KR102534835B1 - 대용량 폐플라스틱 공급원료 재활용 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 대용량 폐플라스틱 공급원료 재활용 시스템에 관한 발명으로, 서로 다른 조합으로 이루어진 폐플라스틱 재생원료를 종류별로 수용하는 대용량배합기(111) 복수기를 일렬로 배치하고 각각 서로 다른 1차배합원료를 계량된 양만큼 토출하도록 구비하는 제1배합유닛(110)과, 대용량배합기(111) 각각의 토출구로부터 1차배합원료를 개별 수취하고 제2배합유닛(130)으로 이송하는 이송유닛(120)과, 이송유닛(120)에서 공급되는 1차배합원료를 일괄 수용하는 소용량배합기(131) 1기를 구비하여 2차배합원료를 조성하는 제2배합유닛(130)과, 소용량배합기(131)의 토출구에 연결하여 2차배합원료를 공급받고 압출기(141) 및 냉각기(142)를 구비하여 공급원료를 형성하는 압출유닛(140)과, 냉각기(142)의 후단에 구비하고 공급원료를 일정 길이의 펠릿 형태로 커팅하여 최종 제품을 제조하는 커팅유닛(150)을 포함하여 구성함에 따라 종래 시스템에 비해 설비 구성 및 공정을 간소화, 효율화하고 생산성을 향상하여 고부가가치 제품용 공급원료로 제조하는 것이 특징이다.

Description

대용량 폐플라스틱 공급원료 재활용 시스템{RECYCLING DISPOSAL SYSTEM FOR WASTE PLASTIC TO FEEDWTOCK}
본 발명은 대용량 폐플라스틱 공급원료 재활용 시스템에 관한 발명으로, 더욱 상세하게는 각종 플라스틱 폐기물과 첨가제를 이용하여 산업용 자재에 사용 가능한 공급원료로 제조하는 대용량 시스템을 구성함으로써 설비 구성 및 공정을 간소화, 효율화하고 생산성을 향상하여 전자제품이나 자동차 산업 등 고부가가치 제품에 사용 가능한 공급원료로 재활용하도록 하는 기술에 관한 것이다.
일반적으로, 플라스틱 폐기물은 생활폐기물, 건축자재 및 산업폐기물, 전기,전자, 자동차 부품 폐기물 등 다양한 형태와 크기로 배출되고 있다. 그러나, 배출된 플라스틱 폐기물 중 재활용되는 비율은 기계적인 재활용율 22%와 공급원료 재활용율 4%로 이들을 다 합쳐도 약 26% 수준에 그치고 대부분은 연료 소각 또는 매립되고 있는 실정이다.
플라스틱 폐기물의 기계적인 재활용은 폐플라스틱을 종류별로 분리한 후 단순 용융 압출하는 것으로, 대략 폐플라스틱을 수집, 분리, 세척하는 장치와, 절단 및 분쇄하는 장치와, 용융 및 압출하여 펠릿으로 제조하는 장치로 구성된 시스템에 의해 이루어진다.
예컨대, 한국등록특허 제 10 - 0818756 호에는 폐플라스틱류에 포함된 자성체를 선별하여 제거하는 자력선별기를 가지는 사전 선별장치와, 사전 선별장치에서 자성체가 제거된 폐플라스틱류를 소정 크기 이하로 분쇄하는 분쇄장치와, 폐플라스틱류에 포함된 모래와 토사를 포함한 이물질을 제거하는 탈사장치와, 자체 구동에 의한 마찰열을 이용하여 폐플라스틱류의 용융과 압출을 행하며, 폐플라스틱류의 용융과 압출을 행하기 이전에 폐플라스틱류에 일정량의 수분을 공급하는 수분 공급기를 포함하는 용융압출장치를 포함하는 폐플라스틱류의 재활용 처리 시스템을 구성한다.
다른 예로서, 한국공개특허 제 10 - 2011 - 0027860 호에는 폐플라스틱을 파쇄한 후에 물 세척하고 건조하고 나서 일차 용융한 후에 제1다이스를 통하여 압출하는 제1단계와, 제1단계에서 압출된 압출물을 이차 용융한 후에 제2다이스를 통하여 제1압출물보다 가늘게 압출하는 제2단계와, 제2단계에서 압출된 압출물을 냉각하고 나서 커팅하여 펠릿 형태의 폐플라스틱 재활용 재료를 만드는 제3단계를 포함하는 폐플라스틱 재활용 재료 생산 방법을 구성한다.
상기와 같은 폐플라스틱의 기계적인 재활용은 플라스틱이 가진 물성과 고부가가치를 배제한 재활용 방법이다. 기계적인 재활용 플라스틱은 건축자재나 저가 제품에 주로 사용되고 있어 부가가치가 낮은 한계가 있다.
