KR102554108B1 - 포장재료 재활용 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

포장재료의 재활용 방법이 개시된다. 포장 재료는 금속층(30) 및 적어도 하나의 중합체층(20, 40)을 포함하는 다층 재료(10)를 포함한다. 방법은 분리 유체(330)를 포함하는 용기(310)에 포장재료를 배치하여, 금속층(30)으로부터의 금속 스레드, 중합체층(20, 40)으로부터의 플라스틱 스레드 및 잔류 성분의 혼합물을 생성하는 단계를 포함한다. 분리 유체는 물, 단쇄 카르복실산, 인산 및 알칼리 금속 수산화물 용액의 혼합물을 포함하는 혼합물을 포함한다.

Description

포장재료 재활용 방법 및 장치
본 발명은 금속층 및 적어도 하나의 플라스틱층을 포함하는 다층 재료(multilayer materials)를 포함하는 포장재료를 재활용하기 위한, 분리 유체(separation fluid) 및 이의 용도, 방법 및 장치를 포함한다.
라미네이트(laminates) 또는 다층 재료의 분리를 위한 마이크로에멀젼(microemulsion) 분리 유체의 용도는 예를 들어, 다층 재료의 상호간으로부터 층 들의 분리를 교시하는 본 출원인의 특허출원번호 제 WO 2012/101189호로부터 공지되어 있다. 이 WO'189호 개시의 실시예는 광전지(photovoltaic) 모듈에 사용되는 다층 재료의 분리를 지향한다.
식품 포장에 사용되는 라미네이트의 재활용을 개선할 필요성에 대하여 논의되어왔다. 예를 들어, Mario Abreu의 "The recycling of tetra pak aseptic cartons"(www.environmental-expert.com에 게재) 기사에서는 이 문제에 대하여 광범위하게 논의하고 있으며, 셀룰로오스 조직(tissues)의 재활용은 가능하지만, 알루미늄 포일로부터 폴리우레탄의 분리는 불가능함을 언급하고 있다.
미국 특허번호 제 5,421,526호(Tetra Laval)는 금속, 플라스틱 및 가능한(possibly) 종이 또는 판지의 층을 포함하는 라미네이트된 포장재료의 폐기물로부터, 금속, 플라스틱 및 해당되는 경우 종이와 같은 개별적인 재료 성분을 회수하는 방법을 교시하고 있다. 상기 층은 포름산(formic acid), 아세트산(acetic acid), 프로판산(propanoic acid), 부티르산(butyric acid) 및 기타 유사한 휘발성 유기산으로부터 선택되는 유기산 또는 유기산의 혼합물로 폐기물을 처리함으로써 서로 분리된다. 이 특허의 방법은 아세트산의 인화점(80% 농도에서 약 60℃) 이상의 고온(80℃)에서 수행되어, 많은 양의 에너지가 요구될 뿐만 아니라, 안전상의 위험이 가해진다. 사용되는 혼합물은 아세트산의 높은 농도(80%)로 인하여 매우 위협적(aggressive)이다. 이 혼합물은 알루미늄 성분을 공격하여 수소 형성을 유발할 뿐만 아니라, 공정에서 회수되는 알루미늄의 양 또한 감소시킨다.
유럽 특허 출원 EP 0 543 302 A1 (Kersting)은 알루미늄의 재활용을 가능하게 하기 위해, PE 포일과 같은 플라스틱 포일로부터 알루미늄 포일을 분리하는 방법을 교시한다. 라미네이트를 저급 지방산(예를 들면, 아세트산, 프로피온산, 포름산 및 부탄산(butanoic acid)) 20% 용액에 배치하고, 10-20분 동안 100℃로 가열한다. 상기 방법은 바람직하게는, 이들의 비등점에서 및/또는 비등점 이상의 온도에서 액체를 작동시키기 위해 밀폐된 베셀(vessel)에서 수행된다. 또한, 용액이 냉각됨에 따라, 언더프레셔(underpressure)가 발생할 수 있다. 용액과 함께 알루미늄 및 플라스틱 포일 형태의 폐기물 모두가, 모든 충전 사이클(charging cycle)마다, 가열 및 냉각되어야 하기 때문에, EP'302에 기술된 이 방법의 산업적 실행가능성은 의문스럽다. 이는 큰 베셀로 충분히 빠르게 구현하기 어려우며, 막대한 양의 에너지를 필요로 한다.
