KR20230097851A - 용매의 재활용 방법 및 재생 폴리염화비닐 재료의 제조 방법 - Google Patents

용매의 재활용 방법 및 재생 폴리염화비닐 재료의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20230097851A
KR20230097851A KR1020210187729A KR20210187729A KR20230097851A KR 20230097851 A KR20230097851 A KR 20230097851A KR 1020210187729 A KR1020210187729 A KR 1020210187729A KR 20210187729 A KR20210187729 A KR 20210187729A KR 20230097851 A KR20230097851 A KR 20230097851A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
solvent
less
pvc
polyvinyl chloride
mixture
Prior art date
Application number
KR1020210187729A
Other languages
English (en)
Inventor
이봄
장명근
이진규
정승문
Original Assignee
(주)엘엑스하우시스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)엘엑스하우시스 filed Critical (주)엘엑스하우시스
Priority to KR1020210187729A priority Critical patent/KR20230097851A/ko
Publication of KR20230097851A publication Critical patent/KR20230097851A/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J11/00—Recovery or working-up of waste materials
    • C08J11/04—Recovery or working-up of waste materials of polymers
    • C08J11/06—Recovery or working-up of waste materials of polymers without chemical reactions
    • C08J11/08—Recovery or working-up of waste materials of polymers without chemical reactions using selective solvents for polymer components
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/14—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L27/00—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L27/02—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L27/04—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment containing chlorine atoms
    • C08L27/06—Homopolymers or copolymers of vinyl chloride
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2327/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Derivatives of such polymers
    • C08J2327/02—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08J2327/04—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment containing chlorine atoms
    • C08J2327/06—Homopolymers or copolymers of vinyl chloride
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/62—Plastics recycling; Rubber recycling

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Separation, Recovery Or Treatment Of Waste Materials Containing Plastics (AREA)

Abstract

본 출원은 용매의 재활용 방법 및 재생 PVC 재료의 제조 방법에 대한 것이다. 본 출원에서 재생 PVC 재료를 제조하는 공정을 포함한 다양한 공정에서 사용된 용매를 상기 사용 과정에서 적용된 불순물 등을 효율적으로 제거한 후에 재활용할 수 있는 방법을 제공할 수 있고, 따라서 상기 공정이 보다 경제적이고 치환경적으로 진행되도록 할 수 있다.
또한, 본 발명에서는, 폐자재로부터 PVC를 재생하는 방법을 제공할 수 있으며, 구체적으로는 폐자재로부터 사용 전 PVC와 동등한 물성의 PVC를 불순물이 효과적으로 제거된 상태로 회수할 수 있는 재생 PVC의 제조 방법 및 그 방법으로 제조된 재생 PVC를 제공할 수 있다.
또한, 본 출원은, 상기 재생 PVC의 제조 방법에 적용되는 용매 등의 재료도 효율적으로 재활용할 수 있게 하여서, 상기 재생 PVC의 제조 방법이 보다 경제적이고, 친환경적이며, 적은 에너지를 소비하며 진행되도록 할 수 있다.

Description

용매의 재활용 방법 및 재생 폴리염화비닐 재료의 제조 방법{Method for Recycling Solvent and Preparation Method of Recycled Poly(vinyl chloride) Material}
본 출원은, 용매의 재활용 방법 및 재생 폴리염화비닐 재료의 제조 방법에 대한 것이다.
용매를 재활용하는 방법은 다양한 분야에서 요구될 수 있다.
예를 들면, 폐자재로부터 플라스틱을 회수하는 공정에 있어서 용매를 재활용하는 것이 필요하다.
플라스틱 회수 기술의 핵심은, 폐자재로부터 원하는 플라스틱을 얼마나 순수하게 회수할 수 있는지, 즉 원하는 성분 외의 다른 불필요한 성분을 얼마나 효과적으로 제거할 수 있는지와 회수된 재생 플라스틱이 사용전 플라스틱과 얼마나 유사한 물성을 가지도록 할 수 있는지이다.
재생 플라스틱 회수 기술은 또한 가능한 친환경적이고, 경제적이며, 에너지의 소비가 적은 공정으로 진행될 것이 필요하다.
폴리염화비닐(poly(vinyl chloride), 이하, "PVC")계 재료는, 다양한 제품에 넓게 사용되고 있다. 예를 들면 창호, 벽지나 바닥재 등의 건축 자재, 파이프, 자동차 부품, 호스, 채소나 과일의 하우스 재배에 이용되는 농업용 필름 또는 공사용 시트 등의 제조에 PVC계 재료가 이용된다.
PVC계 재료가 상기와 같이 다양한 분야에서 넓게 사용되는 이유는, PVC가 가소제, 열안정제 또는 충전재 등과 같은 다양한 재료와 잘 섞이는 특성이 있어서 원하는 특성의 부여가 쉽고, 원하는 색으로 착색하는 것이 용이하기 때문이다.
그렇지만, 위와 같이 다양한 재료와 섞이기 쉽고, 착색되기 쉬운 특성은, 재생 과정에서 순수한 PVC를 불순물 없이 얻는 것을 어렵게 한다.
PVC를 포함하는 폐자재는, 중금속을 포함하고 있는 경우가 있다. 이는 과거 PVC를 포함하는 자재의 적용 시에는 중금속 포함 여부에 대한 제한이 없거나 혹은 현재와 같은 엄격한 기준이 적용되지는 않았기 때문이다. 따라서, PVC를 재생할 때에는, 폐자재에 포함되어 있는 중금속을 제거하는 것도 고려되어야 한다.
위와 같은 PVC의 재생 과정에서는 상기 PVC에 대한 양용매 또는 비용매 등 다양한 종류의 용매가 사용될 수 있다.
따라서, 상기 과정에서 사용되는 용매를 효율적으로 회수하여 재활용할 수 있다면, 보다 경제적이고 친환경적인 공정을 진행할 수 있다.
본 출원은 용매의 재활용 방법 및 재생 PVC 재료의 제조 방법에 대한 것이다. 본 출원에서 재생 PVC 재료를 제조하는 공정을 포함한 다양한 공정에서 사용된 용매를 상기 사용 과정에서 적용된 불순물 등을 효율적으로 제거한 후에 재활용할 수 있는 방법을 제공할 수 있고, 따라서 상기 공정이 보다 경제적이고 치환경적으로 진행되도록 할 수 있다.
또한, 본 발명에서는, 폐자재로부터 PVC를 재생하는 방법을 제공할 수 있으며, 구체적으로는 폐자재로부터 사용 전 PVC와 동등한 물성의 PVC를 불순물이 효과적으로 제거된 상태로 회수할 수 있는 재생 PVC의 제조 방법 및 그 방법으로 제조된 재생 PVC를 제공할 수 있다.
또한, 본 출원은, 상기 재생 PVC의 제조 방법에 적용되는 용매 등의 재료도 효율적으로 재활용할 수 있게 하여서, 상기 재생 PVC의 제조 방법이 보다 경제적이고, 친환경적이며, 적은 에너지를 소비하며 진행되도록 할 수 있다.
본 출원은, 회수 대상 용매 및 불순물을 포함하는 혼합물과 회수용 처리제를 혼합하는 단계; 및
상기 회수 대상 용매를 회수하는 단계를 포함하고,
상기 회수용 처리제는, 처리 용매 또는 오일을 포함하며,
상기 회수 대상 용매와 처리 용매간의 비점의 차이 또는 상기 회수 대상 용매의 비점과 상기 오일의 발연점의 차이를 이용하여 상기 회수 대상 용매를 회수하는 단계를 포함하는 용매의 재활용 방법에 대한 것이다.
본 출원은 또한 폴리염화비닐을 포함하는 폐기물과 양용매를 혼합하는 단계;
상기 혼합물로부터 상기 폴리염화비닐을 회수하는 단계; 및
상기 폴리염화비닐이 회수된 혼합물에서 상기 양용매를 회수하는 단계를 포함하고,
상기 양용매를 회수하는 단계는, 처리 용매 또는 오일을 포함하는 회수용 처리제를 상기 폴리염화비닐이 회수된 혼합물과 혼합하는 단계를 포함하는 재생 폴리염화비닐 재료의 제조 방법에 대한 것이다.
본 출원은 용매의 재활용 방법 및 재생 PVC 재료의 제조 방법에 대한 것이다. 본 출원에서 재생 PVC 재료를 제조하는 공정을 포함한 다양한 공정에서 사용된 용매를 상기 사용 과정에서 적용된 불순물 등을 효율적으로 제거한 후에 재활용할 수 있는 방법을 제공할 수 있고, 따라서 상기 공정이 보다 경제적이고 치환경적으로 진행되도록 할 수 있다.
또한, 본 발명에서는, 폐자재로부터 PVC를 재생하는 방법을 제공할 수 있으며, 구체적으로는 폐자재로부터 사용 전 PVC와 동등한 물성의 PVC를 불순물이 효과적으로 제거된 상태로 회수할 수 있는 재생 PVC의 제조 방법 및 그 방법으로 제조된 재생 PVC를 제공할 수 있다.
또한, 본 출원은, 상기 재생 PVC의 제조 방법에 적용되는 용매 등의 재료도 효율적으로 재활용할 수 있게 하여서, 상기 재생 PVC의 제조 방법이 보다 경제적이고, 친환경적이며, 적은 에너지를 소비하며 진행되도록 할 수 있다.
본 명세서에서 언급하는 물성 중에서 측정 온도 및/또는 압력이 그 물성치에 영향을 미치는 경우에는 특별히 달리 언급하지 않는 한, 해당 물성은 상온 및/또는 상압에서 측정한 물성을 의미한다.
본 출원에서 용어 상온은 가온 및 감온되지 않은 자연 그대로의 온도이며, 예를 들면, 약 10℃ 내지 30℃의 범위 내의 어느 한 온도, 25℃ 또는 23℃ 정도의 온도를 의미할 수 있다.
본 출원에서 용어 상압은, 특별히 줄이거나 높이지 않은 때의 압력으로서, 보통 대기압과 같은 1 기압 정도를 수 있다.
본 명세서에서 언급하는 물성 중에서 측정 습도가 그 물성치에 영향을 미치는 경우에는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 상기 물성은, 측정 온도 및 압력 상태에서 특별히 조절하지 않은 자연 그대로의 습도에서 측정한 물성을 의미한다.
본 출원은 용매의 재활용 방법에 대한 것이다.
본 출원의 상기 방법은, 회수 대상 용매 및 불순물을 포함하는 혼합물과 회수용 처리제를 혼합하는 단계를 포함할 수 있다.
상기에서 회수 대상 용매는, 본 출원의 방법을 통해서 회수되어 재활용이 되어야 하는 용매를 의미한다. 상기 혼합물에 포함되어 있는 회수 대상 용매는, 1종 또는 2종 이상의 혼합일 수 있다. 상기 용매의 구체적인 종류에는 특별한 제한은 없으며, 예를 들면, 후술하는 재생 PVC 재료의 제조 방법에서 사용되는 양용매 또는 비용매 등일 수 있다.
