KR100591695B1 - Aluminum separator and method of multilayered composite materials containing aluminum layer - Google Patents
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Abstract
본 발명은 알루미늄 층이 포함된 포장용 다층 필름 등의 복합재질에서 알루미늄성분만 분리하는 방법과, 이 분리방법에 적절한 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method for separating only an aluminum component from a composite material such as a packaging multilayer film including an aluminum layer, and an apparatus suitable for the separation method.
본 발명은 알루미늄층이 포함된 복합재질에서 알루미늄 성분을 연속식으로 선택 분리하는 방법으로서, a) 알루미늄층이 포함된 고체상태의 복합재질 분쇄물을 분리장치에 투입하는 단계; b) 분리장치에 분쇄물의 알루미늄 성분을 분리하기 위한 분리용액을 첨가하여, 분쇄물로부터 알루미늄 성분만을 선택적으로 분리용액에 반응시켜 수용액상으로 용해시키는 단계; c) 분리장치에서 분리용액에 알루미늄 성분이 용해된 후 나머지 고상 재질을 분리용액으로부터 분리하는 단계를 포함한다. The present invention is a method for continuously separating and separating the aluminum component in a composite material containing an aluminum layer, comprising the steps of: a) injecting a solid composite ground material containing an aluminum layer into the separator; b) adding a separation solution for separating the aluminum component of the pulverized product to the separation device, and selectively reacting only the aluminum component from the pulverized product into the separation solution to dissolve in an aqueous solution; c) separating the remaining solid material from the separation solution after the aluminum component is dissolved in the separation solution in the separation apparatus.
포장용 다층필름, 알루미늄증착 필름, 알루미늄이 포함된 복합재질, 알루미늄 분리장치, 다층필름 폐기물 Packaging multilayer film, aluminum deposition film, composite material containing aluminum, aluminum separator, waste multilayer film
Description
도1은 본 발명의 재생 방법을 실시하는 장치의 모식도이다.1 is a schematic diagram of an apparatus for carrying out the reproducing method of the present invention.
(도면 부호는 간단한 설명)(Drawing reference is a short description)
1. 분리장치의 투입부1. Input part of separator
2. 복합재질의 투입구2. Inlet of composite material
3. 투입부 모터3. Inlet Motor
4. 투입부 스크류4. Insert screw
5. 투입부의 액체 계면5. Liquid interface at the input
6. 분리장치의 배출부6. Outlet of separator
7. 배출부 모터7. Outlet motor
8. 배출부 스크류8. Outlet screw
9. 배출부의 액체 계면9. Liquid interface at outlet
10. 복합재질의 배출구10. Composite outlet
11. 분리용 액체 저장조11. Liquid reservoir for separation
12. 펌프12. Pump
13. 분리용 액체 주입구13. Separation liquid inlet
14. 분리용 액체 주입구14. Liquid inlet for separation
15. 분리용 액체 배출구15. Separation liquid outlet
16. 분리용 액체 배출구16. Liquid outlet for separation
17. 체, 메쉬(mesh)17. Sieve, mesh
18. 체, 메쉬(mesh)18. Sieve, mesh
19. 체, 메쉬(mesh)19. Sieve, mesh
20. 체, 메쉬(mesh)20. Sieve, mesh
21. 저장조 온도 측정장치21. Storage tank temperature measuring device
22. 투입부 온도 측정장치22. Input temperature measuring device
23. 배출부 온도 측정장치23. Outlet temperature measuring device
24. 투입부와 수평면과의 각도24. Angle between input and horizontal plane
25. 배출부와 수평면과의 각도25. Angle between outlet and horizontal plane
본 발명은 알루미늄층이 포함된 포장용 다층필름 등에서 알루미늄 성분을 분리하여, 알루미늄 성분과 필름 모두를 재활용하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for separating an aluminum component from a packaging multilayer film including an aluminum layer, and recycling both the aluminum component and the film.
현재, 식품 또는 음료 등의 포장재로서 방습, 미려한 외장 등의 여러 가지 목적을 위해 폴리프로필렌(PP), 폴리에스테르(PET), 폴리에틸렌(PE), 나일론, 알루미늄 층을 주성분으로 하는 포장용 다층 필름이 주로 사용되고 있으며, 이러한 포장용 다층 필름의 수요는 계속적으로 증가하고 있다.Currently, packaging multilayer films mainly containing polypropylene (PP), polyester (PET), polyethylene (PE), nylon, and aluminum layers for various purposes, such as moisture proofing and beautiful exterior, are mainly used as packaging materials for food or beverage. In use, the demand for such packaging multilayer films continues to increase.