그에 비해, 플라스틱 폐기물의 공급원료 재활용은 플라스틱의 본래 물성과 가치를 살려내어 전자제품이나 자동차 산업에 사용되도록 하여 고부가가치화를 실현할 수 있으므로 활용율을 더욱 확대할 필요성이 있다.
플라스틱 폐기물의 공급원료 재활용은 일반적인 플라스틱 컴파운드 공정에 따른 재료 입고검사, 배합, 압출, 냉각 및 절단, 이송 및 저장, 최종물성검사, 포장검사 및 제품출고 장치로 구성된 시스템에 의해 이루어진다.
예컨대, 한국등록특허 제 10 - 2061759 호에는 플라스틱 스크랩을 구비하는 단계와, 플라스틱 스크랩을 분쇄하는 단계와, 분쇄된 플라스틱 스크랩을 세척하는 단계와, 세척단계를 마친 분쇄 플라스틱 스크랩을 포함하여 배합하는 단계와, 배합된 재료를 용융 압출하는 단계와, 압출되는 재생원료를 냉각시키는 단계와, 재생원료를 절단하여 일정 크기를 갖는 펠릿으로 제조하는 단계를 포함하는 재생플라스틱 펠릿 제조방법을 구성한다.
한국등록특허 제 10 - 0818756 호 (2008.04.01) 한국공개특허 제 10 - 2011 - 0027860 호 (2011.03.17) 한국등록특허 제 10 - 2061759 호 (2020.01.02) 한국등록특허 제 10 - 1276323 호 (2013.06.18)
플라스틱 폐기물의 재활용은 주로 기계적인 재활용 시스템에 이루어지고 있으나 플라스틱이 가진 물성을 제대로 활용하지 못하여 주로 부가가치가 낮은 제품에 사용되는 단점이 있다.
그에 비해, 플라스틱 폐기물의 공급원료 재활용은 플라스틱의 본래 물성을 효과적으로 활용할 수 있어 고부가가치 제품에 사용이 가능한 이점이 있다.
그러나, 종래 기술이 적용되는 플라스틱 폐기물의 공급원료 재활용 시스템은 리본믹서 설비를 이용해 수 회에 걸친 교차 반복 배합에 의한 계량공정을 통해 한 로트(Lot)를 제조한 후 정밀 배합공정에 의해 최종품을 제조하도록 구성하므로 다음과 같은 문제점이 발생하게 된다.
첫째, 종래의 시스템은 공정별 설비 구축에 많은 공간이 소요된다. 특히, 계량공정에 사용되는 리본믹서는 평면 길이가 10여 미터 규모에 이르므로 종래 시스템과 같이 교차 반복 배합을 위해 다수기의 리본믹서를 설치할 경우 설비 공간 및 원료 적재 공간의 비효율화가 불가피하므로 대단위 로트를 만드는 데 한계가 있을 뿐만 아니라 이와 같은 불량요인 발생에 취약한 복잡한 설비 구조로 인해 배합공정 손실이 발생하여 물성 기준치에 부합되지 못하는 경우가 빈번하게 초래되므로 대략 양산능력의 약 30% 수준에서 생산이 이루어지고 있는 실정이다.
둘째, 종래의 시스템에 적용되는 리본믹서는 작동중인 상태에서 작업자가 직접 올라가서 스크류 위에서 원료를 투입하므로 안전 사고 발생의 위험성 있으며, 작업자가 미세먼지를 흡입하게 되는 등 작업환경이 열악하게 조성되는 문제점이 있다.
셋째, 종래의 시스템은 공정 소요시간이 매우 길게 소요되어 생산성 하락을 야기하는 문제점이 있다. 예컨대, 40톤의 폐플라스틱 원료를 한 로트로 만들 경우 리본믹서는 기본적으로 스크류와 원료 간에 큰 부하가 발생하게 되어 10톤 용량의 믹서라도 실제로는 7톤이하만 투입해야 하기 때문에 배합공정은 12회가 요구되며 매 배합마다 수많은 원료 계량이 동반되는 단점이 있다. 따라서, 과도한 소요시간으로 인해 배합공정 중에는 물성평가를 위한 작업시간이 부족하여 불량 요인을 미리 확인하기 어려운 문제점이 있다.
