KR102344706B1 - 중금속이 함유된 합성수지가 감소된 재생원료 제조방법 - Google Patents

중금속이 함유된 합성수지가 감소된 재생원료 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 중금속이 함유된 합성수지가 감소된 재생원료 제조방법에 관한 것으로서, (a) 재생원료로 제조될 합성수지를 세척하여 이물질을 제거하는 단계; (b) 세척된 합성수지를 분쇄기로 공급하여 분쇄시키는 단계; (c) 분쇄된 합성수지를 물에 투입하여 물보다 비중이 낮아 수면에 부유한 합성수지를 1차 선별하는 단계; (d) 선별된 합성수지를 건조시켜 수분을 제거하는 단계; (e) 색상분별기를 통해 기타색상 계열을 가진 합성수지를 제거하여, 흰색 계열의 합성수지를 2차 선별하는 단계; (f) 2차 선별된 합성수지를 융해시키는 단계 및 (g) 융해된 합성수지를 일정한 크기를 가진 조각 형태로 성형하여 재생원료를 제작하는 단계를 포함하여, 강성은 비교적 낮지만 카드뮴이 적어 맹독성을 발생시키지 않는 친환경적인 흰색 계열의 재생원료를 제조할 수 있는 효과가 있다.

Description

중금속이 함유된 합성수지가 감소된 재생원료 제조방법{Product method of recycled materials reduced synthetic resin containing heavy metals}
본 발명은 중금속이 함유된 합성수지가 감소된 재생원료 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 중금속이 함유된 빨간색, 노란색 계열의 합성수지를 제거하고 흰색 계열의 합성수지를 선별하는 것으로 중금속의 함유가 감소된 재생원료를 제조하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 합성수지는 다양한 상품의 포장을 하기도 하고, 페트병 및 상품의 본체와 하우징을 이루기도 하는 등 다양한 형태로 사용되고 있다. 이러한 합성수지로 형성되는 제품들은 합성수지 용융 시 특별한 색상을 첨가하여 고유의 색체를 내고 있다.
기본적인 색상별로 살펴보면, 무색의 합성수지가 있고, 흰색 색상 계열, 빨간색 계열, 노란색 계열, 기타색상으로 구분된다. 이들은 모두 색상을 내는 색소에 회분이 포함되어 색을 구현하게 되며, 이 색상별로 투입되는 분량은 다르다.
예를 들어, 무색의 경우 투입되는 회분량은 총 중량에 비해 약 0.1%이고, 흰색 계열의 경우 투입되는 회분량은 총 중량에 비해 약 1.5%, 빨간색이나 노란색 계열은 약 0.2%의 회분이 투입되어야만 색상을 구현할 수 있다.
그러나, 이렇게 합성수지 제품이나 물품의 색상을 내기 위해 투입되어야만 하는 회분은 경도가 비교적 낮기 때문에 함량이 높을수록 용융되어 칩화하기 힘들어 합성수지 재생에는 유리하지 못한다.
또한, 빨간색 계열이나 노란색 계열의 색상의 재생 합성수지는 안료에 1군 발암물질로 분류되는 카드뮴이 많이 들어가는 문제점이 있다. 이 때문에, 강성을 보강하기 위해서 빨간색 계열이나 노란색 계열 색상의 재생 합성수지를 이용하게 되면 맹독성을 발생시키는 문제점이 따르게 된다.
이에, 흰색 계열의 안료에는 실질상 카드뮴이 적거나 거의 없다고 해도 무방하고, 이러한 중금속이 함유된 합성수지가 감소된 흰색 계열의 재생원료를 제조하는 방법이 필요한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 실시 예에 따른 중금속이 함유된 합성수지가 감소된 재생원료 제조방법은 물의 비중과 색상을 이용하여 흰색 계열의 합성수지만을 선별하여 재생원료를 제조함으로써, 중금속이 함유된 합성수지를 제외시켜 흰색 계열의 합성수지만을 이용하여 재생원료를 제조할 수 있는 방법을 제공하는 데 목적이 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 중금속이 함유된 합성수지가 감소된 재생원료 제조방법은 중금속이 함유된 합성수지가 감소된 재생원료를 제조하는 방법에 있어서, (a) 재생원료로 제조될 합성수지를 세척하여 이물질을 제거하는 단계; (b) 세척된 합성수지를 분쇄기로 공급하여 분쇄시키는 단계; (c) 분쇄된 합성수지를 물에 투입하여 물보다 비중이 낮아 수면에 부유한 합성수지를 1차 선별하는 단계; (d) 선별된 합성수지를 건조시켜 수분을 제거하는 단계; (e) 색상분별기를 통해 기타색상 계열을 가진 합성수지를 제거하여, 흰색 계열의 합성수지를 2차 선별하는 단계; (f) 2차 선별된 합성수지를 융해시키는 단계 및 (g) 융해된 합성수지를 일정한 크기를 가진 조각 형태로 성형하여 재생원료를 제작하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 (b)단계는, 상기 세척된 합성수지를 직경 4 내지 6cm의 크기로 분쇄할 수 있다.
