

본 발명에서의 탁도는 색상과 동일하게 사용자의 시각적인 부분을 제공하기 위한 것으로, 본 발명의 조성성분의 변화에는 어떠한 형태로도 영향을 미치지 않는 것이다.

도 1은 감용장치의 모습을 보여주는 주는 것으로, 특히 스티로폼을 다단 가압하여 넓게 분산시키면서 감용제 속으로 잠기면서 용해되는 모습을 보여주는 것이다.

이를 참고하여 설명하면, 본 발명은 감용장치(100)는 내공간을 형성하고 있는 직사각형의 형태의 하우징(101)을 구비한 상태에서, 상기 하우징 내부에 감용제가 담겨지는 용제통(102)이 개폐문을 통해 출입 가능하게 구비되고, 상기 개폐문(103)의 상측으로는 폐 스티로폼을 내공간 안쪽의 용제통으로 투입할 수 있게 투입구(104)가 구비된다.

이때 용제통(102)에는 상술한 감용제가 수용되고, 상기 투입구(104)의 상측으로는 구동부(106)에 의해 승하강 이동하는 누름부(105)가 구비되어 투입구로부터 투입된 폐 스티로폼이 용제통에 담기게 되면 감용제에 의하여 부력이 발생하면서 상승하게 되고, 이때 컨트롤러(107)의 컨트롤에 의해 상기 누름부(105)를 하강시키면서 폐 스티로폼과 감용제와의 접촉면적을 증대시키면서 쉽게 용해되게 하는 것이다.

이때 컨트롤러(107)는 감용제 위에 부유하고 있는 서로 다른 크기와 부피의 스티로폼을 다단 가압하여 스티포폼들을 넓게 분산시키면서 최대한 균일하게 감용제 속으로 잠겨 겔상태로 용해되게 한다.

도 2는 본 발명의 감용제에 용해된 폴리스틸렌을 회수하는 회수시스템 및 이의 전체 공정을 보여주는 것이다.

이를 참고하여 설명하면, 폐 스티로폼이 감용제에 녹아 겔상태의 액체가 담긴 용제통(102)를 회수하게 되면, 리프터(1)를 통해 상기 용제통(102)을 상방향으로 이동시킨 후 겔상태의 액체를 스토리지탱크(2)에 저장한다.

이때 스토리지탱크(2)는 하단에 구비된 스크류피더(3)에 의해 내부에 수용된 겔상태의 액체를 일정하게 전방에 위치한 스트레인탱크(4)로 이동시켜 주고,

상기 스트레인탱크(4)는 내부에 구비된 필터로 겔상태의 액체에 함유된 이물질을 걸러준 후 펌프와 제1히팅파이프(18)를 통해 겔상태의 액체를 가열하여 일정 범위 이내의 점도를 유지한 상태로 원심분리기(5)로 이동시켜 준다.

이때 원심분리기(5)는 복수로 이루어져 양에 따라 선택적으로 동작하면서 저장된 겔상태의 액체를 필터링하고 하부에 위치한 모노호퍼(6)로 이동시킨다.

그리고 상기 모노호퍼(6)는 겔상태의 액체를 가스 배출 가능한 제2히팅파이프(19)를 통해 겔상태의 액체를 가열하여 일정 점위 내에서 점도를 유지한 상태로 세퍼레이터(7)로 이동시키고,

상기 세퍼레이터(7)는 적층판에 의해 복수의 영역으로 구획되어 있는 한편, 각각의 영역에는 저속 회전하는 회전체가 구비되어, 상기 회전체가 저속회전할 때에 나선형의 띠를 이루는 블레이드와 상기 블레이드에 일정한 간격으로 구비된 스퀴지에 의해 겔상태의 액체를 넓게 퍼트리는 동시에 스퀴지로 고온 가압하여 기체상태의 감용제는 각각 영역에 구비된 배출구로 배출되게 하고 고온의 용융된 폴리스틸렌은 순차적으로 아래 영역으로 내려와 각각의 영역에 구비된 회전체의 회전에 의해 다시 고온 가압되면서 분리 배출되는 과정을 반복하게 한다.

이때 기체상태의 감용제는 각 구역의 배기구를 통해 밖으로 이동된 후 히팅익스체인져(12,13)에 의해 냉각되어진 다음 리시브탱크(14,15)에 저장되고,

고온의 용융된 폴리스틸렌은 스크루익스트루더(8)로 고온의 폴리스틸렌를 냉각 수조(9)로 밀어넣어 띠 형태로 응고된 폴리스틸렌을 만들어 주고, 이를 펠렛타이저(10)에 의해 일정한 크기로 절단된 후 캐처탱크(11)에 저장함으로써, 감용제와 폴리스틸렌을 회수하여 재사용하는 것이다.

