KR101626851B1 - 우유팩 스크랩을 이용한 재활용 폴리에틸렌 펠릿의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 우유팩 스크랩을 이용한 재활용 폴리에틸렌 펠릿의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 제조방법은 화학약품의 사용 없이도 매우 간단한 공정으로 우유팩에 포함된 폴리에틸렌을 고효율 및 고순도로 추출할 수 있는 매우 우수한 장점을 갖는다.

Description

우유팩 스크랩을 이용한 재활용 폴리에틸렌 펠릿의 제조방법 {MANUFACTURING METHOD OF RECYCLED POLYETHYLENE PELLET USING THE SCRAP OF MILK CARTON PAPER}

본 발명은 우유팩 스크랩을 이용한 재활용 폴리에틸렌 펠릿의 제조방법에 관한 것이다.

우유팩 원지 (milk carton paper)는 일반적으로 카톤팩용 원지 (Liquid Packing Board, LPB)라고 불리며 용도에 따라 일반 우유포장용 원지, 주스용 원지 등이 있다. 이와 같은 우유팩 원지는 제품의 상표명 또는 제품정보 등이 인쇄되는 인쇄면인 폴리에틸렌 (polyethylene, PE)외층, 제1 펄프층, 제2 펄프층, 제3 펄프층 및 우유 또는 주스 등이 직접 접촉하는 면인 폴리에틸렌 내층으로 구성되어 있다.

펄프 (pulp)는 주로 침엽수 (Softwood)를 이용하여 생산되며 해당 원지 업체의 지리적 위치에 따라 각각 이용되는 수종 (樹種)이 상이하다.

우유팩 등에 코팅되는 폴리에틸렌 (PE)은 미국 식품의약국 (FDA)으로부터 환경호르몬 등의 위해가 없다는 인증을 받아 펄프와 함께 현재 다양한 음용 식품의 내부 포장재료로 사용되고 있다.

이와 같은 우유팩 원지는 산림자원이 갖는 경제성 때문에 전 세계적으로 일부 국가 (미국, 캐나다, 핀란드, 스웨덴 등)에서만 생산되고 있으며, 이들 국가를 제외한 모든 나라는 수입에 의존하고 있는 실정이다. 즉, 우유팩 원지를 생산하는 제지설비 1대당 생산능력은 연간 최하 20만 톤 수준이며, 우유팩 원지의 국내 수요량은 연간 6만 톤 정도이고, 이러한 우유팩 원지 제조설비의 도입시 발생하는 나머지 14만 톤의 수출 수요를 충족시키기 어려운 문제점 때문에 국내에서도 우유팩 원지를 전량 수입에 의존하는 실정이다.

한편, 이와 같이 거의 전량 수입에 의존하고 있는 우유팩 원지를 이용하여 우유팩 등을 만들기 위하여 필요한 부분을 재단하고 남는 부분인 스크랩 (scrap)이 상당량 발생하게 되며, 수입되는 상태의 우유팩 원지가 이미 펄프층에 폴리에틸렌 필름이 코팅된 상태이므로, 재단 공정 후에 남는 스크랩 또한 펄프층에 폴리에틸렌 필름이 코팅된 상태이다.

이러한 우유팩 원지의 스크랩은 화학적 처리 등을 통하여 폴리에틸렌 필름 부분을 제거하고 남은 나머지 부분인 펄프를 이용하여 재활용 화장지 또는 키친타월 등을 제조하는데 사용되며, 상기 폴리에틸렌 필름만을 분리한 후 이를 재활용할 수 있는 방법은 전혀 개시되지 않은 상태이다.

한편, 하기 특허문헌 1에서는 음료수 팩이나 우유팩 그리고 코팅이 되어 있는 종이 판재 등을 수분이 함유된 상태로 분쇄기를 거치는 과정 (20 내지 30㎜)과 폭 10㎜ 내지 50㎜ 및 길이 5㎝ 내지 50㎝이하의 판재상태로 분쇄하고, 이와 같이 분쇄된 종이 팩 폐기물의 분말에 10-50%의 폴리에틸렌을 혼련 및 가열시켜서 겔 상태로 변화시킨 다음 압출기의 다이스 형상에 따른 각종의 판재로 압출되도록 한 뒤 냉각시켜 소재의 형상을 갖추도록 된 것을 특징으로 하는 종이팩 폐기물을 이용한 소재의 제조방법을 개시하고 있으나, 특허문헌 1의 우유팩 재활용 방법에 따라 형성된 펠릿 등에는 여전히 다량의 펄프 성분이 포함되어 있으므로 고순도의 폴리에틸렌으로 구성된 펠릿을 제조하지 못하는 문제가 있었다.

따라서, 펄프와 폴리에틸렌이 결합된 폐 우유팩을 이용하여 화학적인 처리 없이 간단한 방법으로 순수하게 폴리에틸렌만을 분리하여 이를 펠릿으로 가공하는 방법에 대한 개발이 절실히 요구되는 실정이다.

