KR101508616B1 - 폐 플라스틱, 특히 혼합 플라스틱의 재활용 과정에서 셀룰로스 및 기타 부착성 물질들을 분리하는 방법 - Google Patents

Abstract

모든 종류의 폐 플라스틱, 특히 혼합 플라스틱 (MKS)의 재순환에서 폐 플라스틱으로부터 목재 펄프 및 다른 부착 물질들을 제거하는 방법으로서, 필요하다면 예비-분류된 폐 플라스틱의 보다 두꺼운 플라스틱 부분들로부터의 박편 및 조각들이 기계적으로 예비-절단되어 일정 크기까지의 입자 또는 박편으로 되며, 이 때 더 큰 크기의 것들은 분류되어 배출되고, 절단된 산물은 물과 함께 디스크 리파이너 내로 공급되며, 이 때 박편과 다른 입자들의 비율은 총 부피의 10% 이상이며, 박편에 부착되어 있는 물질들은 상기 리파이너의 함께 작동하는 디스크들에 의해 상당 정도까지 문질러 벗겨지고, 그 후 독립된 물질로서 존재하며, 벗겨져 나온 물질들은 적절한 분리 방법에 의해 플라스틱 입자들로부터 분리되는 것인, 폐 플라스틱으로부터 목재 펄프 및 다른 부착 물질들을 제거하는 방법.

폐 플라스틱, 재순환, 디스크 리파이너, 목재 펄프

Description

폐 플라스틱, 특히 혼합 플라스틱의 재활용 과정에서 셀룰로스 및 기타 부착성 물질들을 분리하는 방법{METHOD FOR ISOLATING CELLULOSE AND OTHER ADHESIVE MATERIALS DURING THE RECYCLING OF WASTE PLASTICS, IN PARTICULAR MIXED PLASTICS}

본 발명은 특허청구범위 제1항에 따른 방법에 관한 것이다.

국제특허출원 WO 2006/100044호로부터, 폐 플라스틱, 특히 혼합 플라스틱의 세척 및 절단에 관한 방법이 알려져 있는데, 여기서는 압축된 덩어리, 즉 응집체들 각각이 벗겨진 박편 또는 다른 박편 찌꺼기들 및 잘게 다져진 플라스틱 조각들로 이루어져 있다. 그 응집체들은 폐 플라스틱의 부피를 현저히 감소시키며, 따라서 그것은 운반을 편리하게 할 수 있다. 그것은 또한 이런 조건 하에서 대량의 에너지 생산에 이용될 수 있다. 공지 기술에서, 그것은 그러한 압축된 덩어리 또는 응집체 각각이 쉽게 빻아질 수 있으며, 빻아진 제품은 추가의 처리 및 업그레이되는 변환에 매우 적합하다는 발견으로부터 출발한다. 빻는 공정은 물 존재 하에 디스크(disc) 또는 드럼(drum) 리파이너(refiner) 내에서 진행된다. 박편 및 다른 입자들의 비율은 총 부피의 적어도 10% 이다. 박편 상에 붙어 있는 물질들은 상당한 정도까지 문질러 벗겨져 독립적인 물질들로 존재한다. 리파이너를 떠나면서, 빻아진 제품으로부터 미세한 낟알 부분이 제거된다. 남겨진 빻아진 제품은 각각, 세척 또는 기계적으로 탈수 및 건조된다. 추가의 처리에 의해, 그러한 빻아진 제품은, 순수한 플라스틱 또는 플라스틱 부품들의 제조를 위한 분류(sorting) 공정으로부터의 플라스틱에 대해서조차 상응하는 정도로 정제되어, 원료 물질(a raw material) 및/또는 전혀 상이한 적용 분야에 대한 충진제로서의 판재 물질용 충진제로 사용될 수 있다. 추가의 적용 분야는 소위 WPC(Wood Plastics Composites: 나무 플라스틱 복합물질)-부품의 생산이다. 그러한 부품의 생산에서, 나무- 및 플라스틱 입자들의 혼합물은 건조 혼합 및 직접 공정에 의해, 또는 압출기, 응집기, 가열 혼합기 또는 가열-냉각 혼합기의 도움에 의한 복합화에 의해 생산되어 성형 물품으로 처리된다.

물론, 폐 플라스틱은 많은 적용 분야의 어디에서도 쓸모가 없는 오염 물질 및 부착 물질들, 특히 목재 펄프의 무시할 수 없는 부분을 함유한다. 이 목재 펄프는 부착성 라벨, 복합 패키지, 또는 유리(free) 종이의 불완전한 제거로부터 기인한다. 폐지 수집물로부터의 플라스틱에는, 상당량의 목재 펄프가 플라스틱 상에 자주 들러 붙는다. 압축 시에, 목재 펄프는 각각 용융되거나 또는 싸지고(encapsulated), 따라서 그라인딩(grinding) 공정에 도달한다. 그라인딩 후 조차도, 목재 펄프는 여전히 빻아진 제품의 개개 입자 또는 낟알들에 혼입되어 있거나, 또는 빻아진 제품의 입자 또는 낟알 상에 여전히 들러 붙는다. 플라스틱이 압출기 또는 사출성형 기계 내에서 목재 펄프와 함께 처리되면, 목재 펄프의 습기가 수증기의 생성을 야기하고, 이는 공정을 더 어렵게 하거나 또는 불가능하게 하기도 한다. 또한, 빻는 조건에서의 목재 펄프는 그것의 흡습 효과에 의해 수분을 끌어 당긴다는 단점을 가지는데, 이는 플라스틱 물질이 건조 공정 내에 있는 경우에 비해 보다 더 오래 시간이 걸리게 한다.
EP515946 호는 폐 플라스틱으로부터 직물 섬유를 분리하는 방법을 개시하는데, 여기서는 박편 및 입자들로부터, 압축된 덩어리 또는 응집체 각각에 대한 예비 제조 없이, 절단된 제품을 물과 함께 디스크 리파이너 내로 충전한다.
JP 2003-305724 호에서는 폐 플라스틱으로부터 페인트 층을 분리하는 방법을 개시하고 있는데, 여기서는 박편 및 입자들로부터, 압축된 덩어리 또는 응집체 각각에 대한 예비 제조 없이, 절단된 제품을 용매와 함께 디스크 리파이너 내로 충전한다.

