KR102137990B1

KR102137990B1 - 부직포 재활용 방법

Info

Publication number: KR102137990B1
Application number: KR1020190005907A
Authority: KR
Inventors: 신동수
Original assignee: 신동수
Priority date: 2019-01-16
Filing date: 2019-01-16
Publication date: 2020-07-27
Also published as: US20220010464A1; WO2020149562A1; KR20200089166A; CN113166979B; CN113166979A

Abstract

본 발명은 부직포 재활용 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 의하면, 폐부직포를 분쇄하여 폐부직포 분쇄체들을 얻는 폐부직포 분쇄 단계; 상기 폐부직포 분쇄체들을 충진제와 함께 물에 분산·혼합하여 부직포 혼합물을 얻는 재료 배합 단계; 상기 부직포 혼합물에 상기 폐부직포 분쇄체들과 상기 충진제를 응집시키는 정착제를 첨가하고 혼합하여 원료를 형성하는 원료 혼합 단계; 상기 원료를 원료 배출 노즐을 이용하여 상부 공간으로 분사시켜서 공급하는 원료 투입 단계; 상기 상부 공간에 채워진 상기 원료를 상기 상부 공간의 아래에 위치하고 물을 아래로 통과시키는 거름망이 바닥에 설치되는 중간 공간으로 낙하시키는 원료 낙하 단계; 상기 중간 공간의 아래에 위치하는 하부 공간으로부터 물을 배수하여 상기 거름망 상에 부직포 재활용 시트를 형성하는 배수 단계; 및 상기 부직포 재활용 시트를 복수개 적층하여 적층체를 형성하는 적층 단계를 포함하며, 상기 원료 배출 노즐은 상기 원료가 배출되는 복수개의 분사구들이 형성되고 아래로 볼록한 원료 배출면을 구비하여, 상기 원료는 상기 상부 공간으로 고르게 분사되며, 상기 복수개의 부직포 재활용 시트들은 서로 다른 종류의 폐부직포를 원료로 하여 제조된 적어도 두개의 부직포 재활용 시트들을 포함하는 부직포 재활용 방법이 제공된다.

Description

부직포 재활용 방법 {METHOD FOR RECYCLING NON-WOVEN FABRIC}

본 발명은 부직포의 재활용 기술에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폐부직포를 이용하여 재활용 부직포를 생산하는 방법에 관한 것이다.

폐부직포를 이용하여 재활용 부직포를 생산하는 기술과 관련된 선행특허문헌으로서, 등록특허 제10-0974173호에는 폐부직포를 절단장치에서 커팅하여 일정한 크기로 절단한 후 저장수단에 절단된 폐부직포를 일시 저장해 두었다가 에러레이드를 이용하여 일정한 두께와 일정한 양으로 폐부직포를 에어를 이용하여 살포하며, 이때 별도의 이송 컨베이어에 의해 저융점 섬유와 표면층을 형성하는 단섬유가 카딩기에 의해 적층되면 니들펀칭장치를 이용하여 니들펀칭하여 고온의 온도를 갖는 가압수단으로 압력을 가하여 압착하여 재활용 부직포를 생산하는 공정이 기재되어 있다.

대한민국 등록특허 제10-0974173호 (2010.08.05.)

본 발명의 목적은 폐부직포를 이용하여 재활용 부직포를 생산하기 위한 부직포 재활용 방법을 제공하는 것이다.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 폐부직포를 분쇄하여 폐부직포 분쇄체들을 얻는 폐부직포 분쇄 단계; 상기 폐부직포 분쇄체들을 충진제와 함께 물에 분산·혼합하여 부직포 혼합물을 얻는 재료 배합 단계; 상기 부직포 혼합물에 상기 폐부직포 분쇄체들과 상기 충진제를 응집시키는 정착제를 첨가하고 혼합하여 원료를 형성하는 원료 혼합 단계; 상기 원료를 원료 배출 노즐을 이용하여 상부 공간으로 분사시켜서 공급하는 원료 투입 단계; 상기 상부 공간에 채워진 상기 원료를 상기 상부 공간의 아래에 위치하고 물을 아래로 통과시키는 거름망이 바닥에 설치되는 중간 공간으로 낙하시키는 원료 낙하 단계; 상기 중간 공간의 아래에 위치하는 하부 공간으로부터 물을 배수하여 상기 거름망 상에 부직포 재활용 시트를 형성하는 배수 단계; 및 상기 부직포 재활용 시트를 복수개 적층하여 적층체를 형성하는 적층 단계를 포함하며, 상기 원료 배출 노즐은 상기 원료가 배출되는 복수개의 분사구들이 형성되고 아래로 볼록한 원료 배출면을 구비하여, 상기 원료는 상기 상부 공간으로 고르게 분사되며, 상기 복수개의 부직포 재활용 시트들은 서로 다른 종류의 폐부직포를 원료로 하여 제조된 적어도 두개의 부직포 재활용 시트들을 포함하는 부직포 재활용 방법이 제공된다.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 폐부직포를 분쇄하여 폐부직포 분쇄체들을 얻는 폐부직포 분쇄 단계; 상기 폐부직포 분쇄체들을 충진제와 함께 물에 분산·혼합하여 부직포 혼합물을 얻는 재료 배합 단계; 상기 부직포 혼합물에 상기 폐부직포 분쇄체들과 상기 충진제를 응집시키는 정착제를 첨가하고 혼합하여 원료를 형성하는 원료 혼합 단계; 상기 원료를 원료 배출 노즐을 이용하여 상부 공간으로 분사시켜서 공급하는 원료 투입 단계; 상기 상부 공간에 채워진 상기 원료를 상기 상부 공간의 아래에 위치하고 물을 아래로 통과시키는 거름망이 바닥에 설치되는 중간 공간으로 낙하시키는 원료 낙하 단계; 상기 중간 공간의 아래에 위치하는 하부 공간으로부터 물을 배수하여 상기 거름망 상에 부직포 재활용 시트를 형성하는 배수 단계; 상기 부직포 재활용 시트를 복수개 적층하여 적층체를 형성하는 제1 적층 단계; 및 상기 적층체에 별도의 부직포 시트를 적어도 하나 적층하여 추가 적층체를 형성하는 제2 적층 단계를 포함하며, 상기 원료 배출 노즐은 상기 원료가 배출되는 복수개의 분사구들이 형성되고 아래로 볼록한 원료 배출면을 구비하여, 상기 원료는 상기 상부 공간으로 고르게 분사되는 부직포 재활용 방법이 제공된다.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 폐부직포를 분쇄하여 폐부직포 분쇄체들을 얻는 폐부직포 분쇄 단계; 상기 폐부직포 분쇄체들을 충진제와 함께 물에 분산·혼합하여 부직포 혼합물을 얻는 재료 배합 단계; 상기 부직포 혼합물에 상기 폐부직포 분쇄체들과 상기 충진제를 응집시키는 정착제를 첨가하고 혼합하여 원료를 형성하는 원료 혼합 단계; 상기 원료를 원료 배출 노즐을 이용하여 상부 공간으로 분사시켜서 공급하는 원료 투입 단계; 상기 상부 공간에 채워진 상기 원료를 상기 상부 공간의 아래에 위치하고 물을 아래로 통과시키는 거름망이 바닥에 설치되는 중간 공간으로 낙하시키는 원료 낙하 단계; 상기 중간 공간의 아래에 위치하는 하부 공간으로부터 물을 배수하여 상기 거름망 상에 부직포 재활용 시트를 형성하는 배수 단계; 상기 부직포 재활용 시트를 복수개 적층하여 적층체를 형성하는 제1 적층 단계; 및 상기 적층체에 별도의 부직포 시트를 적어도 하나 적층하여 추가 적층체를 형성하는 제2 적층 단계를 포함하며, 상기 원료 배출 노즐은 상기 원료가 배출되는 복수개의 분사구들이 형성되고 아래로 볼록한 원료 배출면을 구비하여, 상기 원료는 상기 상부 공간으로 고르게 분사되며, 상기 복수개의 부직포 재활용 시트들은 서로 다른 종류의 폐부직포를 원료로 하여 제조된 적어도 두개의 부직포 재활용 시트들을 포함하는 부직포 재활용 방법이 제공된다.