[특허문헌]

특허문헌 1: 대한민국 공개특허 제10-1995-0011765호

이에 본 발명에서는 내부에 다수의 회전 칼날이 구비된 원심분리기 및 탈수기를 이용하여 매우 간단한 공정을 통하여 우유팩에 포함된 펄프성분을 물과 함께 제거하고 고순도의 폴리에틸렌만을 추출하여 이를 펠릿으로 제조함으로써 우유팩 원지 스크랩과 같은 폐 우유팩을 이용하여 다양한 용도로 사용될 수 있는 고순도의 재생 폴리에틸렌 펠릿을 제조할 수 있음을 발견하였고, 본 발명은 이에 기초하여 완성되었다.

따라서, 본 발명의 하나의 관점은 우유팩 원지 스크랩과 같은 폐 우유팩을 이용하여 다양한 용도로 사용될 수 있는 고순도의 재생 폴리에틸렌 펠릿을 제조하는 방법을 제공하는 데 있다.

상기 하나의 관점을 달성하기 위한 본 발명의 일 구현 예에 따른 재활용 폴리에틸렌 펠릿의 제조방법은 펄프층과 폴리에틸렌 필름층이 결합된 우유팩 원지 스크랩을 파쇄하여 스크랩 파쇄물을 제공하는 단계; 상기 스크랩 파쇄물을 물과 함께 내부에 칼날이 구비된 원심분리기에 투입한 후 원심분리를 통해 상기 펄프가 제거된 탈지 스크랩을 얻는 단계; 상기 탈지 스크랩을 물과 함께 내부에 칼날이 구비된 탈수기에 투입한 후 원심분리를 통해 상기 탈지 스크랩에 남아 있는 잔여 펄프 및 물을 제거하여 폴리에틸렌 필름 파쇄물을 얻는 단계; 상기 폴리에틸렌 필름 파쇄물을 압출기에 투입하여 압출 성형하여 폴리에틸렌 필름 압출물을 제공하는 단계; 및 상기 폴리에틸렌 필름 압출물을 냉각시킨 후 절단하여 폴리에틸렌 펠릿을 제공하는 단계;를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 구현 예에 따른 재활용 폴리에틸렌 펠릿의 제조방법에 있어서, 상기 원심분리기는 일 측에 스크랩 파쇄물 투입구가 구비되고 표면에는 4 내지 6㎜의 직경을 갖는 다수의 펄프 배출공이 관통 구비된 원통형의 몸체; 및 상기 몸체의 길이방향을 따라 상기 몸체의 내부 중심에 구비된 원통형의 회전축; 상기 회전축의 원주방향을 따라 상기 회전축 상에 상기 회전축의 표면에 대하여 수직으로 돌출되어 나란히 서로 이격 구비된 칼날 4개로 각각 구성되며, 상기 회전축의 길이방향을 따라 이격되어 다수 구비된 분리 칼날부;를 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 구현 예에 따른 재활용 폴리에틸렌 펠릿의 제조방법에 있어서, 상기 다수의 분리 칼날부는 상기 투입구와 가까운 상기 회전축의 일 측으로부터 상기 회전축의 타 측으로 순차적으로, 제1 분리 칼날부, 제2 분리 칼날부, 제3 분리 칼날부, 제4 분리 칼날부, 제5 분리 칼날부, 제6 분리 칼날부, 및 제7 분리 칼날부로 구성되며, 상기 제1 분리 칼날부를 구성하는 칼날은 각각 회전축의 회전방향으로부터 상기 회전축의 일 측 방향으로 40 내지 50° 각도를 이루며 구비되고, 상기 제2 분리 칼날부를 구성하는 칼날은 각각 회전축의 회전방향으로부터 상기 회전축의 일 측 방향으로 10 내지 20° 각도를 이루며 구비되고, 상기 제3 분리 칼날부를 구성하는 칼날은 각각 회전축의 회전방향으로부터 상기 회전축의 일 측 방향으로 5 내지 10° 각도를 이루며 구비되고, 상기 제4 분리 칼날부를 구성하는 칼날은 각각 회전축의 회전방향으로부터 상기 회전축의 타 측 방향으로 5 내지 10° 각도를 이루며 구비되고, 상기 제5 분리 칼날부를 구성하는 칼날은 각각 회전축의 회전방향으로부터 상기 회전축의 일 측 또는 타 측 방향으로 0° 각도를 이루며 구비되고, 상기 제6 분리 칼날부를 구성하는 칼날은 각각 회전축의 회전방향으로부터 상기 회전축의 일 측 방향으로 5 내지 10° 각도를 이루며 구비되고, 상기 제7 분리 칼날부를 구성하는 칼날은 각각 회전축의 회전방향으로부터 상기 회전축의 일 측 방향으로 10 내지 20° 각도를 이루며 구비될 수 있다.