압축 또는 응집화는 각각, 높은 기계 에너지 소비를 요하며, 따라서 매우 비용이 많이 드는 공정이다. 나아가, 응집체는 언제나 금방 얻어지는 것은 아니다.

결론적으로, 본 발명은 에너지 및 기계적 측면에서 비용을 감소시키는, 폐 플라스틱의 재활용에서 폐 플라스틱으로부터 목재 펄프 및 다른 부착 물질들을 제거하는 방법을 나타내는 목적에 기초한다.

이 목적은 특허청구범위 제1항의 특징에 의해 정의된다.

본 발명에 따른 방법에서, 필요하다면 예비-분류된 폐 플라스틱은 미리 정해진 크기까지의 보다 두꺼운 플라스틱 입자들의 조각들 또는 박편들의 조각들로 기계적으로 절단되며, 이 때 크기가 더 큰 것들은 분류되어 배출된다. 플라스틱은 보통 수집된 쓰레기로부터 분류되어 절단기 또는 유사한 분해 기구의 도움으로 절단되어, 예컨대 압축 공정으로 공급될 수 있다. 예비-분류를 개개 플라스틱의 종류에 따라 수동 또는 자동으로 수행하는 것 또한 개시된다. 예를 들어, PVC 또는 다른 플라스틱과 혼합된 PET의 재활용 또는 재사용은 문제이다. 본 발명의 방법에서는, 폐 플라스틱은 그 조각들이 특정 크기를 넘지 않도록 기계적으로 절단된다. 크기가 더 큰 것들은 분류되어 배출되며, 필요하다면 다시 절단 공정에 적용된다.

이러한 방식으로 절단된 제품은 예비 압축 없이 디스크 리파이너에 공급된다. 바람직하게, 부착 물질이 없는 조각들의 두께에 거의 상응하는 간격으로 이격되어 있는 동시에 함께 작동하는 디스크들이 조각들로부터 물질들을 상당한 정도까지 문질러 떼어낸다.

디스크 리파이너에서의 공정에 있어서 압도적으로 훌륭한 장점이 얻어져서, 예를 들어 라벨로부터 기원한 플라스틱 조각 상에 부착된 목재 펄프들이 완전히 벗겨진다. 이것은 또한 다른 부착된 이질적인 물질들, 특히 라벨의 부착을 위한 물질로서 일반적으로 비수용성인 물질들도 수용한다. 따라서, 목재 펄프는 디스크 리파이너의 출력 산물과는 별개로 존재한다. 이것은 리파이너 내, 특히 톱니가 형성된 디스크 리파이너에서 조차도 압축된 덩어리 또는 응집체를 빻는 경우에 있어서 일반적으로 일어나는 현상이 아니다. 압축된 덩어리 또는 응집체 각각에 있어서, 목재 펄프는 싸여져 있거나 또는 연결되어 있으며, 또한 빻는 공정 후에도 각각 플라스틱 낟알 내 또는 낟알 상에 부착한다. 예를 들어 추가의 그라인딩 공정인 미세 그라인딩에 의해서만 플라스틱 입자들로부터 목재 펄프를 분리할 수가 있으며, 따라서 이 점에 있어서, 윈드 시프팅법(wind sifting method) 등과 같은 적절한 방법에 의해 이후 분리하는 것이 가능하다.

본 발명에 따르면, 디스크 리파이너 대신 드럼 리파이너를 사용할 수도 있다.

본 발명에 있어서, 목재 펄프는 플라스틱 조각들이 디스크 리파이너를 통과한 후 분리된 형태로 존재하며, 분리된 플라스틱은, 처음에 기술한 방법으로부터 알려진 바와 같이, 그라인딩 및 탈수의 추가 공정을 통해 계속해서 공정들을 통과할 수 있다. 그러나, 본 발명에서의 현격히 보다 작은 크기로의 절단은 플라스틱의 그라인딩에 충분한데, 이것은 목재 펄프가 플라스틱으로부터 어떤 방식에 있어서도 분리되어 존재하기 때문이다. 그것은 적절한 분리 방법에 의해 분리될 수 있다. 따라서, 플라스틱 쓰레기로부터의 목재 펄프의 제거는 종래 방법에 비해 훨씬 비용이 덜 나간다.

결론적으로, 플라스틱과 함께 디스크 리파이너를 통과하는 더러운 운송물조차 본 발명에 따른 간단한 방법에서의 공정, 예를 들어 미세 분류물을 체질해 내는 등의 방법으로 추출될 수 있다.

톱니가 형성된 디스크 리파이너를 사용하는 경우, 톱니는 동심원 상에서 거리를 두고 배열되며, 이 때 원 상의 톱니 사이의 간격 및 리파이너 디스크들 사이의 거리는 그 때까지 이미 빻아진 물질, 조각, 또는 단편 각각의 자유로운 통과를 보장하도록 충분히 커야 한다. 조각 또는 단편들의 절단은, 안쪽으로부터 바깥으로 갈수록 지속적으로 작아지면서 안쪽에서 바깥 쪽을 향해 진행하므로, 생성물은 물론, 톱니가 형성된 디스크들 사이의 바깥 부분에서, 리파이너의 축에 있는 공급구 영역에서 보다 작은 크기를 갖는다. 따라서, 원 상에 있는 톱니들 사이의 간격과 그라인딩 디스크들 사이의 거리는 안쪽에서 바깥 쪽으로 갈수록 줄어들 수 있다. 그러므로, 그 거리가 매우 중요한데, 이는 물의 존재 하에도 불구하고, 그렇지 않다면 리파이너 내에서 조각 형태로 된 플라스틱들이 뭉쳐서 순식간에 리파이너가 움직일 수 없게 만들 위험이 있을 수 있기 때문이다.