이에 본 발명에서는 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서,
서로 다른 조합으로 이루어진 폐플라스틱 재생원료를 종류별로 수용하는 대용량배합기(111) 복수기를 일렬로 배치하고 각각 서로 다른 1차배합원료를 계량된 양만큼 토출하도록 구비하는 제1배합유닛(110)과,
상기 대용량배합기(111) 각각의 토출구로부터 1차배합원료를 개별 수취하고 제2배합유닛(130)으로 이송하는 이송유닛(120)과,
상기 이송유닛(120)에서 공급되는 1차배합원료를 일괄 수용하는 소용량배합기(131) 1기를 구비하여 2차배합원료를 조성하는 제2배합유닛(130)과,
상기 소용량배합기(131)의 토출구에 연결하여 2차배합원료를 공급받고 압출기(141) 및 냉각기(142)를 구비하여 공급원료를 형성하는 압출유닛(140)과,
상기 냉각기(142)의 후단에 구비하고 공급원료를 일정 길이의 펠릿 형태로 커팅하여 최종 제품을 제조하는 커팅유닛(150)을 포함하여 구성함으로써 종래 시스템에 비해 설비 구성 및 공정을 간소화, 효율화하고 생산성을 향상하여 고부가가치 제품용 공급원료로 재활용할 수 있는 목적 달성이 가능하다.
본 발명은 각종 플라스틱 폐기물과 첨가제를 이용하여 전자나 자동차 산업 등 고급 제품에 사용 가능한 공급원료로 제조하도록 하는 대용량 폐플라스틱 공급원료 재활용 시스템을 제공한다.
따라서, 본 발명은 재활용되지 못하고 소각 및 매립으로 처리되는 폐플라스틱의 가치를 재발견하여 합성수지 생산에 소요되는 에너지 소비 절감과 폐기물 처리 비용 등 운영 전반에 소요되는 비용 절감 효과를 기대할 수 있으며, 기존에 기계적으로 재활용되는 폐플라스틱의 양을 공급원료로 재활용하여 폐플라스틱 재활용 산업을 고부가가치화할 수 있는 이점이 있다.
특히, 본 발명은 기존의 교차 반복 배합 방식의 플라스틱 폐기물의 공급원료 재활용 시스템에 비해 다음과 같은 이점이 있다.
우선, 본 발명은 설비 공간을 효율화할 수 있다. 본 발명은 대략 지름 2 ~ 3미터 규모의 수직배합기 구성을 적용하여 내부 원료로 물성을 조절할 수 있으므로 설비 공간 및 원료 적재 공간을 효율화함으로써 대단위 로트를 손쉽게 구축할 수 있으며 간소화된 설비 구조 및 안전하고 쾌적한 작업환경을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 공정의 간소화가 가능하므로 높은 생산성을 확보할 수 있는 이점이 있다. 예컨대, 40톤의 폐플라스틱 원료를 한 로트로 만들 경우 총 4회의 배합으로 진행할 수 있으며, 수직배합기는 기존의 리본믹서와는 달리 10톤 용량을 다 활용할 수 있으므로 공정 소요시간을 획기적으로 단축하고, 따라서, 물성평가를 위한 작업시간을 확보함으로써 불량 요인을 사전에 확인할 수 있게 되어 불량 발생으로 인한 설비의 유휴시간을 감축하고 최종 제품의 고급화 및 신뢰도를 향상할 수 있는 등의 효과를 가진다.
도 1은 본 발명에 따른 대용량 폐플라스틱 공급원료 재활용 시스템의 개략적인 사시도.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 대용량 폐플라스틱 공급원료 재활용 시스템의 개략적인 정면도 및 평면도.
도 4는 본 발명에 따른 대용량 폐플라스틱 공급원료 재활용 시스템의 제1배합유닛의 내부 구성을 개략적으로 도시한 정면도.
도 5는 본 발명의 대용량 폐플라스틱 공급원료 재활용 시스템을 이용한 재활용 방법의 일 실시 예에 따른 개략적인 공정 도해도.
도 6은 종래의 폐플라스틱 공급원료 재활용 시스템의 공정 도해도.
이하, 본 발명의 대용량 폐플라스틱 공급원료 재활용 시스템의 바람직한 실시 예에 따른 구성과 작용을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 하기의 설명에서 당해 기술분야의 통상의 기술자가 용이하게 구현할 수 있는 부분에 대한 구체적인 설명은 생략될 수 있다. 아울러, 하기의 설명은 본 발명에 대하여 바람직한 실시 예를 들어 설명하는 것이므로 본 발명은 하기 실시 예에 의해 한정되는 것이 아니며 본 발명의 범주를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 제공될 수 있음은 당연하다 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 대용량 폐플라스틱 공급원료 재활용 시스템의 개략적인 사시도, 도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 대용량 폐플라스틱 공급원료 재활용 시스템의 개략적인 정면도 및 평면도, 도 4는 본 발명에 따른 대용량 폐플라스틱 공급원료 재활용 시스템의 제1배합유닛의 내부 구성을 개략적으로 도시한 정면도, 도 5는 본 발명의 대용량 폐플라스틱 공급원료 재활용 시스템을 이용한 재활용 방법의 일 실시 예에 따른 개략적인 공정 도해도, 도 6은 종래의 폐플라스틱 공급원료 재활용 시스템의 공정 도해도를 도시한 것이다.