본 발명의 또 다른 구현 예에 따른 재활용 폴리에틸렌 펠릿의 제조방법에 있어서, 상기 탈수기는 일 측에 상기 탈지 스크랩 투입구가 구비되고 표면에는 4 내지 6㎜의 직경을 갖는 다수의 펄프 배출공이 관통 구비된 원통형의 몸체; 및 상기 몸체의 길이방향을 따라 상기 몸체의 내부 중심에 구비된 원통형의 회전축; 상기 회전축의 원주방향을 따라 상기 회전축 상에 상기 회전축의 표면에 대하여 수직으로 돌출되어 나란히 서로 이격 구비된 칼날 4개로 각각 구성되며, 상기 회전축의 길이방향을 따라 이격되어 다수 구비된 탈수 칼날부;를 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 구현 예에 따른 재활용 폴리에틸렌 펠릿의 제조방법에 있어서, 상기 다수의 탈수 칼날부는 상기 투입구와 가까운 상기 회전축의 일 측으로부터 상기 회전축의 타 측으로 순차적으로, 제1 탈수 칼날부, 제2 탈수 칼날부, 제3 탈수 칼날부, 제4 탈수 칼날부, 및 제5 탈수 칼날부로 구성되며, 상기 제1 탈수 칼날부를 구성하는 칼날은 각각 회전축의 회전방향으로부터 상기 회전축의 일 측 방향으로 10 내지 20° 각도를 이루며 구비되고, 상기 제2 탈수 칼날부를 구성하는 칼날은 각각 회전축의 회전방향으로부터 상기 회전축의 일 측 방향으로 5 내지 10° 각도를 이루며 구비되고, 상기 제3 탈수 칼날부를 구성하는 칼날은 각각 회전축의 회전방향으로부터 상기 회전축의 일 측 방향 또는 타 측 방향으로 0° 각도를 이루며 구비되고, 상기 제4 탈수 칼날부를 구성하는 칼날은 각각 회전축의 회전방향으로부터 상기 회전축의 일 측 방향으로 5 내지 10° 각도를 이루며 구비되고, 상기 제5 탈수 칼날부를 구성하는 칼날은 각각 회전축의 회전방향으로부터 상기 회전축의 일 측 방향으로 40 내지 50° 각도를 이루며 구비될 수 있다.

본 발명의 또 다른 구현 예에 따른 재활용 폴리에틸렌 펠릿의 제조방법에 있어서, 상기 탈지 스크랩을 얻는 단계 및 상기 폴리에틸렌 필름 파쇄물을 얻는 단계의 각각의 원심분리는 1분당 1,600 내지 2,300회 회전의 회전속도로 수행될 수 있다.

본 발명에 따른 우유팩 스크랩을 이용한 재활용 폴리에틸렌 펠릿의 제조방법은 우유팩 원지 스크랩을 화학적 처리 없이도 매우 간단한 공정만으로 펄프를 제거하여 폴리에틸렌만을 추출하여 고순도의 폴리에틸렌 펠릿을 제조할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 제조방법에 사용되는 우유팩 원지 스크랩의 파쇄물을 나타내는 사진이다.
도 2는 본 발명의 제조방법의 일 구현 예에 사용되는 원심분리기의 외형을 나타내는 사진이다.
도 3은 본 발명의 제조방법의 일 구현 예에 사용되는 원심분리기의 내부를 확인할 수 있는 사진이다.
도 4는 본 발명의 제조방법의 일 구현 예에 사용되는 탈수기의 외형을 나타내는 사진이다.
도 5는 본 발명의 제조방법의 일 구현 예에 따라 제조된 폴리에틸렌 필름 파쇄물을 저장하는 저장호퍼의 외형을 나타내는 사진이다.
도 6은 본 발명의 제조방법의 일 구현 예에 사용되는 압출기의 외형을 나타내는 사진이다.
도 7은 본 발명의 제조방법의 일 구현 예에 따라 제조된 재활용 폴리에틸렌 펠릿을 나타내는 사진이다.
도 8 및 9는 본 발명의 제조방법의 일 구현 예에 사용되는 원심분리기 또는 탈수기의 몸체를 나타내는 사진이다.
도 10은 본 발명의 제조방법의 일 구현 예에 사용되는 원심분리기 또는 탈수기의 몸체 내부에 장착되는 회전축과 상기 회전축에 구비된 칼날부를 나타내는 사진이다.

본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하기 전에, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어서는 아니되며, 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 실시 예의 구성은 본 발명의 바람직한 하나의 예에 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.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명한다. 아울러, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.

본 발명은 우유팩 원지 스크랩 또는 재활용 우유팩 등을 이용한 재활용 폴리에틸렌 펠릿의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명의 재활용 폴리에틸렌 펠릿의 제조방법은 화학약품의 처리 없이 단순히 소량의 물을 첨가하여 기계적인 방법에 의하여 우유팩을 구성하는 펄프를 제거하고 고순도의 폴리에틸렌 필름만을 회수하여 이를 펠릿으로 제조할 수 있어 폴리에틸렌 재활용 공정이 매우 간단하고 비용을 획기적으로 절감할 수 있으며, 또한 생산 공정에서 기타 화학약품이 사용되지 않으므로 전체 공정이 매우 친환경적인 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 제조방법에 사용되는 우유팩 원지 스크랩의 파쇄물을 나타내는 사진이며, 우유팩 또는 주스팩을 생산하기 위한 원지를 각각의 용도에 맞게 재단한 후에, 도 1에 나타난 바와 같이 나머지 자투리 부분인 스크랩 (scrap)이 다량 발생한다. 연간 국내 시장의 우유팩 수요는 약 6만 톤 정도이며, 이와 같은 우유팩 등을 제조하고 남은 스크랩은 약 1만 톤에 이르는 것으로 추산된다.