유사하게, 중국 특허 출원 CN 104744724는 알루미늄 플라스틱 라미네이트용 분리 유체 및 분리 유체를 활용하여 플라스틱층으로부터, 알루미늄층의 분리를 수행하는 방법에 관한 것이다. 상기 분리 유체는 주로, 메탄(포름)산 40-200부 및 디클로로메탄(dichloromethane) 5-10부를 혼합하여 제조되며, 또한, 1-4부의 비이온성 표면활성제를 함유한다. 이 출원의 분리 유체는 휘발성이 높고, 또한 환경에 해로운 성분을 함유하고 있다.
중국 특허 출원번호 제 CN 103131042호는 알루미늄-플라스틱 다층 재료를 분리하기 위한 다른 유형의 분리제에 관한 것이다. 이 유형의 분리제는 메탄(포름)산 및 에탄올을 4:1-1:4의 부피비로 혼합하여 제조된다. 상기 분리제를 사용하여 알루미늄-플라스틱 복합 필름을 분리하는 방법은 이하의 단계: 분리제와 물을 혼합하여 분리 유체를 획득하는 단계 및 분리 유체에 세정된 알루미늄-플라스틱 복합 필름을 침지하는 단계; 및 취출, 세정, 원심분리 및 건조하는 단계를 포함한다. 분리 유체 및 물로부터 혼합된 용액에 알루미늄-플라스틱 분리 필름이 침지되면, 알루미늄-플라스틱 복합 필름의 알루미늄 및 플라스틱이 효율적으로 분리될 수 있다. 이 중국 특허 출원 CN'042에 기술된 실시예에는, 50-80℃ 사이의 온도가 이용된다. 이러한 조건은 분리제가 가연성(flammable)이고 알루미늄을 공격하는 조건으로, 안전상의 위험 및 알루미늄 손실을 가져온다.
미국 특허 출원번호 제 2002/0033475 A1호(Bejarano)는 장 수명(long-life) 포장 Tetra Brik® 무균 카톤(aseptic carton)의 재활용을 위한 합성 처리 조성물을 개시한다. 이 특허출원에 개시된 조성물은 젖산(lactic acid), 아세트산 나트륨, 셀룰로오스 효소, α-아밀라아제 효소, 말토오스 효소, 시트르산 및 활성탄을 포함한다. 이 조성물은 종이, 폴리에틸렌 및 알루미늄을 포함하는 다층 재료의 분리에 사용된다.
국제 특허 출원번호 제 WO 03/104315 A1호(Masuria)는 종이, 알루미늄 및/또는 중합성 필름을 포함하는 다중층을 갖는 복합 재료의 재활용 방법을 교시한다. 이 방법에서, 복합 재료는 층 사이에 사용된 접착제의 특성에 따라, 클로로포름, 테트라하이드로퓨란, 자일렌, 프로톤화 카르복실산(protonic carboxylic acids) 또는 물과 같은 상이한 용매로 처리된다. 그러나, 이 방법에서 할로겐화 매질(halogenated media)와 같은 유기 용제의 사용은, 환경에 부정적인 영향을 미친다.
본 개시에서는 다중층 재료에서 중합체층으로부터 금속층의 분리를 위한 분리 유체의 용도를 교시한다. 방법은 다중층 재료의 층을 분리하기 위한 분리 유체를 가진 용기(vat)에 다중층 재료를 배치하는 단계를 포함한다. 분리 유체는 물, 단쇄 카르복실산(short-chain carboxylic acid), 인산(phosphoric acid)뿐만 아니라, 알칼리 금속 수산화물(alkali metal hydroxide)의 혼합물을 포함한다. 단쇄 카르복실산 및 인산은 알칼리 금속 수산화물과 부분적으로 반응하여 알칼리 금속 인산염(alkali metal phosphates) 및 알칼리 금속 카르복실레이트를 형성하는 것(alkali metal carboxylates)을 인식하게 될 것이다.
사용된 단쇄 카르복실산은 포름산, 아세트산, 프로피온산 및 부티르산과 같은 수혼화성(miscible) C1-C4 모노카르복실산이다. 본 발명의 일 태양에 따르면, 포름산 또는 아세트산이 사용된다.