상기 재생 PVC 재료 제조 방법과 같은 회수 공정에 적용되는 용매는, 최종 단계 또는 중간 단계에서 다양한 불순물(예를 들면, 중금속이나 가소제 등)을 포함하게 되는데, 이러한 불순물을 용매로부터 제거하는 것은 쉽지 않다. 따라서, 통상 상기 용매들은 한번 사용되고 나면 폐기되게 되는데, 이러한 폐기는 공정 비용을 증가시키고, 환경적인 측면에서도 불리하다. 그렇지만, 본 출원의 방법에 의하면 이러한 용매를 효과적으로 회수하여 재활용할 수 있다.
상기에서 제거되는 불순물의 종류에는 특별한 제한은 없으며, 이는 상기 회수 대상 용매가 적용된 공정에 따라서 정해진다. 예를 들어, 상기 공정이 후술하는 재생 PVC 재료의 제조 공정이라면, 상기 불순물은 통상 비점이 180℃ 이상인 액상 물질, 고점도(예를 들면, 1000 cps 이상)의 액상 물질 또는 고체 등일 수 있다. 상기에서 액상 물질의 점도나 고체 상태인 점 등은 해당 불순물이 단독으로 존재하는 상온 및 상압 조건에서의 점도 또는 상태이다. 즉, 이 경우는 회수 대상 용매가 존재하지 않는 경우이다.
상기 방법은, 상기 혼합물에서 상기 회수 대상 용매를 회수하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 회수용 처리제는, 처리 용매 또는 오일을 포함할 수 있다.
상기에서 처리 용매는 상기 회수 대상 용매와는 다른 용매일 수 있다. 상기 용매의 회수 단계는, 상기 회수 대상 용매와 상기 처리 용매간의 비점(boiling point)의 차이 또는 상기 회수 대상 용매의 비점과 상기 오일의 발연점(smoke point)의 차이를 이용하여 상기 회수 대상 용매를 회수하는 단계일 수 있다.
예를 들어, 상기 혼합물과 혼합되는 처리 용매는 상기 회수 대상 용매 대비 일정 수준 이상 높은 비점을 가지는 것이고, 상기 오일은 상기 회수 대상 용매의 비점 대비 일정 수준 이상 높은 발연점을 가지는 것일 수 있다.
이러한 처리 용매 또는 오일 등이 혼합된 상태에서 상기 혼합물에 대해서 증류(evaporation)를 수행하게 되면, 상기 처리 용매의 비점 또는 오일의 발연점 대비 낮은 비점을 가지는 회수 대상 용매가 먼저 증발되어 회수될 수 있다. 이 과정에서 상기 처리 용매 또는 오일은 상기 혼합물 내에 포함되어 있는 불순물이 상기 회수 대상 용매와 함께 증발되는 것을 방지하며, 그 결과 불순물이 효과적으로 제거된 회수 대상 용매를 얻을 수 있다.
따라서, 하나의 예시에서 상기 처리 용매의 비점 또는 상기 오일의 발연점은, 상기 회수 대상 용매보다 약 20℃ 이상 높을 수 있다. 즉, 상기 처리 용매의 비점(A) 또는 오일의 발연점(A)과 상기 회수 대상 용매의 비점(B)의 차이(A-B)는 20℃ 이상일 수 있다. 상기 차이(A-B)는 다른 예시에서 25℃ 이상, 30℃ 이상, 35℃ 이상, 40℃ 이상, 45℃ 이상, 50℃ 이상, 55℃ 이상, 60℃ 이상, 65℃ 이상, 70℃ 이상, 75℃ 이상, 80℃ 이상, 85℃ 이상, 90℃ 이상, 95℃ 이상, 100℃ 이상, 105℃ 이상, 110℃ 이상, 115℃ 이상, 120℃ 이상, 125℃ 이상 또는 130℃ 이상 정도일 수도 있다. 상기 차이(A-B)는 다른 예시에서 300℃ 이하, 290℃ 이하, 280℃ 이하, 270℃ 이하, 260℃ 이하, 250℃ 이하, 240℃ 이하, 230℃ 이하, 220℃ 이하, 210℃ 이하, 200℃ 이하, 190℃ 이하, 180℃ 이하, 170℃ 이하, 160℃ 이하, 150℃ 이하 또는 140℃ 이하 정도일 수도 있다.
상기 처리 용매의 비점 또는 오일의 발연점은, 150℃ 내지 500℃의 범위 내에 있을 수 있다. 상기 비점 또는 발연점은 다른 예시에서 160℃ 이상, 170℃ 이상, 180℃ 이상, 190℃ 이상, 200℃ 이상, 210℃ 이상, 220℃ 이상, 230℃ 이상, 240℃ 이상, 250℃ 이상, 260℃ 이상, 270℃ 이상, 280℃ 이상 또는 285℃ 이상 정도이거나, 490℃ 이하, 480℃ 이하, 470℃ 이하, 460℃ 이하, 450℃ 이하, 440℃ 이하, 430℃ 이하, 420℃ 이하, 410℃ 이하, 400℃ 이하, 390℃ 이하, 380℃ 이하, 370℃ 이하, 360℃ 이하, 350℃ 이하, 340℃ 이하, 330℃ 이하, 320℃ 이하, 310℃ 이하 또는 300℃ 이하 정도일 수도 있다.
또한, 상기 처리 용매는, 일 예시에서 몰질량(molar mass)이 70 내지 150 g/mol의 범위 내일 수 있다. 상기 몰질량은 다른 예시에서 75g/mol 이상, 80 g/mol 이상, 85 g/mol 이상 또는 90 g/mol 이상이거나, 140 g/mol 이하, 130 g/mol 이하, 120 g/mol 이하, 110 g/mol 이하, 100 g/mol 이하 또는 95 g/mol 이하 정도일 수도 있다.
상기 처리 용매는 수불용성일 수 있다. 즉, 상기 처리 용매는 물에 잘 용해되지 않는 성질을 가질 수 있다.
상기 처리 용매는 50℃에서의 증기압이 0.0001 내지 1 mmHg의 범위 내에 있을 수 있다. 상기 증기압은 다른 예시에서 0.0005mmHg 이상, 0.001 mmHg 이상, 0.0015 mmHg 이상, 0.002 mmHg 이상 또는 0.0025 mmHg 이상 정도이거나, 0.5mmHg 이하, 0.1mmHg 이하, 0.05mmHg 이하, 0.01mmHg 이하 또는 0.005 mmHg 이하일 수 있다.
상기 처리 용매로는, 상기 특성을 만족하는 것을 적절히 선택 사용할 수 있으며, 그 구체적인 예는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 상기 화합물로는 다가 알코올을 사용할 수 있고, 예를 들면, 히드록시기의 수가 2개 내지 10개, 2개 내지 9개, 2개 내지 8개, 2개 내지 7개, 2개 내지 6개, 2개 내지 5개, 2개 내지 4개 또는 2개 내지 3개인 다가 알코올을 사용할 수 있다.
상기 다가 알코올은 지방족 다가 알코올일 수 있고, 예를 들면, 탄소수가 1 내지 20, 1 내지 16, 1 내지 12, 1 내지 8 또는 1 내지 4인 지방족 다가 알코올을 사용할 수 있다. 적용될 수 있는 화합물의 구체예로는 글리세린(glycerin)을 들 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
한편 상기 오일로는 전술한 발연점(smoke point)을 가지는 종류 중에서 적정한 종류가 선택되어 사용될 수 있다. 적용될 수 있는 오일의 종류에는 예를 들면, 콩기름(soy oil 또는 bean oil), 홍화유(Safflower Oil), 쌀겨 기름(rice bran oil), 올리브유(olive oil), 해바라기유(sunflower oil) 및/또는 코코넛 오일(coconut oil) 등이 예시될 수 있지만 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 혼합물에서 혼합되는 상기 회수용 처리제의 양에는 특별한 제한은 없으며, 혼합물에 포함되어 있는 불순물의 양이나 종류, 회수 대상 용매의 비점과 상기 처리 용매의 비점 또는 오일의 발연점의 차이 등을 고려하여 적정한 비율로 적용될 수 있다.
일 예시에서 적용되는 회수용 처리제, 처리 용매 또는 오일의 양은, 회수 대상 용매 100 중량부 대비 약 1 내지 10 중량부의 범위 내일 수 있으나, 이는 필요에 따라서 변경될 수 있다.
상기와 같은 혼합물에서 회수 대상 용매를 회수하는 단계는 증류기(evaporator)를 이용하여 수행될 수 있다. 즉, 상기 공정은 증류 공정일 수 있으며, 이에 의해서 불순물이 효과적으로 제거된 용매를 회수할 수 있다. 상기 과정에서 적용될 수 있는 증류기의 종류에는 특별한 제한은 없으며, 공지의 증류기가 적용될 수 있다. 예를 들면, 상기 과정에서는 소위 박막 증류기(thin layer evaporator)가 적용될 수 있다.
상기 증류 과정의 조건에는 특별한 제한은 없다. 즉, 상기 혼합물에서 회수 대상 용매가 효율적으로 회수될 수 있는 온도 및/또는 압력 조건 하에서 상기 혼합물을 유지함으로써 상기 공정이 진행될 수 있다. 통상 온도를 조절하는 경우에 회수 대상 용매의 비점과 처리 용매의 비점 사이 또는 회수 대상 용매의 비점과 오일의 발연점의 사이의 온도로 공정 조건이 제어될 수 있지만, 압력을 제어하는 경우 혹은 압력과 함께 온도를 제어하는 경우에는 반드시 상기와 같은 범위로 온도가 제어되어야 하는 것은 아니다.
본 출원은 또한 재생 PVC 또는 그를 포함하는 재료의 제조 방법에 대한 것이다. 상기 제조 방법은, 일 예시에서 폐기물로부터 PVC를 재생하는 방법일 수 있으며, 이 과정에서 상기 용매의 재활용 방법이 적용될 수 있다.
본 출원의 재생 PVC의 제조 방법은, PVC를 포함하는 폐기물과 회수제를 혼합하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 회수제는 상기 PVC에 대한 양용매(good solvent)를 포함할 수 있다.
이러한 양용매는, 상기 재활용 방법에서 회수 대상이 되는 회수 대상 용매일 수 있다.
상기에서 PVC를 포함하는 폐기물의 종류는 특별히 제한되지 않는다. PVC는, 창호 등의 건축 자재나 자동차 부품, 전선, 호스, 채소나 과일의 하우스 재배에 이용되는 농업용 필름 또는 공사용 시트 등을 포함한 다양한 제품의 제조에 적용되고 있다. 따라서, 폐기된 창호 등의 폐기된 건축 자재나 폐기된 자동차 부품, 폐기된 전선, 폐기된 호스, 폐기된 농업용 또는 공사용 시트 등의 폐기물에는 PVC가 포함되어 있고, 이러한 폐기물은 모두 상기 방법의 원료로 사용될 수 있다. 일 예시에서 상기 폐기물은 폐창호일 수 있다.
