KR20120128480A - Recycled polyester using waste polyester and manufacturing method thereof - Google Patents

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KR20120128480A
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마진숙
정긍식
민기훈
최미남
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김동원
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웅진케미칼 주식회사
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Abstract

PURPOSE: A manufacturing method of recycled polyester using waste polyester is provided to increase productivity of recycled polyester and to improve physical properties such as color of recycled polyester by reducing time for depolymerization. CONSTITUTION: A depolymerizing method of waste polyester flakes to bis-2-hydroxethylterephthalate comprises: a step of obtaining a primary mixture by mixing waste polyester flake with ethylene glycol as a solvent and catalyst; a step of melting the waste polyester flake in the primary mixture; and a step of generating bis-2-hydroxyethylterephthalate by adding zinc acetate as a catalyst into the melt primary mixture and depolymerizing the same.

Description

폐폴리에스테르를 이용한 재생 폴리에스테르 및 그 제조방법 {RECYCLED POLYESTER USING WASTE POLYESTER AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}Recycled polyester using waste polyester and manufacturing method thereof {RECYCLED POLYESTER USING WASTE POLYESTER AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 폐폴리에스테르를 해중합촉매로서 에틸렌글리콜 및 아세트산아연(zinc acetate)을 이용하여 해중합하여 중간체로서 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트(BHET)를 생성시키고, 생성된 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트(BHET)를 다시 축합시켜 신생의 폴리에스테르의 동일 또는 유사한 물성을 갖는 재생 폴리에스테르를 수득하도록 하는 폐폴리에스테르를 이용한 재생 폴리에스테르 및 그 제조방법에 관한 것이다.
The present invention depolymerized waste polyester using ethylene glycol and zinc acetate as depolymerization catalyst to produce bis-2-hydroxyethyl terephthalate (BHET) as an intermediate, and produced bis-2-hydroxy. The present invention relates to a recycled polyester using waste polyester and a method for producing the same, wherein the ethyl terephthalate (BHET) is condensed again to obtain a recycled polyester having the same or similar physical properties of the new polyester.

소득이 증가하고, 생활수준이 향상됨에 따라 발생하는 폐기물의 양은 증가일로에 있으며, 이들은 심각한 환경오염을 야기하고 있다. 특히 폐합성수지는 생활쓰레기의 약 15%정도이나, 발포성형이나 중공성형된 것이 많아 훨씬 더 많은 부피를 차지하고 있으며, 소각하면 각종 유해기체가 발생하여 스모그의 원인이 되고, 매립하여도 잘 분해되지 않는 단점이 있다.As incomes rise and living standards rise, the amount of waste generated increases, causing serious environmental pollution. In particular, waste synthetic resins account for about 15% of household waste, but many of them are foam-molded or hollow-molded, and they occupy much more volume.Incineration generates various harmful gases, which cause smog, and they do not decompose even when landfilled. There are disadvantages.

환경을 고려한 정책의 일환으로 광분해성 수지나 생분해성 수지와 같은 분해성 수지의 사용이 점차 늘어나는 추세에 있다. 그러나 광분해성 수지는 땅에 매립될 경우 그 분해효과를 볼 수 없으며, 생분해성 수지는 일반 합성수지보다 5 내지 10배나 비싸기 때문에 범용화에 어려움을 지니고 있으며, 현재 개발된 분해성 수지는 일반 합성수지보다 물성이나 특성이 좋지않아 산업상으로 사용하는데에 한계가 있었다.As part of environmentally-friendly policies, the use of degradable resins such as photodegradable resins and biodegradable resins is gradually increasing. However, photodegradable resins do not show the degrading effect when they are buried in the ground, and biodegradable resins have difficulty in generalization because they are 5 to 10 times more expensive than ordinary synthetic resins. This was not good and there was a limit to using it industrially.

따라서 환경호보와 자원의 재활용이라는 측면에서 분해성 수지의 사용보다는 폐합성수지의 재활용에 대한 관심이 높아지고 있다. 선진 외국의 경우, 이미 장기적인 계획하에서 폐기물로부터 유용자원의 회수와 재활용에 대한 연구가 여러 방면으로 추진되고 있다. 국내에서도 환경오염에 대한 여론이 대두되기 시작하면서, 폐자원의 경제적인 회수 및 재활용 방안계획이 수립되기에 이르렀고, 이와 관련된 연구가 진척되고 있는 실정이다.Therefore, in terms of environmental protection and recycling of resources, there is increasing interest in recycling waste synthetic resins rather than using degradable resins. In advanced foreign countries, research on the recovery and recycling of useful resources from wastes has already been carried out in a number of ways with long-term planning. Public opinion on environmental pollution has begun to emerge in Korea, and a plan for economic recovery and recycling of waste resources has been established, and related research is being progressed.

일반 합성수지 중에서 폴리에스테르는 섬유, 필름, 식품용기 등에서 가장 폭 넓게 많이 사용되고 있는 합성수지로서, 상기한 물품들 즉, 섬유, 필름, 식품용기 등을 제조하는 과정 중에 발생하는 폐폴리에스테르나 사용 후 버려지는 음료수 병과 같은 폐폴리에스테르 등의 폐기물의 재활용이 큰 관심사로 대두되고 있다.Among general synthetic resins, polyester is the most widely used synthetic resin in fibers, films, food containers, etc., and waste polyester generated during the manufacturing of the above-mentioned articles, ie, fibers, films, food containers, etc. The recycling of waste such as waste polyester such as drinking water bottles is a big concern.

고체화된 폴리에스테르는 열에 불안정하기 때문에 용융점 이상의 온도에서 녹인 후 다시 사용한다는 것은 거의 불가능하므로, 이보다 낮은 온도에서 폐물을 회수해야 한다. 폐폴리에스테르를 회수하는 방법으로는 폐폴리에스테르를 촉매 등을 사용하여 해중합을 통해 원료가 되는 테레프탈산(terephthalic acid: TPA), 디메틸테레프탈레이트(Dimethly terephthalate: DMT) 및 에틸렌글리콜(ethlyene glycol:EG)을 회수하는 방법과 중간생성물인 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트(bis-2-hydroxyethyl terephthalate: BHET)를 제조하는 방법 등이 있다.Solidified polyesters are thermally unstable, so it is almost impossible to reuse them after melting at temperatures above the melting point, so wastes must be recovered at lower temperatures. The waste polyester is recovered by terephthalic acid (TPA), dimethyl terephthalate (DMT) and ethylene glycol (ethlyene glycol: EG), which are raw materials through depolymerization using waste polyester as a catalyst. And a method for preparing an intermediate product bis-2-hydroxyethyl terephthalate (BHET).

이러한 방법들 중 테레프탈산, 디메틸테레프탈레이트 및 에틸렌글리콜을 회수하는 방법은 폐폴리에스테르를 해중합하여 테레프탈산, 디메틸테레프탈레이트 및 에틸렌글리콜을 회수하는데, 공정이 복잡하며 생산시간이 오래 걸리고, 회수된 테레프탈산, 디메틸테레프탈레이트 및 에틸렌글리콜을 이용하여 재생 폴리에스테르를 생산하는 방법은 중간생성물인 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트로 재생 폴리에스테르를 생산하는 방법에 비해 절차가 복잡하고, 생산시간이 오래 걸리는 단점이 있다. 따라서 중간생성물인 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트를 회수하는 재생 폴리에스테르를 생산하는 방법이 개발되고 있으나, 회수된 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트로 제조되는 재생 폴리에스테르는 회수된 테레프탈산, 디메틸테레프탈레이트 및 에틸렌글리콜로 제조되는 재생 폴리에스테르보다 물성이나 색상이 떨어지는 문제점이 있었다.Among these methods, the method of recovering terephthalic acid, dimethyl terephthalate and ethylene glycol recovers terephthalic acid, dimethyl terephthalate and ethylene glycol by depolymerizing waste polyester, which is complicated and takes a long time, and recovers terephthalic acid, dimethyl. The method of producing recycled polyester using terephthalate and ethylene glycol has a disadvantage in that the procedure is complicated and takes a long time, compared to the method of producing recycled polyester with an intermediate product bis-2-hydroxyethyl terephthalate. have. Therefore, a method for producing regenerated polyester recovering the intermediate bis-2-hydroxyethyl terephthalate has been developed, but the regenerated polyester prepared from the recovered bis-2-hydroxyethyl terephthalate is recovered terephthalic acid, There was a problem that the physical properties or color is lower than the recycled polyester made of dimethyl terephthalate and ethylene glycol.