알칼리 금속 수산화물은 리튬, 나트륨 및 칼륨의 수산화물을 포함하나, 이에 한정되지 않는다. 일반적으로, 본 명세서의 방법에 교시된 것과 같이, 불용성 염은 알루미늄의 부동화(passivation)를 방해하므로, 다른 수산화물이 불용성 인산염을 형성하지 않는 경우, 다른 수산화물이 사용될 수 있다.
분리 유체는 예를 들어, 중국 특허 출원으로부터 공지된 것보다 환경에 덜 해로운 성분을 갖는다. 아래에 명시된 것과 같이, 이 문서의 분리 유체는 유기 성분의 휘발성이 낮아 검출 가능한(detectable) 인화점을 나타내지 않으므로, 화학물질의 배출 및 폭발 위험을 최소화할 수 있다.
또한, 상기 방법은 분리 유체로부터 다중층 재료의 성분을 재생하기 위해 다중층 재료의 성분을 갖는 분리 유체를 체질/여과(sieving/filtering)하는 단계 및 이후, 금속층으로부터 금속의 제1 분획물(fraction) 및 중합체(polymer)층으로부터 플라스틱의 제2 분획물을 획득하기 위해 선별하는 단계를 포함할 수 있다. 본 발명의 일부 태양에서, 상이한 종류의 중합체의 제3 분획물이 획득될 수 있다. 이는 다중층 재료로부터 재료의 재활용을 가능하게 한다. 획득된 중합체는 압출(extrude)될 수 있고, 금속은 금속 스레드(shred)의 형태로 회수된다.
또한, 본 개시는 범용 음료 컨테이너(universal beverage container)와 같은, 포장 재료로부터 중합체 성분 및 금속 성분을 재활용할 수 있는 방법을 교시한다.
또한, 포장 재료의 재활용을 위한 장치가 개시된다. 상기 장치는 분리 유체를 갖는 용기, 다중층 재료를 용기로 이송하기 위한 이송 장치, 및 분리 유체 및 포장재료의 조합으로부터 분리된 재료를 제거하기 위한 체질/여과 장치를 포함한다.
본 개시에서 사용된 용어 “다층 재료”는 복수개의 재료층을 포함하는 물건을 아우르는 것으로 의도되는 것을 인식할 것이다. 복수개의 재료층의 비제한적인 실시예는 서로 적층, 결합 또는 접착된 층 또는 재료 중 하나가 다른 재료상에 증착될 수 있는 물건을 포함한다. 다중층 재료는 음료 컨테니어로부터 공지되어 있는 것과 같이, 판지층을 포함할 수 있으나, 판지층을 포함할 필요는 없다.
비제한적인 구현예에서 후술되는 방법은 음료 또는 식품 용기의 라미네이트의 재활용에 사용된다. 그러나, 상기 방법은 다른 용도에 사용되는 다른 라미네이트의 재활용에서도 용도를 찾을 수 있음을 인식할 것이다.
도 1은 본 개시의 방법을 사용하여 재활용되는 무균 포장에 사용되는 라미네이트의 예시적인 예를 나타낸 것이다.
도 2는 본 개시의 교시를 사용하는 방법의 흐름도(flow diagram)를 나타낸 것이다.
도 3은 본 개시의 교시를 사용하는 재활용 장치의 개관(overview)을 나타낸 것이다.
이제 본 발명은 도면에 기초하여 설명될 것이다. 여기에 기술된 본 발명의 구현예 및 태양은 실시예일뿐이며, 어떠한 방식으로도 청구범위의 보호범위를 제한하지 않는 것으로 이해될 것이다. 본 발명은 청구범위 및 이의 균등물에 의해 정의된다. 본 발명의 일 태양 또는 구현예의 특징은 본 발명의 상이한 태양 또는 태양들 및/또는 구현예들과 조합될 수 있는 것으로 이해될 것이다.