본 발명의 기술이 적용되는 대용량 폐플라스틱 공급원료 재활용 시스템은 각종 플라스틱 폐기물과 첨가제를 이용하여 산업용 자재에 사용 가능한 공급원료로 제조하는 대용량 시스템을 구성함으로써 설비를 효율화하고 생산성을 향상하여 고부가가치 제품에 사용 가능한 고품질 공급원료로 제조하도록 하는 시스템에 관한 것임을 주지한다.
이를 위한 본 발명의 대용량 폐플라스틱 공급원료 재활용 시스템은 폐플라스틱을 대량 배합과 화학첨가제 투입을 통해 기존에 열 이력이나 이종 수지 혼입에 의해 낮아진 물성을 보강하고 균일하고 신뢰성 있는 안정적인 물성을 구현하기 위한 일련의 공정을 수행하기 위하여 도 1에 도시한 바와 같이 크게 제1배합유닛(110)과, 이송유닛(120)과, 제2배합유닛(130)과, 압출유닛(140)과, 커팅유닛(150), 및 제어유닛(160)을 포함하는 시스템을 구성하며 구체적으로는 하기와 같다.
상기 제1배합유닛(110)은 서로 다른 조합으로 이루어진 폐플라스틱 재생원료를 종류별로 수용하는 대용량배합기(111) 복수기를 일렬로 배치하고 각각 서로 다른 1차배합원료를 계량된 양만큼 토출하도록 구성한다.
상기 제1배합유닛(110)은 복수의 대용량배합기(111)에 의해 재생원료로부터 1차배합원료를 조성하도록 구성하며 재생원료의 종류에 따라서 대용량배합기(111)의 수를 증감하도록 구비한다.
상기 제1배합유닛(110)의 대용량배합기(111)는 몸체를 지름 2 ~ 3미터의 수직 원통형으로 형성하되, 10톤 용량의 재생원료를 수용 및 배합 가능하도록 구비한다.
상기 대용량배합기(111)는 설치공간을 최소화하면서 대용량 재생원료의 수용이 가능하도록 평면적이 좁고 높은 수직 형상의 몸체를 형성한다. 몸체의 지름을 2 ~ 3미터 수준으로 형성하고 10톤 용량을 수용하기 위해서는 약 7 ~ 8미터 수준의 높이를 형성하도록 구비한다.
상기 대용량배합기(111) 몸체의 일측에는 지면에 하단을 고정하고 몸체의 외주면에 프레임을 장착하여 지지하는 지지부(116)를 마련하여 배합 작동 과정에서 발생하는 진동 등에 의한 전복 문제를 방지하도록 구비한다.
상기 대용량배합기(111) 몸체의 내, 외부에는 공급부(112)와, 토출부(113)와, 이동부(114), 및 계량부(115)를 포함한다.
상기 공급부(112)는 몸체의 하부 일측에 구비하여 재생원료를 공급하도록 구비한다.
상기 공급부(112)는 재생원료를 몸체 하부로 투입하여 이동부(114)로 공급하기 위한 구성이다. 이동부(114)는 재생원료를 상향 스크류에 의해 몸체의 상부로 이동 및 배합하도록 구비하므로 상기 공급부(112)는 몸체의 일측에서 몸체 내부에 구비하는 이동부(114)의 하단 입구를 향해 재생원료를 투하하도록 구비한다.
상기 토출부(113)는 몸체의 하단 저부에 구비하여 1차배합원료를 토출하도록 구비한다.
상기 토출부(113)는 상기 공급부(112), 및 하기 이동부(114)를 거쳐 배합된 1차배합원료를 몸체 외부로 토출하기 위한 구성이다. 상기 토출부(113)는 몸체의 하부 중심에서 상광하협 형상으로 구비하여 이동부(114)의 상부에서 낙하하는 1차배합원료가 중력 방향으로 자연스럽게 몸체의 외부로 토출되도록 구비한다.
상기 이동부(114)는 몸체의 심부에서 수직 관체로 형성하여 하단을 상기 공급부(112)와 연결하고 내부에는 스크류를 탑재하여 재생원료를 상부로 이동하면서 배합하도록 구비한다.
상기 이동부(114)는 하단 입구 및 상단 출구를 형성하는 관체 내부에 스크류를 탑재하고 일측에 마련된 모터에 의해 스크류를 작동하여 재생원료를 이동 및 배합하기 위한 구성이다.
상기 이동부(114)는 몸체의 높이에 상응하는 높이로 구비하므로 대용량 재생원료의 이동시간 및 부하를 최소화하면서 균일한 배합 물성을 도출하도록 37kw급 고출력 모터를 적용하며 하기 제어유닛(160)에 인버터를 사용하여 스크류의 회전 속도를 제어하도록 구비한다.