폐기물은, 해당 폐기물이 어떤 제품에서 유래하였는지에 따라서 PVC 외에 포함되어 있는 다른 성분의 종류가 다르지만, 본 출원의 방법을 적용하면, 폐기물이 어떤 제품에서 유래하였는지와 무관하게 효율적으로 PVC를 회수할 수 있다.
이에 제한되는 것은 아니지만, 상기 폐기물로는 재생된 PVC를 사용하여 제조하고자 하는 제품과 동종의 제품의 폐기물을 사용하는 것이 유리할 수 있다. 예를 들면, 재생 PVC를 창호의 제조에 적용하고자 한다면, 상기 폐기물로도 폐기된 창호 등을 사용할 수 있다.
PVC를 포함하는 폐기물과 혼합되는 회수제는, 상기 PVC에 대한 양용매(good solvent)이거나, 상기 양용매를 포함하는 것일 수 있다. 따라서, 상기 혼합물을 제조하는 단계는, 상기 양용매에 용해된 PVC를 포함하는 혼합물을 얻는 단계일 수 있다.
회수제가 양용매를 포함하는 경우에, 회수제 내의 양용매의 비율은 적정 범위로 조절될 수 있다. 예를 들면, 상기 회수제는, 상기 양용매를 50 부피% 이상, 55 부피% 이상, 60 부피% 이상, 65 부피% 이상, 70 부피% 이상, 75 부피% 이상, 80 부피% 이상, 85 부피% 이상, 90 부피% 이상 또는 95 부피% 이상 포함할 수 있다. 일 예시에서 회수제는 상기 양용매만을 포함할 수 있다. 따라서, 상기 회수제 내의 상기 양용매의 비율의 상한은 100 부피%이다.
본 출원에서는 상기 양용매로서, 케톤 또는 THF(Tetrahydrofuran)을 적용할 수 있다. 상기 회수제 내에서의 상기 케톤 또는 THF(tetrahydrofuran)의 비율은 50 부피% 이상, 55 부피% 이상, 60 부피% 이상, 65 부피% 이상, 70 부피% 이상, 75 부피% 이상, 80 부피% 이상, 85 부피% 이상, 90 부피% 이상 또는 95 부피% 이상일 수 있으며, 그 상한은 100 부피%일 수 있다.
양용매로서 적용될 수 있는 케톤의 종류에는 특별한 제한은 없으며, 예를 들면, 메틸에틸 케톤과 같은 탄소수 2 내지 20, 탄소수 2 내지 16, 탄소수 2 내지 12, 탄소수 2 내지 8 또는 탄소수 2 내지 4의 비고리형 케톤이나, 고리형 케톤을 사용할 수 있다.
양용매로서 고리형 케톤을 적용함으로써, 재생 공정을 상대적으로 저온에서 진행할 수 있다. 또한, 후술하는 바와 같이 상기 고리형 케톤의 적용을 통해서 PVC의 회수 과정에서 비용매가 적용되는 경우에도 상기 고리형 케톤을 쉽게 회수하여 재사용할 수 있다. 따라서, 상기 양용매의 적용을 통해 재생 공정을 경제적이며, 저에너지 소비 공정으로 할 수 있다. 또한, 상기 양용매의 선택은, 본 출원의 다른 공정(예를 들면, 후술하는 상분리 공정 등)의 진행을 가능하게 하거나 혹은 상기 다른 공정과 연계되어 보다 불순물이 잘 제거된 상태의 재생 PVC를 얻을 수 있게 한다.
상기 케톤은 일 예시에서 몰질량(molar mass)이 70 내지 150 g/mol의 범위 내일 수 있다. 상기 몰질량은 다른 예시에서 80g/mol 이상, 90 g/mol 이상 또는 95 g/mol 이상이거나, 140 g/mol 이하, 130 g/mol 이하, 120 g/mol 이하, 110 g/mol 이하 또는 100 g/mol 이하 정도일 수도 있다.
상기 케톤은 비점이 130℃ 내지 200℃의 범위 내에 있을 수 있다. 상기 비점은 다른 예시에서 135℃ 이상, 140℃ 이상, 145℃ 이상 또는 150℃ 이상이거나, 195℃ 이하, 190℃ 이하, 185℃ 이하, 180℃ 이하, 175℃ 이하, 170℃ 이하, 165℃ 이하 또는 160℃ 이하 정도일 수도 있다.
상기 케톤은, 20℃에서의 수용해도가 15 g/100mL 이하일 수 있다. 상기 수용해도는 다른 예시에서 13g/100mL 이하, 11g/100mL 이하 또는 9g/100mL 이하이거나, 1g/100mL 이상, 2 g/100mL 이상, 3 g/100mL 이상, 4 g/100mL 이상, 5 g/100mL 이상, 6 g/100mL 이상, 7 g/100mL 이상 또는 8 g/100mL 이상 정도일 수도 있다.
상기 케톤은 20℃에서의 증기압이 1 내지 10 mmHg의 범위 내에 있을 수 있다. 상기 증기압은 다른 예시에서 2 mmHg 이상, 3 mmHg 이상 또는 4 mmHg 이상이거나, 9 mmHg 이하, 8 mmHg 이하, 7 mmHg 이하 또는 6 mmHg 이하일 수 있다.
케톤, 예를 들면, 고리형 케톤으로는 상기 특성을 만족하는 것을 적절히 선택 사용할 수 있으며, 그 구체적인 예는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 고리형 케톤으로는 고리 구조를 형성하는 탄소 원자의 수가 3 내지 10, 5 내지 9 또는 5 내지 8인 화합물을 사용할 수 있고, 예를 들면, 사이클로헥사논(cyclohexanone)을 사용할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 양용매의 선택을 통해서 상기 회수제와 폐기물의 혼합 공정은 저온에서 진행될 수 있다. 즉, 상기 기술한 양용매의 선택을 통해서 상대적으로 저온 하에서도 효율적인 PVC의 용해 공정을 진행할 수 있으며, 후속 공정도 효과적으로 진행될 수 있다. 일 예시에서 상기 양용매와의 혼합 공정은 약 10℃ 내지 100℃의 온도 범위에서 진행할 수 있다. 상기 온도 범위는 다른 예시에서 12℃ 이상, 14℃ 이상, 16℃ 이상, 18℃ 이상 또는 20℃ 이상이거나, 95℃ 이하, 90℃ 이하, 85℃ 이하, 80℃ 이하, 75℃ 이하, 70℃ 이하, 65℃ 이하, 60℃ 이하, 55℃ 이하, 50℃ 이하, 45℃ 이하, 40℃ 이하, 35℃ 이하 또는 30℃ 이하 정도일 수도 있다.
상기 혼합 공정에서 사용되는 양용매의 양은 특별한 제한은 없으나, 효율적인 공정 진행을 위해서, 예를 들면, 상기 PVC를 포함하는 폐기물 100 중량부 대비 100 내지 5,000 중량부의 양용매가 혼합될 수 있다. 따라서, 회수제는 폐기물에 대한 양용매의 비율이 상기 범위 내가 되는 양으로 사용된다. 이러한 범위 내에서 양용매에 PVC를 효과적으로 용해시킬 수 있으며, 후속 공정(예를 들면, 중금속 제거 공정이나, 상분리 공정 등)도 효과적으로 진행할 수 있다. 상기 양용매의 혼합 비율은 다른 예시에서 200 중량부 이상, 300 중량부 이상, 400 중량부 이상, 500 중량부 이상, 600 중량부 이상, 700 중량부 이상, 800 중량부 이상, 900 중량부 이상, 1,000 중량부 이상 또는 1,500 중량부 이상이거나, 4,500 중량부 이하, 4,000 중량부 이하, 3,500 중량부 이하, 3000 중량부 이하, 2500 중량부 이하, 2000 중량부 이하, 1500 중량부 이하 정도일 수도 있다.
상기 혼합 공정에 이어서 PVC의 회수 단계가 진행될 수 있다. 즉, 상기 방법은 상기 폐기물과 회수제의 혼합물로부터 PVC를 회수하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 PVC의 회수는 다양한 방식으로 진행될 수 있다. 예를 들면, 상기 혼합물로부터 상기 PVC를 회수하는 단계는 상기 혼합물과 비용매(poor solvent)를 혼합하여 상기 PVC를 석출시키는 단계를 포함할 수 있다. 상기에서 혼합되는 비용매는 상기 PVC에 대한 비용매이다. 이러한 비용매도 상기 용매 재활용 공정에서의 회수 대상 용매일 수 있다.
상기 비용매와의 혼합 공정은, 상기 폐재료와 회수제와의 혼합물에 대해서 수행되거나, 혹은 후술하는 상분리 공정이 진행된다면, PVC를 포함하는 상(phase)에 대해서 수행될 수 있다. 즉 이 경우에 상기 상(phase)과 상기 비용매가 혼합될 수 있다.
따라서, 상기 재생 PVC의 제조 방법은, 상기 PVC를 포함하는 상과 상기 비용매를 혼합하는 단계 또는 상기 폐기물과 회수제의 혼합물을 상기 비용매와 혼합하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
비용매와의 혼합을 통해서 유기 성분 또는 혼합물 내에서 상기 PVC를 석출시키고, PVC를 회수할 수 있으며, 이 과정을 통해 보다 우수한 순도의 재생 PVC를 얻을 수 있다.
비용매의 종류는 특별한 제한은 없으나, 예를 들면, 상기 비용매로는 알코올, 물 또는 헥산 등이 적용될 수 있다. 특별히 제한되는 것은 아니지만, 탄소수 1 내지 20, 탄소수 1 내지 16, 탄소수 1 내지 12, 탄소수 1 내지 8 또는 탄소수 1 내지 4의 1가 알코올(예를 들면, 메탄올, 에탄올, 프로판올 등)이 상기 비용매로서 사용될 수 있다.
하나의 예시에서 비용매로는, 상기 고리형 케톤 등의 양용매와의 비점의 차이의 절대값이 40℃ 이상, 45℃ 이상, 50℃ 이상, 55℃ 이상, 60℃ 이상, 65℃ 이상, 70℃ 이상, 75℃ 이상, 80℃ 이상 또는 85℃ 이상인 비용매가 적용될 수 있다. 비용매로는, 상기 양용매와의 비점의 차이의 절대값이 상기 범위 내이면서 상기 양용매 대비 낮은 비점을 가지는 것을 사용할 수 있다. 이러한 비용매는 보다 PVC의 효율적인 석출을 가능하게 한다. 또한, 위와 같은 비점 차이를 가지는 경우, 후술하는 용매 회수 과정에서 양용매와 비용매의 혼합물로부터 양용매 또는 비용매만을 효과적으로 회수할 수 있고, 이렇게 회수된 양용매 또는 비용매를 공정에 재사용함으로써, 보다 친환경적이고, 경제적이며, 저에너지 소비의 공정을 진행할 수 있다. 상기에서 상기 양용매와 비용매의 비점의 차이의 절대값의 상한에는 특별한 제한은 없으며, 예를 들면, 상기 비점의 차이의 절대값은, 200℃ 이하, 180℃ 이하, 160℃ 이하, 140℃ 이하, 120℃ 이하, 100℃ 이하 또는 95℃ 이하 정도일 수 있다.