도 1은 무균 포장에 사용되는 라미네이트(10)의 비 제한적인 예를 나타낸 것이다. 라미네이트(10)는 제2 중합체층(40)에 순차로 결합되는, 알루미늄층(30)에 결합되는 제1 중합체층(20)을 포함한다. 상이한 층 사이에는 결합제(bonding agents)가 사용된다. 이러한 결합제는 에틸렌/아크릴산 공중합체 및/또는 폴리우레탄 접착제를 포함하나, 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 일 태양에서, 라미네이트(10)는 과일쥬스 및 우유뿐만 아니라, 토마토 퓨레 및 유사한 유체와 같은 음료용 스탠드업 파우치(stand-up pouch)로 사용되는 것과 같은 무균 포장에 사용된다. 유사한 포장은 과자 같은 다른 식품뿐만 아니라, 화장품에도 사용된다. 일부 적용예에서, 예를 들어, 제품설명과 함께 일면에 하나의 중합체층이 인쇄되거나, 또는 실제로 양면 모두에 인쇄된다.
본 발명의 비제한적인 일 예에서, 중합체층(20)은 저밀도 폴리에틸렌(LPDE)으로 제조되고, 중합체층(40)은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)로 제조된다. 금속층(30)은 알루미늄으로 제조된다. 이는 본 발명을 제한하는 것이 아니며, 다른 폴리올레핀 또는 폴리프로필렌(PP), 폴리아미드 또는 폴리에스테르와 같은 플라스틱이 사용될 수 있다. 유사하게, 금속층(30)은 알루미늄 합금 또는 다른 금속일 수 있다.
일부 유형의 포장은 금속층(30)과 함께 단일의 중합체층(20)만을 포함한다. 예를 들어, 생산으로부터의 불량품(reject)은 금속층(30)과 함께 단일의 중합체층(20)만을 가질 수 있다. 다른 유형의 포장 재료는 동일한 중합체로 제조된 두개의 중합체층(20 및 40)을 포함한다. 본 개시의 가르침은 이러한 유형의 다중층 재료에도 적용가능하며, 언급된 다중층 재료에 제한되지 않는다.
도 3은 본 개시의 다층 라미네이트(10)의 재활용을 위한 재활용 플랜트의 일 예인 개관도를 나타낸 것이다. 도 3에 나타낸 플랜트는 단지 예시적이며, 본 발명을 제한하는 것이 아님을 인식할 것이다. 다층 라미네이트(10)는 상기와 같이 구성된다.
재활용 플랜트는 다층 라미네이트(10)로 제조된 포장재료의 베일(bale)(50)을 절단하고 분쇄하는 절단 또는 파쇄장치(300)를 포함한다. 절단 또는 파쇄장치(300)의 다음에 교반기(320)를 갖는 용기(310)에서 용기(310)의 내용물을 저으며 교반한다. 용기(310)는 분리 유체(330) 및 분리 유체(330)를 용기(310)로 분배하기 위한 유체 디스펜서(dispenser)(340)를 함유한다.
재료는 체질 장치(350)에서 분리 유체(330)로부터 체질될 수 있고, 이후, 체질된 재료는 세척기(360)에서 물로 세척될 수 있다. 체질된 재료로부터 성분을 분리하기 위한 제1 선별단계는, 습윤한 환경에서 수행될 수 있고, 예를 들면 습식 선별기(370)에서 부상-침강-분리(float-sink-separation) 또는 원심분리 기술을 이용하여 수행될 수 있다. 이는 일반적으로 2개의 재료 스트림(stream)을 생성한다. 상술한 라미네이트(10)의 비제한적인 예에서, 2개의 재료 스트림 중 하나는 실질적으로 저밀도 폴리에틸렌이고, 다른 재료 스트림은 알루미늄 및 PET의 혼합물을 포함하는 혼합 스트림이다. 필요한 경우, 2개의 재료 스트림은 추가 세척 단계에서 세척될 수 있다.
생성된 2개의 재료 스트림은 건조 유닛(380)에서 건조될 수 있고, 이어서, 건식 선별 유닛(390)에서 정제될 수 있다. 건식 선별은, 예를 들어, 혼합된 스트림으로부터 알루미늄 및 PET를 추출하기 위해, 예를 들어, 윈드 시프팅(wind-shifting) 또는 전자기(electromagnetically) 기반 기술에 의해, 행해질 수 있다. 선별(습식 또는 건식)은 필요에 따라, 단일의 장치 또는 2개이상의 장치에서 수행될 수 있는 것으로 인식될 것이다.
