KR100835997B1 - 폴리염화비닐, 고밀도 폴리에틸렌 및 켈리브로 이루어진혼합플라스틱의 재질분리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 PVC, HDPE 및 CALIBRE로 이루어진 혼합플라스틱의 재질분리방법은 PVC입자, HDPE입자 및 CALIBRE입자로 이루어진 제1혼합입자를 PVC, PP, LDPE 및 HDPE 중 어느 하나의 재질로 이루어진 하전물질과 마찰 또는 충돌시켜 하전시키되, 상기 PVC입자는 음극성으로 하전되고, 상기 HDPE입자와 상기 CALIBRE입자로 이루어지는 제2혼합입자는 양극성으로 하전되는 제1단계; 상기 PVC입자와 상기 제2혼합입자가 음극판과 양극판 사이를 통과하되, 상기 PVC입자는 양극판으로 이동하고, 상기 제2혼합입자는 음극판으로 이동하여 분리되는 제2단계; 양극성으로 하전된 상기 제2혼합입자를 중성화시키는 제3단계; 상기 제2혼합입자를 HDPE, PET, RUBBER, HIPS 및 CALIBRE 중 어느 하나의 재질로 이루어진 하전물질과 마찰 또는 충돌시켜 하전시키되, 상기 HDPE입자는 음극성으로 하전되고, 상기 CALIBRE입자는 양극성으로 하전되는 제4단계; 및 상기 HDPE입자와 상기 CALIBRE입자가 상기 음극판과 상기 양극판 사이를 통과하되, 상기 HDPE입자는 상기 양극판으로 이동하고, 상기 CALIBRE입자는 상기 음극판으로 이동하여 분리되는 제5단계를 포함한다.

PVC, HDPE, CALIBRE, 하전물질, 전자, 중성화

Description

폴리염화비닐, 고밀도 폴리에틸렌 및 켈리브로 이루어진 혼합플라스틱의 재질분리방법{Method for the separation of plastic consisted of PVC, HDPE and CALIBRE by material}

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 공기속도와 분리된 PVC입자의 품위 및 회수율의 관계를 나타내는 그래프,

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전압세기와 분리된 PVC입자의 품위 및 회수율의 관계를 나타내는 그래프,

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 상대습도와 분리된 PVC입자의 품위 및 회수율의 관계를 나타내는 그래프,

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 공기속도와 분리된 HDPE입자의 품위 및 회수율의 관계를 나타내는 그래프,

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 전압세기와 분리된 HDPE입자의 품위 및 회수율의 관계를 나타내는 그래프,

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 상대습도와 분리된 HDPE입자의 품위 및 회수율의 관계를 나타내는 그래프.

본 발명은 일함수 값을 이용하여 PVC입자, HDPE입자 및 CALIBRE입자를 순차적으로 분리하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 일함수 값의 차이가 큰 PVC입자와 HDPE입자 및 CALIBRE입자로 이루어진 제2혼합입자를 1차적으로 분리한 후, 상대적으로 일함수 값의 차이가 작은 HDPE입자와 CALIBRE입자를 2차적으로 분리하는 PVC, HDPE 및 CALIBRE로 이루어진 혼합플라스틱의 재질분리방법에 관한 것이다.

우리나라는 석유화학공업의 발달로 미국, 일본, 독일에 이어 세계 플라스틱 소비량의 6%인 약 950만톤을 생산하고 있으며, 이로 인하여 연간 350만 톤의 폐플라스틱이 발생하고 있다. 뿐만 아니라, 플라스틱을 대체할 수 있는 다기능의 경제적인 재질의 개발이 이루어지지 않아 사용량이 매년 10% 이상 증가하고 있는 실정이다. 따라서 현재의 추세로 가면 5년 내에 1,100만 톤 이상의 플라스틱을 생산하여 500만 톤 이상의 폐플라스틱이 발생할 것으로 예상하고 있다. 그러나 현재 폐플라스틱의 재활용률은 20% 내지 30%에 그치고 있어 70% 내지 80%를 매립이나 소각에 의해 처리하고 있다. 따라서 환경문제뿐만 아니라 경제적인 손실도 상당한 것으로 평가되고 있다.

플라스틱으로 인한 환경오염을 규제하기 위해 정부에서는 2004년 이후, 폐플라스틱을 함유한 물질의 소각과 매립을 법으로 규제하고 있으며, EPR(Extended Producer Responsibility : 생산자책임재활용제) 및 교토의정서 발효에 따른 국내 및 국외적 경제여건과 환경규제는 폐플라스틱 재활용의 필요성을 가중시키고 있다.