지금까지 본 고안은 첨부된 도면을 참고하여 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양하게 변형 및 균등이론에 의해 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 따라서 본 고안의 진정한 기술적 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

1:리프터 2:스토리지탱크
3:스크류피더 4:스트레인탱크
5:원심분리기 6:모노호퍼
7:세퍼레이터 8:스크류익스트루더
9:냉각수조 10:펠렛타이저
11:캐처탱크 12,13:히팅익스체인져
14,15:리시브탱크 16,17:보일러
18:제1히팅파이프 19:제2히팅파이프
100:감용장치 101:하우징
102:용제통 103:개폐문
104:투입구 105:누름부
106:구동부 107:컨트롤러

Claims

폐 스티로폼이 감용장치에 의해 감용제에 잠겨 용해되면서 겔상태의 액체가 회수되어지게 하는 한편
용해된 겔상태의 액체는 회수시스템을 통해 이물질 제거 후 고온 가압된 기체상태의 감용제와 고온의 용융된 폴리스틸렌으로 각각 분리 회수되어 각각 재사용되어지도록
상기 감용제는 산도(Acid Number) 0.24 이고, 다이메틸 아디페이트(Dimethyl Adipate) 14.2 중량%와 다이메틸 글루타레이트(Dimethyl Glutarate) 59.4 중량%와 다이메틸 석시네이트(Dimethyl Succinate) 20.2 중량%와 다이메틸스테아라민(Dimethyl Stearamine) 2.2중량%와 베헤나미도프로필 디메칠(Behenamidopropyl Dimethyl) 1.2 중량%와 이소스테아라미도프로필 디메칠(Isostearamidopropyl Dimethyl) 2.6중량%와 물(water) 0.07 중량%와 메탄올(Methanol) 0.13중량%를 0℃이상의 온도에서 혼합하여 제조되어,
폐 스티로폼이 감용제에 잠겨 용해되는 속도는 10cm³/min가 되고 분리 회수되는 감용제의 회수 비율은 99%로 안정적인 회수 및 재사용 가능한 것을 특징으로 하는 스티로폼 감용제의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 감용장치는 내공간을 형성하고 있는 하우징을 구비한 상태에서, 상기 하우징 내부에 감용제가 담겨지는 용제통)이 개폐문을 통해 출입 가능하게 구비되고, 상기 개폐문의 상측으로는 폐 스티로폼을 내공간 안쪽의 용제통으로 투입할 수 있게 투입구가 구비되고, 상기 용제통에는 감용제가 수용되고, 상기 투입구의 상측으로는 구동부에 의해 승하강 이동하는 누름부가 구비되어 컨트롤러가 상기 누름부를 하강시켜 부력에 의해 감용제 위로 상승하려는 폐 스티로폼을 가압하여 감용제와의 접촉면적을 증대시켜 용해되게 구비되어 있으며,
상기 회수시스템은 용제통을 회수하게 되면 리프터를 통해 상기 용제통을 상방향으로 이동시켜 겔상태의 액체를 스토리지탱크에 저장하고, 상기 스토리지탱크는 하단에 구비된 스크류피더를 통해 겔상태의 액체를 전방에 위치한 스트레인탱크로 이동시켜 주고, 상기 스트레인탱크는 내부에 구비된 필터로 겔상태의 액체에 함유된 이물질을 걸러준 후 펌프와 제1히팅파이프를 통해 겔상태의 액체를 가열하여 일정 범위 이내의 점도를 유지한 상태로 원심분리기로 이동시켜 필터링한 후 하부에 위치한 모노호퍼로 이동되게 하고, 상기 모노호퍼는 겔상태의 액체를 제2히팅파이프를 통해 겔상태의 액체를 가열하여 세퍼레이터로 이동시키고, 상기 세퍼레이터는 적층판에 의해 복수의 영역으로 구획되어 있는 한편 각각의 영역에는 저속 회전하는 회전체가 구비되어 상기 회전체가 저속회전하면서 겔상태의 액체를 넓게 퍼트리는 동시에 회전 가압하여 기체상태의 감용제는 각각의 영역에 구비된 배출구로 배출되고 고온의 용융된 폴리스틸렌은 순차적으로 아래 영역으로 내려와 각각의 영역에 구비된 회전체의 회전에 의해 다시 고온 가압되면서 분리 배출되게 구비되어 있으며,
상기 감용제는 칼라인덱스(Color APHA) 4 이면서 탁도(Turbidity)가 1ppm이 유지토록 되어 있는 스티로폼 감용제의 제조방법.
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