이러한 다층 필름이 상품의 포장용으로 사용되는 경우, 여러 단계의 접합 공정과 그라비아 인쇄 등의 인쇄 공정이 수행된다. 각각의 접합 공정 또는 인쇄 공정 중에 불량품이 발생할 수 있는데, 이러한 불량품은 대부분 폐기되고 있는 실정이다. 또한 식품 또는 음료 등의 포장으로 사용된 후 폐기되는 양도 점점 증가하고 있다. 알루미늄 성분은 대부분의 플라스틱 성형공정에서 용융되지 않고 또한 분산되지 않아 필름의 재활용을 어렵게 한다. 폐기된 포장용 다층 필름은 특별한 처리 없이 일부 재활용되나, 여러 가지 성분이 다양한 비율로 혼합되어 있고, 또한 분산되지 않은 알루미늄층 때문에 물성이 열악하여 부가가치가 거의 없는 제품, 예를 들어 저급 재생플라스틱 제품 생산에만 국한적으로 사용되고 있다. 이러한 폐포장재를 그 구성 성분으로 각각 분리하여 재생시키는 방법으로 대한민국 특허 "포장용 다층필름 폐기물의 재생방법", 등록번호 10-0361735가 있다. 이 특허에서는 알루미늄층을 PET필름으로부터 알칼리 또는 산 수용액을 사용하여 분리하였다. 분리에 사용된 장치는 메쉬(mesh)통과 반응기 등으로서 회분식 공정용이다. 본 발명은 회분식보다 효율적인 연속식 알루미늄성분 분리공정 및 장치에 관한 것이다.When such a multilayer film is used for packaging a product, several steps of a bonding process and a printing process such as gravure printing are performed. Defects may occur during each bonding process or printing process, and these defects are mostly disposed of. In addition, the amount discarded after being used as a packaging for food or beverages is increasing. Aluminum components do not melt and disperse in most plastic molding processes, making the film difficult to recycle. The discarded packaging multi-layer film is partially recycled without special treatment, but only in the production of products with little added value due to poor mixing of various components and poor properties due to the undispersed aluminum layer. It is used locally. As a method of separating and recycling each of these waste packaging materials into its constituent components, there is a Korean Patent "Recycling Method for Packaging Multilayer Film Waste", Registration No. 10-0361735. In this patent, the aluminum layer was separated from the PET film using an aqueous alkali or acid solution. The apparatus used for separation is a mesh pass reactor and the like for batch processes. The present invention relates to a continuous aluminum component separation process and apparatus more efficiently than batchwise.
본 출원의 발명자는 소중한 자원인 이러한 알루미늄층이 포함된 필름 폐기물을 매립 또는 소각하지 않고, 재활용하기 위해 연구와 실험을 수행한 결과, 본 발명을 완성하였다.
본 발명은 알루미늄층이 포함된 필름 폐기물을 재활용하기 위해, 알칼리 또는 산 수용액을 사용하여 알루미늄 성분을 연속식으로 분리하는 방법과 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The inventors of the present application have completed the present invention as a result of conducting research and experiments to recycle the film waste containing the aluminum layer, which is a precious resource, without being embedded or incinerated.
It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for continuously separating aluminum components using an aqueous alkaline or acid solution to recycle film waste containing an aluminum layer.
상기된 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 알루미늄층이 포함된 복합재질에서 알루미늄 성분을 연속식으로 선택 분리하는 방법으로서, a) 알루미늄층이 포함된 고체상태의 복합재질 분쇄물을 분리장치에 투입하는 단계; b) 분리장치에 분쇄물의 알루미늄 성분을 분리하기 위한 분리용액을 첨가하여, 분쇄물로부터 알루미늄 성분만을 선택적으로 분리용액에 반응시켜 수용액상으로 용해시키는 단계; c) 분리장치에서 분리용액에 알루미늄 성분이 용해된 후 나머지 고상 재질을 분리용액으로부터 분리하는 단계를 포함한다. In order to achieve the object as described above, the present invention is a method for continuously separating and separating the aluminum component in the composite material containing an aluminum layer, a) separating a composite composite material of a solid state containing an aluminum layer Introducing into the device; b) adding a separation solution for separating the aluminum component of the pulverized product to the separation device, and selectively reacting only the aluminum component from the pulverized product into the separation solution to dissolve in an aqueous solution; c) separating the remaining solid material from the separation solution after the aluminum component is dissolved in the separation solution in the separation apparatus.