분리 유체(330)는 유체 재활용 장치(355)에서 재활용되며, 대부분은 여과에 의해 불순물을 세정하고, 소모된 화학물질을 보충한다. 또한, 세척수는 물 재활용장치(365)에서 세척수를 세정하기 위해 재활용된다. 재활용은 크로스-플로우(cross-flow) 여과 기술, 역삼투 및/또는 액체-액체 추출(liquid-liquid extraction)을 포함하고, 또한, 이는 세척수로부터 분리 유체(330)의 화학물질의 적어도 일부를 재생할 수 있도록 한다.
도 2는 도 3에 나타낸 장치에 사용되는 라미네이트(10)의 재활용 방법의 개요를 나타낸다. 라미네이트(10)는 포장 재료의 베일(50)로서 함께 수집된다. 일반적으로, 라미네이트(10)는 베일(50)에서 함께 압축되어 그 부피가 감소될 것이다. 라미네이트(10)는 음식물 찌꺼기(food rest)를 제거하기 위해 폐기물 쓰레기 수집(waste refuse collection) 및/또는 처리 플랜트에서 세척될 수 있다. 재활용 플랜트에 도달하면, 우선, 베일(50)은 단계(200)에서 크기 축소를 위해 절단 및 파쇄 장치(300)에 배치된다. 절단/파쇄된 라미네이트(10)의 배치(Batch)는 이후 용기(310)에 장입된다. 단계 210에서 교반기(320)는 라미네이트(10)를 용기(310) 내의 분리 유체(300)와 혼합하여 혼합물을 생성한다.
단계 230에서, 라미네이트(10)와 분리 유체(330)의 혼합물은 미리 정해진 처리 시간, 예를 들면, 4시간 동안 추가로 저어지며 교반되고, 다중층 라미네이트(10)를 이를 구성하는 층, 예를 들면, LDPE의 제1 중합체층(20), 알루미늄층(30) 및 PET의 제2 중합체층(40)으로 분리를 유도한다(상술한 비제한적인 예에서). 일반적으로, 분리 유체(330)의 효과는 LDPE의 제1 중합체층(20) 및/또는 제2 중합체층(40) 및 금속층 사이의 접착 결합을 제거하여, 금속층(30)으로부터 금속 스레드를 생성하고, 제1 중합체층(20) 및 제2 중합체층(40)으로부터 중합체 스레드를 생성한다. 이는 전형적으로, 30분 내지 300분의 처리 시간 동안, 주어진 온도, 예를 들어, 20℃ 내지 90℃에서 달성된다. 상기 방법의 일 태양에서, 주어진 온도는 70℃이다. 범용 음료 카톤을 위한 방법의 다른 태양에서, 주어진 온도는 30℃ 내지 50℃가 될 것이다. 온도 및 공정 시간의 선택은 박리될(delaminated) 접착 결합제의 유형에 크게 의존한다. 층들은 약 40℃에서 박리되는 에틸렌/아크릴산 공중합체로부터의 결합제 및 70℃에서 박리되는 폴리우레탄 접착성 결합제와 함께 결합된다.
분리된 재료, 즉, LDPE, 알루미늄 및 PET와 분리 유체(330)의 혼합물은 용기(310)로부터 제거될 수 있고, 단계 240에서 체(350)로 체질되어, 고체 재료가 제거될 수 있으며, 이는 제1 중합체층(20)으로부터의 LDPE, 제2 중합체층(40)으로부터의 PET 및 금속층(30)으로부터의 금속 스레드 대부분을 포함한다. 이후, 분리 유체(330)는 장치(355)에 의해 재활용된다. 재활용은 단계 245에서의 여과 및 단계 246에서의 소비된 화학 물질의 보충에 의해 수행된다. 그 후, 재활용된 유체는 유체 디스펜서(340)로 되돌려진다. 장치(355)에서 여과 단계 245는 사전에 체질되지 않은 금속 스레드를 포함하는 분리 유체(330)로부터, 실질적으로 모든 고체 불순물을 제거한다.