또한, 상기 (c)단계는, 비중선별부를 통해 물보다 낮은 비중을 가진 합성수지를 선별하고, 상기 비중선별부는, 물과 합성수지가 투입되고, 물보다 낮은 비중을 가진 합성수지가 부유하도록 마련되는 선별통; 상기 선별통의 상단에 형성되어, 상기 부유한 합성수지를 외부로 밀어내는 가이드부; 상기 선별통의 일측에 형성되고 상기 밀려진 합성수지와 함께 빠져나온 물을 하측으로 내보내도록 메쉬가 마련되는 메쉬레일; 상기 메쉬레일로부터 합성수지가 이동되어 모이도록 마련된 이동통로 및 상기 이동통로의 하단에 형성되어 합성수지가 하나씩 수지홀더에 안착되도록 형성된 하나 이상의 이젝터를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 가이드부는, 갈고리가 밀집되게 형성되어 수중을 긁는 것으로 물보다 비중이 낮아 부유한 합성수지를 상기 메쉬레일 측으로 밀어내는 갈고리부 및 상기 갈고리부가 회전하도록 마련되는 구동부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 색상분별기는, 합성수지의 방향으로 빛을 발산하여, 합성수지의 색상이 뚜렷하게 보이도록 하는 조명부; 상기 조명부의 인접하게 설치되어 합성수지의 색상을 수집하는 수집부; 상기 수집부에서 수집된 색상의 계열을 판별하는 판별부 및 상기 판별부에서 판별된 흰색 색상 계열과 기타색상 계열을 분리하는 이송부를 포함하고, 상기 이송부는, 상기 수지홀더를 이송시키는 이송레일 및 상기 수지홀더의 이동 및 방향을 결정하는 제어부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 (g)단계는, 융해된 합성수지를 바형태의 성형물로 성형하고, 하나 이상의 칼날이 일정간격으로 배열된 롤 형태의 절단부를 통해 상기 성형물을 절단시켜 일정 크기를 가진 조각의 형태로 재생원료를 제조할 수 있다.
또한, 상기 (f)단계 이후, 융해된 합성수지로부터 메쉬형태로 형성되되 자력이 마련된 스크린을 통해 중금속이 걸러지도록 하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 (g)단계 이후에, 상기 재생원료 중에서 기타색상이 섞인 불량품을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 중금속이 함유된 합성수지가 감소된 재생원료 제조방법은 물의 비중과 색상을 이용하여 중금속이 함유된 합성수지를 제거하는 것으로, 강성은 비교적 낮지만 카드뮴이 적어 맹독성을 발생시키지 않는 친환경적인 흰색 계열의 재생원료를 제조할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 중금속이 함유된 합성수지가 감소된 재생원료 제조방법의 순서도이다.
도 2는 도 1에서 융해단계 이후, 스크린 거르는 단계를 포함한 순서도이다.
도 3은 도 1의 재생원료 제작 단계 이후, 불량품 제거 단계를 포함한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 중금속이 함유된 합성수지가 감소된 재생원료 제조방법을 수행하기 위해 이용되는 제조라인을 나타낸 사시도이다.
도 5는 도 4의 선별통 및 가이드부를 나타낸 사시도이다.
도 6은 도 4의 메쉬레일, 이동통로 및 이젝터를 나타낸 사시도이다.
도 7은 도 4의 색상분별기를 나타낸 저면사시도이다.
도 8은 도 7의 색상분별기를 구체적으로 나타낸 블록도이다.
도 9는 도 8의 이송부를 구체적으로 나타낸 블록도이다.
이하, 도면을 참조한 본 발명의 설명은 특정한 실시 형태에 대해 한정되지 않으며, 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있다. 또한, 이하에서 설명하는 내용은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하의 설명에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용되는 용어로서, 그 자체에 의미가 한정되지 아니하며, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 명세서 전체에 걸쳐 사용되는 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 이하에서 기재되는 "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로 해석되어야 하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 중금속이 함유된 합성수지가 감소된 재생원료 제조방법의 순서도이고, 도 2는 도 1에서 융해단계 이후, 스크린 거르는 단계를 포함한 순서도이며, 도 3은 도 1의 재생원료 제작 단계 이후, 불량품 제거 단계를 포함한 순서도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 중금속이 함유된 합성수지가 감소된 재생원료를 제조하는 방법은 재생원료로 제조될 합성수지를 세척하여 이물질을 제거하는 단계(S10), 세척된 합성수지를 분쇄기로 공급하여 분쇄시키는 단계(S20), 분쇄된 합성수지를 물에 투입하여 물보다 비중이 낮아 수면에 부유한 합성수지를 1차 선별하는 단계(S30), 선별된 합성수지를 건조시켜 수분을 제거하는 단계(S40), 색상분별기를 통해 기타색상 계열을 가진 합성수지를 제거하여, 흰색 계열의 합성수지를 2차 선별하는 단계(S50), 2차 선별된 합성수지를 융해시키는 단계(S60) 및 융해된 합성수지를 일정한 크기를 가진 조각 형태로 성형하여 재생원료를 제작하는 단계(S70)를 포함할 수 있다.
먼저, S10 단계는 재생원료로 제조될 합성수지를 세척하여 이물질을 제거하는 단계일 수 있다.
여기서 재생원료로 제조될 합성수지는 재활용 플라스틱일 수 있어, 음료병 및 세제통과 같은 용도로 쓰였을 수 있으므로 이물질이 내부에 묻어있을 수 있다. 이에, S10 단계에서 합성수지 내부 및 외부를 세척하는 것으로 이물질을 제거할 수 있다. 또한 작업장에 이송되었을 때, 작업장 내부에 흘러 다니거나 떠다니는 이물질에 의해 오염된 합성수지도 같이 세척할 수 있다.
S10 단계는 컨베이어벨트와 같은 이송수단을 통해 합성수지를 이송시키면서, 상부에서 분사구를 통해 물을 쏘아 이송과 동시에 합성수지를 세척하는 방법을 사용할 수도 있다. 또한, 이송수단은 하기에서 기재될 이송레일(241)과 같은 구성으로 볼 수 있다.
S10 단계는 분사구가 합성수지가 이송될 때와 이송되지 않을 때를 감지하여 물을 쏘는 방법을 사용하여, 비용적인 측면에서도 절약할 수 있으며, 세척으로 인하여, 합성수지의 선별작업이 보다 용이하게 이루어지도록 할 수 있다.
S10 단계 이후, S20 단계는 세척된 합성수지는 분쇄기로 공급하여 분쇄시키는 단계일 수 있다.
