KR101597941B1

KR101597941B1 - 저점도 폐수지의 비드화 재생방법 및 재생장치

Info

Publication number: KR101597941B1
Application number: KR1020150111324A
Authority: KR
Inventors: 이현승
Original assignee: 성해주식회사; 이현승
Priority date: 2015-08-07
Filing date: 2015-08-07
Publication date: 2016-02-26

Abstract

본 발명은 50 이상의 MFI(Melt Flow Index) 값을 갖는 저점도 폐수지의 비드화 재생방법 및 재생장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 저점도 폐수지의 비드화 재생방법은 종래 압출성형을 이용하는 폐수지 재생방법으로는 재생이 불가능한 저점도의 폐수지를 재생할 수 있고, 또한 혼합 폐수지 중에서 재생하고자 하는 폐수지만을 온도편차를 이용하여 용융로에서 선택적으로 분리하여 이용할 수 있어 사전 선별과정이 필요 없으며, 나아가 금속이나 비철금속의 부착물에 대하여 사전 제거작업이 필요 없고, 또한 종래의 비드룸과 같이 상부에서 하부 방향으로 폐수지 액상을 분사하는 것이 아니라 비드룸 내측면 에서 가로 방향으로 분사함에 따라서 비드룸 하부에 일렬로 구비되는 비드 회수부에 입도크기별로 생성된 비드를 회수할 수 있음에 따라서 종래 비드룸 공정에서 입도선별 과정을 생략할 수 있는 효과가 있다.

Description

저점도 폐수지의 비드화 재생방법 및 재생장치{Recycling method for making beads with low density spent resin and recycling apparatus}

본 발명은 50 이상의 MFI(Melt Flow Index) 값을 갖는 저점도 폐수지의 비드화 재생방법 및 재생장치에 관한 것이다.

일반적으로 합성수지는 우리의 일상에 침투하여 다양한 상품으로 제조되고 있다. 우리가 흔히 마시는 음료병인 패트병 또는 폴리에틸렌 용기는 물론 다양한 전자제품의 하우징, 상품의 커버 등 그 사용처는 점차적으로 늘어난다. 그런데 이러한 사용이 늘어나면서 폐해도 같이 양산되고 있다.

즉, 합성수지는 오랜 시간이 지나도 부폐가 되지 않아서, 자연 속에 쌓여 환경오염의 주범이 되는 것이다. 결국, 이를 해결하기 위해서 종래 활용하는 방안은 일단 사용하고 난 후의 합성수지 제품을 다시 재생산하여 다른 상품으로 재활용하는 것이다.

종래 합성수지의 재생방법은 폐수지를 압출성형법을 이용 펠렛 형태로 압출하고 냉각수를 통과하여 탈수 분쇄 후 포장하는 공정으로 이루어지나, 압출성형에 이용하기 위해서 폐수지의 MFI(Melting Flow Index) 값이 낮은 고점도의 합성수지만 재생이 가능하여, MFI 값이 약 50 이상인 저점도 폐수지의 경우 대부분 폐기되어 자원의 낭비와 환경오염을 유발하고 있는 실정이다.

이에, 본 발명자들은 약 50 이상의 MFI 값을 갖는 저점도 폐수지를 재활용하는 방법에 대하여 연구하던 중, 비드화 공정을 응용 개량한 재생방법 및 재생장치를 개발하고, 저점도 폐수지의 비드화 재생이 가능함을 확인하여 본 발명을 완성하였다.