단계 240에서 체질된 고체 재료는 중합체 및 알루미늄의 혼합물이다. 이러한 생성물은 단계 250에서 세척기(360)로 세척되고, 이후, 습식 분류 단계 260에서 습식 선별기(370)로 부상-침강-분리 또는 원심분리 기술을 이용하여, 대부분 LDPE를 포함하는 경질 재료 및 대부분 알루미늄 및 PET를 포함하는 중질 재료로 선별된다. 경질 재료 및 중질 재료는 단계 270(경질재료) 및 단계 271(중질 재료)에서 개별적으로 건조된다. 건조된 중질 재료는 단계 280에서 건식 선별기(390)로 윈드 시프팅 또는 전자기 기반 기술을 이용하여 추가로 선별되어, 알루미늄 풍부(aluminium-rich) 재료 및 PET 풍부(PET-rich) 재료가 획득진다. 선별(습식 또는 건식)은 필요에 따라, 하나의 단계 또는 2개 이상의 단계로 수행될 수 있는 것으로 인식될 것이다.
세척수 또한, 재사용되기 전에, 세척수는 단계 255에서 물 재활용 장치(365)로 처리가 요구된다. 이러한 처리는 통상의(regular) 그리고 크로스-플로우 여과 기술, 역삼투 및/또는 액체-액체 추출과 함께 복수의 여과 단계를 포함하며, 이는 또한, 세척수로부터 적어도 일부 화학물질이 재생되고, 재활용을 위해 유체 재활용 장치(355)로 이송되도록 한다. 일 태양에서, 물 재활용 장치(365)는 역삼투와 조합된 액체-액체 추출 유닛을 포함한다.
LDPE 풍부(LDPE-rich) 재료는 단계 290에서 과립(granule)으로 압출될 수 있다. 금속 스레드는 단계 291에서 재활용을 위해 펠렛으로 압축될 수 있다. 유사하게, PET 풍부 재료는 단계 292에서 선적을 위해 압착될 수 있다. 후처리 단계 290, 291 및 292는 예를 들어, 압출 또는 압축기계 장치(395)에 의해 행해질 수 있다.
용기(310)에서 사용되고, 유체 디스펜서(340)로부터 유입되는 분리 유체(330)는 물, 단쇄 카르복실산, 인산 및 알칼리 금속 수산화물의 혼합물을 포함한다. 단쇄 카르복실산은 예를 들어, 포름산, 아세트산, 프로피온산 또는 부티르산과 같은 수혼화성 C1-C4 모노카르복실산이다. 알칼리 금속 수산화물은 수산화 리튬, 수산화 나트륨 또는 수산화 칼륨이다. 본 발명의 일 태양에서 물은 탈이온화된다(deionised). 단쇄 카르복실산 및 물의 혼합물은 다층재료의 접착층 및 알루미늄 사이의 분자간 힘을 감소시킨다. 인산 및 알칼리 금속 수산화물은 후술하는 것과 같이, 알루미늄 용해의 부반응을 조절하기 위한 목적으로 첨가된다. 상기 혼합물의 성분은 수혼화성 C1-C4 모노카르복실산 30-60중량%, 인산 0.5-5중량%(30% 용액) 및 알칼리 금속 수산화물 2-8중량%(33% 용액) 및 물 30-60중량%를 포함할 수 있다. 또한, 상기 혼합물의 성분은 수혼화성 C1-C4 모노카르복실산단쇄 카르복실산 42-48중량%, 인산 2-4중량%(30% 용액) 및 알칼리 금속 수산화물 4-8중량%(33% 용액) 및 물 45-50중량%를 포함할 수 있다. 이 때, 상기 30% 용액은 인산이 30 중량%로 희석된 용액이고, 상기 33% 용액은 알칼리 금속 수산화물이 33 중량%로 희석된 용액이다.
분리 유체(330)는 20℃내지 90℃, 그리고, 2 내지 4의 pH 값으로 유지된다. 실제 수치는 포장 재료 내에 삽입된 라미네이트(10) 또는 다른 다층 재료의 특성에 따라 선택된다. 일반적으로 낮은 pH 값은 분리 성능에 유리하나(favours), 부반응 또한 일어나며 알루미늄 용해를 야기한다. 이상적으로, 이 개시의 방법은 금속층(30)의 용해를 최소화하면서, 처리 시간 내에 금속층(30)으로부터의 금속 또는 제1 중합체층(20) 및 제2 중합체층(40)으로부터의 중합체의 충분히 높은 수율을 달성한다. 알루미늄의 용해는 폭발 위협을 나타나는 수소 가스의 생성 또한 유도하므로, 금속층(30)의 최소한의 용해는 안정상의 이유로 중요하다. 따라서 pH 값은 분리 유체(330)에 알칼리 금속 수산화물 용액을 첨가함으로써 조정된다.
