KR20240040678A - 에폭시 열경화성 수지를 재활용하기 위한 공정 및 시스템 - Google Patents

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프라딥 쿠마르 두베이
시몬 타드즈 코신스키
사티쉬 쿠마르 마한트
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Abstract

본 발명은 절단 가능한 결합을 함유하는 에폭시 열경화성 수지를 재활용하기 위한 공정 및 시스템에 관한 것이고, 상기 공정은 산 용액을 사용하여 에폭시 열경화성 수지를 용해시키고 산 용액을 열가소성 산성 혼합물로부터 탈휘발화시켜 열가소성 성분을 생성시킴을 포함한다. 이러한 공정은 재활용 가능한 열가소성 성분 및 임의로 재활용 가능한 보강 매트릭스 성분의 회수를 가능하게 한다. 이러한 공정은 에폭시 열경화성 수지 가열된 조건 하에 산 용액에 용해시켜서 열가소성 혼합물을 생성시키는 단계; 임의로 열가소성 혼합물을 여과하여 열가소성 용액으로부터 보강 매트릭스 성분을 분리하는 단계; 및 열가소성 용액을 탈휘발화시켜 재활용 가능한 열가소성 성분을 얻는 단계를 포함한다.

Description

에폭시 열경화성 수지를 재활용하기 위한 공정 및 시스템
본 발명은 산 용액을 사용한 후 열가소성 산성 혼합물(thermoplastic acidic mixture)로부터 산 용액을 탈휘발화(devolatizing)시킴으로써 절단 가능한 결합을 함유하는 에폭시 열경화성 수지(epoxy thermoset)를 재활용하기 위한 공정 및 시스템에 관한 것이며, 여기에서, 공정은 재활용 가능한 열가소성 성분(recyclable thermoplastic component) 및 임의로 재활용 가능한 보강 매트릭스 성분(recyclable reinforcement matrix component)의 회수 및 재사용을 가능하게 한다.
에폭시 수지는 열경화성 화합물의 중요한 종류이다. 에폭시 수지는 경제적이며 낮은 독성을 지니며, 다른 열경화성 수지로는 달성할 수 없는 열적, 기계적, 화학적 저항 특성의 독특한 조합을 제공한다. 이들은 높은 내화학성 및 내용매성, 낮은 수축률, 다양한 기질에 대한 우수한 접착력을 갖는다. 에폭시 수지는 또한 섬유-보강된 폴리머 복합체의 제조를 위해서 사용된다.
에폭시 열경화성 수지는 다양한 적용이 있으며, 자동차, 우주 및 방위 장비, 풍차(wind mill), 구조용 접착제, 전자 제품, 세라믹 제조, 마이크로 전자 제품 포장 등에 널리 사용된다. 광범위한 적용은 구조 부품, 에폭시 시멘트, 바닥 코팅, 금속 코팅, 해양 코팅, 페인트, 장식 미술품, 래커(lacquer) 등과 같은 토목 및 건축에 존재한다. 우수한 성능으로 인해서, 에폭시 수지는 캔 코팅, 분체 코팅(powder coating), 식품 및 포장 코팅 등과 같은 코팅 적용에도 선호된다.
그러나, 기존의 에폭시 수지의 재활용은 어려운데, 그 이유는, 열경화시킨 후, 에폭시 수지는 일반 용매에 불융화 및 불용해성이 되기 때문이다. 특히, 에폭시 수지는 일단 경화되면 열에 의해서 녹지 않아 수지 재료로서의 이의 재사용이 어렵다. 따라서, 기존의 에폭시 수지-경화된 제품, 및 에폭시 수지-경화된 제품이 부착되거나 에폭시 수지-경화된 제품이 적용된 제품의 제조는 대량의 폐기물을 생성시킨다. 또한, 수명이 다한 후에, 폴리머 에폭시 매트릭스에서 귀중한 성분을 회수 및 재사용하고/거나 에폭시 자체를 재활용하는 것이 과제이다. 일반적으로, 모든 성분은 소각 및 매립을 통해 폐기 및 손실된다. 이러한 폐기 방법은 되돌릴 수 없는 손상과 환경 오염을 유발시킨다.
열경화성 수지 폴리머가 절단 가능한 결합을 갖는, 에폭시 수지의 해중합을 가능하게 하기 위한 재활용 가능한 에폭시의 종류가 개발되었다. 재활용 가능한 에폭시는 재활용 가능한 산 불안정 경화제를 통상의 에폭시와 함께 사용하거나 재활용 가능한 에폭시 수지를 통상의 경화제와 함께 사용하여 제조된다. 형성된 에폭시 열경화성 수지 폴리머는 재활용을 가능하게 하는 해중합을 허용할 수 있는 절단 가능한 결합을 가지고 있다. 에폭시 복합체 재료의 경우에, 해중합 후에, 에폭시 수지는 용해되며, 금속, 유리 섬유, 탄소 섬유 등과 같은 기타 물질은 분리, 회수 및 재활용될 수 있다.
재활용 가능한 열경화성 수지 및 복합체를 재활용하기 위한 선행 기술 방법은 산 및 용매와 같은 분해제를 활용한다. 재활용 가능한 열경화성 수지를 재활용하는 선행 기술 방법은 재활용 가능한 에폭시 열경화성 수지의 열가소성 성분을 용해시키기 위해서 사용되는 산이 NaOH를 사용하여 중화되는 NaOH 중화 단계를 활용한다. 이러한 단계는 바람직하지 않은데, 그 이유는 그것이 하수 폐기물로서 처리될 수 없고 대신 전문적인 처리를 필요로 하는 소듐 아세테이트와 같은 폐기물을 생성시키기 때문이다. 또한, 선행 기술 방법은 산업적으로 관련성이 없고 쉽게 확장할 수 없는 배치 공정이다. 따라서, 환경 영향을 감소시키면서, 에폭시 열경화성 수지 및 이의 복합체의 성분들이 회수될 수 있는 산업적이고 상업적으로 실행 가능하며 효과적이고 확장 가능한 재활용 공정이 필요하다.
따라서, 본 기술분야에서 공지된 방법과 관련된 하나 이상의 문제를 해결하거나 적어도 그러한 방법에 대한 실행 가능한 대안을 제공하는 에폭시 폴리머 및 이의 복합체의 재활용을 위한 방법을 개발할 기회가 남아 있다.
일 구체예에 따르면, 본 발명은 적어도 하나의 재활용 가능한 성분을 포함하는 에폭시 열경화성 수지를 재활용하기 위한 공정으로서,
i. 50 내지 110℃의 가열된 조건하에 산 용액에 에폭시 열경화성 수지를 용해시켜 열가소성 혼합물의 형성을 유도하는 단계;
ii. 열가소성 혼합물을 여과하여 열가소성 용액으로부터 보강 매트릭스 성분을 분리하는 단계; 및
iii. 재활용 가능한 열가소성 성분을 얻기 위해서 열가소성 용액을 탈휘발화시켜 산 용액을 제거하는 단계를 포함하는, 공정이다.