톱니 형성된 디스크 리파이너들은 그 자체로 알려져 있다. 이들은, 예를 들어 폐지 처리에서 즉시 사용되는 바와 같이, 목재 펄프를 분산시키기 위해 사용된다. 목재 펄프는 톱니 형성된 디스크 리파이너 내로 현탁액으로서 공급되는데, 이 때 그것이 톱니 열들 쪽으로 떠가기 전에, 먼저 흡입 구역 내의 소위 풀링존(fulling zone)에서 처리된다. 지금까지, 톱니 형성된 디스크 리파이너들은 압축되지 않은 조각 또는 다른 플라스틱 단편들을 절단하는데 및 부착된 목재 펄프를 제거한데 사용되지 않았다. 그들의 지금까지의 존재하는 적용 목적에 있어서는, 톱니 형성된 디스크 리파이너들은 종이 섬유들을 서로 분리하기 위해 사용되었으나, 그들을 빻기(grinding) 위해 사용되지는 않았다. 그러한 분산 공정에서는, 그 섬유들이 가능한 한 덜 손상되는 것이 바람직하였다.

본 발명의 또다른 양태에 따르면, 기계적 탈수 및 필요하다면 미세 분류물의 제거 후에, 배출 산물은 침강-부유(sink-float) 탱크 내로 공급될 수 있는데, 여기서는 목재 펄프 및 비중이 1 보다 큰 입자들을 비중이 1 보다 작은 플라스틱 입자들로부터 분리하는 공정이 이루어진다. 이 방법은, 예를 들어 비중이 1 보다 큰 PVC 또는 PET의 경우 그것이 목재 펄프와 함께 가라앉는 반면, 나머지 플라스틱 입자들은 떠올라서 걷어낼 수 있다는 점에서 유리하다.

본 발명의 또다른 양태에 따르면, 배출 산물은 체(sieve)로 공급될 수 있는데, 여기서는 목재 펄프의 현탁액이 음압으로 인해 나머지 배출 산물로부터 제거된다. 또한, US 2004/0050510 A1에 따르는 체 기구를 본 경우에 사용할 수도 있는데, 여기서는 필터 케이크가 플라스틱 입자들에 의해 형성되는 반면, 목재 펄프는 드럼 체(sieve)를 통과한다. 최종적으로, 기계적 탈수 후에, 배출 산물은 분류 원심분리기로 공급될 수 있으며, 여기서는 밀도에 따른 분류가 일어난다.

일반적으로, 라벨 스티커를 가진 박편 조각들이 있는 경우, 목재 펄프는 디스크 리파이너를 통과한 후 실질적으로 완전히 플라스틱으로부터 분리되어 균일한 물질 농도를 가지는 현탁액으로 됨으로써 목재 펄프를 추출하는데 사용될 수 있다. 분산된 목재 펄프 및 박편 조각들의 기하학적 크기 차이로 인하여, 박편 조각들을 보유하고 목재 펄프 현탁액을 통과시키는 거의 모든 습윤 체질이 사용될 수 있다. 밀도에 의한 분류는 딱딱한 플라스틱과 같은 다른 플라스틱이 톱니형성 디스크 리파이너 내에서 미세 낟알들로 빻아질 때 사용될 수 있을 것이며, 따라서 형상에 의한 분리는 더 이상 적용할 수 없다.

상기한 종류의 톱니형성 디스크 리파이너에 의해, 부착된 목재 펄프와 다른 물질들이 플라스틱으로부터 각각 분리 또는 잘려나가는 효과가 얻어짐은 이미 기술하였다. 그렇게 함으로써, 종래의 방법, 즉 건조 공정에서의 값비싼 방법으로 부착된 목재 펄프를 갖는 박편들로부터 목재 펄프를 씻어내는 방법, 또는 이들을 경제적인 순환에서 재사용될 수 없는 목재 펄프 폐기물을 생산하는 마찰 세척 기구를 통과시키는 등의 방법을 피할 수 있다. 당해 기술 분야의 세척 방법들에 있어서 플라스틱 물질로부터 목재 펄프를 분리하는 것은 종종 분리 효율에서 만족스럽지 못한데, 이는 라벨용 접착제의 존재로 인하여 목재 펄프 찌꺼기들이 플라스틱 상에 항상 여전히 남아있기 때문이다. 본 발명에서, 목재 펄프는 일차 리파이너 단계 후에 실제로 완전히 플라스틱으로부터 제거되며, 그것은 플라스틱 처리 공정 전체를 통해 통과하지 않는다. 목재 플라스틱 복합물을 위한 출발 물질을 제조하기 위하여, 분리된 목재 펄프를 플라스틱과 함께 공정을 통과시키고, 또한 건조기 내에서도 동일하게 함께 처리하는 것이 유리할 수 있다. 따라서, 매우 균일하고 잘 혼합된 물질들의 혼합물이 제조되며, 이는 연속하여, 예를 들어 팰트루더(palltruder)와 같은 적절한 기계로, 만약 필요하다면, 첨가제 및/또는 다른 플라스틱의 첨가와 함께, 건조 혼합되도록 걸쭉해질 수 있거나, 또는 가열 또는 가열-냉각 혼합기에 의해 또는 사출기에 의해 복합화될 수도 있다. 만약, 반대로 목재 펄프가 이전의 방식과 같이 분리된다면, 정제되고, 또한 필요에 따라 분류된 플라스틱이 사출기 내에서 재-입자화될 수도 있다.

