KR100459996B1 - 플라스틱 마찰대전장치 및 그것을 이용한 플라스틱 선별설비 - Google Patents

플라스틱 마찰대전장치 및 그것을 이용한 플라스틱 선별설비 Download PDF

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Abstract

복수종의 플라스틱 조각을 마찰대전시키기 위한 플라스틱 마찰대전장치에서, 가로방향으로 배치되며 상류측에 플라스틱 조각 공급부(21)가 형성되는 동시에, 하류측에 플라스틱 조각 배출부(23)가 형성된 케이싱(22)을 설치하고, 케이싱(22)내에 회전이 자유롭도록 배치되며 플라스틱 조각을 교반하여 마찰대전시키는 교반용 스크류(27)를 설치하고, 케이싱(22) 내벽의 횡단면을 정육각형의 통형체로 형성함으로써, 케이싱(22) 내벽과 교반용 스크류(27)의 간극에 플라스틱 조각 대류층을 형성하고, 이것에 의해 플라스틱 조각끼리의 마찰접촉을 증가시켜서 대전량을 증가시킨다.

Description

플라스틱 마찰대전장치 및 그것을 이용한 플라스틱 선별설비{PLASTIC FRICTIONAL ELECTRIFICATION APPARATUS AND PLASTIC SORTING SYSTEM USING THE SAME}
본 발명은, 플라스틱 제품의 제조중에 배출되는 플라스틱 재료나, 재활용을 목적으로 수집된 플라스틱 쓰레기 등의 재활용 플라스틱 조각을 종류별로 선별하기 위해서, 플라스틱 조각을 대전시키는 플라스틱 마찰대전장치 및 플라스틱 조각을 종류별로 선별하기 위한 플라스틱 선별설비에 관한 것이다.
최근, 쓰레기의 재활용화가 급속하게 추진되고 있는 중이며, 분쇄된 복수종의 플라스틱 조각을 선별하기 위해 플라스틱 조각끼리를 마찰하여 대전시키고, 마찰대전된 복수종의 플라스틱 조각을, 그 극성과 대전량 차를 이용하여 종류별로 분리선별하는 정전분리식 플라스틱 선별장치가 제안되고 있다.
이 정전분리식 플라스틱 선별장치에 공급되는 플라스틱 조각을 대전시키는 장치로, 본 발명자들에 의해 제안된 일본국 특허공개 평 10-24251호 공보가 있다. 이 대전장치에는, 세로로 긴 원통형상인 대전케이싱내의 축심부에 회전축이 설치되어 있는 것과 동시에, 이 회전축에 다수의 교반날개가 설치되어 있어서, 케이싱 상부에 형성된 투입구로부터 플라스틱 조각을 공급받아 하부에 형성된 배출구로부터 배출시키도록 구성되어 있다.
그러나, 종래 마찰대전장치에서는, 회전되는 교반날개와 플라스틱 조각, 그리고 대전케이싱 내면과 플라스틱 조각은 효과적으로 마찰되지만, 플라스틱 조각끼리는 충분하게 마찰되지 않았다. 이 때문에, 플라스틱 조각을 포화상태까지 충분하게 대전시킬 수 없었으며, 이와 같은 불충분하게 대전된 플라스틱 조각을 정전분리식 플라스틱 선별장치에 투입하여도, 종류별로 정밀하게 분리할 수 없어 분리정밀도가 낮다는 문제가 있었다.
그래서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하여, 분쇄된 복수종의 플라스틱 조각을 포화상태까지 충분하게 마찰대전시킬 수 있으며, 플라스틱 조각을 종류별로 정밀하게 분리할 수 있는 플라스틱 마찰대전장치 및 그것을 이용한 플라스틱 선별설비를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도1은 본 발명에 관한 플라스틱 선별설비의 실시예를 나타내는 전체 구성도이다.
도2(a)는 본 발명에 관한 마찰대전장치를 나타내는 측면 단면도이다.
도2(b)는 도2(a)에 표시된 X-X 단면도이다.
도3은 본 발명에 관한 마찰대전장치의 기타 실시예를 나타내는 측면 단면도이다.
** 도면의 주요부분에 대한 부호설명 **
(1): 코로나방전식 선별장치.
(2): 마찰대전장치
(3): 정전분리식 선별장치
(4): 호퍼
(5): 진동장치
(6): 공급판
(7): 정량공급부
(8): 드럼전극
(9): 침상전극
(10: 보조판상 전극
(16): 회전브러시
(22): 케이싱
(34): 배출판
제1항에 기재된 플라스틱 마찰대전장치는, 가로방향으로 배치되며 상류측에 플라스틱 조각 공급부가 형성되는 것과 동시에, 하류측에 플라스틱 조각의 배출부가 형성된 케이싱과, 이 케이싱내에 회전이 자유롭게 배치되며, 플라스틱 조각을 교반하여 마찰대전시키는 교반용 스크류를 구비하고, 상기 케이싱의 적어도 내벽이 3각형~12각형에서 선택된 다각형 통형체로 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의하면, 케이싱 내벽의 횡단면이 3각형~12각형으로 형성되기 때문에, 선회이동하는 플라스틱 조각이 다각형 각부에서 저항을 받아서, 교반용 스크류와 케이싱과의 간극으로 대류되어 플라스틱 조각 대류층이 형성된다. 그리고, 이 대류층의 플라스틱 조각과 선회이동하는 플라스틱 조각이 서로 맞스쳐서 마찰대전이 촉진된다. 이것으로, 플라스틱 조각끼리를 서로 마찰접촉시키는 것이 가능하며, 포화상태까지 충분하게 대전시킬 수 있다.