혼합되는 비용매의 양은, 적절한 PVC의 석출이 가능하다면 특별히 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 비용매는, 상기 PVC를 포함하는 상 100 중량부 대비 약 50 내지 1000 중량부의 비율로 혼합될 수 있다. 상기 비율은 다른 예시에서 100 중량부 이상, 150 중량부 이상 또는 200 중량부 이상이거나, 900 중량부 이하, 800 중량부 이하, 700 중량부 이하, 600 중량부 이하, 500 중량부 이하, 400 중량부 이하 또는 300 중량부 이하 정도일 수도 있다.
상기 비용매는 해당 비용매 단독으로 상기 PVC를 포함하는 상(phase) 또는 혼합물(폐기물과 회수제의 혼합물)과 혼합되거나, 혹은 다른 성분과 혼합된 상태로 상기 PVC를 포함하는 상(phase) 또는 혼합물(폐기물과 회수제의 혼합물)과 혼합될 수 있다. 예를 들면, 상기 비용매(예를 들면, 알코올)는, 수성 용매(예를 들면, 물)와 혼합된 상태로 상기 PVC를 포함하는 상(phase) 또는 혼합물(폐기물과 회수제의 혼합물)과 혼합될 수 있고, 이에 의해서도 효율적인 PVC의 석출이 가능할 수 있다. 이러한 경우에 PVC를 포함하는 상이 유기상인 경우에 상기 혼합에 의해 추가적인 상분리 효과를 얻을 수 있고, 이러한 효과에 의해 보다 효과적으로 목적하는 재생 PVC를 얻을 수 있다.
비용매와 수성 용매의 혼합물이 혼합되는 경우에 상기 혼합물 내에서 비용매의 비율은 효율적인 PVC의 석출이 가능하도록 조절될 수 있다. 예를 들면, 상기 혼합물 내에서 상기 비용매는, 약 20중량% 이상, 25중량% 이상, 30중량% 이상, 35중량% 이상, 40중량% 이상, 45중량% 이상, 50중량% 이상, 55중량% 이상, 60중량% 이상, 65중량% 이상, 70중량% 이상, 75중량% 이상, 80중량% 이상, 85중량% 이상, 90중량% 이상 또는 95중량% 이상 정도의 비율로 존재할 수 있다. 혼합물 내에서 비용매의 함량의 상한에는 제한이 없다. 즉, 전술한 바와 같이 비용매는 수성 용매와 혼합되지 않은 상태로도 적용 가능하기 때문에, 혼합물 내에서의 상기 비용매의 함량은 예를 들면, 100 중량% 미만일 수 있다.
상기 비용매와 PVC를 포함하는 상과의 혼합 공정 역시 상대적으로 저온에서 수행될 수 있다. 예를 들면, 상기 비용매와 PVC를 포함하는 상과의 혼합 공정은, 약 10℃ 내지 50℃의 온도 범위에서 진행할 수 있다. 상기 온도 범위는 다른 예시에서 12℃ 이상, 14℃ 이상, 16℃ 이상, 18℃ 이상 또는 20℃ 이상이거나, 45℃ 이하, 40℃ 이하, 35℃ 이하 또는 30℃ 이하 정도일 수도 있다.
상기 비용매와의 혼합에 의해 석출된 PVC를 적정한 수단으로 회수함으로써 재생 PVC를 얻을 수 있다. 이러한 재생 PVC에 대해서는 추가적인 건조 공정 등이 진행될 수도 있다.
상기 재생 PVC의 제조 방법은 추가적인 공정을 포함할 수도 있다.
예를 들면, 상기 방법은, 상기 혼합물(폐기물과 회수제의 혼합물)의 상분리를 유도하는 단계를 포함할 수 있다. 이러한 단계에 이어서 상기 상분리된 혼합물에서 PVC를 포함하는 상을 분리하는 단계가 진행될 수 있다.
따라서, 상기 재생 PVC의 제조 방법은, 상기 폐기물과 양용매 또는 회수제의 혼합물에서 상분리를 유도하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
상기 상분리를 유도하는 단계는 보다 불순물이 효율적으로 제거된 재생 PVC를 얻기 위해 수행될 수 있다. 재생 PVC를 얻기 위한 원료인 폐기물은 다양한 불순물을 포함하고 있는데, 이러한 불순물 중 어떤 불순물(예를 들면, 중금속 등)은 상분리된 혼합물 내에서 PVC와는 다른 상에 존재하게 된다. 따라서, 혼합물에 상분리를 유도한 후에 분리된 상들 중 PVC를 포함하는 상만을 따로 분리하고, PVC를 회수함으로써, 보다 순수한 재생 PVC를 얻을 수 있다.
혼합물에 상분리를 유도하는 방식은 특별히 제한되지 않는다. 하나의 예시에서 상기 상분리를 유도하는 방식은, 상기 혼합물과 수성 용매를 혼합하는 단계일 수 있다. 수성 용매의 종류에는 특별한 제한은 없으며, 예를 들면, 물을 사용할 수 있다. 혼합물의 제조에 사용된 회수제는, 양용매로서 고리형 케톤 등을 포함하고, 이러한 고리형 케톤은 수성 용매와 상분리가 가능한 물질이다. 따라서, 상기 혼합물과 수성 용매를 혼합하는 방식으로 상기 상분리를 유도할 수 있다.
이러한 수성 용매는, 공정 진행 과정에서 적절한 시점에 단독으로 혼합물과 혼합되거나, 혹은 다른 성분과 함께 혼합될 수 있다. 예를 들어, 본 출원의 공정에서 후술하는 중금속 제거제의 적용 또는 상기 비용매의 적용 공정 등이 수행된다면, 수성 용매는 상기 중금속 제거제 및/또는 비용매와 함께 혼합물에 투입될 수 있다. 수성 용매는 공정 진행 과정에서 1회만 투입되거나, 혹은 여러 번으로 나뉘어 투입될 수도 있다.
상기 수성 용매(예를 들어, 물)의 양은 적절한 상분리가 유도될 수 있도록 선택된다면 특별히 제한되지 않는다. 통상 상기 수성 용매는 해당 수성 용매와 상기 회수제 내의 양용매(고리형 케톤 등)의 부피 비율(수성 용매 부피/양용매 부피)이 0.1 내지 10의 범위 내가 되도록 적용될 수 있다. 상기 부피 비율(수성 용매 부피/양용매 부피)은 다른 예시에서 0.2 이상, 0.3 이상, 0.4 이상, 0.5 이상, 0.6 이상, 0.7 이상, 0.8 이상, 0.9 이상 또는 1 이상이거나, 9 이하, 8 이하, 7 이하, 6 이하, 5 이하, 4 이하 또는 3 이하 정도일 수도 있다.
다른 예시에서 상기 수성 용매는, 상기 수성 용매 100 중량부 대비 약 100 내지 3,000 정도의 양용매가 존재하도록 혼합될 수도 있다. 상기 비율은 상기 수성 용매 100 중량부 대비 150 중량부 이상, 200 중량부 이상, 250 중량부 이상, 300 중량부 이상, 350 중량부 이상, 400 중량부 이상, 450 중량부 이상, 500 중량부 이상, 550 중량부 이상, 600 중량부 이상, 650 중량부 이상, 700 중량부 이상, 750 중량부 이상, 800 중량부 이상, 850 중량부 이상, 900 중량부 이상, 950 중량부 이상 또는 1000 중량부 이상 정도이거나, 2800 중량부 이하, 2600 중량부 이하, 2400 중량부 이하, 2200 중량부 이하, 2000 중량부 이하, 1800 중량부 이하, 1600 중량부 이하, 1400 중량부 이하, 1200 중량부 이하, 1100 중량부 이하 또는 1000 중량부 이하 정도일 수도 있다.
상기 수성 용매가 단독으로 투입되거나, 혹은 중금속 제거제 및/또는 비용매와 혼합된 상태로 사용되는 경우에 수성 용매의 양이 상기 범위 내가 되도록 조절되면 된다. 중금속 제거제 및/또는 비용매와 함께 적용되는 수성 용매의 양이 상분리를 유도하기에는 불충분한 경우에는 수성 용매가 별도로 추가로 투입될 수도 있다.
상기 상분리 유도 공정도 저온에서 수행 가능하다. 예를 들면, 상기 상분리 유도 공정은, 약 10℃ 내지 50℃의 온도 범위에서 진행할 수 있다. 상기 온도 범위는 다른 예시에서 12℃ 이상, 14℃ 이상, 16℃ 이상, 18℃ 이상 또는 20℃ 이상이거나, 45℃ 이하, 40℃ 이하, 35℃ 이하 또는 30℃ 이하 정도일 수도 있다.
상기 상분리 단계에 이어서 상분리된 혼합물에서 PVC를 포함하는 상을 분리하는 단계를 수행할 수 있다. 수성 성분의 투입으로 상분리를 유도하면, 혼합물은 유기상과 수성상으로 분리되는데, 통상 PVC는 고리형 케톤 등을 포함하는 유기상 내에 존재하게 된다. 따라서, 상기 단계에 이어서 상분리된 혼합물 중에서 유기상을 분리할 수 있다. 물론 PVC가 수성상에 존재한다면, 수성상을 분리하게 된다.
PVC를 포함하는 상을 분리한 후에 필요한 경우에 PVC를 회수하기 위한 추가적인 공정이 수행될 수 있다.
예를 들면, 상기 추가적인 공정은 상기 PVC를 포함하는 상을 건조하는 공정일 수 있다. 상기 건조를 통해서 유기 성분 내의 PVC를 회수할 수 있다. 이러한 건조 공정은, 예를 들면, 약 20℃ 내지 90℃ 또는 40℃ 내지 70℃ 정도의 온도 범위에서 진행할 수 있다. 본 출원에서는 전술한 특정한 양용매의 사용을 통해서 상기 범위 내에서 효율적인 건조 공정을 진행할 수 있으며, 이에 의해서 고온에 의해서 PVC에 가해지는 악영향(Damage)을 최소화하거나 없애면서 효과적으로 PVC를 재생시킬 수 있다.
상기 건조 공정의 진행 시간에는 특별한 제한은 없고, 목적에 따라서 적정 시간으로 상기 온도 하에서 유지시킴으로써 목적하는 PVC를 회수할 수 있다.
본 출원의 제조 방법에서는 상기 기술한 것에 추가로 다른 공정이 더 진행될 수 있다.
예를 들면, 상기 제조 방법 또는 상기 PVC를 회수하는 단계는, 상기 폐기물과 회수제의 혼합물로부터 중금속을 제거하는 단계를 추가로 포함할 수 있으며, 상기 단계는, 상기 혼합물을 중금속 제거제와 혼합하는 공정일 수 있다. 이러한 중금속 제거제와의 혼합 공정이 진행된다면, 폐기물로부터 중금속을 효과적으로 제거할 수 있다. 이 중금속 제거제와의 혼합 공정은 본 출원의 공정 진행 과정에서 적정한 시기에 수행될 수 있으며, 예를 들면, 상기 상분리 유도 공정 전에 수행될 수 있다. 다른 예시에서 전술한 바와 같이 중금속 제거제를 수성 용매와 함께 투입하는 경우에는 상기 상분리 유도 공정과 중금속 제거제의 투입 공정은 동시에 수행되게 된다.