또한, 일반적인 해중합방법은 폐폴리에스테르와 에틸렌글리콜을 혼합하여 용융하여 해중합을 실시하나, 상기 에틸렌글리콜을 촉매 겸 용제로 사용하는 종래의 해중합은 해중합에 소요되는 시간(약 2시간 또는 그 이상)이 길어서 생산성이 저하됨은 물론 장시간의 해중합으로 인한 색상의 저하라는 문제점이 있었다.In addition, in general, the depolymerization is carried out by mixing the melted polyester with ethylene glycol to melt the depolymerization, but the conventional depolymerization using the ethylene glycol as a catalyst and solvent is required to depolymerize (about 2 hours or more) As a result, the productivity is lowered, and there is a problem of deterioration of color due to long depolymerization.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 버려지는 폐폴리에스테르를 수거하여 해중합을 통해 폐폴리에스테르에서 양질의 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트를 회수하고, 회수된 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트를 이용하여 중축합반응을 통하여 재생 폴리에스테르를 생산토록 함에 있어서, 해중합에 소요되는 시간을 단축시킴으로써 재생 폴리에스테르의 생산성을 높임과 동시에 재생 폴리에스테르의 색상 등 물성의 향상을 꾀할 수 있는 폐폴리에스테르를 이용한 재생 폴리에스테르 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been invented to solve the above problems, by collecting the discarded waste polyester to recover the good bis-2-hydroxyethyl terephthalate from the waste polyester through depolymerization, recovered Bis-2 -By using hydroxyethyl terephthalate to produce regenerated polyester through polycondensation reaction, the time required for depolymerization can be shortened to increase productivity of regenerated polyester and to improve physical properties such as color of regenerated polyester. It is an object of the present invention to provide a recycled polyester using a waste polyester that can be designed and a method for producing the same.

또한, 일반적인 제조방법에 의해 제조되는 신생 폴리에스테르와 물성에 차이가 없는 재생 폴리에스테르 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
It is also an object of the present invention to provide a newly produced polyester produced by a general production method and a recycled polyester having no difference in physical properties and a method for producing the same.

본 발명의 하나의 구체예에 따르면, 폐폴리에스테르 플레이크를 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트(BHET)로 해중합하는 해중합방법에 있어서, (1) 폐폴리에스테르 플레이크를 촉매 겸 용매로서의 에틸렌글리콜(EG ; ethylene glycol)과 혼합하여 제1혼합물을 수득하는 혼합단계; (2) 상기 제1혼합물 중의 폐폴리에스테르 플레이크를 용융시키는 용융단계; 및 (3) 용융된 상기 제1혼합물에 촉매로서 아세트산아연을 첨가하여 해중합시켜 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트(BHET)를 생성시키는 해중합단계;를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 폐폴리에스테르의 해중합방법이 제공된다.According to one embodiment of the present invention, in the depolymerization method of depolymerizing waste polyester flakes with bis-2-hydroxyethyl terephthalate (BHET), (1) ethylene glycol as a catalyst and solvent ( EG; mixing with ethylene glycol) to obtain a first mixture; (2) a melting step of melting the waste polyester flakes in the first mixture; And (3) depolymerization by adding zinc acetate as a catalyst to the melted first mixture to depolymerize to produce bis-2-hydroxyethyl terephthalate (BHET). Depolymerization method is provided.

상기 혼합단계에서 상기 제1혼합물은 상기 폐폴리에스테르 플레이크와 에틸렌글리콜(EG)을 몰비로 1.0 : 0.1 내지 2.0으로 혼합되어 이루어질 수 있다.The first mixture in the mixing step may be made by mixing the waste polyester flakes and ethylene glycol (EG) in a molar ratio of 1.0: 0.1 to 2.0.

상기 용융단계는 1.5 내지 2.5㎏/㎠의 압력 하의 질소가스 분위기 중에서 용융된 상기 제1혼합물을 10 내지 50rpm의 속도로 교반하면서 3 내지 4시간 동안 210 내지 240℃의 온도범위로 가열시키는 것으로 이루어질 수 있다.The melting step may consist of heating the first mixture melted in a nitrogen gas atmosphere under a pressure of 1.5 to 2.5kg / ㎠ at a temperature of 210 to 240 ℃ for 3 to 4 hours while stirring at a rate of 10 to 50rpm have.

상기 해중합단계에서 상기 아세트산아연은 상기 폐폴리에스테르 플레이크 1㎏을 기준으로 하여 50 내지 200ppm의 양으로 사용될 수 있다.In the depolymerization step, the zinc acetate may be used in an amount of 50 to 200 ppm based on 1 kg of the waste polyester flakes.

상기 해중합단계는 용융된 상기 제1혼합물을 2.0 내지 2.5㎏/㎠의 압력 하의 질소가스 분위기 중에서 용융된 상기 제1혼합물을 30 내지 70rpm의 속도로 교반하면서 50 내지 119분 동안 225 내지 260℃의 온도범위로 가열시키는 것으로 이루어질 수 있다.The depolymerization step is a temperature of 225 to 260 ° C. for 50 to 119 minutes while stirring the molten first mixture in a nitrogen gas atmosphere under a pressure of 2.0 to 2.5 kg / cm 2 at a speed of 30 to 70 rpm. Heating to a range.

상기 해중합단계 이후에 상기 해중합단계에서 생성되는 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트를 여과하여 이물질을 제거하는 필터링단계가 더 포함될 수 있다.After the depolymerization step, a bis-2-hydroxyethyl terephthalate produced in the depolymerization step may be further filtered to remove the foreign matter.

본 발명의 다른 하나의 구체예에 따르면, 폐폴리에스테르 플레이크를 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트(BHET)로 해중합한 후, 상기 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트를 중축합시켜 재생 폴리에스테르를 제조하는 재생 폴리에스테르의 제조방법에 있어서, (1) 폐폴리에스테르 플레이크를 촉매 겸 용매로서의 에틸렌글리콜(EG ; ethylene glycol)과 혼합하여 제1혼합물을 수득하는 혼합단계; (2) 상기 제1혼합물 중의 폐폴리에스테르 플레이크를 용융시키는 용융단계; (3) 용융된 상기 제1혼합물에 촉매로서 아세트산아연을 첨가하여 해중합시켜 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트(BHET)를 생성시키는 해중합단계; 및 (4) 상기 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트를 중축합시키는 중축합단계;를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 폐폴리에스테르를 이용한 재생 폴리에스테르의 제조방법이 제공된다.According to another embodiment of the present invention, depolymerized waste polyester flakes with bis-2-hydroxyethyl terephthalate (BHET), followed by polycondensation of the bis-2-hydroxyethyl terephthalate to regenerated polyester. In the method of producing a regenerated polyester, (1) mixing the waste polyester flakes with ethylene glycol (EG; ethylene glycol) as a catalyst and a solvent to obtain a first mixture; (2) a melting step of melting the waste polyester flakes in the first mixture; (3) depolymerization by adding zinc acetate as a catalyst to the melted first mixture and depolymerizing to produce bis-2-hydroxyethyl terephthalate (BHET); And (4) polycondensation step of polycondensing the bis-2-hydroxyethyl terephthalate. Provided is a method for producing recycled polyester using waste polyester, characterized in that it comprises a.

상기 중축합단계는 상기 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트를 진공상태에서 30 내지 90rpm으로 교반하면서 60 내지 240분간 245 내지 290℃의 온도범위로 가열하는 것으로 이루어질 수 있다.The polycondensation step may be performed by heating the bis-2-hydroxyethyl terephthalate at a temperature range of 245 to 290 ° C. for 60 to 240 minutes while stirring at 30 to 90 rpm in a vacuum state.

상기 중축합단계에서는 상기 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트에 중축합촉매를 첨가하여 수행될 수 있다.The polycondensation step may be performed by adding a polycondensation catalyst to the bis-2-hydroxyethyl terephthalate.

상기 중축합촉매로서는 산화안티몬(Sb2O3)이 사용될 수 있다.Antimony oxide (Sb 2 O 3 ) may be used as the polycondensation catalyst.

상기 산화안티몬은 상기 폐폴리에스테르 플레이크 1㎏을 기준으로 하여 50 내지 600ppm의 양으로 사용될 수 있다.The antimony oxide may be used in an amount of 50 to 600 ppm based on 1 kg of the waste polyester flakes.

상기 중축합단계에서는 상기 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트에 열안정제를 첨가하여 수행될 수 있다.In the polycondensation step, a heat stabilizer may be added to the bis-2-hydroxyethyl terephthalate.

상기 열안정제로는 인산(H3PO4)이 사용될 수 있다.Phosphoric acid (H 3 PO 4 ) may be used as the heat stabilizer.

상기 인산은 상기 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트 총량을 기준으로 하여 100 내지 400ppm의 양으로 사용될 수 있다.The phosphoric acid may be used in an amount of 100 to 400 ppm based on the total amount of bis-2-hydroxyethyl terephthalate.