한편, 이와 같은 우유팩 원지에 약 40 내지 50중량% 정도의 폴리에틸렌 필름이 코팅된 상태로 가정하면, 국내에서 발생하는 우유팩 원지 스크랩을 재활용할 경우 연간 약 4,000 내지 5,000톤 가량의 폴리에틸렌 필름의 자원 대체효과가 발생하는 것으로 여겨진다.

또한, 국내에서 연간 우유팩의 수요량이 약 6만 톤이며, 현재 약 80%의 우유팩이 회수 및 재활용되므로 약 2만 톤 가량의 폴리에틸렌 필름을 재활용할 수 있게 된다.

결국, 국내 우유팩 등과 관련하여 재활용 가능한 것으로 추산되는 폴리에틸렌 필름의 양은 연간 약 25,000톤인 것으로 추정된다.

우유팩 원지에 포함되는 폴리에틸렌은 보통 저밀도 폴리에틸렌 (LDPE)이며, 이하 폴리에틸렌은 저밀도 폴리에틸렌을 포함하는 개념으로 사용된다.

그러나, 기존에 우유팩 원지 스크랩 또는 재활용 우유팩을 재활용하는 대부분의 방법은 펄프를 추출하여 이를 화장지 또는 키친타월 등으로 제조하는 방법을 사용하고 있었으며, 폴리에틸렌 필름만을 재활용할 수 있는 방법은 거의 없었다. 즉, 상기 우유팩 등에서 화학적인 방법으로 펄프를 추출하고 남은 폴리에틸렌 필름에는 여전히 다량의 펄프 성분이 함유되어 있는 문제 때문에 이를 폴리에틸렌 필름으로 재활용하지 못하던 실정이었다. 따라서, 기존에는 이와 같이 화장지 등을 생산하기 위하여 펄프를 추출하고 남은 폴리에틸렌 필름 잔여물을 별도의 비용을 들여 매립처분하거나, 또는 소각하여 이를 열 에너지원으로 사용하는 것이 전부였다.

이에 본 발명자는 우유팩 원지를 재단하고 남은 스크랩 부분 또는 재활용 우유팩 등을 이용하여 매우 간단한 공정을 통하여 매우 고순도의 폴리에틸렌으로 구성된 펠릿을 제조할 수 있는 획기적인 기술을 개발하게 되었다.

본 발명의 일 구현 예에 따른 재활용 폴리에틸렌 펠릿의 제조방법은 기본적으로 펄프층과 폴리에틸렌 필름층이 결합된 우유팩 원지 스크랩, 재활용 우유팩 또는 재활용 주스 팩 등을 잘게 파쇄하여 스크랩 등의 파쇄물을 제공하는 단계; 상기 스크랩 등의 파쇄물을 물과 함께 내부에 칼날이 구비된 원심분리기에 투입한 후 원심분리를 통해 상기 펄프가 제거된 탈지 스크랩을 얻는 단계; 상기 탈지 스크랩을 물과 함께 내부에 칼날이 구비된 탈수기에 투입한 후 원심분리를 통해 상기 탈지 스크랩에 남아 있는 잔여 펄프 및 물을 제거하여 폴리에틸렌 필름 파쇄물을 얻는 단계; 상기 폴리에틸렌 필름 파쇄물을 압출기에 투입하여 압출 성형하여 폴리에틸렌 필름 압출물을 제공하는 단계; 및 상기 폴리에틸렌 필름 압출물을 냉각시킨 후 절단하여 폴리에틸렌 펠릿을 제공하는 단계;를 포함한다.

특히, 본 발명의 폴리에틸렌 펠릿의 제조방법은 물 이외의 어떠한 화학약품 처리 없이도 펄프와 폴리에틸렌 필름을 각각 고순도로 분리해 낼 수 있다는 점에 가장 큰 특징이 있다.

도 2는 본 발명의 제조방법의 일 구현 예에 사용되는 상기 원심분리기의 외형을 나타내는 사진이며, 도 3은 상기 원심분리기의 내부를 확인할 수 있는 사진이다.

도 3 및 8 내지 10을 참고하면, 상기 원심분리기는 일 측에 스크랩 파쇄물 투입구가 구비되고 표면에는 4 내지 6㎜의 직경을 갖는 다수의 펄프 배출공 (미도시)이 관통 구비된 원통형의 몸체 (100); 및 상기 몸체 (100)의 길이방향을 따라 상기 몸체의 내부 중심에 구비된 원통형의 회전축 (200); 상기 회전축 (200)의 원주방향을 따라 상기 회전축 상에 상기 회전축의 표면에 대하여 수직으로 돌출되어 나란히 서로 이격 구비된 칼날 4개로 각각 구성되며, 상기 회전축의 길이방향을 따라 이격되어 다수 구비된 분리 칼날부 (300);를 포함한다.

상기 몸체의 표면에 구비된 다수의 펄프 배출공을 통하여 몸체 내부에서 칼날의 회전에 의하여 분리된 펄프가 일부의 물과 함께 외부로 배출되며, 펄프와 분리된 폴리에틸렌 필름은 상기 배출공을 빠져나가지 못하므로 상기 몸체의 내부에 계속 남아있게 된다.