한편, 생활용품으로 사용되는 플라스틱의 재질은 약 30종 이상으로 이 중에서도 식품용으로 실생활에서 주로 사용되는 플라스틱은 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 폴리프로필렌(PP), 폴리스텐(PS), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리아미드(Nylon), 폴리염화비닐(PVC), 에이비에스(ABS : Acrylonitrile, Butadiene, Styrene) 및 켈리브(CALIBRE) 등이 있다. 이러한 플라스틱들은 2종 또는 3종으로 결합되어 혼합플라스틱으로 사용되며, 그 종류와 조성비가 매우 다양하여 재질별로 분리가 상당히 까다롭다. 따라서, 이러한 2종 또는 3종으로 결합되어 사용되는 혼합플라스틱을 사용 후, 각 재질별로 선별할 수 있는 기술개발이 필요한 실정이다.

본 발명은 PVC입자, HDPE입자 및 CALIBRE입자로 이루어진 혼합입자로부터 PVC입자를 1차적으로 분리하고, HDPE입자와 CALIBRE입자를 2차적으로 분리하는 PVC, HDPE 및 CALIBRE로 이루어진 혼합플라스틱의 재질분리방법을 제공함에 목적이 있다.

또한, 본 발명은 재질별 플라스틱입자의 대전서열에 따라 적합한 하전물질을 사용하는 PVC, HDPE 및 CALIBRE로 이루어진 혼합플라스틱의 재질분리방법을 제공함에 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 최적화된 공기속도, 전압세기 및 상대습도가 적용된 PVC, HDPE 및 CALIBRE로 이루어진 혼합플라스틱의 재질분리방법을 제공함에 또 다른 목적이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 PVC입자, HDPE입자 및 CALIBRE입자로 이루어진 제1혼합입자를 PVC, PP, LDPE 및 HDPE 중 어느 하나의 재질로 이루어진 하전물질과 마찰 또는 충돌시켜 하전시키되, 상기 PVC입자는 음극성으로 하전되고, 상기 HDPE입자와 상기 CALIBRE입자로 이루어지는 제2혼합입자는 양극성으로 하전되는 제1단계; 상기 PVC입자와 상기 제2혼합입자가 음극판과 양극판 사이를 통과하되, 상기 PVC입자는 양극판으로 이동하고, 상기 제2혼합입자는 음극판으로 이동하여 분리되는 제2단계; 양극성으로 하전된 상기 제2혼합입자를 중성화시키는 제3단계; 상기 제2혼합입자를 HDPE, PET, RUBBER, HIPS 및 CALIBRE 중 어느 하나의 재질로 이루어진 하전물질과 마찰 또는 충돌시켜 하전시키되, 상기 HDPE입자는 음극성으로 하전되고, 상기 CALIBRE입자는 양극성으로 하전되는 제4단계; 및 상기 HDPE입자와 상기 CALIBRE입자가 상기 음극판과 상기 양극판 사이를 통과하되, 상기 HDPE입자는 상기 양극판으로 이동하고, 상기 CALIBRE입자는 상기 음극판으로 이동하여 분리되는 제5단계를 포함하는 PVC, HDPE 및 CALIBRE로 이루어진 혼합플라스틱의 재질분리방법에 의해 달성된다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기 로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명의 일실시예에 따른 PVC, HDPE 및 CALIBRE가 혼합된 플라스틱의 재질분리방법은 PVC입자, HDPE입자 및 CALIBRE입자의 하전극성을 이용하는 방법이며, 그 과정을 자세히 설명하면 다음과 같다.

우선, 소정의 입자크기로 파쇄된 PVC입자, HDPE입자 및 CALIBRE입자에 하전극성을 부여하기 위해 PVC입자, HDPE입자 및 CALIBRE입자로 이루어지는 제1혼합입자를 하전물질과 마찰 또는 충돌시켜 하전시키는 작업을 수행하는데, 이때, 본 발명의 일실시예에 따른 하전물질은 PVC(Polyvinyl Chloride), PP(Polypropylene), LDPE(Low Density Polyethylene) 및 HDPE(High Density Polyethylene) 중 어느 하나의 재질로 이루어짐이 바람직하다.