제2항에 기재된 플라스틱 마찰대전장치는, 제1항에 기재된 구성에서 교반용 스크류 상부측에, 이 교반용 스크류와 동축상에 배치되어 회전구동되는 반송용 스크류를 구비하고, 상기 반송용 스크류의 나선상 스크류 날개의 피치(a)와 교반용 스크류의 나선상 스크류 날개의 피치(b)의 비를, 1 ＜ b/a ≤10을 만족하는 범위로 하여, 상기 케이싱의 배출부에 설치된 개폐부재를 닫는 방향으로 미는 압력부하 수단을 설치한 것을 특징으로 한다.
상기 구성에서, 피치(b)의 스크류 날개가 있는 교반용 스크류의 상류측에, 피치(b)보다도 작은 피치(a)의 스크류 날개가 있는 반송용 스크류를 배치하였기 때문에, 반송용 스크류의 1회전당 플라스틱 조각의 반송속도가, 교반용 스크류에 비해서 느려지게 된다. 따라서, 반송용 스크류 부분에서는, 플라스틱 조각의 대류층이 형성된 충전상태에서 플라스틱 조각의 반송이 주로 일어나며, 교반용 스크류부분에서는, 대류층 플라스틱 조각과 플라스틱 조각 사이에 간극이 형성되어 교반과 마찰접촉이 주로 이루어진다. 또한, 압력부하 수단에 의해 개폐부재가 배출저항상태가 되어, 플라스틱 조각의 일부가 개폐부재에 의해 케이싱내로 되밀어져서, 다시 마찰대전된다. 이와 같이, 압력부하 수단에 의해 플라스틱 조각의 대전시간을 임의로 조정할 수 있기 때문에, 대류시간을 필요충분하게 길게 조정할 수 있어서, 플라스틱 조각의 마찰대전이 촉진된다.
여기에서, 교반용 스크류 피치(b)와 반송용 스크류 피치(a)의 피치비를, 1＜ b/a (a ＞ b)로 한 것은, 1 ＞ b/a에서는 교반용 스크류의 주변 대류층이 압밀화되어서 플라스틱 조각과 플라스틱 조각 사이에 간극이 발생되지 않는다. 이 때문에, 가동중에 압력부하 수단에 의해 개폐부재를 통하여 압력을 조정할 수 없게 되며, 플라스틱 조각의 마찰대전상태를 제어하는 것이 불가능하기 때문이다. 또한, 교반용 스크류의 피치(b)와 반송용 스크류 피치(a)의 피치비를, b/a ≤10(b≤10a)로 한 것은, b/a ≥10으로 하면 플라스틱 조각이 배출되기 어렵기 때문이다.
제3항에 기재된 플라스틱 마찰대전장치는, 제2항에 기재된 구성에서, 케이싱 하부벽과 측벽중 한쪽이나 양쪽에 복수의 미소한 구멍을 형성한 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의하면, 케이싱 하부벽과 측벽에 형성된 복수의 미소한 구멍에 의해, 플라스틱 조각중에 혼재하는 미소한 도전성 물질 부스러기나 미립상 플라스틱 등을 미소한 구멍을 통하여 케이싱 밖으로 제거할 수 있다.
제4항에 기재된 플라스틱 선별설비는, 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 플라스틱 마찰대전장치와, 상기 플라스틱 마찰대전장치의 배출부에서 공급되는 플라스틱 조각을 종류별로 분리하는 정전분리식 선별장치로 이루어지며, 상기 정전분리식 선별장치는, 플라스틱 조각이 정상부 근방에 투입되어 수평축심 주변으로 회전되는 드럼전극과, 이 드럼전극의 정상부에서 회전방향 하류측으로 드럼표면과의 사이에 소정의 분리공간을 두어 배치된 대향전극과, 상기 드럼전극과 대향전극에 고전압을 인가하여 상기 분리공간에 정전장을 형성하는 고압전원 장치를 구비하고, 플라스틱 조각을 상기 정전장을 통과시켜, 플라스틱 종류마다 다른 극성과 대전량을 부여하여, 낙하궤적을 변화시켜서 플라스틱 조각을 종류마다 분리하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의하면, 플라스틱 마찰대전장치에 의해, 플라스틱 조각을 포화상태까지 충분하게 대전시키는 것이 가능하기 때문에, 플라스틱 조각의 종류에 따라 다른 극성과 대전량에 의해, 플라스틱 조각을 종류별로 정밀하게 분리할 수 있다.