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상기된 바와 같은 목적은 또한, 알루미늄이 포함된 복합재질에서 알루미늄 성분을 연속식으로 선택 분리하는 장치로서, 알루미늄 성분을 포함한 복합재질 분쇄물이 투입되는 분쇄물 투입구가 상부에, 분쇄물의 알루미늄 성분을 분리하기 위한 소정 온도의 분리용액 주입구가 하부에 제공되는 한편, 분리용액의 배출구가 제공되고, 수평면과 소정의 각도로 배치되는 통형상의 투입부; 하부에서 상기 투입부와 소정의 각도로 연결되고, 상기 투입부의 분쇄물 투입구로 투입된 분쇄물이 배출되는 분쇄물 배출구가 상부에 형성되는 통형상의 배출부; 상기 분쇄물 투입구로 투입된 복합재질 분쇄물을 소정의 속도로 상기 투입부의 하방으로 이송시키기 위하여 상기 투입부에 설치되는 투입부 스크류; 상기 투입부 스크류에 의하여 상기 투입부의 하방으로 이송된 분쇄물을 소정의 속도로 상기 분쇄물 배출구로 이송시키기 위하여 상기 배출부에 설치되는 배출부 스크류; 및 분리용액 저장조로부터 상기 분리용액 주입구로 분리용액을 공급하기 위한 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 본 발명의 장치에 의해 달성될 수 있다.An object as described above is also a device for continuously separating and separating the aluminum component in the composite material containing aluminum, the grinding material inlet to which the composite grinding material containing the aluminum component is placed, the aluminum component of the grinding material A separation solution inlet having a predetermined temperature for separation is provided at the bottom thereof, while a discharge port of the separation solution is provided, and a cylindrical input portion disposed at a predetermined angle with a horizontal plane; A tubular discharge part connected to the input part at a predetermined angle from a lower part thereof, and having a pulverized material discharge port configured to discharge the pulverized material introduced into the pulverized material input hole of the input part; An inlet screw installed in the inlet to transfer the composite pulverized material injected into the inlet of the pulverized product at a predetermined speed; A discharge part screw installed in the discharge part to transfer the pulverized material transported by the input part screw to the pulverized material discharge port at a predetermined speed; And a pump for supplying the separation solution from the separation solution reservoir to the separation solution inlet.
이하 도면에 모식한 장치를 사용하는 알루미늄층이 포함된 복합재질 폐기물로부터 알루미늄 성분을 분리하는 연속식 방법을 상세히 설명한다.Hereinafter, a continuous method of separating the aluminum component from the composite waste including the aluminum layer using the apparatus as schematically described in detail.
먼저, 알루미늄층이 포함된 복합재질 폐기물을 한 변의 길이가 0.1 내지 10㎝ 정도 크기로 분쇄되거나 파쇄된다. 복합재질 분쇄물은 분리장치의 투입부(1)의 투입구(2)에 적절한 속도로 투입된다. 투입부(1)에 투입된 복합재질 분쇄물은 투입부 모터(3)에 의해 회전하는 투입부 스크류(4)와 중력에 의해 하방으로 이동한다. 하방으로 이동한 분쇄물은 알칼리 또는 산 수용액과 같은 분리용액 계면(5)에 도달하여 적절히 선택된 분리용액과 접촉하게 된다. 복합재질 분쇄물이 분리용액과 접촉하면서, 복합재질 분쇄물의 알루미늄 성분이 분리용액과 반응하여 분리용액에 용해되기 시작한다. 알루미늄 성분이 분리용액과 반응하여 용해되는 동안, 복합재질 분쇄물은 투입부 스크류(4)의 작동에 의해 계속 이동하여, 분리장치의 바닥에 도달하고, 배출부(6)의 모터(7)에 의해 회전하는 배출부 스크류(8)에 의해 상방으로 이동한다. 알루미늄 성분이 계속 용해되는 한편, 상방으로 이동되는 복합재질 분쇄물이 분리용액의 계면(9)을 통과함으로써, 복합재질 분쇄물은 분리용액과 더 이상 접촉하지 않게 된다. 복합재질 분쇄물은 분리용액의 상방으로 계속 이동하고, 복합재질 분쇄물에 묻은 분리용액은 중력에 의해 하방으로 낙하하고, 복합재질 분쇄물은 배출구(10)를 통해 분리 장치 밖으로 배출된다.First, the length of one side of the composite waste including the aluminum layer is crushed or crushed to a size of 0.1 to 10 cm. The composite pulverized material is introduced at an appropriate speed into the