본 발명에 의하면 앞서서 기재한 본 발명의 목적을 모두 달성할 수 있다. 구체적으로는, 폐부직포 분쇄체들을 충진제와 함께 물에 혼합하여 형성한 부직포 혼합물에 정착제를 첨가한 후 거름조에 공급하여 1차 분산, 2차 분산 및 배수 과정을 통해 부직포 재활용 시트를 얻게되므로, 종래의 기술에 비해 공정이 단순하고, 그에 따라 비용 절감 및 생산성 향상의 효과를 기대할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부직포 재활용 방법에 사용되는 부직포 재활용 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 원료 투입 노즐을 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 원료 배출 노즐의 평면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 부직포 재활용 장치를 활용한 본 발명의 일 실시예에 따른 부직포 재활용 방법을 도시한 순서도이다.
도 5는 도 4의 부직포 재활용 방법에서 원료 낙하 단계가 수행될 때의 거름조의 상태를 도시한 것이다.
도 6은 도 4의 부직포 재활용 방법에서 배수 단계가 수행되는 상태를 도시한 것이다.
도 7은 도 4의 부직포 재활용 방법에서 진공 탈수 단계가 수행되는 상태를 도시한 것이다.
도 8은 도 4의 부직포 재활용 방법에서 제1 적층 단계에 의해 형성된 제1 적층체를 도시한 측면도이다.
도 9는 도 4의 부직포 재활용 방법에서 압축 탈수 단계가 수행되는 상태를 도시한 도면이다.
도 10은 도 4의 부직포 재활용 방법에서 제2 적층 단계에 의해 형성된 제2 적층체를 도시한 측면도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 부직포 재활용 방법을 도시한 순서도이다.
도 12는 도 11에 도시된 부직포 재활용 방법에서 적층 단계에 의해 형성된 적층체를 도시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 부직포 재활용 방법을 도시한 순서도이다.
도 14는 도 11에 도시된 부직포 재활용 방법에서 제2 적층 단계에 의해 형성된 제2 적층체를 도시한 측면도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예의 구성 및 작용을 상세하게 설명한다.

도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 부직포 재활용 방법에 사용되는 부직포 재활용 장치의 구성이 개략적으로 도시되어 있다. 도 1을 참조하면, 부직포 재활용 장치(100)는 폐부직포 분쇄체들이 충진제와 함께 물에 분산·혼합되어 폐부직포 혼합물이 형성되는 배합조(110)와, 정착제가 혼합된 정착제 혼합액이 저장되는 정착제 혼합액 저장조(120)와, 배합조(110)로부터 공급되는 폐부직포 혼합물과 정착제 혼합액 저장조(120)로부터 공급되는 정착제 혼합액이 혼합되어서 형성된 원료가 저장되는 원료 혼합조(130)와, 원료 혼합조(130)에 저장된 원료를 배출하는 원료 배출 노즐(140)과, 원료 배출 노즐(140)을 통해 배출되는 원료를 이용하여 재활용 시트재를 제조하는 거름조(150)와, 거름조(150)로부터 물이 배수되는 배수관(170)과, 배수관(170)에 연결된 진공 형성부(180)와, 배수관(170)에 연결되어서 배수관(170)을 통해 배수되는 물을 배합조(110)로 공급하는 물 재활용부(190)를 포함한다.