분리 유체(330)는 분리 유체(330)에 용해된 알루미늄의 함량을 조절하기 위해 인산 또는 대안적으로 인산의 염(인산염)을 함유한다. pH 값 조정에 의해, 적절한 조건에서 알루미늄은 인산 알루미늄(aluminium phosphate)으로 침전된다. 인산 알루미늄은 미세하게 분산된 고체이며, 단계 245에서 액체로부터 여과될 수 있다.
인산은 알루미늄의 표면 상에 얇은 인산 알루미늄 부동화 커버리지층(coverage layer)를 유발한다. 이 표면 인산염은 억제제(inhibitor)로서 기능하며, 추가적인 화학적 공격으로부터 알루미늄 표면을 부분적으로 부동화한다. 이에 따라, 인산의 첨가는 알루미늄 용해를 더욱 최소화한다.
알루미늄 용해 및 침전의 총 반응식은:
2Al(s) + 2H3PO4(l) -> 2AlPO4(s) + 3H2(g)
반응 생성물은 분리 유체(330)를 고체 형태 또는 가스 형태로 남긴다. 인산은 소비되며, 보충되어야 한다. 이 보충은 단계 246 동안 재활용 장치(355)에서 다른 화학물질의 보충과 함께 일어난다.
포장에 사용되는 다중층 재료의 다른 실시예
포장 재료에 사용되는 다른 다중층 재료의 비 제한적인 실시예는 커피 포장 및 음료 포장에 사용되는 LDPE(=저밀도 폴리에틸렌)/알루미늄/PET, 또는 커피 포장 및 애완 동물 식품 포장에 사용되는 PP(=폴리 프로필렌)/알루미늄/폴리에스테르 라미네이트, 또는 산업상 과립화된 원료 포장 또는 치약 튜브에 사용되는 LDPE/알루미늄/LDPE이다. 또 다른 예는 일반적으로 LLDPE(= 선형 저밀도 폴리에틸렌)/알루미늄/LLDPE로 구성된 무균 범용 음료 카톤의 내부 부품(중합체 및 알루미늄)이다.
응용 실시예(실험실 규모)
하기 열거된 조성물은 단지, 적절한 제형의 실시예이며 본 발명을 제한하지 않는다(모두 중량%):
조성물 1
Figure 112019071701033-pct00001
조성물 2
Figure 112019071701033-pct00002
조성물 3
Figure 112019071701033-pct00003
조성물 1 내지 3은 상이한 단쇄 카르복실산을 갖는 제형을 예시한다.
조성물 4
Figure 112019071701033-pct00004
조성물 4는 금속 수산화물로서 수산화칼륨을 갖는 제형을 예시한다. 하기 열거된 실시예는 단지, 적절한 응용예이며 본 발명을 제한하려는 것이 아니다. 실시예 1 내지 5는 본 발명의 범위 내에서 분리 조성물 1로 처리 될 수 있는 상이한 포장 재료를 설명한다. 실시예 6 내지 8은 분리 유체의 다른 조성물의 용도를 예시한다.
실시예 1
60g의 LDPE/알루미늄/PET 재료(음료 스탠드업 파우치로부터 1cm2의 플레이크(flakes))를 70℃에서 1kg의 분리 유체(조성물 1)와 함께 교반하였다. 알루미늄으로부터 LDPE의 탈착은 2시간 이후 완료되었고, 알루미늄으로부터 PET의 탈착은 4시간 이후 완료되었다.
실시예 2
30g의 LDPE/알루미늄/PET 재료(과자 포장재로부터 3cm2의 플레이크)를 70℃에서 1kg의 분리 유체(조성물 1)와 함께 교반하였다. 알루미늄으로부터 LDPE의 탈착은 2시간 이후 완료되었고, 알루미늄으로부터 PET의 탈착은 4시간 이후 완료되었다.
실시예 3
60g의 LDPE/알루미늄/LDPE 재료(치약 튜브로부터 2cm2의 플레이크)를 70℃에서 1kg의 분리 유체(조성물 1)와 함께 교반하였다. 알루미늄으로부터 LDPE의 탈착은 2시간 이후 완료되었다.