분리용액은 펌프(12)에 의해 저장조(11)로부터 배출부(6) 하단에 위치한 분리용액 주입구(13) 또는 투입부(1)의 하단에 위치한 분리용액 주입구(14)를 통해 장치에 공급되고, 배출부(6) 중간에 위치한 분리용액 배출구(15) 또는 투입부(1)의 중간에 위치한 분리용액 배출구(16)를 통해 저장조(11)로 복귀된다. 분리용액 주입구(13,14)와 분리용액 배출구(15,16)에는 체(mesh)(17,18,19,20)가 설치되어, 한 변의 길이가 0.1㎝ 이상인 복합재질 분쇄물은 체(17,18,19,20)에 의해 거리게 되어, 액체만이 분리용액 주입구(13,14)와 분리용액 배출구(15,16)를 통과할 수 있다. 분리액체의 계면(5,9)은 분리액체 배출구(15,16)와 동일 평면상에 위치된다. 복합재질 분쇄물이 분리장치를 통과하는 동안, 분리장치 안의 분리액체 계면 (5,9)들 사이에서 분리액체와 접촉하고, 이 동안 복합재질 분쇄물의 알루미늄 성분이 분리액체와 반응하여 분리용액에 용해된다.The separation solution is supplied to the apparatus by the
분리용 액체로는 적합한 농도의 알칼리 수용액 예를 들어 NaOH 수용액, KOH 수용액, Ca(OH)2 수용액, LiOH 수용액 등이 사용되거나 또는 산 수용액 예를 들어 HCl 수용액, HI 수용액, H2SO4 수용액, HNO3 수용액, HF 수용액 또는 HBr 수용액 등이 사용될 수 있다.As the separation liquid, an aqueous alkali solution of a suitable concentration may be used, for example, an aqueous NaOH solution, an aqueous KOH solution, an aqueous Ca (OH) 2 solution, an aqueous LiOH solution, or an acid aqueous solution, for example, an aqueous HCl solution, an HI solution, an H 2 SO 4 solution, HNO 3 aqueous solution, HF aqueous solution, HBr aqueous solution and the like can be used.
분리 액체는 용해 및 분리속도를 높이기 위하여 분리 액체의 온도를 상온보다 높은 온도에서 사용하는 것이 바람직하다. 분리 액체를 상온보다 높게 하여 사용할 경우, 도 1에 도시된 분리장치의 투입부(1)와 배출부(6)를 스팀, 실리콘오일 등의 열매를 이용하는 가열 또는 전기가열 등의 방법으로 가열할 수 있다. 또는, 분리액체 저장조(11)에서 상기한 방법으로 분리액체가 가열되어, 분리액체 저장조(11)에서 분리장치까지의 배관, 분리장치, 분리장치에서 분리액체 저장조까지의 배관을 단열처리되어 사용될 수 있다. 분리액체의 온도는 분리액체 저장조(11), 투입부(1)와 배출부(6)의 분리액체와 접촉하는 온도 측정장치(21,22,23)를 이용하여 측정될 수 있다.The separation liquid is preferably used at a temperature higher than the room temperature of the separation liquid in order to speed up dissolution and separation. When the separation liquid is used higher than room temperature, the
사용된 알칼리 수용액 농도는 0.1%를 초과하는 알칼리 수용액 농도가 적절한 용해 속도를 나타내기 때문에 0.01% 내지 포화용액의 농도범위에 놓이는 것이 바람직하다. 아울러, 알칼리 수용액 농도가 5% 내지 포화 농도의 농도 범위에 놓일 때, 알칼리 수용액의 온도는 상온 내지 30℃가 바람직하며, 알칼리 수용액 농도가 0.01% 내지 5%의 농도 범위에 놓이는 비교적 낮은 농도일 때, 알칼리 수용액 온도는 50℃ 내지 수용액의 끓는점의 범위가 바람직하다.It is preferable that the concentration of the aqueous alkali solution used is in the concentration range of 0.01% to saturated solution because the concentration of the aqueous alkali solution in excess of 0.1% indicates an appropriate dissolution rate. In addition, when the aqueous alkali solution concentration is in the concentration range of 5% to saturation concentration, the temperature of the alkali aqueous solution is preferably from room temperature to 30 ℃, when the aqueous alkali solution concentration is a relatively low concentration in the concentration range of 0.01% to 5%. As for alkali aqueous solution temperature, the range of the boiling point of 50 degreeC-aqueous solution is preferable.