등록특허공보 10-1301555호

본 발명의 목적은 저점도 폐수지의 비드화 재생방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 저점도 폐수지의 비드화 재생장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여,

본 발명은 50 이상의 MFI(Melt Flow Index) 값을 갖는 혼합 폐수지를 용융하되, 재생하고자 하는 폐수지의 용융점 범위(제1온도 범위)를 설정하고 용융점 편차를 이용하여 재생하고자 하는 폐수지만을 선택적으로 액상화하는 단계(단계 1);

상기 단계 1에서 준비한 폐수지 액상을 비드룸 내측면에 구비된 고압분사기로 가로방향으로 분사하여 비드를 제조하는 단계(단계 2); 및

상기 단계 2에서 제조된 비드를 비드룸 하부에 일렬로 구비되는 2 내지 10개의 비드 회수부로부터 회수하는 단계(단계 3);

를 포함하는 저점도 폐수지의 비드화 재생방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 폐수지 용융부(100);

상기 폐수지 용융부(100)와 연통되는 고압분사기(200); 및

상기 고압분사기(200)가 내측면에 구비되고, 하부에는 2 내지 10개의 비드 회수부(310)가 일렬로 구비된 비드룸(300);

을 포함하는 저점도 폐수지의 비드화 재생장치를 제공한다.

본 발명에 따른 저점도 폐수지의 비드화 재생방법은 종래 압출성형을 이용하는 폐수지 재생방법으로는 재생이 불가능한 저점도의 폐수지를 재생할 수 있고, 또한 혼합 폐수지 중에서 재생하고자 하는 폐수지만을 온도편차를 이용하여 용융로에서 선택적으로 분리하여 이용할 수 있어 사전 선별과정이 필요 없으며, 나아가 금속이나 비철금속의 부착물에 대하여 사전 제거작업이 필요 없고, 또한 종래의 비드룸과 같이 상부에서 하부 방향으로 폐수지 액상을 분사하는 것이 아니라 비드룸 내측면 에서 가로 방향으로 분사함에 따라서 비드룸 하부에 일렬로 구비되는 비드 회수부에 입도크기별로 생성된 비드를 회수할 수 있음에 따라서 종래 비드룸 공정에서 입도선별 과정을 생략할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 저점도 폐수지의 비드화 재생장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 재생장치 구성 중 용융부(100)의 용융로(110)에서 거름망(120)을 들어올린 것을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 재생장치 구성 중 비드룸(300) 내부에서 고압분사기(200)로 폐수지 액상을 분사하여, 복수의 비드 회수부(310) 마다 입도 크기별로 회수되는 것을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 재생장치 구성 중 비드룸(300)의 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 재생장치 구성 중 용융부(100)의 사시도 및 평면도이다.

50 이상의 MFI 값을 갖는 저점도 폐수지의 경우 종래 압출성형 방법으로는 재생할 수 없어 현재까지 전량 폐기하고 있는 실정으로 자원의 낭비와 환경오염을 발생시키는 문제가 있어왔다. 본 발명은 50 이상의 MFI 값을 갖는 저점도 폐수지를 재생하는 방법에 비드화 공정을 최초로 응용 개량한 발명에 관한 것으로, 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS), 폴리비닐클로라이드(PVC) 등과 같은 연질 수지의 재생에 적합하고, 특히 연질 프로필렌(PP)의 재생에 적합하다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

상기 단계 1에서 준비한 폐수지 액상을 비드룸 내측면에 구비된 고압분사기로 분사하여 비드를 제조하는 단계(단계 2); 및

를 포함하는 저점도 폐수지의 비드화 재생방법을 제공한다.

본 발명에 따른 재생방법에 있어서, 상기 단계 1은 50 이상의 MFI(Melt Flow Index) 값을 갖는 혼합 폐수지를 용융하되, 재생하고자 하는 폐수지의 용융점 범위(제1온도 범위)를 설정하고 용융점 편차를 이용하여 재생하고자 하는 폐수지만을 선택적으로 액상화하여 준비하는 단계이다.

이때, 예를 들어 연질 프로필렌(PP)의 재생을 위한 용융로의 온도는 200-300 ℃가 바람직하고, 재생하고자 하는 폐수지의 종류에 따라 용융로의 온도를 조절할 수 있으며, 용융로의 열원은 전기로를 사용하는 것이 바람직하나 이에 제한하지 않는다.