배합조(110)에서는 폐부직포 분쇄체들이 충진제와 함께 물이 분산·혼합되어 폐부직포 혼합물(A)이 형성된다. 이를 위하여 배합조(110)는 교반기(111)를 구비한다. 폐부직포 분쇄체들은 부직포 제품 제조 과정에서 발생하는 부직포 스크랩(scrap) 또는 부직포 폐기물을 분쇄기를 이용하여 미세하게 분쇄하여 얻은 것으로서, 성상이 동일한 것이 사용되는 것이 바람직하다. 본 발명에서 사용되는 부직포는 다양한 섬유소재를 포함하는데, 예를 들어, 본 발명에서 사용되는 부직포는 다양한 섬유소재를 포함하는데, 예를 들어, 양모와 같은 천연섬유, 아라미드섬유 또는 탄소섬유와 같은 합성섬유, 세라믹섬유와 같은 무기섬유 및 금속섬유 등을 포함한다. 폐부직포 분쇄체는 10mm 이하의 길이를 갖는 것이 바람직하다. 충진제로는 폐부직포 분쇄체들의 결합 및 물성 조절을 위한 수지재를 포함하는 다양한 기능성 충진제가 이용된다. 배합조(110)에서는 물이 채워진 상태에서 폐부직포 분쇄체들과 충진제가 공급되고, 물에 공급된 폐부직포 분쇄체들과 충진제는 교반기(111)에 의해 물에 고르게 분산되고 혼합된다. 본 실시예에서는 폐부직포 혼합물(A)에서 폐부직포 분쇄체들과 충진제는 8:2의 중량비를 갖는 것으로 설명한다. 배합조(110)에서 사용되는 물은 물 재활용부(190)에 의해 배수관(170)을 통해 배수된 물을 재활용한 것이다. 배합조(110)에 저장된 폐부직포 혼합물(A)은 자중에 의해 아래로 배출되어서 원료 혼합조(140)로 공급된다. 배합조(110)로부터 배출되는 폐부직포 혼합물(A)을 원료 혼합조(140)로 안내하는 제1 이송라인(112) 상에는 폐부직포 혼합물(A)의 유동을 조절하는 제1 개폐 밸브(113)가 설치된다. 배합조(110), 제1 이송라인(112) 및 제1 개폐 밸브(113)는 폐부직포 혼합물 공급부를 구성한다.

정착제 혼합액 저장조(120)에는 정착제가 혼합된 정착제 혼합액(C)이 저장된다. 정착제 혼합액(C)에 정착제가 고르게 분산되어 혼합되도록 정착제 혼합액 저장조(120)에는 교반기(121)가 설치된다. 정착제 혼합액 저장조(120)에 저장된 정착제 혼합액(C)은 자중에 의해 아래로 배출되어어 원료 혼합조(140)로 공급된다. 정착제 혼합액 저장조(120)로부터 배출되는 정착제 혼합액(C)을 원료 혼합조(140)로 안내하는 제2 이송라인(122) 상에는 정착제 혼합액(A)의 유동을 조절하는 제2 개폐 밸브(123)가 설치된다. 정착체 혼합액(C)에 혼합된 정착제에 의해 폐부직포 혼합물(A)에 포함된 폐부직포 분쇄체들이 구조적으로 응집되어서 서로 고정될 수 있다. 정착제로는 초산비닐수지(polyvinyl acetate resin), 티오황산나트륜(sodium thiosulfate)와 같이 통상적으로 사용되는 것일 수 있다. 정착체 혼합액 저장조(120), 제2 이송라인(122) 및 제2 개폐 밸브(123)는 정착제 공급부를 구성한다.

원료 혼합조(130)에는 배합조(110)로부터 공급되는 폐부직포 혼합물(A)과 정착제 혼합액 저장조(120)로부터 공급되는 정착제 혼합액(C)이 혼합되어서 형성된 원료(D)가 저장된다. 원료 혼합조(130)에는 원료(D)를 구성하는 요소들이 고르게 분산되어 혼합되도록 교반기(131)가 설치된다. 원료 혼합조(130)에 저장된 원료(D)는 원료 혼합조(130)의 바닥에 형성된 배출구(132)를 통해 배출되며, 배출구(132)를 통해 배출되는 원료(D)는 배출구(132)로부터 아래로 연장되는 연장관(135)을 통해 자중에 의해 아래로 유동하여 원료 배출 노즐(140)로 이동하게 된다. 연장관(135)에는 연장관(135)을 통한 원료(D)의 원료 배출 노즐(140)로의 이동을 조절하는 조절 밸브(136)가 설치된다.

원료 배출 노즐(140)은 원료 혼합조(130)에 저장된 원료(D)를 거름조(140)로 분사하여 배출한다. 원료 배출 노즐(140)은 원료 혼합조(130)로부터 연장되는 연장관(135)의 하단에 위치한다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 원료 배출 노즐(140)은 아래로 볼록하게 형성된 원료 배출면(141)을 구비한다. 원료 배출면(141)에는 복수개의 분사구(142)들이 형성된다. 복수개의 분사구(142)들은 아래로 볼록하게 형성된 원료 배출면(141)에 고르게 분포되어서 원료(D)를 고르게 분사하여 배출하게 된다. 원료 배출면(141)은 구면으로 형성될 수도 있다. 복수개의 분사구(142)들을 통해 원료가 거름조(140)로 균일하게 분사되면서 원료(D)가 1차적으로 균일하게 분산된다.

거름조(150)는 원료 배출 노즐(140)을 통해 배출되는 원료(D)를 이용하여 재활용 시트를 제조한다. 거름조(150)는 거름조 본체(151)와, 거림조 본체(151)의 내부에 설치되어서 원료(D)를 아래로 낙하시키는 원료 낙하부(160)와, 거름조 본체(151)의 내부에 설치되는 거름부(165)를 구비한다.

거름조 본체(151)는 바닥(152)과, 바닥(152)으로부터 위로 연장되는 측벽(154)을 구비한다. 바닥(152)에는 배수를 위한 배수구(153)가 마련된다. 측벽(154)은 바닥(152)과 일체로 형성되는 하부 측벽(155)과, 하부 측벽(155)과 이격되어서 하부 측벽(155)보다 위에 위치하는 상부 측벽(156)과, 하부 측벽(155)과 상부 측벽(156)의 사이에 위치하는 중간 측벽(157)을 구비한다. 상부 측벽(156)과 중간 측벽(157)의 사이에 원료 낙하부(160)가 설치되며, 중간 측벽(157)과 하부 측벽(155)의 사이에 거름부(165)가 설치된다. 거름조 본체(151)의 내부 공간은 원료 낙하부(160)와 거름부(165) 사이에 위치하는 중간 공간(151a)과, 원료 낙하부(160)의 위에 위치하는 상부 공간(151b)과, 거름부(165)의 아래에 위치하는 하부 공간(151c)으로 분리된다.