실시예 4
PP/알루미늄/PET 플레이크(포일 및 컨버터 회사로부터 커피 포장재와 같은 라미네이트 샘플, 1cm2)의 3개의 단일 시편을 70℃에서 20g의 분리 유체(조성물 1)와 함께 쉐이크하였다(shaken). 알루미늄으로부터 PP의 탈착 및 PET의 탈착은 5시간 이후 완료되었다.
실시예 5
30g의 LLDPE/알루미늄/LLDPE+LLDPE 재료(무균 음료 카톤의 내부로부터 10cm2의 플레이크)를 40℃에서 1kg의 분리 유체와 함께 교반하였다. 알루미늄으로부터 LLDPE의 탈착은 2시간 이후 완료되었다.
실시예 6
PE/알루미늄/PET 플레이크(포일 및 컨버터 회사로부터 커피 포장재와 같은 라미네이트 샘플, 1cm2)의 5개의 단일 시편을 70℃에서 20g의 분리 유체(조성물 2)와 함께 쉐이크하였다. 알루미늄으로부터 PE의 탈착 및 PET의 탈착은 1시간 이후 완료되었다.
실시예 7
PE/알루미늄/PET 플레이크(포일 및 컨버터 회사로부터 커피 포장재와 같은 라미네이트 샘플, 1cm2)의 5개의 단일 시편을 70℃에서 20g의 분리 유체(조성물 3)와 함께 쉐이크하였다. 알루미늄으로부터 PE의 탈착 및 PET의 탈착은 10시간 이후 완료되었다.
실시예 8
PE/알루미늄/PET 플레이크(포일 및 컨버터 회사로부터 커피 포장재와 같은 라미네이트 샘플, 1cm2)의 5개의 단일 시편을 70℃에서 20g의 분리 유체(조성물 4)와 함께 쉐이크하였다. 알루미늄으로부터 PE의 탈착 및 PET의 탈착은 8시간 이후 완료되었다.
10 다층재료
20 제1 중합체층
30 금속층
40 제2 중합체층
50 베일
300 절단 및 파쇄 장치
310 용기
320 교반기
330 분리 유체
340 유체 디스펜서
350 체질 장치
355 유체 재활용 장치
360 세척기
365 물-재활용 장치
370 습식 선별기
380 건조 유닛
390 건식 선별 유닛
395 후처리 공정

Claims (20)

  1. 금속층(30) 및 적어도 하나의 중합체층(20, 40)을 포함하는 다층 시스템(10)의 분리를 위한 분리 유체(330)로서,
    상기 분리 유체(330)는 중합체층으로부터 금속층을 분리하기 위한, 물 30-60중량%, 수혼화성 C1-C4 모노카르복실산 30-60중량%의 혼합물을 포함하고, 금속층의 용해를 감소시키기 위한, 인산 0.5-5중량%(30% 용액) 및 알칼리 금속 수산화물 2-8중량%(33% 용액)을 더 포함하고, 상기 30% 용액은 인산이 30 중량%로 희석된 용액이고, 상기 33% 용액은 알칼리 금속 수산화물이 33 중량%로 희석된 용액인, 분리 유체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수혼화성 C1-C4 모노카르복실산, 인산 및 알칼리 금속 수산화물은 용액 중에서 부분적으로 반응하여 알칼리 금속 인산염 및 알칼리 금속 카르복실레이트를 형성하는, 분리 유체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 수혼화성 C1-C4 모노카르복실산은 포름산, 아세트산, 프로피온산 및 부티르산으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 분리 유체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 알칼리 금속 수산화물은 수산화 리튬, 수산화 나트륨 및 수산화 칼륨으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 분리 유체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 혼합물의 성분은 수혼화성 C1-C4 모노카르복실산 42-48중량%, 인산 2-4중량%(30% 용액) 및 알칼리 금속 수산화물 4-8중량%(33% 용액) 및 물 45-50중량%를 포함하고,
    상기 30% 용액은 인산이 30 중량%로 희석된 용액이고,
    상기 33% 용액은 알칼리 금속 수산화물이 33 중량%로 희석된 용액인, 분리 유체.
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