본 발명의 방법은 또한 반복될 수 있다. 톱니 형성된 디스크 리파이너로부터의 배출 산물은 리파이너의 입구로 즉시 전체 또는 일부(예를 들어 30%)가 공급될 수 있다. 본 발명에서, 예컨대 체에 걸린 펠렛과 같이, 불완전하게 압축된 물질조차도 디스크 리파이너의 입력 물질로 사용될 수 있다. 여기서, 펠렛 내에서의 결합은 오직 그들의 가장자리 영역의 입자들의 일부 용융 또는 맞물림에 의해 이루어진다. 이는 박편들이 녹여지고 이들 박편에 부착되어 있는 목재 펄프들이 효율적으로 벗겨져 나갈 수 있는 효과를 가진다.

이미 언급한 바와 같이, 본 발명의 방법에서는, 폐 플라스틱으로부터의 박편들은 톱니 형성된 디스크 리파이너 내에서 비교적 약하게 절단된다. 따라서, 예를 들어 적절한 분류 방법에 따라 플라스틱의 종류에 따른 박편의 분리가 가능해진다. 또한 낟알 제품으로부터 그들을 분리하는 것도 가능하다.

유동 베드 또는 분산 건조기에서 건조할 때, 필터 내로의 얇은 박편들의 현탁액이 들어갈 수 있는 반면, 낟알로 된 딱딱한 플라스틱들은 건조기로부터 배출된다. 이런 방식으로, 얇은 박편 조각들을 낟알형 플라스틱 입자들로부터 분리하기 위해 이 특정 형태의 건조기에서 공기 시프팅(sifting) 효과를 이용한다. 상기는 상이한 용융 흐름 인덱스(melting flow index: MFI)를 가지며, 따라서 상이한 종류의 재-입자화 결과를 낳는다. 박편과 낟알들이 목재 펄프 없이 각각 별도로 존재한다면, 그들을 플라스틱 종류에 따라 분류할 수 있다. 박편 및/또는 낟알들이 플라스틱 종류에 따라 추가 분류되면, 순수 플라스틱 낟알들의 생산이 가능해진다.

이것으로 충분한 경우, 필요하다면 목재 펄프가 없는 낟알들은 이후의 특정 연속 공정들, 예를 들어 플라스틱 부품, 목재 플라스틱 복합체 등의 제조에 바로 사용될 수 있다. 그러나, 보다 균일한 제품을 원하는 경우에는, 본 발명에 따른 그라인딩 공정을 반복하거나 또는 추가의 리파이너 단계에서 계속할 수도 있다.

나아가, 미세 플라스틱 부분 뿐만 아니라 유기물 또는 박편 또는 다른 플라스틱 입자들에 여전히 들러 붙어 있거나 또는 그들과 혼합되어 있는 오염물을 함유하고 있는 미세 분류물 수송물은, 빻아진 생성물로부터 수도물을 이용하여 유리하게 제거된다. 필요하다면, 미세 분류물들을 미세하게 체질한 후, 또는 미세 분류물들을 체질하여 공정으로 재순환된 경우, 수도물로 추가의 처리를 할 수도 있다.

분리가 공기 시프팅 공정 전에는 일어나지 않는 경우에는, 플라스틱 미세 분류물이 목재 펄프 내에 함유되는 것을 피할 수 없다. 그러나, 체질 또는 여과 산물 각각이 아무 문제 없이 이후 사용될 수 있다. 미세 플라스틱들, 무엇 보다도 폴리올레핀 또는 폴리에스테르(PET)로부터 기원한 것들은 소위 목재 플라스틱 복합체 (WPC)의 제조에 목재 펄프와 함께 매우 유용한 물질을 생산한다. 플라스틱 섬유들의 혼합물은, 예컨대 응집기(agglomerator)에 의해, 또는 그것이 직접 이중 캘린더(twin calender) 상에서 펼쳐짐으로써 낟알의 형태로 된다. 또 다른 가능성은, 예컨대 탈기 장치를 가진 특정 사출기 내에서, 또한 필요하다면, 예컨대 말레산 무수물과 같은 첨가제를 첨가하여 복합화할 수 있다. 순정품(virginal origin)으로 된 순수한 플라스틱 조차도, 선택된 처리 품질을 달성하기 위해, 반응기 제품 또는 플라스틱 종류 분류로부터의 고가의 플라스틱이 서로 혼합되어 있을 수 있다. 이 경우에, 플라스틱의 섬유 어닐링(fibre annealing)이 본 출원을 통해 이루어질 수 있으며, 그리하여 목재 조각 및 목재 섬유의 혼합물들이 감소되거나 또는 제거될 수도 있다. 따라서, WPC의 생산을 위해 목재 조각 또는 목재 섬유를 더 이상 처리할 필요가 없으며, 이는 상당한 비용 절감으로 귀결된다. 또다른 경제적인 효과는 폐기물 처리 분야에 있는데, 이는 그렇지 않다면 목재 펄프의 폐기물 처리로 인한 비용이 매우 높아질 것이기 때문이다.

폐지로부터 목재 펄프를 분산시키기 위한 것으로 잘 알려진 것과 같은 종래의 톱니 형성된 디스크 리파이너의 사용이 본 발명에서도 원칙적으로 가능하다. 그러나, 상기 기술된 바로부터 이미 추측할 수 있는 바와 같이, 바람직한 장점, 즉, 오염물 및/또는 목지 펄프와 같은 부착 물질의 동시 제거와 함께 절단을 달성하기 위하여, 약간의 수정이 필요하다. 본 발명의 한 양태에서는, 이 목적을 위하여, 중앙 공급구로부터 출발하는 첫 번째 톱니 형성된 원주가 공급부로부터 일정한 반경 거리를 두고 배치되며 바람직하게는 평평한 흡수 지역을 형성한다. 또 다른 양태에서는, 디스쿠 부분의 거리가 중앙 공급구로부터 시작하여 바깥 쪽으로 갈수록, 반경 방향으로 지속적으로 감소하는 톱니 형성된 디스크 리파이너를 사용하는 것을 생각할 수 있다. 또 다른 양태에 따르면, 플라스틱 응집체를 빻기 위한 것으로 공지되어 온 통상의 디스크 리파이너와 같은 형태로 된 것과 같이, 회전 방향으로 이격된, 디스크의 반경 방향으로 바깥 부분이 방사상 또는 거의 방사상인 그라인딩 부분을 가지는 톱니 형성된 리파이너를 사용할 수도 있다. 여기서, 상기 그라인딩 부분은, 빻아진 낟알들이 이웃한 디스크 쪽으로 향하도록, 장벽(barrier)들을 가질 수 있다. 이 방식으로, 훨씬 효율적인 그라인딩이 달성될 수 있다.