원료 낙하부(160)는 상부 공간(151b)과 중간 공간(151a)의 사이에 설치되어서, 상부 공간(151b)에 수용된 원료(D)를 중간 공간(151a)으로 낙하시킨다. 원료 낙하부(160)는 고정 판재(161)와, 고정 판재(161)의 위에 적층된 상태로 이동가능하게 설치되는 이동 판재(163)와, 이동판재(163)를 이동시키는 액추에이터(165)를 구비한다.

고정 판재(161)는 상부 공간(151b)과 중간 공간(151a)의 사이에 수평으로 배치되도록 설치된다. 고정 판재(161)에는 고르게 분포되는 복수개의 제1 관통구(162)들이 형성된다.

이동 판재(163)은 고정 판재(161)의 위에 적층된 상태로 고정 판재(161)에 대해 수평방향으로 슬라이드 이동가능하게 설치된다. 이동 판재(163)에는 고르게 분포되는 복수개의 제2 관통구(164)들이 형성된다. 이동 판재(163)의 이동 위치에 따라 복수개의 제1 관통구(162)들은 이동 판재(163)에 의해 막히거나, 복수개의 제2 관통구(164)들 각각과 위치가 일치하도록 정렬되어서 개방될 수 있다. 복수개의 제1 관통구(162)들 각각과 복수개의 제2 관통구(164)들 각각이 일치하도록 정렬되었을 때, 상부 공간(151b)에 수용되는 원료(D)가 제1 관통구(162) 및 제2 관통구(164)를 통해 중간 공간(151a)을 향해 아래로 낙하하게 된다. 이동 판재(163)는 액추에이터(165)에 의해 슬라이드 왕복 이동 가능하게 된다. 본 실시예에서는 이동 판재(163)가 고정 판재(161)의 위에 위치하는 것으로 설명하지만, 이와는 달리 고정 판재(161)의 아래에 위치할 수도 있으며, 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것이다.

액추에이터(165)는 이동 판재(163)를 수평방향으로 슬라이드 왕복 이동시켜서, 이동 판재(163)의 고정 판재(161)에 대한 이동 위치를 조절한다.

거름부(165)는 거름망(166)과, 거름망(166)을 지지하는 망 지지체(167)을 구비한다.

거름망(166)은 거름조 본체(151)의 내부에 수평으로 배치되도록 설치된다. 구체적으로, 거름망(166)은 중간 측벽(157)과 하부 측벽(155)의 사이에 분리가능하게 결합된다. 거름망(166)은 중간 공간(151a)에 수용된 원료에서 폐부직포 분쇄체들과 충진제의 응집물을 제외한 나머지 성분인 물을 하부 공간(151c)을 향해 아래로 통과시킨다. 거름망(166)에 의해 물은 아래로 빠지고 중간 공간(151a)인 위에 폐부직포 분쇄체들과 충진제의 응집물로 이루어진 재활용 시트가 남게 된다. 거름망(166)은 망 지지체(167)에 의해 구조적으로 지지된다.

망 지지체(167)는 거름조 본체(151)의 내부에 설치되어서 거름망(166)을 지지한다. 구체적으로, 망 지지체(167)는 중간 측벽(157)과 하부 측벽(155)의 사이에 분리가능하게 결합되고 거름망(166)의 아래에 위치하여 거름망(166)을 구조적으로 지지하게 된다.

배수관(170)은 거름조 본체(151)의 바닥(152)에 형성된 배수구(153)로부터 연장된다. 배수관(170)을 통해 거름조 본체(151)의 내부 공간에서 물이 외부로 배출된다. 배수관(170)에는 배수관(150)을 개폐하는 배수 밸브(171)가 설치된다. 본 실시예에서는 물이 자중에 의해 배수관(170)을 통해 배수되는 것으로 설명하는데, 이와는 달리 배수 펌프가 설치되어서 배수 펌프에 의해 배수될 수도 있다. 배수관(170)에는 진공 형성부(180) 및 물 재활용부(190)가 연결된다.

진공 형성부(180)는 배수관(170)을 통해 거름조(150)의 내부의 공기를 외부로 배출하여 거름조(150)의 하부 공간(151c)에 진공을 형성한다. 진공 형성부(180)는 진공 펌프(181)와, 진공 펌프(181)와 배수관(170)을 연결하는 연결관(182)를 구비한다. 연결관(182)과 배수관(170)이 연결되는 부분은 배수 밸브(171)보다 상류에 위치한다. 진공 펌프(181)가 작동하여 거름조(150)의 하부 공간(151c)에 진공 상태가 형성됨으로써, 거름망(166)의 위에 형성된 재활용 시트에서 수분이 저감된다.

물 재활용부(190)는 배수관(170)을 통해 배수된 물이 저장되는 물 저장조(191)와, 물 저장조(191)와 배합조(110) 사이에 연장되는 물 공급라인(192)과, 물 공급라인(192) 상에 설치되는 물 공급펌프(195)를 구비한다. 물 공급펌프(195)가 작동하게 되면, 물 저장조(191)에 저장된 물이 물 공급라인(192)을 통해 배합조(110)로 공급되어서 물이 재활용된다.