특히, 상기 분리 칼날부 (300)는 상기 회전축 상의 한 지점에서 상기 회전축의 원주 둘레를 따라 서로 동일한 간격으로 이격된 4개의 칼날로 구성되어 있으며, 상기 다수의 칼날부 (300)는 상기 투입구와 가까운 상기 회전축의 일 측으로부터 상기 회전축의 타 측으로 순차적으로, 제1 분리 칼날부, 제2 분리 칼날부, 제3 분리 칼날부, 제4 분리 칼날부, 제5 분리 칼날부, 제6 분리 칼날부, 및 제7 분리 칼날부로 구성되며, 상기 제1 분리 칼날부를 구성하는 칼날은 각각 회전축의 회전방향으로부터 상기 회전축의 일 측 방향으로 40 내지 50° 각도를 이루며 구비되고, 상기 제2 분리 칼날부를 구성하는 칼날은 각각 회전축의 회전방향으로부터 상기 회전축의 일 측 방향으로 10 내지 20° 각도를 이루며 구비되고, 상기 제3 분리 칼날부를 구성하는 칼날은 각각 회전축의 회전방향으로부터 상기 회전축의 일 측 방향으로 5 내지 10° 각도를 이루며 구비되고, 상기 제4 분리 칼날부를 구성하는 칼날은 각각 회전축의 회전방향으로부터 상기 회전축의 타 측 방향으로 5 내지 10° 각도를 이루며 구비되고, 상기 제5 분리 칼날부를 구성하는 칼날은 각각 회전축의 회전방향으로부터 상기 회전축의 일 측 또는 타 측 방향으로 0° 각도를 이루며 구비되고, 상기 제6 분리 칼날부를 구성하는 칼날은 각각 회전축의 회전방향으로부터 상기 회전축의 일 측 방향으로 5 내지 10° 각도를 이루며 구비되고, 상기 제7 분리 칼날부를 구성하는 칼날은 각각 회전축의 회전방향으로부터 상기 회전축의 일 측 방향으로 10 내지 20° 각도를 이루며 구비된다.

상기 각각의 칼날부는 동일한 각도로 형성된 칼날부가 연속으로 2회 이상 구비될 수도 있다.

이와 같이 회전방향에 대하여 다양한 각도를 이루며 구비된 칼날들은 상기 회전축이 회전시 마치 선풍기의 날개와 같은 원리로 상기 몸체 내부에서 바람을 일으키게 되며, 상기 특정한 각도로 구비된 칼날의 타격 및 상기 바람에 의하여 스크랩 등이 이동되면서 일정하게 펄프와 폴리에틸렌 필름으로 분리된다.

도 4는 본 발명의 제조방법의 일 구현 예에 사용되는 탈수기의 외형을 나타내는 사진이다.

상기 탈수기는 상기 원심분리기와 마찬가지로 일 측에 상기 탈지 스크랩 투입구가 구비되고 표면에는 4 내지 6㎜의 직경을 갖는 다수의 펄프 배출공이 관통 구비된 원통형의 몸체; 및 상기 몸체의 길이방향을 따라 상기 몸체의 내부 중심에 구비된 원통형의 회전축; 상기 회전축의 원주방향을 따라 상기 회전축 상에 상기 회전축의 표면에 대하여 수직으로 돌출되어 나란히 서로 이격 구비된 칼날 4개로 각각 구성되며, 상기 회전축의 길이방향을 따라 이격되어 다수 구비된 탈수 칼날부;를 포함한다.

상기 탈수기는 상기 원심분리기와 직접적으로 연결될 수 있다. 즉, 상기 원심분리기에서 대부분의 펄프가 제거된 탈지 스크랩이 투입되는 투입구를 구비하게 되며, 상기 탈지 스크랩이 투입되는 투입구는 상기 원심분리기에서 탈지 공정을 마친 탈지 스크랩 배출구와 직접적으로 연결될 수 있다.

상기 탈수기 몸체의 표면에도 다수의 펄프 배출공이 구비되며, 상기 탈수기 몸체에 구비된 펄프 배출공을 통하여 탈수기 몸체의 내부에서 칼날의 회전에 의하여 완전히 분리된 잔여 펄프가 남아있는 물 대부분과 함께 몸체 외부로 배출되며, 펄프와 분리된 고순도의 폴리에틸렌 필름은 상기 배출공을 빠져나가지 못하므로 상기 탈수기 몸체의 내부에 계속 남아있게 된다.

상기 원심분리기 또는 탈수기의 몸체에 구비된 다수의 펄프 배출공의 직경은 약 4 내지 6㎜인 것이 바람직하며, 상기 배출공의 직경이 4㎜미만인 경우는 펄프의 배출효율 및 속도가 저하되어 공정 시간이 길어지거나 수차례 공정을 반복해야 하는 문제가 있으며, 상기 배출공의 직경이 6㎜를 초과하는 경우는 칼날의 회전에 의하여 펄프와 분리된 폴리에틸렌 필름까지 몸체 밖으로 빠져 나가 버리는 문제가 있다.