보통 폐수지에는 종이 등과 같은 이물질이 부착되어 있는 경우가 많아, 종래 압출성형에 이용하기 위해서는 이를 따로 제거한 다음 이용하거나, 또는 종이 등의 이물질과 함께 재생하는 경우가 많아 재생비용이 올라가고 재생품의 품위가 저하되는 문제가 있었다.

본 발명에 따른 재생방법은 혼합 폐수지 용융단계에서 온도편차를 이용하여 재생하고자 하는 폐수지의 종류만을 선택적으로 선별할 수 있고, 또한 폐수지에 부착되어 있는 종이 등을 거름망을 이용하여 간단히 걸러낼 수 있어 사전 선별과정이 필요 없어, 종래의 재생방법에 비하여 재생비용은 절감되고, 재생품의 품위는 향상되는 효과가 있다.

만약, 상기 단계 1에서 상기 제1온도 범위보다 낮은 온도에서 먼저 용융되는 원치 않는 폐수지가 있을 경우, 상기 먼저 용융된 폐수지를 액상으로 흘려보내 제거하고, 남은 고체 상태의 폐수지를 상기 제1온도 범위까지 다시 가열하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 단계 1에서 제1온도 범위에서 용융되지 않은 폐수지 또는 이물질이 있을 경우, 상기 용융되지 않은 폐수지 또는 이물질을 거름망을 이용하여 제거하는 단계를 더 포함할 수도 있다.

본 발명에 따른 재생방법에 있어서, 상기 단계 2는 상기 단계 1에서 준비한 폐수지 액상을 비드룸 내측면에 구비된 고압분사기로 가로방향으로 분사하여 비드를 제조하는 단계이다.

상기 단계 2에서 고압분사기로부터 분사된 비드의 냉각을 위한 냉각수를 분사하는 단계를 더 포함할 수 있다. 계절에 따라 자연냉각이 가능한 계절에는 냉각수를 분사하지 않아도 되며, 자연냉각이 어려운 계절에는 냉각수를 분사할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 재생장치는 냉각수를 사용할 경우에는 탈수부(400)를 비드 회수부(310)와 연통하여 추가로 구성될 수 있고, 냉각수를 사용하지 않을 경우에는 비드 회수부(310)로부터 바로 비드를 회수하고 포장하여 제품화할 수도 있다.

여기서, 종래의 비드룸과 같이 상부에서 하부 방향으로 폐수지 액상을 분사하는 것이 아니라, 본 발명에 따른 재생방법은 비드룸 내측면 에서 가로 방향으로 분사하는 것을 특징으로 하며, 이에 따라 본 발명에서 비드룸의 형태는 직육면체 형태로 가로방향 면이 긴 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 재생방법에 있어서, 상기 단계 3은 상기 단계 2에서 제조된 비드를 비드룸 하부에 일렬로 구비되는 2 내지 10개의 비드 회수부로부터 회수하는 단계이다.

상기 단계 3에서 비드룸 하부에 일렬로 구비되는 2 내지 10개의 비드 회수부는 상기 고압분사기로부터 일정 거리간격으로 구비되어, 각각의 비드 회수부에 입도 크기가 다른 비드가 선별되어 회수되고, 여기서 상기 고압분사기로부터 가까운 비드 회수부 일수록 입도 크기가 큰 비드가 회수되는 것을 특징으로 한다.

종래의 비드룸과 같이 상부에서 하부 방향으로 폐수지 액상을 분사하는 것이 아니라, 본 발명에 따른 재생방법은 폐수지 액상을 비드룸 내측면 에서 가로 방향으로 분사함에 따라서 비드룸 하부에 일렬로 구비되는 비드 회수부에 입도크기별로 생성된 비드를 회수할 수 있음에 따라서 종래 비드룸 공정에서 입도선별 과정을 생략할 수 있는 효과가 있다.