도 4에는 도 1에 도시된 부직포 재활용 장치를 활용한 본 발명의 일 실시예에 따른 부직포 재활용 방법이 순서도로서 도시되어 있다. 도 4에 도시된 부직포 재활용 방법에 대한 설명은 도 1에 도시된 부직포 재활용 장치의 작용을 함께 설명하게 될 것이다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 부직포 재활용 방법은, 폐부직포를 분쇄하여 폐부직포 분쇄체들을 얻는 폐부직포 분쇄 단계(S10)와, 폐부직포 분쇄 단계(S10)를 통해 얻은 폐부직포 분쇄체들을 충진제와 함께 물에 분산·혼합하여 부직포 혼합물을 얻는 재료 배합 단계(S20)와, 재료 배합 단계(S20)를 통해 얻은 부직포 혼합물에 정착제를 첨가하고 혼합하여 원료를 준비하는 원료 혼합 단계(S30)와, 원료 혼합 단계(S30)를 통해 준비된 원료를 거름조에 투입하는 원료 투입하는 원료 투입 단계(S40)와, 거름조에서 원료를 아래로 낙하시키는 원료 낙하 단계(S50)와, 낙하된 원료에서 물을 빼내서 재활용 시트를 형성하는 배수 단계(S60)와, 거름조에 진공을 형성하여 재활용 시트에서 수분을 저감시키는 진공 탈수 단계(S70)와, 진공 탈수 단계(S70)를 거친 재활용 시트 복수개를 적층하여 제1 적층체를 형성하는 제1 적층 단계(S80)와, 제1 적층 단계(S80)를 통해 형성된 제1 적층체를 압축하여 탈수하는 압축 탈수 단계(S90)와, 압축 탈수 단계(S90)를 거친 제1 적층체를 건조시키는 건조 단계(S100)와, 건조 단계(S100)를 거친 제1 적층체에 별도로 준비된 다른 부직포 시트를 적층하여 제2 적층체를 형성하는 제2 적층 단계(S110)와, 제2 적층 단계(S110)를 통해 형성된 제2 적층체를 성형하는 성형 단계(S120)를 포함한다. 재료 배합 단계(S20), 원료 혼합(S30), 원료 투입 단계(S40), 원료 낙하 단계(S50), 배수 단계(S60) 및 진공 탈수 단계(S70)는 도 1을 통해 설명된 본 발명의 일 실시예에 따른 부직포 재활용 장치(100)를 이용하여 수행될 수 있다.

폐부직포 분쇄 단계(S10)에서는 부직포 제품 제조 과정에서 발생하는 부직포 스크랩 또는 부직포 폐기물이 분쇄기에 의해 분쇄되어서 폐부직포 분쇄체들이 형성된다. 폐부직포 분쇄 단계(S10)에서 폐부직포 분쇄체는 10mm 이하의 길이를 갖도록 분쇄되는 것이 바람직하다.

재료 배합 단계(S20)에서는 폐부직포 분쇄 단계(S10)를 통해 얻은 폐부직포 분쇄체들을 충진제와 함께 물에 분산·혼합하여 부직포 혼합물을 얻는다. 재료 배합 단계(S20)는 도 1에 도시된 부직포 재활용 장치(100)의 배합조(110)에서 수행된다. 배합조(110)에서는 폐부직포 분쇄체들이 충진제와 함께 물이 분산·혼합되어 폐부직포 혼합물(A)이 형성된다. 재료 배합 단계(S20)에서 사용되는 폐부직포 분쇄체들은 동일한 성상을 갖는 것이 바람직하다. 충진제로는 폐부직포 분쇄체들의 결합 및 물성 조절을 위한 수지재를 포함하는 다양한 기능성 충진제가 이용된다. 배합조(110)에서는 물 재활용부(190)를 통해 공급된 물이 채워진 상태에서 폐부직포 분쇄체들과 충진제가 공급되고, 물에 공급된 폐부직포 분쇄체들과 충진제는 교반기(111)에 의해 물에 고르게 분산되고 혼합된다. 본 실시예에서는 폐부직포 혼합물(A)에서 폐부직포 분쇄체들과 충진제는 8:2의 중량비를 갖는 것으로 설명한다.

원료 혼합 단계(S30)에서는 재료 배합 단계(S20)를 통해 얻은 폐부직포 혼합물(A)에 정착제를 첨가하고 혼합하여 원료가 준비된다. 원료 혼합 단계(S30)는 도 1에 도시된 원료 혼합조(130)에서 수행된다. 원료 혼합조(130)에서 배합조(110)로부터 공급되는 폐부직포 혼합물(A)과 정착제 혼합액 저장조(120)에서 공급되는 정착제 혼합액이 교반기(121)에 의해 균일하게 혼합됨으로써 원료(D)가 준비된다.

원료 투입 단계(S40)에서는 원료 혼합조(130)에 저장된 원료(D)가 거름조(150)에 투입된다. 도 1을 참조하여 원료 투입 단계(S40)를 더욱 구체적으로 설명하면, 거름조(150)에서 물이 하부 공간(151c)과 중간 공간(151a)에 거름망(166)보다 높게 채워져 있는 상태에서 원료 배출 노즐(140)을 통해 원료(D)가 상부 공간(151b)으로 배출되어서 거름조(150)의 상부 공간(151b)으로 적정량이 공급된다. 이때, 원료 낙하부(160)는 상부 공간(151b)의 원료(D)가 중간 공간(151a)으로 이동하지 못하도록 이동 판재(163)가 위치한다. 즉, 고정 판재(161)에 형성된 복수개의 제1 관통구(162)들과 이동 판재(162)에 형성된 복수개의 제2 관통구(164)들이 서로 어긋나게 위치해 있다. 거름조(150)에 투입된 원료(D)는 고정 판재(161)와 이동 판재(163)에 의해 상부 공간(151b)에만 존재하게 된다. 원료 투입 단계(S40)에서 원료 배출 노즐(140)에 형성된 복수개의 분사구(142)를 통해 상부 공간(151b)으로 고르게 분사되는 과정에서 원료(D)는 균일하게 1차 분산된다. 원료 투입 단계(S40)를 통해 원료(D)가 상부 공간(151b)에 적정량이 채워진 후에는 조절 밸브(136)에 의해 원료 배출 노즐(140)을 통한 원료(D)의 분사가 멈추고 원료 낙하 단계(S50)가 수행된다.