한편, 상기 원심분리기 몸체를 통해 밖으로 빠져나간 펄프는 매우 고품질의 펄프이며, 이는 고급 화장지 또는 키친타월 등을 제조하는 데 사용될 수 있다.

한편, 상기 탈수기의 내부에 구비된 상기 다수의 탈수 칼날부는 상기 원심분리기의 분리 칼날부와 유사하게 상기 투입구와 가까운 상기 회전축의 일 측으로부터 상기 회전축의 타 측으로 순차적으로, 제1 탈수 칼날부, 제2 탈수 칼날부, 제3 탈수 칼날부, 제4 탈수 칼날부, 및 제5 탈수 칼날부로 구성되며, 상기 제1 탈수 칼날부를 구성하는 칼날은 각각 회전축의 회전방향으로부터 상기 회전축의 일 측 방향으로 10 내지 20° 각도를 이루며 구비되고, 상기 제2 탈수 칼날부를 구성하는 칼날은 각각 회전축의 회전방향으로부터 상기 회전축의 일 측 방향으로 5 내지 10° 각도를 이루며 구비되고, 상기 제3 탈수 칼날부를 구성하는 칼날은 각각 회전축의 회전방향으로부터 상기 회전축의 일 측 방향 또는 타 측 방향으로 0° 각도를 이루며 구비되고, 상기 제4 탈수 칼날부를 구성하는 칼날은 각각 회전축의 회전방향으로부터 상기 회전축의 일 측 방향으로 5 내지 10° 각도를 이루며 구비되고, 상기 제5 탈수 칼날부를 구성하는 칼날은 각각 회전축의 회전방향으로부터 상기 회전축의 일 측 방향으로 40 내지 50° 각도를 이루며 구비된다.

상기 각각의 칼날부는 동일한 각도로 형성된 칼날부가 연속으로 2회 이상 구비될 수도 있다.

이와 같이 회전방향에 대하여 다양한 각도를 이루며 구비된 칼날들은 상기 회전축이 회전시 마치 선풍기의 날개와 같은 원리로 상기 몸체 내부에서 바람을 일으키게 되며, 이러한 바람에 의하여 탈지 스크랩 등이 이동되면서 펄프와 폴리에틸렌 필름을 완전히 분리해냄과 동시에 몸체 내부에 남아있는 물을 모두 몸체 밖으로 배출하게 된다.

상기 원심분리기 또는 탈수기의 몸체에 관통 구비된 다수의 배출공 간의 간격은 4 내지 6㎜일 수 있다.

상기 원심분리기 또는 탈수기의 회전축의 길이는 약 1.5m일 수 있으며, 필요에 따라 회전축 및 이에 대응하는 몸체의 길이를 조정할 수 있다.

상기 원심분리기 또는 탈수기의 원통형 회전축의 직경은 필요에 따라 다양하게 구성될 수 있다.

상기 원심분리기 또는 탈수기의 내부에 구비된 칼날의 길이는 약 25 내지 30㎝일 수 있으나, 본 발명의 범주가 상기 칼날의 길이에 한정되는 것은 아니며, 상기 원심분리기 또는 탈수기의 몸체의 내부 직경 및 상기 회전축의 직경에 따라 다양한 길이로 구성될 수 있다.

상기 칼날의 폭은 약 10 내지 15㎝일 수 있으며, 칼날의 두께는 약 7 내지 15㎜일 수 있다.

한편, 상기 탈지 스크랩을 얻는 단계 및 상기 폴리에틸렌 필름 파쇄물을 얻는 단계의 각각의 원심분리는 1분당 1,600 내지 2,300회 회전의 회전속도로 수행될 수 있다.

상기 탈수기를 거쳐 순수하게 펄프와 분리된 폴리에틸렌 필름 조각들은 저장호퍼에 저장된다.

도 5는 본 발명의 제조방법의 일 구현 예에 따라 제조된 폴리에틸렌 필름 파쇄물을 저장하는 저장호퍼의 외형을 나타내는 사진을 나타낸다.

한편, 상기 저장호퍼에 충분한 양으로 저장된 폴리에틸렌 필름은 예를 들어, 도 6에 도시된 것과 같은 압출기에 투입되며, 상기 압출기를 통하여 압출성형된다. 상기 압출기는 이축 압출기를 사용할 수 있으며, 압출기 내부의 온도는 압출기 호퍼 쪽이 약 340℃ 다이 배출구 쪽이 약 180℃정도일 수 있다.

이와 같이 압출기의 다이의 다양한 형상에 따라 압출성형된 폴리에틸렌 필름 압출물이 얻어지며, 이와 같이 얻어진 막대 모양의 긴 형상의 폴리에틸렌 압출물을 상온으로 냉각 및 절단하여 폴리에틸렌 펠릿을 완성한다.

도 7은 본 발명의 제조방법의 일 구현 예에 따라 제조된 재활용 폴리에틸렌 펠릿을 나타내는 사진이다.

이와 같이 제조된 폴리에틸렌 펠릿에는 약 95중량% 이상의 순도로 폴리에틸렌 성분이 포함되어 있게 된다.