제5항에 기재된 플라스틱 선별설비는, 도전성 물질과 플라스틱 조각을 분리하는 코로나방전식 선별장치와, 상기 코로나방전식 선별장치로부터 배출된 플라스틱 조각을 마찰대전시키는 제1항~제3항 중 어느 한 항에 기재된 플라스틱 마찰대전장치와, 상기 플라스틱 마찰대전장치 배출부로부터 공급되는 플라스틱 조각을 종류별로 분리하는 정전분리식 선별장치로 이루어지는데, 상기 코로나방전식 선별장치는, 플라스틱 조각이 정상부 근방에 투입되어 수평축심 주위로 회전되는 드럼전극과, 이 드럼전극의 정상부에서 회전방향 하류측으로 드럼전극 사이에 소정의 분리공간을 두어 배치된 코로나 방전전극과, 상기 드럼전극과 코로나 방전전극에 고전압을 인가하여 상기 분리공간에 코로나 방전계를 형성하는 고압전원 장치를 구비하고, 플라스틱 조각을 상기 코로나 방전계로 통과시켜, 도전성 물질과 플라스틱 조각의 낙하궤적을 변화시켜서 도전성물질과 플라스틱 조각을 분리하도록 구성되며, 상기 정전분리식 선별장치는, 플라스틱 조각이 정상부 근방에 투입되어 수평축심 주위로 회전되는 드럼전극과, 이 드럼전극의 정상부에서 회전방향 하류측으로 드럼전극과의 사이에 분리공간을 두어 배치된 대향전극과, 상기 드럼전극과 대향전극에 고전압을 인가하여 상기 분리공간에 정전장을 형성하는 고압전원장치를 구비하며, 플라스틱 조각을 상기 정전장을 통과시킴으로써, 플라스틱 종류마다 다른 극성과 대전량을 부여함으로써, 낙하궤적을 변화시켜 플라스틱 조각을 종류마다 분리하도록 구성되어 있는데, 상기 코로나방전식 선별장치, 플라스틱 마찰대전장치 및 정전분리식 선별장치를 순서대로 하향 배치한 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의하면, 도전성 물질과 플라스틱 조각을 분리하는 코로나방전식 선별장치의 하방에, 케이싱내벽의 횡단면을 다각형으로 형성한 플라스틱 마찰대전장치를 배치하고, 이 플라스틱 마찰대전장치의 하방에 복수종 플라스틱 조각을 분리하는 정전분리식 선별장치를 배치하였기 때문에, 금속입자를 포함한, 예를 들어 회로용 기판이나 폐전선 등, 금속류가 혼합되기 쉬운 분쇄 재활용 플라스틱 조각 등의 피선별 재료로부터 금속류를 분리할 수 있고, 복수종별 플라스틱 조각을 연속적으로 선별할 수 있다. 또, 피선별 재료의 성상에 따라서 플라스틱 조각의 대전량을 제어할 수 있어서, 복수종의 플라스틱 조각을 정밀하게 분리할 수 있다. 그리고, 코로나방전식 선별장치, 플라스틱 마찰대전장치 및 정전분리식 선별장치를 순서대로 하향 배치함으로써, 선별장치를 소형화하여 구성할 수 있다.
이하, 본 발명에 관한 플라스틱 마찰대전장치를 사용한 플라스틱 선별설비의일실시예를 도면을 참조로 하여 설명한다.
이 플라스틱 선별설비는, 도1에 표시한 대로, 플라스틱 피복 폐전선을 분쇄하여 회수된, 예를 들어 2종류(복수종도 가능함)의 플라스틱 조각(절연체)과, 완전하게 제거되지 않은 구리선 부스러기(도전체)를 포함하는 피선별물을 선별대상으로 하는 플라스틱 선별설비로서, 피선별물로부터 구리선 부스러기를 분리하고, 이어서 플라스틱 조각을 마찰대전하여 플라스틱 조각을 종류대로 각각 분리회수하는 것이다.
즉, 이 플라스틱 선별설비의 피선별물로부터 구리선 부스러기와 플라스틱 조각을 분리하기 위한 코로나방전식 선별장치(1)와, 플라스틱 조각을 마찰대전시키기[예를 들어, 플라스틱 조각이 폴리염화비닐(PVC)과 폴리에틸렌(PE)인 경우에는, 서로 마찰접촉시킴으로써, 대전순서에 따라서 PVC는 음극성으로, PE는 양극성으로 각각 대전되며, 대전량은 대전 순서순위에 대응한다.] 위한 마찰대전장치(2)와, 플라스틱 조각을 종류대로 분리회수하는 정전분리식 선별장치(3)로 구성되어 있다. 그리고, 상방으로부터 코로나방전식 선별장치(1), 마찰대전장치(2), 정전분리식 선별장치(3)의 순서로 상하방향으로 배치되어 있다. 또한, 피선별물은, 예를 들어 미리 5mm 이하로 파쇄한 것을 사용한다.