상기 중축합단계에서는 상기 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트 총량을 기준으로 0.01 내지 3중량%의 양의 소광제로서 이산화티탄(TiO2) 또는 이산화규소(SiO2)가 더 첨가될 수 있다.In the polycondensation step, titanium dioxide (TiO 2 ) or silicon dioxide (SiO 2 ) may be further added as a quencher in an amount of 0.01 to 3% by weight based on the total amount of bis-2-hydroxyethyl terephthalate.

본 발명의 또 다른 하나의 구체예에 따르면, 상기의 해중합방법에 따라 제조되는 것을 특징으로 하는 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트가 제공된다.According to another embodiment of the present invention, bis-2-hydroxyethyl terephthalate is prepared according to the above depolymerization method.

상기 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트는 색상이 Lab 색상체계로 L*은 93.1 내지 94.9, b*는 4.4 내지 3.3인 것이 될 수 있다.The bis-2-hydroxyethyl terephthalate may have a color of Lab in a color scheme of L * of 93.1 to 94.9, and b * of 4.4 to 3.3.

본 발명의 또 다른 하나의 구체예에 따르면, 상기의 재생 폴리에스테르의 제조방법에 따라 제조되는 것을 특징으로 하는 재생 폴리에스테르가 제공된다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a regenerated polyester, characterized in that it is produced according to the method for producing a regenerated polyester.

상기 재생 폴리에스테르는 고유점도(IV) 0.65 내지 0.70㎗/g, 용융점(Tm) 240 내지 260℃의 물성을 갖는 것을 특징으로 하는 재생 폴리에스테르를 제공한다.The regenerated polyester provides a regenerated polyester characterized in that it has physical properties of intrinsic viscosity (IV) 0.65 to 0.70 dl / g, melting point (Tm) 240 to 260 ° C.

상기 재생 폴리에스테르는 색상이 L*은 40 내지 70, b*는 2 내지 8인 것을 특징으로 하는 재생 폴리에스테르를 제공한다.The regenerated polyester provides a regenerated polyester, characterized in that the color L * is 40 to 70, b * is 2 to 8.

또한, 상기 재생 폴리에스테르는 수분율이 1wt% 이하인 것을 특징으로 한다.
In addition, the regenerated polyester is characterized in that the moisture content is 1wt% or less.

본 발명에 따르면, 종래의 폐폴리에스테르의 해중합방법에 비해 현저하게 단축된 시간 동안에 해중합을 가능하게 하여 색상이 양호한 양질의 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트를 높은 생산성으로 회수할 수 있고, 또한 회수된 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트를 중축합시켜 재생 폴리에스테르를 제조할 수 있으며, 상기 재생 폴리에스테르는 일반적인 폴리에스테르에 뒤지지 않는 뛰어난 물성을 가지고 있어 다양한 산업분야에서 사용될 수 있는는 효과가 있다.According to the present invention, it is possible to recover the high quality bis-2-hydroxyethyl terephthalate with good color by enabling depolymerization for a significantly shorter time compared to the conventional depolymerization method of waste polyester. Recycled polyester can be prepared by polycondensing the recovered bis-2-hydroxyethyl terephthalate, and the recycled polyester has excellent physical properties that are inferior to that of general polyester, and thus can be used in various industrial fields. .

또한, 폐기가 어렵던 폐폴리에스테르를 재활용함으로써 자원을 절약하고 환경을 보호하는 효과가 있다.
In addition, by recycling waste polyester, which was difficult to dispose, there is an effect of saving resources and protecting the environment.

이하 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. In describing the present invention, detailed descriptions of related well-known functions or configurations are omitted in order not to obscure the subject matter of the present invention.

본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 “약”, “실질적으로” 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
The terms " about "," substantially ", etc. used to the extent that they are used herein are intended to be taken to mean an approximation of, or approximation to, the numerical values of manufacturing and material tolerances inherent in the meanings mentioned, Accurate or absolute numbers are used to help prevent unauthorized exploitation by unauthorized intruders of the referenced disclosure.

폴리에스테르를 화학적으로 재활용할 수 있는 방법으로는 물을 이용하여 단량체나 올리고머상으로 환원하는 가수분해(hydrolysis)법, 에틸렌글리콜(Ethylene glycol : EG)이나 프로필렌글리콜(Propylene glycol : PG)과 같은 글리콜을 이용하는 가글리콜분해(glycolysis)법, 메탄올을 이용하는 가메탄올 분해(methanolysis)법 등이 있다.Chemically recyclable polyesters include hydrolysis, which uses water to reduce monomers or oligomers, glycols such as ethylene glycol (EG) and propylene glycol (PG). And glycolysis using methanol, methanolysis using methanol, and the like.

가글리콜분해법은 일괄 또는 연속공정으로 할 수 있으며, 가메탄올분해법이나 가수분해법보다 저렴하며, 재용융사출법보다 더 많은 용도에 응용이 가능하다.Glycol glycolysis can be carried out in a batch or continuous process, is less expensive than methanolysis or hydrolysis, and can be applied to more applications than remelt injection.

따라서, 본 발명은 에틸렌글리콜을 이용하여 가글리콜분해법으로 폐폴리에스테르를 해중합하여 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트(bis-2-hydroxyethyl terephthalate: BHET)을 회수하고, 다시 중축합을 통해 폴리에스테르를 얻는 방법에 관한 것이다.Therefore, the present invention recovers bis-2-hydroxyethyl terephthalate (BHET) by depolymerizing waste polyester by glycolysis using ethylene glycol, followed by polycondensation. It is about how to get it.

본 발명에 따른 폐폴리에스테르의 해중합방법은, 폐폴리에스테르 플레이크를 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트(BHET)로 해중합하는 해중합방법에 있어서, (1) 폐폴리에스테르 플레이크를 촉매 겸 용매로서의 에틸렌글리콜(EG ; ethylene glycol)과 혼합하여 제1혼합물을 수득하는 혼합단계; (2) 상기 제1혼합물 중의 폐폴리에스테르 플레이크를 용융시키는 용융단계; 및 (3) 용융된 상기 제1혼합물에 촉매로서 아세트산아연을 첨가하여 해중합시켜 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트(BHET)를 생성시키는 해중합단계;를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.The depolymerization method of waste polyester according to the present invention is a depolymerization method of depolymerizing waste polyester flakes with bis-2-hydroxyethyl terephthalate (BHET), wherein (1) ethylene as a catalyst and a solvent Mixing step of obtaining a first mixture by mixing with glycol (EG; ethylene glycol); (2) a melting step of melting the waste polyester flakes in the first mixture; And (3) depolymerization by adding zinc acetate as a catalyst to the melted first mixture to depolymerize to produce bis-2-hydroxyethyl terephthalate (BHET).

상기 (1)의 혼합단계는 폐폴리에스테르 플레이크를 촉매 겸 용매로서의 에틸렌글리콜(EG ; ethylene glycol)과 혼합하여 제1혼합물을 수득하는 것으로 이루어진다. 상기 폐폴리에스테르 플레이크는 수거된 폐폴리에스테르에서 금속성분, 상이한 성분의 합성수지 등을 제거하고, 분쇄기 등을 이용하여 1 내지 20㎜의 범위의 크기의 플레이크(flake) 형상으로 분쇄한 것이며, 보다 바람직하게는 상기 폐폴리에스테르 플레이크는 용융되기 쉽도록 1 내지 5㎜의 범위의 크기로 잘게 분쇄한 것이 될 수 있으나, 본 발명은 상기한 바와 같은 플레이크 형상이나 상기한 바의 크기의 범위로 제한되는 것은 아니다.The mixing step of (1) consists of mixing the waste polyester flakes with ethylene glycol (EG; ethylene glycol) as a catalyst and a solvent to obtain a first mixture. The waste polyester flakes are those obtained by removing metal components, synthetic resins of different components, etc. from the collected waste polyester, and pulverizing them into flakes having a size in the range of 1 to 20 mm using a grinder or the like. Preferably, the waste polyester flakes may be finely pulverized to a size in the range of 1 to 5 mm to be easily melted, but the present invention is limited to the flake shape as described above or the range of the size of the bar as described above. no.

상기 (2)의 용융단계는 상기 제1혼합물 중의 폐폴리에스테르 플레이크가 상기한 바의 촉매 겸 용매로서의 에틸렌글리콜과 잘 반응하도록 그리고 또한 후술되는 아세트산아연에 의하여 해중합이 촉진되도록 하는 것으로 이루어진다.The melting step of (2) consists of allowing the waste polyester flakes in the first mixture to react well with ethylene glycol as a catalyst and solvent as described above, and also to promote depolymerization by zinc acetate described below.