구체적으로, S20 단계는 분쇄기에 세척된 합성수지를 공급하여, 합성수지를 직경 4 내지 6cm의 크기로 분쇄할 수 있다. 즉, 합성수지를 분쇄함으로써, 물의 비중과 색상을 이용하여 선별할 시에 보다 정확한 선별과정을 거칠 수 있도록 할 수 있다.
합성수지가 4cm 미만의 크기로 절단될 경우, 1차 선별하는 단계에서 하나의 수지홀더에 둘 이상의 합성수지가 삽입될 경우가 발생하여 색상으로 선별할 시에 보다 정확한 결과값을 나타내지 못하는 문제점이 발생할 수 있다. 6cm 초과의 크기로 절단될 경우, 물의 비중을 이용하여 선별할 시, 합성수지 자체의 표면적이 넓어 물의 비중보다 합성수지의 비중이 크더라도 물에 부유할 수 있어, 중금속이 함유된 합성수지가 선별되는 문제점이 발생할 수 있다.
여기서, 분쇄기는 일반적으로 합성수지 분쇄에 쓰이는 분쇄기일 수 있으며, 그 중에서 분쇄 날의 간격이 넓게 되어 상기 범위의 크기로 합성수지를 자를 수 있는 모든 분쇄기를 포함할 수 있으므로, 자세한 설명은 생략하기로 한다.
S20 단계를 통해 분쇄된 합성수지는 중금속이 함유된 합성수지를 1차 선별하는 단계를 거칠 수 있다.
S30 단계는 분쇄된 합성수지를 물에 투입하여 물보다 비중이 낮아 수면에 부유한 합성수지를 선별하는 단계일 수 있다. 이 때, 물에 가라앉는 합성수지를 물보다 비중이 높은 중금속이 함유된 합성수지로 간주하여 제거할 수 있다.
구체적으로, S30 단계는 물의 비중을 1이라 가정했을 때, 합성수지를 물에 투입하여 1보다 비중이 낮아 부유한 합성수지만을 선별하여, 1보다 비중이 커 가라앉는 합성수지를 제거하는 것으로, 중금속이 함유된 합성수지를 제거할 수 있다.
여기서, S30 단계는 일 예로 비중선별부(10)를 통해 진행될 수 있는데, 이 경우에 대해서는 하기에서 보다 자세하게 설명하기로 한다.
즉, S30 단계는 분쇄된 합성수지에서 물의 비중을 이용하여 1차로 중금속을 제거시킬 수 있으며, 중금속이 포함되지 않다고 판단된 합성수지를 하나씩 이송할 수 있다.
S30 단계는 세척과 비중선별부(10)를 거쳐 표면에 물기가 묻어있는 합성수지를 수지홀더(미도시)에 집어 넣을 수 있으며, 이송레일(241)이 수지홀더를 이송하여 합성수지를 건조할 수 있다. S40 단계는 비중선별부(10)로부터 표면의 수분이 일부 제거된 합성수지에서 수분을 완전히 제거하는 단계일 수 있다.
선별된 합성수지를 건조시킬 수 있으며, 이때 열과 바람을 이용하여 합성수지 표면에 남아있는 수분을 제거할 수 있다.
합성수지의 표면에 남아있는 물기를 제거하는 것은 색상분별기(20)에서 물기의 반사로 인하여 색상을 잘 못 판단하는 것을 방지하기 위함이다.
구체적으로, S40 단계는 열 또는 바람을 분사하는 터널에 수지홀더를 통과시켜 건조할 수 있으나, 이는 예시적인 것으로, 합성수지 표면의 수분을 제거할 수 있는 모든 건조방법을 사용할 수 있다.
이에, 합성수지의 표면에 남아있는 물기가 빛을 반사하여 색상분별기(20)가 중금속이 함유된 합성수지 또는 합성수지가 밝은 색상의 계열로 판단하는 것으로 선별에 오류가 생기는 것도 방지할 수 있다. 또한, 수분에 의해 융해작업에 미치는 불리함을 제거하기 위하여 건조가 시행될 수도 있다
S40 단계는 합성수지를 건조시킨 후에, 이송레일(241)을 통해 색상분별기(20)로 합성수지를 보낼 수 있으며, 색상분별기(20)을 통해 기타색상 계열을 가진 합성수지를 제거하는 단계일 수 있다.
S50 단계는 색상분별기(20)를 통해 기타색상 계열을 가진 합성수지를 제거하여, 흰색 계열의 합성수지를 2차 선별하는 단계일 수 있다. 색상분별기(20)를 통해 흰색계열의 색상만을 남겨 중금속이 함유된 합성수지를 대다수 제거할 수 있도록 할 수 있다.
또한, 기타색상 중 특히 중금속의 함유량이 높은 빨간색 및 노란색 계열의 색상을 보다 더 명확히 판별하여 제거할 수 있다.
여기서, S50 단계는 일 예로 색상분별기(20)를 통해 진행될 수 있는데, 이 경우에 대해서는 하기에서 보다 자세하게 설명하기로 한다.
한편, 색상을 이용하여 2차 선별된 흰색 계열의 합성수지를 재생원료로 제조하기 위하여 융해시킬 수 있다. 이에, S60 단계는 색상분별기(20)를 거쳐 2차 선별된 합성수지를 융해시키는 단계일 수 있다.
구체적으로 S60 단계는 중금속이 함유된 합성수지가 선별된 합성수지를 이용하여 재생원료를 제조하기 위하여 용융하는 작업일 수 있다. 용융 작업 시 합성수지의 용융은 200℃ 내지 300℃의 온도에서 이뤄질 수 있다.
200℃미만의 온도에서 용융할 경우, 합성수지가 잘 녹지 않아 성형할 때 재생원료 내에 이물질로 판단될 수 있으며, 300℃ 초과의 온도에서 용융할 경우, 합성수지가 타게 되어, 선별한 합성수지를 재생원료로 사용하지 못할 문제점이 발생한다. 이에, 바람직하게는 250℃의 온도에서 선별된 합성수지를 용융할 수 있다.