본 발명의 일실시예에 따라 사용되는 하전물질은 본 발명에서 정립한 플라스틱의 재질에 따른 대전서열에 의해 결정된 것이며, 본 발명에 따른 재질별 플라스틱의 대전서열은 H-PVC, S-PVC, COPP, HOMO-PP, LDPE, HDPE, PET, RUBBER, HIPS, CALIBRE, ABS, GPPS 및 PMMA의 순서로 양극화된다. 즉, H-PVC, S-PVC, COPP, HOMO-PP, LDPE, HDPE, PET, RUBBER, HIPS, CALIBRE, ABS, GPPS 및 PMMA에서 왼쪽으로 갈수록 (-)극성으로 대전되는 경향이 나타나고, 오른쪽으로 갈수록 (+)극성으로 대전되는 경향이 나타남을 의미한다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 1차적으로 제1혼합입자로부터 PVC입자를 분리하기 위해, 재질별 플라스틱의 대전서열에서 PVC와 HDPE 사이에 있는 재질의 플라스틱을 사용될 수 있다.

즉, 본 발명의 일실시예에 따르면, PVC입자, HDPE입자 및 CALIBRE입자로 이루어지는 제1혼합입자는 PVC, PP, LDPE 및 HDPE 중 어느 하나의 재질로 이루어진 하전물질에 의해 하전될 수 있으며, 이때 PVC입자는 (-)극성으로 하전되고, HDPE입자 및 CALIBRE입자로 이루어진 제2혼합입자는 (+)극성으로 하전된다.

하전물질에 의해 하전된 PVC입자와 제2혼합입자(HDPE입자 + CALIBRE입자)는 전기장을 형성하는 음극판과 양극판 사이를 통과하는데, 이때, 본 발명의 일실시예에 따르면, (-)극성으로 하전된 PVC입자는 양극판으로 이동하고, (+)극성으로 하전된 제2혼합입자는 음극판으로 이동하여 분리되며, 분리된 PVC입자와 제2혼합입자는 이들을 포집하는 포집기에 각각 포집된다.

이때, 본 발명의 일실시예에 따르면, PVC입자 및 제2혼합입자로 이루어지는 제1혼합입자는 공기에 의해 유동하여 하전물질과 마찰 또는 충돌하고, 음극판과 양극판 사이를 통과함이 바람직한데, 이때 공기의 이동속도는 7.5m/s 내지 11.5m/s임이 바람직하다. 그 이유는 도 1에서 도시된 그래프에서 보이는 바와 같이, 공기의 이동속도가 7.5m/s 미만이 되거나, 11.5m/s를 초과하게 되면, PVC입자의 품위 및 회수율이 각각 95% 미만이 되기 때문이다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, PVC입자와 제2혼합입자가 음극판과 양극판 사이를 통과할 때, 음극판과 양극판에 가해지는 전압세기는 15kv 이상임이 바람직하다. 그 이유는 도 2에 도시된 바와 같이, 전압세기가 15kv 미만일 때는 PVC입자의 품위 및 회수율이 95%에 미치지 못하기 때문이다. 한편, 본 발명의 일실시예에 따르면, 전압세기는 15kv 내지 25kv로 설정함이 더욱 바람직한데, 그 이유는 전압세기가 25kv를 초과하여도 PVC입자와 제2혼합입자의 분리 후, PVC입자의 품위와 회수율은 거의 동일한 수치를 유지함으로 필요 이상의 전력소비를 방지할 수 있기 때문이다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, PVC입자와 제2혼합입자로 이루어진 제1혼합입자를 PVC입자와 제2혼합입자 각각으로 분리할 때, 상대습도는 40%이하임이 바람직하다. 그 이유는 도 3에 도시된 바와 같이, 상대습도가 40% 이하일 때, PVC입자의 품위 및 회수율이 각각 95% 이상이 되기 때문이다.

본 발명의 일실시예에 따르면, PVC입자와 제2혼합입자로 이루어진 제1혼합입자를 PVC입자와 제2혼합입자 각각으로 분리하는 1차적 분리과정을 수행하였으면, 다음으로 제2혼합입자가 포집된 포집기에서 제2혼합입자를 채취하여 제2혼합입자를 HDPE입자와 CALIBRE입자 각각으로 분리하는 2차적 분리과정을 수행한다.

2차적 분리과정을 자세히 살펴보면, 우선 (+)극성으로 하전된 제2혼합입자인 HDPE입자와 CALIBRE입자를 중성화시키기 위해 HDPE입자와 CALIBRE입자에 전자를 충전하는 과정을 수행한다.