상기 (3)의 해중합단계는 용융된 상기 제1혼합물에 촉매로서 아세트산아연을 첨가하여 해중합시켜 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트(BHET)를 생성시키는 것으로 이루어진다.The depolymerization step of (3) consists of adding zinc acetate as a catalyst to the molten first mixture to depolymerize to produce bis-2-hydroxyethyl terephthalate (BHET).

상기한 해중합단계에서 상기 에틸렌글리콜은 폐폴리에스테르와 에스테르 교환반응에 의한 해중합으로 폴리에스테르를 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트로 분해시킨다. 본 발명의 해중합의 반응속도는 온도, 촉매, 공급원료의 세분상태 및 글리콜의 양에 의존한다. 또한 최종 단량체의 조성은 분해반응 시간과 해중합 후 지속시간에 의해 결정된다. 글리콜의 양이 적으면 높은 온도와 더 많은 반응시간을 필요로하며 더 높은 분자량의 올리고머가 된다. 특히 본 발명에서는 기존의 해중합이 에틸렌글리콜 만을 촉매로 사용하는 것과는 달리, 에틸렌글리콜에 더해 아세트산아연을 촉매로 사용하여 해중합에 소요되는 시간을 감소시킴으로써 폐폴리에스테르의 재생율을 높임과 동시에 수득되는 올리고머의 색상을 향상시키도록 한 점에 특징이 있는 것이다.In the depolymerization step, the ethylene glycol decomposes the polyester into bis-2-hydroxyethyl terephthalate by depolymerization by a transesterification reaction with the waste polyester. The reaction rate of the depolymerization of the present invention depends on the temperature, catalyst, feedstock granularity and the amount of glycol. The final monomer composition is also determined by the decomposition reaction time and the duration after depolymerization. Lower amounts of glycol require higher temperatures and longer reaction times, resulting in higher molecular weight oligomers. In particular, in the present invention, unlike the conventional depolymerization using only ethylene glycol as a catalyst, by using zinc acetate in addition to ethylene glycol as a catalyst to reduce the time required for depolymerization of the oligomer obtained at the same time to increase the recovery rate of waste polyester It is characterized by one point that improves color.

상기 해중합은 특히 상기 폐폴리에스테르 플레이크와 에틸렌글리콜(EG)을 몰비 1.0 : 0.1 내지 2.0으로 혼합하여서 이루어지는 제1혼합물을 질소(N2)가스를 이용하여 1.5 내지 2.5㎏/㎠로 가압하고, 210 내지 240℃에서 10 내지 50rpm의 속도로 교반하면서 3 내지 4시간 동안 용융시킨 후, 상기 용융된 제1혼합물에 아세트산아연을 상기 폐폴리에스테르 플레이크 1㎏을 기준으로 50 내지 200ppm의 양으로 첨가한 후, 질소가스를 이용하여 2.0 내지 2.5㎏/㎠로 가압하고, 225 내지 260℃에서 30 내지 70rpm의 속도로 교반하면서 50 내지 119분, 바람직하게는 60 내지 90분 동안 해중합시키는 공정이다.In the depolymerization, in particular, the first mixture formed by mixing the waste polyester flake and ethylene glycol (EG) in a molar ratio of 1.0: 0.1 to 2.0 was pressurized to 1.5 to 2.5 kg / cm 2 using nitrogen (N 2 ) gas, 210 After melting for 3 to 4 hours while stirring at a rate of 10 to 50rpm at 240 ℃, zinc acetate was added to the molten first mixture in an amount of 50 to 200ppm based on 1kg of the waste polyester flakes Pressurized at 2.0 to 2.5 kg / cm 2 using nitrogen gas, and depolymerized for 50 to 119 minutes, preferably 60 to 90 minutes, while stirring at a speed of 30 to 70 rpm at 225 to 260 ° C.

상기 폐폴리에스테르 플레이크와 에틸렌글리콜의 혼합비는 상기 폐폴리에스테르 플레이크 1몰에 대하여 에틸렌글리콜이 0.1몰 미만으로 혼합되는 경우, 반응시간이 너무 길어지는 문제점이 있을 수 있고, 반대로 2.0몰을 초과하는 경우, 제한된 내용적을 갖는 반응용기 내에 상대적으로 해중합에 투여되는 폐폴리에스테르 플레이크의 양이 감소되어 생산성이 저하되고, 동일량의 폐폴리에스테르 플레이크의 해중합을 위하여 상대적으로 과다한 에너지가 소요되는 문제점이 있을 수 있다.The mixing ratio of the waste polyester flakes and ethylene glycol may have a problem that the reaction time is too long when ethylene glycol is mixed in less than 0.1 mole with respect to 1 mole of the waste polyester flakes, on the contrary, exceeds 2.0 moles In this case, the amount of waste polyester flakes administered to the depolymerization in the reaction vessel having a limited volume is reduced, resulting in a decrease in productivity and a relatively excessive amount of energy required for the depolymerization of the same amount of waste polyester flakes. have.

상기 혼합된 폐폴리에스테르 플레이크와 에틸렌글리콜(EG)은 질소(N2)가스를 이용하여 1.5 내지 2.5㎏/㎠로 가압하면서 지속적인 가열에 의해 210℃정도에서 폐폴리에스테르 플레이크가 용융이 시작되며 온도가 지속적으로 상승하다가 230 내지 240℃정도까지 상승하면 온도상승이 둔화되면서 용융이 활발히 진행된다. 용융이 어느 정도 진행이 이루어지면 10 내지 50rpm으로 교반하여 일부분에 열에너지가 한곳에 집중되어 화합물이 탄화되는 것을 방지하도록 한다.The mixed waste polyester flakes and ethylene glycol (EG) are pressurized to 1.5 to 2.5 kg / cm 2 using nitrogen (N 2 ) gas and the continuous polyester flakes start melting at about 210 ° C. by continuous heating. While continuously rising to 230 to 240 ℃ about as the temperature rises slower melting is actively proceeded. When the melting proceeds to some extent, the mixture is stirred at 10 to 50 rpm to prevent the carbonization of the compound by concentrating thermal energy in one place.

상기 폐폴리에스테르 플레이크와 에틸렌글리콜(EG)의 용융시간은 약 3 내지 4시간이 지난 후, 용융이 완료되며, 상기 폐폴리에스테르 플레이크의 용융이 완료된 후, 상기 아세트산아연을 첨가하고, 질소가스를 이용하여 2.0 내지 2.5㎏/㎠로 가압하고, 교반 속도를 20 내지 60rpm으로 상승시키고, 온도를 225 내지 260℃까지 상승시켜 상기 아세트산아연의 촉매 하에서 폐폴리에스테르 플레이크가 에틸렌글리콜에 의한 에스테르 교환반응을 통한 해중합을 촉진시켜 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트가 생성되도록 한다.After the melting time of the waste polyester flakes and ethylene glycol (EG) is about 3 to 4 hours, the melting is completed, after the melting of the waste polyester flakes is completed, the zinc acetate is added, and nitrogen gas Pressurized to 2.0 to 2.5 kg / cm 2, the stirring speed was increased to 20 to 60 rpm, the temperature was raised to 225 to 260 ° C., and the waste polyester flakes were subjected to transesterification reaction with ethylene glycol under the catalyst of zinc acetate. The depolymerization is promoted to allow bis-2-hydroxyethyl terephthalate to be produced.

상기 아세트산아연 촉매 하의 상기 해중합과정은 약 50 내지 119분의 시간의 범위 이내에서 에스테르 교환반응이 완료되어 폐폴리에스테르는 없어지고, 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트만이 남게 된다. 상기 해중합과정은 255℃에서 56rpm으로 60 내지 90분간 진행하는 것이 가장 바람직하다.In the depolymerization process under the zinc acetate catalyst, the transesterification reaction is completed within a time range of about 50 to 119 minutes, so that the waste polyester is lost and only bis-2-hydroxyethyl terephthalate remains. The depolymerization process is most preferably performed for 60 to 90 minutes at 56 rpm at 255 ℃.

상기 해중합단계에서 상기 아세트산아연은 상기 폐폴리에스테르 플레이크 1㎏을 기준으로 하여 50 내지 200ppm의 양으로 사용될 수 있으며, 50ppm 미만으로 사용되는 경우, 촉매로서의 효과를 기대하기에 충분치 못하게 되는 문제점이 있을 수 있고, 반대로 200ppm을 초과하는 경우, 수득되는 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트 및 이를 이용하여 제조되는 재생 폴리에스테르의 색상에 있어서 b값(b*)이 급격하게 증가하게 되어 색상이 좋지 못하게 되는 문제점이 있을 수 있다.In the depolymerization step, the zinc acetate may be used in an amount of 50 to 200 ppm based on 1 kg of the waste polyester flakes, and when used in less than 50 ppm, there may be a problem in that it is not sufficient to expect an effect as a catalyst. On the contrary, when it exceeds 200 ppm, the b value (b *) increases rapidly in the color of the obtained bis-2-hydroxyethyl terephthalate and the regenerated polyester produced using the same, resulting in poor color. There may be a problem.