상기 몸체 및 이동부(114)는 스텐 재질로 구성하여 지름이 좁고 높은 구조로 이루어진 몸체 및 이동부(114)의 청소 등 유지보수성 및 내구성을 향상하도록 구성한다.
상기 계량부(115)는 토출부(113) 상에 장착하여 1차배합원료의 중량을 기 설정된 값에 따라 자동 계량하여 토출시키도록 구비한다.
상기 계량부(115)는 10톤 용량의 재생원료를 배합한 1차배합원료로부터 기 설정된 배합비 또는 물성평가에 의해 생성되는 물성데이터로부터 배합비율을 조정하여 해당 원료의 토출량을 자동으로 계량하기 위한 구성이다.
상기 계량부(115)는 예컨대 디지털 로드셀을 적용할 수 있으며, 각각의 대용량배합기(111) 마다 서로 다른 토출량을 신속하게 자동 계량하여 토출부(113)를 통해 토출되도록 구성함으로써 후술하게 될 제2배합유닛(130)에 의한 정밀 배합이 가능하도록 구현한다.
상기 제1배합유닛(110)의 일측에는 대용량배합기(111)의 상기 이동부(114)와 계량부(115) 및 토출부(113)를 제어하도록 제어유닛(160)을 포함한다.
상기 제어유닛(160)은 상기 이동부(114)의 스크류에 의한 재생원료의 이동 속도 및 상기 계량부(115)에 의한 자동 계량 및 배출 상태를 모터, 인버터를 통해 모니터링하여 배합 균일도를 확인하고 제어하도록 구성한다.
상기 이송유닛(120)은 상기 대용량배합기(111) 각각의 토출구로부터 1차배합원료를 개별 수취하고 제2배합유닛(130)으로 이송하도록 구성한다.
상기 이송유닛(120)은 대용량배합기(111) 복수기가 일렬로 배치되어 각각의 1차배합원료를 토출하도록 마련된 제1배합유닛(110)과 소용량배합기(131) 1기로 이루어진 제2배합유닛(130) 사이에 구축하여 1차배합원료를 이송 및 투입하도록 구비하며 수용부(121)와, 레일부(122)와, 투입부(123)를 포함한다.
상기 수용부(121)는 대용량배합기(111) 각각의 토출구 상에 대기하도록 복수를 구비하여 서로 다른 1차배합원료를 개별 수용하도록 구비한다.
상기 수용부(121)는 소정의 컨테이너 형상으로 마련하여 각각의 대용량배합기(111)로부터 1차배합원료를 수용하며 하기 레일부(122) 상에 안착하여 이송되도록 구비한다.
상기 레일부(122)는 제1배합유닛(110)과 제2배합유닛(130) 사이를 연결하여 복수의 수용부(121)를 이송하도록 구비한다.
상기 투입부(123)는 레일부(122)로부터 수용부(121)를 분리하고 상기 제2배합유닛(130)에 1차배합원료를 투입하도록 구비한다.
상기 투입부(123)는 예컨대 크레인 및 호이스트로 구성하여 제2배합유닛(130)에 이송된 수용부(121)를 소용량배합기(131)의 투입구 측에 위치하여 투입되도록 구비한다.
상기 제2배합유닛(130)은 상기 이송유닛(120)에서 공급되는 1차배합원료를 일괄 수용하는 소용량배합기(131) 1기를 구비하여 2차배합원료를 조성하도록 구성한다.
상기 제2배합유닛(130)은 상기 복수의 대용량 제1배합유닛(110)에 의해 서로 다른 조성으로 배합 및 계량된 후 이송유닛(120)에 의해 공급되는 1차배합원료를 정밀 배합하도록 소용량배합기(131)를 구비한다.
상기 제2배합유닛(130)의 소용량배합기(131)는 서로 다른 1차배합원료를 수용하되, 600kg 이하 용량을 수용하여 정밀 배합이 가능하도록 구비하며 최종 배합에 의해 2차배합원료를 조성하도록 구성한다.
상기 소용량배합기(131)는 최대 600kg 이하 용량의 정밀 리본믹서를 적용하여 보다 신속하게 균일한 배합 물성을 도출하도록 구비한다.
상기 압출유닛(140)은 상기 소용량배합기(131)의 토출구에 연결하여 2차배합원료를 공급받고 압출기(141) 및 냉각기(142)를 구비하여 공급원료를 형성하도록 구성한다.
상기 압출유닛(140)은 상기 제2배합유닛(130)에 의해 생성된 2차배합원료를 공급원료에 적합한 형상으로 성형하기 위한 구성으로서 압출기(141) 및 냉각기(142)는 예컨대 통상의 플라스틱 압출기 구성을 적용하여 라인 형태의 공급원료를 형성하도록 구성한다.