도 5에는 원료 낙하 단계(S50)가 수행되는 상태가 도시되어 있다. 도 5를 참조하면, 원료 낙하부(160)의 이동 판재(163)가 액추에이터(165)에 의해 이동하여 이동 판재(163)에 형성된 복수개의 제2 관통구(164)들 각각이 고정 판재(161)에 형성된 복수개의 제1 관통구(162)들 각각과 일치하게 되어서, 상부 공간(151b)에 저장된 원료(D)가 제1 관통구(162)와 제2 관통구(164)를 통해 아래로 낙하하여 중간 공간(151a)으로 공급된다. 복수개의 제1 관통구(162)들 및 복수개의 제2 관통구(164)들을 통해 원료(D)가 낙하하여 중간 공간(151a)에 수용된 물과 충돌하여 와류를 형성함으로써 원료(D)가 균일하게 2차 분산된다. 원료 낙하 단계(S50)를 통해 중간 공간(151a)으로 공급된 원료(D)는 거름망(166)에 의해 중간 공간(151a)에만 존재하게 된다. 상부 공간(151b)의 원료(D)가 모두 낙하하여 중간 공간(151a)으로 공급된 후에는 배수 단계(S60)가 수행된다.

배수 단계(S60)에서는 거름조(150)에서 물이 배수구(171)를 통해 배수된다. 배수 단계(S60)는 배수관(170)에 설치된 배수 밸브(151)가 개방되어서 수행된다. 도 6에는 배수 단계(S60)가 수행되는 상태가 도시되어 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 배수 단계(S60)에서 물(W)이 배수관(170)을 통해 배수되며, 물(W)이 완전히 배수된 후에는 거름망(166) 위에 응집된 원료만 남게 되어서 재활용 시트(B)를 형성하게 된다. 배수 단계(S50) 후 형성된 재활용 시트(B)는 상당량의 수분을 함유하는데, 재활용 시트(B) 대비 약 120%의 수분을 함유한다. 배수 단계(S60)가 완료된 후에는 진공 탈수 단계(S70)가 수행된다.

진공 탈수 단계(S70)에서는 거름조(150)에 진공을 형성하여 재활용 시트(B)의 수분이 저감된다. 도 7에는 진공 탈수 단계(S70)가 수행되는 상태가 도시되어 있다. 도 7를 참조하면, 진공 탈수 단계(S70)는 배수 밸브(171)가 닫힌 상태에서, 진공 펌프(161)가 작동함으로써 수행된다. 거름조(150)의 하부 공간(151c)은 거름망(166)의 위에 적층된 재활용 시트(B)에 의해 밀폐되며, 진공 펌프(181)에 의해 하부 공간(151c)의 공기가 외부로 배출됨으로써 하부 공간(151c)은 진공 상태를 형성하게 되며, 그에 따라, 재활용 시트(B)에 함유된 수분이 추가로 제거된다. 진공 탈수 단계(S60)에 의해 재활용 시트(B)의 수분 함량은 재활용 시트(B) 대비 약 70% 수준으로 낮아진다.

도 4에 도시된 부직포 재활용 방법에서 폐부직포 분쇄 단계(S10), 재료 배합 단계(S20), 원료 혼합 단계(S30), 원료 투입 단계(S40), 원료 낙하 단계(S50), 배수 단계(S60) 및 진공 탈수 단계(S70)는 본 발명의 재활용 시트 제조 단계(S11)를 구성한다.

제1 적층 단계(S80)에서는 진공 탈수 단계(S70)를 거친 재활용 시트(B) 복수개를 적층하여 적층체가 형성된다. 도 8에는 제1 적층 단계(S80)를 통해 형성된 적층체(E)의 측면도가 도시되어 있다. 도 8을 참조하면, 적층체(E)는 적층된 복수개의 재활용 시트(B)들을 구비하는데, 복수개의 재활용 시트(B)들은 동일한 폐부직포를 원료로 하는 것이다.

압축 탈수 단계(S90)에서는 제1 적층 단계(S80)를 통해 형성된 적층된 복수개의 재활용 시트(B)들을 구비하는 적층체(E)가 도 9에 도시된 바와 같이 프레스(199)에 의해 압축되어서 추가적으로 탈수된다. 압축 탈수 단계(S90)에 의해 재활용 시트(B)의 수분 함량은 재활용 시트(B) 대비 약 40% 수준으로 낮아진다.

건조 단계(S100)에서는 압축 탈수 단계(S90)를 거친 적층체(E)를 고온로에서 가열 처리하여 건조시킨다. 건조 단계(S100)에 의해 재활용 시트(B)의 수분 함량은 재활용 시트(B) 대비 약 3% 수준으로 낮아진다. 도시되지는 않았으나, 건조 단계(S100)가 수행되기 전에 압축 탈수 단계(S90)를 거친 적층체(E)를 완성품에 가까운 형상으로 타발하는 형상 블랭킹 단계가 더 수행될 수도 있다.

제2 적층 단계(S110)에서는 건조 단계(S100)를 거친 적층체(E)에 별도로 준비된 다른 부직포 시트를 적어도 하나 적층되어서 추가 적층체가 형성된다. 도 10에는 제2 적층 단계(S110)를 통해 형성된 추가 적층체가 도시되어 있다. 도 10을 참조하면, 추가 적층체(E2)는 적층체(E)의 양면에 별도로 준비된 서로 다른 두 부직포 시트(C, D)가 적층된다. 도 10에 도시된 실시예에서는 두 개의 외부 부직포 시트(C, D)가 적층되는 것으로 설명하지만, 이와는 달리 하나 또는 셋 이상이 적층될 수 있다.

성형 단계(S210)에서는 제2 적층 단계(S110)를 통해 준비된 추가 적층체(E2)를 금형을 이용하여 완성품의 형태로 성형한다.

도 11에는 도 1에 도시된 부직포 재활용 장치를 활용한 본 발명의 다른 실시예에 따른 부직포 재활용 방법이 순서도로서 도시되어 있다. 도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 부직포 재활용 방법은, 제1 부직포 재활용 시트를 제조하는 제1 재활용 시트 제조 단계(S11`)와 제2 부직포 재활용 시트를 제조하는 제2 재활용 시트 제조 단계(S11``)와, 제3 부직포 재활용 시트를 제조하는 제3 재활용 시트 제조 단계(S11```)와, 각각의 재활용 시트 제조 단계(S11`, S11``, S11```)들을 통해 제조된 복수개의 부직포 재활용 시트들을 적층하여 적층체를 형성하는 적층 단계(S81)와, 적층 단계(S81)를 통해 형성된 적층체를 압축하여 탈수하는 압축 탈수 단계(S90)와, 압축 탈수 단계(S90)를 거친 적층체를 건조시키는 건조 단계(S100)와, 건조 단계(S100)를 거친 적층체를 성형하는 성형 단계(S120)를 포함한다.