상기 해중합단계 이후에 상기 해중합단계에서 생성되는 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트를 여과하여 이물질을 제거하는 필터링단계가 더 포함될 수 있다. 상기 필터링 공정은 상기 해중합공정으로 생성되는 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트를 필터를 통과시켜 선별과정에서 제거되지 못한 이물질을 제거하여 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트 정제하는 과정으로 필터링 공정 후 실시되는 중축합공정에서 재생폴리에스테르의 생산성 및 불량율을 낮추기 위한 공정이다. 상기 필터링 공정에서 필터는 약 300 내지 1500메쉬(mesh)의 필터를 사용하는 것이 바람직하며, 필터링 공정시간을 단축하기 위해 1.5 내지 3.0㎏/㎠로 가압할 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 당업자라면 폐폴리에스테르의 공급원 및 폐폴리에스테르의 오염도 등을 고려하여 적절한 필터의 선택 및 적절한 가압의 정도를 선택할 수 있음은 이해될 수 있는 것이다.After the depolymerization step, a bis-2-hydroxyethyl terephthalate produced in the depolymerization step may be further filtered to remove the foreign matter. The filtering process is a process of removing bis-2-hydroxyethyl terephthalate generated by the depolymerization process through a filter to remove bis-2-hydroxyethyl terephthalate and removing bis-2-hydroxyethyl terephthalate after the filtering process. It is a process for reducing the productivity and the defective rate of a recycled polyester in the polycondensation process performed. In the filtering process, the filter preferably uses a filter of about 300 to 1500 mesh, and may be pressurized to 1.5 to 3.0 kg / cm 2 to shorten the filtering process time, but the present invention is not limited thereto. It will be understood by those skilled in the art that the selection of an appropriate filter and the appropriate degree of pressurization can be selected in consideration of the source of waste polyester and the degree of contamination of the waste polyester.

상기한 바의 본 발명에 따른 상기의 해중합방법에 의하여 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트가 수득될 수 있으며, 상기 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트는 색상이 Lab 색상체계로 L*은 93.1 내지 94.9, b*는 4.4 내지 3.3인 것이 될 수 있으며, 이는 에틸렌글리콜 만을 촉매로 사용하는 종래의 폐폴리에스테르의 해중합 및 그에 의하여 수득되는 재생 폴리에스테르의 색상 보다 더 밝고(L값의 상승), 그리고 보다 더 황색에 가깝게(b값의 감소) 되어 색상의 면에서도 보다 우수하다는 장점을 갖는다.Bis-2-hydroxyethyl terephthalate can be obtained by the depolymerization method according to the present invention as described above, wherein the bis-2-hydroxyethyl terephthalate is Lab color system, L * is 93.1 To 94.9, b * may be from 4.4 to 3.3, which is brighter than the depolymerization of conventional waste polyester using only ethylene glycol as catalyst and the color of the regenerated polyester thus obtained (raising L value), And it is closer to yellow (reduction of b value) has the advantage of better in terms of color.

본 발명에 따른 폐폴리에스테르를 이용한 재생 폴리에스테르의 제조방법은, 폐폴리에스테르 플레이크를 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트(BHET)로 해중합한 후, 상기 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트를 중축합시켜 재생 폴리에스테르를 제조하는 재생 폴리에스테르의 제조방법에 있어서, (1) 폐폴리에스테르 플레이크를 촉매 겸 용매로서의 에틸렌글리콜(EG ; ethylene glycol)과 혼합하여 제1혼합물을 수득하는 혼합단계; (2) 상기 제1혼합물 중의 폐폴리에스테르 플레이크를 용융시키는 용융단계; (3) 용융된 상기 제1혼합물에 촉매로서 아세트산아연을 첨가하여 해중합시켜 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트(BHET)를 생성시키는 해중합단계; 및 (4) 상기 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트를 중축합시키는 중축합단계;를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.In the method for producing recycled polyester using waste polyester according to the present invention, after depolymerizing waste polyester flakes with bis-2-hydroxyethyl terephthalate (BHET), the bis-2-hydroxyethyl terephthalate is prepared. A method for producing a recycled polyester by polycondensation, the method comprising: (1) mixing a waste polyester flake with ethylene glycol (EG) as a catalyst and solvent to obtain a first mixture; (2) a melting step of melting the waste polyester flakes in the first mixture; (3) depolymerization by adding zinc acetate as a catalyst to the melted first mixture and depolymerizing to produce bis-2-hydroxyethyl terephthalate (BHET); And (4) a polycondensation step of polycondensing the bis-2-hydroxyethyl terephthalate.

상기 (1)의 혼합단계, 상기 (2)의 용융단계 및 상기 (3)의 해중합단계들은 앞서 설명한 바와 동일 또는 유사한 것으로서 반복되는 설명은 피하기로 한다.The mixing step of (1), the melting step of (2), and the depolymerization step of (3) are the same as or similar to those described above, and thus repeated description will be avoided.

또한, 상기 (4)의 중축합단계는 상기 해중합단계에서 수득되는 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트를 중축합시키는 것으로 이루어진다. 상기 중축합공정은 상기 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트로 폴리에스테르를 생성하는 공정으로 일반적인 폴리에스테르의 제조공정과 동일 또는 유사하게 상기 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트를 진공상태에서 30 내지 90rpm으로 교반하면서 60 내지 240분간 245 내지 290℃의 온도범위로 가열하는 것으로 이루어질 수 있다.Further, the polycondensation step of (4) consists of polycondensing the bis-2-hydroxyethyl terephthalate obtained in the depolymerization step. The polycondensation step is a step of producing a polyester with the bis-2-hydroxyethyl terephthalate, and the bis-2-hydroxyethyl terephthalate in a vacuum to 30 to the same or similar to the process for producing a general polyester It may consist of heating to a temperature range of 245 to 290 ° C for 60 to 240 minutes while stirring at 90 rpm.

상기 진공상태는 중축합공정이 시작되고 온도가 상승함에 따라 단계적으로 실시하여 약 285℃에서 1.5mbar 이하가 되도록 조절될 수 있다.The vacuum state may be adjusted to be about 1.5 mbar or less at about 285 ° C. by performing the step as the polycondensation process starts and the temperature rises.

상기 중축합공정에서는 축합촉매로서 산화안티몬(Sb2O3), 산화티타늄 및 디부틸틴디라우레이트 등이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 산화안티몬이 사용될 수 있다. 상기 산화안티몬은 상기 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트 총량을 기준으로 하여 50 내지 600ppm의 양으로 사용될 수 있다. 상기 중축합촉매로서의 상기 산화안티몬의 사용량이 상기 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트 총량을 기준으로 하여 50ppm 미만으로 사용되는 경우, 반응속도가 현저하게 저하되는 문제점이 있을 수 있고, 반대로 600ppm을 초과하는 경우, 반응속도가 너무 빨라져 분자량 분포가 넓어지고, 또한 방사 시 이물로 작용하여 팩압을 상승시키는 등의 문제점이 있을 수 있다.In the polycondensation process, antimony oxide (Sb 2 O 3 ), titanium oxide, dibutyl tin dilaurate and the like may be used as the condensation catalyst, and antimony oxide may be preferably used. The antimony oxide may be used in an amount of 50 to 600 ppm based on the total amount of bis-2-hydroxyethyl terephthalate. When the amount of the antimony oxide used as the polycondensation catalyst is less than 50 ppm based on the total amount of bis-2-hydroxyethyl terephthalate, there may be a problem that the reaction rate is significantly lowered, on the contrary, exceeds 600 ppm. In this case, the reaction rate is too fast to increase the molecular weight distribution, and also may cause problems such as increasing the pack pressure by acting as a foreign material during spinning.

또한, 상기 중축합단계에서는 상기 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트에 열안정제를 첨가하여 수행될 수 있다. 상기 열안정제로는 바람직하게는 인산(H3PO4)이 사용될 수 있다. 상기 열안정제는 상기 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트의 열적 안정성을 위해 첨가된다. 상기 인산은 상기 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트 총량을 기준으로 하여 100 내지 400ppm의 양으로 사용될 수 있다. 상기 열안정제로서의 상기 인산의 사용량이 상기 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트 총량을 기준으로 하여 100ppm 미만으로 사용되는 경우, 최종 생성된 중합체의 내열성이 저하되는 문제점이 있을 수 있고, 반대로 400ppm을 초과하는 경우, 방사 시 이물로 작용하여 팩압을 상승시키고, 촉매의 반응활성을 저하시키는 문제점이 있을 수 있다.In addition, the polycondensation step may be performed by adding a thermal stabilizer to the bis-2-hydroxyethyl terephthalate. As the heat stabilizer, phosphoric acid (H 3 PO 4 ) may be preferably used. The thermal stabilizer is added for the thermal stability of the bis-2-hydroxyethyl terephthalate. The phosphoric acid may be used in an amount of 100 to 400 ppm based on the total amount of bis-2-hydroxyethyl terephthalate. When the amount of the phosphoric acid used as the thermal stabilizer is less than 100 ppm based on the total amount of bis-2-hydroxyethyl terephthalate, there may be a problem that the heat resistance of the final polymer is lowered, and in contrast, it exceeds 400 ppm. In this case, there may be a problem that acts as a foreign material during spinning to increase the pack pressure, and lower the reaction activity of the catalyst.