본 출원의 재생 PVC의 제조에 원료로 사용되는 폐기물은 중금속(heavy metal)을 포함할 수 있다. 중금속은, 공지된 바와 같이 상대적으로 높은 밀도나 원자량 또는 큰 원자 번호를 가지는 금속을 지칭하는데, 이 중에는 카드뮴이나 납 등은 인체에 유해하다. 따라서, 상기와 같은 유해 중금속은 재생 PVC로부터 최대한 제거되는 것이 요구된다. 상기 중금속 제거제의 투입 공정을 통해서 상기 중금속을 보다 효율적으로 제거할 수 있다.
중금속 제거제로는, 예를 들면, 산(acid), 염(salt) 및/또는 염기일 수 있다. 상기에서 염(salt)으로는, 예를 들면, PAC(poly aluminum chloride), 액반, 염화철, 황산 알루미늄, 황산 마그네슘 및/또는 산성 백토 등과 같은 다양한 무기염(다가 무기염 포함) 등을 사용할 수 있으며, 염기로는, NaOH 또는 KOH 등을 사용할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 중금속 제거제로서 사용될 수 있는 산(acid)의 범주에도 다양한 유기산 또는 무기산이 포함되고, 예를 들면, 염산, 질산, 황산, 아세트산 및/또는 시트르산 등이 사용될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. PVC의 특성을 손상시키지 않고, 효과적으로 중금속을 제거할 수 있다는 측면에서는 상기 중금속 제거제로서 산 또는 PAC(poly aluminum chloride)를 사용할 수 있고, 산 중에서는, 예를 들어, pKa가 약 -10 내지 5의 범위 내인 산을 사용할 수 있다. 상기 적용 가능한 산의 pKa는 다른 예시에서 -9 이상, -8 이상 또는 -7 이상이거나, 4 이하, 3 이하, 2 이하, 1 이하, 0 이하, -1 이하, -2 이하, -3 이하, -4 이하 또는 -5 이하일 수 있다. 이러한 pKa를 가지는 산으로는 염산을 예시할 수 있으나, 적용 가능한 산의 종류가 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 중금속 제거제는, 전술한 바와 같이 단독으로 상기 혼합물과 혼합되거나, 수용액 상태로 상기 혼합물과 혼합될 수 있다. 수용액 상태로 혼합되는 경우에 전술한 바와 같이 상분리 공정에 상기 혼합이 기여할 수 있다.
수용액 상태로 중금속 제거제가 사용되는 경우에 상기 수용액 내에서의 중금속 제거제의 비율은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 이러한 경우에 상기 중금속 제거제는 후술하는 중금속 1몰당 비율과 상분리 효율을 고려하여 그 비율이 조절될 수 있다. 예를 들어, 중금속 제거제가 상기 PAC인 경우에, 이는 수용액 내의 비율이 약 5 내지 50 중량% 정도일 수 있다. 상기 비율은 다른 예시에서 7 중량% 이상, 9 중량% 이상, 11 중량% 이상, 13 중량% 이상 또는 15 중량% 이상이거나, 45 중량% 이하, 40 중량% 이하, 35 중량% 이하, 30 중량% 이하 또는 25 중량% 이하 정도일 수도 있다.
상기 중금속 제거제가 산인 경우에 상기 산 수용액은, 약 0.1 내지 10 정도의 몰농도(M)를 가지도록 제조될 수 있다. 상기 몰 농도(M)는 다른 예시에서 0.3 이상, 0.5 이상, 0.7 이상 또는 0.8 이상이거나, 9 이하, 8 이하, 7 이하, 6 이하, 5 이하, 4 이하, 3 이하 또는 2 이하 정도일 수도 있다.
상기 혼합 시에 적용되는 중금속 제거제의 양은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 상기 폐기물에 존재하는 중금속의 함량을 고려하여, 해당 중금속 1몰당 0.1 내지 50몰의 범위 내의 중금속 제거제가 혼합될 수 있다. 이론적으로 폐기물에 포함되어 있는 중금속 1몰은, 1몰 내지 2몰의 중금속 제거제와 반응하여 제거될 수 있지만, 실제적으로는 중금속의 용해능 등에 따라서 적용된 중금속 제거제의 양이 폐기물에 존재하는 중금속을 제거할 수 있는 양이라고 해도 실제 제거되는 중금속의 양은 미미할 수 있다. 그렇지만, 본 출원의 방법에 의하면, 적절한 양용매의 선택을 통해서 저온 공정에서도 폐기물 내에 포함되어 있는 중금속을 상대적으로 적은 양의 중금속 제거제를 통해서도 효과적으로 제거할 수 있고, 이에 따라서 중금속은 효과적으로 제거되면서도 중금속 제거제의 사용으로 인한 물성 저하가 없는 재생 PVC를 얻을 수 있다.
상기 비율은 다른 예시에서 중금속 1몰당 0.3몰 이상, 0.5몰 이상, 0.7몰 이상 또는 0.9몰 이상이거나, 45몰 이하, 40몰 이하, 35몰 이하, 30몰 이하, 25몰 이하, 20몰 이하, 15몰 이하, 10몰 이하, 8몰 이하, 6몰 이하 또는 4몰 이하 정도일 수도 있다.
예를 들어, 본 출원에서 상기 중금속 제거제로서, 산을 사용하고, 이를 수용액 상태로 적용하는 경우에 저산성 수용액의 상태에서도 효율적인 중금속 제거가 가능하고, 저산성 수용액의 사용을 통해서 상기 중금속 제거제가 줄 수 있는 재생 PVC에게로의 악영향도 최소화할 수 있다. 예를 들어, 본 출원의 방법에서는 상기 산성 수용액으로서, 산의 몰농도(M)가 약 0.1 내지 5 정도의 몰농도(M)를 가지는 수용액을 사용할 수도 있다. 상기 몰 농도(M)는 다른 예시에서 0.3 이상, 0.5 이상, 0.7 이상 또는 0.8 이상이거나, 4 이하, 3 이하 또는 2 이하 정도일 수도 있다. 이와 같은 저산성 수용액이 중금속 제거제로 사용되는 경우에도 그 혼합량은, 폐기물에 포함되어 있는 중금속 1몰당 0.1 내지 50몰의 범위 내의 중금속 제거제(산(acid))가 혼합되도록 상기 수용액이 혼합될 수 있다. 상기 범위의 보다 구체적인 내용은 전술한 바와 같다.
본 출원에서 상기 중금속 제거 공정도 저온 공정으로 진행될 수 있으며, 이러한 저온 공정 하에서도 효율적인 중금속의 제거가 가능하기 때문에, 에너지 소비를 줄이면서, 고온 공정 하에서 가해질 수 있는 재생 PVC에 대한 악영향(damage)도 방지할 수 있다.
예를 들면, 상기 중금속 제거 공정, 즉 폐기물과 양용매의 혼합물과 중금속 제거제의 혼합 공정은 약 10℃ 내지 50℃의 온도 범위에서 진행할 수 있다. 상기 온도 범위는 다른 예시에서 12℃ 이상, 14℃ 이상, 16℃ 이상, 18℃ 이상 또는 20℃ 이상이거나, 45℃ 이하, 40℃ 이하, 35℃ 이하 또는 30℃ 이하 정도일 수도 있다.
본 출원의 제조 방법은 또한, 상기와 같은 방식으로 PVC를 회수한 후에 PVC가 회수된 혼합물에서 상기 양용매 또는 비용매를 회수하는 단계를 포함할 수 있다. 본 출원의 제조 과정에서 상기 상분리 공정이 진행된 경우에는 상기 양용매 및/또는 비용매가 회수되는 혼합물은, 상기 상분리된 유기상 또는 수성상일 수 있다. 상분리 공정이 진행되는 경우에 통상 양용매는 유기상에 존재하기 때문에, 상기 양용매는 상기 유기상으로부터 회수될 수 있다.
상기 회수된 양용매를 다시 폐기물과 회수제의 혼합 단계에서 활용함으로써, 보다 경제적이고, 저에너지 소비의 공정을 진행할 있다.
이와 같은 회수 공정에서는 가능한 순수한 양용매 또는 비용매를 회수하는 것이 필요하다. 그런데, 상기 혼합물(폴리염화비닐이 회수된 폐기물과 회수제의 혼합물, 유기상 또는 수성상)에는, PVC를 회수하는 과정에서 첨가된 다양한 불순물이 존재한다. 또한, 폐기물에 존재하던 성분으로서, PVC와 함께 회수되지 않은 성분들도 상기 혼합물에는 존재할 수 있다.
따라서, 이러한 혼합물로부터 양용매 및/또는 비용매만을 효율적으로 회수하는 것은 쉽지 않은 과제이다.
본 출원에서는 전술한 용매의 재활용 방법을 상기 과정에서 적용함으로 적용된 용매(양용매 또는 비용매)를 효율적으로 회수할 수 있다.
따라서, 본 출원의 상기 재생 PVC 재료의 제조 방법은, 상기 PVC가 회수된 혼합물에서 상기 양용매 및/또는 비용매를 회수하는 단계를 포함할 수 있다.
이러한 회수 단계가 수행되는 방식은 전술한 용매의 재활용 방법과 동일하다.
따라서, 이 회수 단계에서는 상기 PVC가 제거되고 불순물을 포함하는 혼합물이 상기 재활용 방법에서 회수용 처리제와 혼합되는 혼합물일 수 있고, 상기 양용매 및/또는 비용매가 상기 회수 대상 용매일 수 있다.
따라서, 상기 회수 단계는 상기 처리 용매 또는 오일을 포함하는 회수용 처리제를 상기 PVC가 회수된 혼합물과 혼합하는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 PVC가 회수된 혼합물은 상기 PVC가 회수된 폐기물과 회수제의 혼합물, 유기상 또는 수성상일 수 있다.
상기 과정에서 적용될 수 있는 처리 용매 또는 오일의 구체적인 종류는 전술한 바와 같다. 또한, 이 과정에서 상기 처리 용매의 비점 내지 오일의 발연점이 회수 대상 용매의 비점과의 관계에서 정해지는 경우에 상기 회수 대상 용매는 상기 PVC 재료 제조 방법에서 적용된 양용매 또는 비용매이다.
이러한 혼합 공정에서 적용되는 상기 회수용 처리제의 양은 특별한 제한은 없으나, 효율적인 공정 진행을 위해서, 예를 들면, 상기 양용매 및/또는 비용매 100 중량부 대비 약 1 내지 10 중량부의 회수용 처리제가 혼합될 수 있다.
상기 혼합 과정에 이어서 전술한 증류기(evaporator)를 이용한 증류 공정을 수행하여 양용매 및/또는 비용매를 회수할 수 있으며, 이러한 과정에서는 소위 박막 증류기(thin layer evaporator)가 적용될 수 있다.