또 다른 구체예에 따르면, 본 발명은 적어도 하나의 재활용 가능한 성분을 포함하는 에폭시 열경화성 수지를 재활용하기 위한 시스템으로서,
i. 가열된 조건 하에서 에폭시 열경화성 수지를 산 용액에 용해시켜 열가소성 혼합물을 형성시키도록 구성된 용해 서브시스템(dissolution subsystem);
ii. 열가소성 혼합물을 여과하여 열가소성 용액으로부터 보강 매트릭스 성분을 분리하도록 구성된 여과 서브시스템(filtering subsystem); 및
iii. 열가소성 용액으로부터 산 용액을 제거하여 재활용 가능한 열가소성 성분을 얻도록 구성된 탈휘발화 서브시스템(devolatizing subsystem)을 포함하는, 시스템이며,
여기에서, 탈휘발화 서브시스템은 압출기, 강하막 증발기, 증류 유닛, 또는 이들의 조합을 포함한다.
또 다른 구체예에 따르면, 본 발명은 재활용 가능한 성분을 포함하는 에폭시 열경화성 수지를 재활용하기 위한 공정으로서,
i. 에폭시 열경화성 수지를 산 용액에 용해시켜 에폭시 열경화성 수지의 적어도 부분적 용해를 유도하여 열가소성 혼합물을 형성시키는 단계; 및
ii. 열가소성 혼합물을 탈휘발화시켜 산 용액을 제거하여 보강 매트릭스 성분을 포함하는 재활용 가능한 열가소성 성분을 얻은 단계를 포함하는, 공정이다.
또 다른 구체예에 따르면, 본 발명은 재활용 가능한 성분을 포함하는 에폭시 열경화성 수지를 재활용하기 위한 시스템으로서,
i. 에폭시 열경화성 수지를 산 용액에 용해시켜 열가소성 혼합물을 형성시키도록 구성된 용해 서브시스템; 및
ii. 열가소성 혼합물로부터 산 용액을 제거하여 보강 매트릭스 성분을 포함한 재활용 가능한 열가소성 성분을 얻도록 구성된 탈휘발화 서브시스템을 포함하는, 시스템이며,
여기에서, 탈휘발화 서브시스템은 압출기, 강하막 증발기, 증류 유닛, 또는 이들의 조합을 포함한다.
본 발명의 구체예가 참조될 것이며, 그 예는 첨부된 도면에 예시될 수 있다. 이들 도면은 예시를 위한 것이지 제한하려는 것이 아니다. 비록, 본 발명이 이들 구체예의 맥락에서 일반적으로 설명되지만, 본 발명의 범위를 이러한 특정의 구체예로 제한하려는 것으로 의도되지 않음이 이해되어야 한다.
도 1은, 에폭시 열경화성 수지가 완전히 용해되는(용해 공정), 에폭시 열경화성 수지를 재활용하는 본 발명의 공정의 구체예를 도시하고 있다.
도 2는, 에폭시 열경화성 수지가 적어도 부분적으로 용해되는(비-용해 공정), 에폭시 열경화성 수지를 재활용하는 본 발명의 공정의 구체예를 도시하고 있다.
도 3은, 에폭시 열경화성 수지가 완전히 용해되는(용해 공정 장치), 에폭시 열경화성 수지를 재활용하는 본 발명의 시스템의 구체예를 도시하고 있다.
도 4는, 에폭시 열경화성 수지가 적어도 부분적으로 용해되는(비-용해 공정 장치), 에폭시 열경화성 수지를 재활용하는 본 발명의 시스템의 구체예를 도시하고 있다.
도 5a는 60℃에서의 에폭시 폐기물의 재활용에 대한 시간이 지남에 따른 상이한 농도의 산의 효과에 대한 그래픽 데이터를 도시하고 있다.
도 5b는 80℃에서의 에폭시 폐기물의 재활용에 대한 시간이 지남에 따른 상이한 농도의 산의 효과에 대한 그래픽 데이터를 도시하고 있다.
도 5c는 100℃에서의 에폭시 폐기물의 재활용에 대한 시간이 지남에 따른 상이한 농도의 산의 효과에 대한 그래픽 데이터를 도시하고 있다.
이하 상세한 설명에서, 구체예는 본 기술분야에서의 통상의 기술자가 본 발명을 실시할 수 있도록 충분히 상세하게 기재되며, 다른 구체예가 활용될 수 있고 변경이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 이루어질 수 있다는 것이 이해될 것이다. 본 기술분야에서의 통상의 기술자가 본원에서 기재된 구체예를 실시하는 데 필요하지 않은 세부 사항을 피하기 위해서, 설명은 본 기술분야에서의 통상의 기술자에게 알려진 특정 정보를 생략할 수 있다. 따라서, 설명 및 도면은 제한적인 의미가 아닌 예시적인 의미로 간주되어야 하며, 이러한 모든 변화는 본 교시내용의 범위 내에 포함되도록 의도된다. 단수형은, 문맥에서 달리 명시하지 않는 한, 복수의 지시대상을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 명세서에서 사용되는 용어 "포함하다/포함하는"은 언급된 특징, 정수, 단계 또는 성분의 존재를 지정하기 위해 사용되지만 하나 이상의 다른 특징, 정수, 단계, 성분 또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다는 점이 강조되어야 한다.
본 발명은, 일 구체예에서, 적어도 하나의 재활용 가능한 성분을 포함하는 에폭시 열경화성 수지를 재활용하기 위한 공정으로서,
50 내지 110℃의 가열된 조건하에 산 용액에 에폭시 열경화성 수지를 용해시켜 열가소성 혼합물의 형성을 유도하는 단계;
열가소성 혼합물을 여과하여 열가소성 용액으로부터 보강 매트릭스 성분을 분리하는 단계; 및
재활용 가능한 열가소성 성분을 얻기 위해서 열가소성 용액을 탈휘발화시켜 산 용액을 제거하는 단계를 포함하는, 공정을 제공함으로써 상기 언급된 선행 기술의 단점을 해결하고자 한다.
상기 공정은 에폭시 열경화성 수지의 용해가 열가소성 혼합물의 형성을 유도하는 산업적 용해 공정이다. 바람직한 구체예에서, 그러한 공정은 100℃에서 수행된다. 바람직한 구체예에서, 에폭시 열경화성 수지는 산 용액에 용해되기 전에 크기가 감소된다. 산 용액 중의 열가소성 물질의 용해는 완전한 용해이며, 생성되는 열가소성 혼합물은 보강 매트릭스 성분 및 열가소성 용액에 현탁된 비-재활용 가능한 성분과 같은 비용해된 성분을 포함한다. 여과는 열가소성 용액에서 용해되지 않은 성분을 제거한다. 산 용액에 용해된 열가소성 물질은 증류, 와이프 필름 증발 및/또는 탈휘발 압출기를 사용하여 산 용액을 탈휘발시킴으로서 산을 제거한 후에 회수된다. 상기 공정을 사용하여 얻은 재활용 가능한 열가소성 성분은 다양한 등급의 사용 가능한 열가소성 물질을 제조하기 위해 컴파운딩되거나 반응성 압출에 의해서 압출될 수 있다.