사용되는 산 수용액의 농도는 1% 내지 포화농도까지의 농도 범위이며, 1.8% 이상이 바람직하다. 알루미늄 성분의 용해속도를 증가시키기 위해 산 수용액의 농도를 증가시킬 수 있다. 산 수용액의 온도 또한 마찬가지로 상온 이상의 온도에서 알루미늄 성분의 용해 속도를 증가시킬 수 있다.The concentration of the acid aqueous solution used is in the concentration range from 1% to saturation concentration, 1.8% or more is preferred. The concentration of the acid aqueous solution may be increased to increase the dissolution rate of the aluminum component. The temperature of the acid aqueous solution may likewise increase the dissolution rate of the aluminum component at temperatures above room temperature.
도 1의 투입부 스크류(4)는 회전운동에 의해 복합재질 분쇄물을 하방으로 균일한 속도로 이송시키며, 복합재질 분쇄물을 이송시키는 동안, 복합재질 분쇄물과 분리용액을 교반하여 복합재질 분쇄물의 알루미늄 성분이 분리용액에 의해 용이하게 용해되도록 도와준다. 투입부 스크류(4)는 복합재질 분쇄물의 성상에 따라 스크류(screw), 교반용 임펠라(impeller), 카타필라(caterpillar), 회전롤(roll)등이 각각 또는 두개 이상이 사용되어 복합재질을 분리용액에 균일한 속도로 잠길 수 있도록 한다. 스크류와 같은 상기한 투입부(1)의 복합재질 분쇄물 이송 장치의 모양, 수량, 회전속도 등은 복합재질의 성상, 알루미늄 성분의 분리용액과의 반응속도 등에 따라 적절하게 선택된다.The
도 1의 배출부 스크류(8)는 회전운동에 의해 분쇄물을 상방으로 균일한 속도로 이송시키며, 분리용액의 계면(9)의 위쪽에서는 분리용액이 중력에 의해 하방으로 낙하되지만, 분쇄물은 낙하되지 않도록 분쇄물 배출구(10) 안쪽면과 스크류 회전날의 거리는 복합재질 분쇄물의 크기보다 작아야 한다. 또한, 배출부 스크류(8)는 분쇄물 배출구(10)에서 복합재질 분쇄물이 용이하게 낙하될 수 있도록 적절한 모양을 가진다. 스크류는 복합재질 분쇄물의 성상에 따라 카타필라, 회전롤 등이 대신 사용될 수 있다. 스크류 등 상기한 배출부(6)의 복합재질 분쇄물 이송장치의 모양, 회전속도 등은 복합재질 분쇄물의 성상, 알루미늄 성분의 분리용액과의 반응속도 등에 따라 적절하게 선택된다. 배출부(6)와 투입부(1)의 스크류 등의 이송장치와 분리용액이 접촉하는 모든 표면은 사용되는 분리용액과 반응하거나 용해되지 않아야 하며, 분리용액이 잘 흐를 수 있도록 표면이 거칠지 않아야 한다. 알칼리 수용액을 분리용액으로 사용할 경우, 스테인레스강이 도 1의 장치 재료로 적절하였으며, 산 수용액의 경우, 유리, 유리가 코팅된 금속, 플라스틱 또는 산 수용액과 반응하지 않는 합금 등이 본 발명의 분리장치의 재료로 적절하다.The
복합재질의 알루미늄 성분은 NaOH 등의 알칼리 수용액과 반응하여 수산화 알루미늄의 염상태로 수용액에 용해되며, 이때 수소가스가 발생한다. 분리장치의 배출구(10)와 분쇄물 투입구(2)에서 방출되는 수소가스는 적절히 포집하여 활용할 수 있다. The aluminum component of the composite material is dissolved in an aqueous solution in a salt state of aluminum hydroxide by reacting with an aqueous alkali solution such as NaOH, and at this time, hydrogen gas is generated. The hydrogen gas discharged from the