상기 증류 과정의 조건에는 특별한 제한은 없다. 즉, 상기 혼합물에서 회수 대상 용매인 양용매 및/또는 비용매가 효율적으로 회수될 수 있는 온도 및/또는 압력 조건 하에서 상기 혼합물을 유지함으로써 상기 공정이 진행될 수 있다. 통상 온도를 조절하는 경우에 회수 대상 용매의 비점과 처리 용매의 비점 사이 또는 회수 대상 용매의 비점과 오일의 발연점의 사이의 온도로 공정 조건이 제어될 수 있지만, 압력을 제어하는 경우 혹은 압력과 함께 온도를 제어하는 경우에는 반드시 상기와 같은 범위로 온도가 제어되어야 하는 것은 아니다.
본 출원의 제조 공정은 또한 상기 폐기물의 분쇄 공정을 추가로 수행할 수도 있다. 이러한 분쇄 공정은 적절한 분쇄 수단을 사용하여 수행할 수 있는 임의의 공정이며, 분쇄 공정이 수행되는 경우에 폐기물의 회수제 내로의 용해 효율을 보다 높일 수 있다. 분쇄 공정이 진행되는 시점에는 특별한 제한이 없고, 수행된다면 통상 폐기물과 회수제의 혼합 공정 전에 수행될 수 있다. 이 때 분쇄 방법은 특별히 제한되지 않고, 공지된 분쇄 방법이 적용될 수 있다.
본 출원의 제조 공정은 필요한 경우에 필터링 공정을 수행할 수 있다. 예를 들면, 상기 폐기물, 회수제, 수성 용매, 중금속 제거제 및 비용매로 이루어진 군에서 선택된 적어도 2종의 성분을 포함하는 혼합물에 대해서 필터링 공정이 진행될 수 있다. 이러한 필터링 공정은 임의 공정이며, 수행된다면, 예를 들면, 상기 상분리 유도 공정의 전 또는 후, 상기 중금속 제거제의 투입 공정 전 또는 후, 및/또는 상기 비용매 투입 공정의 전 또는 후에 수행될 수 있다. 일 예시에서 상기 필터링 공정은 예를 들면, 적어도 상기 폐기물과 양용매이거나 상기 양용매를 포함하는 회수제와의 혼합물과 비용매의 혼합물 또는 상분리 후 회수된 PVC를 포함하는 상과 비용매의 혼합물에 대해서 수행될 수 있다.
하나의 예시에서 상기 중금속 제거제의 투입 공정이 진행된다면, 상기 회수제와 폐기물의 혼합 단계와 상기 중금속 제거제와의 혼합 단계의 사이에 상기 필터링 공정이 진행될 수도 있다. 이러한 경우에, 상기 회수제와 폐기물의 혼합물은 일단 필터링 공정에 적용된 후에 다시 상기 중금속 제거제와 혼합될 수도 있다.
상기 필터링 공정에 의해서 회수제와 폐기물의 혼합물 내에 존재하는 성분 중 제거가 필요한 성분들을 먼저 걸러낼 수 있다.
상기 필터링 공정을 진행하는 방식은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 상기 혼합물을 적절한 여과재로 걸러내는 방식으로 상기 필터링 공정이 진행될 수 있다.
이 과정에서 적용될 수 있는 여과재로는, 특별한 제한은 없으며, 예를 들면, 적절한 체(mesh)를 사용하여 상기 필터링을 수행하거나, 황산 마그네슘, 황산 알루미늄, 실리카, 셀라이트 또는 활성탄 등의 여과재를 사용한 필터링이 예시될 수 있다. 또한, 필터링은 상기 언급한 수단 중에서 2종 이상을 조합하여 수행할 수도 있다.
상기 필터링 과정에서는 추가 성분이 적용될 수 있다. 예를 들면, 상기 필터링 과정에서는 추가 성분이 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 필터링 과정에서는 상기 필터링되는 혼합물과 함께 DCM(Dichloromethane), THF(Tetrahydrofuran), DCE(Dichloroethane), MEK(Methyl Ethyl Ketone) 또는 DMSO(Dimethyl sulfoxide) 등의 성분이 상기 여과재를 통과할 수 있다. 이러한 성분들은 필터링 과정에서 여과재가 열화하거나, 여과재의 필터링 성능이 저하되는 현상을 방지할 수 있다. 예를 들면, 이러한 성분들을 적정량 상기 혼합물과 혼합한 상태에서 상기 여과재를 통과시킴으로써 효과적인 필터링 공정을 진행할 수 있다. 이 과정에서 혼합되는 상기 성분들의 비율은 목적에 따라서 조절되는 것으로서 특별히 제한되지는 않는다. 예를 들면, 상기 DCM(Dichloromethane)이나 THF(Tetrahydrofuran) 등의 성분은 필터링되는 혼합물 100 중량부 대비 약 0.5 내지 20 중량부 또는 약 5 내지 10 중량부 정도의 비율로 사용될 수 있다.
상기 혼합물은 또한 MgSO4에 의해 처리될 수도 있다. 이와 같은 처리에 의해서 중금속을 보다 효율적으로 제거할 수 있다. 상기 MgSO4에 의한 처리는 상기 필터링 공정과 함께 수행되거나(예를 들면, 필터링 공정에서의 여과재 내에 상기 MgSO4를 포함시키는 방법 등), 혹은 상기 필터링 전 또는 후에 독립적으로 수행될 수도 있다. 또는, 상기 필터링 공정은 수행하지 않고, 상기 MgSO4에 의한 처리만이 수행될 수 있다. 상기 MgSO4에 의한 처리 방법은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 상기 MgSO4와 상기 혼합물을 혼합 등의 방식으로 적절하게 접촉시킨 후에 공지의 방식으로 상기 MgSO4를 제거함으로써 상기 처리를 수행할 수 있다.
본 출원에서 상기 필터링 공정 및/또는 상기 MgSO4에 의한 처리도 상대적으로 저온에서 수행 가능하다. 예를 들면, 상기 공정 또는 처리는, 약 10℃ 내지 50℃의 온도 범위에서 진행할 수 있다. 상기 온도 범위는 다른 예시에서 12℃ 이상, 14℃ 이상, 16℃ 이상, 18℃ 이상 또는 20℃ 이상이거나, 45℃ 이하, 40℃ 이하, 35℃ 이하 또는 30℃ 이하 정도일 수도 있다.
본 출원의 제조 방법에서는 필요한 경우에 상기 회수된 PVC에 대해서 공지의 추가적인 처리(예를 들면, 세척, 건조, 탈수 등)가 진행될 수 있다.
일 예시에서 상기 재생 PVC의 제조 방법의 모든 공정(단, 전술한 PVC의 회수를 위한 건조 공정 또는 용매의 회수를 위한 증류 공정 등이 진행된다면, 해당 공정은 제외)은, 상대적으로 저온에서 수행될 수 있다.
예를 들면, 상기 재생 PVC 제조 방법의 모든 공정(단, 전술한 PVC의 회수를 위한 건조 공정 또는 용매의 회수를 위한 증류 공정 등이 진행된다면, 해당 공정은 제외)은, 약 10℃ 내지 50℃의 온도 범위에서 진행할 수 있다. 상기 온도 범위는 다른 예시에서 12℃ 이상, 14℃ 이상, 16℃ 이상, 18℃ 이상 또는 20℃ 이상이거나, 45℃ 이하, 40℃ 이하, 35℃ 이하 또는 30℃ 이하 정도일 수도 있다.
본 출원의 방법에서는 상기와 같은 상대적 저온 하에서도 우수한 물성의 PVC를 효과적으로 회수할 수 있고, 그러한 공정이 저온 공정으로 진행되는 것에 의해 공정 진행을 위해 필요한 에너지의 소비도 최소화할 수 있다.
본 출원은 또한 폴리머 재료에 대한 것이다. 상기 폴리머 재료는, 상기와 같은 방식으로 재생된 PVC를 포함할 수 있다. 본 출원에서 상기 재생 PVC를 포함하는 재료는 재생 PVC 재료라고 불리울 수 있으며, 이러한 재료는 전술한 재생 PVC의 제조 방법(재생 방법)으로 재생된 것일 수 있다.
특별히 제한되는 것은 아니지만, 상기 재료에서 상기 PVC는 입자 상태로 포함되어 있을 수 있다. 이에 제한되는 것은 아니지만, 상기 폴리머 재료는 분말(powder)상일 수 있다.
용어 폴리머 재료는, 폴리머 성분을 주성분으로 포함하는 재료를 의미하고, 폴리머 성분을 주성분으로 포함하는 한, 폴리머 외의 재료도 포함할 수 있다. 폴리머 재료에서 폴리머 성분이 주성분으로 포함된다는 것은 상기 폴리머 재료 내에서 상기 폴리머 성분의 함량이 55 중량% 이상, 60 중량% 이상, 65 중량% 이상, 70 중량% 이상, 75 중량% 이상, 80 중량% 이상, 85 중량% 이상, 90 중량% 이상 또는 95 중량% 이상인 경우이다. 상기 폴리머 성분의 함량의 상한에는 제한이 없고, 예를 들면, 상기 상한은 100 중량% 정도일 수 있다.
상기 재료에서 PVC 입자들, 즉 상기 방식으로 재생된 PVC 입자들은, 비클러스터 입자 상태 또는 1차 입자 상태일 수 있다. 상기 비클러스터 입자 상태 또는 1차 입자 상태는, 소위 클러스트 입자 상태 또는 2차 입자 상태와는 다른 개념이고, 복수의 입자들이 응집되어 형성된 입자 상태가 아님을 의미한다.
이는 상기 본 출원의 방식으로 회수된 PVC 입자들에서 나타나는 특성이다.
상기 폴리머 재료는 상기 재생된 PVC를 주성분으로 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 재료 내에 상기 재생 PVC는 약 85 중량% 이상, 90 중량% 이상 또는 95 중량% 이상으로 포함되어 있을 수 있다. 상기 재료 내에서 상기 재생 PVC의 함량의 상한은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 상기 재료 내의 재생 PVC의 함량은 100 중량% 이하 또는 100 중량% 미만일 수 있다. 일 예시에서 후술하는 상기 재료에 포함될 수 있는 다양한 성분들을 제외한 잔량이 상기 재생 PVC일 수 있다.
상기 재생 PVC의 함량은 1H NMR 분석을 통해 구할 수 있다. 상기 분석은, 예를 들면, 400MHz FT-NMR Spectrometer(모델명: AVANCE III HD 400, 제조사: Bruker Biospin)를 사용하여 수행할 수 있다(측정 조건: 400 MHz, solvent: THF(tetrahydrofuran)).
상기 폴리머 재료에는, 폴리염화비닐과는 다른 수지 성분이 추가로 포함되어 있을 수 있다. 이러한 다른 수지 성분은 폐기물에 존재하던 수지 성분으로서 상기 폴리머 재료에 일정량 존재할 수 있다. 상기 다른 수지 성분의 구체적인 예는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, MMA(methyl methacrylate), PMMA(poly(methyl methacrylate)) 및/또는 ABS 수지 등일 수 있다.