상기 커팅유닛(150)은 상기 압출유닛(140)의 냉각기(142)의 후단에 구비하고 라인 형태로 압출되는 공급원료를 일정 길이의 펠릿 형태로 커팅하여 최종 제품을 제조하도록 구성한다.
전술한 바와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명의 기술이 적용된 대용량 폐플라스틱 공급원료 재활용 시스템에 의한 대용량 폐플라스틱 공급원료 재활용 방법을 살펴보면 다음과 같다.
본 발명에 따른 대용량 폐플라스틱 공급원료 재활용 방법은 제1배합유닛(110)에 의한 제1단계 내지 제3단계와, 이송유닛(120)에 의한 제4단계 내지 제5단계와, 제2배합유닛(130)에 의한 제6단계와, 압출유닛(140) 및 커팅유닛(150)에 의한 제7단계 내지 제8단계를 포함하여 이루어진다.
상기 제1단계는 서로 다른 조합으로 이루어진 폐플라스틱 재생원료를 종류별로 각각의 대용량배합기(111)의 하부 일측 공급부(112)에 공급하는 단계이다. 각각의 대용량배합기(111)에는 서로 다른 조성으로 이루어지는 재생원료가 각각 공급된다. 본 발명의 실시 예에서는 4기의 대용량배합기(111) 각각에 10톤 용량의 재생원료를 공급한다.
상기 제2단계는 대용량배합기(111)의 이동부(114)가 제어유닛(160)에 의해 제어되는 스크류 작동에 의해 재생원료를 상부로 이동하면서 배합하여 1차배합원료로 조성하는 단계이다. 각각의 대용량배합기(111)의 공급부(112)에 탑재된 스크류가 회전하면서 몸체의 하부에서 상부로 재생원료를 이동하면서 배합하여 1차배합원료를 조성한다.
상기 제3단계는 대용량배합기(111)의 토출부(113)로 이동한 1차배합원료를 계량부(115)가 기 설정된 용량으로 자동 계량하고 토출하는 단계이다. 각각의 대용량배합기(111)에 탑재된 계량부(115)는 기 설정된 배합비 또는 물성평가에 의해 생성되는 물성데이터에 의해 도출되는 배합비에 따라 토출량을 자동으로 계량하여 예컨대 4기의 대용량배합기(111)로부터 각각 200kg, 100kg, 50kg, 250kg의 1차배합원료를 토출한다.
상기 제4단계는 각각의 대용량배합기(111)의 토출구 상에 대기하는 이송유닛(120)의 수용부(121)가 서로 다른 1차배합원료를 개별 수용하는 단계이다. 각각의 대용량배합기(111)에서 토출되는 1차배합원료를 계랑된 용량에 따라서 각각의 수용부(121)에 수용한다.
상기 제5단계는 이송유닛(120)의 레일부(122) 및 투입부(123)가 서로 다른 1차배합원료가 수용된 복수의 수용부(121)를 제2배합유닛(130)으로 이송하고 소용량배합기(131)의 투입구에 공급하는 단계이다. 각각의 수용부(121)는 레일부(122)를 따라 이동한 후 소정의 크레인 및 호이스트에 의해 소용량배합기(131)의 투입구로 위치하여 1차배합원료를 공급한다.
상기 제6단계는 제2배합유닛(130)의 소용량배합기(131)가 서로 다른 1차배합원료를 배합하여 2차배합원료를 조성하는 단계이다. 소용량배합기(131)는 최대 600kg 이하 용량의 정밀 리본믹서를 적용함으로써 신속하면서 균일한 배합 물성을 도출하여 2차배합원료를 조성한다.
상기 제7단계는 소용량배합기(131)의 일측에서 2차배합원료를 공급받은 압출유닛(140)의 압출기(141)가 2차배합원료를 압출하고 냉각기(142)를 거쳐 공급원료를 형성하는 단계이다. 압출기(141) 및 냉각기(142)를 거친 공급원료는 라인 상으로 성형되어 커팅유닛(150)으로 공급된다.
상기 제8단계는 압출유닛(140)의 일측에서 공급원료를 공급받은 커팅유닛(150)이 공급원료를 일정 길이로 커팅하여 펠릿 형태의 최종 제품을 제조하는 단계이다.
이하에서는 전술한 바와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명의 대용량 폐플라스틱 공급원료 재활용 시스템에 의한 실시 예와, 종래 기술에 따른 배합 시스템의 비교 예를 구성하고 그에 따른 효과에 대해서 면밀하게 파악하고자 한다.