따라서, 본 발명에 따른 저점도 폐수지의 비드화 재생방법은 종래 압출성형을 이용하는 폐수지 재생방법으로는 재생이 불가능한 저점도의 폐수지를 재생할 수 있고, 또한 혼합 폐수지 중에서 재생하고자 하는 폐수지만을 온도편차를 이용하여 용융로에서 선택적으로 분리하여 이용할 수 있어 사전 선별과정이 필요 없으며, 나아가 금속이나 비철금속의 부착물에 대하여 사전 제거작업이 필요 없고, 또한 종래의 비드룸과 같이 상부에서 하부 방향으로 폐수지 액상을 분사하는 것이 아니라 비드룸 내측면 에서 가로 방향으로 분사함에 따라서 비드룸 하부에 일렬로 구비되는 비드 회수부에 입도크기별로 생성된 비드를 회수할 수 있음에 따라서 종래 비드룸 공정에서 입도선별 과정을 생략할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 폐수지 용융부(100);

상기 폐수지 용융부(100)와 연통되는 고압분사기(200); 및

을 포함하는 저점도 폐수지의 비드화 재생장치를 제공한다.

본 발명에 따른 재생장치는 상기 비드 회수부(310)와 연통되는 탈수부(400)를 더 포함할 수 있다.

상기 탈수부(400)는,

냉각수 스프링쿨러(320)와 연통되는 냉각수 재공급 호스(410); 및

비드 회수 출구(420);를 포함한다.

여기서, 상기 탈수부(400)는 냉각수를 사용할 경우 생성된 비드와 함께 회수되는 냉각수를 재활용하여 냉각수 재공급 호스(410)로 보내고, 비드는 건조된 상태로 비드 회수출구(420)로 배출하는 역할을 한다.

또한, 본 발명에 따른 재생장치는 비드룸(300) 내부 공기 여과를 위한 여과집진기를 더 포함할 수도 있다. 상기 여과집진기는 미립자를 비드룸 내부 대기 중에 방출하여 냉각효율을 높이는 역할도 할 수 있다.

나아가, 본 발명에 따른 재생장치는 용해로에서 발생하는 배기가스를 정화하는 역할을 하는 활성탄 집진기를 더 포함할 수도 있다. 구체적으로, 상기 활성탄 집진기는 폐수지 중 불순물과 융점이 낮은 이형제의 산화에 의한 대기오염을 방지하는 역할을 할 수 있다.

본 발명에 따른 재생장치에 있어서, 상기 폐수지 용융부(100)는,

폐수지 용융로(110);

상기 폐수지 용융로(110) 내부에 위치하는 거름망(120);

상기 거름망(120)을 상부로 견인하는 거름망 견인부(130);

상기 폐수지 용융로(110)와 연통되는 원치 않는 폐수지 액상 저장부(140);

상기 폐수지 용융로(110)의 덮개(150); 및

상기 폐수지 용융로(110)와 고압분사기(200)를 연통하는 폐수지 액상 공급 호스(160);를 포함한다.

상기 덮개(150)는 반으로 쪼개져 오픈되는 반구 형태일 수 있으나, 이에 제한하지 않는다(도 2 및 도 5 참조). 여기서, 상기 덮개(150)에는 배기가스 석션부(151)가 구비되고, 상기 배기가스 석션부(151)에는 배기가스 배출호스(152)가 연통되며, 상기 배기가스 배출호스(152)를 통해 전달되는 배기가스는 활성탄 집진기로 전달되어 정화할 수 있다(도 1 및 도 5 참조).

상기 폐수지 용융로(110)의 온도는 예를 들어 연질 프로필렌(PP)을 재생할 경우 200-300 ℃가 바람직하고, 재생하고자 하는 폐수지의 종류에 따라 용융로의 온도를 조절할 수 있으며, 용융로의 열원은 전기로를 사용하는 것이 바람직하나 이에 제한하지 않는다.