알루미늄성분의 반응속도는 알칼리 또는 산 수용액, 즉 분리용액의 온도, 농도, 분리용액과 복합재질 분쇄물의 혼합속도 등에 따라 변화한다. 이 반응속도가 클 경우, 알루미늄을 용해시키기 위한 용해시간은 짧아진다. 알루미늄의 반응 시간은 복합재질 분쇄물이 투입부(1)의 분리용액 계면(5)에 닿을 때부터 배출부(6)의 분리용액 계면(9)을 벗어날 때까지의 평균 시간으로 볼 수 있으며, 투입부(1)의 복합재질 분쇄물 하강속도, 배출부(6)의 분쇄물 상승속도에 의해 결정된다. 평형상태 운전조건에서는 투입부(1)의 분쇄물 하강속도, 배출부(6)의 분쇄물 상승속도가 서로 같게 된다. 평형상태 운전조건에서 복합재질 분쇄물의 분리장치(도 1)에서의 체류 시간은 색깔 등으로 표시한 복합재질 분쇄물이 분쇄물 투입구(2)에서 투입될 때부터 분쇄물 배출구(10)로부터 배출될 때까지의 시간을 측정하여 알 수 있다.The reaction rate of the aluminum component varies depending on the alkali or acid aqueous solution, that is, the temperature, concentration of the separation solution, and the mixing speed of the separation solution and the composite pulverized product. When this reaction rate is large, the dissolution time for dissolving aluminum is shortened. The reaction time of aluminum can be seen as the average time from when the composite pulverized product touches the
도 1의 투입부(1)와 배출부(6)의 내경, 길이, 수평면과 이루는 각각의 각도(24,25), 분리용 액체 주입구(13,14)와 배출구(15,16)의 위치, 펌프의 분리액체 이송속도 등은 대상 복합재질의 성상 및 복합재질 이송장치에 따라 달라질 수 있다.Inner diameters, lengths, and angles 24 and 25 of the
알루미늄성분이 용해되어 분리된 후 분리장치로부터 배출된 복합재질은 과량의 물로 세척한 후 건조하여 재활용된다. 분리용액에 용해되어있는 알루미늄성분은 분리용액을 중성(pH~7)으로 중화시킴으로서 고상으로 침전되어 분리된다. 예를 들어, 알칼리 수용액을 분리용액으로 사용할 경우 수산화알루미늄(Al(OH)3)이 얻어진다.After the aluminum component is dissolved and separated, the composite material discharged from the separator is washed with excess water, dried and recycled. The aluminum component dissolved in the separation solution is precipitated and separated in the solid phase by neutralizing the separation solution to neutral (pH ~ 7). For example, when an aqueous alkali solution is used as the separation solution, aluminum hydroxide (Al (OH) 3 ) is obtained.
이하, 하기 비제한적인 실시예를 통해 본 발명을 추가 기술한다.The invention is further described below by way of the following non-limiting examples.
실시예 1Example 1
상기한 바와 같은 분리 과정에 따라 알루미늄 층이 증착된 PET 필름에서 알루미늄 성분을 분리하였다. 도1에 도시된 바와 같은 분리장치를 제작하여 실험에 사용하였다. 사용된 분리장치는 투입부(1)와 수평면과 이루는 각도(24)는 약 45°이고 배출부(6)와 수평면이 이루는 각도(25)는 약 30°이었다. 분리장치의 투입부(1)와 배출부(6)의 밑바닥에서의 길이는 각각 40㎝, 54㎝이었으며 투입부(1)와 배출부(6)의 내경은 모두 10.5㎝이었다. 투입부(1)의 스크류(4)대신 교반기를 사용하여 60~120rpm으로 교반하였으며, 배출부(6)의 스크류(8)는 0.02~1.8rpm에서 운전하였다. 알칼리 수용액인 NaOH와 KOH 수용액을 분리용액으로 사용하였으며, 분리용액은 저장조(11)에서 펌프(12)에 의해 분리액체 주입구(13)를 통하여 분리장치에 공급되며, 분리용액 배출구(15,16)를 통해 다시 저장조(11)로 복귀되도록 플라스틱 관을 연결하였다. 분리용액의 저장조(11)에 히터(도시되지않음)를 부착시켜 분리용액의 온도를 승온시켜 사용하였으며, 분리장치 안의 분리용액 온도를 측정하여 일정한 온도를 유지할 때 실험하였다. 사용된 분리장치에서 분리용액과 접촉하는 재질은 스테인레스강(SUS304)이었으며, 사용된 모든 알칼리 수용액 농도와 온도에서 스테인레스강은 반응하지 않았다.The aluminum component was separated from the PET film on which the aluminum layer was deposited according to the separation process as described above. Separator as shown in Figure 1 was manufactured and used in the experiment. The separator used was about 45 ° with the