상기 폴리머 재료는, 중금속, 예를 들면, 납을 500 ppm 이하의 비율로 추가로 포함할 수 있다. 본 출원의 방식에 의해서 중금속이 비율이 최소화된 폴리머 재료를 제공할 수 있다. 상기 중금속의 예에는 납이나 카드뮴일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기 중금속의 비율은 다른 예시에서 450 ppm 이하, 400 ppm 이하, 350 ppm 이하, 300 ppm 이하, 250 ppm 이하, 200 ppm 이하, 150 ppm 이하, 100 ppm 이하, 50 ppm 이하, 40ppm 이하, 30 ppm 이하, 20 ppm 이하 또는 10 ppm 이하일 수 있으며, 또한 0ppm 이상, 0 ppm 초과, 1 ppm 이상, 2 ppm 이상, 3 ppm 이상, 4 ppm 이상, 5 ppm 이상, 6 ppm 이상, 7 ppm 이상, 8 ppm 이상, 9 ppm 이상 또는 10 ppm 이상일 수 있다.
상기 중금속 함량은, 유도결합 플라즈마 발광 분석법(ICP-OES)을 통해 확인할 수 있다. 상기 분석은, 예를 들면, Agilent사의 Agilent社, 5110 Series를 사용하여 수행할 수 있으며, 소위 폐기물 공정 시험법(산분해법)(KS C IEC62321-4 규격)을 통해 수행할 수 있다.
상기 폴리머 재료는 또한 상기 양용매(고리형 케톤 등의 케톤 및/또는 THF 등)를 포함할 수 있다. 양용매의 포함 비율은 예를 들면, 약 1,000 ppm 이하일 수 있으며, 상기 비율은 다른 예시에서 10 ppm 이상일 수 있다. 상기 양용매에 대한 구체적인 종류는 전술한 바와 같다. 상기 폴리머 재료 내의 양용매의 함량은, 공지의 GC(Gas chromatography) 분석 방법으로 구할 수 있다.
상기 폴리머 재료는 또한 상기 비용매(알코올 및/또는 케톤 등)를 포함할 수 있다. 비용매의 포함 비율은 예를 들면, 약 500 ppm 이하일 수 있으며, 상기 비율은 다른 예시에서 10 ppm 이상일 수 있다. 상기 비용매에 대한 구체적인 종류는 전술한 바와 같다. 상기 폴리머 재료 내의 비용매의 함량은, 공지의 GC(Gas chromatography) 분석 방법으로 구할 수 있다.
상기 폴리머 재료는 또한 지방산 또는 상기 지방산의 염을 추가로 포함할 수 있다. 상기 지방산 또는 그의 염은 전술한 중금속의 제거 과정의 부산물일 수 있다. 상기 지방산의 구체적인 예는 특별한 제한은 없고, 예를 들면, 올레산(oleic acid) 또는 스테아르산(stearic acid) 등일 수 있다.
상기 폴리머 재료는 또한 염소화 폴리에틸렌(CPE, chlorinated poly(ethylene))을 포함할 수 있다. 이 성분은, 상기 재생 PVC가 폐창호에서 유래한 경우에 존재할 수 있다.
상기 폴리머 재료는 또한 프탈레이트 화합물을 포함할 수 있다. 이러한 화합물은 통상 PVC에 가소제로서 첨가되는 물질로부터 유래한 것이다. 상기 프탈레이트 화합물의 구체적인 예로는, DIBP(Di-iso-butyl phthalate), DBP(Di-n-butyl phthalate), BBP(Butyl benzyl phthalate), DEHP(Di-(ethylhexyl) phthalate), DOP(Di-n-Octyl phthalate), DINP(Di-isononyl phthalate) 및/또는 DIDP(Di-isodecyl phthalate) 등일 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 프탈레이트 화합물의 재료 내에서의 비율은, 약 500 ppm 이하, 450 ppm 이하, 400 ppm 이하, 350 ppm 이하, 300 ppm 이하, 250 ppm 이하, 200 ppm 이하, 150 ppm 이하 또는 100 ppm 이하 정도일 수 있다. 상기 프탈레이트 화합물은, 재료 내에 존재하지 않을 수도 있기 때문에 상기 함량은 0 ppm 이상 또는 0 ppm 초과, 1ppm 이상, 2 ppm 이상, 3 ppm 이상, 4 ppm 이상, 5 ppm 이상, 6 ppm 이상, 7 ppm 이상, 8 ppm 이상, 9 ppm 이상 또는 10 ppm 이상일 수 있다. 상기 프탈레이트 화합물의 함량은, GC-MS(Gas Chromatography Mass Spectrometry) 방식으로 측정할 수 있으며, 예를 들면, Agilent사의 7890B (GC) 및 5977B (MS) 기기를 사용하여 수행할 수 있다.
일 예시에서 상기 폴리머 재료는, 알루미늄을 300 ppm 이하의 비율로 추가로 포함할 수 있다. 이 알루미늄은, 예를 들면, 전술한 PAC를 중금속 제거제로 적용한 경우에 잔존하는 성분일 수 있다. 상기 알루미늄의 양은 예를 들면, 30ppm 이상, 50ppm 이상, 70ppm 이상, 90ppm 이상, 110ppm 이상 또는 130 ppm 이상이거나, 280 ppm 이하, 260 ppm 이하, 240 ppm 이하, 220 ppm 이하, 200 ppm 이하, 180 ppm 이하, 160 ppm 이하 또는 140 ppm 이하 정도일 수도 있다.
위와 같은 알루미늄 등의 성분들의 함량은, KS D 1678에 따른 유도결합플라즈마 방출 분광 분석(ICP-OES) 또는 유도결합 플라즈마 질량 분석(ICP-MS) 등에 의해 구할 수 있다. 공지된 바와 같이 아르곤 기체를 유도 자기장을 통해 플라즈마화 시킨 후, 액상 형태로 전처리한 재료를 에어로졸 상태로 주입시키면, 함유 금속들이 고온으로 인해 원자화, 이온화되고, 이 때 방출되는 빛을 분광하여 분석하는 것이 상기 ICP-OES 방식이고, 상기 원자화, 이온화된 금속들의 질량을 분석하는 방법이 상기 ICP-MS이다. 본 출원에서는 상기와 같은 방식으로 상기 알루미늄 등의 함량의 분석이 가능하다.
상기 폴리머 재료는 또한 탄석(CaCO3)과 TiO2 등의 성분을 포함할 수 있다. 이러한 성분들은 주로 상기 재생에 적용된 재료가 폐창호인 경우, 그리고 상기 필터링 공정을 거치지 않은 경우에 주로 상기 재료에 포함될 수 있다. 이러한 재료는 창호 등의 제조에 필요한 성분이어서, 이를 포함하는 폴리머 재료는 창호 등의 제조에 적용될 수 있다. 상기 탄석(CaCO3)과 TiO2 등의 성분 등의 함량은 특별한 제한은 없으며, 예를 들면, 10 중량% 이하, 9 중량% 이하, 8 중량% 이하, 7 중량% 이하, 6 중량% 이하 또는 5 중량% 이하로 포함할 수 있다. 상기 비율은 다른 예시에서 약 0.1 중량% 이상 또는 약 1 중량% 이상 정도일 수 있다.
상기 탄석 등의 함량은, 열중량분석 방법(TGA)으로 확인할 수 있다. 상기 분석은, 예를 들면, Mettler Toledo사의 TGA/DSC 3+ 기기를 사용하여 수행할 수 있으며, 질소(N2) 분위기 하에서 30℃에서 1,000℃까지의 온도 구간을 10℃/분의 승온 속도로 승온시켜서 수행할 수 있다.
상기 탄석 등의 함량은 또한 상기 언급한 유도결합 플라즈마 발광 분석법(ICP-OES)을 통해 확인할 수 있다. 이러한 분석은, 예를 들면, Agilent사의 Agilent社, 5110 Series를 사용하여 수행할 수 있으며, 소위 폐기물 공정 시험법(산분해법)(KS C IEC62321-4 규격)을 통해 수행할 수 있다.
상기 폴리머 재료는, CIE Lab 색좌표에서 b값이 6.5 이하일 수 있다. 상기 b값은 다른 예시에서 6.4 이하, 6.3 이하, 6.2 이하, 6.1 이하, 6.0 이하, 5.9 이하, 5.8 이하, 5.7 이하, 5.6 이하, 5.5 이하, 5.4 이하, 5.3 이하, 5.2 이하 또는 5.1 이하이거나, 3 이상, 3.1 이상, 3.2 이상, 3.3 이상, 3.4 이상, 3.5 이상, 3.6 이상, 3.7 이상, 3.8 이상, 3.9 이상, 4.0 이상, 4.1 이상, 4.2 이상, 4.3 이상, 4.4 이상, 4.5 이상, 4.6 이상, 4.7 이상, 4.8 이상, 4.9 이상, 5.0 이상, 5.1 이상, 5.2 이상, 5.3 이상 또는 5.4 이상 정도일 수도 있다.
상기 폴리머 재료는, CIE Lab 색좌표에서 L값이 80 내지 100의 범위 내에 있을 수 있다. 상기 L값은 다른 예시에서 82 이상, 84 이상, 86 이상, 88 이상, 90 이상 또는 92 이상이거나, 98 이하, 96 이하, 94 이하 또는 93 이하 정도일 수도 있다.
상기 폴리머 재료는, CIE Lab 색좌표에서 a값이 5 이하일 수 있다. 상기 a값은 다른 예시에서 4.9 이하, 4.8 이하, 4.7 이하, 4.6 이하, 4.5 이하, 4.4 이하, 4.3 이하, 4.2 이하, 4.1 이하, 4.0 이하, 3.9 이하, 3.8 이하, 3.7 이하, 3.6 이하, 3.5 이하, 3.4 이하, 3.3 이하, 3.2 이하, 3.1 이하, 3.0 이하, 2.9 이하, 2.8 이하, 2.7 이하, 2.6 이하, 2.5 이하, 2.4 이하, 2.3 이하, 2.2 이하, 2.1 이하, 2.0 이하, 1.9 이하, 1.8 이하, 1.7 이하, 1.6 이하, 1.5 이하, 1.4 이하, 1.3 이하, 1.2 이하, 1.1 이하, 1.0 이하, 0.9 이하, 0.8 이하, 0.7 이하, 0.6 이하, 0.5 이하, 0.4 이하, 0.3 이하, 0.2 이하, 0.1 이하 또는 0.0 이하이거나, -2 이상, -1.8 이상, -1.6 이상, -1.4 이상, -1.2 이상, -1.0 이상, -0.8 이상, -0.6 이상, -0.4 이상, -0.2 이상, 0.0 이상, 0.5 이상, 1 이상 또는 1.5 이상 정도일 수도 있다.
상기와 같은 b값, L값 및/또는 a값은 재생 PVC의 색특성이 사용 전 PVC에 가까우며, 다양한 색으로의 착색이 용이한 PVC의 특성을 유지하고 있다는 점을 의미한다. 이러한 우수한 색 특성은, 본 출원에 따른 방법에 의해 얻어지는 재생 PVC의 고유의 특성이다.