상기 코로나방전식 선별장치(1)는, 코로나방전ㆍ정전분리 병용식으로, 호퍼(4)와 진동장치(5)를 구비한 공급판(6)으로 이루어진 정량공급부(7)와, 수평축둘레에서 화살표 방향으로 소정속도로 회전되며, 전기적으로 접지된 금속제 드럼전극(8)과, 이 드럼전극(8)의 정상부에서 회전방향 하류측으로 드럼전극(8)으로부터 기울어진 상방으로 소정의 분리공간을 두고 대향배치된 침상전극(코로나 방전전극)(9)과, 침상전극(9)의 하류측에 분리공간을 두어 대향배치된 보조판상 전극(10)과, 침상전극(9) 및 보조판상 전극(10)과, 드럼전극(8) 사이에 각각 가변저항기(11)를 통하여 고전압을 인가하고, 침상전극(9)과 드럼전극(8) 사이에 코로나 방전계(H)를 형성하는 것과 동시에, 보조판상 전극(10)과 드럼전극(8) 사이에 정전장(J)을 형성하기 위한 고압전원 장치(13)를 구비하고 있다.
또한, 상기 드럼전극(8)의 외주면 하부에는, 드럼전극(8)에 흡착된 플라스틱 조각(P)을 문질러서 떨어뜨리기 위한 회전 브러시(16)가 배치되며, 또 정전장(J)의 하방에, 분리된 플라스틱 조각(P)과 구리선(M)을 각각 회수하는 회수부(14, 15)가 설치되어 있다. 또한, 회수부(14)에는 플라스틱 조각(P)의 전하를 중화하기 위한 제전기(17)가 배치되어 있다.
상기 마찰대전장치(2)는 코로나방전식 선별장치(1) 하방에 배치되어 있고, 코로나방전식 선별장치(1)의 회수부(14)에서 송출되는 플라스틱 조각(P)을 수용하는 정량 호퍼(19)와 투입부(20)로 이루어지는 공급부(21)가 설치되어 있다.
이 마찰대전장치(2)는 케이싱(22)이 대략 수평으로 배치되고, 도2(b)에 표시한 대로, 케이싱(22)은 횡단면이, 예를 들어 정육각형인 통형체로 형성되어 있다. 이 케이싱(22)의 상류측에 공급부(21)가 형성되며, 하류측에 배출부(23)가 개구되어 있다. 또, 케이싱(22)의 하부벽에, 플라스틱 조각(P)에 혼재되는 미소한 구리조각 또는 미립상 플라스틱 등의 미립물을 제거하기 위한 복수 개의 미소구멍(24)이 형성되는데, 이 미소구멍(24)으로부터 배출된 미립물은 배출판(34)등의 배출장치로 낙하하여 장치밖으로 배출된다.
그리고, 케이싱(22)내의 축심위치에는, 모터 등의 회전구동 장치(25)에 의해 회전구동되는 스크류축(26)이 설치되어 있다. 상기 스크류축(26)은 하류측 교반부(C)와 상류측 반송부(D)로 구성되는데, 교반부(C)의 스크류축(26)에는 성긴 피치(b)로 감겨진 나선상 스크류 날개(27B)가 있는 교반용 스크류(27)가 설치되며, 반송부(D)의 스크류축(26)에는 교반용 스크류(27)보다도 미세한 피치(a)로 동일한 방향으로 감겨진 나선상 스크류 날개(28A)가 있는 반송용 스크류(28)가 설치되어 있다. 또한, 이 실시예에서는 스크류 날개(27B)와 스크류 날개(27A)의 피치 비(b:a)가, 예를 들어 7:1이 되도록 설정되어 있다. 또한, 교반용 스크류(27)와 반송용 스크류(28)는 각각의 외주와 육각형 케이싱(22) 내벽의 사이에, 플라스틱 조각이 선회이동하는 경우에, 저항이 큰 각부에 의해 플라스틱 조각의 대류부를 형성하는 대략 삼각형상인 간극이 주변에 형성되어 있다.
이 마찰대전장치(2)의 교반용 스크류(27)를 회전구동하는 회전구동장치(25)로는, 피선별물인 플라스틱 조각의 치수의 대소, 대전성의 난이도 등에 따라서 교반용 스크류(27)의 회전수를 변화시킬 수 있는 인버터 제어 전동모터가 바람직하다. 또한, 상기 교반용 스크류(27)의 회전수는, 200~3600rpm의 범위로 제어가능하지만, 예를 들어 플라스틱 조각을 80중량% 이상의 회수율로 회수하기 위해서는 200~3000rpm이 바람직하다. 교반용 스크류(27)의 회전수를 크게하면 할수록, 단위시간당 플라스틱 조각의 대전량은 커지지만, 플라스틱 조각이 케이싱(22)내에서 대류하는 시간이 짧아지기 때문에, 회전수는 플라스틱 조각의 종류나 플라스틱 조각의 케이싱(22)내에서의 대류시간, 원하는 대전량 등을 고려하여 상기 범위내에서 결정하는 것이 바람직하다.
상기 케이싱(22)의 배출부(23)에는, 이 배출부(23)를 피복하는 개폐부재(31)가 피봇부재(32)에 의해서 피봇되어 개폐가 자유롭게 부착되어 있다. 그리고, 개폐부재(31)의 배면측에, 개폐부재(31)를 닫는 방향으로 밀어서 플라스틱 조각의 배출량을 제어할 수 있는 유압 실린더 등으로 이루어진 압력부하 수단(33)이 설치되어 있다. 그리고, 플라스틱 조각(P)의 마찰대전량과 배출량은, 개폐부재(31)에 부하되는 압력과 스크류 회전수에 의해 제어된다.