본 공정의 일 구체예에서, 여과는 원심분리, 수동 분류, 광학적 분류 또는 이들의 조합에 의해 용해되지 않은 성분을 분류하는 것을 추가로 포함한다. 용해되지 않은 성분은 회수 및 재사용을 위해 분류되거나 폐기될 수 있다. 별도로 제거 및 재활용되는 보강 매트릭스 성분은 거의 새로운 재료만큼 우수하다. 이는 보강재의 거의 전체 또는 부분적인 가치를 다시 캡처할 수 있다. 공정의 일 구체예에서, 보강 매트릭스 성분은 유리 섬유, 탄소 섬유, 아라미드 섬유, 황마(jute), 그래스(grass), 대나무, 소나무, 발사(balsa), 기타 천연 섬유 및 이들의 조합물을 포함하며 재활용 가능하다.
용해 공정의 일 구체예에서, 산 용액은 아세트산, 락트산, 프로피온산, 어떠한 다른 지방족산, 어떠한 다른 유기산, 또는 이들의 조합물이며, 아세트산은 5 내지 70%의 농도로 존재하고, 락트산은 20 내지 80%의 농도로 존재한다. 바람직한 구체예에 따르면, 산 용액은 10 내지 15% 아세트산 또는 50% 락트산이다. 재활용 공정은 온화하며 바람직하게는 약산을 사용한다. 본 공정의 일 구체예에서, 산 용액은 물, 부탄올, 이소프로판올, 프로판올, 에탄올, 메탄올, 벤질 알코올, 에틸렌 글리콜, 디클로로메탄, 테트라하이드로푸란, 에틸 아세테이트, 아세톤, 디메틸포름아미드, 아세토니트릴, 디메틸 설폭사이드, 니트로메탄, 프로필렌 카르보네이트, 펜탄, 헥산, 사이클로헥산, 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 디옥산, 글라임, 폴리에테르, 디에틸에테르, 어떠한 다른 비극성 용매, 어떠한 다른 극성 비양성자성 용매, 어떠한 다른 극성 양성자성 용매, 및 이들의 조합물로부터 선택된 용매를 함유한다.
산을 함유하는 모든 탈휘발 용매는 재활용될 수 있다. 본 공정의 일 구체예에서, 제거된 산 용액, 용매, 또는 이들 둘 모두는 공정에서 다시 재활용된다. 일 구체예에서, 공정은 연속적이거나 배치식이다. 바람직한 구체예에서, 공정은 연속적이다.
공정의 일 구체예에서, 에폭시 열경화성 수지는 디에폭시 수지 및 재활용 가능한 산 불안정 경화제로부터 제조되며, 여기에서, 재활용 가능한 산 불안정 경화제는 아민-기반 경화제, 티올-기반 경화제, 폴리 아미노 화합물, 어떠한 다른 산 불안정 경화제, 또는 이들의 조합물이다.
일 구체예에서, 재활용 가능한 산 불안정 경화제는 이하 화학식(1)의 화합물이다:
상기 식에서, m은 2, 1, 또는 0이고; n은 2, 3, 또는 4이고; m과 n의 합은 4이고;
각각의 R1은 독립적으로 수소, 알킬, 사이클로알킬, 헤테로사이클, 헤테로사이클로알킬, 알케닐, 사이클로알케닐, 아릴, 헤테로아릴, 알킬옥시알킬, 또는 알키닐이고;
각각의 A는 독립적으로 비치환된 에틸렌, 프로필렌, 이소프로필렌, 부틸렌, 이소-부틸렌, 헥실렌, 에틸렌-옥시-에틸렌, 에틸렌-아미노-에틸렌, 이고;
각각의 R2는 독립적으로 -NHR3이고, 여기에서, 각각의 R3은 독립적으로 수소, 알킬, 아미노알킬, 알킬아미노알킬, 사이클로알킬, 헤테로사이클, 알케닐, 아릴, 또는 헤테로아릴이거나; 모든 두 개의 -O-A-R2기는, 이들이 결합된 탄소 원자와 함께, 4 개 이상의 고리 구성원을 갖는 디옥사닐 고리를 형성할 수 있고, 두 개의 -O-A-R2기가 결합된 탄소 원자가 아닌 고리 탄소 원자(들) 중 하나 이상은 독립적으로 하나 이상의 독립적으로 아미노기 또는 아미노알킬로 치환되고, 여기에서, 각각의 아미노는 독립적으로는 일차 또는 이차 아미노기이다.
일 구체예에서, 재활용 가능한 산 불안정 경화제는 이하 화학식(2)의 화합물이다:
상기 식에서, q는 4, 3, 2, 또는 1이고; t는 0, 1, 2, 또는 3이고; q와 t의 합은 4이고;
W의 각각의 경우는 독립적으로 알킬렌, 사이클로알킬렌, 헤테로사이클릴렌, 알케닐렌, 알키닐렌, 사이클로알케닐렌, 아릴렌, 또는 헤테로아릴렌이고; R5의 각각의 경우는 독립적으로 수소, 알킬, 사이클로알킬, 헤테로사이클릴, 알케닐, 알키닐, 사이클로알케닐, 아릴, 헤테로아릴, 아미노 알킬, 아미노 아릴, 치환된 아미노기 또는 --ORC이고, 여기에서, RC는 알킬(예, 메틸, 에틸), 사이클로알킬, 헤테로사이클릴, 알케닐, 알키닐, 사이클로알케닐, 아릴(예, 페닐), 또는 헤테로아릴이다.
일 구체예에서, 화학식(1), 화학식(2) 또는 이들의 조합의 재활용 가능한 산 불안정 경화제는 BPA-디글리시딜 에테르, BPF 디글리시딜 에테르, BPS 디글리시딜 에테르, 반응성 희석제, 디글리시딜 아민, 수성 에폭시 수지, 포뮬레이션된 에폭시 수지, 및 이들의 조합물을 포함하는 군으로부터 선택된 통상의 디에폭시 수지인 디에폭시 수지와 함께 사용된다.
공정의 일 구체예에서, 에폭시 열경화성 수지는 재활용 가능한 에폭시 수지 및 경화제로부터 제조되며, 여기에서, 재활용 가능한 에폭시 수지는 산 분해성 아세탈, 케탈, 오르토카르보네이트, 오르토에스테르, 오르토실리케이트 또는 실란 연결(silane linkage)을 포함한다.