만약, 폐수지 용융로(110)에서 재생하고자 하는 폐수지 용융점 보다 낮은 온도에서 먼저 용융되는 폐수지가 발생할 경우에는 이를 원치 않는 폐수지 액상 저장부(140)로 흘려보내 수집하고, 이를 향후 별도로 재생하여 비드로 제조할 수도 있다. 다음으로, 남은 고체 상태의 폐수지를 다시 가열하게 된다. 여기서, 용융로(110)와 원치 않는 액상 저장부(140)를 연통하는 호스에는 개폐밸브가 구비되어 있어 이를 조작하게 된다.

또한, 재생하고자 하는 폐수지 용융점 보다 높은 폐수지 또는 이물질이 있을 경우에는 용융로 내부에 위치하는 거름망(120)을 거름망 견인부(130)를 이용하여 용융로 바깥 상부로 견인한 후 이를 제거하게 된다.

나아가, 본 발명 재생장치에서 폐수지 용융부(100)는 폐수지 용융로(110)의 덮개(150)를 구비하고, 또한 폐수지 용융로(110)와 고압분사기(200)를 연통하는 폐수지 액상 공급 호스(160)를 포함한다. 여기서, 상기 폐수지 액상 공급 호스(160)에는 개폐밸브가 구비되어 있어 이를 조작하게 된다.

본 발명에 따른 재생장치에 있어서, 고압분사기(200)는 비드룸(300) 내측면에 구비되어 비드룸 가로방향으로 폐수지 액상을 분사하는 역할을 한다. 상기 고압분사기(200)는 시중에 판매되고 있는 고압분사기를 별다른 제약 없이 사용할 수 있고, 바람직하게는 고압 에어 분사기를 이용할 수 있다.

상기 고압분사기(200)는 종래의 비드룸과 같이 상부에서 하부 방향으로 폐수지 액상을 분사하는 것이 아니라, 폐수지 액상을 비드룸(300) 내측면 에서 가로 방향으로 분사함에 따라서 비드룸(300) 하부에 일렬로 구비되는 비드 회수부(310)에 입도크기별로 생성된 비드를 회수할 수 있음에 따라서 종래 비드룸 공정에서 입도선별 과정을 생략할 수 있는 효과가 있다.

본 발명에 따른 재생장치에 있어서, 상기 비드룸(300)은,

하부에 일렬로 구비된 2 내지 10개의 비드 회수부(310); 및

상부에 구비되는 단수 또는 복수의 냉각수 스프링쿨러(320);를 포함한다.

또한, 상기 비드룸(300)은 비드 회수부(310)와 탈수부(400)를 연통하는 비드 및 냉각수 연통 호스(330)를 더 포함할 수 있다.

이때, 상기 비드 회수부(310)는 비드룸(300) 하부에 깔때기가 일렬로 나열된 형태로 고압분사기(200)로부터 일정 거리간격으로 구비되고, 상기 고압분사기(200)로부터 가까운 비드 회수부(310) 일수록 입도 크기가 큰 비드가 회수되는 것을 특징으로 한다. 여기서, 상기 각각의 비드 회수부(310)와 비드 및 냉각수 연통 호스(330) 접합부에는 개폐밸브가 구비되어 있어 이를 조작하게 된다.