본 출원은 또한 상기 폴리머 재료를 포함하는 수지 성형체에 대한 것이다. 수지 성형체의 종류는 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 창호일 수 있다. 상기 폴리머 재료를 사용하여 수지 성형체를 제조하는 방법은 특별히 제한되지 않고, 공지의 방식을 적용할 수 있으며, 이 수지 성형체에서 상기 PVC 입자들은 입자 상태일 수 있거나, 또는 그렇지 않은 상태일 수도 있다.
상기 수지 성형체는, CIE Lab 색좌표에서 b값이 3 내지 6의 범위 내에 있을 수 있다. 상기 b값은 다른 예시에서 3.1 이상, 3.2 이상, 3.3 이상, 3.4 이상, 3.5 이상, 3.6 이상 또는 3.7 이상이거나, 5.5 이하, 5 이하, 4.5 이하 또는 4 이하 정도일 수도 있다.
상기 수지 성형체는, CIE Lab 색좌표에서 L값이 80 내지 100의 범위 내에 있을 수 있다. 상기 L값은 다른 예시에서 82 이상, 84 이상, 86 이상, 88 이상, 90 이상 또는 92 이상이거나, 98 이하, 96 이하, 94 이하 또는 93 이하 정도일 수도 있다.
상기 수지 성형체는, CIE Lab 색좌표에서 a값이 0 내지 5의 범위 내에 있을 수 있다. 상기 a값은 다른 예시에서 0.2 이상, 0.4 이상, 0.6 이상 또는 0.8 이상이거나, 4 이하, 3 이하, 2 이하 또는 1 이하 정도일 수도 있다.
상기 수지 성형체(예를 들면, 창호)는, 인장 항복 강도가 36 MN/m2 이상일 수 있다. 상기 강도는 예를 들면, 38MN/m2 이상 또는 40MN/m2 이상이거나, 60MN/m2 이하일 수 있다.
상기 수지 성형체(예를 들면, 창호)는, 인장 파단 신장율이 100% 이상일 수 있다. 상기 신장율은 예를 들면, 120% 이상, 140% 이상 또는 160% 이상이거나, 250% 이하일 수 있다.
상기 수지 성형체(예를 들면, 창호)는, 샤르피충격값(-10℃)이 4.9 KJ/m2 이상일 수 있다. 상기 샤르피충격값은 예를 들면, 6 KJ/m2 이상 또는 8 KJ/m2 이상이거나, 20 KJ/m2 이하일 수 있다.
상기 수지 성형체(예를 들면, 창호)는, 또한 굴곡 탄성율이 1960 MN/m2 이상일 수 있다.
상기 수지 성형체(예를 들면, 창호)는, 또한 가열 신축성이 2.5% 이하일 수 있다.
상기 수지 성형체(예를 들면, 창호)는, 또한 비캇 연화 온도가 83℃ 이상일 수 있다. 상기 온도는 다른 예시에서 85℃ 이상이거나, 95℃ 이하 정도일 수도 있다.
상기 수지 성형체(예를 들면, 창호)는, 또한 경도(HRR)가 85 이상일 수 있다. 상기 경도는 다른 예시에서 90 이상 또는 95 이상이거나, 100 이하 정도일 수도 있다.
상기 수지 성형체(예를 들면, 창호)는, 또한 냉열 반복 신축성이 0.2% 이하 정도일 수 있다. 상기 신축성은 다른 예시에서 0.15% 이하, 0.1% 이하이거나, 0% 이상일 수 있다.
상기 인장 항복 강도, 인장 파단 신장률, 랴르피 충격값, 굴곡 탄성율, 가열 신축성, 비캇 연화 온도, 경도, 냉열 반복 신축성 등은 규격에 따라 구해질 수 있다.

Claims (19)

  1. 회수 대상 용매 및 불순물을 포함하는 혼합물과 회수용 처리제를 혼합하는 단계; 및
    상기 회수 대상 용매를 회수하는 단계를 포함하고,
    상기 회수용 처리제는, 처리 용매 또는 오일을 포함하며,
    상기 회수 대상 용매와 처리 용매간의 비점의 차이 또는 상기 회수 대상 용매의 비점과 상기 오일의 발연점의 차이를 이용하여 상기 회수 대상 용매를 회수하는 단계를 포함하는 용매의 재활용 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 회수 대상 용매를 회수하는 단계는 증류기를 이용하여 수행하는 용매의 재활용 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 증발기로 박막 증류기를 이용하는 용매의 재활용 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 처리 용매의 비점과 제 1 용매의 비점의 차이 또는 오일의 발연점과 제 1 용매의 비점의 차이가 20℃ 이상인 용매의 재활용 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 불순물은, 비점이 180℃ 이상인 액상 물질, 고점도 액상 물질 또는 고체인 용매의 재활용 방법.
  6. 폴리염화비닐을 포함하는 폐기물과 양용매를 혼합하는 단계;
    상기 혼합물로부터 상기 폴리염화비닐을 회수하는 단계; 및
    상기 폴리염화비닐이 회수된 혼합물에서 상기 양용매를 회수하는 단계를 포함하고,
    상기 양용매를 회수하는 단계는, 처리 용매 또는 오일을 포함하는 회수용 처리제를 상기 폴리염화비닐이 회수된 혼합물과 혼합하는 단계를 포함하는 재생 폴리염화비닐 재료의 제조 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 양용매는, 케톤을 포함하는 재생 폴리염화비닐 재료의 제조 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 케톤은 몰질량이 70 내지 150 g/mol의 범위 내인 재생 폴리염화비닐 재료의 제조 방법.
  9. 제 7 항에 있어서, 케톤은 비점이 130℃ 내지 200℃의 범위 내인 재생 폴리염화비닐 재료의 제조 방법.
  10. 제 7 항에 있어서, 케톤은, 20℃에서의 수용해도가 15 g/100mL 이하인 재생 폴리염화비닐 재료의 제조 방법.
  11. 제 7 항에 있어서, 케톤은 20℃에서의 증기압이 1 내지 10 mmHg의 범위 내에 있는 재생 폴리염화비닐 재료의 제조 방법.
  12. 제 7 항에 있어서, 케톤은 사이클로헥사논인 재생 폴리염화비닐 재료의 제조 방법.
  13. 제 6 항에 있어서, 혼합물로부터 폴리염화비닐을 회수하는 단계는 상기 혼합물과 비용매를 혼합하여 상기 폴리염화비닐을 석출시키는 단계를 포함하는 재생 폴리염화비닐 재료의 제조 방법.
  14. 제 1 항에 있어서, 양용매의 비점(B)과 처리 용매의 비점(A) 또는 오일의 발연점(A)의 차이(A-B)는 20℃ 이상인 재생 폴리염화비닐의 제조 방법.
  15. 제 6 항에 있어서, 처리 용매의 비점 또는 오일의 발연점이 150℃ 내지 500℃의 범위 내에 있는 재생 폴리염화비닐의 제조 방법.
  16. 제 6 항에 있어서, 처리 용매는 글리세린이고, 오일은 콩기름, 홍화유, 쌀겨 기름, 올리브유, 해바라기유 또는 코코넛 오일인 재생 폴리염화비닐의 제조 방법.
  17. 제 6 항에 있어서, 회수용 처리제를 양용매 100 중량부 대비 1 내지 10 중량부의 비율로 혼합하는 재생 폴리염화비닐의 제조 방법.
  18. 제 6 항에 있어서, 폴리염화비닐을 회수하는 단계는 폐기물과 양용매의 혼합물을 중금속 제거제와 혼합하는 단계를 포함하는 재생 폴리염화비닐 재료의 제조 방법.
  19. 제 6 항에 있어서, 폴리염화비닐을 회수하는 단계는, 폐기물과 처리제의 혼합물의 상분리를 유도하는 단계를 포함하는 재생 폴리염화비닐 재료의 제조 방법.
KR1020210187729A 2021-12-24 2021-12-24 용매의 재활용 방법 및 재생 폴리염화비닐 재료의 제조 방법 KR20230097851A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210187729A KR20230097851A (ko) 2021-12-24 2021-12-24 용매의 재활용 방법 및 재생 폴리염화비닐 재료의 제조 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210187729A KR20230097851A (ko) 2021-12-24 2021-12-24 용매의 재활용 방법 및 재생 폴리염화비닐 재료의 제조 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230097851A true KR20230097851A (ko) 2023-07-03

Family

ID=87157137

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210187729A KR20230097851A (ko) 2021-12-24 2021-12-24 용매의 재활용 방법 및 재생 폴리염화비닐 재료의 제조 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20230097851A (ko)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7759458B2 (en) Process for the purification of vinyl chloride polymers (PVC) from heavy metals
JP4642072B2 (ja) プラスチックの溶媒処理方法
EP2616473B1 (de) Phosphorhaltige mischungen, verfahren zu deren herstellung und ihre verwendung
EP2581379B1 (de) Halogenfreies, phosphorhaltiges flammschutzmittel
US8053550B2 (en) Process for the purification from heavy metals of vinyl chloride polymers
WO2013087177A1 (de) Mischungen von diphosphinsäuren und alkylphosphinsäuren, ein verfahren zu deren herstellung und ihre verwendung
JP6510469B2 (ja) エポキシ樹脂硬化物の解重合方法および組成物
DE102011121503A1 (de) Gemische von Dioshinsäuren und Dialkylphosphinsäuren, ein Verfahren zu deren Herstellung und ihre Verwendung
KR101875999B1 (ko) 열안정성이 우수한 난연 열가소성 수지 조성물, 이의 제조방법 및 이로부터 제조된 성형품
WO2013087178A1 (de) Mischungen von diphosphinsäuren und alkylphosphonsäuren, ein verfahren zu deren herstellung und ihre verwendung
EP4168459A1 (de) Flammgeschütztes acrylat
KR20230097851A (ko) 용매의 재활용 방법 및 재생 폴리염화비닐 재료의 제조 방법
KR102467514B1 (ko) 재생 폴리염화비닐 재료
KR20230097852A (ko) 재생 폴리염화비닐 재료의 제조 방법
KR20230098083A (ko) 재생 폴리염화비닐 재료
KR20220155192A (ko) 재생 폴리염화비닐 재료
KR20220155191A (ko) 재생 폴리염화비닐 재료
KR20220155193A (ko) 재생 폴리염화비닐 재료
KR20220155194A (ko) 재생 폴리염화비닐 재료
CN114276272B (zh) 一种生产富勒烯水溶性衍生物并回收三乙醇氧化胺的方法
KR20230147916A (ko) 재생 폴리염화비닐 재료
KR20230147917A (ko) 재생 폴리염화비닐 재료
KR20220155184A (ko) 재생 폴리염화비닐의 제조 방법
KR101545380B1 (ko) 열가소성 난연수지 조성물, 및 이로부터 수득된 사출성형품
KR101413819B1 (ko) 열 안정성이 우수한 열가소성 수지 조성물