합성수지를 용융하여 겔화시킨 후, 용융된 합성수지를 일정한 크기를 가진 조각 형태로 성형하여 재생원료로 제작하는 단계(S70)를 거칠 수 있다.
S70 단계는 겔화시킨 합성수지를 용융장치에서 토출시켜 식히는 과정을 거칠 수 있으며, 이 때 합성수지를 다수개의 홀이 형성된 성형판에 통과시켜 성형물로 제조할 수 있다.
구체적으로, 융해되어 겔 상태의 합성수지를 성형판에 통과시킴으로써, 바형태의 성형물로 성형될 수 있으며, 성형물을 물에 수침시키는 것으로 성형물의 온도를 낮추도록 마련할 수 있다.
수침은 융용 시 300℃의 온도까지 올라갔던 성형물의 온도를 식혀 이송 또는 다른 형태로 제작하기 용이하도록 마련하는 과정으로, 성형물을 롤 또는 컨베이어와 같은 이송수단 및 물을 통해 이송과 동시에 온도를 식힐 수 있다.
수침이 진행될 시 물의 온도는 40℃ 내지 70℃으로 형성할 수 있으며, 깊이는 50cm 이상으로 형성될 수 있다.
물이 40℃미만의 온도로 마련될 경우, 성형물이 급냉되어 내부에 공기 구멍이 생겨 이송 시에 바 형태가 절단될 수 있는 위험성이 있다. 70℃초과의 온도로 마련될 경우, 물에 수침된 성형물의 온도가 식혀지지 않아, 바 형태의 성형물이 서로 늘러붙어 하기 절단부에서 일정한 크기의 재생원료로 제조되지 못할 문제점이 있다.
또한, 물의 깊이가 50cm 미만의 깊이로 마련될 경우, 용융된 합성수지가 물이 마련된 통의 바닥으로 침전되어 재생원료로 성형하는 단계까지 성형물이 이송되지 못하는 문제점이 발생할 수 있다.
S70 단계는 하나 이상의 칼날이 일정간격으로 배열된 롤 형태로 마련된 절단부를 통해 바 형태의 성형물을 일정크기로 절단시킬 수 있다.
구체적으로, S70 단계는 상/하측 대향되는 위치에 마련된 롤에 성형물을 통과시킬 수 있으며, 성형물이 롤 사이를 통과할 시에 롤 외주면에 배열된 칼날을 통해 성형물을 절단할 수 있다.
즉, 절단부의 칼날은 롤의 원주를 따라 동일한 간격을 가져 톱니의 형태로 형성될 수 있으며, S70 단계는 롤의 칼날을 통해 성형물을 펠릿 형태의 재생원료로 제조할 수 있다.
다른 일 예로는, 상측에 상기의 롤이 형성되고 하측에 컨베이어가 형성되어, 절단과 이송을 동시에 할 수도 있으나, 이는 예시적인 것으로 성형물을 절단하는 모든 방법이 사용될 수도 있어 이에 한정하지는 않는다.
가장 바람직하게는 상/하측 대향되는 위치에 절단부의 롤이 형성되어 성형물을 롤 사이에 통과시키고, 롤 외주면에 배열된 칼날이 톱니바퀴와 같이 맞물리는 것으로 성형물을 일정한 크기로 절단할 수 있다.
이에 따라, S70 단계는 성형물이 일정한 크기를 가진 재생원료로 제조될 수 있어, 재생원료를 이용하여 제품을 제작할 시에 불량품을 저감시킬 수 있는 효과가 있다.
도 2을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 중금속이 함유된 합성수지가 감소된 재생원료 제조방법은 S60 단계 이후, 융해된 합성수지로부터 메쉬형태로 형성되되 자력이 마련된 스크린을 통해 중금속이 걸러지도록 하는 단계(S65)를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, S65 단계는 융해하기 전에 색상분별기를 통과한 후 이송될 때 작업장의 이물질이 삽입되었을 경우를 염려하여 스크린에 걸러지도록 할 수 있으며, S60 단계에서 녹지 않는 합성수지 및 알루미늄과 같은 이물질을 제거할 수 있다.
여기서, 스크린은 메쉬망의 형태로 이뤄질 수 있으며, 스크린을 빠져나간 합성수지는 S70 단계로 갈 수 있으며, S70 단계에서 식혀지고, 일정한 크기를 가진 조각 형태로 성형하여 재생원료로 제작될 수 있다.
이에 따라, S70 단계에서 보다 적은 이물질을 함유한 성형물을 제조할 수 있는 장점이 있다.
또한, S65 단계는 자력을 함유한 스크린을 마련할 수 있으며, 스크린의 자력에 의하여 색상분별기(20)을 통해 선별되었던 중금속을 한번 더 거를 수 있도록 할 수 있다.
구체적으로, S65 단계는 용융된 합성수지를 거름관에 삽입할 수 있으며, 거름관은 다수개의 홀이 거름관의 길이방향을 따라 길게 형성되어 용융된 합성수지가 홀을 통해 빠져나갈 수 있도록 할 수 있다. 여기서, 거름관을 스크린으로 감싸도록 마련함으로써, 거름관 및 스크린을 통과한 합성수지는 중금속 및 이물질이 제거된 상태가 될 수 있어, 스크린을 통과하기 전의 합성수지보다 더 중금속이 감소된 성형물을 얻을 수 있는 효과가 있다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 중금속이 함유된 합성수지가 감소된 재생원료 제조방법은 S70 단계에서 제조된 재생원료 중에서 기타색상이 섞인 불량품을 제거하는 단계(S80)를 포함할 수 있다.