제1 재활용 시트 제조 단계(S11`), 제2 재활용 시트 제조 단계(S11``) 및 제3 재활용 시트 제조 단계(S11```)는 도 4에 도시된 재활용 시트 제조 단계(S11)와 실질적으로 동일하다. 제1 재활용 시트 제조 단계(S11`)를 통해서는 제1 폐부직포를 원료로 하는 제1 부직포 재활용 시트(B1)이 제조되고, 제2 재활용 시트 제조 단계(S11``)를 통해서는 제1 폐부직포와 다른 종류의 제2 폐부직포를 원료로 하는 제2 부직포 재활용 시트(B2)가 제조되며, 제3 재활용 시트 제조 단계(S11```)를 통해서는 제1 폐부직포 및 제2 폐부직포와 다른 종류의 제3 폐부직포를 원료로 하는 제3 부직포 재활용 시트(B3)가 제조된다. 본 실시예에서는 3개의 재활용 시트 제조 단계(S11`, S11``, S11```)가 사용되는 것으로 설명하지만, 이와는 달리 2개의 재활용 시트 제조 단계 또는 4개 이상의 재활용 시트 제조 단계를 통해 각기 다른 종류의 부직포 재활용 시트들이 제조될 수 있으며, 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것이다. 본 실시예에서는, 3개의 부직포 재활용 시트(B1, B2, B3)들이 모두 다른 종류의 폐부직포를 원료로 제조된 것으로 설명하였으나, 이와는 달리 적어도 2개가 서로 다른 종류의 폐부직포를 원료로 제조된 것일 수 있으며, 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것이다.

적층 단계(S81)에서는 복수개의 재활용 시트 제조 단계(S11`, S11``, S11```)들 각각을 통해 제조된 복수개의 서로 다른 종류의 부직포 재활용 시트(B1, B2, B3)들을 적층하여 적층체가 형성된다. 도 12에는 적층 단계(S81)를 통해 형성된 적층체(E`)의 측면도가 도시되어 있다. 도 12를 참조하면, 적층체(E`)는 적층된 복수개의 부직포 재활용 시트(B1, B2, B3)들을 구비하는데, 복수개의 부직포 재활용 시트(B1, B2, B3)들은 서로 다른 종류의 폐부직포를 원료로 하는 것이다.

압축 탈수 단계(S90), 건조 단계(S100) 및 성형 단계(S120)는 도 4에 도시되어서 설명된 압축 탈수 단계(S90), 건조 단계(S100) 및 성형 단계(S120)와 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 13에는 도 1에 도시된 부직포 재활용 장치를 활용한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 부직포 재활용 방법이 순서도로서 도시되어 있다. 도 13을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 부직포 재활용 방법은, 제1 부직포 재활용 시트를 제조하는 제1 재활용 시트 제조 단계(S11`)와 제2 부직포 재활용 시트를 제조하는 제2 재활용 시트 제조 단계(S11``)와, 제3 부직포 재활용 시트를 제조하는 제3 재활용 시트 제조 단계(S11```)와, 각각의 재활용 시트 제조 단계(S11`, S11``, S11```)들을 통해 제조된 복수개의 부직포 재활용 시트들을 적층하여 적층체를 형성하는 제1 적층 단계(S81)와, 제1 적층 단계(S81)를 통해 형성된 적층체를 압축하여 탈수하는 압축 탈수 단계(S90)와, 압축 탈수 단계(S90)를 거친 적층체를 건조시키는 건조 단계(S100)와, 건조 단계(S100)를 거친 적층체에 별도로 준비된 다른 부직포 시트를 적층하여 추가 적층체를 형성하는 제2 적층 단계(S110)와, 제2 적층 단계(S110)를 통해 형성된 추가 적층체를 성형하는 성형 단계(S120)를 포함한다.

복수개의 재활용 시트 제조 단계(S11`, S11``, S11```)들 및 제1 적층 단계(S81)는 도 11에 도시된 실시예의 복수개의 재활용 시트 제조 단계(S11`, S11``, S11```)들 및 적층 단계(S81)와 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. 그에 따라, 복수개의 재활용 시트 제조 단계(S11`, S11``, S11```)들 및 제1 적층 단계(S81)를 통해 도 12에 도시된 바와 같은 예의 적층체(E')가 준비된다.

압축 탈수 단계(S90), 건조 단계(S100), 제2 적층 단계(S110) 및 성형 단계(S120)는 도 4에 도시된 실시예의 압축 탈수 단계(S90), 건조 단계(S100), 제2 적층 단계(S110) 및 성형 단계(S120)와 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 14에는 제2 적층 단계(S110)를 통해 형성된 추가 적층체가 도시되어 있다. 도 14을 참조하면, 추가 적층체(E3)는 적층체(E')의 양면에 별도로 준비된 서로 다른 두 부직포 시트(C, D)가 적층된다. 도 14에 도시된 실시예에서는 두 개의 외부 부직포 시트(C, D)가 적층되는 것으로 설명하지만, 이와는 달리 하나 또는 셋 이상이 적층될 수 있다.

이상 실시예를 통해 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 실시예는 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 수정되거나 변경될 수 있으며, 본 기술분야의 통상의 기술자는 이러한 수정과 변경도 본 발명에 속하는 것임을 알 수 있을 것이다.

