폴리우레탄폼의 재사용과 회수: 화학분해(chemolysis)
출처: http://www.polyurethanes.org/uploads/documents/chemolysis.pdf
1. 개요
화학분해는 폴리우레탄 및 중첨가 재료뿐만 아니라 폴리에스테르 및 폴리아미드(polyamides, 예: 나일론)와 같은 축합 폴리머의 재활용에 응용할 수 있는 해중합화(중합체의 단위체) 입니다. 이러한 유형의 처리에 서, 분자는 더 작은 구성단위로 분해되고, 원래의 구성 요소가 사용된 것과 유사한 고품질의 용도로 사용하기에 적합한 중합체로 재조합될 수 있습니다. 원래의 특성과 기능을 대부분 유지하는 고급 제품을 제공하기 때문에, 화학 분해는 기계적 재활용 및 석유화학 원료 또는 에너지 회수에 대한 흥미로운 대안을 제공합니다.
폴리우레탄의 화학적 분해를 위해, 일관되고 예측 가능한 재생 제품을 얻기 위해서는 알고 있는 구성 요소의 공급 원료를 처리하는 것이 바람직합니다. 물(가수 분해), 글리콜(글리콜리시스) 및 아민(아미노분해)은 일반적으로 우레탄 결합을 파괴하는 시약으로 사용됩니다. 생성된 액체는 그대로 사용하거나 개별 성분을 분리할 수 있습니다. 어떤 경우에는 새로운 화학 물질이 생길 수 있으며, 따라서 본격적인 생산하기 전에 제품 등록/공지가 의무화 될 수 있습니다.
추가 재처리를 위한 몇 가지 선택이 있습니다. 폴리우레탄 용도에 사용하기 전에 정화 및 화학적 처리가 필요할 수 있습니다.
2. 기술
1) 가수분해(Hydrolysis)
가수분해(Hydrolysis)는 폴리우레탄폼을 온도를 올려 압력을 가하는 상태에서 물과 반응시키는 공정입니 다. 가수분해는 원래 폴리에테르 폴리올(polyether polyols)과 함께 디아민(diamines)을 생성하며, 이는 원래의 디이소시아네이트(diisocyanates)의 가수분해 생성물입니다. 재사용 및 재활용을 위해 다양한 구성 요소가 분리됩니다. 많은 회사들이 시험공장 규모까지 가수분해 공정을 개발하는 데 집중하고 있습니다.
2) 아미노분해(Aminolysis)
아미노분해는 폴리우레탄폼을 온도를 올려 압력을 가하는 상태에서 다이뷰틸아민(dibutylamine), 에탄올 아민(ethanolamine), 락탐(lactam), 그리고 락탐 부가물과 같은 아민과 반응시키는 것을 의미합니다. 아미노분해(Aminolysis)는 아직 연구 단계에 있습니다.
3) 당분해(Glycolysis)
당분해(Glycolysis)는 폴리우레탄폼을 고온(200℃)에서 공유 결합의 분열로 디올과 반응시키는 것을 의미 합니다. 고분자량, 가교 결합된 고체 폴리우레탄폼은 분자량이 낮은 액체 생성물로 분해됩니다. 단일 상 분리 당분해는 독립적인 연구로 최적화됩니다.(촉매 선택, 방향족 아민 함량을 최소화하기 위한 후 처리) 분할 상 분리 당분해는 폴리이소시아네이트(MDI) 연질 폼의 시험까지 개발되었습니다. 해당 분해 생성물은 두 단계로 분리됩니다.
① 상부 층은 정화 후에 동일한 연질 발포폼을 다시 제조하기 위해 단독으로 사용될 수 있는 가요성 발포 폴리올입니다.
② 하부 층은 프로필렌 옥사이드로 후 처리한 후에 고품질 경질 발포 폴리올로 전환될 수 있습니다.
3. 유럽에서 폴리우레탄 가공업자에 의한 당분해 가공
유럽 전역에서 다양한 폴리올 가공업자가 시험 또는 상업적 규모로 분해 기술을 평가하고 있으며, 오늘날의 기술로 안전한 폴리올을 재생할 수 있습니다. 당분해는 소비 후 폐기물을 재활용하는 것보다 생산 폐기물을 재활용하는 것이 더 적합하고, 아래에 표시된 것과 같이 여러 회사에서 운영되고 있습니다.
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지역 |
폴리우레탄 공급 원료 |
적용 |
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오스트리아 |
탄성 중합체 폼/기계용 판넬 |
탄성 중합체 폼/기계용 복합판넬 |
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프랑스 |
경질폼 |
경질폼 |
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독일 |
RIM |
RIM/표면 일체형 폼 |
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독일 |
신발 밑창 |
신발 밑창 |
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이탈리아 |
신발 밑창 |
경질폼 |
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이탈리아 |
신발 밑창 |
신발 밑창 |
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영국 |
연질 저장폼 |
연질 및 경질폼 |
4. 결론
여러 가지 종류의 화학 분해 과정이 서로 다른 폼 유형을 위해 개발되었습니다. 단일 상 분해는 현재 산업적으로 적용됩니다. 연질 발포 폼의 경우, 반 경질 폼에서 새로운 폴리올을 90%까지 대체할 수 있는 폴리올을 생산하며, “새로운” 폼에서 “오래된” 폼의 재활용된 내용을 30%까지 가져옵니다. 경질 발포 폼에서도유사한 재활용 내용이 보고되고 있습니다. 개발의 다른 선택은 제품 특성을 손상시키지 않으면서 폴리우레 탄에서 재활용된 내용물을 더욱 향상시킬 수 있는 잠재력을 제공합니다.
화학 분해 이후 또는 화학 반응에 의한 폴리우레탄 재료의 가공은 유럽 연합 및 국내법에 의해 규정될 수 있는 물질 및 혼합물로 이어질 수 있으며, 화학 분해를 수행하는 운영자 및 가공업자는 화학 분해로 생성된 화합물을 사용하기 전에 관련 규정을 참조하는 것이 좋습니다.
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