상기 압력부하 수단(33)에 의해서 개폐부재(31)를 닫기 위해서 가하는 압력은 0.05MPa 이하의 압력이 바람직하고, 0.005~0.05MPa 범위의 압력이 적당하다. 이 압력이 0.05MPa를 초과하면 압력이 지나치게 높아져서, 플라스틱 조각끼리의 마찰열에 의해 플라스틱 조각이 용융될 우려가 있기 때문이다.
마찰대전장치(2)의 하방에는, 정전분리식 선별장치(3)가 배치되어 있다. 이 정전분리식 선별장치(3)는, 상기 마찰대전장치(2)의 배출구(23)로부터 플라스틱 조각(P)을 정량공급하기 위한 진동장치(35)가 부착된 공급판(36)으로 이루어진 공급부(37)와, 마찰대전장치(2)의 하방근방의 수평축 둘레에서 화살표방향으로 소정속도로 회전구동되며, 전기적으로 접지된 금속제의 드럼전극(38)과, 이 드럼전극(38)정상부에서 회전방향의 하류측으로 드럼전극(38)의 기울어진 상방으로 분리공간을 두어 대향배치된 정전분리용 판상전극(39)과, 이 판상전극(39)에 음극을 접속함과 동시에, 양극을 접지하여 판상전극(39)과 드럼전극(38) 사이에 고전압을 인가하여분리공간에 선별용 정전장(K)을 형성하는 고압전원 장치(40)와, 상기 드럼전극(38)의 외주면 하부에 배치되어 드럼전극(38)에 흡착된 플라스틱 조각(P)을 문질러서 떨어뜨리기 위한 회전브러시(47)와, 상기 선별용 정전장(K)의 하방에, 이것을 통과하여 극성ㆍ대전량대로 분리된 플라스틱 조각(P)을 따로 분리하여 회수하는 회수부(41)로 구성되어 있다.
상기 회수부(41)는 드럼전극(38)의 하방에 배치되며, 음극성으로 대전되어 드럼전극(38)에 흡인, 흡착되는, 예를 들어 PVC 등의 플라스틱 조각(P)을 분리회수하는 제1 회수실(42)과, 양극성으로 대전되어 드럼전극(38)에 반발되는, 예를 들어 PE 등의 플라스틱 조각(P)을 분리회수하는 제2 회수실(43)과, 제1 회수실(42) 및 제2 회수실(43) 사이에 대전량이 적은 PVC, PE 등의 미분리된 플라스틱 조각(P)을 회수하는 제3 회수실(44)로 구성되어 있다. 그리고, 제1 회수실(42) 및 제2 회수실(43)에는, 플라스틱 조각(P)을 중화하기 위한 제전기(45)가 각각 배치되어 있다.
상기 제3 회수실(44)의 배출구에는, 상기 마찰대전장치(2)의 투입부(20)로 연통된 공기 파이프 등으로 이루어진 전송라인(46)이 접속되어 있고, 이 전송라인(46)에 의해, 제3 회수실(44)로 회수된 미분리의 플라스틱 조각(P)이 투입부(20)로 반송되어 재분리된다.
상기 코로나방전식 선별장치(1)의 회수부(14)와, 마찰대전장치(2)의 공급부(21) 사이에 설치된 정량 호퍼(19)에는, 중량센서(51)가 설치되는 동시에, 유압 실린더 등의 개폐작동장치(52)에 의해 정량 호퍼(19)의 개구도를 조절하는 개폐부재(50)가 설치되어 있다. 이 개폐부재(50)는 중량센서(51)에 의해서 검지된 출력신호에 기초하여, 제어부(53)로부터 제어신호가 출력되어 개폐작동장치(52)가 작동된다.
또한, 마찰대전장치(2)의 배출부(23)에 설치된 개폐부재(31)에는, 그것의 개폐각도를 검출하기 위한 각도검출센서(54)가 설치되어 있다. 제어부(53)에는, 상기 각도검출센서(54)의 출력신호에 기초하여 배출량을 연산하고, 이 배출량을 공급량의 제어로 피드백하여 정량 호퍼(19)의 개폐작동 장치(52)를 제어하며, 이로써 마찰대전장치(2)에 대한 공급량과 배출량을 제어한다.
상기 코로나방전식 선별장치(1)의 드럼전극(8)과 정전분리식 선별장치(3)의 드럼전극(38)은, 도시되어 있지 않은 공통된 1개의 구동장치, 예를 들어 전동모터에 의해 회전구동된다.