일 구체예에서, 재활용 가능한 에폭시 수지는 이하 화학식(3) 또는 화학식(4)의 화합물이다:
상기 식에서, m = 0이면 n = 4이고, m = 1이면 n = 3이고, m = 2이면 n = 2이고, A는 탄소 또는 규소이고, D는 산소 또는 질소 또는 카르복실릭 기이고, X는 산소 또는 황이고, s 및 t는 독립적으로는 1 내지 20이고, R1 및 R2는 독립적으로 수소, 알킬, 알케닐, 알키닐, 사이클로알킬, 사이클로알케닐, 사이클로알키닐, 아릴, 헤테로사이클릭, 헤테로사이클로알킬, 사이클로알케닐, 헤테로아릴, 알콕시아릴, 알콕시 알킬이고, B는 독립적으로 아릴렌, 아릴렌 에테르, 알킬렌 - 아릴렌, 알킬렌 - 아릴렌 알킬렌, 알케닐렌 - 아릴렌, 알케닐렌 - 아릴렌 알케닐렌, 알킬렌 - 아릴렌 - 알케닐렌, 알키닐렌 아릴렌, 알키닐렌 - 아릴렌 - 알키닐렌, 헤테로아릴렌, 알킬렌 - 헤테로아릴렌, 알킬렌 - 헤테로아릴렌 - 알킬렌, 알케닐렌 -헤테로아릴렌, 알케닐렌 - 헤테로아릴렌 - 알케닐렌, 알킬렌 - 헤테로아릴렌 -알케닐렌, 알키닐렌 헤테로아릴렌, 알키닐렌 - 헤테로아릴렌 - 알키닐렌, 알킬렌, 알킬렌 - 헤테로 - 알킬렌, 알케닐렌, 알케닐렌 - 헤테로 - 알케닐렌, 알킬렌 - 헤테로 - 알케닐렌, 알키닐렌, 사이클로알킬렌, 알킬렌 - 사이클로알킬렌, 알킬렌 - 사이클로알킬렌 알킬렌, 알케닐렌 - 사이클로알킬렌, 알케닐렌 사이클로알킬렌 - 알케닐렌, 알킬렌 - 사이클로알킬렌 알케닐렌, 알키닐렌 -사이클로알킬렌, 알키닐렌 사이클로알킬렌 - 알키닐렌, 헤테로사이클로알킬렌, 알킬렌 헤테로사이클로알킬렌, 알킬렌 - 헤테로사이클로알킬렌 알킬렌, 알케닐렌 - 헤테로사이클로알킬렌, 알케닐렌 헤테로사이클로알킬렌 - 알케닐렌, 알킬렌 헤테로사이클로알킬렌 - 알케닐렌, 알키닐렌 헤테로사이클로알킬렌, 알키닐렌 -헤테로사이클로알킬렌 알키닐렌, 사이클로알케닐렌, 알킬렌 - 사이클로알케닐렌, 알킬렌 - 사이클로알케닐렌 - 알킬렌, 알케닐렌 - 사이클로알케닐렌, 알케닐렌 -사이클로알케닐렌 - 알케닐렌, 알킬렌 사이클로알케닐렌 - 알케닐렌, 알키닐렌 -사이클로알케닐렌, 알키닐렌 - 사이클로알케닐렌 - 알키닐렌, 헤테로사이클로알케닐렌, 알킬렌 - 헤테로사이클로알케닐렌, 알킬렌 - 헤테로 사이클로알케닐렌 - 알킬렌, 알케닐렌 - 헤테로사이클로알케닐렌, 알케닐렌 -헤테로사이클로알케닐렌 - 알케닐렌, 알킬렌 - 헤테로사이클로알케닐렌 - 알케닐렌, 알키닐렌 헤테로사이클로알케닐렌, 알키닐렌 - 헤테로사이클로알케닐렌, 알키닐렌이다.
일 구체예에서, 화학식(3), 화학식(4) 또는 이들의 조합의 재활용 가능한 에폭시 수지 성분은 지방족 아민, 알리사이클릭 폴리아민, 방향족 아민, 폴리에테르 아민, 케토이민, 안하이드라이드(anhydride), 폴리아미드, 이미다졸, 폴리티올, 폴리페놀, 폴리카르복실산, 카르복실릭 기반 폴리에스테르(carboxylic based polyester), 카르복실릭 기반 폴리아크릴레이트, UV 경화제, 수성 경화제, 및 이들의 조합물로 구성된 군으로부터 선택되는 통상의 경화제와 함께 사용된다.
용해 공정의 일 구체예에서, 에폭시 열경화성 수지는 산 용액에 용해되기 전에 크기가 감소된다. 크기 감소는 분쇄기(shredder), 밀링 유닛(milling unit), 그라인더(grinder), 배합기, 파쇄기, 또는 이들의 조합을 사용하여 달성된다.
일 구체예에서, 본 발명은 청구범위에 기재되고 상기 개시된 바와 같은 용해 공정을 이용하여 얻은 재활용 가능한 열가소성 성분이다.
또 다른 구체예에 따르면, 본 발명은 적어도 하나의 재활용 가능한 성분을 포함하는 에폭시 열경화성 수지를 재활용하기 위한 시스템으로서,
가열된 조건 하에서 에폭시 열경화성 수지를 산 용액에 용해시켜 열가소성 혼합물을 형성시키도록 구성된 용해 서브시스템;
열가소성 혼합물을 여과하여 열가소성 용액으로부터 보강 매트릭스 성분을 분리하도록 구성된 여과 서브시스템; 및
열가소성 용액으로부터 산 용액을 제거하여 재활용 가능한 열가소성 성분을 얻도록 구성된 탈휘발화 서브시스템을 포함하는 시스템이고,
여기에서, 탈휘발화 서브시스템은 압출기, 강하막 증발기(falling film evaporator ), 증류 유닛, 또는 이들의 조합을 포함한다.
시스템의 일 구체예에서, 탈휘발화 서브시스템은 열가소성 용액으로부터 용매를 제거하도록 구성된다. 일 구체예에서, 시스템은 제거된 산 용액, 용매 또는 이들 둘 모두를 공정에서 다시 재활용하도록 구성된다. 일 구체예에서, 시스템은 연속적이거나 배치식이도록 구성된다. 바람직한 구체예에서, 시스템은 연속적이다.
또 다른 구체예에 따르면, 본 발명은 재활용 가능한 성분을 포함하는 에폭시 열경화성 수지를 재활용하기 위한 공정으로서,
에폭시 열경화성 수지를 산 용액에 용해시켜 에폭시 열경화성 수지의 적어도 부분적 용해를 유도하여 열가소성 혼합물을 형성시키는 단계; 및
열가소성 혼합물을 탈휘발화시켜 산 용액을 제거하여 보강 매트릭스 성분을 포함하는 재활용 가능한 열가소성 성분을 얻은 단계를 포함하는, 공정이다.