<실시 예>
재생원료 40톤을 4기의 10톤급 대용량배합기(111)가 배치된 제1배합유닛(110)과, 1기의 600kg급 소용량배합기(131)가 탑재된 제2배합유닛(130)과, 이송유닛(120), 압출유닛(140), 커팅유닛(150), 및 제어유닛(160)을 구비하는 본 발명의 시스템에 투입하여 최종 제품인 펠릿 형태의 공급원료를 제조한다. 하기 도 5는 본 발명의 시스템에 의한 개략적인 제조 과정을 도식화한 것이다.
<비교 예>
재생원료 40톤을 복수기의 7톤급 리본믹서와 600kg급 리본믹서를 탑재하는 종래 기술의 시스템에 투입하여 공급원료를 제조한다. 하기 도 6은 종래 시스템에 의한 개략적인 제조 과정을 도식화한 것이다.
<결과>
하기 표 1은 상기와 같은 실시 예에 따른 본 발명의 시스템과 비교 예에 따른 종래 시스템의 작업성을 비교한 결과를 기재한 것이다.
실시 예(본 발명) 비교 예(종래 시스템)
작은 공간 활용
밀폐 방식의 대용량 배합기에 의한 안전하고 쾌적한 작업환경
공정 간소화(배합횟수 4회)
물성평기를 통한 배합조정 가능
불량요인 차단
화학적 처방 가능
계량시스템에 의해 신속하고 정혹한 정밀 배합 가능		 많은 공간 차지
개방 방식의 대용량 리본믹서에 의한 위험하고 유해한 작업환경
공정 복잡(배합횟수 12회)
공정 시간 과다 소요로 물성평가 어려움
불량요인 발생

계량작업 과다
하기 표 2는 상기와 같은 실시 예에 따른 본 발명의 시스템과 비교 예에 따른 종래 시스템을 이용하여 생산능력(CAPA)이 동일하도록 시스템을 구성한 후 1일 24시간 월 26일 근무 조건에서 공급원료 제조를 실시하고 실제 생산량을 비교한 결과를 기재한 것이다.
생산능력(kg) 종래 시스템 실제 생산량(kg) 본 발명 실제 생산량(kg)
시간당 생산량 1일 24시간 월 26일 시간당 생산량 1일 24시간 월 26일 생산능력 대비 생산비율(%) 시간당 생산량 1일 24시간 월 26일 생산능력 대비 생산비율(%)
1호기 1500 936000 700 279300 약 30% 800 387200 약 41%
2호기 600 374400 300 119700 약 30% 350 169400 약 45%
3호기 900 561600 500 199500 약 35% 600 290400 약 51%
합계 3000 1872000 1500 598500 평균 32% 1750 847000 평균 45%
이상에서와 같은 본 발명에 따른 대용량 폐플라스틱 공급원료 재활용 시스템은 기존에 기계적 재활용 시스템과 차별하여 전자나 자동차 산업 등 고급 제품에 사용 가능한 공급원료로 제조하도록 하는 대용량 폐플라스틱 공급원료 재활용 시스템을 제공함으로써 에너지 소비 절감과 폐기물 처리 비용 절감 효과는 물론, 폐플라스틱 재활용 산업을 고부가가치화할 수 있는 효과가 있다.
특히, 본 발명은 수직형 대용량배합기(111) 배치를 통해 설비 공간 및 원료 적재 공간을 효율화함으로써 대단위 로트를 손쉽게 구축할 수 있으며 간소화된 설비 구조 및 안전하고 쾌적한 작업환경을 제공할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 공정의 간소화가 가능하므로 높은 생산성을 확보할 수 있음은 물론, 물성평가를 위한 작업시간을 확보함으로써 불량 요인을 사전에 확인할 수 있게 되어 불량 발생으로 인한 설비의 유휴시간을 감축하고 최종 제품의 고급화 및 신뢰도를 향상할 수 있는 등의 효과를 가진다.