상기 구성에서, 코로나방전식 선별장치(1)에서는, 드럼전극(8)을 양극으로, 침상전극(9)을 음극으로 고압전원장치(13)에서 고전압이 인가됨으로써, 불평등한 전계(電界)중의 기체가 전자의 충돌분리작용에 의해 이온화되어 코로나 방전되고, 양전극(8, 9) 사이의 분리공간에 코로나 방전계(H)가 형성된다. 또, 그 하류측에 드럼전극(8)을 양극으로, 보조판상 전극(10)을 음극으로, 고압전원장치(13)로부터 고전압이 인가됨으로써, 선별용 정전장(J)이 형성된다. 그리고, 예를 들어 플라스틱 피복 폐전선을 파쇄한 PVC와 PE를 포함하는 플라스틱 조각(P)과 구리선 부스러기(M)의 혼합물인 피선별물이, 호퍼(4)로부터 진동장치(5)에 의해서 진동되는 공급판(6)상에 공급되면, 공급판(6)위를 반송하여 드럼전극(8)의 정상부 표면에 낙하공급된다.
그리고, 피선별물은 드럼전극(8)의 회전에 의해 코로나 방전계(H)로 이동되어, 침상 전극(9)으로부터 음의 코로나를 따라 음전하가 대전된다.
이 피선별물중, 음전하가 제공된 도전체인 구리선 부스러기(M)는 드럼전극(8)에 접촉됨으로써 드럼전극(8)의 양전하에 의해서 중화되고, 또 드럼전극(8)으로부터 양전하가 제공되어, 드럼전극(8)에 대하여 반발된다. 이것으로, 구리선 부스러기(M)는 드럼전극(8)으로부터 멀어지는 방향으로 궤적을 그리면서 낙하하고, 회수부(15)로 회수된다.
한편, 피선별물중, 절연체인 플라스틱 조각(P)은, 침상 전극(9)으로부터의 코로나 방전에 의해 음전하가 제공되고, 이 음전하에 의해 드럼전극(8)에 흡착되거나, 드럼전극(8)측으로 흡인되어 밀린다.
이들 플라스틱 조각에는, 원심력과 거울상력이 작용하고 있지만, 정전장(J)에 도달하면 분극작용에 의한 거울상력이 증가되는 동시에 정전력이 작용하며, 코로나 방전에 의해 부여된 음전하가 부족해져 있는 플라스틱 조각(P)에서도, 드럼전극(8)에 효과적으로 흡인되어 밀리거나 흡착된다. 이것으로, 플라스틱 조각(P)은 드럼전극(8)측에 접근하는 궤적을 그리면서 회수부(14)로 낙하하거나, 드럼전극(8)에 흡착될 경우 회전브러시(16)로 문지르면 낙하되어 회수부(14)에 회수된다.
그리고, 회수부(14)에 회수된 플라스틱 조각(P)은, 코로나 방전계(H)에서 제공된 전하가 제전기(17)에 의해서 중화되어 제거된다.
다음으로, 플라스틱 조각(P)은 마찰대전장치(2)의 정량 호퍼(19)에 공급되어, 투입부(20)로부터 케이싱(22)내로 공급된다.
케이싱(22)내에 공급된 플라스틱 조각(P)은, 반송부(D)에서 반송용 스크류(28)의 회전을 따라서 선회이동하면서 교반부(C)의 교반용 스크류(27)측으로 반송되고, 스크류(27, 28)의 회전에 따라 교반되어 플라스틱 조각(P)끼리가 마찰접촉된다. 이 때, 교반용 스크류(27)와 케이싱(22)의 간극에 플라스틱 조각(P)의 대류층이 형성되어 있고, 이 대전층 내 및 대전층과 선회이동하는 플라스틱 조각 사이에서, 플라스틱 조각(P)끼리가 서로 마찰접촉된다. 그리고, 배출부(23)측으로 반송된 플라스틱 조각(P)의 일부는 개폐부재(31)에 의해서 되밀리고, 더 교반되어 마찰접촉되며, 이들 마찰접촉에 의해 모든 플라스틱 조각이 효과적으로 마찰대전된다.
이것으로, 플라스틱 조각(P)중, PVC가 음극성으로 소정의 대전량으로 대전되고, PE가 양극성으로 소정의 대전량으로 대전되어, 배출구(23)로부터 배출된다. 또한, 피선별물에 혼재되는 미소한 구리 부스러기나 미립상 플라스틱 등의 미립물이, 케이싱(22)의 미소구멍(24)으로부터 배출판(34)을 통하여, 장치밖으로 배출되어 제거된다.
그리고, 마찰대전장치(2)의 배출구(23)로부터 배출된 마찰대전후의 플라스틱 조각은, 진동장치(35)에 의해 진동되는 공급판(36)상에 공급되어, 공급판(36)으로부터 드럼전극(38) 정상부 표면에 낙하공급된다.
플라스틱 조각(P)은 거울상력에 의해 드럼전극(38)에 부착되어 밀려지게 되고, 드럼전극(38)의 회전에 의해 원심력이 부가되는 동시에, 선별용 정전장(K)으로 이동됨으로써, 분극작용으로 거울상력이 증가되면서 정전력이 부여된다. 이들 중, 정전력이 강하게 작용함으로써, 양극성으로 대전된 PE는 양극의 드럼전극(38)으로 반발되어 음극인 판상전극(39)측에 흡인되어 밀리고, 드럼전극(38)으로부터 멀어지는 방향의 궤적을 그리면서 제2 회수실(43)로 낙하되어 회수된다.