그러한 공정은 산업적 비-용해 공정이고, 여기에서, 에폭시 열경화성 수지의 부분적 용해가 산 용액에서 발생하여 열가소성 혼합물의 형성을 유도한다. 비-용해 공정은 보강 매트릭스 성분을 열가소성 용액으로부터 여과하지 않지만, 산이 탈휘발화에 의해서 제거된다. 따라서, 다른 제품으로서 재활용되고/재사용될 수 있는 보강된 재활용 가능한 열가소성 성분이 생성된다. 상기 공정을 사용하여 생성된 재활용 가능한 열가소성 성분은 다양한 등급의 사용 가능한 열가소성 물질의 제조를 위해서 컴파운딩되거나 반응성 압출에 의해서 압출될 수 있다.
비-용해 공정의 일 구체예에서, 에폭시 열경화성 수지는 산 용액에 용해되기 전에 크기가 감소된다. 크기 감소는 분쇄기, 밀링 유닛, 그라인더, 배합기, 파쇄기 또는 이들의 조합을 사용하여 달성된다. 비-용해 공정의 일 구체예에서, 산 용액 중의 에폭시 열경화성 수지의 침지는 50℃ 내지 110℃의 가열된 조건에서 수행된다. 공정은 100℃에서 수행된다.
비-용해 공정의 일 구체예에서, 산 용액은 아세트산, 락트산, 프로피온산, 어떠한 다른 지방족산, 어떠한 다른 유기산, 황산, 인산, 어떠한 다른 무기산, 또는 이들의 조합물이고, 아세트산은 5 내지 70%의 농도로 존재하고, 락트산은 20 내지 80%의 농도로 존재하고, 황산은 1 내지 10%의 농도로 존재하고, 인산은 20 내지 90%의 농도로 존재한다. 바람직한 구체예에 따르면, 산 용액은 10 내지 15% 아세트산, 50% 락트산 또는 85% 인산이다. 비-용해 공정의 일 구체예에서, 산 용액은 물, 부탄올, 이소프로판올, 프로판올, 에탄올, 메탄올, 벤질 알코올, 에틸렌 글리콜, 디클로로메탄, 테트라하이드로푸란, 에틸 아세테이트, 아세톤, 디메틸포름아미드, 아세토니트릴, 디메틸 설폭사이드, 니트로메탄, 프로필렌 카르보네이트, 펜탄, 헥산, 사이클로헥산, 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 디옥산, 글라임, 폴리에테르, 디에틸에테르, 어떠한 다른 비극성 용매, 어떠한 다른 극성 비양성자성 용매, 어떠한 다른 극성 양성자성 용매, 및 이들의 조합물로부터 선택된 용매를 함유한다.
비-용해 공정의 일 구체예에서, 제거된 산 용액, 용매, 또는 이들 둘 모두는 공정에서 다시 재활용된다.
비-용해 공정의 일 구체예에서, 에폭시 열경화성 수지는 디에폭시 수지 및 재활용 가능한 산 불안정 경화제로부터 제조되고, 여기에서, 재활용 가능한 산 불안정 경화제는 아민-기반 경화제, 티올-기반 경화제, 폴리 아미노 화합물, 어떠한 다른 산 불안정 경화제, 또는 이들의 조합물이거나; 재활용 가능한 에폭시 수지 및 경화제이고,여기에서, 재활용 가능한 에폭시 수지는 산 분해성 아세탈, 케탈, 오르토카르보네이트, 오르토에스테르, 오르토실리케이트 또는 실란 연결을 포함한다. 일 구체예에서, 재활용 가능한 산 불안정 경화제는 화학식(1), 화학식(2) 또는 이들의 조합의 화합물이다. 일 구체예에서, 재활용 가능한 에폭시 수지 성분은 화학식(3), 화학식(4) 또는 이들의 조합의 화합물이다.
비-용해 공정의 일 구체예에서, 보강 매트릭스 성분은 유리 섬유, 탄소 섬유, 아라미드 섬유, 황마, 그래스, 대나무, 소나무, 발사, 어떠한 다른 천연 섬유, 및 이들의 조합물을 포함한다.
일 구체예에서, 본 발명은 청구범위에서 청구되고 본원에서 개시된 바와 같은 비-용해 공정을 사용하여 얻은 재활용 가능한 열가소성 성분이다.
또 다른 구체예에 따르면, 본 발명은 재활용 가능한 성분을 포함하는 에폭시 열경화성 수지를 재활용하기 위한 시스템으로서,
에폭시 열경화성 수지를 산 용액에 용해시켜 열가소성 혼합물을 형성시키도록 구성된 용해 서브시스템; 및
열가소성 혼합물로부터 산 용액을 제거하여 보강 매트릭스 성분을 포함한 재활용 가능한 열가소성 성분을 얻도록 구성된 탈휘발화 서브시스템을 포함하는, 시스템이고,
여기에서, 탈휘발화 서브시스템은 압출기, 강하막 증발기, 증류 유닛, 또는 이들의 조합을 포함한다.
시스템의 일 구체예에서, 탈휘발화 서브시스템은 열가소성 용액으로부터 용매를 제거하도록 구성된다. 일 구체예에서, 시스템은 연속적이거나 배치식이도록 구성된다. 바람직한 구체예에서, 시스템은 연속적이다. 일 구체예에서, 시스템은 제거된 산 용액, 용매 또는 이들 둘 모두를 공정으로 다시 재활용하도록 구성된다.
본 공정을 사용하여 용해된 에폭시 열경화성 수지는 제조 폐기물로부터의 에폭시 열경화성 수지, 에폭시 열경화성 수지 복합체, 또는 에폭시 열경화성 수지를 포함하지만 이로 한정되는 것은 아니다. 복합체는 보강 매트릭스 및 임의로 비-재활용 가능한 성분을 포함한다. 에폭시 열경화성 수지는 또한 안료, 유연제(flexibilizer), 강인화제(toughener), 표면 개질제(surface modifier), 충전제, 발포제, 경화 촉매, 촉진제(accelerator), 및 이들의 조합물과 같은 첨가제로 이루어질 수 있다.
본원에서 개시된 공정에서는, 중화 단계가 요구되지 않는데, 그 이유는 산 용액(예, 아세트산) 및/또는 열가소성 용액 또는 열가소성 혼합물로부터의 용액이 탈휘발화 서브시스템에서 증발되기 때문이다. 열가소성 용액 또는 열가소성 혼합물을 탈휘발화시키는 것은 산 용액을 제거하여 재활용 가능한 열가소성 성분을 얻는다.