마지막으로, 본 발명의 톱니 형성된 디스크 리파이너에는 공급구의 주변 방향으로 중앙 공급구로부터 시작되어 특정 경로를 넘어 바깥 쪽으로 연장하는 채널을 구비할 수도 있다. 안쪽으로부터 바깥 쪽으로 갈수록 그 깊이가 감소할 수 있는 채널들은 모든 경우에 충분히 넓으며, 따라서 그들은 각각 조각 또는 박편으로 존재하는 플라스틱 물질들의 유입을 허용한다.

또한, 디스크 리파이너에서 목재 펄프를 씻어낼 때, 예를 들어 플라스틱 박편들로부터 알루미늄 호일과 같은 복합 물질의 분리 또한 일어날 수 있음에 주목해야 한다.

이하 도면을 통해 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 한 리파이너 단계를 포함하는, 폐 플라스틱을 처리하기 위한 플랜트의 개략도이다.

도 2는 본 발명에 따른 두 개의 리파이너 단계를 포함하는, 폐 플라스틱을 처리하기 위한 플랜트의 개략도이다.

도 3은 종래의 그라인딩 공정 후에 일어나는, 본 발명의 톱니 형성된 디스크 리파이너 단계의 사용에 관한 플랜트의 개략도이다.

도 4는 본 발명에서 사용하기 위한 톱니 형성된 디스크 리파이너의 평면도이다.

도 5는 도 4 후의 톱니 형성된 디스크의 변형을 나타낸다.

도 6은 도 5의 톱니 형성된 디스크의 사시도이다.

도 7은 폐 플라스틱의 그라인딩 공정의 마지막에 건조 및 공기 시프팅하는 것을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 8은 도 4에 따른 톱니 형성된 디스크의 개략적 부분 단면도이다.

도 1에, 톱니 형성된 디스크 리파이너(26)가 제시되어 있으며, 이하에서 이에 대해 자세히 기술한다. 그것은 모터(27)에 의해 구동된다. 저장조(80)로부터 플라스틱 박편들 및 다른 플라스틱 조각들이 물과 함께 컨테이너(22) 내로 공급된다. 플라스틱 박편들 및 플라스틱 조각들은 예비-절단된 결과물들이며, 또한 필요 하다면 예비-분류된 것들이다. 통상은, 쓰레기로부터 분류된 폐 플라스틱이 압축된 화물의 형태로 공급되는 것들이다.

화물 형태로 압축되기 전, 또는 그 이후에도, 광물성 부품들 및 금속은 중물질(heavy matter)에 대한 트랩(trap)에 의해 분류된다. 자유 종이 또한 추출될 수 있다. 나아가, 예컨대 적외선 지지되는 인식 감지의 수단에 의해, 동정된 플라스틱의 연속적 추출과 함께 플라스틱 종류에 따른 분류도 수행될 수 있다. 선택적으로, 원하지 않는 플라스틱의 추출만 이루어질 수도 있다. 개방된 화물로부터의 플라스틱 쓰레기가 절단되며, 이 때 호일들, 및 삼차원 구조를 가지는 조각 또는 보다 두꺼운 플라스틱 부분들이 박편으로 된다. 이 절단은 절단기 또는 디스크 쵸퍼(chooper) 내에서 일어난다. 이 방법으로 생산된 분류물은 소위 보다 큰 생성물은 전혀 생성하지 않도록 조절되는데, 이는 그러한 보다 큰 생성물은 리파이너(26) 내로 공급할 수 있는 기준을 충족하지 못하기 때문이다. 따라서, 이 목적을 위해, 필요에 따라, 상기한 조각 형태의 물질들로부터, 보다 큰 생성물을 체질하여 걸러내도록 장치되어야 하며, 보다 큰 생성물은, 필요에 따라, 절단 기구를 통해 재순환되거나, 또는 여기서 배출될 수도 있다.

고체 취급 펌프(24)에 의해, 컨테이너(22) 내의 플라스틱의 박편들 및 조각들을, 이미 기술한 바와 같이, 소위 톱니 형성된 리파이너인 리파이너(26)로 물과 함께 공급한다. 플라스틱 박편 상에 부착되어 있는 부착물들 및 목재 펄프를 마찰 에 의해 분리할 수가 있으며, 또한 보다 딱딱한 입력 물질을 낟알로 절단할 수 있다. 박편들이 본질적으로 절단되지 않고 통과할 수 있도록 하지만, 부착 물질이 벗겨지거나 절단되도록 하는 그라인딩 틈(gap)이 조절된다. 출력 산물은, 예컨대 원심분리기 등에 의해, 연속하여 기계적으로 탈수된다. 수도물은, 또한 오물을 포함할 수 있는 미세 분류물과 함께 컨테이터(22) 내로 재순환된다. 대안적으로는, 미세 분류물들은 물을 재순환시키기 전에 체질되어 나간다. 또는, 체질된 수도물을 공정에 공급할 수도 있다.

빻아진 산물이 장치(28)에 도달하면, 여기서 목재 펄프가 플라스틱으로부터 분리된다. 톱니 형성된 리파이너(26)는 박편 상에 부착된 목재 펄프 물질을 효율적으로 문지르는 성질을 가지며, 따라서, 목재 펄프는 빻아진 산물 내에 현탁액의 형태로 별도로 존재한다. 적합한 장치에 의해 분리되는 목재 펄프는, 필요하다면 추가의 처리에 공급된다. 분리 장치가, 예를 들어 종래의 체를 제공함에 따라, 그 자체로 알려져 있는 분류 원심분리기 또는 침강-부유 배치를 통해, 목재 펄프 현탁액이 체를 통해 빨려 들어간다. 목재 펄프가 없고 박편 및 낟알의 형태로 존재하는 플라스틱 물질은 추가의 공정으로 공급될 수 있다. 그것은, 처음에 기술한 방법으로부터 알 수 있는 바와 같이 더욱 빻아질 수 있거나, 또는 필요하다면 다른 공정 수단 후에 즉시 사용에 공급될 수도 있다.