한편, 음극성으로 대전된 PVC는 양극의 드럼전극(38)에 흡인되어 밀려져서 드럼전극(38)에 접근하는 궤적을 그리면서 낙하하거나, 드럼전극(38)에 흡착되어 회전브러시(47)로 문질러져서 낙하되어, 제1 회수실(42)에 회수된다.
그리고, 제1 회수실(42)로 회수된 PVC와 제2 회수실(43)에 회수된 PE는 각각 제전기(45)에 의해서 각각의 전하가 중화된 후, 반출된다.
또한, 대전량이 적은 미분리된 PVC, PE는 제3 회수실(44)로 회수된다. 그리고, 제3 회수실(44)의 PVC, PE는 전송라인(46)에 의해서 상기 투입부(20)로 반송되어 재분리된다.
본 발명에 관한 정육각형 단면 케이싱(22)을 구비한 마찰대전장치와, 원형 단면 케이싱을 구비한 마찰대전장치에서, 플라스틱 분리정밀도를 비교하였다.
이 결과, 본 발명의 경우에는 제1 회수실(42)에 회수된 PVC는 순도 99.7질량%(순도=제1 회수실에 회수된 PVC중량/제1 회수실에 회수된 플라스틱 조각 중량), 회수율 99.7질량%(회수율=제1 회수실에 회수된 PVC중량/투입된 전체 PVC 중량), 제2 회수실(43)에 회수된 PE에 대해서는 순도 99.6질량%, 회수율 90.5질량%로 매우 높은 분리정밀도가 얻어졌다. 이것에 대해서, 원형 단면의 케이싱을 사용한 마찰대전 장치의 경우에는, PVC에 대해서는 순도 99질량%, 회수율 81.1질량%, PE에 대해서는 순도 97.2질량%, 회수율 83.3질량%으로, 본 발명과 비교해서 낮은 분리정밀도였다.
상기 실시예에 의하면, 마찰대전장치(2)의 케이싱(22)을 횡단면이 정육각형인 통형체로 형성하였기 때문에, 교반용 스크류(27)의 회전구동에 의해서 플라스틱 조각(P)이 선회하면서 교반되어 플라스틱 조각(P)끼리가 마찰되는 동시에, 간극 각부의 저항에 의해, 케이싱(22)과 교반용 스크류(27)와의 간극에 대류층이 형성되기 때문에, 이것으로 대류층 내 및 대류층과 선회이동하는 플라스틱 조각(P)사이에서 플라스틱 조각(P)이 서로 마찰접촉되어 효율적으로 대전된다. 뿐만 아니라, 배출부(23)에서는, 압력부하 수단(33)에 의해 개폐부재(31)을 통하여 압력이 부하되어 플라스틱 조각에 배출저항을 부여함으로써, 플라스틱 조각의 일부가 되밀려져서 다시 교반되어, 마찰대전이 촉진된다. 그 결과, 플라스틱 조각(P)은 포화상태에 도달하기에 충분한 대전량을 보유하게 되고, 그 하류측의 정전분리식 선별장치(3)에 의해서 정밀하게 분리된다.
또한, 제1 선별장치(1)에서 구리선(M)으로부터 분리된 플라스틱 조각(P)에 혼재하는 미소한 구리 부스러기 또는 미립상 플라스틱 등의 미립물은 케이싱(22)의 미소구멍(24)로부터 배출제거되기 때문에, 그 하방에 배치된 정전분리식 선별장치(3)에서 플라스틱 조각(P)을 분리하는 경우에, 구리 부스러기에 의해 스파클이 발생되는 것과, 미립상 플라스틱의 부착에 의해 선별정밀도가 저하되는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 상류측으로부터 순서대로 제1 선별장치, 마찰대전장치(2), 제2 선별장치(3)를 연속처리가능하게 배치하였기 때문에, 구리선 조각과 플라스틱 조각(P)의 분리와, 플라스틱 조각(P)의 마찰대전과, 2종류의 플라스틱 조각(P)의 분리를 연속하여 효율적으로 실시할 수 있다. 또한, 상기 3개의 장치를 상하방향으로 배치하였기 때문에, 장치의 설비면적을 감소시킬 수 있다.
또한, 상기 실시예에서는, 횡단면이 정육각형인 통형체로 케이싱(22)이 형성되어 있긴 하지만, 케이싱(22) 내벽이 정육각형 등의 다각형 단면이면, 케이싱(22) 외주면 형상은 원형 등이어도 좋다. 그리고, 케이싱(22)은 배출부(23)측을 경사방향으로 향하게 설치하여 배출저항을 높혀도 좋다.
또한, 마찰대전장치(20)의 공급부에는, 정량 호퍼(19)와 투입부(20)를 별도로 배치하거나, 일체로 형성하여도 좋다. 그리고, 케이싱(22)의 하부벽에는 미소구멍(24)이 형성되어 있고, 측벽에도 형성되어 있어도 좋다. 더욱이, 교반용 스크류(27)에 의한 교반력을 향상시키기 위해서, 스크류 날개(27B) 표면이나 스크류축(26)에 복수 돌기를 부가형성할 수 있다.
그리고, 회전구동장치에 대해서는, 드럼전극(8)과 회전브러시(16), 드럼전극(38)과 회전브러시(47)을 각각 공통된 구동장치로 회전구동하도록 하여도 좋다.