100 : 부직포 재활용 장치 110 : 배합조
120 : 정착제 혼합액 저장조 130 : 원료 혼합조
140 : 원료 배출 노즐 150 : 거름조
160 : 원료 낙하부 165 : 거름부
170 : 배수관 180 : 진공 형성부
190 : 물 재활용부

Claims

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폐부직포를 분쇄하여 폐부직포 분쇄체들을 얻는 폐부직포 분쇄 단계;
상기 폐부직포 분쇄체들을 충진제와 함께 물에 분산·혼합하여 부직포 혼합물을 얻는 재료 배합 단계;
상기 부직포 혼합물에 상기 폐부직포 분쇄체들과 상기 충진제를 응집시키는 정착제를 첨가하고 혼합하여 원료를 형성하는 원료 혼합 단계;
상기 원료를 원료 배출 노즐을 이용하여 상부 공간으로 분사시켜서 공급하는 원료 투입 단계;
상기 상부 공간에 채워진 상기 원료를 상기 상부 공간의 아래에 위치하고 물을 아래로 통과시키는 거름망이 바닥에 설치되는 중간 공간으로 낙하시키는 원료 낙하 단계;
상기 중간 공간의 아래에 위치하는 하부 공간으로부터 물을 배수하여 상기 거름망 상에 부직포 재활용 시트를 형성하는 배수 단계; 및
상기 부직포 재활용 시트를 복수개 적층하여 적층체를 형성하는 적층 단계를 포함하며,
상기 원료 배출 노즐은 상기 원료가 배출되는 복수개의 분사구들이 형성되고 아래로 볼록한 원료 배출면을 구비하여, 상기 원료는 상기 상부 공간으로 고르게 분사되며,
상기 복수개의 부직포 재활용 시트들은 서로 다른 종류의 폐부직포를 원료로 하여 제조된 적어도 두 개의 부직포 재활용 시트들을 포함하는 부직포 재활용 방법.
폐부직포를 분쇄하여 폐부직포 분쇄체들을 얻는 폐부직포 분쇄 단계;
상기 폐부직포 분쇄체들을 충진제와 함께 물에 분산·혼합하여 부직포 혼합물을 얻는 재료 배합 단계;
상기 부직포 혼합물에 상기 폐부직포 분쇄체들과 상기 충진제를 응집시키는 정착제를 첨가하고 혼합하여 원료를 형성하는 원료 혼합 단계;
상기 원료를 원료 배출 노즐을 이용하여 상부 공간으로 분사시켜서 공급하는 원료 투입 단계;
상기 상부 공간에 채워진 상기 원료를 상기 상부 공간의 아래에 위치하고 물을 아래로 통과시키는 거름망이 바닥에 설치되는 중간 공간으로 낙하시키는 원료 낙하 단계;
상기 중간 공간의 아래에 위치하는 하부 공간으로부터 물을 배수하여 상기 거름망 상에 부직포 재활용 시트를 형성하는 배수 단계;
상기 부직포 재활용 시트를 복수개 적층하여 적층체를 형성하는 제1 적층 단계; 및
상기 적층체에 별도의 부직포 시트를 적어도 하나 적층하여 추가 적층체를 형성하는 제2 적층 단계를 포함하며,
상기 원료 배출 노즐은 상기 원료가 배출되는 복수개의 분사구들이 형성되고 아래로 볼록한 원료 배출면을 구비하여, 상기 원료는 상기 상부 공간으로 고르게 분사되는 부직포 재활용 방법.
폐부직포를 분쇄하여 폐부직포 분쇄체들을 얻는 폐부직포 분쇄 단계;
상기 폐부직포 분쇄체들을 충진제와 함께 물에 분산·혼합하여 부직포 혼합물을 얻는 재료 배합 단계;
상기 부직포 혼합물에 상기 폐부직포 분쇄체들과 상기 충진제를 응집시키는 정착제를 첨가하고 혼합하여 원료를 형성하는 원료 혼합 단계;
상기 원료를 원료 배출 노즐을 이용하여 상부 공간으로 분사시켜서 공급하는 원료 투입 단계;
상기 상부 공간에 채워진 상기 원료를 상기 상부 공간의 아래에 위치하고 물을 아래로 통과시키는 거름망이 바닥에 설치되는 중간 공간으로 낙하시키는 원료 낙하 단계;
상기 중간 공간의 아래에 위치하는 하부 공간으로부터 물을 배수하여 상기 거름망 상에 부직포 재활용 시트를 형성하는 배수 단계;
상기 부직포 재활용 시트를 복수개 적층하여 적층체를 형성하는 제1 적층 단계; 및
상기 적층체에 별도의 부직포 시트를 적어도 하나 적층하여 추가 적층체를 형성하는 제2 적층 단계를 포함하며,
상기 원료 배출 노즐은 상기 원료가 배출되는 복수개의 분사구들이 형성되고 아래로 볼록한 원료 배출면을 구비하여, 상기 원료는 상기 상부 공간으로 고르게 분사되며,
상기 복수개의 부직포 재활용 시트들은 서로 다른 종류의 폐부직포를 원료로 하여 제조된 적어도 두개의 부직포 재활용 시트들을 포함하는 부직포 재활용 방법.
청구항 5 내지 청구항 7 중 어느 하나의 청구항에 있어서,
상기 원료 낙하 단계에서 상기 원료는 상기 상부 공간의 바닥 전체에 걸쳐서 고르게 분포되는 복수개의 관통구들을 통해 상기 중간 공간으로 낙하하는 부직포 재활용 방법.
청구항 5 내지 청구항 7 중 어느 하나의 청구항에 있어서,
상기 원료 낙하 단계에서 상기 원료는 상기 중간 공간과 상기 하부 공간에서 물이 상기 거름망보다 높게 채워진 상태에서 투입되는 부직포 재활용 방법.
청구항 5 내지 청구항 7 중 어느 하나의 청구항에 있어서,
상기 배수 단계 수행 후 상기 하부 공간의 공기를 배기하여 상기 부직포 재활용 시트를 탈수하는 진공 탈수 단계를 더 포함하는 부직포 재활용 방법.
청구항 5 내지 청구항 7 중 어느 하나의 청구항에 있어서,
상기 적층체를 압축하여 탈수하는 압축 탈수 단계를 더 포함하는 부직포 재활용 방법.
청구항 5 내지 청구항 7 중 어느 하나의 청구항에 있어서,
상기 적층체를 가열 처리하여 건조시키는 건조 단계를 더 포함하는 부직포 재활용 방법.