S80 단계는 불량품을 선별할 시에 색상분별기(20)를 통과시켜 흰색 색상 계열 즉, RGB 가산혼합법에 의해 [R,G,B]에서 [0.9 내지 1, 0.9 내지 1, 0.9 내지 1]의 범위를 벗어난 재생원료를 제거하도록 마련될 수 있다. 또한, 색상분별기(20)가 흰색 즉, 회색조(grayscale)에서 0.5이상의 범위를 갖을 수 있도록 RGB 각각의 값은 유사한 값을 가진 색상만을 선별하도록 할 수 있다.
RGB의 값 또는 범위가 유사하지 않을 경우, 중금속이 함유되었다고 판단되는 빨간색 및 노란색 계열의 색상을 가진 재생원료를 제거하지 못하는 문제점이 발생 할 수 있다.
이에 따라, 이러한 방법을 통해 제작된 재생원료는 흰색 색상의 계열로 마련되어 중금속의 함유가 현저히 감소한 재생원료를 제조할 수 있다.
또한, S80 단계는 크기가 다른 재생원료도 선별할 수 있어, 후에 제조된 재생원료들로 제품을 제조할 경우, 용융되지 않은 재생원료가 줄어들어 불량품 생산이 적어지도록 할 수 있는 효과가 있다.
색상분별기(20)를 이용한 후에, 각기 다른 메쉬크기를 가진 메쉬망 사이로 통과시킬 수 있으며, 통과된 재생원료를 크기에 따라 분류할 수 있어, 재생원료를 이용하여 제품을 제작할 시에 용융되지 않은 재생원료가 없도록 하는 효과를 불러올 수 있다.
다음으로, 본 발명의 실시 예에 따른 중금속이 함유된 합성수지가 감소된 재생원료를 제조하기 위한 비중선별부 및 색상분별기에 대해 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 중금속이 함유된 합성수지가 감소된 재생원료 제조방법을 수행하기 위해 이용되는 제조라인을 나타낸 사시도이고, 도 5는 도 4의 선별통 및 가이드부를 나타낸 사시도이며, 도 6은 도 4의 메쉬레일, 이동통로 및 이젝터를 나타낸 사시도이고, 도 7은 도 4의 색상분별기를 나타낸 저면사시도이며, 도 8은 도 7의 색상분별기를 구체적으로 나타낸 블록도이고, 도 9는 도 8의 이송부를 구체적으로 나타낸 블록도이다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 비중선별부(10)는 물보다 낮은 비중을 가진 합성수지를 선별하는 장치로, 선별통(11), 가이드부(12), 메쉬레일(13), 이동통로(14) 및 이젝터(15)를 포함할 수 있다.
먼저, S30 단계에서 합성수지를 물의 비중에 따라 1차로 선별하기 위하여, 물과 합성수지를 선별통(11)에 투입할 수 있다. 이에, 선별통(11)은 내부에서 물보다 낮은 비중을 가진 합성수지가 부유하도록 마련될 수 있다. 또한, 선별통(11)은 도면에서는 도시되어 있지 않지만 하측에 물보다 높은 비중을 가져 가라앉은 합성수지를 제거할 수 있는 도어(미도시)가 형성될 수 있다.
여기서, 도어(미도시)는 S30 단계에서 물보다 높은 비중의 합성수지를 물과 함께 배출해내기 위한 것으로, 배출된 물을 배수구로 바로 빠져나가도록 하여, 물에 의해 전기장치가 고장이 나는 사고를 방지할 수도 있다.
선별통(11)은 비중으로 선별된 합성수지를 선별통(11)의 외측으로 보내도록 가이드부(12)가 형성될 수 있다.
예를 들어, 선별통(11)은 내부의 부피가 크도록 깊게 형성될 수 있다. 물의 깊이만큼 물보다 비중이 높은 합성수지와 물보다 비중이 낮은 합성수지가 보다 명확히 차이나도록 할 수 있다. 이에, 가이드부(12)가 물에 부유한 합성수지를 쓸어 선별통(11)의 외부로 내보낼 때 중금속이 섞이지 않도록 할 수 있다.
이에 따라 선별통(11)은 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 이송레일(241)보다 높은 곳에서 합성수지를 떨어뜨릴 수 있도록 형성될 수 있으나, 이는 예시적인 것으로, 메쉬레일(13)의 바이브레이터모터(131)를 통해 합성수지를 이송시킬 수 있는 높이만큼에 형성되는 모든 형태를 포함할 수 있어 이에 한정하지는 않는다.
가이드부(12)는 선별통(11)의 상단에 형성되어, 물보다 비중이 낮아 부유한 합성수지를 외부로 밀어낼 수 있어, 갈고리부(121) 및 구동부(122)를 포함할 수 있다.
갈고리부(121)는 갈고리가 밀집되게 형성되어 수중을 긁는 것으로 물보다 비중이 낮아 부유한 합성수지를 메쉬레일(13) 측으로 밀어낼 수 있다.
여기서, 갈고리부(121)는 갈고리가 밀집된 바가 다수 개로 형성될 수 있어, 물에 부유한 합성수지를 연속적으로 긁어 중금속이 없다고 판단된 합성수지를 빠짐없이 메쉬레일(13)로 보낼 수 있다.
구체적으로, 갈고리부(121)는 수중을 긁어 부유한 합성수지를 메쉬레일(13) 측으로 토출시킬 수 있으며, 도 5에 도시된 바와 같이, 갈고리가 메쉬레일(13)측으로 꺾여 소정의 량의 합성수지가 메쉬레일(13)으로 토출되지 않고 상부로 이동될 수 있으나, 갈고리부(121)는 이러한 합성수지도 포함하여 물과 함께 메쉬레일(13)로 토출시킬 수 있다.
또한, 갈고리부(121)는 도면에 도시된 바와 같이, 일자의 형태로 이뤄질 수 있으나, 이는 예시적인 것으로, 바람직하게는 메쉬레일(13) 방향의 일측이 하방으로 꺾인 형태로 격차를 주도록 마련될 수 있어, 합성수지가 보다 더 용이하게 갈고리부(121)에서 떨어지도록 마련될 수 있다.