PET층과 알루미늄층만으로 구성된 포장용 필름 폐기물을 절단기로 한 변의 길이가 3㎝인 정사각형으로 절단하여 도 1의 투입구(2)에 투입하였다. 사용된 필름 폐기물을 시차주사 열분석기(DSC ; Perkin Elmer DSC7)을 이용하여 제조사의 표준 프로토콜에 따라 분석한 결과 PET층과 알루미늄층으로만 구성되어 있었다. 투입부(1)에서는 교반기를 60~120rpm으로 회전시켜, 투입된 필름과 분리용액이 고르게 혼합될 수 있도록 하였다. 투입된 필름은 중력에 의해 하방으로 이동하였고, 바닥을 지나 배출부 스크류(8)에 의해 배출부(6)의 상방으로 이동하여, 배출구(10)를 통하여 배출되었다. 필름의 투입속도와 배출속도가 비슷한 평형상태에서 실험하였으며, 크기는 투입된 필름과 비슷하지만 색깔이 다른 PET 필름을 5개 투입시키고 배출될 때까지의 시간을 각각 측정하여, 측정값의 평균을 투입된 필름의 평균 체류 시간으로 계산하였다.The packaging film waste consisting of only the PET layer and the aluminum layer was cut into squares having a side length of 3 cm with a cutter and put into the
배출부(6)의 모터(7)가 사용하는 전압을 조정하여 배출부 스크류(8)의 회전속도를 조절할 수 있었으며, 결국 평형상태에서 필름의 평균 체류시간을 5~100분의 구간에서 조정할 수 있었다. 여러 가지 농도의 NaOH와 KOH 수용액을 사용하여, 30, 50, 70℃에서 알루미늄층이 100% 용해 분리되어, 순수한 PET 필름이 배출되는 실험조건에서의 평균 체류시간을 측정하였으며 그 결과는 하기 표1에 나타냈다.By adjusting the voltage used by the
알루미늄이 100% 분리된 것은 육안으로 확인하였다. 같은 농도의 NaOH 또는 KOH 수용액에서 분리용액의 온도가 높을수록, 빠른시간에 알루미늄층이 전부 용해되었다. 같은 분리용액 온도에서는 분리용액의 농도가 높을수록, 보다 빠른 시간에 알루미늄층이 전부 용해되었다. 같은 분리용액의 농도와 온도에서 NaOH 수용액이 KOH 수용액보다 알루미늄을 용해 분리시키는데 더 효율적이었다. 50℃ 이상의 분리용액온도 및 2.5% 이상의 분리용액 농도가 50℃미만의 분리용액 온도 및 2.5%미만의 분리용액 농도보다 각각 용해분리에 더욱 효율적이었다.It was visually confirmed that 100% of aluminum was separated. The higher the temperature of the separation solution in NaOH or KOH aqueous solution of the same concentration, all the aluminum layer was dissolved quickly. At the same separation solution temperature, the higher the concentration of the separation solution, the faster the aluminum layer dissolved all. At the same concentration and temperature, the NaOH solution was more efficient at dissolving aluminum than the KOH solution. The separation solution temperature of 50 ° C. or higher and the separation solution concentration of 2.5% or more were more efficient for dissolution separation than the separation solution temperature of less than 50 ° C. and the separation solution concentration of less than 2.5%, respectively.