중성화된 HDPE입자와 CALIBRE입자에 하전극성을 부여하기 위해 HDPE입자와 CALIBRE입자를 하전물질과 마찰 또는 충돌시켜 하전시키는 작업을 수행하는데, 이때, 본 발명의 일실시예에 따른 하전물질은 HDPE, PET, RUBBER, HIPS(High Impact Polystyrene) 및 CALIBRE 중 어느 하나임이 바람직하다.

HDPE입자와 CALIBRE입자를 분리하기 위해 사용되는 하전물질은 본 발명에서 정립한 플라스틱의 재질에 따른 대전서열에 의해 결정된 것이다. 이러한 대전서열은 PVC입자와 제2혼합입자를 분리하는 과정에서 언급하였다.

플라스틱의 대전서열에 따라, HDPE와 CALIBRE 사이에 있는 HDPE, PET, RUBBER, HIPS 및 CALIBRE를 HDPE입자 및 CALIBRE입자를 하전시키는 하전물질로 사용될 수 있다.

이때, 본 발명의 일실시예에 따르면, HDPE입자와 CALIBRE입자가 하전물질에 의해 하전될 때, HDPE입자는 (-)극성으로 하전되고, CALIBRE입자는 (+)극성으로 하전된다.

하전물질에 의해 하전된 HDPE입자와 CALIBRE입자는 전기장을 형성하는 음극판과 양극판 사이를 통과하는데, 이때, 본 발명의 일실시예에 따르면, (-)극성으로 하전된 HDPE입자는 양극판으로 이동하고, (+)극성으로 하전된 CALIBRE입자는 음극판으로 이동하여 분리되며, 분리된 HDPE입자와 CALIBRE입자는 이들을 포집하는 포집기에 각각 포집된다.

이때, 본 발명의 일실시예에 따르면, HDPE입자 및 CALIBRE입자는 공기에 의 해 유동하여 하전물질과 마찰 또는 충돌하고, 음극판과 양극판 사이를 통과함이 바람직한데, 이때 공기의 이동속도는 6.7m/s 내지 12.7m/s임이 바람직하다. 그 이유는 도 4에서 도시된 그래프에서 보이는 바와 같이, 공기의 이동속도가 6.7m/s 미만이 되거나, 12.7m/s를 초과하게 되면, HDPE입자의 품위 및 회수율이 각각 95% 및 90% 미만이 되기 때문이다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, HDPE입자와 CALIBRE입자가 음극판과 양극판 사이를 통과할 때, 음극판과 양극판에 가해지는 전압세기는 25kv 이상임이 바람직하다. 그 이유는 도 5에 도시된 바와 같이, 전압세기가 25kv 미만일 때는 HDPE입자의 품위 및 회수율이 95% 및 90%에 미치지 못하기 때문이다. 한편, 본 발명의 일실시예에 따르면, 이때, 전압세기는 25kv 내지 35kv로 설정함이 더욱 바람직한데, 그 이유는 전압세기가 35kv를 초과하여도 HDPE입자와 CALIBRE입자의 분리 후, HDPE입자의 품위와 회수율은 거의 동일한 수치를 유지함으로 필요 이상의 전력소비를 방지할 수 있기 때문이다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, HDPE입자 및 CALIBRE입자로 이루어지는 제2혼합입자를 HDPE입자와 CALIBRE입자 각각으로 분리할 때, 상대습도는 37%이하임이 바람직하다. 그 이유는 도 6에 도시된 바와 같이, 상대습도가 37% 이하일 때, HDPE입자의 품위 및 회수율이 각각 95% 및 90%이상이 되기 때문이다.

본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양 한 변경과 수정이 가능할 것이다.

따라서, 본 발명에 따른 PVC, HDPE 및 CALIBRE로 이루어진 혼합플라스틱의 재질분리방법은 일함수 값의 차이에 따라 단계적으로 분리과정을 수행함으로써, PVC입자, HDPE입자 및 CALIBRE입자를 효과적으로 분리할 수 있다.

또한, 본 발명은 하전 시 재질별 플라스틱의 대전서열에 따라 적합한 하전물질을 사용함으로써, 분리된 PVC입자 및 HDPE입자의 품위 및 회수율이 우수한 효과가 있다.

또한, 본 발명은 최적화된 공기속도, 전압세기 및 상대습도를 적용함으로써, 분리된 PVC입자 및 HDPE입자의 품위 및 회수율이 우수한 효과가 있다.