상기 중축합단계에서는 상기 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트 총량을 기준으로 0.01 내지 3중량%의 양의 소광제로서 이산화티탄(TiO2) 또는 이산화규소(SiO2)가 더 첨가될 수 있다.In the polycondensation step, titanium dioxide (TiO 2 ) or silicon dioxide (SiO 2 ) may be further added as a quencher in an amount of 0.01 to 3% by weight based on the total amount of bis-2-hydroxyethyl terephthalate.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 중축합단계 이후에 칩제조단계 등과 같은 후처리단계가 더 포함될 수 있다. 상기 칩제조단계는 상기 중축합공정으로 제조되는 재생 폴리에스테르를 사용하기 용이하도록 칩으로 제조하는 공정으로 칩의 크기는 사용되는 산업분야에 따라 다양한 크기로 생산될 수 있는 것으로서, 이러한 칩의 제조 및 칩의 크기 및 형상의 조절 등은 당업자에게는 용이하게 이해될 수 있는 것이다.According to the present invention, after the polycondensation step, a post-processing step such as a chip manufacturing step may be further included. The chip manufacturing step is a process of manufacturing a chip to facilitate the use of the recycled polyester produced by the polycondensation process, the size of the chip can be produced in various sizes according to the industrial field used, the production and Control of the size and shape of the chip, etc. will be readily understood by those skilled in the art.

상기한 바의 본 발명에 따른 폐폴리에스테르를 이용한 재생 폴리에스테르의 제조방법에 의하여 재생 폴리에스테르가 제공된다. 상기 재생 폴리에스테르는 고유점도(IV) 0.65 내지 0.70㎗/g, 용융점(Tm) 240 내지 260℃의 물성을 가지며, 재생 폴리에스테르(칩의 형태)는 색상이 L*은 40 내지 70, b*는 2 내지 8이고, 그리고 수분율이 1wt% 이하인 뛰어난 물성의 폴리에스테르 제품을 만들 수 있다. 단, 재생 폴리에스테르의 고유점도와 관련하여서는 신재 폴리에스테르의 경우에서와 마찬가지로 중합의 진행 정도에 따라 임의로 조절할 수 있음은 당업자에게는 이해될 수 있는 것이다.
The recycled polyester is provided by the method for producing recycled polyester using waste polyester according to the present invention as described above. The regenerated polyester has physical properties of intrinsic viscosity (IV) 0.65 to 0.70 dl / g, melting point (Tm) of 240 to 260 ° C, and the regenerated polyester (shape of chip) has a color of L * of 40 to 70, b * Is 2 to 8, and a moisture product of 1 wt% or less can make a polyester product of excellent physical properties. However, it can be understood by those skilled in the art that the intrinsic viscosity of the regenerated polyester can be arbitrarily adjusted according to the progress of the polymerization as in the case of the new polyester.

이하 본 발명의 재생 폴리에스테르 섬유를 제조하기 위한 방법의 실시예를 나타내지만, 한정되는 것은 아니다.Examples of the method for producing the recycled polyester fiber of the present invention are shown below, but not limited thereto.

비교예Comparative example 1 One

수거된 폐폴리에스테르를 선별하여 평균크기가 2.5㎜ 크기가 되도록 하여 플레이크형태로 분쇄하고, 상기 분쇄된 상기 폐폴리에스테르 플레이크와 에틸렌글리콜(EG)을 몰비 1.0:0.25로 혼합하고, 질소가스를 이용하여 2.0㎏/㎠로 가압하고, 약 235℃에서 18rpm의 속도로 교반하여 폐폴리에스테르 플레이크가 완전히 용융될 때까지 지속적으로 약 2시간 동안 가열시켰다. 상기 용융된 혼합물을 질소가스를 이용하여 2.5㎏/㎠로 가압하고 지속적으로 가열하여 255℃까지 상승시키고 56rpm의 속도로 교반시키면서 해중합시켜 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트를 올리고머 형태로 수득하였으며, 해중합의 결과에 따른 올리고머의 중합도를 측정하여 하기 표 1에 나타내었다. 올리고머의 중합도는 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트의 말단에 있는 히드록시기(OH group)를 정량분석하여 산출하였다. 해중합시간은 혼합용융공정에서 온도가 상승하는 시점에서 해중합공정이 완료되는 시간으로 측정하였다.The collected waste polyesters are sorted to have an average size of 2.5 mm and pulverized into flakes. The pulverized waste flakes and ethylene glycol (EG) are mixed in a molar ratio of 1.0: 0.25, and nitrogen gas is used. And pressurized to 2.0 kg / cm 2, and stirred at a rate of 18 rpm at about 235 ° C. to continue heating for about 2 hours until the spent polyester flakes were completely melted. The molten mixture was pressurized to 2.5 kg / cm 2 using nitrogen gas, continuously heated to 255 ° C., and depolymerized with stirring at a speed of 56 rpm to obtain bis-2-hydroxyethyl terephthalate in oligomer form. The degree of polymerization of the oligomers according to the results of depolymerization was measured and shown in Table 1 below. The degree of polymerization of the oligomer was calculated by quantitative analysis of the hydroxyl group (OH group) at the terminal of bis-2-hydroxyethyl terephthalate. Depolymerization time was measured as the time to complete the depolymerization process when the temperature rises in the mixed melting process.

실시예Example 1 내지 3 1 to 3

상기 비교예 1에서 폐폴리에스테르 플레이크가 용융된 후에 해중합촉매로서 아세트산아연을 상기 폐폴리에스테르 플레이크 1㎏을 기준으로 하여 50ppm(실시예 1), 100ppm(실시예 2) 및 200ppm(실시예 3)의 양으로 첨가한 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 동일하게 수행하여 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트를 올리고머 형태로 수득하였으며, 해중합의 결과에 따른 올리고머의 중합도를 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.50 ppm (Example 1), 100 ppm (Example 2) and 200 ppm (Example 3) of zinc acetate as a depolymerization catalyst after the waste polyester flakes were melted in Comparative Example 1 based on 1 kg of the waste polyester flakes. Bis-2-hydroxyethyl terephthalate was obtained in the form of oligomer by the same procedure as in Comparative Example 1 except that the amount was added in the amount of. The polymerization degree of the oligomer according to the result of depolymerization was measured and shown in Table 1 below. It was.

구분(촉매량(ppm))Classification (Amount of Catalyst (ppm)) 해중합시간(시간)Depolymerization time (hours) 올리고머 중합도Oligomeric Polymerization Degree 비교예 1(0ppm)Comparative Example 1 (0 ppm) 22 4.44.4 실시예 1(50ppm)Example 1 (50 ppm) 1One 4.14.1 실시예 2(100ppm)Example 2 (100 ppm) 1One 3.93.9 실시예 3(200ppm)Example 3 (200 ppm) 1One 4.24.2 상기 촉매량은 폐폴리에스테르 플레이크 1㎏을 기준으로 첨가되는 양을 의미함.
촉매로서는 아세트산아연을 사용함.
The amount of catalyst means an amount added based on 1 kg of waste polyester flakes.
Zinc acetate is used as a catalyst.

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따라 해중합촉매로서 아세트산아연을 첨가한 실시예 1 내지 3들이 비교예 1보다 훨씬 짧은 시간(약 1/2 수준)의 해중합에 의해서도 유사수준으로 해중합이 되는 것을 확인할 수 있었다.As shown in Table 1, Examples 1 to 3 to which zinc acetate was added as a depolymerization catalyst according to the present invention are depolymerized to a similar level even by depolymerization of a much shorter time (about 1/2 level) than Comparative Example 1. I could confirm that.