이하 실시 예를 통하여 본 발명을 좀 더 구체적으로 살펴보지만, 하기 예에 본 발명의 범주가 한정되는 것은 아니다.

실시 예 1

직경 6㎜인 배출공이 6㎜간격으로 표면에 다수 관통형성되고 길이 1.5m, 내부 직경 77㎝인 원통형의 몸체와 외부 직경 25㎝, 길이 1.5m인 회전축, 상기 회전축의 원주를 따라 4개씩 수직 돌출되어 형성되며, 길이 25㎝, 폭 10㎝, 두께 5㎜이고, 회전축의 회전방향으로부터 상기 회전축의 일 측 방향으로 +45°,+15°,+8°,-8°,0°,+6°,+15°의 각도를 이루어 상기 회전축 상에 등 간격으로 구비된 칼날로 이루어진 원심분리기와, 직경 6㎜인 배출공이 6㎜간격으로 표면에 다수 관통형성되고 길이 1.5m, 내부 직경 77㎝인 원통형의 몸체와 외부 직경 25㎝, 길이 1.5m인 회전축, 상기 회전축의 원주를 따라 4개씩 수직 돌출되어 형성되며, 길이 25㎝, 폭 10㎝, 두께 5㎜이고, 회전축의 회전방향으로부터 상기 회전축의 일 측 방향으로 +15°,+8°,0°,+6°,+45°의 각도를 이루어 상기 회전축 상에 등 간격으로 구비된 칼날로 이루어지며, 투입구가 상기 원심분리기의 배출구와 연결된 탈수기를 이용하여, 상기 원심분리기의 투입구에 우유팩 스크랩 파쇄물 180㎏을 서서히 투입하고 물 20ℓ와 함께 서서히 투입하고 상기 원심분리기 및 탈수기를 2,100rpm의 속도로 회전시켰다.

상기 탈수기의 배출구를 통하여 배출된 폴리에틸렌 파쇄물을 모두 수집하였으며, 이와 같이 수집된 폴리에틸렌 파쇄물을 이축압출기의 호퍼에 서서히 투입하여 압출 성형하였으며, 압출물을 10㎜간격으로 절단 및 냉각하여 펠릿을 제조하였다.

[폴리에틸렌 회수율 측정]

상기 실시 예1을 5회 반복 실시하였으며, 이를 통하여 각각 수집된 폴리에틸렌 파쇄물의 총 중량을 측정하였으며, 이에 따라 최초 투입된 우유팩 스크랩 중량에 폴리에틸렌이 40중량% 함유된 것으로 계산하여 폴리에틸렌 파쇄물의 총 회수율을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

샘플	폴리에틸렌 파쇄물의 회수율 (중량%)
1	90.5
2	89.5
3	87.5
4	88.8
5	90.1

상기 표 1의 결과를 살펴보면, 원심분리기에 투입된 우유팩 스크랩에 포함된 것으로 추정되는 대부분의 폴리에틸렌이 본 발명에 따른 원심분리 및 탈수과정을 거쳐 회수된 것으로 확인되었다 (87.5 내지 90.5%의 회수율).

이는 본 발명에 따른 제조방법이 갖는 우수한 자원 재활용률을 직접적으로 나타내는 결과인 것으로 해석된다.

[폴리에틸렌 순도 측정]

상기 실시 예 1을 통하여 제조된 폴리에틸렌 펠릿 샘플 1 내지 5를 이용하여 그 밀도를 측정함으로써 이에 포함된 펄프와 폴리에틸렌 성분의 함량비를 계산하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

샘플	폴리에틸렌 함량 (중량%)	펄프 함량 (중량%)
1	96.4	3.6
2	95.8	4.2
3	96.1	3.9
4	96.2	3.8
5	96.5	3.5

상기 표 2의 결과를 살펴보면, 본 발명의 제조방법에 따라 제조된 폴리에틸렌 펠릿은 상당히 높은 순도로 폴리에틸렌을 함유하고 있음을 알 수 있다.

이는 본 발명에 따른 제조방법이 갖는 우수한 고순도 폴리에틸렌 추출효율을 직접적으로 나타내는 결과인 것으로 해석된다. (95.8 내지 96.5%의 순도).

Claims (6)