이에, 갈고리부(121)는 선별통(11)보다 길게 형성되는 것으로 메쉬레일(13)로 합성수지를 정확히 안착시킬 수 있는 장점이 있다.
즉, 갈고리부(121)는 수중을 긁는 것으로 물이 메쉬레일(13) 방향으로 덜 방출되도록 할 수 있으며, 물보다 비중이 낮아 부유한 합성수지를 메쉬레일(13)로 안착시켜 이송시킬 수 있다.
여기서, 갈고리부(121)는 구동부(122)에 의해 갈고리가 회전하도록 마련될 수 있다.
구체적으로 구동부(122)는 갈고리부(121)의 일측에 형성되어, 양끝단에 형성된 롤을 구동시킬 수 있어 갈고리부(121)가 회전하면서 수중을 긁도록 마련할 수 있다.
구동부(122)는 내측에 회전을 할 수 있는 구동기가 형성될 수 있으며, 구동기는 갈고리부(121)의 일측과 연결됨으로써, 갈고리가 연결된 롤을 회전시키도록 할 수 있다.
이에, 구동부(122)는 일측의 롤을 구동시키면서 갈고리가 연결된 타측의 롤도 같이 회전시킬 수 있어, 갈고리부(121)가 물에 부유한 합성수지를 이송시킬 수 있도록 할 수 있다.
또한, 구동부(122)는 보호캡(미도시)로 감싸질 수 있어 갈고리부(121)에 의해 튀겨진 물이 닿지 않도록 할 수 있다. 이는 물과 기계장치가 만나 구동부가 고장나는 것을 방지하기 위함으로써, 이에 한정하지는 않는다.
한편, 메쉬레일(13)은 선별통(11)의 일측, 가이드부(12)가 합성수지를 이송시키는 방향에 형성될 수 있으며, 가이드부(12)에 의해 밀려진 합성수지와 함께 빠져나온 물을 하측으로 내보내도록 형성될 수 있다.
메쉬레일(13)은 가이드부(12)로부터 이송된 합성수지가 안착될 수 있으며, 측면에 형성된 바이브레이터모터(131)에 의하여 진동이 형성되고, 진동에 의하여 합성수지가 하측으로 이송될 수 있도록 할 수 있다.
구체적으로, 메쉬레일(13)은 35° 내지 55°의 경사를 가지고 형성되어 진동에 의해 합성수지가 하측으로 이송되면서, 합성수지와 같이 토출된 물이 메쉬 사이로 떨어지도록 마련될 수 있다.
메쉬레일(13)의 경사가 35°미만으로 형성될 경우, 바이브레이터모터(131)에 의해 형성된 진동이 합성수지를 메쉬레일(13)의 하측으로 이송시키지 못 할 수 있다. 경사가 55°초과의 경사로 형성될 경우, 합성수지가 메쉬레일(13)을 너무 빠르게 지나칠 수 있어, 합성수지의 표면에 묻어있는 수분이 메쉬의 아래로 떨어지지 않아 수지홀더에 물이 다량으로 투입되는 문제점이 발생할 수 있다.
수지홀더에 물이 다량으로 투입될 경우, 합성수지의 색상을 판별하는 S50 단계 및 합성수지를 용융시키는 S60 단계에 불필요한 영향을 줘, 재생원료가 불량품으로 제조될 수 있다.
메쉬레일(13)을 지난 합성수지는 바이브레이터모터(131)의 진동에 의해 이동통로(14)로 이송될 수 있다.
이동통로(14)는 메쉬레일(13)로부터 합성수지가 이동되어 한 곳으로 모이도록 마련될 수 있다. 이동통로(14)는 메쉬레일(13)을 통해 물이 빠져나간 합성수지가 모일 수 있으며 선별된 합성수지를 일렬로 배열할 수 있다.
이동통로(14)는 하단이 좁아지는 깔때기 형상으로 형성될 수 있으나, 이는 예시적인 것으로 메쉬레일(13)로부터 합성수지가 이송되어 일렬로 배열할 수 있는 모든 형태를 포함하므로 한정적이 아닌 것이다.
또한, 하기의 도면에서 이동통로(14)는 상부가 개방되어 있는 깔때기 모양으로 도시되었으나, 이는 이동통로(14)가 형성된 형태를 보다 이해되기 쉽도록 도시한 것으로 상부가 폐쇄된 형태로 형성되는 것이 바람직하다.
이동통로(14)를 통해 배열된 합성수지는 이젝터(15)를 통해 하나씩 수지홀더로 안착될 수 있다.
이젝터(15)는 이동통로(14)의 하단에 형성되어, 수지홀더에 합성수지를 하나씩 안착시킬 수 있다.
여기서, 수지홀더는 분쇄된 합성수지가 안착되는 홀더로, 사각, 삼각, 원형일 수 있으며, 합성수지를 이송시키고, 색상분별기(20)를 통과할 수 있는 모든 홀더를 포함할 수 있어 이에 한정하지는 않는다.
이젝터(15)는 상하로 개폐부(151)를 이동시킬 수 있으며, 개폐부(151)가 이동통로(14)의 하단을 개폐함으로서, 합성수지를 하나씩 토출시킬 수 있다. 개폐부(151)는 동일한 시간 간격으로 이동통로(14)의 하단을 개폐할 수 있어, 합성수지가 수지홀더 1개당 1개씩 투입되도록 마련될 수 있다.
이에 따라, 이젝터(15)는 색상분별기(20)에서 합성수지가 선별될 때 보다 정확한 색상 계열을 판단하도록 하는 효과가 있다.
합성수지가 안착된 수지홀더는 하기에서 기재될 이송레일(241)에 의해 이송되어 S40 단계로 이송되어 합성수지를 건조시킬 수 있으며, 건조된 합성수지는 색상으로 2차 선별되기 위하여 색상분별기(20)로 이송될 수 있다.