플라스틱으로부터의 목재 펄프의 분리는 리파이너, 바람직하게는 상기에서 나타낸 것과 같은 수단을 구비한 리파이너의 출구에서 현탁액으로부터 이루어질 수도 있다. 사용되는 분리 방법에 따라, 플라스틱 분류물의 탈수가 필요할 수도 있다.

도 2에 따른 플랜트 개략도에서, 박편들 및 조각 형태의 플라스틱의 저장조가, 도 1에서 기술한 바와 같이 역시 (80)으로 나타나 있다. 나타난 예에서, 박편들과 플라스틱 조각들은 컨베이어 스크루(16)를 통해 톱니 형성된 디스크 리파이너(26)로 공급된다. 기계적 탈수, 예를 들어 원심분리기를 통한 경우, 수도물 및 미세 분류물은 분리되어 미세하게 걸러지는데, 이 때 수도물은 폐수 처리에 공급되며 거기서 컨베이어 스크루(16)로 되돌려지고, 그 안으로 신선한 물이 또한 공급될 수 있으며, 따라서, 주로 물, 그리고 일부, 예를 들어 총 부피의 적어도 10%의 플라스틱 물질이 톱니 형성된 디스크 리파이너 내로 공급된다.

탈수된 빻아진 산물은 새로운 절단을 수행하기 위해 컨베이어 스크루(16)를 통해 톱니 형성된 리파이너 내로 다시 공급될 수 있다. 대안적으로, 그것은 컨베이어 스크루(18)를 통해 추가의 리파이너(12) 내로 공급될 수 있으며, 상기 리파이너(12)는 모터(16a)에 의해 구동된다. 상기 리파이너(12)는 톱니 형성된 리파이너 또는 앞에서 언급한 방법들에서 알려진 것과 같은 그라인딩 부분을 가지는 또 다른 디스크 리파이너일 수 있다. 리파이너(16)로부터의 배출 물질은 다시 예컨대 원심분리기 등에 의해 기계적으로 탈수된다. 미세 체질 부분에, 미세 분류물을 함유한 수도물이 도달하면, 여기서 수도물은 첫 번째 단계에서 이미 설명한 바와 같은 폐수 처리로 안내된다. 라인에 의해 표시한 바와 같이, 제 2 리파이너 단계에서의 공정이 재순환될 수도 있다. 어느 정도의 미세도를 가지는 탈수된 배출 물질이 건조기에 도달한다. 그것은 동시에 바람 시프터(sifter)로도 작용하는 공기 건조기로 처리된다. 건조 공기와 함께 방출된 물질은 체질 또는 여과 장치(82)에 도달한다. 체질 또는 여과의 산물은 각각, 상기에서 이미 언급한 바와 같이, 목재 플라스틱 복합물의 생산과 같은, 적합한 용도에 공급될 수 있다. 목재 펄프 및 그라인딩 산물이 없는 잔여 산물은 그 후 (84)를 통해 추가의 용도로 공급된다. 체질 또는 여과 장치로부터의 목재 펄프/플라스틱 분류물은 (86)에서 배출되므로, 예를 들어 분산 건조기 내에서 또한 추가의 건조에 적용될 수 있음도 기술된다. 이전의 분리를 통해 목재 펄프가 상당 정도까지 제거되었을 때, 건조기의 입력 산물은 박편들 및 낟알형 산물일 수 있다. 박편들이 여과기 내에 축적되고, 낟알형 산물은 건조기의 바깥에서 운송된다.

도 3에서, 플랜트 개략도의 부분들이 도 1 또는 도 2의 플랜트 개략도로부터 취해진다. 따라서, 동일한 부분들은 동일한 부호로 표시된다. 도 3에서의 특이점은 비교적 조밀하지 않은 압축물이 출발 물질로 사용된다는 점이다. 저장조(30)로부터의 출력 물질은 물 컨테이너(22)로 공급되고, 거기서부터 보다 두꺼운 플라스틱 부분들로부터 박편 및 절단 조각들을 정제하는 고체 취급 펌프를 통해 톱니 형성된 디스크 리파이너(26)로 공급된다. 건조 공정 및 목재 펄프의 분리는 도 2의 수단에 의해 설명한 공정과 유사하다. 따라서, 이 부분에 대해서는 여기서 깊이 설명하지 않는다.

도 4 내지 6 및 도 8의 수단에 의해 도 1 내지 3에 따른 톱니 형성된 디스크 리파이너(26)가 자세히 설명될 것이다. 톱니 형성된 디스크 리파이너의 디스크(40)의 평면도가 도 4에 나타나 있다. 본 경우에 있어서는, 절단될 산물이 공급되는 중앙 구멍(42)을 통해 한 쌍의 톱니 형성된 디스크들 중 하나의 디스크이다. 10 개 원으로 된 디스크(40)로부터 형성된 톱니들(44)은 동심원적으로 배열되어 있다. 디스크(40)는 톱니들(44) 사이에서 평평하다. 여러 모양을 가질 수 있는 톱니는 각각 원주 상에서 서로 간에 간격(46)을 가지며, 이는 보여진 경우에 거의 동일하나, 안쪽으로부터 바깥 쪽으로 갈수록 감소할 수도 있다. 원주들 사이에서, 톱니들은 간격(48)을 가진다. 이 역시도 안쪽에서 바깥 쪽으로 갈수록 감소할 수 있다. 그라인딩 공정에서, 물 및 갈려질 산물, 즉, 박편들 및 보다 작은 삼차원 플라스틱 조각들은 구멍(42)을 통해 이웃한 두 개의 톱니 디스크들 사이의 영역에 도달하며, 여기서, 두 번째 디스크의 톱니 배열(도 5에 나타나 있지 않음)은 톱니 열이 서로 망상 조직을 형성하도록 배열될 수 있다. 거리 (46), (48) 및 함께 작동하는 톱니 디스크들의 거리는, 막히는 것을 피할 수 있도록, 빻아질 각각의 산물들이 자유롭게 통과할 수 있을 정도로 치수가 정해진다. 따라서, 거리 (46), (48) 및 또한 함께 작동하는 톱니 디스크들 사이의 거리 또한 안쪽에서 바깥 쪽으로 갈수록 감소할 수 있는데, 이는 산물의 낟알들이 안쪽에서 바깥 쪽으로 갈수록 점점 작아지기 때문이다. 이것은 도 8에서 확인할 수 있다. 톱니 형성된 디스크(40)의 두께는 구멍(42)으로부터 바깥 쪽으로 갈수록 점점 증가한다.