실시예 2Example 2
본 실시예에서 사용된 포장용 필름 폐기물은 실시예1에서 사용된 것과 크기는 3㎝×3㎝로 같았으나 다른 종류이었고, 나머지 모든 실험조건은 상기한 실시예1과 같았다. 사용된 필름 폐기물을 시차주사 열분석기(DSC ; Perkin Elmer DSC7)을 이용하여 제조사의 표준 프로토콜에 따라 분석한 결과 PET층과 알루미늄층으로만 구성되어 있었다. 같은 농도의 NaOH 또는 KOH 수용액에서 분리용액의 온도가 높을수록, 보다 빠른 시간에 알루미늄층이 전부 용해되었다. 같은 분리용액 온도에서는 분리용액의 농도가 높을수록, 보다 빠른 시간에 알루미늄층이 전부 용해되었다. 같은 분리용액의 농도와 온도에서 NaOH 수용액이 KOH 수용액보다 알루미늄을 용해 분리시키는데 더 효율적이었다. 50℃ 이상의 분리용액 온도 및 2.5% 이상의 분리용액 농도가 50℃미만의 분리용액 온도 및 2.5% 미만의 분리용액 농도보다 각각 용해분리에 더욱 효율적이었다. NaOH 또는 KOH 수용액의 농도가 1.0%이고 용해분리온도가 30℃일때, 체류시간이 100분이 될 때까지 알루미늄층의 일부는 용해되지 않은 채 PET 필름에 붙어 있었다.The packaging film waste used in this example was the same size as that used in Example 1, but 3 cm × 3 cm was a different kind, all other experimental conditions were the same as in Example 1. The film waste used was analyzed using a differential scanning thermal analyzer (DSC; Perkin Elmer DSC7) according to the manufacturer's standard protocol and consisted of only PET and aluminum layers. The higher the temperature of the separation solution in the same concentration of NaOH or KOH aqueous solution, all the aluminum layer dissolved in a faster time. At the same separation solution temperature, the higher the concentration of the separation solution, the faster the aluminum layer dissolved all. At the same concentration and temperature, the NaOH solution was more efficient at dissolving aluminum than the KOH solution. The separation solution temperature of 50 ° C. or higher and the separation solution concentration of 2.5% or more were more efficient for dissolution separation than the separation solution temperature of less than 50 ° C. and the separation solution concentration of less than 2.5%, respectively. When the concentration of the NaOH or KOH aqueous solution is 1.0% and the dissolution separation temperature is 30 ℃, part of the aluminum layer was stuck to the PET film without dissolving until the residence time is 100 minutes.
실시예 3Example 3
본 실시예에서 사용된 포장용 필름 폐기물은 실시예 1 또는 실시예 2에서 사용된 것과 크기는 3㎝×3㎝로 같았으나 다른 종류이었고, 나머지 모든 실험조건은 상기한 실시예 1과 같았다. 사용된 필름 폐기물을 시차주사 열분석기(DSC ; Perkin Elmer DSC7)을 이용하여 제조사의 표준 프로토콜에 따라 분석한 결과, PET층, 알루미늄층, 폴리프로필렌(PP) 층의 세층으로 구성되어 있었다. 10.0% 농도의 NaOH 또는 KOH 수용액에서 분리용액의 온도가 높을수록, 보다 빠른 시간에 알루미늄층이 전부 용해되었다. 같은 분리용액의 농도와 온도에서 NaOH 수용액이 KOH 수용액보다 알루미늄을 용해 분리시키는데 더 효율적이었다. NaOH 수용액의 경우 5% 이하의 농도에서, KOH 수용액의 경우 5% 이하의 농도와 10% 농도에서의 용해분리온도가 30℃인 경우에서 폐포장재 필름의 알루미늄층이 100분 동안 용해되지 않은채 PET와 폴리프로필렌 필름 사이에 남아 있었다. The packaging film waste used in this example was the same size as that used in Example 1 or Example 2 but 3 cm x 3 cm, but was of a different type, all other experimental conditions were the same as in Example 1. The film waste used was analyzed using a differential scanning thermal analyzer (DSC; Perkin Elmer DSC7) according to the manufacturer's standard protocol, and consisted of three layers: PET layer, aluminum layer, and polypropylene (PP) layer. In the NaOH or KOH aqueous solution of 10.0% concentration, the higher the temperature of the separation solution, the faster the aluminum layer was completely dissolved. At the same concentration and temperature, the NaOH solution was more efficient at dissolving aluminum than the KOH solution. In the case of NaOH aqueous solution, the aluminum layer of the waste packaging film was not dissolved for 100 minutes at the concentration of 5% or less in the aqueous solution of KOH and in the case of dissolution separation temperature of 30 ° C in the concentration of 10% or less. And remained between the polypropylene film.
본 발명의 재생방법에 따라, 현재 매립되거나 소각되고 있는 알루미늄 층이 포함된 다층 필름 등의 복합재질 폐기물에서 알루미늄층을 연속식으로 분리 회수하여 알루미늄화합물 및 알루미늄이 제거된 플라스틱 재질 모두를 재활용할 수 있다.
According to the regeneration method of the present invention, the aluminum layer is continuously separated and recovered from a composite waste material such as a multilayer film including an aluminum layer which is currently embedded or incinerated, thereby recycling both aluminum compounds and plastics from which aluminum is removed. have.
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