도 4 및 도 7 내지 도 9를 참조하면, 색상분별기(20)는 합성수지의 색상을 판별하여, S50 단계에서 합성수지가 중금속을 함유하는 지를 판단하는 데에 사용되는 장치로, 조명부(21), 수집부(22), 판별부(23) 및 이송부(24)를 포함할 수 있다.
색상분별기(20)는 수지홀더가 지나갈 수 있는 입구 및 출구가 마련된 하우징으로 형성될 수 있으며, 하우징을 지나간 합성수지의 색상 계열을 판단하여, 기타색상의 합성수지와 흰색 계열의 합성수지를 나눌 수 있다.
조명부(21)는 합성수지의 방향으로 빛을 발산하여, 합성수지의 색상이 뚜렷하게 보이도록 할 수 있다. 조명부(21)는 하우징의 내표면에 다수 개가 형성될 수 있으며, 바람직하게는 하우징의 상단에서 합성수지의 방향으로 빛을 발산할 수 있도록 형성될 수 있다.
이에, 조명부(21)는 형광등, 백열등, 삼파장 전구, Visible LED, Infrared LED, UV LED 및 고휘도 LED를 모두 포함할 수 있다. 가장 바람직하게는 일반 LED보다 밝기가 높아 합성수지의 색상 계열을 뚜렷하게 판별하도록 빛을 비출 수 있는 백색의 고휘도 LED로 형성될 수 있다.
수집부(22)는 조명부(21)의 인접하게 설치되어 합성수지의 색상을 수집할 수 있다.
구체적으로, 수집부(22)는 하우징의 상단에 형성되어, 그 주위의 둘레를 조명부(21)가 감싸도록 형성될 수 있다. 또한, 수집부(22)는 카메라로 형성될 수 있으며, 카메라의 렌즈에 조명부(21)의 빛이 직접 들어가지 않도록 마련될 수 있다.
여기서, 카메라는 일반적으로 렌즈가 달려 합성수지의 색상 계열을 수집할 수 있는 모든 장치를 포함하므로, 자세한 설명은 생략하기로 한다.
이에 따라, 수집부(22)는 조명부(21)의 빛에 의해 반사된 색상을 카메라를 통해 수집할 수 있으며, 수집된 색상계열들을 판별부(23)로 보낼 수 있다.
판별부(23)는 수집부(22)에서 수집된 색상의 계열을 판별하여 이송부(24)로 결과값을 보낼 수 있다.
여기서 판별부(23)는 RGB색 모형의 가산혼합법으로 [R,G,B]에서 [0.85 내지 1, 0.85 내지 1, 0.85 내지 1]의 색상을 가진 합성수지만을 선별하여, 흰색 계열, 즉 RGB모형에서 [1,1,1]에 가까운 색상 계열을 가진 재생원료를 얻을 수 있다.
또한, 상기에서 기재된 바와 같이, 판별부(23)는 RGB 각각의 값이 유사한 값을 가진 색상만을 선별하도록 할 수 있다. R, G 또는 B의 값이 0.85 미만일 경우, 흰색 계열이 아닌 회색 또는 검은색 계열에 가까운 색상을 판별하는 문제점이 발생할 수 있으며, 특히 R값과 G값이 높고 B값이 낮을 경우, 빨간색 및 노란색 계열의 합성수지가 판별되지 않을 수 있어, 재생원료 제조 시 중금속이 함유되는 문제점이 발생할 수 있다.
또한, 판별부(23)는 opencv와 같은 이미지 프로세싱에 중점을 둔 라이브러리를 사용하여 색상계열을 판별할 수 있으며, 각각의 합성수지를 판별한 결과값을 이송부(24)로 전달하여 중금속이 함유된 합성수지 즉, 빨간색 및 노란색 색상 계열을 가진 합성수지를 제거하도록 마련할 수 있다.
여기서, 합성수지가 투입된 수지홀더는 색상분별기(20)가 흰색 계열의 색상을 명확하게 구분할 수 있도록 검은색 계열의 색상으로 마련될 수 있다.
또한, 수지홀더는 검은색 계열로 형성되어, 조명부(21)에서 내뿜는 조명의 빛을 흡수할 수 있어, 수집부(23)에서 반사되는 빛만을 수집하도록 마련할 수 있으나, 이는 예시적인 것으로 한정적인 것은 아니다.
이송부(24)는 판별부(23)에서 전달받은 결과값에 따라, 흰색 계열의 합성수지와 기타색상 계열의 합성수지를 분리하여 이송할 수 있어, 이송레일(241) 및 제어부(242)를 포함할 수 있다.
이송레일(241)은 비중선별부(10)의 이동통로(14) 및 이젝터(15)에 의해 합성수지가 하나씩 투입된 수지홀더를 이송시키는 장치일 수 있다.
이송레일(241)은 수지홀더를 이송하기 위하여 통상적으로 사용되는 컨베이어 벨트 혹은 체인으로 이루어진 구성들을 모두 포함하여 적용될 수 있다. 이하, 이송레일(241)은 분류를 목적으로 하는 선별장치에 투입되는 물체를 이송하기 위해 널리 이용되는 통상적인 운송의 한 수단이므로, 자세한 설명을 생략하도록 한다.
제어부(242)는 판별부(23)에서 전달받은 결과값에 따라 수지홀더의 이동 및 방향을 결정할 수 있다. 제어부(242)는 회전을 이용하여 수지홀더의 이동을 바꿀 수 있다.
또한, 제어부(20)는 색상분별기(20)를 통과한 흰색 계열의 합성수지가 투입된 수지홀더의 이동은 계속되고, 흰색 계열이 아닌 색상 계열이 수집될 경우, 해당 수지홀더를 다른 이송레일(241)로 밀어내어 흰색 계열만을 선별하는 방법도 사용할 수 있어, 이에 한정하지는 않는다.