이전에 기재된 재활용 방법은 열가소성 용액/ 열가소성 혼합물 중의 산(예, 아세트산)의 중화를 이용하며, 중화는 탈휘발화보다 기술적으로 더 용이하다. 본 발명은 여과된 열경화성 수지 용액 또는 열가소성 혼합물을 탈휘발화 압출기를 통해서 통과시켜, 중화를 필요로 하지 않으면서, 어떠한 과량의 용매 및/또는 산(촉매)을 제거함을 포함한다. 따라서, 본 공정은 환경 영향을 감소시키는데, 그 이유는 선행 기술의 중화 원안의 부산물인 소듐 아세테이트가 생성되지 않기 때문이다. 공정의 비용은 또한 단위 공정들의 감소로 인해서 감소된다. 추가로, 탈휘발화 산 용액, 용매 또는 이들 둘 모두는 공정 내로 다시 재활용될 수 있어서, 본 공정의 경제적인 이점을 더욱 추가시킨다.
도 1은 에폭시 열경화성 수지를 재활용하는 본 공정의 구체예로서, 에폭시 열경화성 수지가 완전히 용해되는, 구체예를 도시하고 있다. 도 1의 용해 공정 구체예는, 50 내지 110℃의 가열된 조건 후에 에폭시 열경화성 수지를 산 용액에 침지시켜 에폭시 열경화성 수지의 용해를 유발시켜 열가소성 혼합물(101)을 형성시킴을 포함하는, 적어도 하나의 재활용 가능한 성분을 포함한 에폭시 열경화성 수지를 재활용함을 포함한다. 일 구체예에서, 산 용액에서의 용해 전에, 에폭시 열경화성 수지는 더 작은 조각으로 크기가 감소될 수 있는데, 그 이유는 그것이 더 효과적인 분해를 가능하게 하고, 그에 따라서, 더 신속한 용해를 가능하게 하기 때문이다. 다음으로, 산성 열가소성 혼합물을 여과하여 보강 매트릭스 성분 및 임의로 비-재활용 가능한 성분을 열가소성 용액(102)으로부터 분리한다. 열가소성 용액을 탈휘발화시켜 산 용액을 제거하여 재활용 가능한 열가소성 성분(103)을 얻는다. 상기 공정을 사용하여 얻은 재활용 가능한 열가소성 성분은 다양한 등급의 사용 가능한 열가소성 물질의 제조를 위해서 컴파운딩되거나 반응성 압출에 의해서 압출될 수 있다. 본 공정의 이점 중 하나는 산성 열가소성 용액으로부터의 산 용액이, 부식성 물질에 의해서 중화시킬 필요 없이, 간단하게 증발될 수 있다는 것이다. 이는 산의 재사용을 가능하게 하고, 폐기물이 생성되지 않는다. 시험 동안에, 용해 공정은 탄소 섬유 천(carbon fiber cloth)(보강 매트릭스 성분)을 본래의 상태에 가깝게 완전히 회수하는 것을 가능하게 하였다.
도 2는 에폭시 열경화성 수지를 재활용하는 본 공정의 구체예로서, 에폭시 열경화성 수지가 적어도 부분적으로 용해되는, 구체예를 도시하고 있다. 비-용해 공정은, 에폭시 열경화성 수지를 산 용액에 침지시켜 에폭시 열경화성 수지의 적어도 부분적 용해를 유발시켜 열가소성 혼합물(201)을 형성시킴으로써, 재활용 가능한 성분을 포함한 에폭시 열경화성 수지를 재활용함을 포함한다. 일 구체예에서, 산 용액에서의 용해 전에, 에폭시 열경화성 수지는 더 작은 조각으로 크기가 감소될 수 있는데, 그 이유는 그것이 더 효과적인 분해를 가능하게 하고, 그에 따라서, 더 신속한 용해를 가능하게 하기 때문이다. 다음으로, 산성 열가소성 혼합물을 탈휘발화시켜 산 용액을 제거하여 보강 매트릭스 성분(202)을 포함하는 재활용 가능한 열가소성 성분을 얻는다. 상기 공정을 사용하여 얻은 재활용 가능한 열가소성 성분은 다양한 등급의 사용 가능한 열가소성 물질의 제조를 위해서 컴파운딩되거나 반응성 압출에 의해서 압출될 수 있다. 비-용해 공정에서, 섬유는 회수될 수 없으며, 이는 섬유가 저렴한 경우(예, 유리 섬유)에 선호되는 옵션일 수 있다. 본 공정의 이점 중 하나는 산성 열가소성 용액으로부터의 산 용액이, 부식성 물질에 의해서 중화시킬 필요 없이, 간단하게 증발될 수 있다는 것이다. 이는 산의 재사용을 가능하게 하고, 폐기물이 생성되지 않는다.
도 3은 에폭시 열경화성 수지를 재활용하는 본 공정의 구체예로서, 에폭시 열경화성 수지가 완전히 용해되는, 구체예(용해 공정 장치)를 도시하고 있다. 이러한 구체예에서의 장치는 분쇄기를 통과한 후 금속 검출기를 사용하여 금속성 부분이 제거된 에폭시 폐기물을 포함한다. 잔류 에폭시 폐기물은 가열된 조건 하에 에폭시 열경화성 수지를 산 용액에 용해시켜서 열가소성 혼합물을 형성시키도록 구성된 용해 서브시스템(301) 내로 통과된다. 산성 열가소성 혼합물은 열가소성 혼합물을 여과하여 열가소성 용액으로부터 보강 매트릭스 성분과 임의의 비-재활용 가능한 성분을 분리해내도록 구성된 여과 서브시스템(302)을 통해서 통과된다. 이어서, 열가소성 용액은 열가소성 용액으로부터 산 용액을 제거하여 재활용 가능한 열가소성 성분을 얻도록 구성된 탈휘발화 서브시스템(303)을 통해서 통과된다. 탈휘발화 서브시스템은 압출기, 강하막 증발기, 예컨대, 본 구체예에서 사용되는 유기산 증발 탱크, 증류 유닛, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 유기산(및 사용되는 경우의 용매)는 공정 내로 다시 재활용되어서, 공정을 기술적으로 그리고 경제적으로 유리하게 한다. 장치는 바람직하게는 연속적이다. 장치는 에폭시 폐기물을 20 내지 100℃의 다양한 온도에서 1 내지 3일 동안 5 내지 50%의 다양한 농도의 아세트산 용액에 침지되어서, 에폭시를 열가소성 물질로 전환시키는 장치로 만들어졌다. 시험되고 효과적인 것으로 밝혀진 다른 산은 락트산과 프로피온산이었다. 100℃와 같은 고온에서의 재활용은 밀폐되어 있고 끓임으로 인해 발생하는 압력을 처리할 수 있는 용기를 설계하는 것을 필요로 한다(고압 등급 재활용 장비가 필요함). 장치는 더 높은 온도에서의 빠른 증발로 인해서 발생하는 불편한 냄새를 줄였고 용액 손실을 줄였다.