110: 제1배합유닛 111: 대용량배합기
112: 공급부 113: 토출부
114: 이동부 115: 계량부
116: 지지부 120: 이송유닛
121: 수용부 122: 레일부
123: 투입부 130: 제2배합유닛
131: 소용량배합기 140: 압출유닛
141: 압출기 142: 냉각기
150: 커팅유닛 160: 제어유닛

Claims (7)

  1. 서로 다른 조합으로 이루어진 폐플라스틱 재생원료를 종류별로 수용하는 대용량배합기(111) 복수기를 일렬로 배치하고 각각 서로 다른 1차배합원료를 계량된 양만큼 토출하도록 구비하는 제1배합유닛(110)과,
    상기 대용량배합기(111) 각각의 토출구로부터 1차배합원료를 개별 수취하고 제2배합유닛(130)으로 이송하는 이송유닛(120)과,
    상기 이송유닛(120)에서 공급되는 1차배합원료를 일괄 수용하는 소용량배합기(131) 1기를 구비하여 2차배합원료를 조성하는 제2배합유닛(130)과,
    상기 소용량배합기(131)의 토출구에 연결하여 2차배합원료를 공급받고 압출기(141) 및 냉각기(142)를 구비하여 공급원료를 형성하는 압출유닛(140)과,
    상기 냉각기(142)의 후단에 구비하고 공급원료를 일정 길이의 펠릿 형태로 커팅하여 최종 제품을 제조하는 커팅유닛(150)을 포함하는 것을 특징으로 하는 대용량 폐플라스틱 공급원료 재활용 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1배합유닛(110)의 대용량배합기(111)는,
    몸체의 하부 일측에 구비하여 재생원료를 공급하는 공급부(112)와,
    몸체의 하단 저부에 구비하여 1차배합원료를 토출하는 토출부(113)와,
    몸체의 심부에서 수직 관체로 형성하여 하단을 상기 공급부(112)와 연결하고 내부에는 스크류를 탑재하여 재생원료를 상부로 이동하면서 배합하는 이동부(114)와,
    토출부(113) 상에 장착하여 1차배합원료의 중량을 기 설정된 값에 따라 자동 계량하여 토출시키는 계량부(115)를 포함하는 것을 특징으로 하는 대용량 폐플라스틱 공급원료 재활용 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 대용량배합기(111)의 몸체는 지름 2 ~ 3미터의 수직 원통형으로 형성하되, 10톤 용량의 재생원료를 수용 및 배합 가능하도록 구비하고,
    상기 몸체 및 이동부(114)는 스텐 재질로 구성하는 것을 특징으로 하는 대용량 폐플라스틱 공급원료 재활용 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 이송유닛(120)은,
    대용량배합기(111) 각각의 토출구 상에 대기하도록 복수를 구비하여 서로 다른 1차배합원료를 개별 수용하는 수용부(121)와,
    제1배합유닛(110)과 제2배합유닛(130) 사이를 연결하여 복수의 수용부(121)를 이송하는 레일부(122)와,
    레일부(122)로부터 수용부(121)를 분리하고 상기 제2배합유닛(130)에 1차배합원료를 투입하는 투입부(123)를 포함하는 것을 특징으로 하는 대용량 폐플라스틱 공급원료 재활용 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2배합유닛(130)의 소용량배합기(131)는,
    서로 다른 1차배합원료를 수용하되, 600kg 이하 용량을 수용하여 정밀 배합이 가능하도록 구비하여 2차배합원료를 조성하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 대용량 폐플라스틱 공급원료 재활용 시스템.
  6. 제 1 항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1배합유닛(110)의 일측에는,
    대용량배합기(111)의 이동부(114)와 계량부(115) 및 토출부(113)를 제어하도록 재생원료의 이동 속도와, 배합 균일도와, 자동 계량 및 배출 상태를 모니터링하는 제어유닛(160)을 포함하는 것을 특징으로 하는 대용량 폐플라스틱 공급원료 재활용 시스템.
  7. 서로 다른 조합으로 이루어진 폐플라스틱 재생원료를 종류별로 각각의 대용량배합기(111)의 하부 일측 공급부(112)에 공급하는 제1단계와,
    대용량배합기(111)의 이동부(114)가 제어유닛(160)에 의해 제어되는 스크류 작동에 의해 재생원료를 상부로 이동하면서 배합하여 1차배합원료로 조성하는 제2단계와,
    대용량배합기(111)의 토출부(113)로 이동한 1차배합원료를 계량부(115)가 기 설정된 용량으로 자동 계량하고 토출하는 제3단계와,
    각각의 대용량배합기(111)의 토출구 상에 대기하는 이송유닛(120)의 수용부(121)가 서로 다른 1차배합원료를 개별 수용하는 제4단계와,
    이송유닛(120)의 레일부(122) 및 투입부(123)가 서로 다른 1차배합원료가 수용된 복수의 수용부(121)를 제2배합유닛(130)으로 이송하고 소용량배합기(131)의 투입구에 공급하는 제5단계와,
    제2배합유닛(130)의 소용량배합기(131)가 서로 다른 1차배합원료를 배합하여 2차배합원료를 조성하는 제6단계와,
    소용량배합기(131)의 일측에서 2차배합원료를 공급받은 압출유닛(140)의 압출기(141)가 2차배합원료를 압출하고 냉각기(142)를 거쳐 공급원료를 형성하는 제7단계와,
    압출유닛(140)의 일측에서 공급원료를 공급받은 커팅유닛(150)이 공급원료를 일정 길이로 커팅하여 펠릿 형태의 최종 제품을 제조하는 제8단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 대용량 폐플라스틱 공급원료 재활용 방법.
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