도 5에 따른 톱니 형성된 디스크(40)는 거의 원의 호형(arc) 형태로 생긴 공급구(42)로부터 시작하는 여러 개의 채널(50)들이 그 안에 형성되어 있으며, 그 채널들(50)의 끝 부분이 화살표(52)로 나타낸 것과 같은 회전 방향과 반대되는 방향을 가리키도록 굽어 있다는 점에서 도 4의 디스크와는 다르다. 채널들(50)은 공급구(42)를 통해 공급되는 가장 큰 박편들 또는 플라스틱 조각들 보다 약간 또는 다소 큰 폭을 가진다. 채널들(50)은 공급구(42) 바로 옆에서 그들의 최대 깊이를 가지며, 그들의 끝에서 톱니 형성된 디스크 쪽으로 내려 가면서 깊이가 점점 얕아진다. 이 끝은 톱니 형성된 디스크(40) 반경의 거의 반 정도 부분에 있다.

도 7에는 유동 베드 건조기가 개략적으로 나타나 있는데, 이들은 도 2 및 도 3에 따른 실시예와 결합하여 사용될 수도 있다. 그것은 구멍(60)들이 배정되어 있다. 길쭉한 하우징이 길이 방향으로 수평 체 또는 격자(42)에 의해 길이 방향을 따라 나뉘어 있으며, 이는 그 상부에서 절단되고 빻아진 산물들(64)을 보유한다. 체(62) 아래로, 가열기로부터 공급되는 따뜻한 공기가 공급된다. 다음 세 번째에서, 찬 공기가 공급된다. 길쭉한 하우징은 적절한 방식으로 진동에 적용되며, 따라서 산물은 베드로서 체(62) 상에서 왼쪽에서 오른 쪽으로 진행해 간다. 건조된 산물은 유동 베드 건조기의 오른쪽 끝 (66)에서 외부로 도달하며, 적절한 컨테이너 에 수집된다. 입력 산물(64)은 박편들 및 낟알 플라스틱들을 함유한다. 박편들은 라인(68)을 통해 체 또는 필터(70)로 안내되며, 여기서 그들은 수집된다. 여과 분류물은, 필요한 경우 예를 들어 분산 건조기에 의한 추가 건조 후에, (72)를 통해 추가 공정으로 안내된다. 추가 공정은 예컨대 재-낟알화에 의해 일어난다. 낟알 및 박편 물질들은 그들 부분에 있어서 플라스틱의 종류에 따라 여전히 분리될 수 있으며, 여기서 분리 방법은 그 자체로 알려져 있다.

목재 펄프가 입력 물질(64) 내로 함께 들어오는 경우, 그것은 체 또는 필터(60)에 의해 분리될 수 있는 반면, 전체 정제된 플라스틱 물질은 유동 베드 건조기 내로 (66) 에서 방출된다. 이 경우에, 낟알 물질로부터 박편을 분리하는 것 외에, 유동 베드 건조기 내에 다른 분리 조건들이 갖추어져야 한다.

공급구에서, 톱니 디스크의 가변 가능한 거리는 중단 없이 산물의 유입을 허용하기에 충분히 커야 한다.

Claims (29)