100: 용융부
110: 폐수지 용융로
120: 거름망
130: 거름망 견인부
140: 원치 않는 폐수지 액상 저장부
150: 용융로 덮개
151: 배기가스 석션부
152: 배기가스 배출호스
160: 폐수지 액상 공급호스
200: 고압분사기
300: 비드룸
310: 비드 회수부
320: 냉각수 스프링쿨러
330: 비드 및 냉각수 연통 호스
400: 탈수부
410: 냉각수 재공급 호스
420: 비드 회수 출구

Claims

50 이상의 MFI(Melt Flow Index) 값을 갖는 혼합 폐수지를 용융하되, 재생하고자 하는 폐수지의 용융점 범위(제1온도 범위)를 설정하고 용융점 편차를 이용하여 재생하고자 하는 폐수지만을 선택적으로 액상화하는 단계(단계 1);
상기 단계 1에서 준비한 폐수지 액상을 비드룸 내측면에 구비된 고압분사기로 분사하여 비드를 제조하는 단계(단계 2); 및
상기 단계 2에서 제조된 비드를 비드룸 하부에 일렬로 구비되는 2 내지 10개의 비드 회수부로부터 회수하는 단계(단계 3);를 포함하고,
상기 단계 1에서 상기 제1온도 범위보다 낮은 온도에서 먼저 용융되는 원치 않는 폐수지가 있을 경우, 상기 먼저 용융된 폐수지를 액상으로 흘려보내 제거하고, 남은 고체 상태의 폐수지를 상기 제1온도 범위까지 다시 가열하는 단계를 더 포함하고,
상기 단계 1에서 제1온도 범위에서 용융되지 않은 폐수지 또는 이물질이 있을 경우, 상기 용융되지 않은 폐수지 또는 이물질을 거름망을 이용하여 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저점도 폐수지의 비드화 재생방법.
삭제
삭제
제1항에 있어서,
상기 단계 2에서 고압분사기로부터 분사된 비드의 냉각을 위한 냉각수를 분사하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 재생방법.
제1항에 있어서,
상기 단계 3에서 비드룸 하부에 일렬로 구비되는 2 내지 10개의 비드 회수부는 상기 고압분사기로부터 일정 거리간격으로 구비되어, 각각의 비드 회수부에 입도 크기가 다른 비드가 선별되어 회수되고, 여기서 상기 고압분사기로부터 가까운 비드 회수부 일수록 입도 크기가 큰 비드가 회수되는 것을 특징으로 하는 재생방법.
제1항에 있어서,
상기 단계 1의 혼합 폐수지에서 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 및 폴리비닐클로라이드(PVC)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 연질 수지를 재생하는 것을 특징으로 하는 재생방법.
폐수지 용융부(100);
상기 폐수지 용융부(100)와 연통되는 고압분사기(200); 및
상기 고압분사기(200)가 내측면에 구비되고, 하부에는 2 내지 10개의 비드 회수부(310)가 일렬로 구비된 비드룸(300);을 포함하고,
상기 폐수지 용용부(100)는,
폐수지 용융로(110);
상기 폐수지 용융로(110) 내부에 위치하는 거름망(120);
상기 거름망(120)을 상부로 견인하는 거름망 견인부(130);
상기 폐수지 용융로(110)와 연통되는 원치 않는 폐수지 액상 저장부(140);
상기 폐수지 용융로(110)의 덮개(150); 및
상기 폐수지 용융로(110)와 고압분사기(200)를 연통하는 폐수지 액상 공급 호스(160);를 포함하는 것을 특징으로 하는 저점도 폐수지의 비드화 재생장치.
제7항에 있어서,
상기 비드 회수부(310)와 연통되는 탈수부(400)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 재생장치.
삭제
제7항에 있어서,
상기 비드룸(300)은,
하부에 일렬로 구비된 2 내지 10개의 비드 회수부(310); 및
상부에 구비되는 단수 또는 복수의 냉각수 스프링쿨러(320);를 포함하는 것을 특징으로 하는 재생장치.
제10항에 있어서,
상기 비드룸(300)은 비드 회수부(310)와 탈수부(400)를 연통하는 비드 및 냉각수 연통 호스(330)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 재생장치.
제8항에 있어서,
상기 탈수부(400)는,
냉각수 스프링쿨러(320)와 연통되는 냉각수 재공급 호스(410); 및
비드 회수 출구(420);를 포함하는 것을 특징으로 하는 재생장치.