실시예Example 4 내지 5 4 to 5

하기 표 2에 나타낸 바와 같이 해중합시간을 달리하는 것(실시예 2는 1시간, 실시예 4는 1.5시간, 실시예 5는 2시간) 만을 제외하고는 상기 실시예 2와 동일하게 수행하여 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트를 올리고머 형태로 수득하였으며, 해중합의 결과에 따른 올리고머의 중합도를 측정하여 하기 표 2에 나타내었다. 또한, Lab 색상체계에 따른 색조 측정결과(비교예 1 포함)를 하기 표 2에 함께 나타내었다. 색상의 측정은 ASTM의 E398-90과 E805-93의 방법에 L* 과 b* 의 값을 측정하였다.As shown in Table 2, except that different depolymerization time (Example 2 is 1 hour, Example 4 is 1.5 hours, Example 5 is 2 hours) was carried out in the same manner as in Example 2 2-hydroxyethyl terephthalate was obtained in the form of oligomer, and the degree of polymerization of the oligomer according to the result of depolymerization was measured and shown in Table 2 below. In addition, the color tone measurement results (including Comparative Example 1) according to the Lab color system are shown together in Table 2 below. The color was measured by measuring the values of L * and b * in accordance with ASTM E398-90 and E805-93.

구분division 해중합시간
(시간)
Depolymerization time
(time)
올리고머
중합도
Oligomer
Degree of polymerization
색조 LHue L 색조 bTint b
비교예 1Comparative Example 1 22 4.44.4 9393 4.54.5 실시예 2Example 2 1One 3.93.9 94.594.5 3.43.4 실시예 4Example 4 1.51.5 4.74.7 94.294.2 3.53.5 실시예 5Example 5 22 4.64.6 94.194.1 3.83.8 촉매로서는 아세트산아연을 사용함. Zinc acetate is used as a catalyst.

상기 표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따라 해중합촉매로서 아세트산아연을 첨가한 경우에는 해중합시간을 길게 연장시켜도 해중합이 특별히 더 많이 일어나지 않음을 확인할 수 있었으며, 오히려 시간이 연장되면 올리고머의 중합도가 약간 상승(유의차는 없는 정도라고 판단됨)하는 것을 확인할 수 있었으며, 이는 일반적인 촉매의 특성에서 볼 수 있는 반응의 활성화 에너지를 낮춤으로 정반응과 함께 역반응도 촉진되는 것에 기인하는 것으로 볼 수 있다. 또한, 색조도 시간이 짧을수록 더 밝아지고(L 성분, 단 유의차는 거의 없는 것으로 판단됨), 더 연한 황색에 가까워짐(b 성분, 단 유의차는 거의 없는 것으로 판단됨)을 확인할 수 있었다.As shown in Table 2, when zinc acetate was added as the depolymerization catalyst according to the present invention, it was confirmed that depolymerization did not occur particularly even if the depolymerization time was prolonged. It was confirmed that the increase (a difference of significance is not considered), which may be attributed to the promotion of the reverse reaction as well as the forward reaction by lowering the activation energy of the reaction can be seen in the characteristics of the general catalyst. In addition, it was confirmed that the color tone also became brighter with a shorter time (L component, but it was judged to have little difference), and closer to lighter yellow (b component, but judged to have little difference).

실시예Example 6 6

하기 표 3에 나타낸 바와 같이 해중합시간을 1시간(단, 비교예 1은 2시간)으로 고정시키고, 해중합온도를 달리하는 것(실시예 2는 250℃, 실시예 6은 230℃) 만을 제외하고는 상기 실시예 2와 동일하게 수행하여 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트를 올리고머 형태로 수득하였으며, 해중합의 결과에 따른 올리고머의 중합도를 측정하여 하기 표 3에 나타내었다. 또한, Lab 색상체계에 따른 색조 측정결과(비교예 1 포함)를 하기 표 3에 함께 나타내었다.As shown in Table 3 below, except that the depolymerization time was fixed at 1 hour (Comparative Example 1 was 2 hours) and the depolymerization temperature was changed (Example 2 was 250 ° C. and Example 6 was 230 ° C.). Was carried out in the same manner as in Example 2 to obtain a bis-2-hydroxyethyl terephthalate in the oligomer form, it is shown in Table 3 by measuring the polymerization degree of the oligomer according to the result of the depolymerization. In addition, the color tone measurement results (including Comparative Example 1) according to the Lab color system are shown together in Table 3 below.

구분division 해중합온도
(℃)
Depolymerization temperature
(℃)
올리고머
중합도
Oligomer
Degree of polymerization
색조 LHue L 색조 bTint b
비교예 1Comparative Example 1 250250 4.44.4 9393 4.54.5 실시예 2Example 2 250250 3.93.9 94.594.5 3.43.4 실시예 6Example 6 230230 3.73.7 94.994.9 3.33.3 촉매로서는 아세트산아연을 사용함. Zinc acetate is used as a catalyst.

상기 표 3에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따라 해중합촉매로서 아세트산아연을 첨가한 경우에는 해중합온도를 낮추어도 해중합이 특별히 덜 일어나지 않음을 확인할 수 있었으며, 색조에 있어서도 유의차는 없는 것을 확인할 수 있었다.As shown in Table 3, when zinc acetate was added as the depolymerization catalyst according to the present invention, it was confirmed that depolymerization did not occur particularly well even when the depolymerization temperature was lowered, and it was confirmed that there was no significant difference in color tone.

실시예Example 7 7

상기 실시예 2에서 수득된 올리고머로서의 상기 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트를 필터를 통하여 이물질을 제거하고, 상기 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트(BHET)를 진공상태에서 지속적으로 가열하여 285℃까지 상승시키고, 60rpm으로 교반하면서, 60분간 중축합시켜 폴리에스테르를 생성하고 재생 폴리에스테르칩으로 제조하였다.The bis-2-hydroxyethyl terephthalate as an oligomer obtained in Example 2 was removed foreign matter through a filter, and the bis-2-hydroxyethyl terephthalate (BHET) was continuously heated in a vacuum state to give 285 It was made to rise to ℃ and stirred at 60rpm, polycondensation for 60 minutes to produce a polyester to prepare a recycled polyester chip.

상기 중축합공정에서 반응온도 260℃에서 상기 폐폴리에스테르 플레이크 1㎏을 기준으로 하여 H3PO4는 150ppm에 첨가하였으며, 반응온도 265℃에서 상기 폐폴리에스테르 플레이크 1㎏을 기준으로 하여 Sb2O3를 300ppm 첨가하였다.
In the polycondensation process, H 3 PO 4 was added to 150 ppm based on 1 kg of the waste polyester flakes at a reaction temperature of 260 ° C., Sb 2 O based on 1 kg of the waste polyester flakes at a reaction temperature of 265 ° C. 300 ppm of 3 was added.

* 물성 및 색상 실험* Property and color experiment

상기 실시예 7에 의해 제조된 재생 폴리에스테르칩을 고유점도(intrinsic viscosity: IV), 산가(-COOH), 용융점(Tm)의 물성을 통상적인 방법에 의해 측정하였으며, 재생 폴리에스테르칩의 색상을 ASTM 의 E398-90과 E805-93의 방법에 L* 과 b* 의 값을 측정하였다.The recycled polyester chip prepared in Example 7 was measured by the conventional method to measure the physical properties of intrinsic viscosity (IV), acid value (-COOH), melting point (Tm), and the color of the recycled polyester chip. The values of L * and b * were measured by the methods of E398-90 and E805-93 of ASTM.

대조군으로 신생의 폴리에스테르 섬유용 칩(비교예 2)을 상기와 동일한 방법으로 물성 및 색상을 측정하였다.As a control, the physical properties and colors of the new polyester fiber chip (Comparative Example 2) were measured in the same manner as above.

상기의 측정값을 하기 표 4에 나타내었다.The measured values are shown in Table 4 below.

구분division IV
(㎗/g)
IV
(㎗ / g)
-COOH
(ed/ton)
-COOH
(ed / ton)
Tm(℃)Tm (占 폚) L*L * b*b * 해중합시간
(분)
Depolymerization time
(minute)
실시예 7Example 7 0.7150.715 36.336.3 242.8242.8 44.844.8 7.67.6 6060 비교예 2Comparative Example 2 0.6640.664 47.247.2 252.9252.9 55.055.0 11.411.4 --

상기 표 4에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 폐폴리에스테르칩 제조방법으로 제조된 재생 폴리에스테르 칩의 물성이 실시예 칩과 큰 차이가 없음을 확인할 수 있다.As shown in Table 4, it can be seen that the physical properties of the recycled polyester chip produced by the waste polyester chip manufacturing method according to the present invention is not significantly different from the embodiment chip.