Claims (12)

1. PVC입자, HDPE입자 및 CALIBRE입자로 이루어진 제1혼합입자를 PVC, PP, LDPE 및 HDPE 중 어느 하나의 재질로 이루어진 하전물질과 마찰 또는 충돌시켜 하전시키되, 상기 PVC입자는 음극성으로 하전되고, 상기 HDPE입자와 상기 CALIBRE입자로 이루어지는 제2혼합입자는 양극성으로 하전되는 제1단계;

   상기 PVC입자와 상기 제2혼합입자가 음극판과 양극판 사이를 통과하되, 상기 PVC입자는 양극판으로 이동하고, 상기 제2혼합입자는 음극판으로 이동하여 분리되는 제2단계;

   양극성으로 하전된 상기 제2혼합입자를 중성화시키는 제3단계;

   상기 제2혼합입자를 HDPE, PET, RUBBER, HIPS 및 CALIBRE 중 어느 하나의 재질로 이루어진 하전물질과 마찰 또는 충돌시켜 하전시키되, 상기 HDPE입자는 음극성으로 하전되고, 상기 CALIBRE입자는 양극성으로 하전되는 제4단계; 및

   상기 HDPE입자와 상기 CALIBRE입자가 상기 음극판과 상기 양극판 사이를 통과하되, 상기 HDPE입자는 상기 양극판으로 이동하고, 상기 CALIBRE입자는 상기 음극판으로 이동하여 분리되는 제5단계

   를 포함하는 PVC, HDPE 및 CALIBRE로 이루어진 혼합플라스틱의 재질분리방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 PVC입자, 상기 HDPE입자 및 상기 CALIBRE입자는 공기에 의해 유동하여,

   상기 하전물질과 마찰 또는 충돌하고, 상기 음극판과 상기 양극판 사이를 통과하는 PVC, HDPE 및 CALIBRE로 이루어진 혼합플라스틱의 재질분리방법.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 제1단계 및 상기 제2단계에서,

   상기 공기의 이동속도는 7.5m/s 내지 11.5m/s인 PVC, HDPE 및 CALIBRE로 이루어진 혼합플라스틱의 재질분리방법.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 제1단계 및 상기 제2단계에서,

   상기 음극판과 상기 양극판에 가해지는 전압은 15kv 이상인 PVC, HDPE 및 CALIBRE로 이루어진 혼합플라스틱의 재질분리방법.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 제2단계 및 상기 제3단계에서,

   상대습도는 40% 이하인 PVC, HDPE 및 CALIBRE로 이루어진 혼합플라스틱의 재질분리방법.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 제4단계 및 상기 제5단계에서,

   상기 공기의 이동속도는 6.7m/s 내지 12.7m/s인 PVC, HDPE 및 CALIBRE로 이루어진 혼합플라스틱의 재질분리방법.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 제4단계 및 상기 제5단계에서,

   상기 음극판과 상기 양극판에 가해지는 전압은 25kv 이상인 PVC, HDPE 및 CALIBRE로 이루어진 혼합플라스틱의 재질분리방법.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 제4단계 및 상기 제5단계에서,

   상대습도는 37% 이하인 PVC, HDPE 및 CALIBRE로 이루어진 혼합플라스틱의 재질분리방법.
9. 제 8항에 있어서,

   제2단계에서, 분리된 상기 PVC입자의 품위 및 회수율은 각각 95% 이상인 PVC, HDPE 및 CALIBRE로 이루어진 혼합플라스틱의 재질분리방법.
10. 제 9항에 있어서,

    제5단계에서, 분리된 상기 HDPE입자의 품위 및 회수율은 각각 90% 및 95% 이상인 PVC, HDPE 및 CALIBRE로 이루어진 혼합플라스틱의 재질분리방법.
11. 제 10항에 있어서,

    상기 제1단계 및 상기 제2단계에서,

    상기 음극판과 상기 양극판에 가해지는 전압은 15kv 내지 25kv인 PVC, HDPE 및 CALIBRE로 이루어진 혼합플라스틱의 재질분리방법.
12. 제 11항에 있어서,

    상기 제4단계 및 상기 제5단계에서,

    상기 음극판과 상기 양극판에 가해지는 전압은 25kv 내지 35kv인 PVC, HDPE 및 CALIBRE로 이루어진 혼합플라스틱의 재질분리방법.

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