도3은 본 발명의 마찰대전장치의 기타 실시예를 나타내는데, 스크류축(26)에, 등피치로 감겨진 스크류 날개(27B)에 의해 교반용 스크류(27)를 형성한 것이다. 즉, 상기 피치의 비(b/a)를 1로 하였기 때문에, 본 발명의 피치비가 1 ＜b/a의 경우만큼은 아니더라도, 플라스틱 조각을 서로 충분하게 마찰접촉시켜서 충분한 대전량을 부여할 수 있다.
상기한 대로, 본 발명에 관한 마찰대전장치 및 그것을 이용한 플라스틱 선별설비는 재활용되는 플라스틱 조각을 종류별로 선별하기에 적합하다.

Claims (5)

  1. 가로방향으로 배치되며 상류측에 플라스틱 조각 공급부가 형성되고, 하류측에 플라스틱 조각 배출부가 형성된 케이싱, 및
    이 케이싱내에 회전이 자유롭게 배치되며 플라스틱 조각을 교반하여 마찰대전시키는 교반용 스크류를 구비하고,
    상기 케이싱의 적어도 내벽이 3각형~12각형 사이에서 선택된 다각형 통형체로 형성된 것을 특징으로 하는 플라스틱 마찰대전장치.
  2. 제1항에 있어서, 교반용 스크류 상류측에, 이 교반용 스크류와 동축상에 배치되어 회전구동되는 반송용 스크류를 구비하고,
    상기 반송용 스크류의 나선상 스크류 날개의 피치(a)와 교반용 스크류의 나선상 스크류 날개의 피치(b)와의 비를, 1 ＜ b/a ≤10을 만족하는 범위로 하고,
    상기 케이싱의 배출부에 설치된 개폐부재를 닫는 방향으로 밀도록 압력부하수단을 설치한 것을 특징으로 하는 플라스틱 마찰대전장치.
  3. 제2항에 있어서, 케이싱의 하부벽과 측벽중 한쪽 또는 양쪽에 복수의 미소구멍을 형성한 것을 특징으로 하는 플라스틱 마찰대전장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 플라스틱 마찰대전장치, 및
    상기 플라스틱 마찰대전장치의 배출부로부터 공급되는 플라스틱 조각을 종류별로 분리하는 정전분리식 선별장치로 이루어지며,
    상기 정전분리식 선별장치는, 플라스틱 조각이 정상부 근방에 투입되어 수평축심 주위로 회전되는 드럼전극과, 이 드럼전극의 정상부로부터 회전방향 하류측으로 소정의 분리공간을 두어 배치된 대향전극과, 상기 드럼전극과 대향전극에 고전압을 인가하여 상기 분리공간에 정전장을 형성하는 고압전원장치를 구비하며, 플라스틱 조각을 상기 정전장을 통과시킴으로써, 플라스틱 종류마다 다른 극성과 대전량에 의해 낙하궤적을 변화시켜서 플라스틱 조각을 종류마다 분리하도록 구성된 것을 특징으로 하는 플라스틱 선별설비.
  5. 도전성 물질과 플라스틱 조각을 분리하는 코로나방전식 선별장치,
    상기 코로나방전식 선별장치로부터 배출된 플라스틱 조각을 마찰대전시키는 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 플라스틱 마찰대전장치, 및
    상기 플라스틱 마찰대전장치의 배출부로부터 공급되는 플라스틱 조각을 종류별로 분리하는 정전분리식 선별장치로 이루어지며,
    상기 코로나방전식 선별장치는, 플라스틱 조각이 정상부 근방에 투입되어 수평축심 주위로 회전되는 드럼전극과, 이 드럼전극의 정상부로부터 회전방향 하류측으로 소정의 분리공간을 두어 배치된 코로나 방전전극과, 상기 드럼전극과 코로나방전전극에 고전압을 인가하여 상기 분리공간에 코로나 방전계를 형성하는 고압전원장치를 구비하고, 플라스틱 조각을 상기 코로나 방전계를 통과시킴으로써, 도전성 물질과 플라스틱 조각과의 낙하궤적을 변화시켜서 도전성 물질과 플라스틱 조각을 분리하도록 구성되며,
    상기 정전분리식 선별장치는, 플라스틱 조각이 정상부 근방에 투입되어 수평축심 주위로 회전되는 드럼전극과, 이 드럼전극의 정상부로부터 회전방향 하류측으로 소정의 분리공간을 두어 배치된 대향전극과, 상기 드럼전극과 대향전극에 고전압을 인가하여 상기 분리공간에 정전장을 형성하는 고압전원장치를 구비하고, 플라스틱 조각을 상기 정전장을 통과시킴으로써, 플라스틱의 종류마다 다른 극성과 대전량에 의해 낙하궤적을 변화시켜서 플라스틱 조각을 종류마다 분리하도록 구성되며,
    상기 코로나방전식 선별장치, 플라스틱 마찰대전장치 및 정전분리식 선별장치를 순서대로 하향 배치한 것을 특징으로 하는 플라스틱 선별설비.
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