따라서, 해중합촉매로서 기존의 에틸렌글리콜에 더해 아세트산아연을 사용하는 것에 의하여 해중합시간이 거의 절반으로 단축될 수 있으며, 그에 따라 폐폴리에스테르의 재생에 사용되는 에너지를 줄이고, 생산성을 높일 수 있으며, 그럼에도 불구하고, 색상도 동일하거나 더 우수하고, 중합도도 더 낮은 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트를 수득하는 것이 가능하며, 이를 이용하여 재생 폴리에스테르 칩을 생산하여도 신생의 폴리에스테르 칩과 비교하여 동등한 정도의 물성을 가질 수 있음을 확인할 수 있었으며, 그에 따라 폐폴리에스테르를 효과적으로 재생시킬 수 있음을 확인할 수 있었다.
Therefore, by using zinc acetate in addition to the existing ethylene glycol as the depolymerization catalyst, the depolymerization time can be shortened by almost half, thereby reducing the energy used for regeneration of the waste polyester and increasing productivity. Nevertheless, it is possible to obtain bis-2-hydroxyethyl terephthalate having the same or better color and lower polymerization degree, which can be used to produce regenerated polyester chips as compared to newer polyester chips. It was confirmed that it can have an equivalent degree of physical properties, it was confirmed that can be effectively recycled waste polyester.

본 발명은 폴리에스테르를 생산 및 가공하는 산업에서 이용될 수 있으며, 이러한 폴리에스테르를 사용하는 섬유산업 등에서 이용될 수 있다.The present invention can be used in the industry of producing and processing polyester, and can be used in the textile industry and the like using such polyester.

Claims (12)

폐폴리에스테르 플레이크를 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트(BHET)로 해중합하는 해중합방법에 있어서,
(1) 폐폴리에스테르 플레이크를 촉매 겸 용매로서의 에틸렌글리콜(EG ; ethylene glycol)과 혼합하여 제1혼합물을 수득하는 혼합단계;
(2) 상기 제1혼합물 중의 폐폴리에스테르 플레이크를 용융시키는 용융단계; 및
(3) 용융된 상기 제1혼합물에 촉매로서 아세트산아연을 첨가하여 해중합시켜 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트(BHET)를 생성시키는 해중합단계;
를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 폐폴리에스테르의 해중합방법.
In the depolymerization method of depolymerizing waste polyester flakes with bis-2-hydroxyethyl terephthalate (BHET),
(1) a mixing step of mixing the waste polyester flakes with ethylene glycol (EG) as a catalyst and solvent to obtain a first mixture;
(2) a melting step of melting the waste polyester flakes in the first mixture; And
(3) depolymerization by adding zinc acetate as a catalyst to the melted first mixture and depolymerizing to produce bis-2-hydroxyethyl terephthalate (BHET);
Depolymerization method of waste polyester, characterized in that comprises a.
제 1 항에 있어서,
상기 혼합단계에서 상기 제1혼합물이 상기 폐폴리에스테르 플레이크와 에틸렌글리콜(EG)을 몰비로 1.0 : 0.1 내지 2.0으로 혼합되어 이루어짐을 특징으로 하는 폐폴리에스테르의 해중합방법.
The method of claim 1,
The depolymerization method of waste polyester, characterized in that the first mixture in the mixing step is made by mixing the waste polyester flakes and ethylene glycol (EG) in a molar ratio of 1.0: 0.1 to 2.0.
제 1 항에 있어서,
상기 용융단계가 1.5 내지 2.5㎏/㎠의 압력 하의 질소가스 분위기 중에서 용융된 상기 제1혼합물을 10 내지 50rpm의 속도로 교반하면서 3 내지 4시간 동안 210 내지 240℃의 온도범위로 가열시키는 것으로 이루어짐을 특징으로 하는 폐폴리에스테르의 해중합방법.
The method of claim 1,
The melting step consists of heating the molten first mixture in a nitrogen gas atmosphere under a pressure of 1.5 to 2.5kg / ㎠ at a temperature of 210 to 240 ℃ for 3 to 4 hours while stirring at a rate of 10 to 50rpm Depolymerization method of waste polyester characterized in that.
제 1 항에 있어서,
상기 해중합단계에서 상기 아세트산아연은 상기 폐폴리에스테르 플레이크 1㎏을 기준으로 하여 50 내지 200ppm의 양으로 사용됨을 특징으로 하는 폐폴리에스테르의 해중합방법.
The method of claim 1,
In the depolymerization step, the zinc acetate is used in an amount of 50 to 200 ppm based on 1 kg of the waste polyester flakes.
제 1 항에 있어서,
상기 해중합단계가 용융된 상기 제1혼합물을 2.0 내지 2.5㎏/㎠의 압력 하의 질소가스 분위기 중에서 용융된 상기 제1혼합물을 30 내지 70rpm의 속도로 교반하면서 50 내지 119분 동안 225 내지 260℃의 온도범위로 가열시키는 것으로 이루어짐을 특징으로 하는 폐폴리에스테르의 해중합방법.
The method of claim 1,
The temperature of 225 to 260 ° C. for 50 to 119 minutes while stirring the first mixture melted in the depolymerization step in a nitrogen gas atmosphere under a pressure of 2.0 to 2.5 kg / cm 2 at a speed of 30 to 70 rpm. A method for depolymerization of waste polyester, characterized by heating to a range.
제 1 항에 있어서,
상기 해중합단계 이후에 상기 해중합단계에서 생성되는 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트를 여과하여 이물질을 제거하는 필터링단계가 더 포함되어 이루어짐을 특징으로 하는 폐폴리에스테르의 해중합방법.
The method of claim 1,
After the depolymerization step, the depolymerization method of waste polyester, characterized in that further comprising the step of filtering the bis-2-hydroxyethyl terephthalate produced in the depolymerization step to remove foreign matters.
폐폴리에스테르 플레이크를 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트(BHET)로 해중합한 후, 상기 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트를 중축합시켜 재생 폴리에스테르를 제조하는 재생 폴리에스테르의 제조방법에 있어서,
(1) 폐폴리에스테르 플레이크를 촉매 겸 용매로서의 에틸렌글리콜(EG ; ethylene glycol)과 혼합하여 제1혼합물을 수득하는 혼합단계;
(2) 상기 제1혼합물 중의 폐폴리에스테르 플레이크를 용융시키는 용융단계;
(3) 용융된 상기 제1혼합물에 촉매로서 아세트산아연을 첨가하여 해중합시켜 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트(BHET)를 생성시키는 해중합단계; 및
(4) 상기 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트를 중축합시키는 중축합단계;
를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 폐폴리에스테르를 이용한 재생 폴리에스테르의 제조방법.
In the manufacturing method of the recycled polyester which depolymerizes waste polyester flakes with bis-2-hydroxyethyl terephthalate (BHET), and then polycondenses the said bis-2-hydroxyethyl terephthalate to produce regenerated polyester. ,
(1) a mixing step of mixing the waste polyester flakes with ethylene glycol (EG) as a catalyst and solvent to obtain a first mixture;
(2) a melting step of melting the waste polyester flakes in the first mixture;
(3) depolymerization by adding zinc acetate as a catalyst to the melted first mixture and depolymerizing to produce bis-2-hydroxyethyl terephthalate (BHET); And
(4) a polycondensation step of polycondensing the bis-2-hydroxyethyl terephthalate;
Method for producing a recycled polyester using waste polyester, characterized in that consisting of.
제 7 항에 있어서,
상기 중축합단계가 상기 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트를 진공상태에서 30 내지 90rpm으로 교반하면서 60 내지 240분간 245 내지 290℃의 온도범위로 가열하는 것으로 이루어짐을 특징으로 하는 폐폴리에스테르를 이용한 재생 폴리에스테르의 제조방법.
The method of claim 7, wherein
The polycondensation step using the waste polyester, characterized in that the bis-2-hydroxyethyl terephthalate is heated to a temperature range of 245 to 290 ℃ for 60 to 240 minutes while stirring at 30 to 90 rpm in a vacuum state Method for producing recycled polyester.
청구항 제1항 내지 제6항들 중의 어느 한 항에 따라 제조되는 것을 특징으로 하는 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트.Bis-2-hydroxyethyl terephthalate according to any one of the preceding claims. 제 9 항에 있어서,
상기 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트는 색상이 Lab 색상체계로 L*은 93.1 내지 94.9, b*는 4.4 내지 3.3인 것임을 특징으로 하는 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트.
The method of claim 9,
The bis-2-hydroxyethyl terephthalate is bis-2-hydroxyethyl terephthalate, characterized in that the color of the lab L * 93.1 to 94.9, b * is 4.4 to 3.3.
청구항 제7항 내지 제8항들 중의 어느 한 항에 따라 제조되는 것을 재생 폴리에스테르.10. A recycled polyester that is prepared according to any of claims 7-8. 제 11 항에 있어서,
상기 재생 폴리에스테르는 고유점도(IV) 0.65 내지 0.70㎗/g, 용융점(Tm) 240 내지 260℃의 물성을 갖는 것을 특징으로 하는 재생 폴리에스테르.
The method of claim 11,
The regenerated polyester has a physical property of intrinsic viscosity (IV) 0.65 to 0.70 dl / g, melting point (Tm) 240 to 260 ℃.
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