1. 모든 종류의 폐 플라스틱의 재순환에서 폐 플라스틱으로부터 목재 펄프 및 다른 부착 물질들을 제거하는 방법으로서, 폐 플라스틱의 보다 두꺼운 플라스틱 부분들로부터의 박편 및 조각들이 기계적으로 예비-절단되어 일정 크기까지의 입자 또는 박편으로 되며, 더 큰 크기의 것들은 분류되어 배출되고, 절단된 산물은 상기 박편들로부터의 압축된 덩어리 또는 응집체 각각으로의 예비 제조 없이 물과 함께 디스크 리파이너 내로 공급되며, 박편과 다른 입자들의 비율은 총 부피의 10% 이상이며, 박편에 부착되어 있는 물질들은 상기 리파이너의 함께 작동하는 디스크들에 의해 상당 정도까지 문질러 벗겨지고, 그 후 독립된 물질로서 존재하며, 벗겨져 나온 물질들은 미리결정된 분리 방법에 의해 플라스틱 입자들로부터 분리되는 것인, 폐 플라스틱으로부터 목재 펄프 및 다른 부착 물질들을 제거하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 문질러 벗겨지는 물질은 목재 펄프인 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 디스크 리파이너의 탈수된 출력 산물은 공기 건조기 내 바람 시프팅(sifting)에 적용되며, 여기서 목재 펄프는 먼저 추출되거나 또는 박편들과 함께 낟알형 입자로부터 분리되는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제3항에 있어서, 건조된 박편 및 낟알들이 유동 베드 건조기에서 분리되는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제3항에 있어서, 목재 펄프는 공기 건조기, 또는 유동 베드 건조기의 건조 공기로써 방출되고, 체 또는 필터에서 수집되는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 기계적 탈수 후에, 배출 물질은 침강-부유 탱크 내로 충전되고, 여기서 목재 펄프 및 비중이 1 보다 큰 입자들이 비중이 1 보다 작은 플라스틱 입자들로부터 분리되거나, 또는 미리결정된 염용액의 사용에 의해, 상기 분리 한계는 1 보다 큰 밀도 한계로 맞추어지는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 기계적 탈수 후에, 배출 산물은 목재 펄프 및 플라스틱 입자들이 서로 분리되는 분류 원심분리기 내로 충전되는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 목재 펄프는 형태적 체질에 의해 배출 산물로부터 분리되는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 제1항에 있어서, 톱니 형성된 디스크 리파이너가 사용되며, 상기 디스크는 망형 톱니 형상을 가지며, 이는 동심원 형태로 서로간에 이격되어 배열되어 있고, 원주 상의 톱니 사이의 틈은 보다 두껍거나 혹은 보다 단단한 물질, 또는 이미 빻아진 산물 각각이 그곳까지의 자유로운 통과를 허용할 정도로 충분히 큰 것을 특징으로 하는 방법.
10. 제1항에 있어서, 절단 디스크 리파이너가 사용되며, 상기 디스크들 사이의 거리는 부착 물질 없는 박편 물질들의 두께에 상응하는 것을 특징으로 하는 방법.
11. 제1항에 있어서, 디스크 리아피너 내로 충전하기 전에, 예비 절단된 물질을 물과 함께 슬러슁 드럼(펄퍼: pulper) 내로 충전하여, 제거된 목재 펄프 섬유들을 분리하는 것을 특징으로 하는 방법.
12. 제1항 또는 제2항에 있어서, 폐 플라스틱 또는 박편들 또는 조각들은 플라스틱의 종류에 따라 분류되며, 예비-분류된 종류의 플라스틱들이 디스크 리파이너로 공급되는 것을 특징으로 하는 방법.
13. 제1항 또는 제2항에 있어서, 원하지 않는 종류의 플라스틱을 보다 큰 두께를 가지는 폐 플라스틱 또는 박편 또는 조각들로부터 분류해 내는 것을 특징으로 하는 방법.
14. 제1항 또는 제2항에 있어서, 건조된 배출 산물의 박편들 및/또는 입자들이 플라스틱의 종류에 따라 분류되는 것을 특징으로 하는 방법.
15. 제1항 또는 제2항에 있어서, 배출 산물의 적어도 일부가 디스크 리파이너로 재순환되는 것을 특징으로 하는 방법.
16. 제1항 또는 제2항에 있어서, 폐 플라스틱의 치밀하지 않게 압축된 물질들을 제 1 그라인딩 공정 내의 예비 디스크 리파이너에서 절단한 후, 상기 리파이너에 의해 갈려진 산물을 추가의 디스크 리파이너 및 절단기 내로 충전하는 것을 특징으로 하는 방법.
17. 제1항 또는 제2항에 있어서, 디스크 리파이너의 배출 산물이 기계적 탈수 후에 추가의 디스크 리파이너 단계로 공급되는 것을 특징으로 하는 방법.
18. 제4항에 있어서, 제2 리파이너의 배출 산물을 탈수하지 않고 분리 공정으로 공급하는 것을 특징으로 하는 방법.
19. 제1항 또는 제2항에 있어서, 톱니 형성된 디스크 리파이너를 사용할 때, 중앙 공급구로부터 시작하는 제1 톱니 디스크의 원주는 흡수 영역을 형성하도록 하기 위해 공급구로부터 방사상 거리를 두고 배치되는 것을 특징으로 하는 방법.
20. 제19항에 있어서, 상기 흡수 영역의 디스크 부분은 제1 톱니 디스크까지 지속적으로 평평한 것을 특징으로 하는 방법.
21. 제1항 또는 제2항에 있어서, 톱니 형성된 리파이너는 디스크 부분들의 거리가 중앙 공급구로부터 시작하여 반경 방향으로 지속적으로 바깥 쪽으로 향하여 감소하는 것을 특징으로 하는 방법.
22. 제1항 또는 제2항에 있어서, 톱니 형성된 디스크 리파이너는 회전 방향으로 서로 이격되어 있는, 방사형의 그라인딩 부분들을 형성하는 디스크의 방사상 외부 영역이 있는 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
23. 제10항에 있어서, 빻아진 낟알 및/또는 박편들이 이웃한 디스크 쪽으로 향하도록 하는 장벽이 그라인딩 부분들 사이에 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 방법.
24. 제1항 또는 제2항에 있어서, 톱니 형성된 디스크 리파이너는 중앙 공급구로부터 시작해 공급구의 원주 방향으로 일정 길이를 넘도록 바깥 쪽으로 연장하는 톱니 형성된 디스크 내에 형성된 채널들을 가지는 것을 사용하는 것인 방법.
25. 제24항에 있어서, 채널의 깊이는 안쪽에서 바깥 쪽으로 갈수록 감소하는 것을 특징으로 하는 방법.
26. 제24항에 있어서, 채널들은 호형으로 형성되며, 호형 형성된 채널의 바깥쪽 끝부분은 회전 방향과 반대되는 방향을 가리키는 것을 특징으로 하는 방법.
27. 제1항 또는 제2항에 있어서, 목재 펄프 또는 목재 펄프/모노그레인 플라스틱 혼합물이 목재 플라스틱 복합체의 제조를 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
28. 제27항에 있어서, 추가의 목재 또는 목재 펄프 또는 추가의 플라스틱 부분들의 첨가와 함께, 목재 펄프/모노그레인 플라스틱 혼합물로부터 응집체 또는 가루가 형성되거나, 또는 그것이 입자 형태로 되는 것을 특징으로 하는 방법.
29. 제28항에 있어서, 목재 펄프/모노그레인 플라스틱 혼합물이 사출기 내에서 복합화되는 것을 특징으로 하는 방법.

Images