즉, 색상분별기(20)는 S50 단계에서 조명부(21)를 이용하여 합성수지에 빛을 비춰 합성수지의 색이 뚜렷하게 나오도록 할 수 있다. 이후, 수집부(22)를 이용하여 합성수지가 나타내는 색을 수집할 수 있으며, 판별부(23)에서 수집된 색을 골라 어떤 색상계열을 가지고 있는지 판별할 수 있다. 판별부(23)가 판별해낸 색상계열에 따라 이송부(24) 내의 제어부(242)에서 중금속이 함유되어 있지 않은 합성수지를 선별할 수 있다.
이에 따라, 중금속이 함유된 합성수지가 감소된 재생원료 제조방법은 상기의 구성으로 선별된 합성수지를 이용하여, 색 계열의 색상을 띈 재생원료를 제조할 수 있다. 이러한 재생원료는 중금속의 함유가 현저히 적도록 마련될 수 있어, 맹독성을 발생시키지 않는 친환경적인 제품으로 제조될 수 있는 장점이 있다.
이상으로 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것이다.
10 : 비중선별부
11 : 선별통
12 : 가이드부
121 : 갈고리부
122 : 구동부
13 : 메쉬레일
131 : 바이브레이터모터
14 : 이동통로
15 : 이젝터
151 : 개폐부
20 : 색상분별기
21 : 조명부
22 : 수집부
23 : 판별부
24 : 이송부
241 : 이송레일
242 : 제어부

Claims (9)

  1. 중금속이 함유된 합성수지가 감소된 재생원료를 제조하는 방법에 있어서,
    (a) 재생원료로 제조될 합성수지를 세척하여 이물질을 제거하는 단계;
    (b) 세척된 합성수지를 분쇄기로 공급하여 분쇄시키는 단계;
    (c) 분쇄된 합성수지를 물에 투입하여 물보다 비중이 낮아 수면에 부유한 합성수지를 1차 선별하는 단계;
    (d) 선별된 합성수지를 건조시켜 수분을 제거하는 단계;
    (e) 색상분별기를 통해 기타색상 계열을 가진 합성수지를 제거하여, 흰색 계열의 합성수지를 2차 선별하는 단계;
    (f) 2차 선별된 합성수지를 융해시키는 단계 및
    (g) 융해된 합성수지를 일정한 크기를 가진 조각 형태로 성형하여 재생원료를 제작하는 단계를 포함하고,
    상기 (c)단계는,
    비중선별부를 통해 물보다 낮은 비중을 가진 합성수지를 선별하고,
    상기 비중선별부는,
    물과 합성수지가 투입되고, 물보다 낮은 비중을 가진 합성수지가 부유하도록 마련되는 선별통;
    상기 선별통의 상단에 형성되어, 상기 부유한 합성수지를 외부로 밀어내는 가이드부;
    상기 선별통의 일측에 형성되고 상기 밀려진 합성수지와 함께 빠져나온 물을 하측으로 내보내도록 메쉬가 마련되는 메쉬레일;
    상기 메쉬레일로부터 합성수지가 이동되어 모이도록 마련된 이동통로 및
    상기 이동통로의 하단에 형성되어 합성수지가 하나씩 수지홀더에 안착되도록 형성된 하나 이상의 이젝터를 포함하는 중금속이 함유된 합성수지가 감소된 재생원료 제조방법
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (b)단계는,
    상기 세척된 합성수지를 직경 4 내지 6cm의 크기로 분쇄하는 것을 특징으로 하는 중금속이 함유된 합성수지가 감소된 재생원료 제조방법.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 가이드부는,
    갈고리가 밀집되게 형성되어 수중을 긁는 것으로 물보다 비중이 낮아 부유한 합성수지를 상기 메쉬레일 측으로 밀어내는 갈고리부 및
    상기 갈고리부가 회전하도록 마련되는 구동부를 포함하는 중금속이 함유된 합성수지가 감소된 재생원료 제조방법
  5. 제1항에 있어서,
    상기 색상분별기는,
    합성수지의 방향으로 빛을 발산하여, 합성수지의 색상이 뚜렷하게 보이도록 하는 조명부;
    상기 조명부의 인접하게 설치되어 합성수지의 색상을 수집하는 수집부;
    상기 수집부에서 수집된 색상의 계열을 판별하는 판별부 및
    상기 판별부에서 판별된 흰색 색상 계열과 기타색상 계열을 분리하는 이송부를 포함하고,
    상기 이송부는,
    상기 수지홀더를 이송시키는 이송레일 및
    상기 수지홀더의 이동 및 방향을 결정하는 제어부를 포함하는 중금속이 함유된 합성수지가 감소된 재생원료 제조방법
  6. 제1항에 있어서,
    상기 (g)단계는,
    융해된 합성수지를 바 형태의 성형물로 성형하고, 하나 이상의 칼날이 일정간격으로 배열된 롤 형태의 절단부를 통해 상기 성형물을 절단시켜 일정 크기를 가진 조각의 형태로 재생원료를 제조하는 것을 특징으로 하는 중금속이 함유된 합성수지가 감소된 재생원료 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 (f)단계 이후,
    융해된 합성수지로부터 메쉬형태로 형성되되 자력이 마련된 스크린을 통해 중금속이 걸러지도록 하는 단계를 더 포함하는 중금속이 함유된 합성수지가 감소된 재생원료 제조방법
  8. 제1항에 있어서,
    상기 (g)단계 이후에,
    상기 재생원료 중에서 기타색상이 섞인 불량품을 제거하는 단계를 더 포함하는 중금속이 함유된 합성수지가 감소된 재생원료 제조방법.
  9. 제1항, 제2항 및 제4항 내지 제8항 중 어느 한 항의 중금속이 함유된 합성수지가 감소된 재생원료 제조방법으로 제조되는 재생원료.
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