1. 펄프층과 폴리에틸렌 필름층이 결합된 우유팩 원지 스크랩을 파쇄하여 스크랩 파쇄물을 제공하는 단계;
   상기 스크랩 파쇄물을 물과 함께 내부에 칼날이 구비된 원심분리기에 투입한 후 원심분리를 통해 상기 펄프가 제거된 탈지 스크랩을 얻는 단계;
   상기 탈지 스크랩을 물과 함께 내부에 칼날이 구비된 탈수기에 투입한 후 원심분리를 통해 상기 탈지 스크랩에 남아 있는 잔여 펄프 및 물을 제거하여 폴리에틸렌 필름 파쇄물을 얻는 단계;
   상기 폴리에틸렌 필름 파쇄물을 압출기에 투입하여 압출 성형하여 폴리에틸렌 필름 압출물을 제공하는 단계; 및
   상기 폴리에틸렌 필름 압출물을 냉각시킨 후 절단하여 폴리에틸렌 펠릿을 제공하는 단계;를 포함하며,
   상기 원심분리기는
   일 측에 스크랩 파쇄물 투입구가 구비되고 표면에는 4 내지 6㎜의 직경을 갖는 다수의 펄프 배출공이 관통 구비된 원통형의 몸체; 및
   상기 몸체의 길이방향을 따라 상기 몸체의 내부 중심에 구비된 원통형의 회전축;
   상기 회전축의 원주방향을 따라 상기 회전축 상에 상기 회전축의 표면에 대하여 수직으로 돌출되어 나란히 서로 이격 구비된 칼날 4개로 각각 구성되며, 상기 회전축의 길이방향을 따라 이격되어 다수 구비된 분리 칼날부;를 포함하고,
   상기 다수의 분리 칼날부는 상기 투입구와 가까운 상기 회전축의 일 측으로부터 상기 회전축의 타 측으로 순차적으로, 제1 분리 칼날부, 제2 분리 칼날부, 제3 분리 칼날부, 제4 분리 칼날부, 제5 분리 칼날부, 제6 분리 칼날부, 및 제7 분리 칼날부로 구성되며,
   상기 제1 분리 칼날부를 구성하는 칼날은 각각 회전축의 회전방향으로부터 상기 회전축의 일 측 방향으로 40 내지 50° 각도를 이루며 구비되고,
   상기 제2 분리 칼날부를 구성하는 칼날은 각각 회전축의 회전방향으로부터 상기 회전축의 일 측 방향으로 10 내지 20° 각도를 이루며 구비되고,
   상기 제3 분리 칼날부를 구성하는 칼날은 각각 회전축의 회전방향으로부터 상기 회전축의 일 측 방향으로 5 내지 10° 각도를 이루며 구비되고,
   상기 제4 분리 칼날부를 구성하는 칼날은 각각 회전축의 회전방향으로부터 상기 회전축의 타 측 방향으로 5 내지 10° 각도를 이루며 구비되고,
   상기 제5 분리 칼날부를 구성하는 칼날은 각각 회전축의 회전방향으로부터 상기 회전축의 일 측 또는 타 측 방향으로 0° 각도를 이루며 구비되고,
   상기 제6 분리 칼날부를 구성하는 칼날은 각각 회전축의 회전방향으로부터 상기 회전축의 일 측 방향으로 5 내지 10° 각도를 이루며 구비되고,
   상기 제7 분리 칼날부를 구성하는 칼날은 각각 회전축의 회전방향으로부터 상기 회전축의 일 측 방향으로 10 내지 20° 각도를 이루며 구비되는 재활용 폴리에틸렌 펠릿의 제조방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 탈수기는
   일 측에 상기 탈지 스크랩 투입구가 구비되고 표면에는 4 내지 6㎜의 직경을 갖는 다수의 펄프 배출공이 관통 구비된 원통형의 몸체; 및
   상기 몸체의 길이방향을 따라 상기 몸체의 내부 중심에 구비된 원통형의 회전축;
   상기 회전축의 원주방향을 따라 상기 회전축 상에 상기 회전축의 표면에 대하여 수직으로 돌출되어 나란히 서로 이격 구비된 칼날 4개로 각각 구성되며, 상기 회전축의 길이방향을 따라 이격되어 다수 구비된 탈수 칼날부;를 포함하는 재활용 폴리에틸렌 펠릿의 제조방법.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 다수의 탈수 칼날부는 상기 투입구와 가까운 상기 회전축의 일 측으로부터 상기 회전축의 타 측으로 순차적으로, 제1 탈수 칼날부, 제2 탈수 칼날부, 제3 탈수 칼날부, 제4 탈수 칼날부, 및 제5 탈수 칼날부로 구성되며,
   상기 제1 탈수 칼날부를 구성하는 칼날은 각각 회전축의 회전방향으로부터 상기 회전축의 일 측 방향으로 10 내지 20° 각도를 이루며 구비되고,
   상기 제2 탈수 칼날부를 구성하는 칼날은 각각 회전축의 회전방향으로부터 상기 회전축의 일 측 방향으로 5 내지 10° 각도를 이루며 구비되고,
   상기 제3 탈수 칼날부를 구성하는 칼날은 각각 회전축의 회전방향으로부터 상기 회전축의 일 측 방향 또는 타 측 방향으로 0° 각도를 이루며 구비되고,
   상기 제4 탈수 칼날부를 구성하는 칼날은 각각 회전축의 회전방향으로부터 상기 회전축의 일 측 방향으로 5 내지 10° 각도를 이루며 구비되고,
   상기 제5 탈수 칼날부를 구성하는 칼날은 각각 회전축의 회전방향으로부터 상기 회전축의 일 측 방향으로 40 내지 50° 각도를 이루며 구비되는 재활용 폴리에틸렌 펠릿의 제조방법.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 탈지 스크랩을 얻는 단계 및 상기 폴리에틸렌 필름 파쇄물을 얻는 단계의 각각의 원심분리는 1분당 1,600 내지 2,300회 회전의 회전속도로 수행되는 재활용 폴리에틸렌 펠릿의 제조방법.
   
   

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