도 4는 에폭시 열경화성 수지를 재활용하는 본 시스템의 일 구체예로서, 에폭시 열경화성 수지가 적어도 부분적으로 용해되는, 구체예를 도시하고 있다(비-용해 공정 장치). 본 구체예에서의 장치는 분쇄기를 통과한 후 금속 검출기를 사용하여 금속성 부분이 제거된 에폭시 폐기물을 포함한다. 잔류 에폭시 폐기물은 에폭시 열경화성 수지를 산 용액에 부분적으로 용해시켜서 열가소성 혼합물을 형성시키도록 구성된 용해 서브시스템(401); 및 산성 열가소성 혼합물로부터 산 용액을 제거하여 보강 매트릭스 성분을 포함한 재활용 가능한 열가소성 성분을 얻도록 구성된 탈휘발화 서브시스템(402) 내로 통과된다. 탈휘발화 서브시스템은 본 구체예에서 도시된 압출기, 강하막 증발기, 증류 유닛, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
도 5a는 60℃에서의 에폭시 폐기물의 재활용에 대한 시간이 지남에 따른 상이한 농도의 아세트산의 효과에 대한 그래픽 데이터를 도시하고 있다. 도 5b는 80℃에서의 에폭시 폐기물의 재활용에 대한 시간이 지남에 따른 상이한 농도의 아세트산의 효과에 대한 그래픽 데이터를 도시하고 있다. 도 5c는 100℃에서의 에폭시 폐기물의 재활용에 대한 시간이 지남에 따른 상이한 농도의 아세트산의 효과에 대한 그래픽 데이터를 도시하고 있다. 더 높은 농도의 아세트산은 60℃, 80℃ 및 100℃에서의 더 빠른 재활용을 가능하게 한다. 끓는 온도(100℃)에서, 재활용 속도에대한 극적인 효과가 있다. 끓는 온도(100℃)의 12.5% 아세트산은 2 시간 이내의 완전한 재활용을 유도한다. 더 높은 농도의 아세트산의 경우에, 온도의 증가는 재활용의 시간을 감소시키고, 50% 아세트산은 60℃에서 약 8 시간이 소요되지만(도시되지 않음), 80℃에서는 완전한 재활용까지 단지 2 시간이 소요된다. 어떠한 화학적 공정의 속도는 온도가 증가함에 따라서 증가한다. 그러나, 낮은 농도의 아세트산의 경우에, 재활용은 매우 느리거나(예, 60℃에서의 10% 아세트산은 6 시간 이내에 단지 20% 질량의 재활용을 유도함), 전혀 일어나지 않지만(예, 5% 아세트산은 3 시간 이내에 진행시키지 않음), 놀랍게도 100℃의 경우에는 10% 아세트산에서 재활용이 단지 3 시간 이내에 완료되며, 5% 아세트산에서는 절반이 완료된다. 따라서, 아세트산의 온도 및 농도는, 낮은 농도의 아세트산을 사용하면서도, 재활용 시간을 단축시키기 위해서 최적화되었다. 재활용 동안에 25%, 50% 및 그 초과 농도의 아세트산에서 용액의 점도가 증가한다. 10 내지 15% 아세트산에서, 플라스틱 용액은 점도가 매우 높지 않으며 후속 재활용을 위해 재사용될 수 있다.
에폭시 산업은 지속 가능성 문제, 특히 수명이 다한 에폭시 복합체의 폐기물 관리에 대한 우려를 갖고 있다. 또한, 크고 회수가 불가능한 제조 폐기물로 인해 막대한 가치 손실이 발생한다. 즉각적인 재활용 공정은 이러한 문제를 해결하는 산업적으로 실행 가능하고 확장 가능한 재활용 및 회수 공정이다. 다양한 산이 사용될 수 있지만, 이러한 목적을 위해 고온에서 아세트산, 락트산과 같은 값싼 약산을 사용하는 것은 공정을 산업적으로 관련되게 한다.
본 발명은 절단 가능한 연결을 포함하는 재활용 가능한 에폭시 열경화성 수지에 대한 산업적으로 실행 가능한 재활용 공정으로서, 산 용액을 사용하여 에폭시 열경화성 수지를 용해시키는 단계 및 열가소성 산성 혼합물로부터 산 용액을 탈휘발시켜 열가소성 성분을 생성시키는 단계를 포함하는, 공정이다. 이러한 공정은 환경적으로 그리고 경제적으로 유리하며 열가소성 성분 및 임의로 보강 매트릭스 성분을 효율적으로 회수할 수 있으며, 이들 두 성분 모두가 추가 사용을 위해 재활용될 수 있다.
본 발명은 특정 구체예에 관하여 설명되었지만, 이하 청구범위에 정의된 바와 같은 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 변화 및 변경이 이루어질 수 있다는 것이 본 기술분야에서의 통상의 기술자에게는 자명할 것이다.

Claims (22)

  1. 적어도 하나의 재활용 가능한 성분(recyclable component)을 포함하는 에폭시 열경화성 수지(epoxy thermoset)를 재활용하기 위한 공정으로서,
    i. 50 내지 110℃의 가열된 조건하에 산 용액에 에폭시 열경화성 수지를 용해시켜 열가소성 혼합물의 형성을 유도하는 단계;
    ii. 열가소성 혼합물을 여과하여 열가소성 용액으로부터 보강 매트릭스 성분(reinforcement matrix component)을 분리하는 단계; 및
    iii. 재활용 가능한 열가소성 성분을 얻기 위해서 열가소성 용액을 탈휘발화(devolatizing)시켜 산 용액을 제거하는 단계를 포함하는, 공정.
  2. 청구항 1에 있어서,
    여과가 원심분리, 수동 분류(manual sorting), 광학적 분류, 또는 이들의 조합에 의한 성분들의 분류를 포함하는, 공정.
  3. 청구항 1에 있어서,
    산 용액이 아세트산, 락트산(lactic acid), 프로피온산, 어떠한 다른 지방족산, 어떠한 다른 유기산, 또는 이들의 조합물이고, 아세트산이 5 내지 70%의 농도로 존재하고, 락트산이 20 내지 80%의 농도로 존재하는, 공정.
  4. 청구항 1에 있어서,
    산 용액이 물, 부탄올, 이소프로판올, 프로판올, 에탄올, 메탄올, 벤질 알코올, 에틸렌 글리콜, 디클로로메탄, 테트라하이드로푸란, 에틸 아세테이트, 아세톤, 디메틸포름아미드, 아세토니트릴, 디메틸 설폭사이드, 니트로메탄, 프로필렌 카르보네이트, 펜탄, 헥산, 사이클로헥산, 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 디옥산, 글라임, 폴리에테르, 디에틸에테르, 어떠한 다른 비극성 용매, 어떠한 다른 극성 비양성자성 용매, 어떠한 다른 극성 양성자성 용매, 및 이들의 조합물로부터 선택된 용매를 함유하는, 공정.
  5. 청구항 1 또는 청구항 4에 있어서,
    제거된 산 용액, 용매, 또는 이들 둘 모두가 공정에서 다시 재활용되는, 공정.
  6. 청구항 1에 있어서,
    에폭시 열경화성 수지가,
    디에폭시 수지와 재활용 가능한 산 불안정 경화제, 또는
    재활용 가능한 에폭시 수지와 경화제로부터 제조되며;
    상기 재활용 가능한 산 불안정 경화제(recyclable acid labile curing agent)가 아민-기반 경화제(amine-based hardener), 티올-기반 경화제, 폴리 아미노 화합물, 어떠한 다른 산 불안정 경화제, 또는 이들의 조합물이고;
    상기 재활용 가능한 에폭시 수지가 산 분해성 아세탈, 케탈, 오르토카르보네이트, 오르토에스테르, 오르토실리케이트 또는 실란 연결(silane linkage)을 포함하는, 공정.
  7. 청구항 1에 있어서,
    보강 매트릭스 성분이 유리 섬유, 탄소 섬유, 아라미드 섬유(aramid fiber), 황마(jute), 그래스(grass), 대나무, 소나무, 발사(balsa), 어떠한 다른 천연 섬유, 및 이들의 조합물을 포함하고 재활용 가능한, 공정.
  8. 청구항 1에 청구된 공정을 사용하여 얻은 재활용 가능한 열가소성 성분.
  9. 적어도 하나의 재활용 가능한 성분을 포함하는 에폭시 열경화성 수지를 재활용하기 위한 시스템으로서,
    i. 가열된 조건 하에서 에폭시 열경화성 수지를 산 용액에 용해시켜 열가소성 혼합물을 형성시키도록 구성된 용해 서브시스템;
    ii. 열가소성 혼합물을 여과하여 열가소성 용액으로부터 보강 매트릭스 성분을 분리하도록 구성된 여과 서브시스템; 및
    iii. 열가소성 용액으로부터 산 용액을 제거하여 재활용 가능한 열가소성 성분을 얻도록 구성된 탈휘발화 서브시스템을 포함하고,
    상기 탈휘발화 서브시스템이 압출기, 강하막 증발기(falling film evaporator), 증류 유닛(distillation unit), 또는 이들의 조합을 포함하는, 시스템.
  10. 청구항 9에 있어서,
    탈휘발화 서브시스템이 열가소성 용액으로부터 용매를 제거하도록 구성되는, 시스템.
  11. 청구항 9 또는 청구항 10에 있어서,
    시스템이 연속적이거나 배치식(batch)이도록 구성되며, 제거된 산 용액, 용매, 또는 이들 둘 모두를 공정에 다시 재활용하도록 구성되는, 시스템.
  12. 재활용 가능한 성분을 포함하는 에폭시 열경화성 수지를 재활용하기 위한 공정으로서,
    i. 에폭시 열경화성 수지를 산 용액에 용해시켜 에폭시 열경화성 수지의 적어도 부분적 용해를 유도하여 열가소성 혼합물을 형성시키는 단계; 및
    ii. 열가소성 혼합물을 탈휘발화시켜 산 용액을 제거하여 보강 매트릭스 성분을 포함하는 재활용 가능한 열가소성 성분을 얻은 단계를 포함하는, 공정.
  13. 청구항 12에 있어서,
    에폭시 열경화성 수지는 산 용액에 용해 전에 크기가 감소되는, 공정.
  14. 청구항 12에 있어서,
    산 용액 중의 에폭시 열경화성 수지의 침지가 50℃ 내지 110℃의 가열된 조건에서 수행되는, 공정.
  15. 청구항 12에 있어서,
    산 용액이 아세트산, 락트산, 프로피온산, 어떠한 다른 지방족산, 어떠한 다른 유기산, 황산, 인산, 어떠한 다른 무기산, 또는 이들의 조합물이고, 아세트산이 5 내지 70%의 농도로 존재하고, 락트산이 20 내지 80%의 농도로 존재하고, 황산이 1 내지 10%의 농도로 존재하고, 인산이 20 내지 90%의 농도로 존재하는, 공정.
  16. 청구항 12에 있어서,
    산 용액이 물, 부탄올, 이소프로판올, 프로판올, 에탄올, 메탄올, 벤질 알코올, 에틸렌 글리콜, 디클로로메탄, 테트라하이드로푸란, 에틸 아세테이트, 아세톤, 디메틸포름아미드, 아세토니트릴, 디메틸 설폭사이드, 니트로메탄, 프로필렌 카르보네이트, 펜탄, 헥산, 사이클로헥산, 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 디옥산, 글라임, 폴리에테르, 디에틸에테르, 어떠한 다른 비극성 용매, 어떠한 다른 극성 비양성자성 용매, 어떠한 다른 극성 양성자성 용매, 및 이들의 조합물로부터 선택된 용매를 함유하는, 공정.
  17. 청구항 12 또는 청구항 16에 있어서,
    제거된 산 용액, 용매, 또는 이들 둘 모두가 공정에서 다시 재활용되는, 공정.
  18. 청구항 12에 있어서,
    에폭시 열경화성 수지가,
    디에폭시 수지와 재활용 가능한 산 불안정 경화제, 또는
    재활용 가능한 에폭시 수지와 경화제로부터 제조되며;
    상기 재활용 가능한 산 불안정 경화제가 아민-기반 경화제, 티올-기반 경화제, 폴리 아미노 화합물, 어떠한 다른 산 불안정 경화제, 또는 이들의 조합물이고;
    상기 재활용 가능한 에폭시 수지가 산 분해성 아세탈, 케탈, 오르토카르보네이트, 오르토에스테르, 오르토실리케이트 또는 실란 연결을 포함하는, 공정.
  19. 청구항 12의 공정을 사용하여 얻은 재활용 가능한 열가소성 성분.
  20. 재활용 가능한 성분을 포함하는 에폭시 열경화성 수지를 재활용하기 위한 시스템으로서,
    i. 에폭시 열경화성 수지를 산 용액에 용해시켜 열가소성 혼합물을 형성시키도록 구성된 용해 서브시스템; 및
    ii. 열가소성 혼합물로부터 산 용액을 제거하여 보강 매트릭스 성분을 포함한 재활용 가능한 열가소성 성분을 얻도록 구성된 탈휘발화 서브시스템을 포함하고,
    상기 탈휘발화 서브시스템이 압출기, 강하막 증발기, 증류 유닛, 또는 이들의 조합을 포함하는, 시스템.
  21. 청구항 20에 있어서,
    탈휘발화 서브시스템이 열가소성 용액으로부터 용매를 제거하도록 구성되는, 시스템.
  22. 청구항 20 또는 청구항 21에 있어서,
    시스템이 연속적이거나 배치식이도록 구성되고, 제거된 산 용액, 용매, 또는 이들 둘 모두를 공정에서 다시 재활용하도록 구성되는, 시스템.
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